CN102925180A

CN102925180A - 油页岩外热辐射式干馏炉

Info

Publication number: CN102925180A
Application number: CN2012104258600A
Authority: CN
Inventors: 黄建宁; 邱闯; 裴绍晖
Original assignee: XINJIANG BAOMING MINING CO Ltd
Current assignee: XINJIANG BAOMING MINING CO Ltd
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: CN102925180B

Abstract

本发明公开了一种油页岩外热辐射式干馏炉，在不大幅增加成本的情况下，在其炉体上增设燃烧室，在燃烧室上连接燃烧煤气管和助燃空气管，通过燃烧器煤气和空气在燃烧室内燃烧，再通过燃烧室炉墙将热量通过热辐射方式将热量传递给干馏室内的油页岩，即油页岩温干馏所需热量由原来的气体热载体提供热量改为由外热辐射提供热量。这样不仅保证了燃烧室内温度稳定，也充分利用了热量。产生的净干馏气为页岩低温干馏产生的高热值干馏气，干馏每吨页岩的炉出口气量在40Nm³左右，干馏气中的成分H₂含量体积比不小于50%。减少了干馏气的体积流量，从而减轻后续油回收工段负荷及公辅设施。

Description

油页岩外热辐射式干馏炉

技术领域

本发明涉及专利分类号C10石油、煤气及炼焦工业；含一氧化碳的工业气体；燃料；润滑剂；泥煤C10B含碳物料的干馏生产煤气、焦炭、焦油或类似物C10B53/00专用于特定的固态原物料或特殊形式的固态原物料的干馏C10B53/06油页岩或沥青岩的。

背景技术

习知的页岩油生产是油页岩经气体热载体法热加工后，其有机质受热分解生成的一种褐色的液体产物，类似天然石油。页岩油中丰富的烷烃和烯烃可生产相关的高附加值化学品。C6~10馏分被利用来生产增塑剂；C10~13馏分中通过生物降解线形十二烷基苯所得的产品作为清洁剂原材料；C14~18馏分作为脂肪醇和烷基硫化盐产品的原材料；重质烷烃馏分通过裂化以生产各种低分子质量的烯烃，也可以获得沥青和碳纤维，成为一种可替代石油的化工原料。

一般的页岩干馏通过气体热载体干馏工艺生产加工获取，我国传统的页岩油生产工艺全部采用气体热载体干馏工艺。页岩在干馏炉内通过气体传热后干馏，半焦通过刮板出焦机刮出后通过皮带运输送到堆场。自产干馏气、热循环煤气、水蒸汽、页岩油气混合气通过阵伞收集后在微负压状态下到集合管，混合气从集合管进入油回收单元将页岩油、干馏气、冷凝水分离。

脱出页岩油后的干馏气一部分到脱硫单元脱硫后作为加热炉燃烧煤气，另一部分作为循环煤气到加热炉。燃烧煤气燃烧后将加热炉内的蓄热体加热，换向后蓄热体同循环煤气换热，将循环煤气加热到680度左右作为气体热载体带来热量到干馏炉将油页岩干馏。通过这种气体热载体干馏炉生产页岩油过程中，存在工艺流程复杂、投资大、热效率低的问题。

并且由于气体热载体干馏炉炉出口气量包括自产干馏气、热循环煤气、水蒸汽、页岩油气混合气，气量非常大，造成了一些不必要的辅助工程。因此，亟需一种能克服上述问题的干馏炉。

