CN104531195B - 一种外热式油页岩干馏工艺 - Google Patents

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Abstract

一种外热式油页岩干馏工艺，其特点是，包括：将干燥去除外水的油页岩由干馏储料斗进入外热式水平回转干馏炉内与热管进行热量交换，干馏产物半焦及干馏气体同时送入气固分离室中，将固体部分的半焦送至燃烧炉进行燃烧，产生的页岩灰从燃烧炉底部排出，产生的高温烟气送入外热式水平回转干馏炉外与热管进行热量交换，利用烟气剩余温度在外热式水平回转干馏炉尾部送至干燥室中对油页岩原矿进行干燥除水；从气固分离室中的气体部分送入冷却回收系统中进行冷凝回收页岩油，未冷凝的瓦斯气送入至燃烧炉燃烧，产生烟气送入外热式水平回转干馏炉外进行热量交换，或送入至喷嘴处在外热式水平回转干馏炉外燃烧产生高温烟气与热管进行热量交换。

Description

一种外热式油页岩干馏工艺
技术领域
本发明涉及油页岩干馏技术领域，具体地说，是一种外热式油页岩干馏工艺。
背景技术
油页岩是一种沉积岩，含有油母质于其矿物质的骨架内，油页岩隔绝空气加热到500℃左右，油母质热解为页岩油，此过程称为油页岩干馏，干馏生成半焦和页岩油气，世界油页岩资源丰富，其储量折算成页岩油高达4000多亿吨，我国油页岩资源预测可达7199亿吨，折算成页岩油为476亿吨，目前仍未大规模开采，可作为煤等一次常规能源的替代资源。
国内对油页岩干馏主要采用以抚顺炉炉型为代表的立式气体热载体干馏炉，该炉型只适用于块状页岩（25-75mm），开采及破碎过程中产生的约25%的小颗粒油页岩（0-25mm）舍弃，其工艺流程是通过燃烧炉内底部部分油页岩半焦产生高温烟气，对炉内中上部其他油页岩进行干馏，由于块径大的页岩中心未能完全干馏及烧油等一些原因导致抚顺炉的油收率仅为含油率的65%左右。
粉末状页岩（0-25mm）所采用的水平回转干馏炉，可以分为内热式和外热式两种，内热式采用固体热载体作为热源与粉末状油页岩进行充分的混合达到干馏条件，此专利已经被授予发明专利（ZL200710055610.1），发明名称为：“油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺”。国外工艺技术较为成熟，如Galoter炉，但其仍然存在干馏后干馏气体中含尘较多，致使页岩油中机械杂质较多，不能达到合格标准等诸多缺点。外热式水平回转干馏炉在1931年-1961年爱沙尼亚油页岩炼油厂曾制造一台水平回转外热式干馏炉，但因传热效率低、处理量低而遭到淘汰，国内仍有采用外热式干馏技术对轮胎等橡胶废弃物进行分解，但单台处理量仍然较低、传热效率低下。而对于外热式干馏工艺（如ATP炉）是将热源与油页岩隔离，间接将热量传递给油页岩，国内外尚未有外热式干馏油页岩成功案例。
外热式水平回转干馏炉的热传导方式是气体热载体先将水平回转干馏炉的外壁加热，然后靠导热与接触的油页岩进行换热，此热量传递的方法效率低下、干馏时间长，处理物料量小；此外，气体热载体在水平回转干馏炉的筒壁外与固定式外壳之间停留时间过短，导致热量未完全传递给油页岩就从固定式外壳排出，热量未能充分利用，热量损失较大。
热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。由热管组成的热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、有利于控制露点腐蚀等优点。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术之不足，并对现有技术进行实质性创新，提出一种流程合理，能够提高外热源与油页岩传热效率，提高页岩油产量和质量的外热式油页岩干馏工艺。
实现本发明目的采用的技术方案是：一种外热式油页岩干馏工艺，其特征是：它包括的内容是，将环境温度的油页岩原矿送入干燥室内，经过干燥去除外水后送入到干馏储料斗中，干馏储料斗中的油页岩温度150℃-200℃，通过自身重力进入外热式水平回转干馏炉内，在外热式水平回转干馏炉中与热管进行热量交换，400℃-500℃的干馏产物半焦及干馏气体同时送入气固分离室中，其中400℃-500℃固体部分的半焦送至燃烧炉进行燃烧，产生的页岩灰从燃烧炉底部排出，产生的850℃-950℃高温烟气经过喷嘴送入外热式水平回转干馏炉外与热管进行热量交换，在此过程中，热管随着干馏炉的一起旋转，从喷嘴喷出的高温烟气依次与干馏炉径向不同热管进行热