撫順油頁巖干餾技術(shù)回收系統(tǒng)工藝研究

許 輝，姚 拓，朱福英

（1. 撫順礦業(yè)集團(tuán)工程技術(shù)研究中心，遼寧 撫順 113009； 2. 撫順盛達(dá)工業(yè)產(chǎn)品綜合利用有限公司，遼寧 撫順 113006）

油頁巖低溫干餾得到頁巖油，頁巖油屬于非常規(guī)能源，其品質(zhì)類似石油，可作為燃料，也可進(jìn)行催化裂化等深加工處理獲得化工產(chǎn)品。油頁巖低溫干餾工藝技術(shù)主要由干餾爐技術(shù)、加熱爐技術(shù)、回收技術(shù)組成，回收系統(tǒng)負(fù)責(zé)將干餾爐出口的全部產(chǎn)物凈化冷凝，這一工段顯著的特點是流量大，物理熱高，含塵多、含有氣態(tài)汽油等，回收系統(tǒng)是一個功能豐富的設(shè)備組合，產(chǎn)生有序的回收過程，逐級逐步的油品回收，完成凈化降溫的過程[1]。

1 研究背景

撫順式干餾工藝近年來得到較大技術(shù)提升，其回收系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)到了第四代，充分體現(xiàn)了高效、節(jié)能、環(huán)保的技術(shù)應(yīng)用。在工藝流程設(shè)計理念上將爐出口產(chǎn)物的狀態(tài)、組分，和回收末端的狀態(tài)、組分設(shè)為端點，將其中的物理能、化學(xué)能、等各個參數(shù)的狀態(tài)進(jìn)行了透徹的分析，通過選取或研發(fā)合適的設(shè)備，使回收系統(tǒng)的性能和質(zhì)量大幅提升，達(dá)到國際一流，國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)程度[2]。

2 主要設(shè)備功能

2.1 集合管

集合管是一套管線，將20臺干餾爐出口連接到一個總管上，在每臺干餾爐和總管匯總處都設(shè)有水洗噴淋，噴淋水帶有大量的頁巖油和粉塵回流到油水罐，經(jīng)過靜置分層，上層油品回收，中層污水循環(huán)使用。在能量應(yīng)用上看，此過程是一個等焓過程，使?fàn)t出口瓦斯到底飽和狀態(tài)，沒有熱量損失。

2.2 洗滌飽和塔

洗滌飽和塔是一個兩段塔，上半段為洗滌段，將爐出口瓦斯進(jìn)行充分洗滌，下半段為飽和段，將主風(fēng)或者低溫瓦斯增溫、增濕。循環(huán)水從爐進(jìn)塔，在洗滌段回收大量瓦斯的高溫余熱，流入下段塔將低溫的空氣或者瓦斯增溫增濕，得到飽和狀態(tài)的主風(fēng)和循環(huán)瓦斯。洗滌飽和塔自身形成一個能量平衡，以循環(huán)水為介質(zhì)，將洗滌段的熱能、瓦斯冷凝水代入飽和段。原撫順工藝中只有空氣洗滌飽和塔，簡稱空氣塔，后期的工藝中設(shè)計了瓦斯洗滌飽和塔，簡稱瓦斯塔，瓦斯塔的投入使循環(huán)瓦斯中的油品得到充分的回收，同時保證了循環(huán)瓦斯的熱載體功效。

2.3 直冷塔、間冷塔

直冷塔是噴淋洗滌塔，間冷塔是橫管冷卻塔，前者洗滌水和瓦斯直接接觸，后者是間接接觸，目的都是將瓦斯冷卻，換熱介質(zhì)是循環(huán)水，前者是污水循環(huán)，后者是凈水循環(huán)，輔以換熱器和涼水塔搭配，在冷卻瓦斯的同時得到余熱。

2.4 電捕塔

電捕塔又叫電捕焦油器，在頂部設(shè)有恒流源電源控制系統(tǒng)，內(nèi)部為蜂窩體結(jié)構(gòu)，瓦斯從底部進(jìn)入，在蜂窩體內(nèi)以1 m/s的速度上升，在電場力的作用下，使灰塵和小油滴在正極處匯集，形成較大油滴，被回收下來。

2.5 氣液分離器

氣液分離器采用塔式，爐出口產(chǎn)物在集合管匯集后進(jìn)入氣液分離器，由于集合管處的瓦斯量極大，工況14萬m3/h，在直徑4.5 m的氣液分離器中使其流速下降，高效分離氣流中卷走的液體，使大量是頁巖油、水、塵回收下來，降低后續(xù)設(shè)備的負(fù)荷。

3 歷代工藝簡述及對比

3.1 FLQⅠ: 集合管+洗滌飽和塔+直冷塔

FLQⅠ回收系統(tǒng)為三級直接水洗，半負(fù)壓設(shè)計，穩(wěn)定性強，熱量自給自足。污水量大，主風(fēng)油品燒損嚴(yán)重，加熱爐油品燒損嚴(yán)重，建造成本較低。

3.2 FLQⅡ: 集合管+旋補塔+油吸塔+間冷塔+電捕塔+凈水飽和塔

FLQⅡ工藝技術(shù)環(huán)保水平高，杜絕了油品燒損的現(xiàn)象，引入電捕塔回收輕質(zhì)油，瓦斯排送機全負(fù)壓設(shè)計節(jié)能，但由于洗滌飽和塔使用間冷塔上段循環(huán)水，沒能利用爐出口高溫段余熱，造成干餾爐主風(fēng)需要外補蒸汽，且進(jìn)加熱爐循環(huán)瓦斯飽和度偏低，造成系統(tǒng)負(fù)荷較大。

