CN106433723A - 一种蓄热式块状油页岩热解处理系统及其方法 - Google Patents

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CN106433723A CN201611166554.4A CN201611166554A CN106433723A CN 106433723 A CN106433723 A CN 106433723A CN 201611166554 A CN201611166554 A CN 201611166554A CN 106433723 A CN106433723 A CN 106433723A
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姜朝兴
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Abstract

本发明属于油页岩热解处理工艺，具体涉及到一种蓄热式块状油页岩热解处理系统及其方法。针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种蓄热式块状油页岩热解处理系统及其方法，包括：链板式烘干机、料斗和蓄热式热解反应器，所述料斗与所述链板式烘干机相连。本发明利用内置式蓄热式辐射管作为加热源，通过对蓄热辐射管的合理布置，实现了反应器温度合理控制，并能够简化辐射管的设计，降低投资成本。同时，该系统实现了对宽粒径范围的油页岩热解处理，可以规模化生产。

Description

一种蓄热式块状油页岩热解处理系统及其方法
技术领域
本发明属于油页岩热解处理工艺，具体涉及到一种蓄热式块状油页岩热解处理系统及其方法。
背景技术
我国拥有大量的油页岩资源，通过热解处理能够得到大量的油气资源，对于我国油气资源短缺具有重要意义。但是，目前处理油页岩的成熟工艺主要是针对块状原料，如抚顺炉、三江炉等，但都存在单炉规模小，油气产率低的问题，针对粉状油页岩处理工艺包括大连理工的DG法和澳大利亚的ATP法，但都因为工艺复杂、造价高，没有得到有效推广。因此，开发出一种工艺简单、成本低的油页岩热解处理，对实现有效、低投入地处理油页岩具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种蓄热式块状油页岩热解处理系统及其方法，利用内置式蓄热式辐射管作为加热源，通过对蓄热辐射管的合理布置，实现了反应器温度合理控制，并能够简化辐射管的设计，降低投资成本。同时，该系统实现了对宽粒径范围的油页岩热解处理，可以规模化生产。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种蓄热式块状油页岩热解处理系统，其特征在于，包括：
链板式烘干机；
料斗，所述料斗与所述链板式烘干机相连；
蓄热式热解反应器，包括：热解室、双蓄热式辐射管系统、进料口、出料口和热解气出口系统，其中，
所述双蓄热式辐射管系统包括：辐射管、蓄热体、空气风机、烟气风机、空气管线、烟气管线、燃气管线、燃气烧嘴、换向阀，
所述热解气出口系统包括：设置在所述热解室侧壁上并且位于相邻两层辐射管之间的多个热解气出口、将多个所述热解气出口连接的管路以及位于所述热解反应器下方侧部的热解气导出口，所述管路的下端与所述热解气导出口连接；其中，
所述辐射管沿所述蓄热式热解反应器的高度方向呈多层布置在所述热解室内部，每层具有多根沿水平方向布置的所述辐射管，所述辐射管的两端分别与所述热解室的侧壁固定连接；
所述蓄热体左右对称的设置在所述蓄热式热解反应器的外壁上，所述蓄热体中心设有所述燃气烧嘴，用于使通入的燃气和空气燃烧，产生烟气；