量交换，当热管旋转到与油页岩接触时，将热量传递给油页岩，随着干馏炉的旋转，热管反复与喷嘴处的高温烟气进行热量交换，又不断与新进入干馏炉的油页岩进行热量传递，在沿干馏炉轴向位置烟气依次与热管进行热量交换，利用烟气200℃-250℃剩余温度在外热式水平回转干馏炉尾部出口处送至干燥室中对油页岩原矿进行干燥去除油页岩中的外水以减少页岩油中含水量；从气固分离室中400℃-500℃的气体部分送入冷却回收系统中进行冷凝回收页岩油，产生的页岩油进入收油罐储存，未冷凝的40℃瓦斯气从顶部排出送入至燃烧炉燃烧产生850℃-950℃烟气送入外热式水平回转干馏炉外进行热量交换，或送入至喷嘴处在外热式水平回转干馏炉外燃烧产生850℃-950℃高温烟气与热管进行热量交换。
本发明的一种外热式油页岩干馏工艺的优点体现在：
（1）外热式水平回转干馏炉可以处理粉末状，颗粒0-25mm，粒径不为零的油页岩，可以解决油页岩全资源的有效利用；
（2）高效的传热技术将热源的热量高效传递给油页岩，大大提高了页岩油的质量及效率，为外热式干馏工艺在我国油页岩行业的推广，实现技术瓶颈上的突破；
（3）工艺装置操作灵活、弹性大，可以与现有采用抚顺炉的生产企业配套，设计炉体尺寸，使开采的油页岩完全利用；由于采用高效传热的热管技术，可以新建投资建设大处理量的单台套装置；
（4）外热式干馏工艺中无外界工质进入回转干馏炉内，充分保障了干馏产物纯度及质量，若配以高效的页岩油回收装置，其品质将能得到高品质的页岩油；
（5）干馏工艺中采用热管原理的高效换热装置，能最大程度的将高温热源的热量传递给炉内的油页岩，降低生产能耗，缩小生产成本，提高生产效益，适用于老旧技术的改造；
（6）热利用率高，燃烧炉所产生的高温烟气送去干馏及干燥油页岩，其热量被有效的利用；未冷凝的瓦斯气也可通入到干馏炉中进行燃烧，产生的高温烟气对油页岩进行干馏，改变热管在干馏炉上的布置方式，可以对炉内温度进行控制，使干馏炉内温度场均匀化；
（7）亦可用于煤、油砂、废旧轮胎、石油焦、有机废料和生物质干馏技术领域；
（8）高效传热，将高温热源的热量迅速、有效传递给油页岩，减少热量损失，提升外热式油页岩干馏炉单台处理量，进而提高油页岩干馏产量及质量。
附图说明
图1为本发明的外热式油页岩干馏工艺流程图（外热式水平回转干馏炉3为正流向）；
图2为外热式水平回转干馏炉3为逆流向。
1-干燥室，2-干馏储料斗，3-外热式水平回转干馏炉，4-外热式水平回转干馏炉固定式外壳，5-气固分离室，6-燃烧炉，7-冷却回收系统，8-收油罐，9-喷嘴，10-热管。
具体实施方式
下面利用附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的一种外热式油页岩干馏工艺，包括的内容是，将环境温度的油页岩原矿送入干燥室1内，经过干燥去除外水后送入到干馏储料斗2中，干馏储料斗中的油页岩温度150℃-200℃，通过自身重力进入外热式水平回转干馏炉3内，在外热式水平回转干馏炉3中与热管10进行热量交换，400℃-500℃的干馏产物半焦及干馏气体同时送入气固分离室5中，其中400℃-500℃固体部分的半焦送至燃烧炉6进行燃烧，产生的页岩灰从燃烧炉6底部排出，产生的850℃-950℃高温烟气经过喷嘴9送入外热式水平回转干馏炉3外与热管10进行热量交换，在此过程中，热管10随着干馏炉3的一起旋转，从喷嘴9喷出的高温烟气依次与干馏炉3径向不同热管10进行热量交换，当热管10旋转到与油页岩接触时，将热量传递给油页岩，随着干馏炉3的旋转，热管10反复与喷嘴9处的高温烟气进行热量交换，又不断与新进入干馏炉3的油页岩进行热量传递，在沿干馏炉轴向位置烟气依次与热管10进行热量交换，利用烟气200℃-250℃剩余温度在外热式水平回转干馏炉尾部出口处送至干燥室1中对油页岩原矿进行干燥去除油页岩中的外水以减少页岩油中含水量；从气固分离室5中400℃-500℃的气体部分送入冷却回收系统7中进行冷凝回收页岩油，产生的页岩油进入收油罐储存，未冷凝的40℃瓦斯气从顶部排出送入至燃烧炉6燃烧产生850℃-950℃烟气送入外热式水平回转干馏炉外进行热量交换，或送入至喷嘴9处在外热式水平回转干馏炉3外燃烧产生850℃-950℃高温烟气与热管10进行热量交换。所述的热管10为市售产品。
如图2所示，外热式水平回转干馏炉3物料流动方向与高温气体流动方向可以为逆流布置，高温烟气经喷嘴9进入外热式水平回转干馏炉3外，与热管10进行热量交换，通过调整热管10在外热式水平回转干馏炉3上的布置位置，可达到油页岩最佳的干馏温度。

