專利名稱：間接空冷式頁巖油回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用空氣間接冷卻方式對油頁巖干餾氣體進行冷卻并回收頁巖油的裝置。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)的油頁巖干餾煉油廠均利用循環(huán)水來冷卻干餾爐產(chǎn)生的干餾油氣，將干餾油氣冷卻到40°C左右，使干餾油氣中所含的頁巖油冷凝為液體，回收頁巖油。圖I為一種典型的利用循環(huán)水來冷卻干餾爐產(chǎn)生的干餾油氣的二段式頁巖油回收裝置的工作原理圖。80°C左右的干餾油氣從油回收塔的上部進入，下部排出。循環(huán)水在設(shè)置于油回收塔內(nèi)的橫管中流動。干餾油氣在經(jīng)過第一段橫管時被冷卻到50°C左右。第一段橫管中的循 環(huán)水，入口為20°C，出口為50°C ;干餾油氣在第一段橫管時被冷卻到50°C左右后進入第二段橫管，在第二段橫管中被冷卻到40°C左右。第二段橫管循環(huán)水入口溫度為20°C，出口為35°C。干餾油氣在冷卻過程中不斷有頁巖油冷凝出來，進入氣液分離器，將頁巖油分離出來，送往頁巖油貯罐。循環(huán)水排入冷卻塔，冷卻到20°C后再循環(huán)使用。這一傳統(tǒng)的干餾油氣冷卻頁巖油回收工藝有三個弊病。一是能源消耗高。因為使用循環(huán)水冷卻，水在流動過程中阻力損失大，要求揚程大，壓頭高，因此電動機功率大，另外，循環(huán)水在冷卻干餾油氣時，自身溫度升高，必須將其冷卻后才能重新循環(huán)使用。在這一系統(tǒng)中不僅使循環(huán)水和干餾油氣發(fā)生對流換熱要消耗能源，將溫度升高后的循環(huán)水的溫度降下來還需要消耗能源。據(jù)測算，將1000m3的干餾油氣從80°C降低到40°C大約耗電9. 7kwh;二是油回收率低。因為這種工藝使用的循環(huán)水溫度不能太低，一般都在25°C左右，如果太低，則需要制冷，這將消耗更多的電能，得不償失。水溫到零度就會結(jié)冰，不能循環(huán)。而被冷卻的干餾油氣和冷載體之間必需有一個溫差，一般在15°C左右，否則傳熱效率很差。因此在這種工藝條件下干餾油氣只能被冷卻到40°C左右。而干餾油氣的特點卻是溫度越低，冷凝產(chǎn)生的頁巖油越多，有些干餾油氣需要冷卻到零下8°C才能將全部頁巖油凝結(jié)出來。而且溫度越低，凝結(jié)出來的頁巖油品質(zhì)越好。一般40°C左右的干懼油氣仍含頁巖油6g/m3左右,所以傳統(tǒng)工藝的頁巖油損失率大約在6%左右。這對于一個年產(chǎn)50萬噸頁巖油的干餾廠來說，每年少產(chǎn)頁巖油3萬噸左右，這是一個巨大損失，按現(xiàn)行價格測算，每年損失I. 8億元。三是系統(tǒng)復雜，建設(shè)投資高，不僅要建油回收塔，而且要建冷凝水塔和循環(huán)水池，相應(yīng)還要增加動力設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于為油頁巖干餾工業(yè)提供一種新的干餾油氣冷卻工藝和頁巖油回收裝置，降低頁巖油回收過程中的動力消耗并提高頁巖油回收率。解決目前國內(nèi)油頁巖干餾廠油回收系統(tǒng)動力消耗大、回收率低的缺陷。生產(chǎn)實踐需要將干餾油氣冷卻到較低的溫度，低于20°C的溫度，越低越好，甚至零度以下。傳統(tǒng)工藝用水作為冷載體難于實現(xiàn)，即使能實現(xiàn)，成本也較高。另外新工藝使用的冷載體應(yīng)為常見物質(zhì)，容易獲得，不僅可以將干餾油氣冷卻到需要的溫度，而且生產(chǎn)成本應(yīng)低于用水作為冷載體的成本。