申请/专利权人：上海博申工程技术有限公司

申请日：2018-12-13

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN109385288B

主分类号：C10B53/00

分类号：C10B53/00;C10G1/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.03.22#实质审查的生效;2019.02.26#公开

摘要：本发明公开了一种油砂和油泥综合利用方法及装置，具体地，本发明的加工装置包括破碎设备L、预混设备T、干馏反应器A、预反应器F、沉降器B、加热器G、煅烧器J、取热器M、急冷器R、洗涤器N、液固分离器P、重质油换热器O、中段抽出油换热器Q和上段抽出油换热器U，具体连接详见说明书。本发明的加工方法通过对油砂和油泥进行清洁高效加工以及尾砂无害化和资源化处理，具有原料适应广、产品质量好、能量利用好、环境友好等优点，将为油砂和油泥处理提供一条高效化、清洁化、资源化、无害化的加工路线。

主权项：1.一种油砂和油泥综合利用装置，其特征在于，所述装置包括破碎设备L、预混设备T、干馏反应器A、预反应器F、沉降器B、加热器G、煅烧器J、取热器M、急冷器R、洗涤器N、液固分离器P、重质油换热器O、中段抽出油换热器Q和上段抽出油换热器U；所述沉降器上下设置沉降段和气提段；包括一级气固分离器C、二级气固分离器D和气体分布器E；所述一级气固分离器C和二级气固分离器D属于沉降段，一级气固分离器C设置在沉降器内部，二级气固分离器D设置在沉降器内部或外部；所述气体分布器E属于气提段，设置在沉降器内部的下部；所述加热器包括气固分离器H和气体分布器I；所述气固分离器设置在加热器内部或外部；所述气体分布器设置在加热器内部的下部；所述煅烧器包括气体分布器K；所述气体分布器K设置在煅烧器内部的下部；其中，破碎设备入口与取热器出口相连，破碎设备出口和干馏反应器入口相连；预混设备入口与上段抽出油换热器出口相连，预混设备出口和干馏反应器入口相连；干馏反应器出口与沉降器内部的一级气固分离器相连，干馏反应器入口分别与破碎设备出口、预混设备出口和预反应器出口相连；预反应器入口分别与沉降器出口、液固分离器出口相连，预反应器出口与干馏反应器入口相连；沉降器下部出口分别与预反应器、加热器入口相连；加热器下部出口分别与预反应器和煅烧器入口相连；煅烧器上部出口与加热器的气体分布器相连，煅烧器下部出口与取热器入口相连；沉降器中的二级气固分离器与急冷器入口相连，急冷器出口与洗涤器底部入口相连；洗涤器底部设有出口与液固分离器入口相连；液固分离器出口分别与预反应器、重质油换热器入口相连；重质油换热器出口与洗涤器下部相连；洗涤器中部设有出口和急冷器相连；上段抽出油换热器入口和出口分别与洗涤器中部和上部相连，上段抽出油换热器上还设有出口和预混设备相连；中段抽出油换热器的入口和出口分别与洗涤器中部的上下相连；且中段抽出油换热器的入口设置在洗涤器和急冷器的连接管上；所述破碎设备上设有原料入口，所述预混设备上设有原料入口。

