CN209338468U - 一种重劣质油与油页岩的综合利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种重劣质油与油页岩的综合利用装置，具体地，所述装置设有干馏反应器(A)、干馏预反应器(C)、裂化反应器(B)、裂化预反应器(D)、沉降器(E)、混合器(F)、气化器(G)、燃烧器(H)、取热器(I)、急冷器(J)和洗涤器(K)；连接方法详见说明书。本实用新型在一套装置内有机结合重劣质油裂化、油页岩干馏、油气分离及除尘、含尘重质油及中部抽出油回炼和页岩半焦换热\气化\煅烧\取热，从而获得高附加值清洁油气、高热值合成气和页岩灰产品，具有原料适应广、产品收率高、价值高、成本低、能量利用好及环境友好等优点，为重劣质油与油页岩的加工提供了一条高效、经济、清洁、资源化且无害的加工路线。

Description

一种重劣质油与油页岩的综合利用装置

技术领域

本实用新型属于石油加工及油页岩加工领域，涉及一种重劣质油与油页岩的综合利用装置。

背景技术

在石油加工领域，重劣质油(如劣质减压渣油、高粘重油等)由于其密度大、杂质含量高(如高金属含量、高固体含量、高硫)，使得重劣质油的加工难度大而备受关注，现有重劣质油的主要加工工艺有：延迟焦化工艺、加氢工艺以及灵活焦化工艺，在上述工艺中，延迟焦化工艺虽然原料适应性强，但液体产品收率低、石油焦产品附加值低、环境污染较大；加氢工艺虽然液体产品收率高、环境友好，但工艺复杂、投资大、加工成本高、原料适应性较差；灵活焦化工艺原料适应性强、液体产品收率较高，但灵活气产品热值低利用困难、操作难度大。因此，如何在现有技术基础上开发出成本更低、原料利用率更高、产品附加值更高以及环境更友好的重劣质油加工工艺技术，一直是重劣质油加工的急迫需要。

油页岩，又称“油母页岩”，是一种富含有机质、具有微细层理的细粒沉积岩。油页岩中有机质的绝大部分是不溶于普通有机溶剂的成油物质，俗称“油母”，油母是由复杂的高分子有机化合物组成，可以提炼出页岩油。据不完全统计表明，全球油页岩蕴藏资源量巨大，估计有10万亿吨(可提炼页岩油超过5000亿吨)，主要分布于美国、扎伊尔、巴西、意大利、摩洛哥、约旦、澳大利亚、中国和加拿大等国家。如何从油页岩中更有效提炼出页岩油以及实现对油页岩的高效综合利用，一直是油页岩加工领域追求的目标。目前，现有应用或研发的各类油页岩技术中，油页岩流化干馏技术以其油产率高、原料利用率高等优点，成为技术开发的主要发展方向，但现有应用或研发的流化干馏技术存在油气在线除尘困难、页岩灰未高附加值利用等问题，亟待更高效、更完善的油页岩加工新技术的开发。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种重劣质油与油页岩的综合利用方法及装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

提供了一种重劣质油与油页岩的综合利用装置，所述装置设有干馏反应器 A、干馏预反应器C、裂化反应器B、裂化预反应器D、沉降器E、混合器F、气化器G、燃烧器H、取热器I、急冷器J和洗涤器K；

所述沉降器E上下具有沉降段和气提段；包括一级气固分离器Y-1、二级气固分离器Y-2和气体分布器X-1；所述一级气固分离器Y-1设置在沉降器E 内部上部；所述二级气固分离器Y-2设置在沉降器E内部或外部；所述气体分布器X-1设置在沉降器E内部下部；

所述混合器F上下具有混合段和气提段；包括气固分离器Y-3和气体分布器X-2；所述气固分离器Y-3设置在混合器F内部或外部；所述气体分布器X-2 设置在混合器F内部下部；

所述气化器G上下具有气化段和气提段；包括气体分布器X-3；所述气体分布器X-3设置在气化器G内部下部；

所述燃烧器H上下具有燃烧段和气提段；包括气体分布器X-4；所述气体分布器X-4设置在燃烧器H内部下部；

其中，干馏反应器出口连接沉降器内部的一级气固分离器，入口连接干馏预反应器；裂化反应器出口连接沉降器，入口连接裂化预反应器；沉降器上部出口连接急冷器，下部出口分别连接干馏预反应器、裂化预反应器和混合器；混合器上部设有出口，下部出口分别连接干馏预反应器、裂化预反应器和气化器；气化器上部出口连接混合器下部的气体分布器，下部出口连接燃烧器；燃烧器下部出口连接取热器入口，燃烧器上部出口连接气化器入口；急冷器入口连接沉降器中二级气固分离器，出口连接洗涤器底部入口；洗涤器上部分别设有与急冷器和裂化预反应器相连的出口。

优选地，所述装置还设有液固分离器L和重质油换热器M；其中，洗涤器底部出口连接液固分离器入口；液固分离器出口分别与干馏预反应器、重质油换热器入口相连；重质油换热器出口与洗涤器中部入口相连。

