CN101020828A - 微波滚筒干馏装置及其作为干馏热解油页岩的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及含碳材料的热解干馏领域，是一种微波滚筒干馏装置及其作为干馏热解油页岩的应用，微波滚筒干馏装置包括：在机座上置的微波炉体、支撑托滚，在支撑托滚上设有内螺旋滚筒，内螺旋滚筒具有进料口、出渣筒和与出渣筒连通的出气管，内螺旋滚筒的中段置于微波炉体内，内螺旋滚筒的进料口与螺旋输送机连接。油页岩颗粒由螺旋输送机送入内螺旋滚筒内，且沿内螺旋滚筒螺旋位移而进入微波炉体内，在内螺旋滚筒螺旋位移的同时翻滚，油页岩颗粒吸收微波，干馏热解后，从微波炉体出口端移出排入出渣筒，所产气体由出气管导出，经干馏、冷凝得到页岩油、瓦斯气和半焦。具有结构简单，操作方便，干馏速度快，能量利用率高，清洁、环保等优点。

Description

微波滚筒干馏装置及其作为干馏热解油页岩的应用

技术领域

本发明涉及含碳材料的热解干馏领域，是一种微波滚筒干馏装置及其作为干馏热解油页岩的应用。

背景技术

全世界蕴藏着巨大的油页岩资源，据不完全统计，约有10万亿吨，比煤资源量7万亿吨还多40％。据2002年《世界能源展望》报道，全球油页岩含油量约比传统石油资源量2710亿吨多50％以上。我国油页岩远景储量约2万亿吨，相当于800亿吨页岩油，仅次于美国、巴西和爱沙尼亚，居世界第4位。油页岩主要成分是有机质、矿物质和水分。油页岩中油母含量约10-50％，在隔绝空气或氧气的情况下，加热至450～600℃(低温干馏)，其油母质热解成页岩油、页岩气(热解气)、固体炭渣(半焦)及少量的热解水。通过低温干馏提取得页岩油可直接作为燃料燃烧，也可通过精加工提取汽油、煤油、柴油和石蜡等产品。

现有的干馏制取页岩油主要有两种方法，即：气体热载体法和固体热载体法。上述两种方法均属于热传导和热对流加热方式，这种对物料的常规加热方式通常称为外加热。气体热载体法是靠加热干馏瓦斯气提供干馏热源，当干馏瓦斯气的量不充足时须补充蒸汽或氮气等惰性气体，有时为把油页岩加热到450～600℃，除了采用上述方法外，还同时需要燃烧油页岩或其它燃料产生的高温烟气补充不足的热量。为提高干馏炉内油页岩堆积的孔隙率、加热的均匀性，气体热载体法一般处理15～75mm的大颗粒油页岩，而15mm以下的小颗粒的油页岩不能送入干馏炉内被利用，而白白的浪费掉，因此该方法能源消耗高、工艺复杂、油页岩利用率低；固体热载体法是将干馏后的半焦通过燃烧或将沙子等固体颗粒加热到一定温度后成为固体热载体与油页岩混合，在此接触过程中，固体热载体通过导热将热量传给油页岩将其加热到450～600℃实现油页岩干馏。虽然该方法主要处理25mm以下的小颗粒的油页岩，但其主要缺点是需要额外的固体颗粒加热炉并需将固体颗粒以气力输送的形式送入干馏炉内，因此装置复杂庞大，磨损严重、连续运行时间短、能量利用率低。

发明内容

本发明的构思主要源于微波技术，微波是一种非电离的电磁能，在电磁波谱中微波区位于红外和无线电波之间。微波的波长为1cm～1m，对应频率为300MHz～300GHz，由于微波的频率很高，所以也叫超高频电磁波。微波对物质的介电热效应是通过离子迁移和极性分子的旋转使分子运动而实现的，即极性分子从相对静态瞬间转变为动态，通过分子偶极以数十亿次的高速旋转产生热效应。由于此瞬间变态是从被作用物质内部进行，故常称为内加热。

微波加热方式与常规加热相比主要区别在于，常规加热(如火焰、热风、电热、蒸汽等)都是利用热传导、对流、热辐射将热量首先传递给被加热物的表面，再通过热传导逐步使中心温度升高。它要使中心部位达到所需的温度，需要一定的热传导时间，而对热传导率差的物体所需的时间就更长。微波加热则属内部加热方式，亦属于体积加热。电磁能直接作用于介质分子转换成热，且透射性能使物料内外介质同时受热，不需要热传导。微波加热与常规加热方式相比有如下优点：

1.加热速度快，由于微波能够渗入物料内部，而不是依靠物体本身的热传导，因此加热速度比常规方法快得多；

2.反应灵敏，常规方法加热时，要达到一定温度都需要相当长的时间，停止加热时使温度降下来又需要较长的时间。而微波加热时开机即可正常运转，调整微波输出功率，物料的加热情况立即无惰性地随之改变，因此便于自动控制；

