油頁巖經(jīng)破碎、篩分成一定的粒徑后進(jìn)入干餾

油頁巖經(jīng)破碎、篩分成一定的粒徑后進(jìn)入干餾爐內(nèi)，在干餾段經(jīng)干燥、預(yù)熱與干餾后，其中所含頁巖油大部分被熱解釋放出來。干餾爐出口的干餾產(chǎn)物，經(jīng)處理得到頁巖油與干餾煤氣。干餾煤氣又分成兩部分利用，一部分經(jīng)洗滌塔水洗后送蓄熱式加 熱爐加熱，作為干餾爐的熱循環(huán)煤氣，為頁巖干餾提供30%的熱源；另一部分經(jīng)洗滌塔、冷卻塔兩次水洗后作為燃料供蓄熱式加熱爐、燃?xì)忮仩t及發(fā)電機(jī)組使用。

本項(xiàng)目共兩套油頁巖干餾裝置，每套干餾裝置對(duì)應(yīng)有一部加熱爐，作為加熱爐燃料用的干餾煤氣在燃燒后煙氣中含硫高，必須經(jīng)過煙氣脫硫凈化處理后才能達(dá)標(biāo)排放。煙氣條件見表1。

技術(shù)要求

S O2排放濃度≤20  mg/m3；系統(tǒng)可利用率≥98%；粉塵排放濃度：≤5 mg/m3；設(shè)計(jì)條件下年可運(yùn)行時(shí)間：7920 h。總體設(shè)計(jì)原則脫硫系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、工藝合理，關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計(jì)符合安全可靠、連續(xù)有效運(yùn)行的要求，設(shè)備的可用率不低于98%，系統(tǒng)年投運(yùn)時(shí)間不大于7920 h。脫硫系統(tǒng)不影響加熱爐系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，并且不降低加熱爐的出力和效率。

加熱爐的連續(xù)運(yùn)行不受脫硫系統(tǒng)運(yùn)行或停運(yùn)的限制，脫硫系統(tǒng)的負(fù)荷范圍與加熱爐負(fù)荷范圍相協(xié)調(diào)，為加熱爐最大連續(xù)負(fù)荷的30%~100%。在負(fù)荷調(diào)整時(shí)有良好的、適宜的調(diào)節(jié)特性，在工況運(yùn)行的條件下可靠和穩(wěn)定地連續(xù)運(yùn)行。當(dāng)加熱爐負(fù)荷有較大變化時(shí)，SO2恢復(fù)到設(shè)定排放值最長不超過10 min。

加熱爐系統(tǒng)煙氣的特點(diǎn)

煙氣流量小、含硫量高，煙氣中含SO2  濃度達(dá)到6000 mg/m3；煙氣含油較高，成分復(fù)雜。含油量達(dá)到500~1000 mg/m3；煙氣波動(dòng)較大，主要是受到

礦石的品質(zhì)及生產(chǎn)過程的影響；硫份不僅有SO2，還會(huì)含有H2S，甚至還有有機(jī)硫。

脫硫方式的比較

雙堿法

典型應(yīng)用：撫順某頁巖油廠開始采用雙堿法煙氣脫硫，后改造為湍流傳質(zhì)法。雙堿法煙氣脫硫缺點(diǎn)：塔內(nèi)循環(huán)，頁巖油堵塞噴嘴，脫硫系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。

湍流傳質(zhì)法

典型應(yīng)用：撫順某頁巖油廠現(xiàn)為湍流傳質(zhì)法煙氣脫硫。湍流傳質(zhì)法煙氣脫硫缺點(diǎn)：傳質(zhì)效果理論和實(shí)際有差距；液氣比約2 L/m3，不能保證高硫煙氣的脫硫效率。

鎂法

典型應(yīng)用：龍口某頁巖油廠開始使用鎂法煙氣脫硫，后改為鈉堿法。鎂法煙氣脫硫缺點(diǎn)：受當(dāng)?shù)夭少復(fù)緩降南拗疲粌r(jià)格在攀升，由于溫度影響溶解的程度，所以消化過程需要蒸汽加熱到70 ℃，從鎂法改為鈉堿法，就是由于廠區(qū)蒸汽量不夠。

鈉堿法

典型應(yīng)用：龍口某頁巖油廠加熱爐脫硫現(xiàn)為鈉堿法煙氣脫硫，適應(yīng)于高硫、含油煙氣。鈉堿法煙氣脫硫缺點(diǎn)：消耗Na2CO3，運(yùn)行費(fèi)用稍高。

脫硫方法的選擇

考慮到煙氣中硫份復(fù)雜，并且硫含量高，同時(shí)為降低運(yùn)行成本，綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)，采用鈉堿做為循環(huán)脫硫劑、以生石灰為主脫硫劑的雙堿法脫硫是適合油頁巖干餾煙氣脫硫項(xiàng)目特點(diǎn)的脫硫工藝。