优选地，重质油换热器还设有产品输出口。

优选地，洗涤器上还设有产品输出口。

优选地，洗涤器上还设有原料入口。

优选地，所述装置还设有抽出油换热器N；其中，抽出油换热器入口和出口分别与洗涤器中部和上部相连。

优选地，抽出油换热器还设有产品输出口。

优选地，沉降器下部出口与干馏预反应器和裂化预反应器分别设有连接管，连接管上设调节阀。

优选地，沉降器下部出口与混合器设有连接管，连接管上设调节阀。

优选地，混合器下部出口与干馏预反应器、裂化预反应器和气化器分别设有连通管，连通管上分别设有调节阀。

优选地，气化器下部出口与燃烧器设有连通管，连通管上分别设有调节阀。

优选地，干馏反应器上设有油页岩进料进口和任选的外来原料进口。

优选地，裂化反应器上设有重劣质油进料进口和任选的外来原料进口。

优选地，气体分布器上设有气体进口。

优选地，混合器和气化器的连接管上设有气体入口。

提供了一种重劣质油与油页岩的综合利用方法，该方法包括提供上述综合利用装置和以下步骤：

(I)油页岩原料与来自干馏预反应器的物料在干馏反应器中加热进行干馏反应，得到干馏反应物料；干馏反应器流出的干馏反应物料进入沉降器中的一级气固分离器进行第一次分离，得到干馏油气和干馏物料；

重劣质油原料与来自裂化预反应器的物料在裂化反应器中加热进行裂化反应，得到裂化反应物料；裂化反应器流出的裂化反应物料进入沉降器并在沉降器中进行沉降分离，得到裂化油气和裂化物料；

第一次分离出的干馏油气与沉降分离出的裂化油气进入二级气固分离器进行第二次分离；第二次分离出的混合油气经急冷器进入洗涤器；第二次分离出的固体物料返回沉降器中；

第一次分离出的干馏物料、沉降分离出的裂化物料和第二次分离出的固体物料至沉降器气提段脱气后，一部分物料至混合器进行升温，一部分物料至干馏预反应器进行预降温，一部分物料至裂化预反应器进行预降温；

(II)来自沉降器的物料与来自气化器的气体在混合器中加热后，产物经气固分离器进行分离；分离出的气体作为产品送出；分离出的固体物料：一部分物料至干馏预反应器进行加热，一部分物料至裂化预反应器进行加热，一部分物料至气化器进行气化反应；

(III)气化反应结束后得到气体物料和固体物料；气体物料返回混合器；固体物料进入燃烧器进一步燃烧；燃烧后的固体产物经取热器回收热量后，作为页岩灰产品送出；燃烧后的气体产物至气化器中，并进入混合器中进行换热及气固分离后作为产品送出。

优选地，还包括步骤：来自沉降器的混合油气经急冷器后进入洗涤器后，

洗涤器底部分离出的含固重质油至液固分离器中进行液固分离；分离出的低含固重质油经过重质油换热器换热后，返回至洗涤器中作为洗涤液或作为产品送出；分离出的高含固重质油至干馏预反应器进行二次干馏反应；

洗涤器中部流出的抽出油，一部分至裂化预反应器进行二次裂化反应，一部分返回急冷器中作为急冷油；

经过洗涤后的清洁油气作为产品从洗涤器顶部送出。

优选地，还包括步骤：洗涤器中部流出的抽出油还有一部分经抽出油换热器取热后返回洗涤器中作为洗涤液或作为产品送出。

优选地，干馏反应器的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为450～600℃。

优选地，干馏预反应器的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为 480～650℃。

优选地，裂化反应器的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为450～580℃。

优选地，裂化预反应器的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为 480～600℃。

优选地，沉降器的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为450～600℃。

优选地，混合器的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为560～800℃。

优选地，气化器的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为800～1200℃。

优选地，燃烧器的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为850～1400℃。

优选地，急冷器的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为350～480℃。

优选地，洗涤器的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为80～400℃。

优选地，干馏反应器气体线速0.2～8.0米/秒。

优选地，干馏预反应器气体线速0.2～8.0米/秒。

优选地，裂化反应器气体线速0.2～8.0米/秒。

优选地，裂化预反应器气体线速0.2～8.0米/秒。

优选地，沉降器上部气体线速0.1～3.0米/秒。

优选地，混合器上部气体线速0.1～3.0米/秒。

优选地，气化器上部气体线速0.01～5.0米/秒。

优选地，燃烧器上部气体线速0.01～5.0米/秒。

优选地，所述的重劣质油原料为含碳氢化合物的流动物质(如液体或含固液体)；其中，流动物质选自下组的一种或多种：重油、渣油、焦油、油浆、地沟油、废油、污油、页岩油；流动物质中的固体含量小于15％(重量)。

优选地，流动物质元素范围优选：氢含量7～20％(重量)，碳含量75～ 92％(重量)。

优选地，所述的油页岩原料粒径不大于8毫米。

优选地，粒径范围为0.03～3毫米。

优选地，所述的油页岩原料可掺入含碳氢化合物的固体物质；其中，所述含碳氢化合物的固体物质选自下组的一种或多种：褐煤、粘结指数GR.I.<50的烟煤、长焰煤、无烟煤、油泥、污泥；所述含碳氢化合物的固体物质的粒径≤8 毫米；所述含碳氢化合物的固体物质的比例≤50％(重量)。