[0004]本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵是一、用大流量環(huán)境空氣對干餾油氣進行冷卻，能使干餾油氣降低到接近環(huán)境溫度，從而提高頁巖油的回收率；二、采取空氣和干餾油氣間接換熱的方式，保護環(huán)境；三、對冷載體空氣采取低溫排放的技術(shù)措施降低系統(tǒng)的阻力損失，從而降低系統(tǒng)的動力消耗。具體方案為I、一種使用空氣對油頁巖干餾氣體進行間接冷卻方并回收頁巖油的工藝，其特征在于用空氣作為冷載體和干餾油氣進行間接換熱，將干餾油氣冷卻到接近環(huán)境大氣溫度；干餾油氣在冷卻過程中頁巖油不斷析出，通過氣液分離器進行油、氣分離，將頁巖油送往貯罐。所述間接換熱是指在空氣作為冷載體和干餾油氣進行換熱時并不直接接觸，干餾油氣在密封的塔器中自上而下運動，空氣在管中流動。2、一種使用空氣對油頁巖干餾氣體進行間接冷卻方并回收頁巖油的裝置，其結(jié)構(gòu)見圖2，特征在于80°C左右的干餾油氣從塔器的上部進入，下部排出?？諝馔ㄟ^鼓風機經(jīng)過管道被引入塔器。塔器內(nèi)從上到下均鋪設(shè)橫管?？諝馔ㄟ^橫管后直接排入大氣。塔器 下部設(shè)有氣液分離裝置。凝結(jié)出來的頁巖油用油泵經(jīng)過管道被引入貯油罐，含油物質(zhì)被分離后的干餾氣體從塔器下部導出。干餾油氣在經(jīng)過橫管后被冷卻到接近大氣溫度。因空氣取之不盡，不循環(huán)使用，空氣通過橫管后直接排入大氣。塔器下部設(shè)有氣液分離裝置。凝結(jié)出來的頁巖油用油泵經(jīng)過管道被引入貯油罐，含油物質(zhì)被分離后的干餾氣體從塔器下部導出。干餾油氣在經(jīng)過橫管后被冷卻到接近大氣溫度。換熱后溫升不高，經(jīng)過橫管后再排入大氣。所述的油回收塔其結(jié)構(gòu)見圖2，圖中干餾油氣入口管I設(shè)置于油回收塔2的上部；空氣入口管5設(shè)置于油回收塔2的一側(cè)，并和空氣入口管箱3、冷卻橫管4相連通；冷卻橫管4設(shè)置于油回收塔2的內(nèi)部；干餾油氣排出管6設(shè)置于油回收塔2的下部；油回收塔2的下部設(shè)置有氣液分離器7 ;冷凝油排出管8設(shè)置于油回收塔2的底部；空氣排出管箱9設(shè)置于油回收塔2的另一側(cè)，空氣排出管10和空氣排出管箱9相連通；空氣入口管箱3和空氣排出管箱9通過冷卻橫管4相連通。本發(fā)明工藝的技術(shù)關(guān)鍵是用空氣作為冷載體對干餾油氣進行冷卻。而用空氣作為冷載體需要解決如下技術(shù)問題。一是換熱器體積要小。空氣的傳熱系數(shù)比水小得多，用空氣作冷載體的換熱器體積龐大，通常在工業(yè)生產(chǎn)中一般都不用空氣作為冷載體，本發(fā)明的換熱器體積不應(yīng)大于用水作冷載體的換熱器體積。二是解決環(huán)保問題，換熱后的空氣應(yīng)當是清潔的。這就要求用空氣作冷載體時不能直接和干餾油氣直接接觸，否則將污染空氣，而清潔空氣中的污染物極其困難。三是動力消耗要少。用空氣作冷載體不能增加系統(tǒng)的動力消耗，造成能源浪費。四是油回收率要高。用空氣作冷載體必須將干餾油氣而冷卻到比循環(huán)水冷卻更低的溫度，提高頁巖油回收率，否則將失去意義。為此采用了以下技術(shù)以達到發(fā)明的目的。一是根據(jù)熱交換理論，換熱量和換熱體之間的溫差的平方成正比，因此擴大換熱體之間的溫差將可以縮小換熱面積，解決空氣換熱系數(shù)小，換熱器體積龐大的問題。