CN101113344A - 一种油页岩综合利用工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种油页岩综合利用工艺，将油页岩原矿经破碎筛分装置破碎至颗粒粒度15mm以下，破碎后的其中一部分油页岩颗粒输送至螺旋给料机，再送入微波滚筒干馏装置内，油页岩颗粒吸收微波产生高温瓦斯气，干馏后的半焦和瓦斯气一起进入密闭的气固分离装置中，分离的高温瓦斯气进入冷凝回收装置中，瓦斯气冷却分离页岩油；提油后的低温瓦斯气进入内燃机燃烧发电和/或进入循环流化床锅炉中燃烧，燃烧释放的热量通过锅炉的受热面传递给水，过热蒸汽作为外供工质和/或送入汽轮机作功发电；循环流化床燃烧后的灰渣和飞灰含炭量均小于2％，无需再进行焙烧，可直接作为建材原料。具有流程短，占用空间相对小，综合利用高，成本低，科学合理等优点。

Description

一种油页岩综合利用工艺
技术领域
本发明涉及油页岩资源综合利用技术领域，是一种油页岩综合利用工艺。该工艺亦可适用于褐煤和生物质。
背景技术
油页岩是一种含有有机质(通常5％～50％)的沉积岩。油页岩中含的油母(kerogen)为不溶于有机溶剂的高分子聚合物，干馏后可降解为烃类页岩油，俗称人造石油。世界油页岩资源很丰富，其矿藏遍于各地，但其分布并不均衡，截至2005年底，共计37个国家的探明油页岩储量总和换算成页岩油约410Gt，相当于世界石油探明可采储量的2.5倍。
现有油页岩综合利用是将油页岩的开采、炼油、半焦燃烧发电和灰渣制作建材作为系统产业链工程来整体考虑。在整个链带式产业中，可以根据市场的需要调节各个部分的产出，以达到自然资源利用率的最大化和最佳的企业效益。
现有的一种油页岩综合利用工艺，是将炼制页岩油的颗粒粒度小于80mm油页岩经破碎与筛分机，将其中大于8mm送入气体热载体式干馏炉制取页岩油和燃气，所生成的油页岩半焦废弃物须经冷却器冷却至100℃以下，再破碎成小于8mm的颗粒后与粒度小于8mm的油页岩细渣混合，供给循环流化床燃烧供热发电。灰渣可制建材和水泥。瓦斯气经水洗提油后返回一加热装置升温后作为干馏炉的热源。其不足之处是：1、气体热载体干馏炉加热速度慢，干馏时间长，一般需12-24小时，所以处理量受到很大限制；2、干馏过程中需要瓦斯气做热载体，往往需要一单独的间歇式加热炉燃烧部分瓦斯气体来加热循环瓦斯，以补充热源，这样不但浪费了一部分瓦斯气体，同时这种预热炉工作过程不易控制，而且出油率低；3、块状油页岩经干馏生成的半焦要作到经济利用，需要经干式冷却器或湿式冷却器冷却，再经过破碎机破碎后方可利用。如果采用的为湿式冷却器，虽然对干馏炉密封效果好，但由于排出的半焦含有30～50％的水分，必须干燥后方可利用，否则不利于循环流化床的燃烧。增加干燥装置无疑会增加设备投资，并使系统复杂化。如果采用干式冷却器，虽然半焦中几乎不含水，不需要增加干燥设备，但是现有的干式冷却器并不能保证干馏炉排渣口得到很好地密封。同时，这种干式冷却器只是一种理想的概念设计，并未见报道，通常运行的气体热载体干馏炉全部采用湿式冷却方式即湿法除焦工艺。另外，高温半焦经冷却器后必然存在可用能损失，这无疑浪费了高位热源。
发明内容
本发明的目的是，对现有油页岩综合利用工艺进行实质性改进，提供一种流程短，占用空间相对小，综合利用程度高，成本低，科学合理的一种油页岩综合利用工艺。
本发明的目的是由以下技术方案来实现的：以油页岩半焦循环流化床锅炉和微波滚筒干馏装置相结合为主的一种油页岩综合利用工艺，该工艺形成了系统产业链工程，使油页岩干馏后的高温瓦斯气提油；提油后的低温瓦斯气直接进入内燃机燃烧发电，或进入循环流化床锅炉中与碎屑页岩和半焦混合燃烧，燃烧释放的热量通过锅炉的受热面加热给水成过热蒸汽，过热蒸汽送入汽轮机作功发电；循环流化床燃烧后的灰渣和飞灰其含炭量均小于2％，无需再进行焙烧，可直接作为建材原料。