优选地，所述的重劣质油原料与油页岩原料的比例为：5％：95％～95％： 5％(重量)。

本实用新型的技术方案主要具有以下的有益效果：

(1)本实用新型利用油页岩流化干馏后所产页岩半焦作为供热载体，将重劣质油在裂化反应器进行流化裂化及将油页岩在干馏反应器内进行流化干馏，由于裂化反应器和干馏反应器可以分开进行温度控制，且裂化反应器和干馏反应器内部设有强制返混结构以达到充分返混效果从而实现快速传质传热而保证反应器内温度场较均匀，因此，本实用新型可以通过调节高温页岩半焦供应量精准控制反应温度，将重劣质油的流化裂化反应和油页岩的流化干馏反应在合适的温度下进行，从而实现重劣质油最大化液体油产率及油页岩干馏最大化页岩油产率。

(2)本实用新型利用油页岩流化干馏后所产页岩半焦作为流化载体，将重劣质油流化裂化反应生焦附载在页岩半焦上，页岩半焦再至后续气化器，在气化器中，重劣质油裂化生焦与油页岩干馏生焦一起进行流化气化，从而将低价值焦转变成高价值合成气产品。由于页岩半焦主要由无机物组成，颗粒结构稳定且具有良好的流化性能，因此采用页岩半焦作为流化载体可实现重劣质油流化裂化、油页岩流化干馏以及页岩半焦流化气化的稳定运行，可避免重劣质油单独流化裂化由于自产焦炭颗粒大小不稳定，流化性能差而带来的流化操作不稳定等问题。

(3)本实用新型附载在页岩半焦上的重劣质油流化裂化生焦所含的金属等杂质随页岩灰排出，由于页岩灰排料量大，因此，可保证反应系统内页岩半焦上沉积的金属等杂质在较低浓度范围内，最大限度降低金属等杂质对重劣质油裂化的影响，减少不必要的二次裂化等副反应，从而提高液体油产率。

(4)本实用新型将重劣质油流化裂化生焦和油页岩干馏生焦进行气化的同时，也将油页岩中原固有含碳进行气化，从而提高了气化合成气产量，避免了反应生焦量小气化合成气量小而提供给裂化反应和干馏反应的热量不足的问题。

(5)本实用新型将裂化油气和干馏油气一起进行分离除尘后送出，可实现以下的有益效果：a、由于干馏油气中液体油品质量相对较好，混合后从而可改善重劣质油裂化产物的液体油质量；b、由于干馏油气中干气含量较高，液体油产品相对较低，后续干气和液体油的分离相对困难，而裂化油气中干气含量较低，而液体油含量相对较高，后续干气和液体油的分离相对容易，干馏油气和裂化油气混合后再进行后续分离，可实现组份互补，从而降低后续分离难度。

(6)本实用新型将重劣质油和油页岩的联合加工，可改善单纯油页岩加工由于产油率低、油品产量小难以形成规模化加工从而影响项目经济效益导致油页岩产业推广困难等问题。

(7)本实用新型采用页岩半焦作为载体，由于页岩半焦主要组份为无机物，附载焦及碳浓度不高，在气化器中采用富氧或纯氧气化不会出现因为焦及碳浓度高出现的超温影响气化运行等问题。

(8)本实用新型在干馏反应器前设置的干馏预反应器，一方面将分离出的含固重质油进行在线回炼裂解，既避免不产或少产低价值含固重质油，又可增加高价值轻质油产率，提升产品附加值；另一方面，通过干馏预反应器将高温页岩半焦在进入干馏反应器前进行一次预降温，避免过高温度的页岩半焦直接进入干馏反应器造成局部高温而使得干馏油气发生二次裂解多而降低油产率。

(9)本实用新型在裂化反应器前设置的裂化预反应器，一方面可将抽出的中质油进行在线回炼裂解，增加高价值轻质油产率，提升产品附加值；另一方面，通过裂化预反应器将高温页岩半焦在进入裂化反应器前进行一次预降温，避免过高温度的页岩半焦直接进入裂化反应器造成局部高温而使得裂化油气发生二次裂解多而降低油产率。

(10)本实用新型干馏反应产物经过一级气固分离器，实现油气和页岩半焦的快速分离，避免了干馏反应生成油跟高温页岩半焦长时间接触后发生二次裂解反应多而降低油产率；经过一级气固分离器的干馏油气以及来自裂化反应器的裂化油气经过沉降器和二级气固分离器，从而分离出混合油气中大部分细粉固体，大大降低了混合油气后续洗涤除尘的负担。此外，沉降器下部设置的气提段通过注入气体将固体中夹带的气体气提出，避免夹带油气携带至后续混合器中而降低油气收率。

(11)本实用新型混合器利用流化床可快速达到充分传热的特点，将气化器产生的高温含固合成气在混合器中加热页岩半焦，加热后的页岩半焦一部分循环至反应器供热，一部分至燃烧器中可根据后续要求进行不同程度的高温煅烧获得高价值的页岩灰产品(可作为优质的水泥、建材等原料)，从而充分利用了高温含固合成气的热量，实现了不同品位热量的梯级利用，提高了能量利用效率，降低了供热成本及能耗。

(12)本实用新型通过对煅烧后高温页岩灰采用密闭多级换热方式，在实现能量梯级回收的同时，可获得低温的页岩灰产品，很好地解决了页岩灰干法冷却的问题。

(13)本实用新型通过对含固油气采用高温多级气固分离与低温多段洗涤相结合，在线除尘获得清洁油气，提高了产品附加值，很好地解决了现有流化干馏及裂化方法存在的油气难以在线除尘的问题。

