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牡丹江页岩油冷凝回收系统模拟及优化研究

王晓辉  
【摘要】:随着国内经济建设的不断发展和人民生活水平的不断提高,中国对能源的需求特别是石油的需求不断上升,寻找新能源成为能源战略发展的重中之重,此时,油页岩干馏技术迎来了重要的发展机遇,各国政府及企业都在竞相发展油页岩干馏的成套技术。油页岩通过低温干馏得到高温油气,经回收后得到石油重要的替代品页岩油,现在国内借鉴煤焦化工艺加以改进应用于高温页岩油气的回收,油洗冷凝回收工艺国内目前还尚未有完善的基础研究。而国外的油页岩干馏工艺的冷凝回收系统除了采用水洗工艺之外还有采用油洗工艺。油洗工艺较先进,同时能耗、物耗、设备投资等都比较少,发展前景巨大。相对于水洗工艺只将页岩油冷却后作为燃料油,油洗工艺将油气粗分为汽油、柴油、煤气和重油,提高产品利用价值。本文将采用化工流程模拟软件PRO-II对高温页岩油气油洗回收流程进行详细的模拟,对页岩油的组成进行色谱-质谱联用分析,对页岩油的蒸馏曲线进行实验测定,通过对模拟结果的详细对照分析,对选用的油洗工艺流程进行合并优化,最终确定符合生产实际要求的油洗流程,明确工艺指标,选定关键设备。 本文中油页岩样品为黑龙江省牡丹江市柳树河盆地五林油页岩矿石,油页岩矿石具有水份含量较高,挥发分较大,发热量较高,碳含量高,氢、氮含量较高,含油率高,有害组分低等特点,属中低灰分,低硫富油型矿床,适宜炼油、化工、液化及燃料。 对油洗工艺进行研究,在参考国外相关油洗工艺和依据已有的炼油、催化裂化和乙烯等方面丰富的工程经验,选择油洗急冷工艺和主分馏塔两种工艺,并分别对选择的两种油洗工艺进行PRO/II模拟优化。通过对能量回收的对比分析可知,主分馏塔工艺流程的能量匹配更合理,能最大程度地回收荒煤气的热量,并且能量品味较高。但由于本项目荒煤气中的气体量大,对换热器的设计造成困难,选择急冷塔来冷却塔顶油气。因此优化后的油洗流程由分馏塔和急冷塔组成。优化后的油洗流程,将高温荒煤气分割成汽油、柴油重油和煤气。柴油经过汽提塔后,初馏点为200℃符合要求。分馏塔泵循环回收热量为3.6Mkal/h,循环水消耗165000kg/h,冷却水消耗60735kg/h。由此可见,优化后油洗工艺能够有效回收荒煤气的热量,需要的循环水和冷却水较少,符合节能环保的要求。


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