CN103131445A - 油页岩的流化床干馏方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油页岩的流化床干馏方法及装置,以解决现有技术所存在的因混合半焦全部进入烧炭器进行烧炭所造成的烧炭负荷较高等问题。本发明的干馏方法包括如下步骤:A.油页岩原料与高温热载体混合后沿提升管干馏反应器(18)上行,进行一段干馏反应;B.一段干馏反应后的油页岩原料进入床层式干馏反应器(3),在床层式干馏反应器密相床(4)内进行二段干馏反应,形成的混合半焦在汽提段(5)内被汽提出夹带的油气;C.汽提后的混合半焦一部分经取热降温后排出干馏装置,另一部分进入床层式烧炭器(22)进行烧炭。本发明公开了用于实现上述干馏方法的油页岩的流化床干馏装置。本发明主要用于各种粉粒状油页岩原料的干馏加工。
Description
技术领域
本发明属于油页岩干馏技术领域,涉及一种油页岩的流化床干馏方法及装置。
背景技术
随着石油资源的日益匮乏和高油价时代的到来,世界各国利用油页岩干馏技术生产页岩油,已经成为替代、补充石油资源的重要方案。油页岩又称为油母页岩,是一种含有有机物的沉积岩。油页岩中的有机物通常由两种物质构成:一种为沥青质,另一种为高分子聚合物(称之为油母)。油页岩中的无机物主要有石英、高岭土、黏土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等。油页岩经加热干馏后,生成页岩油、干馏气和页岩半焦。页岩油可以直接作为燃料油,亦可进一步加工生产出汽油、柴油等车用燃料。油页岩的流化床干馏技术,具有干馏热强度高、干馏速度快、生成的页岩油品质好、收油率高等特征,参见中国专利CN101440293A、《煤化工》杂志2009年6月第3期“油页岩固体热载体流化干馏炼油工艺中试研究”(文献1)等文献的介绍。
CN101440293A和文献1所述的工艺,在烧炭器内烧炭所生成的高温热载体(循环热灰或高温页岩灰)有一部分经取热后排出干馏装置,另有一部分与油页岩原料混合、将其加热;干馏反应后生成页岩半焦和热载体混合而成的混合半焦,混合半焦在烧炭器内烧去焦炭生成高温热载体。使用高温热载体作为油页岩干馏的热源,能耗较低。
上述两种干馏技术主要存在以下两个问题。①都是将干馏反应后生成的高热值混合半焦全部送入烧炭器烧炭(即烧去焦炭),使烧炭负荷较高,烧炭空气用量较大。混合半焦全部进入烧炭器进行烧炭,将生成大量的高温烟气和大量需外排的热载体。烟气带走了大量热量,虽然可以进行回收,但由于总散热损失较大,仍然使干馏装置的能耗较高。大量烟气还携带了大量粉尘和硫化物,带来了环境治理方面的问题;大量需外排的热载体,带来了运输方面的问题。由于烧炭器的烧炭负荷较高,使烧炭温度难以控制,烧炭器容易超温损坏,而且使烧炭器的结构尺寸较大、投资较高。②只用一个流化床干馏反应器进行干馏反应,由于部分油页岩原料反应不完全,使页岩油的收率较低(本发明所述的页岩油收率,均为实际获得的收率),一般只能占到油页岩原料含油量的75%~82%。
发明内容
本发明的目的是提供一种油页岩的流化床干馏方法及装置,以解决现有的油页岩流化床干馏技术所存在的因混合半焦全部进入烧炭器进行烧炭所造成的烧炭负荷较高等问题。
为解决上述问题,本发明采用的技术方案是:一种油页岩的流化床干馏方法,其特征在于:该方法依次包括如下步骤:
A.粉碎后的油页岩原料经油页岩原料进料管进入提升管干馏反应器的下部,床层式烧炭器内的高温热载体经高温热载体输送管进入提升管干馏反应器的下部,油页岩原料与高温热载体混合后,在由提升管干馏反应器的底部通入的提升气体的提升作用下沿提升管干馏反应器上行,进行一段干馏反应;