3.加热均匀，常规加热是物料表面先发热，然后通过热传导把热量传到物料内部，而微波加热是整个物体同时加热，因此加热比较均匀；

4.热效率高，设备占地面积小，由于微波是直接对物料加热，除少量微波传输损失外，几乎没有其他的额外损耗，物质吸收的微波能几乎能100％转化为热效应。因此，微波加热的热效率高，既节约能源，设备占地面积也比较小；

5.微波加热具有较好的选择性，对不同物质起不同的作用，并且还具有清洁、无污染等特点。

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够对物料进行内加热，结构简单，操作方便，干馏速度快，能量利用率高，清洁、环保，可连续、稳定运行的微波滚筒干馏装置。并提供微波滚筒干馏装置作为干馏热解油页岩的应用。

解决其技术问题采用的技术方案是：一种微波滚筒干馏装置，其特征在于，它包括机座2，在机座2上置有微波炉体1、支撑托滚18，在支撑托滚18上设有内螺旋滚筒9，内螺旋滚筒9具有进料口20、出渣筒5和与出渣筒5连通的出气管7，在内螺旋滚筒9设有动力轮13，内螺旋滚筒9的中段置于微波炉体1内，内螺旋滚筒9的进料口20与螺旋输送机15连接。

所述微波炉体1与微波发生器11连接组成微波炉。

所述内螺旋滚筒9的结构是，具有内螺旋推料叶片12，在置于微波炉体1内的内螺旋滚筒9的中段还设有扬料倾斜叶片10。

所述内螺旋滚筒9的结构是，具有内螺旋推料叶片12。

所述内螺旋滚筒9的结构是，具有导料槽25。

所述动力轮13为链轮，且通过传动链与电机17a轴上的链轮21连接。

所述螺旋输送机15的结构是，具有筒体23，在筒体23上设有喂料斗14，在筒体23内置有相配合的螺旋杆24，螺旋杆24与电机22b的轴连接。

在所述内螺旋滚筒9穿装于微波炉体1的两端口6处均置有微波抑制器19。

在所述内螺旋滚筒9上固连有定位圈8，定位圈8置于在机座2上固定的定位滚轮3之间。

所述出渣筒5置于水封槽4内。

微波滚筒干馏装置作为干馏热解油页岩的应用是将粒度为0～30mm的油页岩颗粒，由螺旋输送机15的喂料斗14进入螺旋输送机15送入内螺旋滚筒9内，沿内螺旋滚筒9螺旋位移从微波炉体1进口端进入，油页岩颗粒在微波炉体1吸收微波，干馏热解后，从微波炉体1出口端移出，再由内螺旋滚筒9排入出渣筒5，在水封槽4得到冷却，所产干溜气体由出气管7导出，经干馏、冷凝得到页岩油、瓦斯气和半焦。

本发明与现有技术相比，由于本发明采用了内螺旋滚筒送料和微波加热结构，并将微波滚筒干馏装置作为干馏热解油页岩的应用，在加热过程中，油页岩颗粒沿内螺旋滚筒不断位移，当油页岩颗粒沿内螺旋滚筒而进入微波炉体内置段的内螺旋滚筒时，在滚筒内螺旋位移的同时翻滚，其表面不断得到更新，滚筒内油页岩颗粒均有机会在其表面受到微波的加热，增强了油页岩颗粒的受热均匀性，这样既解决了微波穿透小的局限性，又大大提高了微波的利用率；同时，油页岩颗粒在翻滚过程中，温度快速升高至450～600℃进行干馏热解，干馏出的气体很快得到扩散，加快了微波干馏的速率，保证了干馏质量；由于采用螺旋推动，微波加热，对油页岩颗粒的粒度要求大大降低，0～30mm颗粒的固体物料都能被均匀加热干馏；干馏油页岩颗粒的处理量可以通过调节螺旋输送机的转速和内螺旋滚筒的旋转速度以及微波功率的大小等方法来进行；整个干馏过程是在连续、稳定状态下进行的，对于干馏油页岩颗粒预处理要求低，自动化程度高，劳动力消耗少。具有结构简单，操作方便，干馏速度快，能量利用率高，清洁、环保等优点。本发明还可用于煤、生物质及垃圾的干馏热解。

附图说明

图1为微波滚筒干馏装置结构示意图。

图2为图1中内螺旋滚筒结构立体剖视放大示意图。

图3为只具有内螺旋推料叶片12的内螺旋滚筒结构立体剖视放大示意图。

图4为具有导料槽25的内螺旋滚筒结构立体剖视放大示意图。

图5为只具有直筒内螺旋滚筒结构剖视放大示意图。

图中：1微波炉体、2机座、3定位滚轮、4水封槽、5出渣筒、6端口、7出气管、8定位圈、9内螺旋滚筒、10扬料倾斜叶片、11微波发生器、12螺旋推料叶片、13动力轮、14喂料斗、15螺旋输送机、16机械密封、17a电机、18托滚、19微波抑制器、20进料口、21链轮、22b电机、23筒体、24螺旋杆、25导料槽。

