CN112195034B - 一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统及方法，干馏耦合系统包括生物质废弃物挥发分生成子系统、油页岩干馏子系统以及分别与生物质废弃物挥发分生成子系统及油页岩干馏子系统进行热交换的换热子系统，生物质废弃物挥发分生成子系统包括生物质给料单元、固相收集单元、液相收集后处理单元、生物质固相干馏炉和焦炭收集仓，油页岩干馏子系统包括油页岩料仓、油页岩干馏炉、油页岩半焦收集仓、气相产物后处理单元、油污后处理单元和干馏固态组分后处理单元。与现有技术相比，本发明有效提升了油页岩的干馏效率，并实现生物质废弃物的资源化利用，有效减少了环境污染。

Description

一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统及方法

技术领域

本发明属于油页岩及生物质资源综合利用技术领域，具体涉及一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统及方法。

背景技术

油页岩是一种灰分高、燃烧热值低的黑色或棕色固体岩石，主要由无机矿物质和有机物质组成，属于可燃有机矿体，油页岩经过低温干馏方法获得的液态烃类称为页岩油。世界上已探明储量的页岩油为4000多亿吨(按油页岩原位储量计算)，远远高于世界原油探明可采储量。随着对油页岩资源的进一步开发、利用，页岩油的储量这一数字将继续增大。作为世界上为数不多的油页岩资源储量大国之一，我国油页岩的资源丰富，折算成页岩油的储量为476.44亿吨。近年来，油页岩作为石油的可替代能源受到了广泛关注并被大量研究。

关于油页岩热解方面的探索最早可以追溯至1830-1870年，法国、德国、英国相继进行油页岩热解以及燃烧利用研究。之后，伴随着第二次世界大战爆发、能源危机的出现和石油工业兴起，油页岩产业几度兴衰。现如今，由于各国高速发展，导致能源需求相比以往大大增加，面对日渐尖锐的石油供需矛盾，世界范围内再次兴起了对油页岩开采和利用技术的研究。对于油页岩干馏而言，如何在保证油产量的前提下，提高能源利用效率、减少污染物排放和提升干馏油品质等问题是该领域的研究重点。

此外，我国正在大力发展生态环境建设，我国生活垃圾中厨余垃圾(即湿垃圾)占60％，而关于厨余垃圾的已开发项目仅有5％。这类垃圾的特点是含水量高，另一特点是有强烈的的气味且容易腐烂，这给人们的健康和生活带来很大的影响。

鉴于上述问题，众多油页岩工作者们建议化工制油行业应采用集“混合热解炼油-发电-化工/材料”为一体的油页岩结合生物质的全面综合利用方法，以实现油页岩资源的高效、清洁利用以及生物质废弃物的资源化利用。

发明专利CN201110443734.3公开了油页岩回转窑干馏与循环流化床燃烧工艺，将页岩灰作为油页岩干馏炉的热载体，使油页岩回转窑干馏与循环流化床锅炉有机结合，但期间作为热载体的页岩灰会对油页岩的干馏产物造成很强的吸附作用，从而使得页岩油产率降低。发明专利CN201410158250.8公开了将油页岩干馏和半焦气化综合利用的系统及工艺，但该工艺干馏过程中产生的气体并没有得到有效回收利用，废气对于环境的污染无法降低。发明专利CN105295982A公开了一种油页岩伴生物质多联产综合利用系统及工艺，该系统将生物质与油页岩混合干馏，结合生物质“气多油少”与油页岩“气少油多”的热解特性，以瓦斯气与半焦燃烧后作为热源对干馏炉进行加热，实现油页岩的综合利用，但问题在于生物质与油页岩热解温度有一定差异，在混合干馏过程中，容易出现二次裂解以降低热解油的品质与产量，此外，生物质半焦多空隙的特性也容易吸附热解挥发组分，从而降低热解油的产量。综上，上述专利均采用固体废弃物以及瓦斯循环实现热量回收再利用，对于废气以及半焦的综合利用未见报道。

发明内容

本发明的目的就是提供一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统及方法，有效提升了油页岩的干馏效率，并实现生物质废弃物的资源化利用，有效减少了环境污染。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统，所述干馏耦合系统包括生物质废弃物挥发分生成子系统、油页岩干馏子系统以及分别与生物质废弃物挥发分生成子系统及油页岩干馏子系统进行热交换的换热子系统，所述生物质废弃物挥发分生成子系统包括生物质给料单元、固相收集单元、液相收集后处理单元、生物质固相干馏炉和焦炭收集仓，所述生物质给料单元、固相收集单元、固相生物质干馏炉和焦炭收集仓依次设置，所述液相收集后处理单元与生物质给料单元相连通，所述油页岩干馏子系统包括油页岩料仓、油页岩干馏炉、油页岩半焦收集仓、气相产物后处理单元、油污后处理单元和干馏固态组分后处理单元，所述固相生物质干馏炉、油页岩料仓、油页岩半焦收集仓、气相产物后处理单元、油污后处理单元分别与油页岩干馏炉相连通，所述油页岩半焦收集仓及油污后处理单元分别与干馏固态组分后处理单元相连通，所述油污后处理单元与液相收集后处理单元相连通。生物质固相干馏炉为低温干馏炉，该干馏炉的工作温度为300～350℃，工作时间为22～26h，优选为24h，油页岩干馏炉的工作温度为460～500℃，工作时间为22～26h，优选为24h。