用循環(huán)水冷卻時，平均溫差為15°C，而用空氣冷卻時，平均溫差為35°C左右，這就增加了換熱強度，彌補了空氣換熱系數(shù)小的缺陷；二是采用間接換熱的技術(shù)，冷載體空氣在管內(nèi)行走，和干餾油氣不直接接觸，防止干餾油氣對空氣造成污染，這樣空氣排出時，除了溫度有所升高外，其他組分不發(fā)生任何變化，是清潔的、環(huán)保的；三是利用空氣取之不盡，換熱后無需降溫的特點，在設(shè)計中使空氣經(jīng)過橫管后直接排出，不做循環(huán)流動，這樣雖然加大冷載體流量，但也降低了冷載體的溫升，降低了冷載體的流動阻力損失，減少系統(tǒng)的動力消耗，節(jié)省能源。用循環(huán)水冷卻時，循環(huán)水排出溫度最高為50°C，而用空氣冷卻時，排出溫度最高為35°C左右，大多數(shù)時間為15°C 20°C，這就增加了換熱強度。四是根據(jù)干餾油氣被冷卻的溫度越低析出頁巖油越多的特性，盡量將干餾油氣冷卻到接近環(huán)境溫度，但不低于零度，以獲得最高的頁巖油回收率。用循環(huán)水冷卻時，一般只能將干餾油氣冷卻到40°C，而用空氣冷卻時，大多數(shù)時間可將干餾油氣冷卻到15°C 20°C，這就提高了頁巖油的回收率。本發(fā)明的工藝流程如下80°C左右的干餾油氣從油回收塔的上部進入，下部排出。鼓風機將環(huán)境溫度的空氣通過管道送入油回收塔的空氣管箱，空氣經(jīng)管箱分配進入油回收塔的橫管。干餾油氣和橫管內(nèi)的空氣進行間接換熱，干餾油氣在下行過程中逐漸冷卻，頁巖油不斷冷凝出來，干餾油氣在離開油回收塔下部橫管時被冷卻到接近環(huán)境溫度，從油回收塔下部設(shè)置的干餾油氣排出管排出。冷凝出來的頁巖油進入設(shè)置在油回收塔下部的氣液分離器，用油泵將頁巖油送往頁巖油貯罐?？諝饨?jīng)過橫管后由于吸收了干餾油氣的熱量，溫度有所升高，經(jīng)管箱匯集后排入大氣。
·[0010]本發(fā)明在我國北方地區(qū)、干旱缺水地區(qū)具有很好的實用價值。例如新疆吉木薩爾油頁巖礦區(qū)，年平均氣溫為5 8°C，最熱月(7月)平均氣溫為25°C，11月 次年4月共6個月的平均氣溫在0°C以下，又嚴重缺水，年降水量僅190_，使用空氣冷卻具有得天獨厚的條件。即使在南方地區(qū)，一般平均氣溫也低于25°C，使用空氣冷卻也是可行的。最重要的是使用空氣冷卻在一年中的大多數(shù)時間都可以將干餾油氣冷卻到20°C以下，從而提高頁巖油的回收率。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全可靠、投資節(jié)省，本發(fā)明可使頁巖油的回收率提高2 4個百分點。本發(fā)明用空氣間接冷卻方式對油頁巖干餾氣體進行冷卻并回收頁巖油的工藝及裝置，不僅動力消耗少、油回收率高，而且取材方便、操作簡單、無污染、清潔環(huán)保。本發(fā)明和國內(nèi)現(xiàn)在普遍使用的循環(huán)水油回收工藝和裝置相比，具有如下明顯的優(yōu)點。一是油的回收率提高。由于采用環(huán)境空氣冷卻干餾油氣，突破了用循環(huán)水冷卻，只能將干餾油氣冷卻到40°c左右的技術(shù)瓶頸。使用循環(huán)水冷卻干餾油氣時，雖然環(huán)境條件下的水溫可能低于20°C，但一進入循環(huán)系統(tǒng)之后，水溫最高將升到50°C，已不具備再進行冷卻干餾油氣的條件，必須將其冷卻后再進入循環(huán)系統(tǒng)，而冷卻高溫水是需要付出代價的，所以一般均將高溫水冷卻到20 25°C，而干餾油氣和循環(huán)水之間必須有15°C左右的溫差，否則換熱不能進行。所以40°C成了循環(huán)水冷卻干餾油氣的溫度瓶頸。