具体实施方式

参照图1，微波滚筒干馏装置具有机座2，在机座2上置有微波炉体1、支撑托滚18。在支撑托滚18上设有内螺旋滚筒9，内螺旋滚筒9具有进料口20、出渣筒5和与出渣筒5连通的出气管7，在内螺旋滚筒9设有动力轮13。内螺旋滚筒9的进料口20通过机械密封16与螺旋输送机15连接。内螺旋滚筒9通过机械密封16与出渣筒5和与出渣筒5连通的出气管7连接。内螺旋滚筒9由透过微波的耐高温、高强度材料制成，其材料可以是耐热陶瓷和耐热玻璃钢，耐热陶瓷和耐热玻璃钢还具有耐磨性，可大大提高装置的运行周期和使用寿命。内螺旋滚筒9的中段置于微波炉体1内，内螺旋滚筒9的进料口20与螺旋输送机15连接。所述微波炉体1与微波发生器11连接组成微波炉。微波炉体1由不锈钢板制成，微波发生器11为多个微波发生器，其功率大小可根据进料量，进料种类设定。

参照图1和2，所述内螺旋滚筒9的结构是，具有内螺旋推料叶片12，在置于微波炉体1内的内螺旋滚筒9的中段还设有扬料倾斜叶片10。此种内螺旋滚筒9为最佳结构。

参照图3，所述内螺旋滚筒9或只具有内螺旋推料叶片12。

参照图4，所述内螺旋滚筒9或具有若干个导料槽25。

参照图5，所述内螺旋滚筒9或只具有直筒。

图4和图5所示的只具有内螺旋推料叶片12的内螺旋滚筒9和直筒内螺旋滚筒9设置时，进料端相对出料端的倾斜角度为5～15°。

参照图1，所述动力轮13为链轮，且通过传动链与电机17a轴上的链轮21连接。电机17a为调速电机。所述螺旋输送机15的结构是，具有筒体23，在筒体23上设有喂料斗14，在筒体23内置有相配合的螺旋杆24，螺旋杆24与电机22b的轴连接。在所述内螺旋滚筒9穿装于微波炉体1的两端口6处均置有防止微波泄漏用的微波抑制器19。在所述内螺旋滚筒9上固连有定位圈8，定位圈8置于在机座2上固定的定位滚轮3之间。所述出渣筒5置于水封槽4内。

微波滚筒干馏装置作为干馏热解油页岩的应用是将粒度为0～30mm的油页岩颗粒，由螺旋输送机15的喂料斗14进入螺旋输送机15送入内螺旋滚筒9内，沿内螺旋滚筒9螺旋位移从微波炉体1进口端进入，油页岩颗粒在微波炉体1吸收微波，干馏热解后，从微波炉体1出口端移出，再由内螺旋滚筒9排入出渣筒5，在水封槽4得到冷却，所产干溜气体由出气管7导出，经干馏、冷凝得到页岩油、瓦斯气和半焦。

Claims (10)

1.一种微波滚筒干馏装置，其特征在于，它包括机座(2)，在机座(2)上置有微波炉体(1)、支撑托滚(18)，微波炉体(1)与微波发生器(11)连接组成微波炉；在支撑托滚(18)上设有内螺旋滚筒(9)，内螺旋滚筒(9)具有进料口(20)、出渣筒(5)和与出渣筒(5)连通的出气管(7)，在内螺旋滚筒(9)设有动力轮(13)，内螺旋滚筒(9)的中段置于微波炉体(1)内，内螺旋滚筒(9)的进料口(20)与螺旋输送机(15)连接。

2.根据权利要求1所述的微波滚筒干馏装置，其特征在于，所述内螺旋滚筒(9)的结构是，具有内螺旋推料叶片(12)。

3.根据权利要求1或2所述的微波滚筒干馏装置，其特征在于，所述内螺旋滚筒(9)的结构是，具有内螺旋推料叶片(12)，在置于微波炉体(1)内的内螺旋滚筒(9)的中段还设有扬料倾斜叶片(10)。

4.根据权利要求1所述的微波滚筒干馏装置，其特征在于，所述内螺旋滚筒(9)的结构是，具有导料槽(25)。

5.根据权利要求1所述的微波滚筒干馏装置，其特征在于，所述动力轮(13)为链轮，且通过传动链与电机(17a)轴上的链轮(21)连接。

6.根据权利要求1所述的微波滚筒干馏装置，其特征在于，所述螺旋输送机(15)的结构是，具有筒体(23)，在筒体(23)上设有喂料斗(14)，在筒体(23)内置有相配合的螺旋杆(24)，螺旋杆(24)与电机(22b)的轴连接。

7.根据权利要求1所述的微波滚筒干馏装置，其特征在于，在所述内螺旋滚筒(9)穿装于微波炉体(1)的两端口(6)处均置有微波抑制器(19)。

8.根据权利要求1所述的微波滚筒干馏装置，其特征在于，在所述内螺旋滚筒(9)上固连有定位圈(8)，定位圈(8)置于在机座(2)上固定的定位滚轮(3)之间。

9.根据权利要求1所述的微波滚筒干馏装置，其特征在于，所述出渣筒(5)置于水封槽(4)内。

10.根据权利要求1所述的微波滚筒干馏装置作为干馏热解油页岩的应用。

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