全文数据：一种油砂和油泥综合利用方法及装置技术领域本发明属于油砂加工利用领域，具体涉及一种油砂和油泥的综合利用方法及装置。背景技术油砂又名焦油砂或沥青砂，是一种含有油的砂或砂岩，是一种非常规石油资源，目前油砂的含油储量已经超过天然石油的探明储量，主要分布在加拿大、委内瑞拉、印尼、俄罗斯和中国等国家。油砂是由砂粒的核心和外面包裹着的油膜构成，基本组成为泥沙、粘土、油、水和无机矿物等，常温下通常为固态，一般情况下，油砂中固体含量约70％～80％，油含量通常为10～30％。根据结构特性，油砂分为亲水性、亲油性和中性三类。亲水性油砂是指油和砂体之间存在水膜，比较典型的亲水性油砂为加拿大阿萨巴斯卡油砂；亲油性油砂是油和砂体直接接触，仪器探测不到油砂中水的存在；而中性油砂的特性处于亲水性和亲油性两者之间。油砂资源的开发利用方式根据其埋藏深度通常有：对于埋藏较深的油砂可采用蒸汽吞吐法、蒸汽辅助重力泄油法SAGD法、注入溶剂法、井下就地催化改质开采技术和水热裂解技术等，对于埋藏深度较浅的油砂采用露天开采法。露天开采法获得的油砂分离油砂中的油，目前主要以下三种方式：水洗法、溶剂萃取法和干馏方法。水洗法是将粉碎后的油砂与热水混合，再通过搅拌、浮选、离心和静置等方式分离出油砂中的油，水洗法是首个被商业化应用的油砂油提取工艺。水洗法简单易于工业化生产，但也面临着严重环保问题。水洗工艺提取油砂油耗水量巨大，生产一桶油约耗四桶水，同时产生大量的尾矿，尾矿中混合着水、细小的颗粒、粘土和残余沥青重油，同时含有环烷酸、芳香烃和石脑油等组分，使得尾矿问题难于处理，此外，水洗法对亲水性油砂效果较好，而对亲油性油砂提取效果差。溶剂萃取法是通过溶剂从油砂中萃取油，再通过蒸馏回收溶剂的循环利用过程，溶剂萃取法相对于水洗法而言，其适用性更广，而且分离的效率更高；但溶剂萃取法易造成溶剂浪费和环境污染，溶剂成本高，溶剂回收能耗高，目前，溶剂萃取法尚未有工业化应用。油砂干馏法是指在隔绝氧气或空气的环境中对油砂进行加热，使油砂中的油发生裂解反应，起到脱碳及改善碳氢比的作用，改善了油品性质，相比水洗法和溶剂萃取法，油砂干馏法具有原料适应广、油品质量好、环境影响小等特点，将成为开采出的油砂进行加工利用的发展趋势，应用前景广阔。对于开采出的油砂加工利用目前相应的方法和技术均处于研发阶段，在现有方法和技术中大都关注油砂中油的提取，而忽视了油提取后剩余尾砂的无害化、资源化处理。油砂加工领域急需一种对于开采出的油砂进行清洁高效加工以及尾砂无害化和资源化处理的综合加工方法。含油污泥是在石油开采、运输、储存、炼制及含油污水处理过程中产生的含油固体废物。我国石油化学行业中，平均每年产生80万吨罐底泥、池底泥。含油污泥中含有苯系物、酚类、蒽、芘等有恶臭的有毒物质，若不加以处理，不仅污染环境，而且造成资源的浪费。我国含油污泥处理水平低，处理方法单一，含油污泥中的有害物质会对大气、土壤、水体造成环境污染，因此，我国已将石油污泥列入《国家危险废物目录》。含油污泥成份复杂，本领域目前暂没有一种成熟的处理技术可以处理所有类型的含油污泥，因此，本领域需要一种原料适应性强、资源化利用好、无害化处理程度高的污油处理技术来满足油泥处理的需要。发明内容本发明的目的在于提供一种对油砂和油泥进行清洁高效加工以及尾砂无害化和资源化处理的方法及装置。