CN102925181B - 一种油页岩矿石高压干馏工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油页岩矿石高压干馏工艺及装置，所述的干馏工艺具体步骤如下：1）装料、加压及排压、2）提供加热气体、3）预热、 4）干馏、 5）排气回收、6）冷却、7）排渣。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：一种油页岩矿石高压干馏工艺及装置，具有设计合理、节约用地、降低投资、生产稳定、实用性强、干馏炉使用寿命长的特点，由于采用新型的装料和排料方式，实现了气流吹透中心，加热气体在炉内水平面上均匀分布，与油页岩矿石充分接触，提高加热气体和矿石间的换热效率，大幅提高单炉产能及提高油页岩矿石的收油率，并实现干馏炉的长期稳定运行，具有明显的经济效益和广阔的应用前景。

Description

一种油页岩矿石高压干馏工艺及装置

技术领域

本发明涉及油页岩矿石干馏领域，特别涉及一种油页岩矿石高压干馏工艺及装置。

背景技术

我国是世界第二大能源消耗国，每年消耗约6亿吨原油，原油进口量的比例超过55%，已越过国际公认的50%的警戒线，而进口原油的比例还将持续增加，由于国际形势的复杂多变，长期严重依赖国外进口原油的局面将无法得到保证，未来的能源供应的不确定性将制约我国经济持续稳定发展，为此，减少能源消耗、提高发展质量、寻找开发新的替代能源是我国经济未来发展的重要方向。

我国的油页岩矿石储量十分丰富，已探明储量位居世界前列，从油页岩矿石中提取页岩油的前景十分广阔，对降低我国对外石油的依存度和保障我国经济安全具有重要的战略意义。

目前，国内从油页岩矿石中提取页岩油均采用低压竖炉工艺，该工艺的主要缺点是加热油页岩的循环气体在竖炉内分布不均，不能与油页岩矿石充分接触，加热气体与油页岩矿石间的传热受到限制，加热气体的热量不能有效的传递给油页岩矿石，单炉产能低，单炉每天最大处理油页岩矿石仅300吨。

现有的加热油页岩矿石竖炉为了实现入炉加热气流在炉内的均匀分布及流到炉子中心，通过炉内的砌筑通道来实现，导致炉内砌筑结构复杂，砌筑结构不稳定，并影响油页岩矿石的下行，从而影响干馏炉的使用寿命和产能。

发明内容

本发明的目的是提供一种油页岩矿石高压干馏工艺及装置，通过提高加热气体的压力以及加热气体和矿石间的换热效率，来大幅提高单炉产能及油页岩矿石的收油率的装置及工艺。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种油页岩矿石高压干馏工艺，所述的干馏工艺具体步骤如下：

1）装料、加压及排压：确定排压阀处于开启状态，均压阀处于关闭状态，然后通过上料皮带机将油页岩矿石运输到料斗中，然后依次开启料罐上密封阀和料斗卸料阀，当料斗中的油页岩矿石卸入料罐中时，关闭料斗卸料阀、料罐上密封阀和排压阀，开启均压阀，均压气体进入料罐，当料罐中的均压气体压力与干馏炉炉顶气体压力相当时，依次开启料罐下密封阀和料罐卸料阀，料罐中的油页岩矿石经卸料管装入干馏炉，料罐中的油页岩矿石排空后，依次关闭料罐卸料阀、料罐下密封阀和均压阀，开启排压阀，料罐中的残留气体经排压消声器降噪后排放至大气中或经除尘处理后回收至循环气体中，然后开启料罐上密封阀和料斗卸料阀，开始下一次装料；

2）提供加热气体：来自加热炉的加热气体进入加热气体分配环管，在加热气体分配环管内均匀分布后由加热气体入口管和喷口进入干馏炉，加热气体温度为700～800℃，压力为0.1～0.6MPa，气流速度为60～150m/s，加热气体在喷口处形成气流回旋区；

3）预热：干馏炉上部为上小下大的圆锥体，此区域为预热段，油页岩矿石在此区域下降过程中被高温气流加热，温度逐渐升高，油页岩矿石随温度升高体积膨胀，在到达预热段底部时油页岩矿石温度升高至350～450℃，此时有部分干馏过程发生；