发明内容

针对以上问题的提出，本发明提出了一种油页岩外热辐射式干馏炉，具有

对油页岩岩料辐射干馏的炉体、固定在炉体上部的进料机构以及位于干馏炉炉体下方的出焦机；

所述炉体内部从上至下依次为油页岩岩料的预热段、对油页岩岩料进行辐射干馏的干馏段和冷却出焦段；

所述炉体的预热段具有阵伞，在阵伞的上部设有将所述阵伞收集到的干馏气体输送至炉体外部的通气管；

所述干馏段具有多个独立的蓄热室；相邻蓄热室之间留有供油页岩岩料通过的间隔，该间隔作为供岩料通过的干馏室；每个干馏室下方的炉底具有与出焦机相通的通道；

在蓄热室的内部具有多个相互独立的燃烧室，每个燃烧室的两端分别连接有燃料煤气管的进气管和出气管，燃烧室通过所述燃料煤气管与外部气源相连通；

每个燃烧室连接有一组助燃空气管的进气管和出气管，每个燃烧室通过助燃空气管与外部助燃空气源相连通；

工作时，燃料煤气通过燃料煤气管的进气管进入燃烧室，与通过助燃空气管进气管进入燃烧室的助燃气体混合燃烧，产生热量并加热蓄热室，在所述燃烧室周边的干馏室产生高温，在燃烧室和干馏室上方的炉体预热段产生次高温；油页岩岩料通过进料机构进入炉体，经预热段余预后进入干馏室干馏，产生的气体经过阵伞收集后通过所述通气管输送至外部设备；油页岩岩料干馏产生的半焦经所述开口进入炉体下方的出焦机。

所述炉体为长方体，炉底面水平，炉体的两个相对的炉壁为固定所述蓄热室的固定炉壁；

蓄热室为带有空腔的矩形板，固定于所述固定炉壁之间，蓄热室的两侧与固定炉壁固定；组合状态下，每个蓄热室与所述固定炉壁和炉底面垂直；各蓄热室位于同一高度；蓄热室之间留有距离相等的间隔，所述间隔为供油页岩岩料通过吸收蓄热室热量进行干馏的干馏室。

所述蓄热室相平行的两个炉壁表面分别具有一蓄热室。

所述每个蓄热室的顶端具有截面为等腰三角形的边缘，所述各边缘的高度一致。

所述多个相互独立的燃烧室在所述蓄热室的空腔中上下依次排列；

所述各燃烧室为尺寸一致，水平固定在蓄热室内部的空心长方体；燃烧室的长度与固定炉壁间的距离长度一致，燃烧室的两端与所述的两相对的固定炉壁相连；燃烧室两端连接的燃料煤气管穿过炉壁，与外界的气源连通；

所述助燃空气管的进气管和排气管与燃烧室接口位于所述燃烧室的中部，燃烧室通过助燃空气管与外界气源连通。

所述蓄热室具有在位于炉体外部、对所述燃料煤气和助燃空气的排气管发出热量进行吸收，对燃料煤气和助燃空气进气管进行预热的延长段。

工作时，所述燃烧煤气和助燃空气定时更换输入和排出的方向：所述燃料煤气管的进气管和排气管、助燃空气管的进气管和排气管在所述气体换向时，相互切换。

所述进料机构具有：位于干馏炉最上方的炉顶料仓和连接该炉顶料仓与所述炉体的卸料阀。

所述岀焦机为具有水封槽的刮板岀焦机。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的油页岩外热辐射式干馏炉，在不大幅增加成本的情况下，将传统的干馏炉加以改造，在其炉体上增设燃烧室，在燃烧室上连接燃烧煤气管和助燃空气管，通过燃烧器煤气和空气在燃烧室内燃烧，将燃烧室加热到900度左右，再通过燃烧室炉墙将热量通过热辐射方式将热量传递给干馏室内的油页岩，即油页岩温干馏所需热量由原来的气体热载体提供热量改为由外热辐射提供热量。燃烧煤气和助燃空气定时换向一次，热烟气将热量通过高效的陶瓷蜂窝蓄热体蓄热后预热助燃空气，这样不仅保证了燃烧室内温度稳定，也充分利用了热量，烟气排出温度不高于150度。产生的净干馏气为页岩低温干馏产生的高热值干馏气，干馏每吨页岩的炉出口气量在40Nm³左右，干馏气中的成分H₂含量体积比不小于50%。减少了干馏气的体积流量，从而减轻后续油回收工段负荷及公辅设施。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明干馏炉的侧视图

图2为本发明干馏炉A-A截面剖视图

图3为本发明干馏炉蓄热室的透视图

图中：1.炉体、2.进料机构、3.出焦机、11.阵伞、12.通气管、13.蓄热室、14.干馏室、15.通道、16.燃烧室、17.燃料煤气管、18.助燃空气管、19.边缘、21.炉顶料仓、22.卸料阀、23.蓄热室延长段、31.水封槽。