本发明的技术解决方案是：提供了一种油砂和油泥综合利用装置，所述装置包括破碎设备L、预混设备T、干馏反应器A、预反应器F、沉降器B、加热器G、煅烧器J、取热器M、急冷器R、洗涤器N、液固分离器P、重质油换热器O、中段抽出油换热器Q和上段抽出油换热器U；所述沉降器上下设置沉降段和气提段；包括一级气固分离器C、二级气固分离器D和气体分布器E；所述一级气固分离器C和二级气固分离器D属于沉降段，一级气固分离器C设置在沉降器内部，二级气固分离器D设置在沉降器内部或外部；所述气体分布器E属于气提段，设置在沉降器内部的下部；所述加热器包括气固分离器H和气体分布器I；所述气固分离器设置在加热器内部或外部；所述气体分布器设置在加热器内部的下部；所述煅烧器包括气体分布器K；所述气体分布器K设置在煅烧器内部的下部；其中，破碎设备入口与取热器出口相连，破碎设备出口和干馏反应器入口相连；预混设备入口与上段抽出油换热器出口相连，预混设备出口和干馏反应器入口相连；干馏反应器出口与沉降器内部的一级气固分离器相连，干馏反应器入口分别与破碎设备出口、预混设备出口和预反应器出口相连；预反应器入口分别与沉降器出口、液固分离器出口相连，预反应器出口与干馏反应器入口相连；沉降器下部出口分别与预反应器、加热器入口相连；加热器下部出口分别与预反应器和煅烧器入口相连；煅烧器上部出口与加热器的气体分布器相连，煅烧器下部出口与取热器入口相连；沉降器中的二级气固分离器与急冷器入口相连，急冷器出口与洗涤器底部入口相连；洗涤器底部设有出口与液固分离器入口相连；液固分离器出口分别与预反应器、重质油换热器入口相连；重质油换热器出口与洗涤器下部相连；洗涤器中部设有出口和急冷器相连；上段抽出油换热器入口和出口分别与洗涤器中部和上部相连，上段抽出油换热器上还设有出口和预混设备相连；中段抽出油换热器的入口和出口分别与洗涤器中部的上下相连；且中段抽出油换热器的入口设置在洗涤器和急冷器的连接管上。优选地，沉降器下部与加热器设有连接管，连接管上设调节阀。优选地，沉降器下部与预反应器设有连接管，连接管上设调节阀。优选地，加热器下部与预反应器设有连接管，连接管上设调节阀。优选地，加热器下部与煅烧器设有连接管，连接管上设调节阀。优选地，煅烧器下部与取热器设有连接管，连接管上设调节阀。优选地，所述干馏反应器上任选地设有外来原料入口。优选地，所述破碎设备上设有原料入口。优选地，所述预混设备上设有原料入口。优选地，所述煅烧器、加热器和沉降器上设有气体入口。优选地，所述煅烧器上设有外来燃料入口和任选的外来高温气体入口。优选地，所述取热器上设有产品输出口。优选地，所述气固分离器上设有产品输出口。优选地，所述重质油换热器、中段抽出油换热器和上段抽出油换热器上设有产品输出口。提供了一种油砂和油泥综合利用方法，包括提供上述油砂和油泥综合利用装置和以下步骤：I原料油砂和来自取热器的物料进入破碎设备中进行混合破碎，得到破碎的油砂进料；原料油泥与来自上段抽出油换热器的物料进入预混设备中进行混合，得到混合的油泥进料；破碎的油砂进料和混合的油泥进料分别进入干馏反应器中，与来自预反应器的物料进行干馏反应；干馏反应后得到的物料进入沉降器进行分离，分离得到的气体物料进入急冷器，分离得到的固体物料一部分进入加热器，另一部分返回预反应器；II来自沉降器的固体物料在加热器中与来自煅烧器的气体进行加热，加热后得到物料经分离后得到固体物料和气体物料；其中，气体物料输出作为产品；一部