CN102827619B - 一体式干馏炉 - Google Patents

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Abstract

一种将热载体加热和物料干馏集合在同一个干馏单元内的一体式干馏炉。其特征在于:用烟气作为干馏热载体对物料进行间接加热;干馏炉由多个干馏子单元组合而成。每个干馏子单元相对独立,一个燃烧室对应一个干馏室,形成一个干馏子单元,多个干馏子单元组成的干馏炉上部相互连通,两个干馏子单元之间用烟气室进行分隔,下部共用一个水封池和排焦装置。本发明干馏炉日处理量可以达到6000吨以上。适用于对油砂、油页岩和煤等物料的低温干馏炼油。适用于对小颗粒物料、瓦斯含量低、固定炭含量低,含水量高的各种品质的物料进行干馏炼油,干馏炉的油回收率达90%左右。

Description

一体式干馏炉
技术领域
本发明涉及一种将热载体加热和物料干馏集合在同一个干馏单元内的一体式干馏炉。适用于对油砂、油页岩和煤等物料的低温干馏炼油。
背景技术
目前,国内对物料的低温干馏工艺有三种,第一种是抚顺式干馏工艺,主要设备有干馏炉和加热炉,干馏炉为圆筒形结构,为内燃式炉,加热炉为蓄热式加热炉。抚顺式干馏工艺流程见图1,工作时用鼓风机从干馏炉底部送入饱和空气助燃,物料中的固定碳燃烧产生的烟气对上部的油页岩进行干馏,为防止炉内烟气温度过高而结焦,在干馏炉上部通入经加热炉加热到550℃~650℃的瓦斯进行调节,干馏炉处理物料粒度为12~75mm,单炉处理能力为100吨,该炉不能处理小颗粒物料。第二种是桦甸式干馏炉,主要设备有干馏炉和加热炉,干馏炉为圆方形结构,上部为圆形,下部为方形,是全循环式干馏炉,炉内无燃燃装置,依靠从干馏炉中部通入的650℃左右的热循环瓦斯对上部的油页岩进行干馏,收油率为90%左右,处理粒度为6~50mm,单炉处理能力为300吨/日。该炉是目前国内最先进的干馏炉,可处理比抚顺干馏炉粒径略小的物料。图2为桦甸式干馏工艺流程图,工作时经加热炉加热到650℃~700℃左右的热循环瓦斯从干馏炉中部进入,经布气装置的喷气孔喷出,将从上面下来的物料加热到500℃~550℃,发生干馏,干馏产生的油气经设置于干馏炉上部的阵伞收集,被干馏气体导出管导出炉外,送油回收系统回收页岩油。但因热循环瓦斯的喷射距离有限,故干馏炉的处理能力受到限制。第三种是茂名式干馏工艺,干馏炉为方形结构,是内燃式炉,俗称气燃炉,没有加热炉,为一种一体式干馏炉。工作时从干馏炉底部通入可燃瓦斯和空气,燃烧产生的烟气在上升过程中对上部的物料进行干馏,收油率为70%左右,处理粒度为30~120mm,单炉处理能力为200吨/日。该干馏炉虽然加热和干馏实现了一体式,但由于瓦斯在炉内燃烧时产生1000℃左右的高温烟气,常常造成炉内结焦被迫停炉清理,而且燃烧时又不可避免地烧掉了一部分油气,油回收率较低,茂名式方炉开始用于油页岩的干馏炼油,因上述问题和污染问题已于20世纪80年代全部停产。21世纪后有一些地区将该炉改造后用于煤的干馏,生产兰碳。但这些缺陷依然存在。抚顺式、桦甸式干馏工艺均为分体式干馏工艺,其共同缺陷是系统需要二次加热,热载体在输送过程中热量损耗较大,热效率低,有的被干馏物料由于自身含气量低,经过二次加热后,系统热量不能平衡,被迫从外部补充热量,造成系统工艺复杂,投资加大,运行操作繁琐。茂名式工艺虽然是一体式,但炉内温度远远超出低温干馏需要的温度,造成炉内结焦、烧油气等弊病。而且这几种干馏炉的炉型均有处理量小,占地面积大等缺陷而受到限制,不适应大规模工业化生产的需要。