B.一段干馏反应后的油页岩原料和与其混合在一起的热载体、还有一段干馏反应生成的页岩油和干馏气,由提升管干馏反应器的出口进入床层式干馏反应器,一段干馏反应后的油页岩原料在床层式干馏反应器密相床内进行二段干馏反应,得到二段干馏反应生成的页岩油、干馏气和页岩半焦,床层式干馏反应器密相床内的页岩半焦和热载体相互混合形成混合半焦,一段和二段干馏反应生成的油气经设于床层式干馏反应器内的旋风分离器分离出混合半焦后由床层式干馏反应器流出,床层式干馏反应器密相床内的混合半焦向下流动,进入设于床层式干馏反应器下方的汽提段,向汽提段内通入汽提水蒸汽,汽提出混合半焦夹带的油气;
C.在汽提段内汽提后的混合半焦流动至汽提段的下部,一部分经取热降温后排出干馏装置,另一部分经半焦斜管进入床层式烧炭器,在床层式烧炭器密相床内与烧炭空气接触进行烧炭,烧去混合半焦上的焦炭,生成高温热载体,烧炭生成的烟气经设于床层式烧炭器内的旋风分离器分离出高温热载体后由床层式烧炭器排出,床层式烧炭器密相床内的高温热载体经高温热载体输送管进入提升管干馏反应器的下部,与油页岩原料混合。
用于实现上述方法的油页岩的流化床干馏装置,包括一个床层式干馏反应器、一个床层式烧炭器,其特征在于:油页岩的流化床干馏装置还设有一个提升管干馏反应器,提升管干馏反应器的下部设有油页岩原料进料管,底部设有提升气体分布器,提升管干馏反应器的出口通入床层式干馏反应器内,床层式干馏反应器内设有旋风分离器,顶部设有油气集气室,下方设有汽提段,汽提段内设有汽提挡板、汽提蒸汽分布器,汽提段的下部设有半焦排料管和半焦斜管,其上均设有半焦流量控制阀,半焦排料管的出口与取热器相连,取热器通过半焦输送管与半焦排料罐相连,半焦斜管的出口通入床层式烧炭器内,床层式烧炭器内设有旋风分离器,顶部设有烟气集气室,底部设有烧炭空气分布器,床层式烧炭器的底部与提升管干馏反应器之间设有高温热载体输送管,高温热载体输送管上设有高温热载体流量控制阀,高温热载体输送管的入口通入床层式烧炭器内,出口连接于提升管干馏反应器的下部。
本发明采用流化床技术生产页岩油;采用本发明,具有如下的有益效果:(1)本发明将一部分汽提后的混合半焦连续排出干馏装置,只将一部分汽提后的混合半焦送入床层式烧炭器烧炭,因此烧炭负荷较低,烧炭空气用量较少。烧炭反应生成的高温烟气总量较少,烟气所带走的总热量较少、热量回收的总散热损失较小,使干馏装置的能耗较低。烟气所携带的粉尘和硫化物总量较少,便于环境治理。另外,本发明不需要单独定量外排热载体,没有热载体运输方面的问题。本发明,热载体以和页岩半焦混合后形成的混合半焦的形式经汽提后排出干馏装置一部分,供其它场合使用[参见有益效果第(4)条]。(2)由于床层式烧炭器的烧炭负荷较低,使烧炭温度容易控制,可以防止烧炭器超温损坏,保证烧炭器长周期运转。而且将一部分汽提后的混合半焦从干馏装置排出后,床层式烧炭器不仅烧炭负荷降低,而且高温热载体的藏量减少,所以本发明床层式烧炭器的结构尺寸可以较小,使投资较低(低于现有流化床干馏装置中一个床层式烧炭器的投资)。(3)本发明采用提升管干馏反应器和床层式干馏反应器两段复合干馏反应技术;油页岩原料在提升管干馏反应器内进行一段干馏反应后,未反应完全的油页岩原料可以在床层式干馏反应器内进行二段干馏反应,从而能够使页岩油的收率较高。在本发明提出的操作条件下,页岩油收率可以占到油页岩原料含油量的80%~90%。本发明采用提升管干馏反应器,其优点是结构简单、操作弹性好。本发明使用床层式干馏反应器,其操作控制的复杂程度较低。并且,在汽提段内汽提混合半焦后的水蒸汽、汽提出的混合半焦所夹带的油气、床层式干馏反应器密相床内二段干馏反应生成的油气,都可以作为流化介质使床层式干馏反应器密相床处于充气流化状态,不需要使用干气,所以床层式干馏反应器的能耗较低。另外,床层式干馏反应器密相床的温度能够保持得较为稳定。(4)汽提后的混合半焦经取热降温排出干馏装置后,可以作为循环流化床锅炉的燃料,或作为生产合成气的原料。
本发明主要用于各种粉粒状油页岩原料的干馏加工。
