CN111732967A - 油基钻屑分段式连续热解装置及热解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油基钻屑分段式连续热解装置，包括初级热解段和二次反应段，初级热解段外部设置有初级加热机构，二次反应段包括上部催化段和下部二次热解段，催化段外设置有催化加热机构，二次热解段外设置有热解加热机构；初级热解段的一端设置有进料口，另一端设置有初级热解气出口和打散机构，打散机构连接在催化段和二次热解段之间的二次反应段上；催化段内设置有催化剂机构，催化段的顶部设置有催化裂解出气口，二次热解段的底部设置有残渣收集容器。还公开了热解方法。本发明能够提高油气的回收率，降低油基钻屑残渣中的含油率，同时通过对热解分离的油气进行催化裂解，得到轻质组分的油气产物，提高了高品位油的回收率。

Description

油基钻屑分段式连续热解装置及热解方法

技术领域

本发明属于油基钻屑处理设备领域，尤其是一种油基钻屑分段式连续热解装置及热解方法。

背景技术

目前，油基钻屑常用的处理方式为热解处理，即对油基钻屑进行加热，使油基钻屑内的油气挥发，并对热解油进行回收利用，降低油基钻屑的油含量和危害性。热解一般在热解炉中进行，但热解过程易结团，热解油回收率低，残渣含油率高，热解油品位低及处理不彻底，导致热解效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油基钻屑分段式连续热解装置及热解方法，提升热解效率，减少残渣含油率，实现油基钻屑的资源化高效回收利用。

本发明的目的实现过程：油基钻屑分段式连续热解装置，包括初级热解段和二次反应段，所述初级热解段的外部设置有初级加热机构，二次反应段包括上部的催化段和下部的二次热解段，所述催化段的外部设置有催化加热机构，二次热解段的外部设置有热解加热机构；所述初级热解段的一端设置有进料口，另一端设置有初级热解气出口和打散机构，所述打散机构的出料口连接在催化段和二次热解段之间的二次反应段上；所述催化段内设置有催化剂机构，催化段的顶部设置有催化裂解出气口，所述二次热解段的底部设置有残渣收集容器。

进一步地，所述进料口连接有连续进料仓，所述连续进料仓内设置有入料绞。

进一步地，所述连续进料仓外设置有预热机构。

进一步地，所述连续进料仓的上部连接有第一载气入口，所述二次热解段的底部设置有第二载气入口。

进一步地，所述初级热解段水平设置，初级热解段内设置有螺旋输送器，螺旋输送器连接有第一输送电机。

进一步地，所述打散机构的底部连接有螺旋输送管，所述螺旋输送管与二次反应段相连；所述螺旋输送管包括第二输送电机、主轴和管，主轴设置在管内且主轴的一端与第二输送电机相连，主轴上设置有带链条的螺旋片。

进一步地，所述打散机构包括箱体，箱体的顶部通过进料管与初级热解段相连，进料管上设置有第一阀门，箱体底部通过出料管连接螺旋输送管，箱体内部设置有打散轴，打散轴上设置有十字形的打散片，且打散轴连接有打散电机。

进一步地，所述螺旋输送管的主轴通过曲柄滑块机构连接有一定位轴，所述定位轴位于二次热解段内，且定位轴上设置有多个洒料板，所述洒料板为弧形板，且洒料板的上表面设置有多个物料打散齿。

进一步地，所述催化剂机构包括催化剂储仓、补充管和填充室，所述填充室位于催化段内，且填充室底板设置有多个进气孔，所述催化剂储仓位于催化段的上方且通过补充管与填充室相连，所述补充管上设置有第二阀门；所述催化裂解出气口设置在补充管的上部；所述催化剂储仓的两侧分别设置有第三载气入口和载气出口。

采用上述油基钻屑分段式连续热解装置的热解方法，包括

将载气从进料口通入初级热解段，使载气充满初级热解段和二次反应段；

将油基钻屑或油基钻屑与添加物的混合物料从进料口通入初级热解段，初级加热机构将油基钻屑加热至360℃，油基钻屑中的轻质组分油析出并从初级热解气出口排出；

初步热解后的油基钻屑或油基钻屑与添加物的混合物料进入打散机构，被打散机构打散，使油基钻屑或油基钻屑与添加物的混合物料的颗粒分散，然后通入二次反应段；

热解加热机构将油基钻屑加热至450至550℃，油基钻屑中的油气进一步挥发并进入催化段，催化加热机构将油气加热至550至700℃，油气在催化剂的作用下进行非原位催化裂解，然后从催化裂解出气口排出；