本发明具体工艺流程：将油页岩原矿1经破碎筛分装置2破碎至颗粒粒度15mm以下，破碎后的其中一部分油页岩颗粒经输送皮带输送至有氮气密封的螺旋给料机4的给料斗3a中，再经螺旋给料机4送入微波滚筒干馏装置5的旋转滚筒6内，油页岩颗粒在滚筒入口处的螺旋推料叶片7的推动下进入微波加热区，在此处油页岩颗粒边旋转边向前推进，且吸收微波温度升高，干馏温度450～550℃，产生高温瓦斯气，干馏后的半焦和高温瓦斯气一起进入密闭的气固分离装置8中，分离出来的高温瓦斯气进入冷凝回收装置9中，瓦斯气被冷却到80℃以下，分离出页岩油10；提油后的低温瓦斯气直接进入内燃机11燃烧发电和/或进入循环流化床锅炉16中燃烧，燃烧释放的热量通过锅炉的受热面传递给水，将水加热至过热蒸汽作为外供工质和/或送入汽轮机20作功发电；气固分离装置8分离的半焦进入流动式非机械密封阀12中，在高压空气13的作用下被输送到循环流化床锅炉16；油页岩原矿1经破碎筛分装置2破碎后另一部分油页岩进入给料斗14b，再经重力给料机15进入流动式非机械密封阀12的返料斜管中，与半焦混合进入循环流化床锅炉16燃烧，燃烧释放的热量通过该锅炉的受热面传递给水，将水加热至过热蒸汽作为外供工质和/或送入汽轮机20作功发电；油页岩和半焦在循环流化床锅炉16内充分燃烧后形成的灰渣(含炭量小于2％)经冷渣器17冷却到100℃以下，锅炉燃烧产生的烟气经除尘器21分离下来飞灰(其含炭量小于2％)后，由引风机22加压送入烟囱23排入大气中。灰渣和飞灰作为建材原料18和/或根据灰的成分和活性用作提取高附加值产品19。所述的高附加值产品19为白炭黑和/或三氧化二铝。
本发明一种油页岩综合利用工艺的优点体现在：
1、采用滚筒式微波干馏装置，该装置简单，操作方便，能够实现从物体内部加热，加热均匀、速度快，油页岩处理量大，能处理以往采矿过程中摒弃的小颗粒油页岩，油页岩干馏利用率高。
2、在干馏过程中，既不像传统气体热载体需要循环瓦斯、亦不像固体热载体需要高温页岩灰，因此，整个工艺简化，操作方便，故障率低。
3、从气固分离装置排出的半焦，温度为450～550℃，同时在粒度上满足循环流化床锅炉的要求，可以通过立管进入流动式非机械密封阀，再与油页岩碎屑混合输送到循环流化床锅炉燃烧，不但去掉了现有干馏工艺的灰渣冷却装置，还进一步最大限度地利用了半焦的物理显热。
4、该工艺形成了系统产业链工程，使油页岩干馏后的高温瓦斯气提油；提油后的低温瓦斯气直接进入内燃机燃烧发电，或进入循环流化床锅炉中与碎屑页岩和半焦混合燃烧，燃烧释放的热量通过锅炉的受热面加热给水成过热蒸汽，过热蒸汽送入汽轮机作功发电；循环流化床燃烧后的灰渣和飞灰其含炭量均小于2％，无需再进行焙烧，可直接作为建材原料。
5、工艺流程短，占用空间相对小，综合利用程度高，成本低，科学合理。
附图说明
图1为一种油页岩综合利用工艺流程图。
图中：1油页岩原矿，2破碎筛分装置，3a给料斗，4螺旋给料机，5微波滚筒干馏装置，6旋转滚筒，7螺旋推料叶片，8气固分离装置，9冷凝回收装置，10页岩油，11内燃机，12流动式非机械密封阀，13高压空气，14b给料斗，15重力给料机，16循环流化床锅炉，17冷渣器，18建材原料，19高附加值产品，20汽轮机，21除尘器，22引风机，23烟囱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