(14)本实用新型裂化反应器和干馏反应器在实现重劣质油流化裂化和油页岩流化干馏的同时，既能做到同时再裂化含碳氢化合物的流体物质(液体或含固液体，如焦油、油浆、地沟油、废油等)，也还能掺入粉煤、油砂、油泥、污泥等含碳氢化合物的固体，实现多种液体和固体物质的混合加工。

(15)本实用新型通过重劣质油与油页岩在一套装置内进行联合加工，将重劣质油流化裂化、油页岩流化干馏、油气分离及除尘、含尘重质油及中部抽出油回炼、页岩半焦换热\气化\煅烧\取热进行有机结合，从而获得高附加值的清洁油气、高热值合成气以及页岩灰产品，具有原料适应广、产品收率高、产品价值高、加工成本低、能量利用好及环境友好等优点，将为重劣质油与油页岩的加工提供一条高效化、经济化、清洁化、资源化、无害化的加工路线。

附图说明

图1是本实用新型的一种重劣质油与油页岩的综合利用装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的阐述。具体实施方式和实施例并不限制本实用新型要求保护的范围。

如图1所示为本实用新型的一种重劣质油与油页岩综合利用装置：

该装置设有干馏反应器A、干馏预反应器C、裂化反应器B、裂化预反应器D、沉降器E、混合器F、气化器G、燃烧器H、取热器I、急冷器J、洗涤器K、液固分离器L、重质油换热器M和抽出油换热器N。

干馏反应器A出口连接沉降器E内部的一级气固分离器Y-1，入口连接干馏预反应器C。裂化反应器B出口连接沉降器E，入口连接裂化预反应器D。沉降器E顶部设置二级气固分离器Y-2，二级气固分离器可设在沉降器内部或外部；沉降器E下部设置气体分布器X-1。沉降器下部出口与干馏预反应器C 和裂化预反应器D分别设有连接管，连接管上设调节阀a和b。沉降器下部出口与混合器F设有连接管，连接管上设调节阀c。混合器上部设置气固分离器 Y-3，气固分离器可设在混合器内部或外部。混合器下部设气体分布器X-2，混合器下部出口设有与干馏预反应器C、裂化预反应器D和气化器G的连通管，连通管上分别设有调节阀d、e和f。气化器G上部入口与混合器F下部的气体分布器X-2相连，气化器G下部出口与燃烧器H相连。燃烧器H下部出口与取热器I入口相连，燃烧器H上部出口与气化器G相连。沉降器E的二级气固分离器Y-2与急冷器J入口相连，急冷器J出口与洗涤器K底部入口相连，洗涤器K底部出口设有与液固分离器L的连通管。液固分离器L出口分别与干馏预反应器C、重质油换热器M入口相连，重质油换热器M出口与洗涤器K相连，中部抽出油换热器N入口和出口分别与洗涤器K中部和上部相连，洗涤器K上部设有出口与急冷器J和裂化预反应器D相连。

所述的干馏反应器A采用流化型式，内部设置带分流、折流功能的强制返混结构，可将粉状油页岩进料1、任选的外来原料3与来自干馏预反应器C的高温物料5快速达到充分返混和传质传热得到产物7，从而使得干馏反应器内反应温度较均匀，通过调节高温供热页岩半焦供应量可以精准控制干馏反应器内反应温度，实现油页岩在合适温度下干馏从而获得最大化的油产率。所述的粉状油页岩进料1粒径不大于8毫米，优选粒径范围：0.03～3毫米；所述的外来原料3为含碳氢化合物的固体物质，优选褐煤、粘结指数GR.I.<50烟煤、长焰煤、无烟煤、油泥、污泥等。固体物质粒径不大于8毫米，优选粒径范围：0.03 ～3毫米。外来原料3的掺入比例不大于油页岩进料1的80％(重量)。干馏反应器A的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为450～600℃，气体线速0.2 ～8.0米/秒。

所述的干馏预反应器C将来自沉降器E气提后的干馏页岩半焦13、来自混合器F的供热物料6及来自液固分离器L的高含固重质油44进行混合得到产物 5。干馏预反应器C内部设置带分流、折流功能的返混结构，保证干馏页岩半焦、供热页岩半焦以及高含固重质油的充分返混接触，干馏预反应器一方面将分离出的含固重质油进行在线回炼裂解，既避免不产或少产低价值含固重质油，又可增加高价值的轻质油产率,大大提升了产品的附加值；另一方面，通过干馏预反应器将高温页岩半焦在进入干馏反应器前进行一次预降温，避免过高温度供热页岩半焦直接进入干馏反应器造成局部高温而使得油组份发生二次裂解多而降低油产率。干馏预反应器C的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为480～650℃，气体线速0.2～8.0米/秒。