3.3 FLQⅢ: 集合管+空氣塔+瓦斯塔+直冷塔+電捕塔+余熱供暖

FLQⅢ工藝倒置了原有洗滌飽和塔為飽和洗滌塔，增設(shè)了瓦斯飽和洗滌塔，有效減少了主風(fēng)和加熱爐的油品燒損，并引進(jìn)電捕塔回收輕質(zhì)油，其直冷塔也配套搭載了換熱器供暖設(shè)備，有效的利用了爐出口瓦斯的余熱，逐級回收，沿用了直冷塔和半負(fù)壓的設(shè)計。在油泥治理方面采用了油泥和頁巖粉塵摻混壓錠回?zé)挼募夹g(shù)，回收其含有的頁巖油。

3.4 FLQⅣ:集合管+氣液分離器+空氣塔+瓦斯塔+間冷塔+熱泵+電捕塔

FLQⅣ工藝技術(shù)吸收了前三代技術(shù)的優(yōu)點，并引用大型氣液分離器，采用了更為合理的飽和洗滌塔設(shè)計，并將間冷塔低溫段循環(huán)水連進(jìn)熱泵系統(tǒng)回收低溫余熱。爐出口的干餾產(chǎn)物經(jīng)過噴淋除塵收油、氣液充分分離、降溫洗滌、二段降溫洗滌、間冷大幅度降溫冷凝、電場力收油，有序的逐級凈化收油。排送機全負(fù)壓節(jié)能，主風(fēng)高效飽和增濕、瓦斯高效增濕、一段循環(huán)水高溫余熱利用，二段循環(huán)水熱泵利用，有序的逐級利用系統(tǒng)余熱。全封閉設(shè)備，排渣水盆和油水罐的無組織 VOC氣體治理和萃取提油的油泥治理技術(shù)，體現(xiàn)了先進(jìn)的環(huán)保治理理念。

3.5 工藝對比

油頁巖回收系統(tǒng)是一個復(fù)雜的多設(shè)備組合單元，每一個設(shè)備甚至管段的設(shè)計都需要帶有整體的工藝觀念，表1更為直觀的從系統(tǒng)復(fù)雜程度、塔技術(shù)先進(jìn)程度、瓦斯終冷溫度、無組織VOC氣體量、氣態(tài)汽油回收、余熱利用、油品燒損、油收率、環(huán)保治理等方面對比4個階段的回收工藝技術(shù)，以表示其技術(shù)進(jìn)步的歷程。

表1 撫順干餾回收工藝技術(shù)對比表

4 FLQⅣ工藝流程說明

第4代撫順回收工藝中，干餾產(chǎn)物從干餾爐爐出口導(dǎo)出進(jìn)入集合管，出口為飽和的 87～90 ℃的干餾瓦斯，然后進(jìn)入空氣飽和塔，得到 80 ℃左右的主風(fēng)，瓦斯溫度降到 80 ℃左右，再進(jìn)入瓦斯洗滌飽和塔，得到 72 ℃的飽和循環(huán)瓦斯，瓦斯溫度降溫70 ℃，再進(jìn)入間冷塔系統(tǒng)，得到低于40 ℃的低溫瓦斯，最后進(jìn)入電捕塔，在電場力的作用下進(jìn)一步凈化瓦斯，回收瓦斯中的氣體汽油。間冷塔分2段運行，上段為高溫循環(huán)水，用于供暖，下段為中溫循環(huán)水，與熱泵系統(tǒng)聯(lián)用。整個回收系統(tǒng)在負(fù)壓下操作，各個設(shè)備收到的油品最終匯集到儲罐，完成油品回收過程。FLQⅣ工藝流程示意圖見圖1。

圖1 撫順干餾技術(shù)第4代回收工藝示意圖

4 結(jié)論及建議

撫順油頁巖工藝回收技術(shù)在近十年來有了質(zhì)的提升，在收油率、能量利用、環(huán)保等方面發(fā)展迅速，形成了一整套工藝技術(shù)。根據(jù)多年來的工藝設(shè)計、計算經(jīng)驗給出以下建議。

(1)回收系統(tǒng)的管線和設(shè)備負(fù)荷設(shè)計需要留有余量，在雨季和冬季會帶有雨水和雪水，最終這些水分需要更多的熱載體帶來能量蒸發(fā)出來，進(jìn)入回收系統(tǒng)，使回收系統(tǒng)的冷凝負(fù)荷加大，阻力加大。(2)回收系統(tǒng)中的電捕塔需要配備氧在線檢測，設(shè)備本身有阻燃和泄爆設(shè)計，電捕塔工作狀態(tài)要穩(wěn)定，停停開開會引發(fā)銹蝕，發(fā)生危險。(3)回收系統(tǒng)末端瓦斯排風(fēng)機出口管線分出三個支管，建議采用壓力感應(yīng)自動調(diào)節(jié)閥，使整個系統(tǒng)內(nèi)的管線壓力保持平穩(wěn)。(4)在各個塔下部的循環(huán)水罐中采用罐身抬高、底部錐形的設(shè)計，可以在不停車的狀態(tài)下，將系統(tǒng)的油泥排出，送入油泥治理車間。(5)在FLQⅣ工藝中將灰渣廊、排渣水盆及罐槽等廢氣統(tǒng)一收集，回用到主風(fēng)和加熱爐的燃燒風(fēng)，這種將VOC氣體回用到系統(tǒng)中的做法使干餾裝置區(qū)環(huán)境得到了徹底的改善，值得推廣。

［1］侯祥麟.中國頁巖油工業(yè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1984.

［2］Shuyuan Li, Changtao Yue.Study of pyrolysis of oil shale [J]. Fule, 2003，25(8)：25-28.