一种油砂热解制备清洁燃料油的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于以油砂(油页岩)为代表的非常规能源利用技术领域，具体涉及油砂热解和油气分离制取燃料油的工艺技术。
【背景技术】
[0002]油砂是指埋藏于地下的石油在地质运动过程中运移到地壳表层的砂岩层中并被砂岩所吸附，石油中的轻组分挥发后留下的重油或沥青与砂岩形成的混合物。油砂属于非常规能源范畴，储量巨大，是一种可以替代石油的潜在资源。
[0003]我国能源结构的特点是“贫油、少气、富煤”，煤制油技术还未广泛应用。但随着经济发展，对能源需求量越来越大，越来越高的对外依存度已经影响到我国能源安全，成为经济发展的瓶颈。以石油、天然气为代表的常规能源已不能满足国民经济发展需要，人们开始把目光转向非常规能源的综合加工利用，用以替代部分常规能源。
[0004]以块状油页岩提取页岩油技术已经成熟并得到广泛应用。但小颗粒状油砂低成本、环保提油技术还在研发之中。目前世界上已投入商业运行的加拿大ATP技术和爱沙尼亚Galoter技术也只应用于小颗粒状油页岩的热解提油，还未应用于油砂的提油。
[0005]庆华集团新疆和丰能源化工有限公司采用外热式回转干馏炉在低温下对油砂进行干馏提取油砂油，但存在着热效率低，大型化后会生产成本高。
[0006]当前，不论是块状和小颗粒油页岩的热解提油技术，还是油砂热解提油技术，都还存在着工艺流程长、生产设备多而复杂、油品回收率低质量差、能量消耗高、污水排放量大且又不易处理等特点。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能量消耗低、工艺流程短、油品回收率高、安全可靠的清洁燃料油制备方法。
[0008]为了达到上述目的，本发明提供了一种油砂热解制备清洁燃料油的方法，该方法包括以下步骤:
(1)将油砂和粉煤，干燥后，与高温热载体、石灰混合，经热解反应后生成油气和半焦；
(2)步骤(I)中生成的油气经冷却、粉尘捕集、油气分馏后排出含灰尘的油浆、各馏分油及焦炉气；所述各馏分油即为不同质量要求的清洁燃料油；
(3)步骤(2)中生成的半焦与助燃空气、步骤(2)中生成的焦炉气一起燃烧，生成高温固体颗粒和高温烟气；所述高温固体颗粒一部分作为高温热载体进入干馏炉内进行步骤(O的热解反应，另一部分作为尾渣排出。
[0009]步骤(2)中排出的油浆和各馏分油分别经热量回收后得到冷却的油浆和所述清洁燃料油；步骤(3)中排出的高温烟气和尾渣经热量回收后排放。既有效利用了能量，又环保。
[0010]步骤(2)中排出的油浆和各馏分油分别经热量回收后产生的热水，与步骤(3)中排出的尾渣进行换热产生饱和蒸汽，该饱和蒸汽与步骤(3)中产生的高温烟气换热产生过热蒸汽进入工厂蒸汽系统，对过热蒸汽进行有效利用。
[0011]其中，油砂、粉煤、高温热载体和石灰的质量比为:(40-60):(3-4):(120-140):1，优选 51.0:3.3:130.7:1。
[0012]本发明还提供了采用上述方法制备清洁燃料油的装置，该装置包括干馏炉、高温提升机、分馏塔、焚烧炉和热量回收系统；所述干馏炉与分馏塔相连通；所述干馏炉通过高温提升机与焚烧炉相连；所述焚烧炉通过出料装置与干馏炉相连；所述分馏塔的塔顶与所述焚烧炉相连；所述热量回收系统分别与焚烧炉和分馏塔相连。
[0013]其中，步骤(I)在干馏炉内进行，步骤(2 )在分馏塔内进行，步骤(3 )在焚烧炉内进行。
[0014]本发明制备清洁燃料油的装置还包括干燥机，该干燥机与干馏炉相连。
[0015]上述热量回收系统包括烟气余热回收塔、余热锅炉和冷却器；冷却器分别与分馏塔和余热锅炉相连；余热锅炉分别与焚烧炉和烟气余热回收塔相连。
[0016]烟气余热回收塔包括过热器和换热器；所述焚烧炉和余热锅炉分别通过过热器和换热器相连。
[0017]本发明相比现有技术具有以下优点:本发明利用固体热载体技术进行油砂热解制备清洁燃料油，工艺流程短、生产设备少、油品回收率高、质量好、能量消耗低、安全可靠性高。且进料中含有一定比例的石灰，与原料中的硫发生反应最终以石膏的形式排出，在生产过程中实现脱硫，减少对环境污染。
[0018]本发明利用余热锅炉和过热器将热量转化成过热蒸汽，用于工厂蒸汽系统，有效利用能量，且经换热后的烟气、尾渣能安全排放，更加环保。
【附图说明】
[0019]图1为本发明油砂热解制备清洁燃料油的制备流程框图；
图2为本发明油砂热解制备清洁燃料油装置的结构示意图；
图中，1-干燥机，2-干馏炉，3-分馏塔，4-焚烧炉，5-烟气余热回收塔，6-高温提升机，7-余热锅炉，8-冷却器。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明进行详细说明。
[0021]如图2所示，本发明油砂热解制备清洁燃料油的装置，包括干燥机1、干馏炉2、分馏塔3、焚烧炉4、烟气余热回收塔5、高温提升机6、余热锅炉7和冷却器8。干馏炉2的进料箱与干燥机I的出料口相连。焚烧炉4设于干馏炉2上方，干馏炉2的出料箱通过高温提升机6与焚烧炉4的进料箱相连，焚烧炉4的出料箱通过溜槽与干馏炉2的进料箱相连。干馏炉2的出料箱与分馏塔3的入口相连。分馏塔3的塔顶与焚烧炉4相连。焚烧炉4的进料箱与烟气余热回收塔5相连。焚烧炉4的出料箱通过溜槽与余热锅炉7的进料口相连。余热锅炉7出料口与冷却器8进料口相连。
