顧大章 許輝(撫順礦業(yè)集團(tuán)頁(yè)巖煉油廠,撫順礦業(yè)集團(tuán)工程技術(shù)研究中心,遼寧 撫順113009)
撫順低溫干餾工藝是一種以油頁(yè)巖為原料,采用高溫(450℃~600℃)熱解的方式,獲得頁(yè)巖油。不同于美國(guó)出口的頁(yè)巖油,我國(guó)的頁(yè)巖油是以固體的形態(tài)均勻分布于巖石中,稱之油母,經(jīng)過高溫?zé)峤夂?,以氣態(tài)的形式通過頁(yè)巖空隙排出,再經(jīng)過冷卻得到頁(yè)巖油。撫順工藝就是工業(yè)化的實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖原料的熱解加工,得到頁(yè)巖油。現(xiàn)對(duì)B部裝置工藝進(jìn)行升級(jí)改造,主要目的是提升B部產(chǎn)油率,提高環(huán)保效果,降低成本,具體的實(shí)施方式是增設(shè)了瓦斯冷卻工段、輕質(zhì)油回收工段及余熱回收工段。
撫順低溫干餾工藝是一種非常典型的油頁(yè)巖低溫干餾工藝,由“干餾爐+加熱爐+回收系統(tǒng)”三個(gè)主要單元構(gòu)成,回收系統(tǒng)是其干餾產(chǎn)物冷凝凈化單元,最終得到純凈的干餾瓦斯(氣)和頁(yè)巖油(液),其工藝流程如圖1所示。
撫順工藝中干餾爐的供熱由兩部分組成,一部分來自飽和空氣在發(fā)生段的燃燒,一部分來自外供的熱循環(huán)瓦斯,而熱循環(huán)瓦斯是冷瓦斯在蓄熱式加熱爐中換熱得來?;厥障到y(tǒng)從干餾爐出口開始,干餾產(chǎn)物是100℃左右的烴蒸汽混合物,在集合管經(jīng)過第一次噴淋洗滌,洗滌下來大量的頁(yè)巖油,這個(gè)過程是一個(gè)等焓變化,得到飽和的瓦斯氣。然后再進(jìn)入洗滌塔,進(jìn)一步噴淋洗滌,獲得大量的頁(yè)巖油,同時(shí)降溫,降濕,而洗滌后的熱水進(jìn)入飽和塔,為空氣增濕增溫。瓦斯出洗滌塔后,進(jìn)入瓦斯風(fēng)機(jī)加壓,風(fēng)機(jī)出口分為兩個(gè)支路,一路作為冷循環(huán)瓦斯進(jìn)入加熱爐,一路進(jìn)入冷卻塔進(jìn)行第3次噴淋洗滌,獲取頁(yè)巖油,冷卻塔后,瓦斯線路再次分為兩條支路,一路作為燃料去加熱爐燃燒室,一路外送到裝置區(qū)外綜合利用。瓦斯風(fēng)機(jī)前后負(fù)壓和正壓管線上都有收油設(shè)備,所以此工藝為半負(fù)壓工藝。
為提升整個(gè)系統(tǒng)的油收率,對(duì)現(xiàn)有裝置、工藝進(jìn)行改造,改造的依據(jù)主要是兩點(diǎn),一是降低整個(gè)系統(tǒng)的冷卻終溫,運(yùn)用加大油品相變溫度差的方式,回收之前沒有收到的油品;二是降低冷循環(huán)瓦斯溫度,回收之前沒有收到的油品;三是增設(shè)電捕焦油器又稱為電捕塔,利用電場(chǎng)作用,捕集氣態(tài)汽油,使小顆粒極性分子的液滴匯集,成為可以流動(dòng)的油滴和水滴,從而回收,其工藝流程如圖2所示。
B 部工藝升級(jí)改造后,增設(shè)了間冷塔和電捕塔兩個(gè)收油設(shè)備,間冷塔配套供暖單元對(duì)裝置外提供熱水資源,間冷塔后連接電捕塔,電捕塔后連入瓦斯風(fēng)機(jī),瓦斯風(fēng)機(jī)后分為3條支路,分別是燃燒瓦斯、冷循環(huán)瓦斯、外送瓦斯,所有的收油設(shè)備在瓦斯風(fēng)機(jī)前的負(fù)壓段工段,所以此工藝為全負(fù)壓工藝。