所述蓄热式热解反应器外壁与所述热解室的侧壁之间形成密闭通道，所述密闭通道与所述辐射管和所述燃气烧嘴连通，用于将所述燃气烧嘴燃烧产生的烟气通入所述辐射管中，并使烟气通过热解室侧壁直接加热所述热解室；
所述空气风机、烟气风机分别经所述空气管线、烟气管线与所述换向阀连接，所述换向阀和所述燃气管线分别与所述燃气烧嘴连接，并且，所述烟气风机与所述链板式烘干机连接，用于将所述蓄热式热解反应器排出烟气送入所述链板式烘干机作为烘干热源；
半焦气化炉，所述半焦气化炉分别与所述热解反应器的出料口和所述燃气烧嘴连接，用于将热解半焦气化，产生可燃气, 并将气化产生的可燃气经所述燃气管线送入所述燃气烧嘴提供燃烧；
冷凝鼓风系统，所述冷凝鼓风系统设置在所述蓄热式热解反应器和净化系统之间，其入口与所述热解气导出口连接，出口与所述净化系统连接，用于将所述热解反应器产生的热解气进行冷凝鼓风处理，得到的可燃气和页岩油；
净化系统，所述净化系统与所述冷凝鼓风系统连接，用于将可燃气进行净化处理，得到净燃气。
发明人发现，本发明提出了一种蓄热式块状油页岩热解处理系统及其方法，利用内置式蓄热式辐射管作为加热源，通过对蓄热辐射管的合理布置，实现了反应器温度合理控制，并能够简化辐射管的设计，降低投资成本。同时，该系统实现了对宽粒径范围的油页岩热解处理，可以规模化生产。
根据本发明的具体实施例，所述蓄热式热解反应器为立式炉结构。
根据本发明的具体实施例，所述蓄热体沿所述蓄热式热解反应器的高度方向多层布置，每层包括左右对称的位于所述辐射管两端的两个蓄热体。
根据本发明的具体实施例，所述换向阀通过空气/烟气管线与燃气烧嘴连接，所述燃气管线一端与所述半焦气化炉连接，另一端与所述燃气烧嘴连接。
根据本发明的具体实施例，所述蓄热体为陶瓷蜂窝体材料，每层的蓄热体为4-8层的辐射管提供作为加热源的所述烟气。
根据本发明的具体实施例，所述换向阀根据所述蓄热体温度变化设置换向时间间隔，优选的，为20-150s，以使所述双蓄热式辐射管系统的两侧交替进行燃烧-排烟气。
根据本发明的具体实施例，所述料斗与所述进料口相连，所述出料口与半焦气化炉之间设有半焦输送装置。
根据本发明的具体实施例，燃气和空气在所述燃气烧嘴中燃烧，产生600-1000℃的高温烟气；所述烟气经所述辐射管后，温度下降至500-700℃，并将所述蓄热体加热到500-650℃。
同时，本发明提供了一种利用前面所述的系统进行油页岩蓄热式热解反应的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a. 将油页岩破碎筛分送入链板式烘干机，烟气经烟气风机引入链板式烘干机作为烘干热源，对油页岩原料进行烘干；
b. 燃气和空气在一侧的燃气烧嘴中燃烧产生高温烟气，所述高温烟气通过热解室侧壁直接加热热解室，并把烟气通过辐射管内置在热解室中，为热解反应提供热源；所述高温烟气经所述辐射管后，对另一侧的蓄热体进行加热，最终烟气经所述烟气风机引入链板式烘干机中；
c. 换向阀根据所述蓄热体温度变化设置换向时间间隔，当换向阀换向后，所述一侧的燃气烧嘴停止供燃气，而所述另一侧烧嘴开始供燃气燃烧并产生高温烟气，以使所述双蓄热式辐射管系统的两侧交替进行燃烧-排烟气，为热解反应提供热源；
d. 烘干的油页岩原料进入料斗，通过进料口加入到蓄热式热解反应器中，经布置在所述反应器中的辐射管均布和加热，在所述热解反应器的热解室中完成热解过程，产生热解气和热半焦；产生的热解气通过设置在相邻两层的所述辐射管之间的多个热解气出口汇集，并从热解反应器下部的热解气导出口导出，产生的热半焦通过出料口排出到半焦气化炉中产生可燃气，所述可燃气送入所述燃气烧嘴进行燃烧；
e．所述热解气进入冷凝鼓风系统，在冷凝鼓风过程中得到页岩油和可燃气；产生的页岩油析出成为页岩油产品，冷却后的可燃气送入净化系统进行净化处理，得到净燃气。