下面结合附图、具体实施方式和实施例对本发明作进一步详细的说明。附图、具体实施方式和实施例并不限制本发明要求保护的范围。
附图说明
图1是本发明油页岩的流化床干馏装置的示意图。
具体实施方式
参见图1,本发明油页岩的流化床干馏装置(简称为干馏装置),包括一个床层式干馏反应器3、一个床层式烧炭器22,还设有一个提升管干馏反应器18。提升管干馏反应器18的下部设有油页岩原料进料管27,底部设有提升气体分布器12。提升管干馏反应器18的出口通入床层式干馏反应器3内,一般是位于床层式干馏反应器密相床4界面的上方。图1所示提升管干馏反应器18的总体结构,与石油加工过程中的流化催化裂化(FCC)提升管反应器相似。提升管干馏反应器18使用横截面为圆形的金属管制造,内衬隔热耐磨衬里(图略);垂直高度(自顶端至底端)一般为10~40m,内直径一般为200~5000mm。
床层式干馏反应器3的壳体主要由位于上部的圆筒形金属筒体和位于下部的倒置圆台面形金属筒体组成,内衬隔热耐磨衬里(图略)。床层式干馏反应器3内设有旋风分离器;图1所示的旋风分离器,为串联安装的第一旋风分离器201和第二旋风分离器202,两个旋风分离器的料腿伸入至床层式干馏反应器密相床4内(伸入至床层式干馏反应器密相床4的上部)。床层式干馏反应器3的顶部设有油气集气室1,下方设有汽提段5。汽提段5的顶部与床层式干馏反应器3的底部相连,床层式烧炭器22的顶部高度位于汽提段5下部的高度位置上。汽提段5的壳体主要由一个圆筒形金属筒体组成,内衬隔热耐磨衬里(图略)。汽提段5内设有汽提挡板(图1所示的为人字形汽提挡板)、汽提蒸汽分布器6。图1所示床层式干馏反应器3-汽提段5的总体结构,与FCC沉降器相似。
汽提段5的下部设有半焦排料管10和半焦斜管13,其上均设有半焦流量控制阀11,以控制管内混合半焦的流量。半焦排料管10的出口与取热器7的底部相连,取热器7的上部通过半焦输送管8与半焦排料罐9的上部相连。取热器7可以使用各种FCC外取热器,取热介质一般使用环境温度下的水(图略)。半焦排料罐9为一金属容器。
半焦斜管13的出口通入床层式烧炭器22内,可以位于床层式烧炭器密相床14界面的下方(如图1所示)或上方(图略)。床层式烧炭器22的壳体主要由位于上部的圆筒形金属筒体和位于下部的倒置圆台面形金属筒体组成,内衬隔热耐磨衬里(图略)。床层式烧炭器22内设有旋风分离器;图1所示的旋风分离器,为串联安装的第三旋风分离器211和第四旋风分离器212,两个旋风分离器的料腿伸入至床层式烧炭器密相床14内(伸入至床层式烧炭器密相床14的上部)。床层式烧炭器22的顶部设有烟气集气室20,底部设有烧炭空气分布器15。图1所示床层式烧炭器22的总体结构,与FCC再生器相似。
床层式烧炭器22的底部与提升管干馏反应器18之间设有高温热载体输送管25;高温热载体输送管25上设有高温热载体流量控制阀24,以控制管内高温热载体的流量。高温热载体输送管25的入口通入床层式烧炭器22内(一般是位于床层式烧炭器密相床14高度的中部或下部),出口连接于提升管干馏反应器18的下部。
干馏装置中的各管道,均使用横截面为圆形的金属管,内衬隔热耐磨衬里(图略)。各管道的内直径主要根据各管道内物料和/或介质的流量、密度计算确定。
高温热载体流量控制阀24和半焦流量控制阀11,可以使用各种常用的用于控制固体粉粒流量的流量控制阀,如使用滑阀。汽提蒸汽分布器6、提升气体分布器12和烧炭空气分布器15可以使用常用的圆环形分布器或树枝状分布器。
采用图1所示的干馏装置进行本发明油页岩流化床干馏的方法(简称为干馏方法),依次包括如下步骤:
A.粉碎后的油页岩原料26经油页岩原料进料管27进入提升管干馏反应器18的下部,床层式烧炭器22内的高温热载体经高温热载体输送管25进入提升管干馏反应器18的下部。油页岩原料26与高温热载体在提升管干馏反应器18的下部混合后,在由设于提升管干馏反应器18底部的提升气体分布器12通入的提升气体17的提升作用下沿提升管干馏反应器18上行,进行一段干馏反应。