所述的裂化反应器B采用流化型式，内部设置带分流、折流功能的强制返混结构，可将重劣质油进料2、任选的外来原料4与来自裂化预反应器D的高温物料15快速达到充分返混和传质传热得到产物16，从而使得裂化反应器内反应温度较均匀，通过调节高温供热页岩半焦供应量可以精准控制裂化反应器内反应温度，实现重劣质油在合适温度下裂化从而获得最大化的轻油产率。所述的重劣质油进料2为含碳氢化合物的流动物质(液体或含固液体)。流动物质元素范围优选：氢含量7～20％(重量)，碳含量75～92％(重量)。流动物质种类优选：重油、渣油、焦油、油浆、地沟油、废油、污油、页岩油等。上述优选流动物质固体含量优选小于15％(重量)。所述的外来原料4为含碳氢化合物的固体物质，优选褐煤、粘结指数GR.I.<50烟煤、长焰煤、无烟煤、油泥、污泥等。固体物质粒径不大于8毫米，优选粒径范围：0.03～3毫米。外来原料 4的掺入比例不大于重劣质油进料2的50％(重量)。裂化反应器B的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为450～580℃，气体线速0.2～8.0米/秒。

所述的裂化预反应器D将来自沉降器E气提后的干馏页岩半焦14、来自混合器F的供热物料22及来自洗涤器K中部抽出油48通过通入提升气23进行混合得到产物15。裂化预反应器D内部设置带分流、折流功能的返混结构，保证干馏页岩半焦、供热页岩半焦以及中部抽出油的充分返混接触，裂化预反应器一方面将分离出的中部抽出油进行在线回炼裂解，增加高价值的轻质油产率，大大提升了产品的附加值；另一方面，通过裂化预反应器将高温页岩半焦在进入裂化反应器前进行一次预降温，避免过高温度供热页岩半焦直接进入裂化反应器造成局部高温而使得油组份发生二次裂解多而降低油产率。裂化预反应器D的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为480～600℃，气体线速0.2～8.0米/秒。

所述的沉降器E内部设置一级气固分离器Y-1，使得来自A的干馏反应物料7通过一级气固分离器实现油气和固体的快速分离，可尽量减少干馏生成的油气跟高温固体接触时间长后油品的二次裂解增多而降低油产率。一级气固分离器优选倒L型分离器、单级旋风分离器等结构型式。经过一级气固分离器分离出的含固油气8与来自裂化反应器B反应产物16进入沉降器沉降后的裂解含固油气混合后形成10进入二级气固分离器Y-2进行混合油气的二次除尘，经过二级气固分离器分离出的固体细粉含量已大幅降低的油气11进入急冷器J，经过二级气固分离器分离出的固体细粉12返回至沉降器。二级气固分离器Y-2优选采用两级旋风分离器，旋风分离器入口线速10～40米/秒，可设置于沉降器E 内部或外部。干馏反应物料7经过一级气固分离器Y-1分离出的固体9与裂化反应产物16进入沉降器沉降后的固体一起进入沉降器下部气提段，在气提段通过气体分布器X-1注入气提气24将固体中夹带的油气脱除得到17，避免夹带油气携带至混合器而降低油收率。沉降器下部设置人字挡板或环形挡板或其它提高气固逆流接触的结构，提高气提效果。气提气24可采用以下气体中的一种或几种：蒸汽、干气、氢气、甲烷气、乙烷气、轻烃气、氮气、二氧化碳、烟气等，其中，优选蒸汽或自产干气作为气提气。沉降器E操作条件为：压力为 0.1～0.8MPa，温度为450～600℃，上部气体线速0.1～3.0米/秒。

所述的混合器F上部为固体沉降段，下部为换热段。来自沉降器E的固体 17经过调节阀c经提升气18提升为19至混合器F内，与来自气化器G的高温含固合成气31进行混合换热。换热段优选采用湍流流化床型式，经过气体分布器X-2分布后的气体改善换热段内流场分布，以达到充分的换热效果。换热后的气体通过上部固体沉降段后形成27进入气固分离器Y-3，分离出大部分固体细粉后的合成气28送出，作为产品；固体细粉29返回至混合器F。来自混合器的固体物料20经过调节阀d经提升气21提升至干馏预反应器C，来自混合器的固体物料22经过调节阀e至裂化预反应器D，来自混合器的固体物料30 经过调节阀f至气化器G。气固分离器Y-3优选采用两级旋风分离器，旋风分离器入口线速10～40米/秒，可设置于混合器F内部或外部。通过加热器F最大限度利用了来自气化器G高温含固合成气的高温位热量，除高温含固合成气供热外，也可通过补入含氧气体36与页岩半焦中的有机成分反应放热供热，或直接补充外来高温气体40供热。所述的含氧气体36优选：空气、富氧气、氧气、空气与蒸汽混合气、氧气与蒸汽混合气。所述的外来高温气体40优选：高温合成气、高温荒煤气。混合器F的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为 560～800℃，气体线速为0.1～3.0米/秒。

来自混合器F的页岩半焦30经过调节阀f控制进入气化器G与经过气体分布器X-3的含氧气体37以及任选的外来燃料38进行气化反应，得到页岩半焦32和含固合成气31。所述的含氧气体37优选：氧气与蒸汽混合气、富氧气与蒸汽混合气、空气与蒸汽混合气；所述的外来燃料38优选：干馏气、干气、天然气、荒煤气。气化器G的操作条件为：压力为0.1～1.0MPa，温度为800～1200℃，气体线速为0.01～5.0米/秒。

来自气化器G的页岩半焦32经过调节阀g控制进入燃烧器H与经过气体分布器X-4的含氧气体39进行反应放热，得到煅烧页岩灰34和含固气体33。所述的含氧气体39优选：空气、富氧气、氧气、空气与蒸汽混合气、氧气与蒸汽混合气。在燃烧器中页岩半焦可根据后续要求进行不同程度的高温煅烧从而获得高价值的页岩灰产品(可作为优质的水泥、建材等原料)。燃烧器H的操作条件为：压力为0.1～1.0MPa，温度为850～1400℃，气体线速为0.01～5.0米/ 秒。

