撫順油頁巖干餾技術回收系統工藝研究

許 輝，姚 拓，朱福英

（1. 撫順礦業集團工程技術研究中心，遼寧 撫順 113009； 2. 撫順盛達工業產品綜合利用有限公司，遼寧 撫順 113006）

油頁巖低溫干餾得到頁巖油，頁巖油屬于非常規能源，其品質類似石油，可作為燃料，也可進行催化裂化等深加工處理獲得化工產品。油頁巖低溫干餾工藝技術主要由干餾爐技術、加熱爐技術、回收技術組成，回收系統負責將干餾爐出口的全部產物凈化冷凝，這一工段顯著的特點是流量大，物理熱高，含塵多、含有氣態汽油等，回收系統是一個功能豐富的設備組合，產生有序的回收過程，逐級逐步的油品回收，完成凈化降溫的過程[1]。

1 研究背景

撫順式干餾工藝近年來得到較大技術提升，其回收系統技術進步已經到了第四代，充分體現了高效、節能、環保的技術應用。在工藝流程設計理念上將爐出口產物的狀態、組分，和回收末端的狀態、組分設為端點，將其中的物理能、化學能、等各個參數的狀態進行了透徹的分析，通過選取或研發合適的設備，使回收系統的性能和質量大幅提升，達到國際一流，國內領先的技術程度[2]。

2 主要設備功能

2.1 集合管

集合管是一套管線，將20臺干餾爐出口連接到一個總管上，在每臺干餾爐和總管匯總處都設有水洗噴淋，噴淋水帶有大量的頁巖油和粉塵回流到油水罐，經過靜置分層，上層油品回收，中層污水循環使用。在能量應用上看，此過程是一個等焓過程，使爐出口瓦斯到底飽和狀態，沒有熱量損失。

2.2 洗滌飽和塔

洗滌飽和塔是一個兩段塔，上半段為洗滌段，將爐出口瓦斯進行充分洗滌，下半段為飽和段，將主風或者低溫瓦斯增溫、增濕。循環水從爐進塔，在洗滌段回收大量瓦斯的高溫余熱，流入下段塔將低溫的空氣或者瓦斯增溫增濕，得到飽和狀態的主風和循環瓦斯。洗滌飽和塔自身形成一個能量平衡，以循環水為介質，將洗滌段的熱能、瓦斯冷凝水代入飽和段。原撫順工藝中只有空氣洗滌飽和塔，簡稱空氣塔，后期的工藝中設計了瓦斯洗滌飽和塔，簡稱瓦斯塔，瓦斯塔的投入使循環瓦斯中的油品得到充分的回收，同時保證了循環瓦斯的熱載體功效。

2.3 直冷塔、間冷塔

直冷塔是噴淋洗滌塔，間冷塔是橫管冷卻塔，前者洗滌水和瓦斯直接接觸，后者是間接接觸，目的都是將瓦斯冷卻，換熱介質是循環水，前者是污水循環，后者是凈水循環，輔以換熱器和涼水塔搭配，在冷卻瓦斯的同時得到余熱。

2.4 電捕塔

電捕塔又叫電捕焦油器，在頂部設有恒流源電源控制系統，內部為蜂窩體結構，瓦斯從底部進入，在蜂窩體內以1 m/s的速度上升，在電場力的作用下，使灰塵和小油滴在正極處匯集，形成較大油滴，被回收下來。

2.5 氣液分離器

氣液分離器采用塔式，爐出口產物在集合管匯集后進入氣液分離器，由于集合管處的瓦斯量極大，工況14萬m3/h，在直徑4.5 m的氣液分離器中使其流速下降，高效分離氣流中卷走的液體，使大量是頁巖油、水、塵回收下來，降低后續設備的負荷。

3 歷代工藝簡述及對比

3.1 FLQⅠ: 集合管+洗滌飽和塔+直冷塔

FLQⅠ回收系統為三級直接水洗，半負壓設計，穩定性強，熱量自給自足。污水量大，主風油品燒損嚴重，加熱爐油品燒損嚴重，建造成本較低。

3.2 FLQⅡ: 集合管+旋補塔+油吸塔+間冷塔+電捕塔+凈水飽和塔

FLQⅡ工藝技術環保水平高，杜絕了油品燒損的現象，引入電捕塔回收輕質油，瓦斯排送機全負壓設計節能，但由于洗滌飽和塔使用間冷塔上段循環水，沒能利用爐出口高溫段余熱，造成干餾爐主風需要外補蒸汽，且進加熱爐循環瓦斯飽和度偏低，造成系統負荷較大。