B.一段干馏反应后的油页岩原料和与其混合在一起的热载体、还有一段干馏反应生成的页岩油和干馏气,由提升管干馏反应器18的出口进入床层式干馏反应器3,其中一段干馏反应后的油页岩原料和与其混合在一起的热载体向下落入床层式干馏反应器密相床4内。一段干馏反应后的油页岩原料在床层式干馏反应器密相床4内进行二段干馏反应,得到二段干馏反应生成的页岩油、干馏气和页岩半焦。
床层式干馏反应器密相床4内的页岩半焦和热载体相互混合形成混合半焦。一段和二段干馏反应生成的油气16,还有在汽提段5内汽提混合半焦后的水蒸汽和汽提出的混合半焦所夹带的油气,一起经设于床层式干馏反应器3内的第一旋风分离器201和第二旋风分离器202分离出混合半焦后,通过油气集气室1由床层式干馏反应器3的顶部流出,进入分馏系统进行分馏(实施例1~实施例6同此;图略)。所述的油气,是指一段和二段干馏反应生成的页岩油和干馏气。第一旋风分离器201和第二旋风分离器202分离出的混合半焦,经料腿落入床层式干馏反应器密相床4内。
床层式干馏反应器密相床4内的混合半焦向下流动,进入设于床层式干馏反应器3下方的汽提段5。经汽提蒸汽分布器6向汽提段5内通入汽提水蒸汽61,汽提出混合半焦夹带的油气。
C.在汽提段5内汽提后的混合半焦流动至汽提段5的下部,一部分经取热降温后排出干馏装置,另一部分经半焦斜管13进入床层式烧炭器22。
参见图1,一部分汽提后的混合半焦经半焦排料管10进入取热器7,被取热介质取热降温(通常是降温至80℃以下)。取热降温后的混合半焦通过半焦输送管8进入半焦排料罐9,最后由半焦排料罐9排出干馏装置。本发明将一部分汽提后的混合半焦排出干馏装置的量,根据干馏装置的物料平衡计算确定。
参见图1,另一部分汽提后的混合半焦经半焦斜管13进入床层式烧炭器22之后,在床层式烧炭器密相床14内与由烧炭空气分布器15通入的烧炭空气23接触进行烧炭,烧去混合半焦上的焦炭,生成高温热载体。烧炭生成的烟气19经设于床层式烧炭器22内的第三旋风分离器211和第四旋风分离器212分离出高温热载体后,通过烟气集气室20由床层式烧炭器22的顶部排出。第三旋风分离器211和第四旋风分离器212分离出的高温热载体,经料腿落入床层式烧炭器密相床14内。
烧炭空气23为由环境温度下的空气压缩而成的压缩空气(实施例1~实施例6同此)。床层式烧炭器密相床14内的高温热载体经高温热载体输送管25进入提升管干馏反应器18的下部,与油页岩原料26混合。
上述的步骤A~C连续、循环进行。
上述干馏方法的操作条件一般如下:
在步骤A中,进入提升管干馏反应器18内的油页岩原料26经过一段干馏反应后,转化率为20%~30%。该转化率为一段干馏反应转化率,定义为一段干馏反应生成的页岩油占油页岩原料26含油量的重量百分数。
在步骤A中,进入提升管干馏反应器18内的高温热载体与油页岩原料26的重量流量之比为2~7;所述高温热载体的温度与床层式烧炭器密相床14的温度相同(实施例1~实施例6同此),为650~750℃。进入油页岩原料进料管27的油页岩原料26的温度为环境温度(实施例1~实施例6同此)。提升气体17可以是干气(主要组分为碳1、碳2),是由环境温度下的干气压缩而成的压缩干气(实施例1~实施例6同此),绝对压力为0.15~0.6MPa。提升气体17还可以是水蒸汽,温度为450~550℃。油页岩原料26在提升管干馏反应器18内的停留时间(即进行一段干馏反应的时间)为3~8min;提升管干馏反应器18出口处的温度为450~550℃,绝对压力为0.1~0.4MPa(与床层式干馏反应器3顶部的绝对压力基本相同);提升管干馏反应器18内提升气体17的平均线速为7~15m/s[该平均空气线速是指提升气体17进入提升管干馏反应器18之内后向上流动的平均线速(在提升管干馏反应器18出口处的温度和绝对压力条件下计算)]。