目前在国外有巴西的佩特罗西克斯(Petrosix)炉,采用全循环工艺,干馏炉的日处理量为6000吨。但也是采取加热和干馏分体的方式,而且因技术壁垒、造价昂贵、引进条件苛刻,到目前为止还不能引进。为此,我国急需一种新型的日处理量大的可以大型化的干馏炉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耗能少,热效率高,工艺简单,处理能力大的干馏炉。为实现这一发明的目的,需要解决的关键技术问题是:1、取消干馏系统中的加热炉,使热载体的加热和物料的干馏一体式,简化系统流程,减少系统热量损失;2、干馏炉内的布料、布气要均匀,能使被干馏物料均衡干馏,完全干馏,油回收率高。干馏炉容量的扩大不能影响干馏炉内的均匀布料、均匀布气,被干馏物料依然能均匀受热,均衡干馏,炉内没有死角。这一问题看似简单,实际难度很大,抚顺式干馏炉想把处理能力从100吨提高到200吨以上,经过几十年的努力,由于解决不好干馏炉内的均匀布气问题,至今未能实现。3、在满足1、2两项技术要求的前提下,干馏炉出口气量最少,最大程度缩减油回收系统的设备容量,减少系统的动力消耗和运行成本。4、干馏炉适应性要强,能满足多种用户的需求和多种品质的物料干馏的需要。比如油砂、油页岩和煤等物料的干馏,而且不论含油率高低,含水量的多少,含气量的多少,都能适用;特别是应能适用于低品质油页岩的干馏炼油,因为我国大多数产地的油页岩都属于低品质油页岩。5、干馏炉的大小规格应可以根据需要选择,处理量的大小可自由缩放,不因处理量增大而变更炉型。用户可根据油页岩储量的大小进行选择,自由度量,不要出现“大马拉小车”或“小马拉大车”的情况,造成设施不配套,能源消耗增加的现象。6、干馏炉能长周期安全、稳定运行,没有严重的安全隐患。比如不能因设备本身的问题造成瓦斯泄漏,炉内结焦,爆炸等安全事故。7、干馏炉能应用于小颗粒物料的干馏。目前大多数干馏炉不能利用小于12mm以下的物料干馏,造成运行成本升高,同时也浪费了不能再生的资源。
本发明一体式干馏炉能较好地实现上述发明目的,其工艺特征是:用烟气作为主要干馏热载体,对物料进行间接加热;利用在燃烧室燃烧瓦斯产生的烟气作为干馏热载体对干馏炉连续供热,烟气和被干馏物料不直接接触,烟气始终在封闭的烟气室和管道内流动,通过辐射和传导向被干馏物料输送热量;利用烟气的余热预热空气,降低排烟温度,提高热效率;利用高温烟气加热空气降低燃烧室出口烟气的温度,使进入均热管的烟气温度低于750℃;利用均热管均衡分布物料和均衡干馏炉内各部分的温度;利用瓦斯和水蒸气作为辅助热载体回收半焦的余热补充干馏需要的热量,均衡干馏炉内各部分的温度。
本发明工艺流程是:1、烟气热载体的工艺流程:经过预热的空气和经过收油的燃烧瓦斯在燃烧室混合燃烧,燃烧产生的高温烟气为900℃~1000℃,高温烟气首先冲刷设置于燃烧室上部的第二级空气预热器,烟气温度被降低到750℃以下后,进入均热管,均热管设置于被干馏物料的料层中,烟气在均热管中作迂回运动,将热量传递给被干馏物料,将物料加热到500℃~550℃,使物料发生干馏。烟气从均热管排出温度为350℃~400℃,然后进入第一级空气预热器,被冷却到150℃~200℃后排出炉外。2、被干馏物料的工艺流程:经过预热和初步干燥的物料从干馏炉上部加入,进入预热干燥室,物料被从干馏炉下部升上来的干馏气体加热到200℃~250℃,物料含有的水分全部蒸发,物料继续下行至安装有均热管的干馏室,物料在干馏室中吸收干馏室两侧烟气辐射和均热管传导过来的热量,温度上升到500℃~550℃,实现完全干馏。