具体实施方式

为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图所示：一种油页岩外热辐射式干馏炉，主要包括：将油页岩原料打碎成颗粒状岩料、以及控制进料量的进料机构2，设置于进料机构2下方的炉体1，该炉体1对岩料进行外热辐射干馏，以及设置在炉体1下方的岀焦机3，用于处理岩料干馏后生成的半焦。

作为对油页岩岩料进行辐射干馏的主要设备，所述的炉体1内部从上至下依次分为：对油页岩岩料进行预热的预热段、对所述岩料进行外热辐射的干馏段和位于炉体1最下方的冷却出焦段。

在干馏段固定有多个独立的蓄热室13（或描述为蓄热体），所述的每个蓄热室13的内部都带有空腔，在蓄热室13空腔的内部都设置有多个柱形的燃烧室16。每个燃烧室16通过燃料煤气管17的进气管和排气管与外部的燃料煤气气源连通，所述的燃料煤气管17的进气管和排气管分别固定在一燃烧室16的两端，燃烧室16还连接助燃空气管18的进气管和排气管，进而与外部的助燃空气源连通。

在相邻的蓄热室13之间留有供油页岩岩料通过并最终到达炉底的间隔，该间隔作为岩料的干馏室14。在干馏室14下方对应的炉底开有通道15，供干馏后的产物通过并最终进入炉底的岀焦机3。

工作时，燃料煤气通过燃烧室16一端的燃料煤气管17的进气管进入燃烧室16，与通过助燃空气管18进气管进入燃烧室16的助燃气体混合燃烧并且加热燃烧室16，在所述蓄热室13周边的干馏室14产生约900℃的高温，在蓄热室13和干馏室14上方的炉体1预热段产生次高温。燃烧产生的废气通过所述助燃空气管18的排气管排出干馏炉。

油页岩岩料通过进料机构2进入炉体1，经预热段预热后，依靠自身重力向下移动进入蓄热室13旁边的干馏室14。在干馏室14内，油页岩岩料通过与900℃的热辐射换热，自身被加热至550℃左右，分解产生页岩油蒸汽、干馏气和蒸汽等混合气体，以及干馏后的产物-半焦。所述的混合气体被设置在炉体1内预热段内部的集气阵伞11收集后，由通气管输送至外部设备，完成干馏气和页岩油的收集。干馏后产生的半焦经过岀焦机3输送至堆场。

进一步的，为了保证油页岩岩料充分、均匀地进行干馏反应，避免出现干馏不均匀的情况，需要在干馏炉内设置均匀的加热结构。优选的，所述炉体1干馏段和蓄热室13具有如下结构：

所述炉体1为与水平面竖直设置的长方体，炉底面即为水平。选取炉体1的两个相对的炉壁作为固定所述蓄热室13的固定炉壁；

同样的，为了与所述为正方体的炉体1相配合，蓄热室13为带有空腔的矩形板，固定在所述固定炉壁之间，固定后，蓄热室13的两侧面与固定炉壁固定，即蓄热室13与固定炉壁之间没有空隙，也可描述相连接。

组合状态下，每个蓄热室13与所述固定炉壁和炉底面垂直（即为竖直状态）各蓄热室13位于同一高度，每个蓄热室13的上边缘和下边缘均位于同一水平面上。蓄热室之间留有距离相等的间隔，所述间隔作为供油页岩岩料通过吸收蓄热室13热量进行干馏的干馏室14。

进一步的，为了保证经过蓄热室13的油页岩岩料都能受到两个蓄热室13的加热，故在所述蓄热室13相平行的两个炉壁表面分别固定有一个与其他蓄热室13完全一致的蓄热室13。

进一步的，为了尽可能的保证进入每个干馏室14的岩料量与进入其他干馏室14的岩料量一致，优选的，在每个蓄热室13的顶端，或上部边缘设有截面为等腰三角形的边缘19，而且每一个边缘19的高度都相等。这样即可在不增加设备的情况下，尽可能的保证进入每个干馏室14的进料量一致。