當夏天氣溫高于25°C時，由于水冷凝塔不可能將循環(huán)水冷卻到大氣溫度之下，故干餾油氣的出口溫度還要高，相應(yīng)油的回收率更低。而用空氣冷卻時，一年中大多數(shù)時間，氣溫低于10°C，例如新疆吉木薩爾油頁巖礦區(qū)，年平均氣溫只有5 8°C，因此將干餾油氣冷卻到20°C左右是可以實現(xiàn)的。這樣就提高了油的回收率。二是工藝簡化、裝置結(jié)構(gòu)簡單，投資節(jié)省，運行成本降低。本發(fā)明由于不需要對工作后的冷載體進行降溫冷卻，無需建設(shè)冷凝塔和循環(huán)水池。簡化了油回收工藝也節(jié)省了投資，降低了運行成本。三是節(jié)能節(jié)水。由于采用了空氣作為冷載體，取消了冷凝塔和冷卻風機，取消了循環(huán)水池和循環(huán)水泵，減少了系統(tǒng)的動力消耗，減少了水的消耗。動力消耗僅為水冷卻的50%左右；在循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中，由于要將高溫水冷卻為低溫水，水會揮發(fā)了一部分，需要補水。四是清潔環(huán)保。本發(fā)明采用了間接冷卻，空氣和干餾油氣不直接接觸，無廢水排放，無污染物逸出，符合國家環(huán)保要求。五是是經(jīng)濟效益好，由于動力消耗降低，油收率提高，經(jīng)濟效益明顯增加。

圖I是循環(huán)水冷卻干餾油氣工藝流程圖。101、干餾油氣入口管，102、干餾油氣排出管，103、頁巖油忙罐，104、頁巖油泵，105、氣液分離器，106、二段循環(huán)水泵、107、二段循環(huán)水池，108、二段冷凝水泵，109、二段冷卻風機，110、二段冷凝水塔，111、二段循環(huán)水橫管，112、一段冷凝水泵，113、一段冷卻風機，114、一段冷凝水塔，115、一段循環(huán)水池，116、一段循環(huán)水泵，117、一段循環(huán)水橫管，118、頁巖油回收塔。圖2是空氣間接冷干餾油氣工藝流程圖。圖中所示各部分分別是1、干餾油氣入口管，2、空氣間冷式頁巖油回收塔，4、空氣冷卻橫管，5、空氣入口管，6、干餾油氣排出管，7、氣液分離器，8、頁巖油排出管，10、空氣排出管，11、鼓風機,12、油泵，13、油罐。圖3是空氣間接冷卻頁巖油回收塔結(jié)構(gòu)示意圖。圖中所示各部分分別是1、干餾油氣入口管，2、空氣間冷式頁巖油回收塔，3、空氣入口管箱，4空氣冷卻橫管，5、空氣入口 管，6、干餾油氣排出管，7、氣液分離器，8、頁巖油排出管，9、空氣排出管箱，10、空氣排出管。
具體實施方式
圖I為傳統(tǒng)的用循環(huán)水冷卻干餾油氣工藝流程圖。從圖中可以看出，該工藝相對復雜，系統(tǒng)中除頁巖油回收塔外，還設(shè)置了 2個冷凝水塔，2個循環(huán)水池，2個循環(huán)水泵，2個冷凝水泵，2個冷卻風機,系統(tǒng)動力消耗大。圖2是空氣間接冷干餾油氣工藝流程圖。從圖中可以看出，工藝流程較用循環(huán)水冷卻干餾油氣工藝流程簡化了很多，設(shè)備只有空氣間冷式頁巖油回收塔，氣液分離器，鼓風機，油泵和油罐。和用循環(huán)水冷卻干餾油氣工藝流程相比，沒有冷凝水塔，循環(huán)水池，循環(huán)水泵，冷凝水泵，冷卻風機，系統(tǒng)動力消耗大大降低。圖3是本發(fā)明空氣間接冷卻頁巖油回收塔結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可以看出，80°C左右的干餾油氣通過設(shè)置于油回收塔2的上部的干餾油氣入口管I進入，從設(shè)置于油回收塔2下部的干餾油氣排出管6排出?？諝馔ㄟ^空氣入口管5經(jīng)過空氣入口管箱被分配進入設(shè)置于油回收塔2內(nèi)的空氣冷卻橫管4。