3.3 FLQⅢ: 集合管+空氣塔+瓦斯塔+直冷塔+電捕塔+余熱供暖

FLQⅢ工藝倒置了原有洗滌飽和塔為飽和洗滌塔，增設了瓦斯飽和洗滌塔，有效減少了主風和加熱爐的油品燒損，并引進電捕塔回收輕質油，其直冷塔也配套搭載了換熱器供暖設備，有效的利用了爐出口瓦斯的余熱，逐級回收，沿用了直冷塔和半負壓的設計。在油泥治理方面采用了油泥和頁巖粉塵摻混壓錠回煉的技術，回收其含有的頁巖油。

3.4 FLQⅣ:集合管+氣液分離器+空氣塔+瓦斯塔+間冷塔+熱泵+電捕塔

FLQⅣ工藝技術吸收了前三代技術的優點，并引用大型氣液分離器，采用了更為合理的飽和洗滌塔設計，并將間冷塔低溫段循環水連進熱泵系統回收低溫余熱。爐出口的干餾產物經過噴淋除塵收油、氣液充分分離、降溫洗滌、二段降溫洗滌、間冷大幅度降溫冷凝、電場力收油，有序的逐級凈化收油。排送機全負壓節能，主風高效飽和增濕、瓦斯高效增濕、一段循環水高溫余熱利用，二段循環水熱泵利用，有序的逐級利用系統余熱。全封閉設備，排渣水盆和油水罐的無組織 VOC氣體治理和萃取提油的油泥治理技術，體現了先進的環保治理理念。

3.5 工藝對比

油頁巖回收系統是一個復雜的多設備組合單元，每一個設備甚至管段的設計都需要帶有整體的工藝觀念，表1更為直觀的從系統復雜程度、塔技術先進程度、瓦斯終冷溫度、無組織VOC氣體量、氣態汽油回收、余熱利用、油品燒損、油收率、環保治理等方面對比4個階段的回收工藝技術，以表示其技術進步的歷程。

表1 撫順干餾回收工藝技術對比表

4 FLQⅣ工藝流程說明

第4代撫順回收工藝中，干餾產物從干餾爐爐出口導出進入集合管，出口為飽和的 87～90 ℃的干餾瓦斯，然后進入空氣飽和塔，得到 80 ℃左右的主風，瓦斯溫度降到 80 ℃左右，再進入瓦斯洗滌飽和塔，得到 72 ℃的飽和循環瓦斯，瓦斯溫度降溫70 ℃，再進入間冷塔系統，得到低于40 ℃的低溫瓦斯，最后進入電捕塔，在電場力的作用下進一步凈化瓦斯，回收瓦斯中的氣體汽油。間冷塔分2段運行，上段為高溫循環水，用于供暖，下段為中溫循環水，與熱泵系統聯用。整個回收系統在負壓下操作，各個設備收到的油品最終匯集到儲罐，完成油品回收過程。FLQⅣ工藝流程示意圖見圖1。

圖1 撫順干餾技術第4代回收工藝示意圖

4 結論及建議

撫順油頁巖工藝回收技術在近十年來有了質的提升，在收油率、能量利用、環保等方面發展迅速，形成了一整套工藝技術。根據多年來的工藝設計、計算經驗給出以下建議。

(1)回收系統的管線和設備負荷設計需要留有余量，在雨季和冬季會帶有雨水和雪水，最終這些水分需要更多的熱載體帶來能量蒸發出來，進入回收系統，使回收系統的冷凝負荷加大，阻力加大。(2)回收系統中的電捕塔需要配備氧在線檢測，設備本身有阻燃和泄爆設計，電捕塔工作狀態要穩定，停停開開會引發銹蝕，發生危險。(3)回收系統末端瓦斯排風機出口管線分出三個支管，建議采用壓力感應自動調節閥，使整個系統內的管線壓力保持平穩。(4)在各個塔下部的循環水罐中采用罐身抬高、底部錐形的設計，可以在不停車的狀態下，將系統的油泥排出，送入油泥治理車間。(5)在FLQⅣ工藝中將灰渣廊、排渣水盆及罐槽等廢氣統一收集，回用到主風和加熱爐的燃燒風，這種將VOC氣體回用到系統中的做法使干餾裝置區環境得到了徹底的改善，值得推廣。

［1］侯祥麟.中國頁巖油工業[M].北京：石油工業出版社，1984.

［2］Shuyuan Li, Changtao Yue.Study of pyrolysis of oil shale [J]. Fule, 2003，25(8)：25-28.