将初级热解气出口和催化裂解出气口排出的气体冷凝和分离，得到油气产物。

本发明的有益效果是：初级热解段对油基钻屑进行初步热解，先分离出油基钻屑中的轻质组分，并通过初级热解气出口进行回收，二次反应段对油基钻屑进行二次热解，或在添加物的作用下使油基钻屑中的有机组分充分析出，通过两次分离，能够提高油气的回收率，降低残渣的含油量。在二次反应段中分离出的油气经过催化裂解段催化裂解生成轻质组分，从而提高了回收油气的品质。此外，由于设置了打散机构，将结成团的油基钻屑进行打散，使油基钻屑分散为颗粒后进入二次反应段，能够保证油基钻屑的充分热解，进一步地提高油气回收率。

附图说明

图1是本发明的整体示意图。

图2是洒料板的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1和图2所示，本发明的油基钻屑分段式连续热解装置，包括初级热解段29和二次反应段19，所述初级热解段29的外部设置有初级加热机构7，二次反应段19包括上部的催化段和下部的二次热解段，所述催化段的外部设置有催化加热机构22，二次热解段的外部设置有热解加热机构13；所述初级热解段29的一端设置有进料口，另一端设置有初级热解气出口28和打散机构11，所述打散机构11的出料口连接在催化段和二次热解段之间的二次反应段19上；所述催化段内设置有催化剂机构21，催化段的顶部设置有催化裂解出气口27，所述二次热解段的底部设置有残渣收集容器15。

初级热解段29可以是一水平设置的管道，初级加热机构7包裹初级热解段29，用于对进入初级热解段29的油基钻屑加热至合适的温度，使油基钻屑中的轻质组分挥发，实现对油基钻屑的初次热解。

所述初级热解段29的一端设置了进料口，用于通入待热解的油基钻屑，进料口可以是现有的各种进料孔、进料槽等，为了实现连续均衡地进料，所述进料口连接有连续进料仓3，所述连续进料仓3内设置有入料绞1。将油基钻屑或油基钻屑与添加物的混合物料放入连续进料仓3，启动入料绞1，入料绞1可带动物料均匀、稳定、连续地进料，保证整个装置连续稳定地运行。由于热解是在300℃以上的高温条件下进行的，温度较高，因此，在所述连续进料仓3外设置有预热机构4，对油基钻屑进行预热，使油基钻屑温度升高后再进入初级热解段29，从而能够比较快速地达到热解温度。热解分离出的轻质组分则通过初级热解气出口28排出。

二次反应段19可以是一根竖直的管道，该管道的上端封口，下端连接有排渣管，排渣管上设置有第三阀门14，用于将热解后的油基钻屑废渣排入残渣收集容器15。二次热解段用于对油基钻屑进行二次热解，分离出剩余的油气成分，分出的油气成分中具有分子量较大的组分，影响热解油品质，因此，本发明增加了催化段，分离出的油气进入催化段内，在催化剂的作用下进行非原位催化裂解，分解为轻质组分，从而提高热解油的品质。经过催化裂解后的油气从催化裂解出气口27排出。催化加热机构22用于对分离出的油气加热至合适的裂解温度，热解加热机构13用于将油基钻屑加热至二次热解的温度。催化加热机构22、热解加热机构13以及初级加热机构7均采用现有的各种加热机构即可。

油基钻屑进入初级热解段29后，需要从进料端移动到排料端，且移动速度不宜过快，以保证具有足够的热解时间，提高热解率。因此，所述初级热解段29水平设置，初级热解段29内设置有螺旋输送器6，螺旋输送器6连接有第一输送电机5。螺旋输送器6包括一根转轴和设置在转轴上的螺旋输送片，转轴与第一输送电机5相连。通过控制第一输送电机5的转速即可控制油基钻屑的移动速度，可保证油基钻屑在适当的速度下移动，具有足够的热解时间。

打散机构11用于将结成团的油基钻屑进行打散，使油基钻屑分散为颗粒后进入二次反应段9，能够保证油基钻屑的充分热解，提高油气回收率。打散机构11的底部可以通过倾斜的输送管道与二次反应段9相连，作为优选的实施方式：所述打散机构11的底部连接有水平的螺旋输送管12，所述螺旋输送管12与二次反应段19相连；所述螺旋输送管12包括第二输送电机10、主轴和管，主轴设置在管内且主轴的一端与第二输送电机10相连，主轴上设置有带链条的螺旋片。螺旋输送管12可推动油基钻屑匀速、稳定地移动，防止油基钻屑堵塞。