干馏后的半焦继续下行,被下部通入的冷瓦斯和从水封池蒸发出来的水蒸气冷却到250℃~300℃,再经过冷却水套被冷却到150℃~180℃排入水封池,最后被设置于水封池底部的刮板运输机刮出炉外。3、干馏瓦斯的工艺流程:干馏过程中产生的含油气体,从干馏炉下部通入的冷瓦斯、从水封池蒸发并进入干馏炉的水蒸气在干馏炉上部汇合在一起,统称干馏瓦斯,经设置于干馏炉顶部的导出管排出,经过回收其中含有的油类物质和分离水分后被冷却到35℃~40℃,一部分由瓦斯风机送入燃烧室作为燃料使用,多余部分送入瓦斯气柜贮存另作它用。烟气热载体的工艺流程、被干馏物料的工艺流程、干馏瓦斯的工艺流程相互结合起来构成了一体式干馏工艺的流程,形成完整、连续的干馏工艺。 
本发明一体式干馏炉,其结构特征是:加热热载体的燃烧室、烟气室、和干馏物料的预热干燥室、干馏室在同一腔体内;干馏炉由多个干馏子单元组合而成;每个干馏子单元相对独立,一个燃烧室对应一个干馏室,形成一个干馏子单元;多个干馏子单元组成的干馏炉上部相互连通,两个干馏子单元之间用烟气室进行分隔,多个干馏子单元下部共用一个水封池和排焦装置;干馏子单元包括对热载体加热的燃烧室、烟气室、均热管、空气预热器和对物料干馏的预热干燥室、干馏室,均热管安装在干馏室内。
本发明一体式干馏炉,其结构特征是:加料装置设置于干馏炉炉体的顶部,由料斗、闸板阀、给料机组成;油气导出装置设置于干馏炉炉体上部,由气室和干馏气体导出管组成;排焦装置设置于干馏炉下部的水封池内,由推焦机和刮板运输机组成;多个干馏子单元共用一套推焦设备;水封池设置于干馏炉的底部,水封池在运行时充满水,高度为600~900mm。
本发明一体式干馏炉,其结构特征是:干馏炉的主要部件,包括预热干燥室、干馏室、烟气室、空气预热器、均热管、燃烧室、排焦通道、半焦冷却装置、冷却水套等包覆在一个炉体内,四周由耐火保温材料砌成,外面覆盖钢板。
所述预热干燥室设置于干馏炉的上部,整个预热干燥室相互联通,上部和给料通道及气室相通,下部和干馏室相通。
所述干馏室设置于预热干燥室的下部,烟气室的两侧,上部和预热干燥室相通,下部和排焦通道相连,干馏室的中间有均热管通过。一台干馏炉的干馏室数量根据处理量的大小决定。干馏室数量越多,干馏炉的处理量越大。
所述烟气室设置于干馏炉燃烧室的上面,中间有若干分隔,烟气室内安装有空气预热器,其中第一级空气预热器安装于烟气室的顶部,第二级空气预热器安装于烟气室的顶部,燃烧室的上部。烟气室两侧设有均热管的管板,将烟气室和干馏室分隔开。
所述燃烧室设置于烟气室的下部,半焦冷却装置的上部,排焦通道的两侧。燃烧室的下部设有瓦斯喷咀,燃烧室的上部设有第二级空气预热器。
所述空气预热器设置于烟气室内,其中第一级空气预热器安装于烟气室的顶部,第二级空气预热器安装于烟气室的下部,燃烧室的上部。空气预热器的进口管和鼓风机相连,出口管和瓦斯烧嘴相通。
所述均热管设置于干馏室内,均热管两端通过管板和烟气室相连,均热管安装在管板上,同时管板也是烟气室的外壁。
所述排焦通道设置于干馏室下部,和干馏室相连,排焦通道下部为水封池。
所述半焦冷却装置设置于燃烧室的下部,为中空结构,半焦冷却装置的两侧外壁上开有瓦斯喷孔,半焦冷却装置外部和冷瓦斯管道相连,半焦冷却装置的两侧为排焦通道。
所述冷却水套设置于半焦冷却装置下部,两侧为排焦通道,冷却水套外部和循环水系统相连。
本发明一体式干馏炉,其结构特征是:一个燃烧室对应一个干馏室,形成一个干馏子单元,由若干个干馏子单元组合成一个完整的干馏炉。多个干馏子单元组成的干馏炉上部相互连通,下部共用一个水封池和排焦装置。图4是由4个干馏子单元组成的干馏炉结构和工作原理图。