分固体物料返回预反应器中，一部分固体物料进入煅烧器进行煅烧；来自加热器的固体物料在煅烧器中经过煅烧后得到的物料进入取热器，经回收热量后得到的物料，一部分返回破碎设备，其余部分作为产品送出；III来自沉降器的气体物料经急冷器后进入洗涤器底部；洗涤器底部分离出含固重质油；含固重质油进入液固分离器进行分离；分离出的低含固重质油经过换热器换热后返回洗涤塔作为洗涤液或输出作为产品；分离出的高含固重质油进入预反应器中进行裂解反应；洗涤器中段抽出油，一部分作为急冷油进入急冷器，另一部分经中段抽出油换热器取热后返回洗涤塔作为洗涤液或输出作为产品；洗涤器上段抽出油经过上段抽出油换热器换热后，一部分作为物料进入预混设备，另一部分返回洗涤塔作为洗涤液或输出作为产品。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，沉降器的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为450～600℃。优选地，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，破碎设备的操作条件为：压力为0.01～0.5MPa，温度为0～200℃。优选地，预混设备的操作条件为：压力为0.01～1.5MPa，温度为20～250℃。优选地，加热器的操作条件为：压力为0.1～0.8MPa，温度为560～800℃。优选地，煅烧器的操作条件为：压力为0.1～1.0MPa，温度为700～1300℃。优选地，沉降器的操作条件为：压力为0.1～4.0MPa，温度为40～1300℃。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，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，加热器上部气体线速0.1～3.0米秒。优选地，煅烧器上部气体线速0.1～5.0米秒。优选地，干馏反应后得到的物料进入沉降器进行分离包括步骤：干馏反应后得到的物料进入沉降器后，首先通过一级气固分离器进行分离，经一级气固分离器分离得到的气体物料进入二级气固分离器进行分离，一级气固分离器分离得到的固体物料进入气提段；经过二级气固分离器分离得到的气体物料进入急冷器；经过二级气固分离器分离得到的固体返回沉降器并进入气提段；经气提段后得到的固体物料一部分进入加热器，另一部分返回预反应器。优选地，所述的原料油砂粒径≤50厘米。优选地，所述的原料油泥中，碳氢元素含量范围：5～95％重量。优选地，原料油砂经过破碎设备破碎后的物料粒径≤8毫米。优选地，破碎后的物料粒径范围：0.03～3毫米。优选地，所述的原料油砂还可掺入含碳氢化合物的固体物质；所述掺入的固体物质选自下组中的一种或多种：褐煤、粘结指数GR.I.217.2％Al2O36.3％Na2O5.8％Fe2O32.7％K2O0.65％SrO0.28％在本发明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，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，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。