改造后與改造前相比,干餾爐進(jìn)的主風(fēng)量和飽和溫度均有所降低,而干餾爐出口產(chǎn)物中水蒸汽量減少,循環(huán)瓦斯含水蒸汽量減少,循環(huán)瓦斯中干瓦斯量大大增加。這樣改變了原有的干餾供熱平衡,在處理量相同的基礎(chǔ)上,改造后干餾爐來自于下部發(fā)生段的熱量,占總干餾需熱量的比重減少,而循環(huán)瓦斯帶來的熱量占的需熱量比重增加,原因是由于主風(fēng)量減少,發(fā)生段的氣化反應(yīng)規(guī)??s小,放熱量減少,需要循環(huán)瓦斯來補(bǔ)償,這就需要在加熱爐燃燒更多的燃料,結(jié)果使燃燒瓦斯增多,外送瓦斯量減少,換來的是整個(gè)系統(tǒng)收油率增加,具體對(duì)比數(shù)據(jù)見下表。
表1 干餾爐供熱分配和瓦斯分配表
回收系統(tǒng)引用間冷塔直接將系統(tǒng)的最低冷凝溫度降到58℃,比原有冷卻塔效果更高,所以將原有的冷卻塔停用。間冷塔又分為兩段換熱水,高溫段換來的余熱滿足供暖要求,進(jìn)入供暖水網(wǎng)。同時(shí)間冷塔與閉式兩用涼水塔聯(lián)用,夏季用循環(huán)水冷卻,冬季直接采用風(fēng)冷。瓦斯在間冷塔后進(jìn)入電捕塔,在電場(chǎng)力的作用下捕集氣態(tài)汽油,而后進(jìn)入加壓風(fēng)機(jī)。瓦斯風(fēng)機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力源頭,連接前段的負(fù)壓回收段,和加熱爐區(qū)的正壓段,瓦斯經(jīng)過風(fēng)機(jī)后由于軸功升溫10℃,但其含水量不變?;厥障到y(tǒng)運(yùn)行參數(shù)及比較結(jié)果見下表。
圖1 改造前B部工藝流程圖
圖2 改造后B部工藝流程圖
表2 回收系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)表
表3 回收系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)表
B 部改造項(xiàng)目是在原有的場(chǎng)地環(huán)境下進(jìn)行是設(shè)計(jì)和實(shí)施,充分利用了現(xiàn)有的條件,對(duì)回收系統(tǒng)進(jìn)行了較大的革新變動(dòng),投入了新技術(shù)和新設(shè)備,使產(chǎn)油率大大提高,對(duì)系統(tǒng)壓力也進(jìn)行了調(diào)節(jié),達(dá)到了高效節(jié)能增產(chǎn)的效果和目的。項(xiàng)目實(shí)施后運(yùn)行2年,工況平穩(wěn),設(shè)備可靠性高,沒有增加操作崗位勞動(dòng)強(qiáng)度,并實(shí)現(xiàn)了對(duì)外余熱供暖。同時(shí)也應(yīng)注意到,在能量運(yùn)用角度分析,循環(huán)瓦斯溫度的變化,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的供熱分配也有較大影響,系統(tǒng)的供熱余力全部在于自產(chǎn)瓦斯,不能無限度的增加循環(huán)供熱量,由于主風(fēng)飽和度和瓦斯終冷溫度的變化,對(duì)與系統(tǒng)污水產(chǎn)生量也有較大影響,這些都是系統(tǒng)需要進(jìn)一步優(yōu)化的研究課題所在。