一体式干馏炉的干馏子单元的数量根据干馏炉需要的处理量来选择。需要的处理量大时,干馏子单元可多设一些,需要干馏炉处理量小时,干馏子单元可少设一些。一般,1个干馏子单元的日处理量为100~150吨。比如,如想使干馏炉的日处理量达到2000吨左右,则需设置15~20个干馏子单元。
本发明一体式干馏炉和抚顺、桦甸式干馏炉相比,有如下特点:
1、本发明一体式干馏炉将热载体加热和物料干馏合为一体。干馏炉的主要部件,包括预热干燥室、干馏室、烟气室、空气预热器、均热管、燃烧室、排焦通道、半焦冷却装置、冷却水套等包覆在一个炉体内。这种结构取消了传统干馏工艺中的加热炉。由于不再需要单独建设加热炉与热载体输送管道,不仅降低了建设费用,更重要的是降低了干馏的能源消耗和运行费用。
2、本发明一体式干馏炉采用了均热管技术,使干馏炉中同一截面的物料温度基本相同、均衡,从而使物料实现了均衡干馏。抚顺式干馏炉仅用阵伞作为布料装置,布料、布气都不均匀,偏流现象经常发生,桦甸式干馏炉虽然采用新型布气装置,比抚顺式干馏炉有很大改进,但偏流、干馏不均衡现象仍时有发生。
3、本发明一体式干馏炉采用了高温烟气作为热载体间接加热物料的技术。烟气热载体和被加热物料不直接接触,大大降低了干馏炉出口气量,从而也大大降低了油回收系统的负荷。抚顺干馏工艺的热载体是干馏瓦斯和烟气的混合物,桦甸干馏工艺的热载体是干馏瓦斯,两种干馏工艺的热载体均和被干馏物料直接接触。一体式干馏炉的干馏热载体为高温烟气,但高温烟气不直接接触物料,对物料的加热方式为间接加热。抚顺干馏工艺的烟气热载体的入炉温度为1000℃左右,常常导致炉内结焦和烧油气,因而油回收率低,由于高温烟气和被干馏物料直接接触,这一现象无法避免。桦甸干馏工艺的瓦斯热载体是在炉外加热,入炉温度控制在650℃左右,但热载体输送过程中的热损失很大。另外抚顺、桦甸干馏工艺均有大量的气体热载体进入干馏炉,最后随干馏产生的瓦斯一起排出炉外,因而干馏炉出口气量很大,造成后部油回收系统负荷增大,而一体式干馏炉对这些弊病均可避免。抚顺、桦甸式干馏炉出口气量比本发明一体式干馏炉多50%~70%,因而油回收系统的负荷也比本发明大50%~70%。
4、本发明一体式干馏炉对助燃空气采用了二级空气预热的技术。空气预热是工业上常用的一种技术,其目的是降低排烟温度,提高热效率。本发明一级空气预热器的功能和常规空气预热器的功能一样,将排烟温度降低到150℃~200℃,但二级空气预热器的主要功能是降低燃烧室烟气出口温度。燃烧室烟气出口温度约900℃~1000℃,这么高温度的烟气如果直接进入干馏室,势必造成结焦和油气的二次裂解,降低油回收率,采用二级空气预热器后不仅有效地利用了烟气的热能,而且将燃烧室的烟气出口温度降低到750℃以下,满足了物料干馏的工艺要求。
5、本发明一体式干馏炉由于其特殊的结构特点,适用于对各种物料,包括油砂、油页岩和煤等物料的低温干馏炼油,适用于各种品质的物料的低温干馏炼油,特别对低品质的油砂、油页岩,无论含油率高低、含水量的多少、含气量的多少均可使用本发明干馏炉进行干馏炼油。特别需要指出的是本发明一体式干馏炉适用于对小颗粒物料的干馏。
6、本发明一体式干馏炉具有其他类型瓦斯全循环干馏炉的优点,如炉内无燃烧装置,不会结焦、堵塞,起动和停炉简捷方便,安全性高,收油率高,可以实现计算机自动控制等。