Claims (1)

1.一种外热式油页岩干馏工艺，其特征是：它包括的内容是，将环境温度的油页岩原矿送入干燥室内，经过干燥去除外水后送入到干馏储料斗中，干馏储料斗中的油页岩温度150℃-200℃，通过自身重力进入外热式水平回转干馏炉内，在外热式水平回转干馏炉中与热管进行热量交换，400℃-500℃的干馏产物半焦及干馏气体同时送入气固分离室中，其中400℃-500℃固体部分的半焦送至燃烧炉进行燃烧，产生的页岩灰从燃烧炉底部排出，产生的850℃-950℃高温烟气经过喷嘴送入外热式水平回转干馏炉外与热管进行热量交换，在此过程中，热管随着干馏炉的一起旋转，从喷嘴喷出的高温烟气依次与干馏炉径向不同热管进行热量交换，当热管旋转到与油页岩接触时，将热量传递给油页岩，随着干馏炉的旋转，热管反复与喷嘴处的高温烟气进行热量交换，又不断与新进入干馏炉的油页岩进行热量传递，在沿干馏炉轴向位置烟气依次与热管进行热量交换，利用烟气200℃-250℃剩余温度在外热式水平回转干馏炉尾部出口处送至干燥室中对油页岩原矿进行干燥去除油页岩中的外水以减少页岩油中含水量；从气固分离室中400℃-500℃的气体部分送入冷却回收系统中进行冷凝回收页岩油，产生的页岩油进入收油罐储存，未冷凝的40℃瓦斯气从顶部排出送入至燃烧炉燃烧产生850℃-950℃烟气送入外热式水平回转干馏炉外进行热量交换，或送入至喷嘴处在外热式水平回转干馏炉外燃烧产生850℃-950℃高温烟气与热管进行热量交换。
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