用于給蒸氣混合物除塵的方法和裝置制造方法
【專利摘要】在用于給通過含烴材料特別是油頁巖的熱解得到的含塵蒸氣混合物(VGM)除塵的方法中，將所述含塵VGM在380-480℃的溫度下在干式靜電除塵器中處理以從所述VGM中分離粉塵。
【專利說明】用于給蒸氣混合物除塵的方法和裝置
[0001]本發明涉及用于給通過優選地固體含烴材料特別是油頁巖的熱解得到的含塵蒸氣混合物(VGM)除塵的方法和裝置。
[0002]為了從油頁巖中得到油，將所述油頁巖在回轉窯中直接通過熱的熱載體(灰)加熱到約500°C的溫度。以此方式，油從所述油頁巖中蒸發，形成所謂的蒸氣混合物(VGM)。然后將所述蒸氣混合物(也含有細顆粒的氣體)在冷凝單元中驟冷用于獲得油。該油含有微粒物質(細粉)，將所述微粒物質從所述油中分離是非常難的且由于例如催化劑失活阻止它的質量的進一步改進。傳統上，這種分離通過使用洗滌器完成。能在所述洗滌器底部的冷卻油中發現通過在所述洗滌器中產生的液滴收集的所述粉塵顆粒。如果使用有高的壓力損失的文丘里洗滌器，其在所述回轉窯中需要相應的高壓從而增加了設備成本。此外，將含塵重油再循環到所述裂解區且因此不能直接作為產物使用。從油中去除細粉塵顆粒是還沒有完全被解決的非常昂貴的程序和技術上的挑戰。
[0003]根據美國專利4548702A，將原料油頁巖進料到特定的表面干餾釜，接著將在1000-1400°C下的固體熱載體材料進料到特定的表面干餾釜。將獲取的產物料流在旋流分離器或過濾器中部分地除塵。在分餾塔、洗滌器或驟冷塔中將另外的粉塵去除。然后將所述油級分進料到加氫處理器中，接著將催化劑和加氫處理氣體進料到加氫處理器中。從所述油級分中去除的粉塵和含有該粉塵的所述水漿料流與干餾的頁巖一起用作燃料來加熱所述熱載體材料且來干餾所述原油。
[0004]從文件DE19611119C2中，用于提純在電弧爐中生產碳化鈣過程中得到的含有粉塵和焦油的熱廢氣的方法是已知的，其包含在200-900 V下使用陶瓷過濾器對所述廢氣進行除塵且隨后在50-200°C下使用氣體洗滌器或電過濾器去除所述焦油。在這樣的溫度下，不得不預期更重油級分的基本冷凝，使得該方法不適合于對VGM進行除塵。
[0005]本發明的目的是提供更有效的從油頁巖等中生產油。特別地，應該優化從通過熱解得到的所述蒸氣混合物中除塵。
[0006]根據本發明，提供了包含權利要求1的特征的方法，其中將所述含塵蒸氣混合物在380-480°C的溫度下在靜電除塵器(ESP)中處理以從所述蒸氣混合物中分離粉塵。所述靜電除塵器在高于所述油的冷凝溫度的溫度下在干燥狀態下運行，使得所述粉塵被分離而沒有油的任何冷凝。這充分地降低了產物(熱解油)的污染。這對于隨后的需要具有非常低塵負荷的油提級是非常重要的。
[0007]靜電除塵器(ESP)是使用感應靜電荷的力將顆粒從所述VGM中去除的顆粒收集裝置。因此，它是最低限度地阻礙氣體通過所述除塵器的流動且能輕易地從所述VGM中去除細小粉塵顆粒的高效過濾裝置。為了實施本發明，所述靜電除塵器可是管式、板式或腔式除塵器，其中優選管式除塵器。
[0008]應當指出的是，代替油頁巖的其他含烴材料，例如油砂、生物質、塑料、油廢物、廢油脂，含動物脂肪材料或含植物油材料可用于本發明的方法，只要含油的蒸氣混合物能通過所述材料的熱解產生即可。優選地，所述烴材料含有8-80wt%的烴。
[0009]根據本發明優選的實施方案，所述蒸氣混合物包含40_90wt %的C5+烴、4.5-40wt % 的 C4_ 烴、0.01-30wt % 的不凝級分(即氣體像 H2, N2, H2S、SO2, NO 等)和5-30wt %的水。優選地，所述蒸氣混合物的組成如下:55-85wt %的C5+烴、7_25wt %的C4_烴、0.l_15wt%的不凝級分和7-20wt%的水，更優選地,所述蒸氣混合物的組成如下:60-8(^七％的C5+烴、13-22￥七％的C4_烴、0.3_10wt%的不凝級分和7_15wt%的水。
[0010]所述含塵蒸氣混合物的含塵量優選為3-300g/Nm3，更優選20_150g/Nm3。
[0011]為了改進所述粉塵分離，提供至少兩個連續的靜電除塵器，其中將所述含塵蒸氣混合物在380-480°C的溫度下處理。