根据本发明的具体实施例，所述油页岩原料为粒径范围为6-100mm的块状油页岩；所述高温烟气为600-1000℃；所述烟气经所述辐射管后，温度下降至500-700℃，并将所述蓄热体加热到500-650℃。
本发明的有益效果如下：
本发明提出了一种蓄热式块状油页岩热解处理系统及其方法，利用内置式蓄热式辐射管作为加热源，通过对蓄热辐射管的合理布置，实现了反应器温度合理控制，并能够简化辐射管的设计，降低投资成本；该系统采取内置外热式，热解气发热量高，有利于热解气后续利用；该系统实现了对宽粒径范围的油页岩热解处理，可以规模化生产。
附图说明
图1为本发明热解处理系统的结构图。
其中，1、链板式烘干机，2、料斗，3、蓄热式热解反应器，301、辐射管，302、蓄热体，303、空气风机，304、烟气风机，305、燃气烧嘴，306、换向阀，307、热解气出口系统，4、半焦气化炉，5、冷凝鼓风系统，6、净化系统。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种蓄热式块状油页岩热解处理系统，如图1所示，包括：链板式烘干机1；料斗2，所述料斗与所述链板式烘干机相连；蓄热式热解反应器3，包括：热解室、双蓄热式辐射管系统、进料口、出料口和热解气出口系统307，其中，所述双蓄热式辐射管系统包括：辐射管301、蓄热体302、空气风机303、烟气风机304、空气管线、烟气管线、燃气管线、燃气烧嘴305、换向阀306，所述热解气出口系统包括：设置在所述热解室侧壁上并且位于相邻两层辐射管之间的多个热解气出口、将多个所述热解气出口连接的管路以及位于所述热解反应器下方侧部的热解气导出口，所述管路的下端与所述热解气导出口连接；半焦气化炉4，所述半焦气化炉分别与所述热解反应器的出料口和所述燃气烧嘴连接，用于将热解半焦气化，产生可燃气, 并将气化产生的可燃气经所述燃气管线送入所述燃气烧嘴提供燃烧；冷凝鼓风系统5，所述冷凝鼓风系统设置在所述蓄热式热解反应器和净化系统之间，其入口与所述热解气导出口连接，出口与所述净化系统连接，用于将所述热解反应器产生的热解气进行冷凝鼓风处理，得到的可燃气和页岩油；净化系统6，所述净化系统与所述冷凝鼓风系统连接，用于将可燃气进行净化处理，得到净燃气。
发明人发现，本发明提出了一种蓄热式块状油页岩热解处理系统及其方法，利用内置式蓄热式辐射管作为加热源，通过对蓄热辐射管的合理布置，实现了反应器温度合理控制，并能够简化辐射管的设计，降低投资成本；该系统采取内置外热式，热解气发热量高，有利于热解气后续利用；该系统实现了对宽粒径范围的油页岩热解处理，可以规模化生产。
根据本发明的具体实施例，所述蓄热式热解反应器包括：热解室、双蓄热式辐射管系统、进料口、出料口和热解气出口系统，其中，所述热解气出口系统包括：设置在所述热解室侧壁上并且位于相邻两层辐射管之间的多个热解气出口、将多个所述热解气出口连接的管路以及位于所述热解反应器下方侧部的热解气导出口，所述管路的下端与所述热解气导出口连接。在本发明的一些具体实施例中，原料从进料口进入所述蓄热式热解反应器，在原料下行移动过程中进入热解室，经热解反应器中的辐射管的均布和加热后，原料在隔绝空气的氛围下发生热解反应，产生热解气和热半焦，产生的热解气通过热解气出口系统排出去，产生的热半焦通过出料口机械直接排出。在本发明的一些具体实施例中，所述料斗与所述进料口相连，用于将料斗中的原料加入到所述蓄热式热解反应器中进行处理，所述出料口与半焦气化炉相连，用于将产生的热半焦通过出料口排到所述半焦气化炉中。优选的，所述出料口与半焦气化炉之间设有半焦输送装置，使得半焦运输更加高效。