在每个矩形空心板蓄热室13内部的空腔中，从上至下依次设有多个相互平行的燃烧室16：

为了与蓄热室13的形状相配合，优选的，燃烧室16为与蓄热室13上边缘平行（或描述为水平设置）的空心长方体，燃烧室16的整体长度与所述蓄热室13的长度一致，燃烧室16的厚度与蓄热室13内壁之间的距离相等。燃烧室16的两端与所述的固定炉壁或者蓄热室13的两侧壁相连。

燃烧室16的两端分别连接有燃料煤气管17的进气管和排气管，所述燃料煤气的进气管和排气管穿过炉壁，与外界的燃料煤气气源连通。所述燃烧室16还连接有助燃空气管18的进气管和出气管，与燃料煤气管17类似的，所述燃烧室16通过穿过炉壁的进气管和出气管与外界燃料煤气气源相连通。燃烧室16燃烧产生的高温废气通过助燃空气排气管排出。

干馏炉在长时间的使用后，在炉内都会产生相当数量的残留物，若不及时清理，就会堵塞干馏炉。传统的干馏炉，由于自身结构的限制，只能在停机的情况下进行清理，费工费时。

由于本发明燃料煤气和助燃空气都是在长方体的燃烧室16中燃烧，且在燃烧室16的两端连接有燃料煤气的进气管和排气管，故可以在干馏炉运行一段时间后，将所述燃料煤气的进气管和排气管进行切换，即改变燃料煤气输入和输出方向。

同样的，为了配合所述燃料煤气输入和输出的切换，助燃空气也进行相应输入和输出方向的切换。这样就能极大的延长本发明所述干馏炉的连续工作时间，明显的减少了停炉清理维护的次数，提高了生产效率。

进一步的，考虑到，由燃烧室16排出的高温废气的温度非常高，可能高于蓄热室13表面的温度900℃，故优选的，所述蓄热室13具有在炉壁外的延长段，即为蓄热室延长段23。所述的蓄热室延长段23同样采用蜂窝陶瓷蓄热体，包裹所述助燃空气管18和燃料煤气管17的进气管和排气管，可以有效的吸收助燃空气管18和燃料煤气管17发出的热量，在切换气体输入和输出方向的时候，又利用从作为排气管吸收的热量（也可描述为余热），对切换后作为进气管的同一管段内输入的燃料煤气或助燃空气进行预热，提供进入燃烧室16的气体温度，进一步的提升热能的利用率。

为了有效的控制油页岩岩料进入干馏炉的量，以及控制所述岩料进入干馏炉时的尺寸，优选的，所述进料机构2具有：位于干馏炉最上方的炉顶料仓和连接该炉顶料仓与所述炉体1的卸料阀。具体使用时，可在炉顶料仓中设置相应的滤网或粉碎装置，控制岩料颗粒的大小。通过控制卸料阀开启的程度，控制进料量。

为了能够有效地回收干馏过程中产生的半焦，优选的，所述位于炉体1下方的岀焦机3为带有水封槽31的刮板式岀焦机，工作时，半焦首先由所述干馏室14下方的通道15进入刮板岀焦机的水封槽31，在由水封槽3内的冷却水降温冷却的同时，会蒸发一定量的水蒸气，水蒸气通过炉底的通道15进入炉体1，参与干馏反应。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种油页岩外热辐射式干馏炉，具有

对油页岩岩料辐射干馏的炉体（1）、固定在炉体（1）上部的进料机构（2）以及位于干馏炉炉体下方的出焦机（3）；

所述炉体（1）内部从上至下依次为油页岩岩料的预热段、对油页岩岩料进行辐射干馏的干馏段和冷却出焦段；

所述炉体（1）的预热段具有阵伞（11），在阵伞（11）的上部设有将所述阵伞收集到的干馏气体输送至炉体外部的通气管（12）；

所述干馏段具有多个独立的蓄热室（13）；相邻蓄热室（13）之间留有供油页岩岩料通过的间隔，该间隔作为供岩料通过的干馏室（14）；每个干馏室（14）下方的炉底具有与出焦机相通的通道（15）；