权利要求：1.一种油砂和油泥综合利用装置，其特征在于，所述装置包括破碎设备L、预混设备T、干馏反应器A、预反应器F、沉降器B、加热器G、煅烧器J、取热器M、急冷器R、洗涤器N、液固分离器P、重质油换热器O、中段抽出油换热器Q和上段抽出油换热器U；所述沉降器上下设置沉降段和气提段；包括一级气固分离器C、二级气固分离器D和气体分布器E；所述一级气固分离器C和二级气固分离器D属于沉降段，一级气固分离器C设置在沉降器内部，二级气固分离器D设置在沉降器内部或外部；所述气体分布器E属于气提段，设置在沉降器内部的下部；所述加热器包括气固分离器H和气体分布器I；所述气固分离器设置在加热器内部或外部；所述气体分布器设置在加热器内部的下部；所述煅烧器包括气体分布器K；所述气体分布器K设置在煅烧器内部的下部；其中，破碎设备入口与取热器出口相连，破碎设备出口和干馏反应器入口相连；预混设备入口与上段抽出油换热器出口相连，预混设备出口和干馏反应器入口相连；干馏反应器出口与沉降器内部的一级气固分离器相连，干馏反应器入口分别与破碎设备出口、预混设备出口和预反应器出口相连；预反应器入口分别与沉降器出口、液固分离器出口相连，预反应器出口与干馏反应器入口相连；沉降器下部出口分别与预反应器、加热器入口相连；加热器下部出口分别与预反应器和煅烧器入口相连；煅烧器上部出口与加热器的气体分布器相连，煅烧器下部出口与取热器入口相连；沉降器中的二级气固分离器与急冷器入口相连，急冷器出口与洗涤器底部入口相连；洗涤器底部设有出口与液固分离器入口相连；液固分离器出口分别与预反应器、重质油换热器入口相连；重质油换热器出口与洗涤器下部相连；洗涤器中部设有出口和急冷器相连；上段抽出油换热器入口和出口分别与洗涤器中部和上部相连，上段抽出油换热器上还设有出口和预混设备相连；中段抽出油换热器的入口和出口分别与洗涤器中部的上下相连；且中段抽出油换热器的入口设置在洗涤器和急冷器的连接管上。2.一种油砂和油泥综合利用方法，其特征在于：包括提供权利要求1所述的油砂和油泥综合利用装置和以下步骤：I原料油砂和来自取热器的物料进入破碎设备中进行混合破碎，得到破碎的油砂进料；原料油泥与来自上段抽出油换热器的物料进入预混设备中进行混合，得到混合的油泥进料；破碎的油砂进料和混合的油泥进料分别进入干馏反应器中，与来自预反应器的物料进行干馏反应；干馏反应后得到的物料进入沉降器进行分离，分离得到的气体物料进入急冷器，分离得到的固体物料一部分进入加热器，另一部分返回预反应器；II来自沉降器的固体物料在加热器中与来自煅烧器的气体进行加热，加热后得到物料经分离后得到固体物料和气体物料；其中，气体物料输出作为产品；一部分固体物料返回预反应器中，一部分固体物料进入煅烧器进行煅烧；来自加热器的固体物料在煅烧器中经过煅烧后得到的物料进入取热器，经回收热量后得到的物料，一部分返回破碎设备，其余部分作为产品送出；III来自沉降器的气体物料经急冷器后进入洗涤器底部；洗涤器底部分离出含固重质油；含固重质油进入液固分离器进行分离；分离出的低含固重质油经过换热器换热后返回洗涤塔作为洗涤液或输出作为产品；分离出的高含固重质油进入预反应器中进行裂解反应；洗涤器中段抽出油，一部分作为急冷油进入急冷器，另一部分经中段抽出油换热器取热后返回洗涤塔作为洗涤液或输出作为产品；洗涤器上段抽出油经过上段抽出油换热器换热后，一部分作为物料进入预混设备，另一部分返回洗涤塔作为洗涤液或输出作为产品。3.如权利要求2所述的油砂和油泥综合利用方法，其特征在于：干馏反应后得到的物料进入沉降器进行分离包括步骤：干馏反应后得到的物料进入沉降器后，首先通过一级气固分离器进行分离，经一级气固分离器分离得到的气体物料进入二级气固分离器进行分离，一级气固分离器分离得到的固体物料进入气提段；经过二级气固分离器分离得到的气体物料进入急冷器；经过二级气固分离器分离得到的固体返回沉降器并进入气提段；经气提段后得到的固体物料一部分进入加热器，另一部分返回预反应器。4.如权利要求2所述的油砂和油泥综合利用方法，其特征在于：所述的原料油砂粒径≤50厘米。5.如权利要求2所述的油砂和油泥综合利用方法，其特征在于：原料油砂经过破碎设备破碎后的物料粒径≤8毫米。6.如权利要求2所述的油砂和油泥综合利用方法，其特征在于：所述的原料油砂还可掺入含碳氢化合物的固体物质；所述掺入的固体物质选自下组中的一种或多种：褐煤、粘结指数GR.I.50烟煤、长焰煤、无烟煤、油页岩、污泥。7.如权利要求2所述的油砂和油泥综合利用方法，其特征在于：干馏反应器中还可注入含碳氢化合物的流动物质，所述流动物质可与破碎的油砂进料、混合的油泥进料和来自预反应器的物料一起进行干馏反应；所述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。8.如权利要求7所述的油砂和油泥综合利用方法，其特征在于：所述流动物质与原料油砂的比例优选：0：100％～50％：50％重量。9.如权利要求2所述的油砂和油泥综合利用方法，其特征在于：原料油砂与原料油泥的比例为：100％：0％～100％：95％重量。10.如权利要求2所述的油砂和油泥综合利用方法，其特征在于：在煅烧器中通入含氧气体与来自加热器的固体物料在煅烧器中进行煅烧供热。

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