根据本发明的具体实施例，所述蓄热式热解反应器，其形状不受具体的限制，只要能够将原料进行热解处理即可。在本发明的一些具体实施例中，所述蓄热式热解反应器为炉结构，可以立式炉结构或者卧式炉结构。优选的，所述蓄热式热解反应器为立式炉结构。进一步的，本系统的蓄热式热解反应器可以把炉膛无限放大，只需要多布置一些辐射管就可以解决规模问题，克服可传统立式炉规模小的缺点，目前单炉年处理100万吨的蓄热式立式炉的炉膛面积为400-800平方米。
根据本发明的具体实施例，所述双蓄热式辐射管系统包括：辐射管、蓄热体、空气风机、烟气风机、空气管线、烟气管线、燃气管线、燃气烧嘴、换向阀，用于对所述蓄热式热解反应器进行加热。在本发明的一些具体实施例中，所述蓄热体设置在蓄热式热解反应器的四周外面，用于将高温烟气通过外壁来直接加热所述蓄热式热解反应器；所述辐射管设置在蓄热式热解反应器的内部，用于将高温烟气通过蓄热式辐射管的管壁来直接加热所述蓄热式热解反应器。由此，所述双蓄热式辐射管系统实现了外热和内热结合的高效率的所述蓄热式热解反应器。
根据本发明的具体实施例，所述辐射管的具体设置方式和数量不受具体限制，只要能够加热所述蓄热式热解反应器即可。在本发明的一些具体实施例中，所述辐射管的设置方式可以是沿所述蓄热式热解反应器的高度方向呈多层布置在所述热解室内部，每层的所述辐射管沿水平方向布置，所述辐射管的两端分别与所述热解室的侧壁固定连接；所述辐射管的数量可以为多根，优选的，所述辐射管可以呈多层布置，每层的所述辐射管可以具有多根沿水平方向布置。由此，所述辐射管实现了从所述蓄热式热解反应器内部对其进行高效加热。
根据本发明的具体实施例，所述蓄热体的具体设置方式、材质和数量不受具体限制，只要能够加热所述蓄热式热解反应器即可。在本发明的一些具体实施例中，所述蓄热体左右对称的设置在所述蓄热式热解反应器的外壁上，所述蓄热体沿所述蓄热式热解反应器的高度方向多层布置，并且，所述蓄热体中心设有所述燃气烧嘴，用于使通入的燃气和空气燃烧，产生烟气；所述蓄热体的材质为陶瓷蜂窝体材料，具有单位体积表面大，热稳定好、耐腐蚀等优点；所述蓄热体呈多层布置，每层包括左右对称的位于所述辐射管两端的两个蓄热体。由此，所述蓄热体实现了从所述蓄热式热解反应器外部对其进行高效加热。
根据本发明的具体实施例，所述辐射管和所述蓄热体的连接关系不受具体限制，只要能够实现高效率的加热所述蓄热式热解反应器即可。在本发明的一些具体实施例中，所述蓄热式热解反应器外壁与所述热解室的侧壁之间形成密闭通道，所述密闭通道与所述辐射管和所述燃气烧嘴连通，用于将所述燃气烧嘴燃烧产生的烟气通入所述辐射管中，并使烟气通过热解室侧壁直接加热所述热解室。优选的，每层的蓄热体为4-8层的辐射管提供作为加热源的所述烟气。由此，实现了外热和内热结合的高效率的所述蓄热式热解反应器。
根据本发明的具体实施例，所述双蓄热式辐射管系统的空气风机的设置方式不受具体限制，只要能够为所述蓄热式热解反应器提供空气即可。在本发明的一些具体实施例中，所述空气风机与所述换向阀连接，优选的，两者之间通过空气管线进行连接。
根据本发明的具体实施例，所述双蓄热式辐射管系统的烟气风机的设置方式不受具体限制，只要能够对所述蓄热式热解反应器进行烟气运输即可。在本发明的一些具体实施例中，所述烟气风机与所述换向阀连接，优选的，两者之间通过烟气管线进行连接；所述烟气风机与所述链板式烘干机连接，用于将所述蓄热式热解反应器排出的烟气送入所述链板式烘干机作为烘干热源。由此，实现了烟气余热的有效利用，降低投资成本。
根据本发明的具体实施例，所述换向阀的设置方式和工作方式不受具体限制，只要能够起到换向的作用即可。在本发明的一些具体实施例中，所述换向阀的设置方式为一端通过空气/烟气管线与燃气烧嘴连接，另一端通过空气/烟气管线分别与相应的空气/烟气风机连接；所述换向阀的工作方式可以根据所述蓄热体温度变化设置换向时间间隔，优选的，为20-150s，以使所述双蓄热式辐射管系统的两侧交替进行燃烧-排烟气。