4）干馏：干馏炉中部为圆柱形结构，此区域为干馏段，油页岩矿石在此区域被继续加热，在到达干馏段底部时油页岩矿石温度升高至500～600℃，干馏过程基本完成，经过干馏后的油页岩矿石成为矿渣；

5）排气回收：干馏过程产生的干馏气随加热气体一起上升，在上升过程中将热量传递给下行的油页岩矿石，到达干馏炉上部离开油页岩时，排出干馏气的温度为100～150℃，从干馏炉顶部排出的干馏气经干馏炉排气管道进入油回收器，油回收器将干馏气中的页岩油回收，得到主要产品，除油后的干馏气进入气柜，干馏气再经加压和加热后的送回干馏炉作为矿石的加热气体使用；

6）冷却：干馏炉下部为上大下小的圆锥体，此区域为矿渣冷却段，为了回收矿渣的热量，冷却气依次通过冷却气体供气管道、冷却气环管和冷却气入口管进入干馏炉内，冷却气体温度低于30～60℃，冷却气在上升过程中将下降的矿渣冷却，矿渣到达下部排出口时温度低于100～150℃，冷却气在冷却矿渣的同时自身温度不断升高，到达干馏段下端时温度上升至300～350℃以上，与该处入炉的700～800℃加热气体汇合，混合后的气体温度控制在600～670℃，以保证干馏区具有足够的干馏热量，矿渣在此区域下降过程中被上升的冷却气冷却，温度逐渐降低，矿渣体积缩小；

7）排渣：当需要排渣时，依次开启排料管切断阀和干馏炉出口卸料阀，干馏炉底部的矿渣便通过排渣管排出。

一种油页岩矿石高压干馏工艺采用的干馏工艺装置，包括装料系统、干馏炉系统、排气回收系统和均排压系统，所述的装料系统与干馏炉系统顶部相连接，排气回收系统与干馏炉系统上部相连接，均排压系统与装料系统下部相连接。

所述的装料系统为卸料管式装料系统，包括上料皮带机、料斗、料斗卸料阀、料罐、料罐上密封阀、料罐下密封阀、料罐卸料阀和卸料管，上料皮带机一端正下方设有料斗，料斗通过料斗卸料阀与料罐相连接，料罐通过料罐卸料阀与卸料管相连接，料罐两端分别设有料罐上密封阀和料罐下密封阀。

所述的干馏炉系统包括干馏炉、冷却气体入口管、冷却气体供气管道、排渣管、排料管切断阀、干馏炉出口卸料阀、冷却气环管、加热气体入口管、加热气体分配环管和干馏炉内衬，干馏炉内部设有干馏炉内衬，干馏炉中部通过倾斜一定角度的加热气体入口管与加热气体分配环管相连接，干馏炉下部通过冷却气体入口管和冷却气环管与冷却气体供气管道相连接，干馏炉底部通过排料管切断阀和干馏炉出口卸料阀与排渣管相连接。

所述的排气回收系统包括干馏炉排气管道、油回收器和气柜，油回收器顶部设有干馏炉排气管道，油回收器上部与气柜相连接。

所述的均排压系统包括均压阀、均压管道、排压阀、排压消声器和均排压公用管道，均压管道通过均压阀与均排压公用管道相连接，均排压公用管道一端设有排压阀和排压消声器。

所述的干馏炉炉型为上下小，中间大的圆形断面结构，干馏炉分为预热段、干馏段和冷却段，干馏炉为钢制外壳，干馏炉内衬为砖衬或耐火材料层。

所述的冷却气体入口管的喷口呈楔形结构。

所述的加热气体入口管为两个或两个以上，均布于干馏炉外侧，加热气体入口管一端设有喷口，喷口为套筒钢制水冷结构。

所述的装料系统为卸料管式装料系统或无料钟旋转溜槽式装料系统或钟式装料系统。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

一种油页岩矿石高压干馏工艺及装置，具有设计合理、节约用地、降低投资、生产稳定、实用性强、干馏炉使用寿命长的特点，由于采用新型的装料和排料方式，实现了气流吹透中心，加热气体在炉内水平面上均匀分布，与油页岩矿石充分接触，提高加热气体和矿石间的换热效率，大幅提高单炉产能及提高油页岩矿石的收油率，并实现干馏炉的长期稳定运行，具有明显的经济效益和广阔的应用前景。