雙堿法脫硫工藝改良要求

結(jié)合油頁巖煙氣特點(diǎn)，必須對(duì)雙堿法脫硫工藝進(jìn)行改良。主要考慮如下：

(1)  煙氣中含油量較大，并且油的成分復(fù)雜，黏性大，極易與脫硫漿液中的雜質(zhì)顆粒團(tuán)聚，進(jìn)而造成脫硫系統(tǒng)的堵塞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞噴頭，造成局部煙氣短路，脫硫效率急劇下降，因此在設(shè)計(jì)脫硫系統(tǒng)時(shí)，循環(huán)漿液中的雜質(zhì)含量不能超過5%。

(2)  煙氣中的油份經(jīng)過脫硫漿液沖刷洗滌后，會(huì)在脫硫漿液中富集，在設(shè)計(jì)脫硫系統(tǒng)時(shí)需要充分考慮脫硫漿液的除油部分設(shè)計(jì)，保證脫硫循環(huán)漿液中的油份不超過20 mg/L。

雙堿法脫硫工藝改良內(nèi)容

(1)  脫硫塔底部漿液池內(nèi)漿液不做為循環(huán)漿液，改塔內(nèi)循環(huán)為塔外循環(huán)，采用經(jīng)過兩級(jí)置換澄清除油后的漿液作為循環(huán)漿液，脫硫塔需要考慮漿液中的油份的初次收集及排出。

(2)  漿液置換澄清系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩級(jí)澄清池，其中一級(jí)澄清池作為主要的置換澄清場(chǎng)所，上層實(shí)現(xiàn)濾油回收功能，下層實(shí)現(xiàn)排出固體脫硫石膏的功能，二級(jí)澄清池起到進(jìn)一步的除油及凈化功能，同時(shí)做為脫硫系統(tǒng)的循環(huán)漿池。

(3)  脫硫系統(tǒng)副產(chǎn)的石膏中會(huì)含有少量的油份，黏性較大，設(shè)計(jì)采用真空轉(zhuǎn)鼓脫水機(jī)來進(jìn)行石膏脫水處理。

除油方式的選擇

(1)  針對(duì)煙氣含油量高的特點(diǎn)，選擇塔外漿液循環(huán)池的方式，在塔外循環(huán)池內(nèi)，設(shè)刮油器和吸油器，避免含油的循環(huán)堿液堵塞噴嘴。

(2)  脫硫系統(tǒng)不僅要起到脫硫的作用，還要起到部分除塵和除油的功能，因此系統(tǒng)選擇的液氣比要較常規(guī)脫硫系統(tǒng)要高一些，可以保證各項(xiàng)脫硫后煙氣指標(biāo)符合排放要求。

(3)  脫硫系統(tǒng)入口煙道之前合適的位置設(shè)計(jì)添加折流板式除油裝置。

采用以上綜合措施，可以消除煙氣中所含的頁巖油對(duì)脫硫系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行帶來的危害。

油水分離系統(tǒng)

由于煙氣中的含油量較高，因此在脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)分為三步進(jìn)行脫油處理：

(1)  在煙道設(shè)計(jì)中先考慮油氣分離，采用折流板形式在脫硫系統(tǒng)入口煙道設(shè)置油氣的預(yù)分離器，該部分為常規(guī)設(shè)計(jì)，考慮成型設(shè)備。

(2)  在脫硫系統(tǒng)中進(jìn)行油水分離，分別經(jīng)過脫硫塔內(nèi)上層漿液的預(yù)處理和澄清池頂部的含油漿液預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)含油漿液的收集，然后送入油水分離系統(tǒng)處理。

(3)  油水分離系統(tǒng)：采用具有雙尺度孔洞的高效油水分離p-NC膜，提高油水分離精度，降低了油水分離裝置的膜更換費(fèi)用。

頁巖油的回收

本設(shè)計(jì)方案重點(diǎn)考慮了在油頁巖煙氣脫硫工藝中由于輕質(zhì)油造成系統(tǒng)脫硫率降低，管路、閥門、噴嘴堵塞，嚴(yán)重影響系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行問題?？紤]采用低

成本方式回收頁巖油，無論從節(jié)能環(huán)保角度，還是在降低運(yùn)行費(fèi)用方面，都是不錯(cuò)的選擇。以煙氣中含油量500~1000 mg/m3(取600 mg/m3)，煙氣70000 m3/h，每年運(yùn)行7920 h為例，單臺(tái)每年可回收頁巖油332.64 t，回收率按98%計(jì)算，單臺(tái)每年可回收頁巖油約為326 t，兩套油頁巖干餾裝置回收頁巖油合計(jì)652 t。

設(shè)計(jì)方案

兩臺(tái)加熱爐分別設(shè)置一套脫硫系統(tǒng)，兩套脫硫系統(tǒng)共用一套脫硫劑制備系統(tǒng)。煙氣系統(tǒng)包括煙道本體、折流板式油氣分離器、擋板門、膨脹節(jié)、增壓風(fēng)機(jī)及煙道本體附件等。與常規(guī)的煙氣脫硫工藝不同的是在煙道上設(shè)置了油氣分離器，考慮到煙氣流量不大，建議使用折流板式油氣分離器，易安裝清理和檢修。