根据本发明的具体实施例，所述燃气烧嘴的设置方式不受具体限制，只要能够产生高温烟气即可。在本发明的一些具体实施例中，所述燃气烧嘴设置在蓄热体中心；所述换向阀通过空气/烟气管线与燃气烧嘴连接，用于为所述燃气烧嘴提供空气来进行燃烧和将低温烟气排放到换向阀；所述燃气烧嘴与所述燃气管线连接，用于将可燃气输送到所述燃气烧嘴中，进一步的，所述燃气烧嘴通过所述燃气管线与所述半焦气化炉连接，用于将所述半焦气化炉中的可燃气输送到所述燃气烧嘴中提供燃料。
根据本发明的具体实施例，所述半焦气化炉提供的燃气和所述换向阀提供的空气在左边的燃气烧嘴中燃烧产生600-1000℃高温烟气，所述高温烟气经4-8个所述辐射管进入所述蓄热式热解反应器中作为加热源提供热解反应需要的能量，烟气温度下降至500-700℃后经过右边的所述蓄热体材料，把烟气温度降至250℃以下经由所述烟气管道、换向阀排出到所述烟气风机后被送入所述链板式烘干机作为烘干热源，而右边的所述蓄热体材料被加热到500-650℃；所述换向阀根据所述蓄热体温度变化设置了间隔换向时间，一般为20-150s，当换向阀换向后，左边的燃气烧嘴停止由所述半焦气化炉提供燃气，而右边的燃气烧嘴开始由所述半焦气化炉提供燃气进行燃烧，所述换向阀提供的空气通过原先的烟气管线进入右边的蓄热体材料，经蓄热体加热，常温空气加热至500-650℃后，与燃气混合在右边的燃气烧嘴中燃烧，产生高温烟气通过所述辐射管进入所述蓄热式热解反应器中。
根据本发明的具体实施例，该系统还包括冷凝鼓风系统，所述冷凝鼓风系统设置在所述蓄热式热解反应器和净化系统之间，其入口与所述热解气导出口连接，出口与所述净化系统连接，用于将所述热解反应器产生的热解气进行冷凝鼓风处理，得到的可燃气和页岩油。进一步的，得到的可燃气送入净化系统，得到的页岩油直接排出，优选的，该系统还包括页岩油收集装置，与所述冷凝鼓风系连接，用于储存所述冷凝鼓风系统排出的页岩油。
根据本发明的具体实施例，该系统中的油页岩原料的粒径不受具体限制，只要能够进行热解处理即可。在本发明的一些具体实施例中，所述油页岩原料的粒径范围为6-100mm的块状油页岩，有利于所述油页岩原料在所述蓄热式热解反应器内进行有效地热解处理。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种利用前面所述的系统进行油页岩蓄热式热解反应的方法，包括以下步骤：
a. 将油页岩破碎筛分送入链板式烘干机，烟气经烟气风机引入链板式烘干机作为烘干热源，对油页岩原料进行烘干。
根据本发明的具体实施例，油页岩经破碎筛分至粒径为6mm-100mm，送入链板式烘干机，经烟气风机引过来的150-250℃的烟气送入链板式烘干机作为烘干热源，把油页岩烘干至水分小于5%，有利于所述油页岩在所述蓄热式热解反应器内进行有效地热解处理。
b. 燃气和空气在一侧的燃气烧嘴中燃烧产生高温烟气，所述高温烟气通过热解室侧壁直接加热热解室，并把烟气通过辐射管内置在热解室中，为热解反应提供热源；所述高温烟气经所述辐射管后，对另一侧的蓄热体进行加热，最终烟气经所述烟气风机引入链板式烘干机中。
根据本发明的具体实施例，所述半焦气化炉提供的燃气和所述换向阀提供的空气在左边的燃气烧嘴中燃烧产生600-1000℃高温烟气，所述高温烟气经4-8个所述辐射管进入所述蓄热式热解反应器中作为加热源提供热解反应需要的能量，烟气温度下降至500-700℃后经过右边的所述蓄热体材料，把烟气温度降至250℃以下经由所述烟气管道排出到换向阀，而右边的所述蓄热体材料被加热到500-650℃，最终排出的250℃以下烟气经所述烟气风机引入链板式烘干机中，对链板式烘干机中的油页岩进行烘干处理。