提升管干馏反应器18的垂直高度主要根据其操作条件以及床层式干馏反应器3、汽提段5和床层式烧炭器22的总高度计算确定,内直径主要根据提升气体17平均线速的变动范围计算确定。
在步骤B中,一段干馏反应后的油页岩原料在床层式干馏反应器密相床4内进行二段干馏反应的时间为1~10min,床层式干馏反应器密相床4的温度(即二段干馏反应温度)为450~550℃,床层式干馏反应器3稀相段的气体线速为0.2~1.2m/s,床层式干馏反应器3顶部的绝对压力为0.1~0.4MPa。床层式干馏反应器3的稀相段,是指位于床层式干馏反应器密相床4界面上方的区段。所述的气体,主要包括在汽提段5内汽提混合半焦后的水蒸汽、汽提出的混合半焦所夹带的油气、一段和二段干馏反应生成的油气。操作过程中,床层式干馏反应器密相床4处于充气流化状态。
一段干馏反应后的油页岩原料在床层式干馏反应器密相床4内进行二段干馏反应的时间较好为3~6min,床层式干馏反应器密相床4的温度较好为460~540℃。
一段干馏反应后的油页岩原料在床层式干馏反应器密相床4内进行二段干馏反应的时间最好为3.5~4.5min,床层式干馏反应器密相床4的温度最好为480~520℃。
床层式干馏反应器3上部圆筒形筒体的内直径主要根据床层式干馏反应器3稀相段气体线速的变动范围计算确定,床层式干馏反应器密相床4的高度主要根据一段干馏反应后的油页岩原料在床层式干馏反应器密相床4内进行二段干馏反应的时间和床层式干馏反应器3内混合半焦的藏量计算确定,床层式干馏反应器3稀相段的高度主要根据混合半焦的沉降高度计算确定。
在步骤B中,汽提段5内混合半焦床层的温度为480~520℃。进入汽提段5内的混合半焦经汽提后,通常可以汽提出95%以上的夹带油气(实施例1~实施例6同此)。在汽提段14内汽提后的混合半焦的焦炭含量,一般为3%~15%。
在步骤C中,经半焦斜管13进入床层式烧炭器22的汽提后的混合半焦在床层式烧炭器密相床14内进行烧炭的时间为3~8min,床层式烧炭器密相床14的温度(即烧炭温度)为650~750℃,床层式烧炭器22稀相段的气体线速为0.2~1.2m/s,床层式烧炭器22顶部的绝对压力为0.1~0.4MPa。床层式烧炭器22的稀相段,是指位于床层式烧炭器密相床14界面上方的区段。所述的气体,主要是烧炭生成的烟气。操作过程中,床层式烧炭器密相床14处于充气流化状态。
床层式烧炭器22上部圆筒形筒体的内直径主要根据床层式烧炭器22稀相段的气体线速的变动范围计算确定,床层式烧炭器密相床14的高度主要根据汽提后的混合半焦在床层式烧炭器密相床14内进行烧炭的时间和床层式烧炭器22内高温热载体的藏量计算确定,床层式烧炭器22稀相段的高度主要根据高温热载体的沉降高度计算确定。在汽提段5内汽提后的混合半焦在床层式烧炭器22内经过烧炭后,通常可以被烧去90%~98%的焦炭;被烧去焦炭的重量百分数,等于混合半焦烧炭前后所含焦炭重量百分数的差值除以混合半焦烧炭前(即汽提后)所含焦炭的重量百分数,再乘以100%。在床层式烧炭器22内,还烧掉汽提后的混合半焦剩余的夹带油气。
本发明干馏方法所使用的油页岩原料26为粉粒状,粒径不大于3mm(筛分法测量),含油量为5%~35%(铝甑法测定),含水量不高于15%。
CN101440293A所述的工艺,油页岩原料粒径较大(小于30mm);虽然可以降低油页岩原料的粉碎费用,但存在如下问题:①使页岩油的收率降低;②造成油页岩原料在干馏装置内的流化和输送困难,不利于干馏装置的大型化建设;③在流化床干馏室使干馏热流化介质产生沟流、偏流,导致油页岩原料传热不均匀,而影响油页岩原料的干馏效果和所生成的页岩油的品质。相对于这种工艺而言,本说明书引用的文献1所述的工艺使用粒径不大于3mm的油页岩原料,较为合适。本发明也使用这种粒径的油页岩原料26,这样可以使油页岩原料26在提升管干馏反应器18和床层式干馏反应器3内能够正常流化与干馏,提高页岩油的收率;同时还可以在烧炭时使混合半焦上的焦炭燃烧得更好,从而回收更多的热量。使用粒径不大于3mm的油页岩原料26,在本发明的操作条件下,页岩油收率可以占到油页岩原料26含油量的80%~90%。