参照图1，一种油页岩综合利用工艺，将油页岩原矿1经破碎筛分装置2破碎至颗粒粒度15mm以下。破碎后的其中一部分油页岩颗粒经输送皮带输送至有氮气密封的螺旋给料机4的给料斗3a中，再经螺旋给料机4送入微波滚筒干馏装置5的旋转滚筒6内，油页岩颗粒在滚筒入口处的螺旋推料叶片7的推动下进入微波加热区，在此处油页岩颗粒边旋转边向前推进。在此过程中吸收微波温度升高，干馏温度450～550℃，油页岩从进入微波加热区到移出加热区加热结束需要20～30min，传统干馏炉需要12～24小时，产生高温瓦斯气。干馏后的半焦和高温瓦斯气一起进入密闭的气固分离装置8中，分离出来的高温瓦斯气进入冷凝回收装置9中，瓦斯气被冷却到80℃以下，分离出页岩油10；提油后的低温瓦斯气直接进入内燃机11燃烧发电和/或进入循环流化床锅炉16中燃烧，燃烧释放的热量通过锅炉的受热面传递给水，将水加热至过热蒸汽作为外供工质和/或送入汽轮机20作功发电；气固分离装置8分离的半焦进入流动式非机械密封阀12中，在高压空气13的作用下被输送到循环流化床锅炉16；油页岩原矿1经破碎筛分装置2破碎后另一部分油页岩进入给料斗14b，再经重力给料机15进入流动式非机械密封阀12的返料斜管中，与半焦混合进入循环流化床锅炉16燃烧，燃烧释放的热量通过锅炉的受热面传递给水，将水加热至过热蒸汽作为外供工质和/或送入汽轮机20作功发电；油页岩和半焦在循环流化床锅炉16内充分燃烧后形成的灰渣(含炭量小于2％)经冷渣器17冷却到100℃以下。锅炉燃烧产生的烟气经除尘器21分离下来飞灰(其含炭量小于2％)后，由引风机22加压送入烟囱23排入大气中。灰渣和飞灰作为建材原料18和/或根据灰的成分和活性用作提取高附加值产品19。所述的高附加值产品19为白炭黑和/或三氧化二铝。
本发明的一种油页岩综合利用工艺所用的工艺装置均为市售产品，其中：微波滚筒干馏装置5可由东北电力大学提供。

Claims (2)

1.一种油页岩综合利用工艺，其特征是：它包括将油页岩原矿(1)经破碎筛分装置(2)破碎至颗粒粒度15mm以下，破碎后的其中一部分油页岩颗粒经输送皮带输送至有氮气密封的螺旋给料机(4)的给料斗(3a)中，再经螺旋给料机(4)送入微波滚筒干馏装置(5)的旋转滚筒(6)内，油页岩颗粒在滚筒入口处的螺旋推料叶片(7)的推动下进入微波加热区，在此处油页岩颗粒边旋转边向前推进，且吸收微波温度升高，干馏温度450～550℃，产生高温瓦斯气，干馏后的半焦和高温瓦斯气一起进入密闭的气固分离装置(8)中，分离出来的高温瓦斯气进入冷凝回收装置(9)中，瓦斯气被冷却到80℃以下，分离出页岩油(10)；提油后的低温瓦斯气直接进入内燃机(11)燃烧发电和/或进入循环流化床锅炉(16)中燃烧，燃烧释放的热量通过锅炉的受热面传递给水，将水加热至过热蒸汽作为外供工质和/或送入汽轮机(20)作功发电；气固分离装置(8)分离的半焦进入流动式非机械密封阀(12)中，在高压空气(13)的作用下被输送到循环流化床锅炉(16)；油页岩原矿(1)经破碎筛分装置(2)破碎后另一部分油页岩进入给料斗(14b)，再经重力给料机(15)进入流动式非机械密封阀(12)的返料斜管中，与半焦混合进入循环流化床锅炉(16)燃烧，燃烧释放的热量通过该锅炉的受热面传递给水，将水加热至过热蒸汽作为外供工质和/或送入汽轮机(20)作功发电；油页岩和半焦在循环流化床锅炉(16)内充分燃烧后形成灰渣的含炭量小于2％经冷渣器(17)冷却到100℃以下，锅炉燃烧产生的烟气经除尘器(21)分离下来飞灰(含炭量小于2％)后，由引风机(22)加压送入烟囱(23)排入大气中，灰渣和飞灰作为建材原料(18)和/或根据灰的成分和活性用作制取高附加值产品(19)。
2.根据权利要求1所述的一种油页岩综合利用工艺，其特征是：所述的高附加值产品(19)为白炭黑和/或三氧化二铝。
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