打散机构11可以是类似于各种现有的破碎机、粉碎机等设备，优选的，所述打散机构11包括箱体，箱体的顶部通过进料管与初级热解段29相连，进料管上设置有第一阀门8，箱体底部通过出料管连接螺旋输送管12，箱体内部设置有打散轴，打散轴上设置有十字形的打散片，且打散轴连接有打散电机9。打散电机9带动打散轴和十字形的打散片转动，即可将结成团的油基钻屑打散。

为了防止油基钻屑进入二次热解段内后再次结团，所述螺旋输送管12的主轴通过曲柄滑块机构连接有一定位轴，所述定位轴位于二次热解段内，且定位轴上设置有多个洒料板18，洒料板18上下左右错开设置，所述洒料板18为弧形板，洒料板18凸起的一面朝上，且洒料板18的上表面设置有多个物料打散齿17。螺旋输送管12的主轴水平设置，定位轴竖直设置，定位轴可通过安装件安装于二次热解段，且定位轴与安装件在竖直方向上滑动配合，或者洒料板18与二次热解段在竖直方向上滑动配合，这样当主轴转动时，可通过曲柄滑块机构带动定位轴在竖直方向上往复运动，进而带动洒料板18不断地山下运动，物料打散齿17可进一步地打散油基钻屑，防止油基钻屑再次结团，同时又能够将洒料板18上的油基钻屑抖落，防止油基钻屑在洒料板18上堆积。除了能够对油基钻屑进行打散外，洒料板18还可以起到阻挡和分离油基钻屑的作用，使油基钻屑在二次热解段中停留足够长的时间，以保证充分热解。

由于空气中的氧气等气体成分会与热解产物反应，影响热解效果，因此需要阻止空气随着油基钻屑原料进入设备，本发明在连续进料仓3的上部连接有第一载气入口2，二次热解段的底部设置有第二载气入口16，在启动设备之前，先通过第一载气入口2通入惰性气体，惰性气体可以是氮气、氦气等不参与反应的气体，等到惰性气体充满整个设备的管线和腔体，排除里面的空气后，再启动电机5，第一载气入口2一直通入惰性气体作为反应的载气，第二载气入口16可依据催化裂解的需要通入各类反应气体。

催化剂机构21用于提供催化剂，可以是装有催化剂的填料板等机构，作为优选的实施方式：所述催化剂机构21包括催化剂储仓24、补充管和填充室，所述填充室位于催化段内，且填充室底板上设置有多个进气孔，所述催化剂储仓24位于催化段的上方且通过补充管与填充室相连，所述补充管上设置有第二阀门23；所述催化裂解出气口27设置在补充管的上部；所述催化剂储仓24的两侧分别设置有第三载气入口25和载气出口26。催化剂储仓24用于存储催化剂，补充管用于将催化剂储仓24中的催化剂补充至填充室内，填充室则用于放置非原位催化裂解的催化剂。填充室的底板为烧结板20，烧结板20上设置了许多的微孔，催化剂则铺在烧结板20上，将热解产生的油气通过烧结板20上的微孔进入填充室，在经过烧结板20时，油气与催化剂接触，从而促进油气的裂解，裂解后的轻质组分则通过补充管从裂解出气口27排出。需要催化剂时，先通过第三载气入口25向催化剂储仓24中通入足量的惰性气体，多余的惰性气体从载气出口26排出，从而防止空气随着催化剂进入填充室，然后打开第二阀门23，催化剂储仓24中的催化剂通过补充管进入填充室，最后关闭第二阀门23。

采用上述油基钻屑分段式连续热解装置的热解方法，包括

将载气从进料口通入初级热解段(29)，使载气充满初级热解段(29)和二次反应段(19)，保证惰性气体充满整个设备的管线和腔体，同时启动催化加热机构22、热解加热机构13以及初级加热机构7，对设备进行预热。

将油基钻屑或油基钻屑与添加物的混合物料从进料口通入初级热解段(29)，初级加热机构(7)将油基钻屑加热至360℃，油基钻屑中的轻质组分油析出并从初级热解气出口(28)排出。

初步热解后的油基钻屑或油基钻屑与添加物的混合物料进入打散机构(11)，被打散机构(11)打散，使油基钻屑或油基钻屑与添加物的混合物料的颗粒分散，然后通入二次反应段(19)；

热解加热机构(13)将油基钻屑加热至450至550℃，油基钻屑中的油气进一步挥发并进入催化段，催化加热机构(22)将油气加热至550至700℃，油气在催化剂的作用下进行非原位催化裂解，然后从催化裂解出气口(27)排出；