c. 换向阀根据所述蓄热体温度变化设置换向时间间隔，当换向阀换向后，所述一侧的燃气烧嘴停止供燃气，而所述另一侧烧嘴开始供燃气燃烧并产生高温烟气，以使所述双蓄热式辐射管系统的两侧交替进行燃烧-排烟气，为热解反应提供热源。
根据本发明的具体实施例，所述换向阀根据所述蓄热体温度变化设置了间隔换向时间，一般为20-150s，当换向阀换向后，左边的燃气烧嘴停止由所述半焦气化炉提供燃气，而右边的燃气烧嘴开始由所述半焦气化炉提供燃气进行燃烧，所述换向阀提供的空气通过原先的烟气管线进入右边的蓄热体材料，经蓄热体加热，常温空气加热至500-650℃后，与燃气混合在右边的燃气烧嘴中燃烧，产生高温烟气通过所述辐射管进入所述蓄热式热解反应器中。由此，实现了所述双蓄热式辐射管系统的两侧交替进行燃烧-排烟气，为热解反应提供热源。
d. 烘干的油页岩原料进入料斗，通过进料口加入到蓄热式热解反应器中，经布置在所述反应器中的辐射管均布和加热，在所述热解反应器的热解室中完成热解过程，产生热解气和热半焦；产生的热解气通过设置在相邻两层的所述辐射管之间的多个热解气出口汇集，并从热解反应器下部的热解气导出口导出，产生的热半焦通过出料口排出到半焦气化炉中产生可燃气，所述可燃气送入所述燃气烧嘴进行燃烧。
根据本发明的具体实施例，所述蓄热式热解反应器包括：热解室、双蓄热式辐射管系统、进料口、出料口和热解气出口系统，其中，所述热解气出口系统包括：设置在所述热解室侧壁上并且位于相邻两层辐射管之间的多个热解气出口、将多个所述热解气出口连接的管路以及位于所述热解反应器下方侧部的热解气导出口，所述管路的下端与所述热解气导出口连接。在本发明的一些具体实施例中，油页岩从进料口进入所述蓄热式热解反应器，经热解反应器中的辐射管的均布和加热后，油页岩停留时间为20-250分钟后，油页岩移动至所述蓄热式热解反应器下部的出料口排出。在原料下行移动过程中，油页岩从进料口进入到热解室，经热解反应器中的辐射管的均布和加热后，油页岩在隔绝空气的氛围下发生热解反应，产生热解气和热半焦；其中，产生的热解气的温度为400-850℃，通过热解气出口系统排出去，即，在所述热解室侧壁上并且位于相邻两层辐射管之间设置了多个热解气出口，热解气通过物料和辐射管之间的缝隙进入所述热解气出口，然后经由将多个所述热解气出口连接的管路汇集到位于所述热解反应器下方侧部的热解气导出口导出；产生的热半焦的温度范围为450-800℃，通过出料口排出。在本发明的一些具体实施例中，所述料斗与所述进料口相连，用于将料斗中的油页岩加入到所述蓄热式热解反应器中进行处理，所述出料口与半焦气化炉相连，用于将产生的热半焦通过出料口排到所述半焦气化炉中，并配入空气或水蒸汽，把热半焦气化成可燃气，然后送入燃气烧嘴中作为燃料使用。优选的，所述出料口与半焦气化炉之间设有半焦输送装置，使得半焦运输更加高效。
e．所述热解气进入冷凝鼓风系统，在冷凝鼓风过程中得到页岩油和可燃气；产生的页岩油析出成为页岩油产品，冷却后的可燃气送入净化系统进行净化处理，得到净燃气。
根据本发明的具体实施例，所述热解气进入冷凝鼓风系统后温度降至22-30℃，在冷凝鼓风过程中，得到页岩油和可燃气。进一步的，得到的页岩油析出成为页岩油产品；得到的可燃气冷却后送入净化系统进行净化处理，脱除燃气中的杂质气后作为净燃气或原料气备用。
发明人发现，本发明提出了一种蓄热式块状油页岩热解处理系统及其方法，利用内置式蓄热式辐射管作为加热源，通过对蓄热辐射管的合理布置，实现了反应器温度合理控制，并能够简化辐射管的设计，降低投资成本；该系统采取内置外热式，热解气发热量高，有利于热解气后续利用；该系统实现了对宽粒径范围的油页岩热解处理，可以规模化生产。
实施例1
抚顺油页岩的粒径为6-30mm，入炉，停留时间60分钟，辐射管控制温度见表2，物料平衡见表3，热解气成分和发热量见表4.
表1：澳大利亚褐煤分析数据
表2：工艺操作参数
序号 参数名称 参数值
