韩放鲍明福高健
（抚顺矿业集团有限责任公司工程技术研究中心，辽宁抚顺113008）摘要：简要介绍了抚顺式干馏工艺的供热系统及油回收系统存在的问题，重点介绍了高效环保型油母页岩干馏工艺在供热及油回收系统所进行的研究与改造内容，对两种工艺进行了对比，对新型工艺进行了加工各种品位油母页岩的试验。试验证明，该干馏工艺适用范围较广，并可以提高油回收率、提高自动化程度、减少环境污染。 关键词：高效、环保、干馏工艺、供热系统、油回收系统、油母页岩
1.概述
抚顺矿业集团有限责任公司加工油母页岩所采用的工艺为抚顺式干馏工艺，虽然经济效益十分可观，但存在着采油率低、自动化程度低、环境污染等问题，主要表现在供热系统及回收系统中。
1.1抚顺式干馏工艺的供热系统
抚顺式干馏工艺中，蓄热式加热炉是主要的供热设备，其供热方式为间歇式的。每套生产单元采用三个加热炉进行燃烧、循环的交替使用，为干馏炉提供热循环煤气。但由于受供热方式的限制，存在下列问题：
l供热温度范围为500-800℃，波动较大，影响页岩干馏效果。
l切换操作时系统压力波动较大，对安全生产不利。
l切换过程是由各阀门的开、闭来完成的，各阀门开关顺序及开度大小均由操作人员掌握，自动化程度低。
l炉顶安全盖及热循环煤气出口阀均需使用循环水，凉水系统庞大。
1.2抚顺式干馏工艺的回收系统
现抚顺式干馏工艺的回收系统采用的是三级水洗系统，即分别在集合管、洗涤塔、冷却塔内用循环水直接与干馏瓦斯接触进行冷却与洗涤，页岩油被水带走，再经油水分离系统而得成品页岩油。其工艺流程图见图1。
三级水洗回收系统存在以下问题：
l干馏瓦斯经水洗后的最终温度分别为80℃和55℃，此温度下瓦斯中还有部分轻质油未被收回（约为10g/Nm3），降低了油的回收率。
l回收油的过程是由水直接洗涤来完成的，每套干馏装置每小时可产生23-25吨干馏污水，对干馏污水的治理工艺复杂、成本很高。
l三级水洗系统使用的是循环水，循环系统庞大，且动力消耗也大。
l系统中泵及槽、罐较多，液位的调整均需由人工进行，自动化程度低，也造成生产现场散排放点较多，作业环境较差。
抚顺式干馏工艺存在的上述问题，一方面制约着经济效益的提高，另一方面也直接影响着抚顺工艺的对外推广。针对这些问题，抚顺矿业集团工程技术研究中心结合煤气净化及热风炉方面的的先进技术与经验，研究、开发了高效、环保型的油母页岩干馏工艺。
图1 抚顺式干馏工艺回收系统工艺流程图
2.高效环保型油母页岩干馏工艺的试验与开发
2.1供热系统的工作原理
为了实现页岩干馏过程的连续、稳定供热，在新型干馏工艺中，首次引用了连续式加热炉。其工作原理图见图2。
图2 连续式加热炉工作原理图
燃料气与预热后的助燃空气在燃烧炉内完全燃烧，高温烟气进入换热器内，与冷循环瓦斯进行间接换热，将其从30-40℃被加热到设定的加热温度（波动范围为±20℃）后为页岩
干馏供热。而换热后的烟气分别进入蓄热换热室内加热助燃空气。热循环瓦斯的温度可以通过控制烟气温度及冷循环瓦斯量来实现。
这种连续式加热炉除了克服间歇式加热炉的缺点外，还将烟气的余热进行了回收，对热量进行了有效分配，稳定了供热效果，保证了加热炉的热效率，在技术上具有先进性。
2.2回收系统的工艺流程
新开发的干馏工艺的回收系统将旋风除尘、间接冷却、静电捕油等设备引入油母页岩干馏工艺的回收过程中(工艺流程见图3)。
图3 高效环保型干馏工艺油回收系统流程示意图
来自干馏炉顶的干馏瓦斯凭借瓦斯鼓风机产生的负压，汇入集气管时被冷却至78℃左右，由顶部进入旋捕焦油器进行降尘和捕油。从旋捕焦油器出来的瓦斯进入横管式间冷器，被冷却至30-40℃左右后进入电捕焦油器，在高压直流电场作用下，将瓦斯中残留的页岩油雾脱除，沿瓦斯管道到脱硫单元。经加压后进入连续式加热炉内，加热至页岩干馏所需的温度后，作为热载体为干馏炉内的页岩干馏提供热量。
旋捕焦油器、间接冷却塔、电捕焦油器各处冷凝液经油水分离系统分离后，得成品页岩油。
2.3高效环保型油母页岩干馏工艺的特点及与原抚顺式干馏工艺的比较
⑴瓦斯终温为38℃，瓦斯中最终页岩油含量可控制在20mg/m3以下，瓦斯净化效果好，页岩油回收率高。
⑵取消原工艺洗涤饱和塔，主风带油现象被杜绝，提高了页岩油回收率。
⑶采用全负压操作，即有效地提高了采油效率，又减少了瓦斯气体输送量，节省了能源。