油回收塔2的內(nèi)部從上到下均舖設(shè)有冷卻橫管4?？諝馔ㄟ^橫管后經(jīng)空氣排出管箱9收集后，再經(jīng)空氣排出管10直接排入大氣。油回收塔2的下部設(shè)有氣液分離器7。干餾油氣在經(jīng)過橫管后被逐漸冷卻，最后冷卻到接近大氣溫度。干餾油氣在冷卻過程中不斷有頁巖油凝結(jié)出來，凝結(jié)出來的頁巖油進入氣液分離器，經(jīng)過頁巖油排出管8被引入貯油罐。本發(fā)明具體實施需要注意四個問題。一是要對干餾油氣的頁巖油最低析出溫度進行檢測認定，把干餾油氣的最低冷卻溫度確定在一個合理的區(qū)間，本發(fā)明雖然可以使干餾油氣冷卻到接近環(huán)境溫度，但太低了并無必要。如果干餾油氣的最低析出溫度為10°c，那就沒有必要將干餾油氣冷卻到10°c以下，否則將浪費系統(tǒng)的能源。二是根據(jù)不同的季節(jié)、不同的時點合理確定干餾油氣的冷卻溫度，以謀求在當時條件下的最大油回收率。因為大氣溫度一年四季、一天之中總在不停地變化，故不能將干餾油氣的冷卻溫度設(shè)定為一個衡值。例如夏天可高一點，冬天可低一點，白天可高一點，夜晚可低一點等。三是系統(tǒng)的動力消耗的多少取決于通入空氣量的多少，如干餾油氣的冷卻溫度已經(jīng)低于理想值，則可適當減少空氣的流量，減少動力消耗。四是當設(shè)備運行一段時間后，如出現(xiàn)干餾油氣的出口溫度升高的現(xiàn)象，說明管道有凝油發(fā)生，如加大空氣流量，仍沒有明顯改善，則需要對管道表面進行清 洗。
權(quán)利要求1.一種使用空氣對油頁巖干餾氣體進行間接冷卻并回收頁巖油的裝置，其結(jié)構(gòu)特征在于干餾油氣入口管(I)設(shè)置于油回收塔(2)的上部；空氣入口管(5)設(shè)置于油回收塔(2)的一側(cè)，并和空氣入口管箱(3)、冷卻橫管(4)相連通；冷卻橫管(4)設(shè)置于油回收塔(2)的內(nèi)部；干餾油氣排出管(6)設(shè)置于油回收塔(2)的下部；油回收塔(2)的下部設(shè)置有氣液分離器(7);冷凝油排出管(8)設(shè)置于油回收塔(2)的底部；空氣排出管箱(9)設(shè)置于油回收塔(2)的另一側(cè)，空氣排出管(10)和空氣排出管箱(9)相連通；空氣入口管箱(3)和空氣排出管箱(9)通過冷卻橫管(4)相連通。
專利摘要本實用新型是一種用空氣間接冷卻方式對油頁巖干餾氣體進行冷卻并回收頁巖油的裝置。其特征在于用空氣作為冷載體和干餾油氣進行間接換熱，將干餾油氣冷卻到接近環(huán)境大氣溫度。干餾油氣入口管設(shè)置于油回收塔的上部；空氣入口管設(shè)置于油回收塔的一側(cè)，并和管箱、橫管相連通；冷卻橫管設(shè)置于油回收塔的內(nèi)部；干餾油氣排出管設(shè)置于油回收塔的下部；油回收塔的下部設(shè)置有氣液分離器；冷凝油排出管設(shè)置于油回收塔的底部；空氣排出管箱設(shè)置于油回收塔的另一側(cè)，空氣排出管和空氣排出管箱相連通。本實用新型可將干餾油氣冷卻到接近環(huán)境溫度，提高頁巖油回收率2～4個百分點；動力消耗僅為循環(huán)水冷卻的50％左右，節(jié)能節(jié)水，無污水排放，環(huán)保；而且不要建冷凝水塔和循環(huán)水池，節(jié)省了投資。
文檔編號C10B57/00GK202610182SQ201220127720
公開日2012年12月19日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者吳冠峰 申請人:沈陽海源干餾設(shè)備技術(shù)開發(fā)有限公司