[0022]结合图1，本发明油砂热解制备清洁燃料油的方法，先将油砂和粉煤经过破碎后，按照一定比例混合(油砂和粉煤的质量比为51:3.3)，经过干燥机I将其中湿份控制在2%左右；干燥后的原料与来自焚烧炉4的高温热载体(循环灰渣)一同进入干馏炉2，进行热解反应生成半焦和油气；半焦经过高温提升机6，进入设置在干馏炉上部的焚烧炉4 ;焚烧炉4尾部设有燃烧器，高温焦炉气和过量空气进入焚烧炉，与半焦燃烧产生烟气，共同加热残渣，其中大部残渣作为循环灰渣(即高温热载体)通过溜槽进入干馏炉2，一部分灰渣进入后续热量回收系统。干馏炉2产生的热解油气产物在分馏塔3内进行冷却、粉尘捕集、油气分馏，含有灰尘的油浆从分馏塔底部排出，不同质量要求的清洁燃料油通过不同的抽出口排出，焦炉气从塔顶排出，送至焚烧炉4的燃烧器。焚烧炉4排出的尾渣、高温烟气和分馏塔3排出的油浆、各馏分油进入热量回收系统。尾渣和烟气经换热到达环保要求后排放，油浆和清洁燃料油冷却后作为产品储存。
[0023]能量回收系统包括余热锅炉7、冷却器8和烟气余热回收塔。从分馏塔3排出的各馏分及塔底液(油浆)通过冷却器8冷却，产生热水。部分热水通过余热锅炉7，与从焚烧炉4排出的灰渣换热，产生饱和蒸汽，该饱和蒸汽与焚烧炉4产生的高温烟气通过烟气余热回收塔5下部的过热器进行换热，过热蒸汽进入工厂蒸汽系统进行利用，烟气再经上部的换热器换热后达到排放标准排出。通过余热锅炉7的换热的灰渣，再经冷却器8进行换热，冷却后的尾渣排放。
【主权项】
1.一种油砂热解制备清洁燃料油的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将油砂和粉煤，干燥后，与高温热载体、石灰混合，经热解反应后生成油气和半焦； (2)步骤(I)中生成的油气经冷却、粉尘捕集、油气分馏后，排出含灰尘的油浆、各馏分油及焦炉气；所述各馏分油即为不同质量要求的清洁燃料油； (3)步骤(2)中生成的半焦与助燃空气、步骤(2)中生成的焦炉气一起燃烧，生成高温固体颗粒和高温烟气；所述高温固体颗粒一部分作为高温热载体进行步骤(I)的热解反应，另一部分作为尾渣排出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中排出的油浆和各馏分油分别经热量回收后得到冷却的油浆和所述清洁燃料油；所述步骤(3)中排出的高温烟气和尾渣经热量回收后排放。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中排出的油浆和各馏分油分别经热量回收后产生的热水，与步骤(3)中排出的尾渣进行换热产生饱和蒸汽，该饱和蒸汽与步骤(3)中产生的高温烟气换热产生过热蒸汽进入工厂蒸汽系统。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油砂、粉煤、高温热载体和石灰的质量比为:(40-60):(3-4):(120-140):1。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述油砂、粉煤、高温热载体和石灰的质量比为:51.0:3.3:130.7:1。6.一种采用权利要求1至5任一所述方法制备清洁燃料油的装置，其特征在于，所述装置包括干馏炉、高温提升机、分馏塔、焚烧炉和热量回收系统；所述干馏炉与分馏塔相连通；所述干馏炉通过高温提升机与焚烧炉相连；所述焚烧炉通过出料装置与干馏炉相连；所述分馏塔的塔顶与所述焚烧炉相连；所述热量回收系统分别与焚烧炉和分馏塔相连。7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括干燥机；所述干燥机与干馏炉相连。8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述热量回收系统包括烟气余热回收塔、余热锅炉和冷却器；所述冷却器分别与分馏塔和余热锅炉相连；所述余热锅炉分别与焚烧炉和烟气余热回收塔相连。9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述烟气余热回收塔包括过热器和换热器；所述焚烧炉和余热锅炉分别通过过热器和换热器相连。
【专利摘要】本发明公开了一种油砂热解制备清洁燃料油的方法及装置，该方法包括以下步骤：将油砂和粉煤粉碎，干燥，与高温热载体、石灰混合，经热解反应后生成油气和半焦；生成的油气经冷却、粉尘捕集、油气分馏后排出油浆、各馏分油及焦炉气；各馏分油即为清洁燃料油；生成的半焦、焦炉气与助燃空气一起燃烧，生成高温固体颗粒和高温烟气；高温固体颗粒一部分作为高温热载体进入干馏炉内进行热解反应。本发明利用固体热载体技术进行油砂热解制备清洁燃料油，工艺流程短、生产设备少、油品回收率高、质量好、能量消耗低、安全可靠性高。
【IPC分类】C10B53/06, C10B57/10, C10B49/16, F22G1/00, F22B1/04, C10G1/00, C10B53/04, F23G7/00
【公开号】CN105087035
【申请号】CN201510438890
【发明人】张毅, 尚新立, 蒋永中, 李盈海, 张传杰, 熊永, 姚鹏, 张朝, 王庆红, 褚维平, 郝兰
【申请人】南京天华化学工程有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月24日