从燃烧器H排放的煅烧页岩灰34进入取热器I热量回收后作为页岩灰产品 35。所述的取热器根据产品温度要求可采用以下方式：一级取热、一级取热+ 二级取热、一级取热+二级取热+三级取热。取热器可采用直接冷却或间接冷却方式，冷却介质可选：水、蒸汽、烟气、惰性气(氮气、二氧化碳)、热解气、荒煤气、合成气等，通过取热器其页岩灰产品温度控制范围为30～700℃。

所述的提升气21及23优选：热解气、荒煤气、干气、天然气，所述的提升气18优选：蒸汽、合成气、空气与蒸汽混合气、氧气与蒸汽混合气。

来自二级气固分离器Y-2分离出大部分固体后的高温油气11至急冷器J，被来自洗涤器K分离出的急冷油47冷却，将高温油气11急冷到一定温度以下可最大限度避免油气中油品的裂化结焦堵塞设备及管道。急冷器J的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为350～480℃。

洗涤器K分为上下两段。急冷油及油气的混合物41进入洗涤器下段，油气在洗涤器下段上升过程中，与来自M的洗涤油45进行逆流接触，进行气液分离同时，油气进一步除尘。洗涤器下段设置洗涤液体分布结构、人字挡板或环形挡板或其它提高气液逆流接触的结构，提高气液接触效果。洗涤器K下段分离出的含固重质油42至液固分离器L进行液固分离，分离出的低含固重质油 43进入换热器M中换热后作为洗涤油返回洗涤器K与进入洗涤器K底部的混合物进行逆流气液分离及除尘，换热后的低含固重质油46也可作为产品送出，液固分离器L分离出的高含固重质油44至干馏预反应器C进行回炼，既避免不产或少产低价值含固重质油，又可增加高价值的轻质油产率，大大提升了产品的附加值。液固分离器L优选沉降分离及旋流分离方式。洗涤器中部抽出油48至裂化预反应器D进行回炼，可增加高价值的轻质油产率。洗涤器中部抽出油49经过换热器N后返回至洗涤器上部，与进入洗涤器F上部的油气进行二次逆流气液分离及除尘，洗涤器上段设置洗涤液体分布结构、分离塔盘或分离填料或其它提高气液逆流接触的结构，提高气液接触效果。经过两段分离洗涤分离出重质油后的清洁油气52从洗涤器顶部送出，后续可分离出清洁油品和清洁干气：清洁油品中重质油含量低，轻质油含量高，有利于后续加工成液化气、汽柴油或芳烃等高附加值产品；清洁干气中氢气和甲烷含量高，可提取出高附加值氢气及甲烷产品。洗涤器K还可补充外来原料53至洗涤器下段与油气进行逆流分离除尘，外来原料53优选以下液体或含固液体：重油、渣油、焦油、油浆、地沟油、废油、污油、页岩油等。洗涤器K的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为80～400℃。液固分离器L的操作条件为：压力为0.1～2.0MPa，温度为80～400℃。换热器M的操作条件为：压力为0.1～1.5MPa，温度为120～340℃。换热器N的操作条件为：压力为0.1～1.5MPa，温度为105～250℃。

所述的设备特征优选为：干馏反应器A长度为1～15米；干馏预反应器C 长度为1～10米；裂化反应器B长度为1～15米；干馏预反应器D长度为1～ 10米；沉降器E长度为3～40米；加热器F长度为3～40米；气化器G长度为 3～40米；燃烧器H长度为3～30米；洗涤器K长度为5～40米。

实施例

采用本实用新型加工重劣质油和油页岩的装置对以下原料进行处理。原料为重劣质油和油页岩混合物；重劣质油和油页岩质量组成为：50％:50％。

该装置所采用的重劣质油主要性质分别见表1。

该装置所采用的油页岩主要性质分别见表2。

表1重劣质油主要性质

表2油页岩主要性质

项目	单位	数值	备注
				水份	重量％	5.0
灰份+含碳	重量％	78.0
				挥发份	重量％	16.5
硫含量	重量％	0.5

原料粒径范围：粒径<3毫米，0.1～1毫米范围大于50％；

(1)操作方法：

装置如图1所述。

所述的干馏反应器A采用流化型式，内部设置带分流、折流功能的强制返混结构，将粉状油页岩进料1与来自干馏预反应器C的高温物料5充分返混和传质传热得到产物7。

所述的干馏预反应器C将来自沉降器E气提后的干馏页岩半焦13、来自混合器F的供热物料6及来自液固分离器L的高含固重质油44进行混合得到产物 5。干馏预反应器C内部设置带分流、折流功能的返混结构。

所述的裂化反应器B采用流化型式，内部设置带分流、折流功能的强制返混结构，将重劣质油进料2与来自裂化预反应器D的高温物料15快速达到充分返混和传质传热得到产物16。

所述的裂化预反应器D将来自沉降器E气提后的干馏页岩半焦14、来自混合器F的供热物料22及来自洗涤器K中部抽出油48通过通入提升气23(干气) 进行混合得到产物15。裂化预反应器D内部设置带分流、折流功能的返混结构。