附图说明

图1 是本发明的结构图。

1—上料皮带机  2—料斗  3—料斗卸料阀  4—料罐  5—料罐上密封阀  6—料罐卸料阀  7—料罐下密封阀  8—干馏炉9—气流回旋区  10—冷却气体入口管  11—冷却气体供气管道12—排渣管  13—排料管切断阀  14—干馏炉出口卸料阀15—冷却气环管  16—喷口  17—加热气体入口管  18—加热气体分配环管  19—油页岩矿石  20—卸料管  21—干馏炉排气管道  22—油回收器  23—均压阀  24—均压管道  25—排压阀  26—排压消声器  27—气柜  28—干馏炉内衬29—均排压公用管道

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：

如图1所示，本发明一种油页岩矿石高压干馏装置，包括装料系统、干馏炉系统、排气回收系统和均排压系统，装料系统与干馏炉系统顶部相连接，排气回收系统与干馏炉系统上部相连接，均排压系统与装料系统下部相连接，装料系统为卸料管式装料系统，包括上料皮带机1、料斗2、料斗卸料阀3、料罐4、料罐上密封阀5、料罐卸料阀6、料罐下密封阀7和卸料管20，上料皮带机1一端正下方设有料斗2，料斗2通过料斗卸料阀3与料罐4相连接，料罐4通过料罐卸料阀6与卸料管20相连接，料罐4两端分别设有料罐上密封阀5和料罐下密封阀7；干馏炉系统包括干馏炉8、冷却气体入口管10、冷却气体供气管道11、排渣管12、排料管切断阀13、干馏炉出口卸料阀14、冷却气环管15、加热气体入口管17、加热气体分配环管18和干馏炉内衬28，干馏炉8内部设有干馏炉内衬28，干馏炉8中部通过倾斜一定角度的加热气体入口管17与加热气体分配环管18相连接，干馏炉8下部通过冷却气体入口管10和冷却气环管15与冷却气体供气管道11相连接，干馏炉8底部通过排料管切断阀13和干馏炉出口卸料阀14与排渣管12相连接；排气回收系统包括干馏炉排气管道21、油回收器22和气柜17，油回收器22顶部设有干馏炉排气管道21，油回收器22上部与气柜27相连接；均排压系统包括均压阀23、均压管道24、排压阀25、排压消声器26和均排压公用管道29，均压管道24通过均压阀23与均排压公用管道29相连接，均排压公用管道29一端设有排压阀25和排压消声器26，干馏炉8炉型为上下小，中间大的圆形断面结构，干馏炉8分为预热段、干馏段和冷却段，干馏炉8为钢制外壳，干馏炉内衬28为砖衬或耐火材料层，保证正常生产时干馏炉8钢壳外表温度低于100℃，冷却气体入口管10的喷口呈楔形结构，加热气体入口管17为两个或两个以上，均布于干馏炉8外侧，加热气体入口管17一端设有喷口16，喷口16为套筒钢制水冷结构，加热气体分配环管18和加热气体入口管17均为钢制外壳，钢壳内表砌砖或喷涂耐火材料，正常生产时钢壳外表温度低于100℃。

装料系统为卸料管式装料系统或无料钟旋转溜槽式装料系统或钟式装料系统。

一种油页岩矿石高压干馏工艺具体步骤如下：

1）装料、加压及排压：确定排压阀25处于开启状态，均压阀23处于关闭状态，然后通过上料皮带机1将油页岩矿石19运输到料斗2中，然后依次开启料罐上密封阀5和料斗卸料阀6，当料斗中的油页岩矿石19卸入料罐4中时，关闭料斗卸料阀3、料罐上密封阀5和排压阀25，开启均压阀23，均压气体进入料罐4，当料罐4中的均压气体压力与干馏炉8炉顶气体压力相当时，依次开启料罐下密封阀7和料罐卸料阀6，料罐4中的油页岩矿石19经卸料管20装入干馏炉8，料罐4中的油页岩矿石19排空后，依次关闭料罐卸料阀6、料罐下密封阀7和均压阀23，开启排压阀25，料罐4中的残留气体经排压消声器26降噪后排放至大气中或经除尘处理后回收至循环气体中，然后开启料罐上密封阀5和料斗卸料阀3，开始下一次装料；