将初级热解气出口(28)和催化裂解出气口(27)排出的气体冷凝和分离，得到油气产物。

综上，本发明能够防止油基钻屑在热解过程中结团，防止油基钻屑堵塞设备，保证油基钻屑充分热解，提高油气的回收率，降低油基钻屑残渣中的含油率，同时通过对热解产生的挥发分进行催化裂解，得到轻质组分的油气产物，提高了高品位热解油的回收率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.油基钻屑分段式连续热解装置，其特征在于，包括初级热解段(29)和二次反应段(19)，所述初级热解段(29)的外部设置有初级加热机构(7)，二次反应段(19)包括上部的催化段和下部的二次热解段，所述催化段的外部设置有催化加热机构(22)，二次热解段的外部设置有热解加热机构(13)；所述初级热解段(29)的一端设置有进料口，另一端设置有初级热解气出口(28)和打散机构(11)，所述打散机构(11)的出料口连接在催化段和二次热解段之间的二次反应段(19)上；所述催化段内设置有催化剂机构(21)，催化段的顶部设置有催化裂解出气口(27)，所述二次热解段的底部设置有残渣收集容器(15)。

2.根据权利要求1所述的油基钻屑分段式连续热解装置，其特征在于：所述进料口连接有连续进料仓(3)，所述连续进料仓(3)内设置有入料绞(1)。

3.根据权利要求2所述的油基钻屑分段式连续热解装置，其特征在于：所述连续进料仓(3)外设置有预热机构(4)。

4.根据权利要求1所述的油基钻屑分段式连续热解装置，其特征在于：所述连续进料仓(3)的上部连接有第一载气入口(2)，所述二次热解段的底部设置有第二载气入口(16)。

5.根据权利要求1所述的油基钻屑分段式连续热解装置，其特征在于：所述初级热解段(29)水平设置，初级热解段(29)内设置有螺旋输送器(6)，螺旋输送器(6)连接有第一输送电机(5)。

6.根据权利要求1所述的油基钻屑分段式连续热解装置，其特征在于：所述打散机构(11)的底部连接有螺旋输送管(12)，所述螺旋输送管(12)与二次反应段(19)相连；所述螺旋输送管(12)包括第二输送电机(10)、主轴和管，主轴设置在管内且主轴的一端与第二输送电机(10)相连，主轴上设置有带链条的螺旋片。

7.根据权利要求6所述的油基钻屑分段式连续热解装置，其特征在于：所述打散机构(11)包括箱体，箱体的顶部通过进料管与初级热解段(29)相连，进料管上设置有第一阀门(8)，箱体底部通过出料管连接螺旋输送管(12)，箱体内部设置有打散轴，打散轴上设置有十字形的打散片，且打散轴连接有打散电机(9)。

8.根据权利要求6所述的油基钻屑分段式连续热解装置，其特征在于：所述螺旋输送管(12)的主轴通过曲柄滑块机构连接有一定位轴，所述定位轴位于二次热解段内，且定位轴上设置有多个洒料板(18)，所述洒料板(18)为弧形板，且洒料板(18)的上表面设置有多个物料打散齿(17)。

9.根据权利要求1所述的油基钻屑分段式连续热解装置，其特征在于：所述催化剂机构(21)包括催化剂储仓(24)、补充管和填充室，所述填充室位于催化段内，且填充室底板设置有多个进气孔，所述催化剂储仓(24)位于催化段的上方且通过补充管与填充室相连，所述补充管上设置有第二阀门(23)；所述催化裂解出气口(27)设置在补充管的上部；所述催化剂储仓(24)的两侧分别设置有第三载气入口(25)和载气出口(26)。

10.采用权利要求1至9任意一项权利要求所述油基钻屑分段式连续热解装置的热解方法，其特征在于，包括

将载气从进料口通入初级热解段(29)，使载气充满初级热解段(29)和二次反应段(19)；

将油基钻屑或油基钻屑与添加物的混合物料从进料口通入初级热解段(29)，初级加热机构(7)将油基钻屑加热至360℃，油基钻屑中的轻质组分油析出并从初级热解气出口(28)排出；

初步热解后的油基钻屑或油基钻屑与添加物的混合物料进入打散机构(11)，被打散机构(11)打散，使油基钻屑或油基钻屑与添加物的混合物料的颗粒分散，然后通入二次反应段(19)；

热解加热机构(13)将油基钻屑加热至450至550℃，油基钻屑中的油气进一步挥发并进入催化段，催化加热机构(22)将油气加热至550至700℃，油气在催化剂的作用下进行非原位催化裂解，然后从催化裂解出气口(27)排出；

将初级热解气出口(28)和催化裂解出气口(27)排出的气体冷凝和分离，得到油气产物。

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