1 一层辐射管壁温 650℃
2 二层辐射管壁温 600℃
3 三层辐射管壁温 550℃
4 换向阀设置时间 60s
5 一层辐射管排烟温度 180℃
6 二层辐射管壁温 160℃
7 三层辐射管壁温 140℃
表3：物料平衡表
表4：热解气成分表
序号 煤气成分及组成 结果vol%
1 CH4 39.43
2 CO 13.81
3 H2 17.65
4 CO2 10.03
5 C2H4 4.77
6 C2H6 6.88
7 C3H6 1.20
8 C3H8 4.78
9 CnHm 1.79
10 N2 2.10
11 H2S 0.10
12 合计 100
13 密度 kg/m3 1.012
14 热值 MJ/m3 28.51
热值Kcal/m3 6817.96
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面” 可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (10)

1.一种蓄热式块状油页岩热解处理系统，其特征在于，包括：
链板式烘干机；
料斗，所述料斗与所述链板式烘干机相连；
蓄热式热解反应器，包括：热解室、双蓄热式辐射管系统、进料口、出料口和热解气出口系统，其中，
所述双蓄热式辐射管系统包括：辐射管、蓄热体、空气风机、烟气风机、空气管线、烟气管线、燃气管线、燃气烧嘴、换向阀，
所述热解气出口系统包括：设置在所述热解室侧壁上并且位于相邻两层辐射管之间的多个热解气出口、将多个所述热解气出口连接的管路以及位于所述热解反应器下方侧部的热解气导出口，所述管路的下端与所述热解气导出口连接；其中，
所述辐射管沿所述蓄热式热解反应器的高度方向呈多层布置在所述热解室内部，每层具有多根沿水平方向布置的所述辐射管，所述辐射管的两端分别与所述热解室的侧壁固定连接；
所述蓄热体左右对称的设置在所述蓄热式热解反应器的外壁上，所述蓄热体中心设有所述燃气烧嘴，用于使通入的燃气和空气燃烧，产生烟气；
所述蓄热式热解反应器外壁与所述热解室的侧壁之间形成密闭通道，所述密闭通道与所述辐射管和所述燃气烧嘴连通，用于将所述燃气烧嘴燃烧产生的烟气通入所述辐射管中，并使烟气通过热解室侧壁直接加热所述热解室；
所述空气风机、烟气风机分别经所述空气管线、烟气管线与所述换向阀连接，所述换向阀和所述燃气管线分别与所述燃气烧嘴连接，并且，所述烟气风机与所述链板式烘干机连接，用于将所述蓄热式热解反应器排出烟气送入所述链板式烘干机作为烘干热源；
半焦气化炉，所述半焦气化炉分别与所述热解反应器的出料口和所述燃气烧嘴连接，用于将热解半焦气化，产生可燃气, 并将气化产生的可燃气经所述燃气管线送入所述燃气烧嘴提供燃烧；
冷凝鼓风系统，所述冷凝鼓风系统设置在所述蓄热式热解反应器和净化系统之间，其入口与所述热解气导出口连接，出口与所述净化系统连接，用于将所述热解反应器产生的热解气进行冷凝鼓风处理，得到的可燃气和页岩油；
净化系统，所述净化系统与所述冷凝鼓风系统连接，用于将可燃气进行净化处理，得到净燃气。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蓄热式热解反应器为立式炉结构。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述蓄热体沿所述蓄热式热解反应器的高度方向多层布置，每层包括左右对称的位于所述辐射管两端的两个蓄热体。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述换向阀通过空气/烟气管线与燃气烧嘴连接，所述燃气管线一端与所述半焦气化炉连接，另一端与所述燃气烧嘴连接。