本发明一体式干馏炉在结构上采取如下技术措施来实现发明的目的。一是将燃烧室、烟气室设置于干馏室的两侧,直接对干馏炉室供热,避免了管道输送热载体的散热损失,就干馏炉本身而言,除了干馏炉四壁炉墙有散热损失外,干馏炉中间的干馏子单元没有散热损失,更没有管道输送热载体的散热损失,这样大大提高了热量的有效利用。本发明干馏炉和抚顺、桦甸式干馏炉相比,干馏炉的热量消耗降低了50%以上。二是在烟气室内设置了二级空气预热器,一级空气预热器用于降低排烟温度,提高燃烧的热效率,二级空气预热器用于降低燃烧室烟气出口温度,防止因热载体温度过高而导致干馏炉内结焦和油气的二次裂解,提高了收油率。三是在干馏室内安装均热管,使干馏炉的同一截面温度均衡,提高物料干馏的均衡性,从而提高油的回收率和干馏炉的热效率。传统干馏炉的炉内经常发生所谓“偏流”现象。“偏流”现象是指因气流分布不均而形成炉内局部区域温度偏高,局部区域温度偏低,导致干馏不完全,出“生”料,油回收率下降。“偏流”现象一旦产生,短时间内很难消除。均热管彻底杜绝了“偏流”现象的发生。炉内气流速度、压力、物料行进速度、行进方式的变化,均不会造成炉内温度的不均匀,“偏流”现象也就不会产生。这就从工艺上和干馏炉的自身结构上保证了物料干馏的均衡性和可靠性。四是在干馏炉的下部安装半焦冷却装置,通入冷瓦斯,回收半焦余热,直接用于补充物料干馏所需要的热量。目前在焦化行业普遍采用干法出焦技术,但回收的热量不能直接补充干馏热量的需要。五是本发明一体式干馏炉上部采用贯通式结构,增加了干馏炉有效容积,上部设有多个气室,通过气室收集干馏气体,并设有多个排出口,排气更为顺畅。由于流通截面大,出口气体量又少,因此干馏炉出口气体流速较抚顺、桦甸式干馏炉小很多,降低了微尘逸出量,减少了油泥生成量。六是本发明一体式干馏炉在结构上采用由多个相对独立的干馏子单元组合而成,每个干馏子单元都可独立运行工作。这样就从根本上解决了抚顺、桦甸式全循环干馏炉不能放大的缺陷,有利于干馏炉大型化的实现。要扩大干馏炉的处理量,只要增加干馏子单元即可。
本发明一体式干馏炉由于在工艺和结构上采取了一系列措施,从而实现了对干馏技术的突破,使干馏炉设备的处理量,油回收率均达到世界最先进水平,而且能源消耗大幅度降低。它和传统的抚顺式干馏工艺和干馏炉、茂名式干馏工艺干馏炉、桦甸式干馏工艺干馏炉相比,具有如下明显的优点。
1、干馏炉处理量大,适合于大规模工业化生产。本发明一体式干馏炉,当干馏子单元达到40个时,干馏炉总长度约40m,日处理量可以达到6000吨以上,和国际上最大的ATP干馏炉相当,但ATP干馏炉总长度约65m。一体式干馏炉如需扩大处理量,还可以进一步放大。一体式干馏炉日处理量为6000吨的干馏炉其占地面积只需要使用抚顺式干馏炉的1/3左右。这对油页岩干馏炼油工业的大规模、工业化,降低单位矿量的设备投资、运行管理成本具有重要意义。
2、干馏炉热能利用率高,热效率高,节能。由于本发明干馏炉实现了热载体加热和物料干馏一体式,散热损失大大减少,又采用空气预热器回收烟气余热,采用冷瓦斯回收半焦余热等多项措施,干馏炉的能耗很低,仅为抚顺式、茂名式、桦甸式干馏炉的50%左右。用于油页岩干馏炼油时,经测算,含气量2%左右的油页岩均可做到热能自身平衡,无需外补热源。
3、干馏炉油回收率高,可以达到90%左右,为世界先进水平。干馏炉的截面强度、单位能耗、干馏速率等各项技术指标均是国内最高和最先进的,同时也是世界先进水平。