噴淋層設(shè)置4層。吸收塔漿液循環(huán)采用塔外循環(huán)的形式，塔底漿液池積存固定液位高度的脫硫漿液，起到液封的作用，其中漿液池上部的油水層設(shè)置有油水層收集槽，漿液內(nèi)收集的高含油漿液自動(dòng)溢流出吸收塔，排漿管道采用虹吸管道，將脫硫塔內(nèi)的漿液及時(shí)排入一級(jí)澄清池，該設(shè)計(jì)既可以方便濾油的處理，又可以保證吸收塔漿池的液位穩(wěn)定，另外吸收塔底排也可以直接通往地坑。吸收塔的高位溢流管道是本系統(tǒng)設(shè)置的第一級(jí)的漿液油水分離，在吸收塔液位穩(wěn)定的情況下，可以基本上將吸收塔漿池內(nèi)上層漂浮的油水層分離出來。漿液溢流管道設(shè)計(jì)有高中低三層溢流管，可以針對(duì)漿池工況加以調(diào)整，含油層溢流管采用支管流出，母管收集的方式，將含油的漿液送入油水分離系統(tǒng)，回收漿液及輕質(zhì)油。脫硫漿液經(jīng)過澄清凈化后，進(jìn)入二級(jí)澄清池，二級(jí)澄清池的脫硫漿液經(jīng)過循環(huán)泵重新進(jìn)入脫硫塔進(jìn)行循環(huán)利用。一級(jí)澄清池上層的油水層也進(jìn)入油水分離系統(tǒng)處理，底部高含塵的漿液直接排入濃漿池，然后經(jīng)過渣漿泵送入脫水系統(tǒng)處理。

置換澄清及脫水系統(tǒng)主要設(shè)備包括：一級(jí)澄清池、二級(jí)澄清池、渣漿泵、石膏漿液旋流器、真空轉(zhuǎn)鼓脫水機(jī)等設(shè)備。吸收塔漿池收集的脫硫后漿液經(jīng)過初步濾油后，通過虹吸溢流管道送入一級(jí)澄清池，一級(jí)澄清池底部設(shè)置有含塵漿液濃漿池，定期由澄清池底部排出的濃漿在濃漿池內(nèi)收集后通過泵送入水力旋流

站濃縮，濃縮后的石膏濃漿液進(jìn)入真空轉(zhuǎn)鼓脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理，脫水處理后石膏含水率小于10%，副產(chǎn)的脫硫石膏送入入石膏庫房存放待運(yùn)。一級(jí)澄清池的主要作用是將脫硫塔底排出的漿液進(jìn)行澄清靜置，最上層的含油漿液送入油水分離系統(tǒng)處理，底部的含固濃漿定期排入濃漿池，然后由濃漿池送入脫水系統(tǒng)。一級(jí)澄清池上部溢流管道的設(shè)計(jì)有別于常規(guī)的澄清池設(shè)計(jì)，溢流管也采用虹吸管模式，溢流管入口低于澄清池的溢流槽液面，溢流管中心與液面平齊，這樣設(shè)計(jì)可以保證含有的漿液通過上層溢流槽及時(shí)分離并送入油水分離系統(tǒng)；而經(jīng)過澄清后的漿液可以通過溢流管道送入二級(jí)澄清池，通過循環(huán)泵送入噴淋層繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)利用。一級(jí)澄清池內(nèi)部設(shè)置有刮泥機(jī)，可以通過刮泥板的轉(zhuǎn)動(dòng)防止固體雜質(zhì)在澄清池底部的沉積。二級(jí)澄清池主要為收集一級(jí)澄清池置換凈化后的脫硫漿液，設(shè)置有攪拌器，可以防止含有少部分固體物的脫硫漿液沉積。

真空轉(zhuǎn)鼓脫水機(jī)是石膏二級(jí)脫水設(shè)備。經(jīng)旋流器一級(jí)脫水后的石膏漿液送至轉(zhuǎn)鼓脫水機(jī)漿液池，通過真空泵的抽吸作用將石膏漿液進(jìn)一步脫水，生成的石膏濾餅含濕率不大于10%，濾液送往濾液地坑。

結(jié)束語

對(duì)于油頁巖干餾項(xiàng)目加熱爐煙氣脫硫，煙氣特點(diǎn)是高硫、高油和小風(fēng)量，常規(guī)的脫硫系統(tǒng)滿足不了連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行要求，本文通過設(shè)計(jì)改良的雙堿法脫硫工，很好地解決了由于輕質(zhì)油造成系統(tǒng)脫硫率降低，管路、閥門、噴嘴堵塞，系統(tǒng)無法連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的問題。同時(shí)，通過油水分離裝置回收油質(zhì)，達(dá)到了節(jié)能目的.