[0012]由于將油的冷凝顯著地避免了，能將在所述靜電除塵器中分離的粉塵通過敲擊或振動所述除塵器機械地去除。
[0013]在本發明范圍中的是，在所述靜電除塵器中處理之后，將所述蒸氣混合物冷卻到310-3600C的溫度。因此，能從所述VGM中通過冷凝分離具有小于80ppm的含灰量且可被用作循環料流或作為產物的超重質油料流。如果將所述VGM冷卻至室溫(約23°C )，所述裂解油的所有的油級分可被冷凝。
[0014]所述冷卻優選地通過用空氣或水間接冷卻或通過注入額外的油(直接冷卻)完成。
[0015]在本發明的非常優選的實施方案中，在所述冷卻步驟之后，將所述VGM在通過所述冷卻器規定的溫度，即310-360°C下或在適于分離所述期望的油級分的另一個溫度下在濕式靜電除塵器中處理。在所述濕式靜電除塵器中，可將所述重油級分或其他油級分中的另外部分從所述VGM中分離且再循環或用作產物。 [0016]在所述靜電除塵器中除塵以后，將清潔的VGM在精餾設備中處理以分離各種期望的油級分。在優選的實施方案中，將所述清潔的VGM導入到至少一個另外的靜電除塵器中，在那里將它在適于分離期望的所述油的級分的溫度下處理。可連續地提供幾個在不同溫度下操作的靜電除塵器以基于它們的冷凝溫度得到期望的油級分。
[0017]因此，得到了不同的低塵產物油級分，包含小于30ppm的粉塵。
[0018]本發明也涉及用于給通過含有8-80wt%的烴的材料特別是油頁巖的熱解得到的蒸氣混合物除塵的裝置，該裝置適于實施如上描述的方法。所述裝置包含至少一個在380-480°C下操作的靜電除塵器
[0019]優選地，在所述靜電除塵器的下游提供冷卻器。在另一個實施方案中，可在所述冷卻器的下游提供濕式靜電除塵器。
[0020]在所述干式和/或濕式靜電除塵器的下游可提供合適的精餾設備用于分離各種油級分。
[0021]在優選的實施方案中，所述精餾設備包含一個或多個靜電除塵器，每個靜電除塵器與用于調整進入各除塵器的所述VGM的溫度到適于分離(冷凝)所述期望的油級分的值的冷卻器結合。
[0022]現在，在優選的實施方案和附圖的基礎上更詳細地描述本發明。
[0023]在附圖中:
[0024]圖1是根據本發明的第一個實施方案的裝置的示意圖，
[0025]圖2是根據本發明的第二個實施方案的裝置的示意圖，和
[0026]圖3是根據本發明的第三個實施方案的裝置的示意圖。[0027]在如圖1所示的描述本發明的基本概念的本發明的第一個實施方案中，將通過油頁巖或任何其他合適的材料熱解得到的且具有3-300g/Nm3含塵量的蒸氣混合物(VGM)引入到在380-480°C的溫度下運行的熱的靜電除塵器I中。在所述靜電除塵器中，將所述粉塵從所述油蒸氣中分離且沉降在管壁上，通過振動或敲擊可將其從管壁上去除。
[0028]然后將所述清潔的(除塵的)油蒸氣傳導到精餾設備2，例如標準的精餾塔中，用于根據它們的冷凝溫度分離各種產物油級分。所述油級分可通過標準的方法得到且具有小于30ppm的含塵量。
[0029]在根據圖2的稍微更具體的實施方案中，通過油頁巖在回轉窯3中或任何其他合適的熱解設備中熱解得到的所述VGM進入到第一靜電除塵器4.1。如圖2所示，將兩個靜電除塵器4.1和4.2串聯提供且所述VGM連續通過。靜電除塵器4.1和4.2都作為干式除塵器在380-480°C、優選地400-460°C的溫度下操作，其基本對應于所述回轉窯3的出口溫度且遠遠高于所述油的冷凝溫度，使得可以避免甚至重質油級分的冷凝。將所述靜電除塵器
4.1和4.2的溫度通過電氣式伴熱器5.1和5.2或任何其他合適的加熱裝置來保持。通過電極6.1和6.2提供合適的電壓例如5kV-120kV，優選地10kV_30kV以分離通過線路7排出的粉塵。
[0030]在所述靜電除塵器4之后提供冷卻器8用于將所述除塵的VGM冷卻到接近環境溫度的溫度，特別約23°C，然后所述VGM進入也在該溫度下操作的濕式靜電除塵器9中。將所述濕式除塵器在低于包含在所述氣體中的烴的冷凝溫度的溫度下操作。隨著將所述VGM冷卻，形成了在所述氣流中作為氣溶膠分散的小冷凝液滴。將所述冷凝液滴的主要部分在所述冷卻器的表面收集，所述液滴保持在氣流中，其足夠小，通過所述冷凝器。在經過所述電極使將它們帶電之后，將它們在所述反電極上分離。因此，所述濕式靜電除塵器將來自所述氣體的所有濕的/冷凝的組分沉淀。在所述濕式靜電除塵器9中，將生成的油氣溶膠分離以使得油可以通過線路10排出。由于在冷卻器8中已經有一些超重質油級分的冷凝，該冷凝物也可被排出或與從所述濕式靜電除塵器9中排出的所述熱解油合并。