4、干馏炉适用范围宽,资源的利用率高。因为干馏炉内无燃烧装置,采用间接式加热方式,因此使用本发明的一体式干馏炉时,适用于对各种物料,包括油砂、油页岩和煤等物料的低温干馏炼油,适用于各种品质的物料的低温干馏炼油,特别对低品质的油砂、油页岩,无论含油率高低、含水量的多少、固定炭含量高低、含气量的多少均可使用本发明干馏炉进行干馏炼油。特别需要指出的是本发明一体式干馏炉适用于对小颗粒物料的干馏,大大提高了资源的利用率。一般,被传统工艺废弃的12mm以下的油砂、油页岩,或当使用抚顺式干馏工艺、茂名式干馏工艺时,油回收率很低或不能进行干馏炼油的油砂、油页岩均可使用本发明一体式干馏炉。
5、灵活性强。本发明干馏炉是由多个干馏子单元组合而成,用户可根据自身的实际情况进行自由度量。可以选择用10个干馏子单元组合成的干馏炉,也可以选择用20个、或30个干馏子单元组合成的干馏炉,在技术和工艺上都没有问题。这就解除了使用抚顺或桦甸式干馏炉时,干馏炉的单炉容量不能扩大,只能用增加干馏炉台数来解决问题的困扰。抚顺干馏炼油厂现有100吨处理量的干馏炉220台,如使用本发明由30个干馏子单元组合成的干馏炉,只要有6台干馏炉就足够。
6、运行安全性、可靠性高。传统工艺的干馏炉在运行中都有瓦斯和半焦燃烧,有空气进入,有燃烧过程,均有发生结焦、堵塞、甚至爆炸的可能性,抚顺式干馏工艺、茂名式干馏工艺因干馏气体中均含有氧气,均有发生爆炸的记录。而本发明干馏炉中由于燃烧室和干馏室是分隔的,烟气和瓦斯不发生交汇,燃烧时产生的高温烟气,即使有空气混入,由于其和干馏瓦斯没有直接接触,也就没有发生爆炸的可能性。炉内无燃烧装置,不会结焦、堵塞,干馏炉起动和停炉都简捷方便,安全性和使用的可靠性都大大增加,可以实现长周期稳定运行。
7、投资节省,运行成本低。本发明一体式干馏炉由于不需要单独建设加热炉,加之干馏出口气体量少,使干馏炼油厂的建设投资大大节省,仅为建传统干馏厂的50%左右。由于工艺和设备的大型化,热效率提高,动力消耗降低,操作运行人员减少,本发明一体式干馏炉的运行管理成本也将大幅度降低。
8、用本发明一体式干馏炉对老的油页岩干馏炼油厂进行改造,除干馏炉以外的其他配套设施,如破碎筛分系统、油回收系统等均可继续利用。
附图说明
图1是抚顺式干馏工艺流程图。
图2是桦甸式干馏工艺流程图。
图3是一体式干馏工艺流程图。
图4是有4个干馏子单元的一体式干馏炉的结构和工作原理图。图中:1料斗;2插板阀;3给料机;4干馏气体导出管;5气室; 6给料通道; 7预热干燥室; 8钢板; 9炉墙;10烟气排出管;11第一级空气予热器;12烟气室;13烟气室隔板; 14均热管;15干馏室;16第二级空气予热器;17燃烧室;18排焦通道;19瓦斯喷咀;20半焦冷却装置;21冷瓦斯进入管;22冷瓦斯喷孔;23冷却水套;24推焦机;25水封池;26刮板运输机。
具体实施方式
附图3是一体式干馏工艺流程图,图中表明一体式干馏工艺不设置独立的加热炉,干馏气体排出干馏炉后经油回收装置回收页岩油,并被冷却到35℃~40℃,进入瓦斯气柜。一部分由瓦斯风机直接送入一体式干馏炉的燃烧室作为燃料;一部分由瓦斯风机送入一体式干馏炉的底部回收半焦的余热,温度上升到450℃以上后和干馏油气汇合对物料进行预热干燥,干馏气体在上升过程中自身温度不断下降,到干馏炉出口处,温度约90℃~110℃,被导入油回收系统收油,如此周而复始,形成完整、连续的工艺。