根据本发明的说明或要求,油页岩干馏领域的技术人员可以视具体操作情况选用本发明提出的干馏操作条件,选用各种设备构件,进行干馏装置的设计、操作和控制。
本发明所述的环境温度均为25~35℃,压力均为绝对压力,百分数均为重量百分数,内直径均是指金属筒体或管道内衬的隔热耐磨衬里的内直径。图1中,未注明附图标记的箭头表示各种物料和/或介质的流动方向。
实施例
在图1所示流化床干馏装置的小型试验装置上,按本说明书具体实施方式部分所述的油页岩干馏方法的步骤进行6组试验(实施例1~实施例6)。实施例1~实施例6中,油页岩原料26均采用依兰油页岩粉粒原料,性质见表1;进料量(进入油页岩原料进料管27的油页岩原料26的重量流量)均为150kg/天。
实施例1~实施例6中,床层式干馏反应器3稀相段的气体线速均为0.65m/s。汽提段5内混合半焦床层的温度均为500℃,汽提介质均为500℃的汽提水蒸汽61。经半焦排料管10进入取热器7的汽提后的混合半焦,均被取热介质(环境温度下的水)取热降温至80℃。提升管干馏反应器18出口处的绝对压力与床层式干馏反应器3顶部的绝对压力均基本相同。烧炭空气23均为0.4MPa(绝对压力)的压缩空气,提升气体17均为0.3MPa(绝对压力)的压缩干气。试验环境温度均为25~26℃。
实施例1~实施例6其余的操作条件、产品分布及部分产品的性质,分别见表2~表7。表2~表7中的产品分布,均是指干馏装置总的产品分布。
表1油页岩原料的性质(实施例1~实施例6)
项目 | 数据 |
堆积比重(沉降状态),g/ml | 1.04 |
比热,cal/kg·℃ | 0.259 |
含油量(铝甑法测定),% | 8.5 |
含水量,% | 6.9 |
灰分含量(燃烧法测定),% | 70.4 |
粒径分布,% | |
20μm以下 | 16.5 |
20~40μm | 6 |
40~80μm | 5.1 |
80~110μm | 2.3 |
110~149μm | 3.1 |
149~500μm | 18.2 |
500~1000μm | 20 |
1000~1500μm | 18.5 |
1500~3000μm | 10.3 |
表2实施例1的操作条件、产品分布及部分产品的性质
[注]:实施例2~实施例6同此。
表3实施例2的操作条件、产品分布及部分产品的性质
表4实施例3的操作条件、产品分布及部分产品的性质
表5实施例4的操作条件、产品分布及部分产品的性质
表6实施例5的操作条件、产品分布及部分产品的性质
表7实施例6的操作条件、产品分布及部分产品的性质
Claims (5)
1.一种油页岩的流化床干馏方法,其特征在于:该方法依次包括如下步骤:
A.粉碎后的油页岩原料(26)经油页岩原料进料管(27)进入提升管干馏反应器(18)的下部,床层式烧炭器(22)内的高温热载体经高温热载体输送管(25)进入提升管干馏反应器(18)的下部,油页岩原料(26)与高温热载体混合后,在由提升管干馏反应器(18)的底部通入的提升气体(17)的提升作用下沿提升管干馏反应器(18)上行,进行一段干馏反应;