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述蓄热体为陶瓷蜂窝体材料，每层的蓄热体为4-8层的辐射管提供作为加热源的所述烟气。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述换向阀根据所述蓄热体温度变化设置换向时间间隔，优选的，为20-150s，以使所述双蓄热式辐射管系统的两侧交替进行燃烧-排烟气。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述料斗与所述进料口相连，所述出料口与半焦气化炉之间设有半焦输送装置。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，燃气和空气在所述燃气烧嘴中燃烧，产生600-1000℃的高温烟气；所述烟气经所述辐射管后，温度下降至500-700℃，并将所述蓄热体加热到500-650℃。
9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的系统进行油页岩蓄热式热解反应的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a. 将油页岩破碎筛分送入链板式烘干机，烟气经烟气风机引入链板式烘干机作为烘干热源，对油页岩原料进行烘干；
b. 燃气和空气在一侧的燃气烧嘴中燃烧产生高温烟气，所述高温烟气通过热解室侧壁直接加热热解室，并把烟气通过辐射管内置在热解室中，为热解反应提供热源；所述高温烟气经所述辐射管后，对另一侧的蓄热体进行加热，最终烟气经所述烟气风机引入链板式烘干机中；
c. 换向阀根据所述蓄热体温度变化设置换向时间间隔，当换向阀换向后，所述一侧的燃气烧嘴停止供燃气，而所述另一侧烧嘴开始供燃气燃烧并产生高温烟气，以使所述双蓄热式辐射管系统的两侧交替进行燃烧-排烟气，为热解反应提供热源；
d. 烘干的油页岩原料进入料斗，通过进料口加入到蓄热式热解反应器中，经布置在所述反应器中的辐射管均布和加热，在所述热解反应器的热解室中完成热解过程，产生热解气和热半焦；产生的热解气通过设置在相邻两层的所述辐射管之间的多个热解气出口汇集，并从热解反应器下部的热解气导出口导出，产生的热半焦通过出料口排出到半焦气化炉中产生可燃气，所述可燃气送入所述燃气烧嘴进行燃烧；
e．所述热解气进入冷凝鼓风系统，在冷凝鼓风过程中得到页岩油和可燃气；产生的页岩油析出成为页岩油产品，冷却后的可燃气送入净化系统进行净化处理，得到净燃气。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述油页岩原料为粒径范围为6-100mm的块状油页岩；所述高温烟气为600-1000℃；所述烟气经所述辐射管后，温度下降至500-700℃，并将所述蓄热体加热到500-650℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3444319A1 (en) * 2017-08-14 2019-02-20 Sami Abdulrahman A. Albakri Indirectly heated retorting reactor with heat pipes and system for retorting oil shale
EP3763803A1 (de) * 2019-07-09 2021-01-13 Karlsruher Institut für Technologie Pyrolysereaktor und verfahren zur chemischen aufbereitung von kunststoffen

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