图4是有4个干馏子单元的一体式干馏炉的结构和工作原理图。如图所示,经过破碎筛分后符合干馏炉工艺要求规格的被干馏物料送入料斗1,通过插板阀2和给料机3从干馏炉的上部加入。油页岩从干馏炉上部加入后,经给料通道6均匀下落,进入预热干燥室7,在预热干燥室7中物料被从干馏炉下部升上来的干馏气体加热到200℃~250℃,物料含有的水分全部蒸发,物料继续下行至安装有均热管14的干馏室15,物料在干馏室15中吸收干馏室两侧烟气辐射和均热管14传导过来的热量,温度上升到500℃~550℃,实现完全干馏。35℃~40℃的冷瓦斯经过设立在半焦冷却装置20中的冷瓦斯进入管21进入半焦冷却装置20,半焦冷却装置20内设有冷瓦斯喷孔22,向外喷射冷瓦斯,冷瓦斯只能沿着被排焦通道19上升,气流被均衡分配,冷瓦斯在上升过程中和已被干馏的半焦接触并回收半焦的余热,冷瓦斯被加热到450℃以上后进入干馏室15,在干馏室15中和干馏产生的气体混合,继续上升,进入预热干燥室7,对物料进行预热干燥,干馏气体对物料进行加热的同时自身温度也不断降低到110℃左右,干馏油气在上升到气室5时,被干馏气体导出管4导出干馏炉外,进入油回收系统回收页岩油。油页岩干馏后生成的半焦被冷瓦斯冷却到250℃左右后在半焦排出通道19中继续下行,被设置在半焦冷却装置20下部的冷却水套23冷却到180℃左右落入水封池25,水封池25下部装有推焦机24和刮板运输机26,将半焦刮出炉外,送往半焦堆场。经过预热的空气和经过收油的燃烧瓦斯在燃烧室18中混合燃烧,燃烧产生的高温烟气为900℃-1000℃,高温烟气首先冲刷设置于燃烧室上部的第二级空气预热器16,烟气温度被降低到750℃以下后,进入均热管14,均热管14设置于被干馏物料的料层中,烟气在均热管14中作迂回运动,将热量传递给被干馏物料,烟气从均热管排出温度为350℃~400℃,然后进入第一级空气预热器11,被冷却到150℃~200℃后经烟气排出管10排出炉外。
图4还反映了干馏炉中各干馏子单元的组合方式,4个干馏子单元的一体式干馏炉共有4个燃烧室和4个干馏室,1个燃烧室对应1个干馏室,两个干馏室之间被烟气室分隔,干馏室中设有均热管,干馏炉两个侧面的炉墙只在一面设置燃烧室,另一面只设置烟气室,不设置燃烧室。干馏炉两个侧面的半焦冷却装置只在内侧设置冷瓦斯喷孔,干馏炉中间的燃烧室下部的半焦冷却装置的两侧均设置冷瓦斯喷孔,同时向外喷射冷瓦斯。干馏炉内的上部是连通的,气流和物料可以自由流动。物料在干馏过程中产生的含油瓦斯从设置于干馏炉顶部的气室4汇聚,并经干馏气体导出管5导出干馏炉外,排出时,温度约110℃左右。每个气室上部可根据需要设置多个干馏气体导出管,以实现均匀排气。在干馏炉下部,4个干馏子单元共用1个水封池25,水封池25下部装有推焦机24和刮板运输机26,将半焦刮出炉外,送往半焦堆场。
实施本发明一体式干馏炉需要注意如下问题:1、干馏炉的处理能力和干馏子单元的数量成正比。虽然每个干馏子单元都可以独立运行,但由于为了保证均匀干馏,干馏子单元宽度很窄,一般不超过0.7m,因此通常至少将3个以上的干馏子单元组合成一个干馏炉。炉子下部的推焦设备多个干馏子单元可以共用。一个截面积为1000mm×4000mm的干馏子单元的日处理能力约为100~150吨左右。2、干馏炉的日处理能力和被干馏的油页岩的性质、含水量、最大粒径、粒径比、干馏终温、干馏吸热量等因素有关,需根据实际情况进行调整。当物料粒径小于15mm时,4个干馏子单元的处理量可以达到600t/日。使用本发明一体式干馏炉时对进同一干馏炉干馏的物料的最大粒径和最小粒径的比控制在2~3之间为宜。对冷瓦斯进入干馏炉时量的比例控制以半焦温度降低到300℃~350℃之间为控制标准。3、本发明一体式干馏炉适用于干馏50mm以下的油页岩。对颗粒较大的物料需先进行破碎,对传统干馏工艺中被废弃的12mm以下的物料本发明一体式干馏炉可以利用。4、干馏炉内部部件的具体安装位置和结构应满足实现油页岩完全干馏的要求,否则将影响干馏炉的热效率和油的回收率。比如冷瓦斯喷口到均热管的距离不宜小于3m,否则将影响冷瓦斯回收的热量,均热管的高度不宜小于3m,否则将影响物料在干馏炉中达到完全干馏的程度,影响油回收率,预热干燥的高度不宜小于3m,否则将导致干馏气体排出温度过高,影响干馏炉的热效率等。