2）提供加热气体：来自加热炉的加热气体进入加热气体分配环管18，在加热气体分配环管18内均匀分布后由加热气体入口管17和喷口16进入干馏炉8，加热气体温度为700～800℃，压力为0.1～0.6MPa，气流速度为60～150m/s，加热气体在喷口16处形成气流回旋区19；

3）预热：干馏炉8上部为上小下大的圆锥体，此区域为预热段，油页岩矿石19在此区域下降过程中被高温气流加热，温度逐渐升高，油页岩矿石19随温度升高体积膨胀，在到达预热段底部时油页岩矿石19温度升高至350～450℃，此时有部分干馏过程发生；

4）干馏：干馏炉8中部为圆柱形结构，此区域为干馏段，油页岩矿石19在此区域被继续加热，在到达干馏段底部时油页岩矿石19温度升高至500～600℃，干馏过程基本完成，经过干馏后的油页岩矿石19成为矿渣；

5）排气回收：干馏过程产生的干馏气随加热气体一起上升，在上升过程中将热量传递给下行的油页岩矿石19，到达干馏炉8上部离开油页岩时，排出干馏气的温度为100～150℃，从干馏炉8顶部排出的干馏气经干馏炉排气管道21进入油回收器22，油回收器22将干馏气中的页岩油回收，得到主要产品，除油后的干馏气进入气柜27，经加压泵升压后送给加热炉，经加热炉加热的干馏气再送回干馏炉8作为矿石的加热气体使用；

6）冷却：干馏炉8下部为上大下小的圆锥体，此区域为矿渣冷却段，为了回收矿渣的热量，冷却气依次通过冷却气体供气管道11、冷却气环管15和冷却气入口管10进入干馏炉8内，冷却气体温度低于30～60℃，冷却气在上升过程中将下降的矿渣冷却，矿渣到达下部排出口时温度低于100～150℃，冷却气在冷却矿渣的同时自身温度不断升高，到达干馏段下端时温度上升至300～350℃以上，与该处入炉的700～800℃加热气体汇合，混合后的气体温度控制在600～670℃，以保证干馏区具有足够的干馏热量，矿渣在此区域下降过程中被上升的冷却气冷却，温度逐渐降低，矿渣体积缩小；

7）排渣：当需要排渣时，依次开启排料管切断阀13和干馏炉出口卸料阀14，干馏炉8底部的矿渣便通过排渣管12排出。

上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。

Claims (10)

1.一种油页岩矿石高压干馏工艺，其特征在于，所述的干馏工艺具体步骤如下：

1）装料、加压及排压：确定排压阀处于开启状态，均压阀处于关闭状态，然后通过上料皮带机将油页岩矿石运输到料斗中，然后依次开启料罐上密封阀和料斗卸料阀，当料斗中的油页岩矿石卸入料罐中时，关闭料斗卸料阀、料罐上密封阀和排压阀，开启均压阀，均压气体进入料罐，当料罐中的均压气体压力与干馏炉炉顶气体压力相当时，依次开启料罐下密封阀和料罐卸料阀，料罐中的油页岩矿石经卸料管装入干馏炉，料罐中的油页岩矿石排空后，依次关闭料罐卸料阀、料罐下密封阀和均压阀，开启排压阀，料罐中的残留气体经排压消声器降噪后排放至大气中或经除尘处理后回收至循环气体中，然后开启料罐上密封阀和料斗卸料阀，开始下一次装料；

2）提供加热气体：来自加热炉的加热气体进入加热气体分配环管，在加热气体分配环管内均匀分布后由加热气体入口管和喷口进入干馏炉，加热气体温度为700～800℃，压力为0.1～0.6MPa，气流速度为60～150m/s，加热气体在喷口处形成气流回旋区；

3）预热：干馏炉上部为上小下大的圆锥体，此区域为预热段，油页岩矿石在此区域下降过程中被高温气流加热，温度逐渐升高，油页岩矿石随温度升高体积膨胀，在到达预热段底部时油页岩矿石温度升高至350～450℃，此时有部分干馏过程发生；

4）干馏：干馏炉中部为圆柱形结构，此区域为干馏段，油页岩矿石在此区域被继续加热，在到达干馏段底部时油页岩矿石温度升高至500～600℃，干馏过程基本完成，经过干馏后的油页岩矿石成为矿渣；