[0031]在根據圖3的實施方案中，在兩個靜電除塵器4.1和4.2之間提供額外的冷卻器11。
[0032]在所述第一靜電除塵器4.1中將粉塵分離并排出。同樣在第二實施方案中，將所述靜電除塵器4.1在380-480°C，優選地400-460°C的溫度下操作。然后所述VGM進入到所述冷卻器11中，其中優選用空氣間接地冷卻到310-360°C的溫度。所述油的超重質級分可被冷凝并通過線路12排出。在該實施方案中將所述第二靜電除塵器4.2在基本上對應于所述冷卻器11的所述出口溫度的310-360°C的更低的溫度下作為濕式靜電除塵器操作。
[0033]在所述第二靜電除塵器4.2之后，提供將所述VGM冷卻到所述環境溫度，優選約23°C的額外的冷卻器8，優選間接用水冷卻，然后再將所述VGM引入到所述濕式靜電除塵器9中，在那里可將所述熱解油分離且可作為產物排出或用于進一步處理。將所述廢氣通過線路13排出。
[0034]現在將本發明通過實施例的方式進一步解釋，實施例分別地基于根據圖2和圖3的研究設備。
[0035]實施例1 (基于圖2)
[0036]表1:蒸氣混合物VGM
【權利要求】
1.用于給通過含烴材料特別是油頁巖的熱解得到的含塵蒸氣混合物(VGM)除塵的方法，其中將所述含塵VGM在380-480°C的溫度下在干式靜電除塵器中處理以從所述VGM中分離粉塵。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于所述VGM通過含有8-80wt%烴的材料的熱解得到。
3.根據權利要求1或2的方法，其特征在于所述VGM包含40-90wt%的C5+烴、4.5-40wt%的C4_烴、0.0UOwt1^的不凝級分和2-30wt%的水。
4.根據上述權利要求中任一項的方法，其特征在于所述含塵VGM的含塵量為3-300g/Nm30
5.根據上述權利要求中任一項的方法，其特征在于提供至少兩個連續的靜電除塵器，其中將所述VGM在380-480°C的溫度下處理。
6.根據上述權利要求中任一項的方法，其特征在于在所述靜電除塵器中處理之后，將所述VGM冷卻到310-360°C的溫度。
7.根據權利要求6的方法，其特征在于所述VGM通過間接冷卻或通過引入額外的油冷卻。
8.根據權利要求6或6的方法，其特征在于在所述冷卻步驟之后，將所述VGM在310-360 V的溫度下在濕式靜電除塵器中處理。
9.根據權利要求6至8的任一項的方法，其特征在于在所述冷卻步驟中和/或在所述濕式靜電除塵器中將重油級分從所述VGM中分離。
10.根據上述權利要求中任一項的方法，其特征在于在所述靜電除塵器中除塵之后，將所述VGM冷卻且導入到至少一個另外的靜電除塵器中，在那里將其在適于分離所述油的期望的級分的溫度下處理。
11.用于給通過含烴材料的熱解得到的蒸氣混合物(VGM)除塵的特別用于實施根據上述權利要求中任一項的方法的裝置，包含至少一個在380-480°C下操作的靜電除塵器(1、4)。
12.根據權利要求11的裝置，其特征在于在所述靜電除塵器(1、4、9)的下游提供冷卻器(8、11)。
13.根據權利要求12的裝置，其特征在于在所述冷卻器(11、8)的下游提供濕式靜電除塵器(4.2、9)。
14.根據權利要求11-13任一項的裝置，其特征在于在所述靜電除塵器(I)的下游提供精餾設備(2)用于分離各種油級分。
15.根據權利要求14的裝置，其特征在于所述精餾設備(2)包含一個或多個靜電除塵器，每個與用于調整進入各靜電除塵器的所述VGM的溫度的冷卻器結合。
【文檔編號】B03C3/00GK103889581SQ201280051989
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月10日 優先權日:2011年10月21日
【發明者】H·西格特, C·賓德, N·阿納斯塔斯葉維克, A·奧斯 申請人:艾內菲特奧圖泰科技有限公司