在蓄热室（13）的内部具有多个相互独立的燃烧室（16），每个燃烧室（16）的两端分别连接有燃料煤气管（17）的进气管和出气管，燃烧室（16）通过所述燃料煤气管（17）与外部气源相连通；

每个燃烧室（16）连接有一组助燃空气管（18）的进气管和出气管，每个燃烧室（16）通过助燃空气管（18）与外部助燃空气源相连通；

工作时，燃料煤气通过燃料煤气管（17）的进气管进入燃烧室（16），与通过助燃空气管（17）进气管进入燃烧室（16）的助燃气体混合燃烧，产生热量并加热蓄热室（13），在所述燃烧室（16）周边的干馏室（14）产生高温，在燃烧室（16）和干馏室（14）上方的炉体预热段产生次高温；油页岩岩料通过进料机构（2）进入炉体（1），经预热段余预后进入干馏室（14）干馏，产生的气体经过阵伞（11）收集后通过所述通气管（12）输送至外部设备；油页岩岩料干馏产生的半焦经所述开口进入炉体（1）下方的出焦机（3）。

2.根据权利要求1所述的油页岩外热辐射式干馏炉，其特征还在于：所述炉体（1）为长方体，炉底面水平，炉体（1）的两个相对的炉壁为固定所述蓄热室的固定炉壁；

蓄热室（13）为带有空腔的矩形板，固定于所述固定炉壁之间，蓄热室（13）的两侧与固定炉壁固定；组合状态下，每个蓄热室（13）与所述固定炉壁和炉底面垂直；各蓄热室（13）位于同一高度；蓄热室（13）之间留有距离相等的间隔，所述间隔为供油页岩岩料通过吸收蓄热室（13）热量进行干馏的干馏室（14）。

3.根据权利要求2所述的油页岩外热辐射式干馏炉，其特征还在于：与所述蓄热室（13）相平行的两个炉壁表面分别具有一蓄热室（13）。

4.根据权利要求2或3所述的油页岩外热辐射式干馏炉，其特征还在于：所述每个蓄热室（13）的顶端具有截面为等腰三角形的边缘（19），所述各边缘（19）的高度一致。

5.根据权利要求2所述的油页岩外热辐射式干馏炉，其特征还在于：所述多个相互独立的燃烧室（16）在所述蓄热室的空腔中上下依次排列；

所述各燃烧室（16）为尺寸一致，水平固定在蓄热室（13）内部的空心长方体；燃烧室（16）的长度与固定炉壁间的距离长度一致，燃烧室（16）的两端与所述的两相对的固定炉壁相连；燃烧室（16）两端连接的燃料煤气管（17）穿过炉壁，与外界的气源连通；

所述助燃空气管（18）的进气管和排气管与燃烧室接口位于所述燃烧室的中部，燃烧室（16）通过助燃空气管与外界气源连通。

6.根据权利要求5所述的油页岩外热辐射式干馏炉，其特征还在于：所述蓄热室（13）具有在位于炉体外部、对所述燃料煤气和助燃空气的排气管发出热量进行吸收，对燃料煤气和助燃空气进气管进行预热的延长段。

7.根据权利要求1或6所述的油页岩外热辐射式干馏炉，其特征还在于：工作时，所述燃烧煤气和助燃空气定时更换输入和排出的方向：所述燃料煤气管（17）的进气管和排气管、助燃空气管（18）的进气管和排气管在所述气体换向时，相互切换。

8.根据权利要求1所述的油页岩外热辐射式干馏炉，其特征还在于：所述进料机构（2）具有：位于干馏炉最上方的炉顶料仓（21）和连接该炉顶料仓（21）与所述炉体（1）的卸料阀（22）。

9.根据权利要求1所述的油页岩外热辐射式干馏炉，其特征还在于：所述岀焦机（3）为具有水封槽的刮板岀焦机。

10.根据权利要求1或2所述的油页岩外热辐射式干馏炉，其特征还在于：所述蓄热室（13）为蜂窝陶瓷蓄热体。