B.一段干馏反应后的油页岩原料和与其混合在一起的热载体、还有一段干馏反应生成的页岩油和干馏气,由提升管干馏反应器(18)的出口进入床层式干馏反应器(3),一段干馏反应后的油页岩原料在床层式干馏反应器密相床(4)内进行二段干馏反应,得到二段干馏反应生成的页岩油、干馏气和页岩半焦,床层式干馏反应器密相床(4)内的页岩半焦和热载体相互混合形成混合半焦,一段和二段干馏反应生成的油气(16)经设于床层式干馏反应器(3)内的旋风分离器分离出混合半焦后由床层式干馏反应器(3)流出,床层式干馏反应器密相床(4)内的混合半焦向下流动,进入设于床层式干馏反应器(3)下方的汽提段(5),向汽提段(5)内通入汽提水蒸汽(61),汽提出混合半焦夹带的油气;
C.在汽提段(5)内汽提后的混合半焦流动至汽提段(5)的下部,一部分经取热降温后排出干馏装置,另一部分经半焦斜管(13)进入床层式烧炭器(22),在床层式烧炭器密相床(14)内与烧炭空气(23)接触进行烧炭,烧去混合半焦上的焦炭,生成高温热载体,烧炭生成的烟气(19)经设于床层式烧炭器(22)内的旋风分离器分离出高温热载体后由床层式烧炭器(22)排出,床层式烧炭器密相床(14)内的高温热载体经高温热载体输送管(25)进入提升管干馏反应器(18)的下部,与油页岩原料(26)混合。
2.根据权利要求1所述的油页岩的流化床干馏方法,其特征在于:进入提升管干馏反应器(18)内的油页岩原料(26)经过一段干馏反应后,转化率为20%~30%。
3.根据权利要求1或2所述的油页岩的流化床干馏方法,其特征在于:进入提升管干馏反应器(18)内的高温热载体与油页岩原料(26)的重量流量之比为2~7,油页岩原料(26)在提升管干馏反应器(18)内的停留时间为3~8min,提升管干馏反应器(18)出口处的温度为450~550℃,绝对压力为0.1~0.4MPa,提升管干馏反应器(18)内提升气体(17)的平均线速为7~15m/s,一段干馏反应后的油页岩原料在床层式干馏反应器密相床(4)内进行二段干馏反应的时间为1~10min,床层式干馏反应器密相床(4)的温度为450~550℃,床层式干馏反应器(3)稀相段的气体线速为0.2~1.2m/s,床层式干馏反应器(3)顶部的绝对压力为0.1~0.4MPa,经半焦斜管(13)进入床层式烧炭器(22)的汽提后的混合半焦在床层式烧炭器密相床(14)内进行烧炭的时间为3~8min,床层式烧炭器密相床(14)的温度为650~750℃,床层式烧炭器(22)稀相段的气体线速为0.2~1.2m/s,床层式烧炭器(22)顶部的绝对压力为0.1~0.4MPa。
4.根据权利要求1或2所述的油页岩的流化床干馏方法,其特征在于:油页岩原料(26)的粒径不大于3mm,含油量为5%~35%,含水量不高于15%。
5.一种用于实现权利要求1所述方法的油页岩的流化床干馏装置,包括一个床层式干馏反应器(3)、一个床层式烧炭器(22),其特征在于:油页岩的流化床干馏装置还设有一个提升管干馏反应器(18),提升管干馏反应器(18)的下部设有油页岩原料进料管(27),底部设有提升气体分布器(12),提升管干馏反应器(18)的出口通入床层式干馏反应器(3)内,床层式干馏反应器(3)内设有旋风分离器,顶部设有油气集气室(1),下方设有汽提段(5),汽提段(5)内设有汽提挡板、汽提蒸汽分布器(6),汽提段(5)的下部设有半焦排料管(10)和半焦斜管(13),其上均设有半焦流量控制阀(11),半焦排料管(10)的出口与取热器(7)相连,取热器(7)通过半焦输送管(8)与半焦排料罐(9)相连,半焦斜管(13)的出口通入床层式烧炭器(22)内,床层式烧炭器(22)内设有旋风分离器,顶部设有烟气集气室(20),底部设有烧炭空气分布器(15),床层式烧炭器(22)的底部与提升管干馏反应器(18)之间设有高温热载体输送管(25),高温热载体输送管(25)上设有高温热载体流量控制阀(24),高温热载体输送管(25)的入口通入床层式烧炭器(22)内,出口连接于提升管干馏反应器(18)的下部。
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