所述的沉降器E内部设置一级气固分离器Y-1，使得来自A的干馏反应物料7通过一级气固分离器实现油气和固体的快速分离。一级气固分离器为倒L 型分离器。经过一级气固分离器分离出的含固油气8与来自裂化反应器B反应产物16进入沉降器沉降后的裂解含固油气混合后形成10进入二级气固分离器 Y-2进行混合油气的二次除尘，经过二级气固分离器分离出的固体细粉含量已大幅降低的油气11进入急冷器J，经过二级气固分离器分离出的固体细粉12 返回至沉降器。二级气固分离器Y-2采用两级旋风分离器，设置于沉降器E顶部。干馏反应物料7经过一级气固分离器Y-1分离出的固体9与裂化反应产物 16进入沉降器沉降后的固体一起进入沉降器下部气提段，在气提段通过气体分布器X-1注入气提气24(蒸汽)将固体中夹带的油气脱除得到17。沉降器下部设置人字挡板提高气固逆流接触的结构。

来自沉降器E的固体17经过调节阀c经提升气18(空气)提升为19至混合器F内，与来自气化器G的高温含固合成气31进行混合换热。换热段采用湍流流化床型式。换热后的气体通过上部固体沉降段后形成27进入气固分离器 Y-3，分离出大部分固体细粉后的合成气28送出，作为产品；固体细粉29返回至混合器F。来自混合器的固体物料20经过调节阀d经提升气21提升至干馏预反应器C，来自混合器的固体物料22经过调节阀e至裂化预反应器D，来自混合器的固体物料30经过调节阀f至气化器G。气固分离器Y-3采用两级旋风分离器，设置于混合器F顶部。

来自混合器F的页岩半焦30经过调节阀f控制进入气化器G与经过气体分布器X-3的含氧气体37(纯氧与蒸汽)进行气化反应，得到页岩半焦32和含固合成气31。

来自气化器G的页岩半焦32经过调节阀g控制进入燃烧器H与经过气体分布器X-4的含氧气体39(空气)进行反应放热，得到煅烧页岩灰34和含固气体33。

从燃烧器H排放的煅烧页岩灰34进入取热器I热量回收后作为页岩灰产品 35。所述的取热器采用一级取热+二级取热+三级取热。取热器可采用的冷却介质为除氧水。

所述的提升气21为干气及提升气23为干气。

来自二级气固分离器Y-2分离出大部分固体后的高温油气11至急冷器J，被来自洗涤器K分离出的急冷油47冷却。

洗涤器K分为上下两段。急冷油及油气的混合物41进入洗涤器下段，油气在洗涤器下段上升过程中，与来自M的洗涤油45进行逆流接触，进行气液分离同时，油气进一步除尘。洗涤器下段设置洗涤液体分布结构、人字挡板提高气液逆流接触的结构。洗涤器K下段分离出的含固重质油42至液固分离器L 进行液固分离，分离出的低含固重质油43进入换热器M中换热后作为洗涤油返回洗涤器K与进入洗涤器K底部的混合物进行逆流气液分离及除尘，换热后的低含固重质油46也可作为产品送出，液固分离器L分离出的高含固重质油 44至干馏预反应器C进行回炼。洗涤器中部抽出油49经过换热器N后返回至洗涤器上部，与进入洗涤器F上部的油气进行二次逆流气液分离及除尘，洗涤器上段设置洗涤液体分布结构、分离塔盘提高气液逆流接触的结构。经过两段分离洗涤分离出重质油后的清洁油气52从洗涤器顶部送出，后续可分离出清洁油品和清洁干气。

