回转干馏炉在油砂低温干馏中的应用

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摘 要：油砂属非常规石油资源，储量丰富。随着石油资源逐渐减少，油砂的开采和加工利用已引起人们的高度关注。本文论述了油砂的一种新的加工方法——回转炉低温干馏法，通过实验证明该工艺设计合理，经济适用，与其他工艺相比较具有较大的优势，适合推广应用。
关键词：油砂；低温干馏；回转炉；内返料
1 油砂及其加工方法
油砂亦称焦油砂或沥青砂，是一种含有天然沥青的砂或砂岩，属于非常规石油资源。通常是由砂、沥青、矿物质、粘土和水组成。不同地区油砂矿的组成不同，一般沥青含量约为10%～12%。油砂矿通常埋深较浅，可以露天开采，提取油砂沥青后再加工成油品。
我国能源结构为“富煤、贫油、少气”。油砂作为非常规油气资源储量仅次于煤炭，其热解可得到油砂油作为常规能源的补充，具有非常重要的安全战略意义。
目前国外油砂分离技术主要有热水洗法、溶剂萃取法、热解干馏法3种技术，我国油砂分离技术还仅处于室内研究阶段，我公司于2014年4月进行了中试试验，采用内返料回转干馏炉设备对油砂的干馏技术及工艺流程基本成熟，达到了期待已久的研发目的，取得了良好的效果。
2 回转炉低温干馏工艺说明
2.1 干馏单元
经破碎筛分后的油砂（粒径≤30mm）通过皮带输送至干馏炉前缓冲仓，然后经进料旋转阀通过进料螺旋进入回转干馏炉。在温度550～600℃（物料温度）下热裂解60～90min左右，热裂解后得到尾砂和含有焦油的高温热解气。通过热裂解后产生的尾砂由回转干馏炉炉尾经出料旋转阀门排出，送入尾砂冷却单元。通过热裂解后产生的含焦油的高温热解气由回转干馏炉导气管导出，经洗涤、除尘后，进入焦油回收和煤气净化单元。
2.2 热风单元
油砂干馏所需热量由热风炉提供。运行期间，油砂干馏产生的热解气作为热风炉的燃料，二段式煤气发生炉产生的热煤气作为补充。在热风炉中，通过空气风机供给适量的经预热的空气并进行完全燃烧，燃气在热风炉内充分燃烧后，在热风炉尾部的蜗壳混风箱内与高温风机送来的回风混合，形成高温热风，在高温风道正压和炉尾负压的共同作用下，通过进风口进入回转干馏炉热风入口，在炉内通过炉壁与物料之间间接换热后，通过回风管道进入高温风机的吸风口参与再循环。
在高温风机出口和热风炉混风箱之间设置排烟道，将系统对外的排烟引出，通过空气预热器回收余热后排至脱硫工序。
2.3 干馏油气回收单元
从干馏炉来的荒煤气，在集气管中经来自热环氨水池的氨水进行多点喷洒降温后，进入气液分离器，分离出的煤气经文氏塔、旋流板塔、电捕焦油器进行洗涤除油后，经罗茨风机加压送至热风炉作为燃料使用。经气液分离器分离出的液体进入缓冲水池，经提升泵送至热环氨水池；文氏塔分离出的液体进入热环氨水池；旋流板塔与电捕焦油器分离出的液体进入冷环氨水池，热环氨水池与冷环氨水池内油水混合物经沉降分离后用提升泵送至成品油罐区。
3 工艺特点
外热式回转炉低温干馏工艺成功的解决了传统工艺的原料供应、湿法熄焦、煤气纯度、废水处理等问题。与传统工艺相比，该项工艺技术具有以下优势：
（1）外热式回转炉可以处理目前传统工艺无法处理的20mm以下的碎煤、油砂、油页岩。
（2）干馏炉筒体为夹套式，热烟气进入夹套后与筒体进行充分接触，换热均匀，提高了换热效率。
（3）高温烟气循环利用、富余外排烟气用于预热回收，热利用效率高。
（4）工艺装置操作灵活，工艺参数调整便捷。
（5）自动化程度高、运行可靠、操作稳定，同时可有效减少装置定员。
（6）在筒体内壁设有返料螺旋，可将干馏后的尾砂随着筒体的转动送至筒体前端的导料螺旋板处，与进入的物料混合，充分的利用了尾砂产生的余热，缩短了干馏时间。
（7）半焦不含水，采用连续干法熄焦，半焦产品含水为“零”。提高了半焦的品质， 节约了能源， 减少了有害气体及工业污水的生成， 环保优势明显。
（8）所产焦油质量好、收率高，焦油密度低， 小于360℃馏分占到48.5%，360 ℃～450 ℃馏分占到35%； H元素质量百分含量大于9%，是优质的加氢原料。 由于加热终温及温升速度可控性好， 焦油收率达到葛金干馏的90%以上。
（9）煤气纯净、热值高，所产煤气 CH4、H2、CO 有效成分高，N2含量小于2%，热值高达4300 kcal/Nm3，可作为优质的原料气，用于制取天然气、合成甲醇、合成氨、提取氢气等。
4 干馏过程中出现的问题及解决方法
（1）运行中经常出现原料中的异物卡阻进料旋转阀。
解决方法：在破碎机后增加筛网，将大块物料及杂物分离，提高原料质量。
（2）出料旋转阀有物料粘结现象。
解决方法：对炉尾出料箱增加保温设施，同时在干馏炉内增加内返料装置，缩短油砂干馏时间，降低尾砂含油率。
（3）干馏炉出口灰尘堵塞。
解决方法：增加旋风除尘器，将灰尘及时排除。
5 结论
通过以上油砂干馏试验证明内返料式回转干馏炉在油砂的加工利用上是可行的，该工艺设计合理，经济适用，与其他工艺相比较具有较大的优势，适合推广应用。油砂作为一种非常规能源，已经成为世界能源的重要组成部分，油砂的加工技术将会随着时间而趋于系统化、规范化。在不久的将来，在非常规能源领域中油砂必将占有一席之地，发挥它应有的作用。
参考文献：
[1]崔苗苗.油砂资源的开发和利用[M].化学工业与工程.