⑷系统冷却水用量少，节约了水资源，减少了污水产生量，节省了污水治理费用。
⑸系统内水实现了封闭循环，减少了无组织排放量，改善了现场作业环境。
⑹采用连续式加热炉供热，为页岩的干馏提供了恒定的温度环境，有利于采油效率的提
高。
两种干馏工艺特点的对比见表1。
表1 两种干馏工艺的特点比较
干馏工艺 抚顺式干馏工艺 高效环保型干馏工艺
设备名称 间歇蓄热式加热炉
连续式加热炉 加热温度 500-800℃
设定温度±20℃ 供热方式
对系统的影响 切换操作时系统压力波动较大
系统整体运行平稳
流程特点 半负压
全负压
工作方式
三级直接水洗 旋风捕油、间接冷却、静电捕油
瓦斯终温
循环瓦斯：80℃ 燃烧瓦斯：55℃
38℃ 瓦斯中含油量 循环瓦斯：18.68 g/Nm 3
燃烧瓦斯：5.30 g/Nm 3
0.013 g/Nm 3
回收系统
采油效率 70% 84% 用水量
7吨/吨页岩油 1.4吨/吨页岩油
污水产生量 23-25 t/h --- 无组织排放量 1551 m 3
/h --- 环保指标
瓦斯中H 2S 含量 2.6 g/Nm 3
0.018 g/Nm 3
从表中数据可以看出，在高效环保型干馏工艺中，因采用先进的供热方式及回收系统，页岩油的回收率较原抚顺式干馏工艺提高了14%，各种污染指标也得到了很好的控制。而且，在新工艺中，采用了先进的DCS 控制系统，设置了电捕焦油器与瓦斯中氧含量的联锁控制，提高了监测手段和自动化程度，在安全运行方面有了技术保障。
两种干馏工艺所得页岩油质量比较见表2。
表2 两种干馏工艺所得页岩油的质量比较
分析结果
项目名称 单位 原水洗系统 新回收系统 密度 D 20
4，kg/m 3
889.0 885.9 凝点 ℃ 36 34 闪点 ℃ 138 122 机械杂质
% 0.8 0.462 初馏点 ℃ 216 215 10％馏出温度
℃ 264 262 20％馏出温度 ℃ 293 272 30％馏出温度 ℃ 318 310 馏程
40％馏出温度
℃
343
322
从表中数据可以看出，新工艺所得页岩油中的轻质馏份增加，而且油中杂质含量减少，简化了成品油系统的处理过程。
2.4高效环保型油母页岩干馏工艺的应用实例
为了验证高效环保型干馏工艺的适用性，在小型试验装置上，针对三种不同地区、不同品位的页岩进行了干馏试验。每种品位页岩的试验周期均为10-15天，以保证实验数据的真实、准确。三种油母页岩的理化指标分析见表3。
表3 各种原料页岩的理化指标分析
项目名称
试验样品Ⅰ 试验样品Ⅱ 试验样品Ⅲ 水分，% 6.00 11.60 22.80 含油率，% 8.01 18.46 5.55 半焦，% 82.88 64.66 66.80 干 馏 分 析 气体损失，% 3.11 5.28 4.85 水分，Mad% 2.40 5.53 5.13 灰分，Ad% 77.67 55.78 66.34 挥发分，Vd%
18.58 39.44 22.50 工 业 分 析
固定碳，FCd% 3.75 4.78 6.03 S t,d ，%
0.74 0.67 2.47 发热量(收到基低位)，J/g 4587.73
11354.44
4010.69
根据三种不同原料页岩的理化指标以及外观情况，得出结论如下： l
试验样品Ⅰ：属于含水量低、含油率适中、挥发份含量低、固定碳含量低的油母页
岩，外观为褐，层理状明显，具备油母页岩的基本特征。
l
试验样品Ⅱ：属于含水量高、含油率高、挥发份含量高的油母页岩，外观为浅褐，
层理状不十分明显，具备油母页岩的基本特征。
l
试验样品Ⅲ：属于含水量很高、含油率较低、含硫较高、固定碳含量也较高的油母
页岩，外观为深绿或黑灰，呈层理状，具有泥质页岩的显著特点。该页岩在进入试验装置前，需将原料中的水分利用自然风干法降至15%左右。
三种不同理化指标的油母页岩在小型试验装置上的试验数据见表4-表7。
表4 主要工艺参数
工艺指标 试验样品Ⅰ
试验样品Ⅱ
试验样品Ⅲ
处理量，Kg/h
152 104 119 单位循环量，Nm 3
蓄热式加热炉/t 1329 1993 1900 加热温度，℃
582 576 620 单位风量，Nm 3
/t 401 434 280 主风饱和度，℃ 78
84
55
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