主要操作条件：

干馏反应器A操作条件为：压力为0.25～0.35MPa(G)，温度为520～550℃，气体线速0.8～1.2m/s；

干馏预反应器C操作条件为：压力为0.25～0.35MPa(G)，温度为540～580℃，气体线速0.6～1.0m/s；

裂化反应器B操作条件为：压力为0.25～0.35MPa(G)，温度为480～520℃，气体线速0.8～1.2m/s；

裂化预反应器D操作条件为：压力为0.25～0.35MPa(G)，温度为560～600℃，气体线速0.6～1.0m/s；

沉降器E的操作条件为：压力为0.25～0.35MPa(G)，温度为480～550℃，气体线速0.1～0.3m/s；

混合器F操作条件为：压力为0.25～0.35MPa(G)，温度为600～630℃，气体线速0.2～0.5m/s；

气化器G操作条件为：压力为0.25～0.35MPa(G)，温度为950～980℃，气体线速0.7～1.2m/s。

燃烧器H操作条件为：压力为0.3～0.4MPa(G)，温度为980～1050℃，气体线速0.7～1.2m/s；

取热器操作条件为：压力为0.15～1.5MPa，温度为80～950℃

急冷器J操作条件为：压力为0.2～0.3MPa(G)，温度为400～450℃，气体线速8～20m/s；

洗涤器K操作条件为：压力为0.15～0.25MPa(G)，温度为120～380℃，上部气体线速0.5～1m/s；

换热器M的操作条件为：压力为0.1～1.5MPa，温度为120～340℃；

换热器N的操作条件为：压力为0.1～1.5MPa，温度为105～250℃；

液固分离器L操作条件为：压力为0.1～1.0MPa，温度为250～380℃；

气固分离器Y-1入口线速15～22米/秒；

气固分离器Y-2入口线速18～25米/秒；

气固分离器Y-3入口线速18～25米/秒；

干馏反应器A长度为6～10米；

干馏预反应器C长度为5～8米；

裂化反应器B长度为6～10米；

干馏预反应器D长度为5～8米；

沉降器E长度为25～30米；

加热器F长度为20～25米；

气化器G长度为15～20米；

燃烧器H长度为12～15米；

洗涤器K长度为28～32米。

(2)产品分布：

表3产品分布

备注：含固重质油全部回炼，不产含固重质油和中间抽出油。

(3)产品主要性质：

表4产品油气(C4以下组分)主要组成

名称	体积％	备注
			氢气	40.5％
甲烷	21.3％
			乙烷	10.2％
乙烯	5.8％
			丙烷	9.3％
丙烯	4.7％
			碳四	6.8％
二氧化碳	1.5％
			一氧化碳	0.4％

表5产品油气(C4以上组分)模拟蒸馏数据

重量％	蒸馏温度(℃)	备注
			5％	80
10％	125
			30％	205
50％	290
			70％	330
90％	390
			95％	425

表6合成气主要组成

名称	重量％	备注
			H<sub>2</sub>	3.5％
CO	57.4％
			CO<sub>2</sub>	27.5％
H<sub>2</sub>O	10.3％
			N<sub>2</sub>	0.5％

表7页岩灰主要化学组成

在本实用新型提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种重劣质油与油页岩的综合利用装置，其特征在于：所述装置设有干馏反应器(A)、干馏预反应器(C)、裂化反应器(B)、裂化预反应器(D)、沉降器(E)、混合器(F)、气化器(G)、燃烧器(H)、取热器(I)、急冷器(J)和洗涤器(K)；

所述沉降器(E)上下具有沉降段和气提段；包括一级气固分离器(Y-1)、二级气固分离器(Y-2)和气体分布器(X-1)；所述一级气固分离器(Y-1)设置在沉降器(E)内部上部；所述二级气固分离器(Y-2)设置在沉降器(E)内部或外部；所述气体分布器(X-1)设置在沉降器(E)内部下部；

所述混合器(F)上下具有混合段和气提段；包括气固分离器(Y-3)和气体分布器(X-2)；所述气固分离器(Y-3)设置在混合器(F)内部或外部；所述气体分布器(X-2)设置在混合器(F)内部下部；

所述气化器(G)上下具有气化段和气提段；包括气体分布器(X-3)；所述气体分布器(X-3)设置在气化器(G)内部下部；

所述燃烧器(H)上下具有燃烧段和气提段；包括气体分布器(X-4)；所述气体分布器(X-4)设置在燃烧器(H)内部下部；

其中，干馏反应器出口连接沉降器内部的一级气固分离器，入口连接干馏预反应器；裂化反应器出口连接沉降器，入口连接裂化预反应器；沉降器上部出口连接急冷器，下部出口分别连接干馏预反应器、裂化预反应器和混合器；混合器上部设有出口，下部出口分别连接干馏预反应器、裂化预反应器和气化器；气化器上部出口连接混合器下部的气体分布器，下部出口连接燃烧器；燃烧器下部出口连接取热器入口，燃烧器上部出口连接气化器入口；急冷器入口连接沉降器中二级气固分离器，出口连接洗涤器底部入口；洗涤器上部分别设有与急冷器和裂化预反应器相连的出口。

2.如权利要求1所述的重劣质油与油页岩的综合利用装置，其特征在于：所述装置还设有液固分离器(L)和重质油换热器(M)；其中，洗涤器底部出口连接液固分离器入口；液固分离器出口分别与干馏预反应器、重质油换热器入口相连；重质油换热器出口与洗涤器中部入口相连。

3.如权利要求1所述的重劣质油与油页岩的综合利用装置，其特征在于：所述装置还设有抽出油换热器(N)；其中，抽出油换热器入口和出口分别与洗涤器中部和上部相连。

4.如权利要求2所述的重劣质油与油页岩的综合利用装置，其特征在于：所述重质油换热器上还设有产品输出口。

5.如权利要求2所述的重劣质油与油页岩的综合利用装置，其特征在于：所述洗涤器上还设有产品输出口和/或原料入口。

6.如权利要求3所述的重劣质油与油页岩的综合利用装置，其特征在于：所述抽出油换热器还设有产品输出口。

7.如权利要求1所述的重劣质油与油页岩的综合利用装置，其特征在于：

所述沉降器下部出口与干馏预反应器和裂化预反应器分别设有连接管，连接管上设调节阀；

所述沉降器下部出口与混合器设有连接管，连接管上设调节阀；

所述混合器下部出口与干馏预反应器、裂化预反应器和气化器分别设有连通管，连通管上分别设有调节阀；

所述气化器下部出口与燃烧器设有连通管，连通管上分别设有调节阀。

8.如权利要求1所述的重劣质油与油页岩的综合利用装置，其特征在于：干馏反应器上设有油页岩进料进口和任选的外来原料进口。

9.如权利要求1所述的重劣质油与油页岩的综合利用装置，其特征在于：裂化反应器上设有重劣质油进料进口和任选的外来原料进口。

10.如权利要求1所述的重劣质油与油页岩的综合利用装置，其特征在于：混合器和气化器的连接管上设有气体入口。