5）排气回收：干馏过程产生的干馏气随加热气体一起上升，在上升过程中将热量传递给下行的油页岩矿石，到达干馏炉上部离开油页岩时，排出干馏气的温度为100～150℃，从干馏炉顶部排出的干馏气经干馏炉排气管道进入油回收器，油回收器将干馏气中的页岩油回收，得到主要产品，除油后的干馏气进入气柜，干馏气再经加压和加热后的送回干馏炉作为矿石的加热气体使用；

6）冷却：干馏炉下部为上大下小的圆锥体，此区域为矿渣冷却段，为了回收矿渣的热量，冷却气依次通过冷却气体供气管道、冷却气环管和冷却气入口管进入干馏炉内，冷却气体温度低于30～60℃，冷却气在上升过程中将下降的矿渣冷却，矿渣到达下部排出口时温度低于100～150℃，冷却气在冷却矿渣的同时自身温度不断升高，到达干馏段下端时温度上升至300～350℃以上，与该处入炉的700～800℃加热气体汇合，混合后的气体温度控制在600～670℃，以保证干馏区具有足够的干馏热量，矿渣在此区域下降过程中被上升的冷却气冷却，温度逐渐降低，矿渣体积缩小；

7）排渣：当需要排渣时，依次开启排料管切断阀和干馏炉出口卸料阀，干馏炉底部的矿渣便通过排渣管排出。

2.根据权利要求1所述的一种油页岩矿石高压干馏工艺采用的装置，其特征在于，包括装料系统、干馏炉系统、排气回收系统和均排压系统，所述的装料系统与干馏炉系统顶部相连接，排气回收系统与干馏炉系统上部相连接，均排压系统与装料系统下部相连接。

3.根据权利要求2所述的一种油页岩矿石高压干馏工艺采用的装置，其特征在于，所述的装料系统为卸料管式装料系统，包括上料皮带机、料斗、料斗卸料阀、料罐、料罐上密封阀、料罐下密封阀、料罐卸料阀和卸料管，上料皮带机一端正下方设有料斗，料斗通过料斗卸料阀与料罐相连接，料罐通过料罐卸料阀与卸料管相连接，料罐两端分别设有料罐上密封阀和料罐下密封阀。

4.根据权利要求2所述的一种油页岩矿石高压干馏工艺采用的装置，其特征在于，所述的干馏炉系统包括干馏炉、冷却气体入口管、冷却气体供气管道、排渣管、排料管切断阀、干馏炉出口卸料阀、冷却气环管、加热气体入口管、加热气体分配环管和干馏炉内衬，干馏炉内部设有干馏炉内衬，干馏炉中部通过倾斜一定角度的加热气体入口管与加热气体分配环管相连接，干馏炉下部通过冷却气体入口管和冷却气环管与冷却气体供气管道相连接，干馏炉底部通过排料管切断阀和干馏炉出口卸料阀与排渣管相连接。

5.根据权利要求2所述的一种油页岩矿石高压干馏工艺采用的装置，其特征在于，所述的排气回收系统包括干馏炉排气管道、油回收器和气柜，油回收器顶部设有干馏炉排气管道，油回收器上部与气柜相连接。

6.根据权利要求2所述的一种油页岩矿石高压干馏工艺采用的装置，其特征在于，所述的均排压系统包括均压阀、均压管道、排压阀、排压消声器和均排压公用管道，均压管道通过均压阀与均排压公用管道相连接，均排压公用管道一端设有排压阀和排压消声器。

7.根据权利要求2或4所述的一种油页岩矿石高压干馏工艺采用的装置，其特征在于，所述的干馏炉炉型为上下小，中间大的圆形断面结构，干馏炉分为预热段、干馏段和冷却段，干馏炉为钢制外壳，干馏炉内衬为砖衬或耐火材料层。

8.根据权利要求4所述的一种油页岩矿石高压干馏工艺采用的装置，其特征在于，所述的冷却气体入口管的喷口呈楔形结构。

9.根据权利要求4所述的一种油页岩矿石高压干馏工艺采用的装置，其特征在于，所述的加热气体入口管为两个或两个以上，均布于干馏炉外侧，加热气体入口管一端设有喷口，喷口为套筒钢制水冷结构。

10.根据权利要求2所述的一种油页岩矿石高压干馏工艺采用的装置，其特征在于，所述的装料系统为卸料管式装料系统或无料钟旋转溜槽式装料系统或钟式装料系统。

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