Claims (2)

1.一种一体式干馏炉,其结构特征是:加热热载体的燃烧室、烟气室和第一级空气预热器、第二级空气预热器,干馏物料的预热干燥室、干馏室、排焦通道、半焦冷却装置、冷却水套包覆在同一炉体内,四周由耐火保温材料砌成,外面覆盖钢板;加热热载体的燃烧室、烟气室、和干馏物料的预热干燥室、干馏室在同一腔体内;干馏炉由多个干馏子单元组合而成;每个干馏子单元相对独立,一个燃烧室对应一个干馏室;多个干馏子单元组成的干馏炉上部相互连通,两个干馏子单元之间用烟气室进行分隔,多个干馏子单元下部共用一个水封池和排焦装置;干馏子单元包括对热载体加热的燃烧室、烟气室、均热管、第一级空气预热器、第二级空气预热器和干馏物料的预热干燥室、干馏室,均热管安装在干馏室内;加料装置设置于干馏炉炉体的上部,由料斗、闸板阀、给料机组成;油气导出装置设置于干馏炉炉子上部,由气室和干馏气体导出管组成;排焦装置设置于水封池内,由推焦机和刮板运输机组成;多个干馏子单元共用一套推焦设备;水封池设置于干馏炉的底部,干馏炉底部的水封池在运行时充满水,高度为600~900mm;所述预热干燥室设置于干馏炉的上部,整个预热干燥室相互联通,上部与给料通道及气室相通,下部与干馏室相通;所述干馏室设置于预热干燥室的下部,烟气室的两侧,上部与预热干燥室相通,下部与排焦通道相连,干馏室的中间有均热管通过;所述烟气室设置于干馏炉燃烧室的上面,中间有若干分隔,烟气室内安装有第一级空气预热器;所述第一级空气预热器安装于烟气室的顶部;烟气室两侧设有均热管的管板,将烟气室和干馏室分隔开;所述燃烧室设置于烟气室的下部,半焦冷却装置的上部,排焦通道的两侧;燃烧室的下部设有瓦斯喷咀,燃烧室的上部设有第二级空气预热器;空气预热器的进口管和鼓风机相连,出口管和瓦斯喷咀相通;所述均热管设置于干馏室内,均热管两端通过管板和烟气室相连,均热管安装在管板上,同时管板也是烟气室的外壁;所述排焦通道设置于干馏室下部,和干馏室相连,排焦通道下部为水封池;所述半焦冷却装置设置于燃烧室的下部,为中空结构,半焦冷却装置的两侧外壁上开有瓦斯喷孔,半焦冷却装置外部和冷瓦斯管道相连,半焦冷却装置的两侧为排焦通道;所述冷却水套设置于半焦冷却装置下部,两侧为排焦通道,冷却水套外部和循环水系统相连。
2.一种采用如权利要求1所述一体式干馏炉的干馏工艺,其工艺特征是:经过预热的空气和经过收油的燃烧瓦斯在燃烧室混合燃烧,燃烧产生的烟气为900℃~1000℃,烟气首先冲刷设置于燃烧室上部的第二级空气预热器,烟气温度被降低到750℃以下后,进入均热管,均热管设置于被干馏物料的料层中,烟气在均热管中作迂回运动,将热量传递给被干馏物料,将物料加热到500℃~550℃,使物料发生干馏,烟气和被干馏物料不直接接触,烟气作为干馏热载体对物料进行间接加热;烟气从均热管排出温度为350℃~400℃,然后进入第一级空气预热器,被冷却到150℃~200℃后排出炉外;干馏后的半焦继续下行被下部通入的冷瓦斯和从水封池蒸发出来的水蒸气冷却到250℃~300℃,再经冷却水套被冷却到150℃~180℃排入水封池。
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