所述生物质给料单元包括依次设置的生物质给料仓、高温蒸汽冲淋装置和过滤装置，所述过滤装置分别与固相收集单元及液相收集后处理单元相连通。高温蒸汽冲淋装置的冲淋温度为100～120℃，冲淋量为10～15L/h。

所述固相收集单元包括依次设置的固相收集仓、固体低温干燥室和干燥固体储存罐，所述固相收集仓与过滤装置相连通，所述干燥固体储存罐与固相生物质干馏炉相连通。固体低温干燥室的工作温度为100～110℃，优选为105℃。

所述液相收集后处理单元包括液相收集仓、静置分层装置、精馏塔、成品油储存罐、蒸馏装置和液体肥料收集罐，所述液相收集仓、精馏塔和蒸馏装置分别与静置分层装置相连通，所述液相收集仓与过滤装置相连通，所述成品油储存罐与精馏塔相连通，所述液体肥料收集罐与蒸馏装置相连通。精馏塔的工作温度为250～400℃，蒸馏装置的工作温度为110～115℃。

所述气相产物后处理单元包括气体分离输送装置、多个气体收集罐和气体燃烧室，所述气体分离输送装置和油页岩干馏炉相连通，所述气体收集罐包括分别与气体分离输送装置相连通的氨气罐、硫化氢罐和瓦斯罐，所述气体燃烧室和瓦斯罐相连通。气体收集罐包括但不限于氨气罐、硫化氢罐和瓦斯罐，气体燃烧室即为瓦斯燃烧室，氨气和硫化氢作为有毒有害气体需要被收集，若气相产物中还含有其他气体，可根据实际情况添加气体收集罐的个数。

所述油污后处理单元包括油污分离器以及分别与油污分离器相连通的低品油收集罐及油污泥收集仓，所述油污分离器与油页岩干馏炉相连通，所述低品油收集罐与液相收集后处理单元中的精馏塔相连通，所述油污泥收集仓与干馏固态组分后处理单元中的物料搅拌机相连通。

所述干馏固态组分后处理单元包括依次设置的物料搅拌机、给料机和循环流化床燃烧炉，所述物料搅拌机分别与油页岩半焦收集仓及油污泥收集仓相连通，所述循环流化床燃烧炉还与油页岩干馏炉、生物质给料单元及液相收集后处理单元相连通。循环流化床燃烧炉进一步实现半焦及油污泥的充分燃烧，可有效降低循环流化床燃烧炉燃烧后的灰渣中的底灰。循环瓦斯在固相生物质干馏炉中会将热量传递给固相生物质进行反应进而温度降低，生成的挥发分和循环瓦斯经一级换热器进行换热升温，由于油页岩干馏炉的干馏温度高于固相生物质干馏炉的干馏温度，为避免挥发分和循环瓦斯所带来的热量不足以使油页岩干馏炉内的温度达到所需干馏温度，将循环流化床燃烧炉中一部分的高温烟气再通入到油页岩干馏炉中，保证干馏的进行，也可以在油页岩干馏炉上再添加一个加热装置，但本发明利用循环流化床燃烧炉的高温烟气为油页岩干馏炉供热，便可实现干馏耦合系统在达到稳定状态时整体全由内部供热，无需外部热源，节省了能量。

所述换热子系统包括一级换热器、二级换热器和三级换热器，所述一级换热器分别与固相收集单元中的固体低温干燥室、固相生物质干馏炉、油页岩干馏炉及二级换热器相连通，所述二级换热器分别与一级换热器、固相生物质干馏炉及气相产物后处理单元中的气体燃烧室和瓦斯罐相连通，所述三级换热器分别与干馏固态组分后处理单元中的循环流化床燃烧炉、液相收集后处理单元中的蒸馏装置及生物质给料单元的高温蒸汽冲淋装置相连通。

一种基于上述所述的生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统的方法，所述方法具体包括如下步骤：

Ⅰ)在生物质给料单元中添加生物质废弃物原料，所述生物质给料单元将生物质废弃物原料分为固相生物质和液相生物质，所述固相生物质进入固相收集单元，所述液相生物质进入液相收集后处理单元，在油页岩料仓中添加油页岩原料，所述油页岩原料从油页岩料仓进入到油页岩干馏炉中；

Ⅱ)经固相收集单元出来的固相生物质进入固相生物质干馏炉进行干馏，生成的生物质固相挥发分作为气体热载体与催化剂进入到油页岩干馏炉中，生成的固态生成物进入到焦炭收集仓中；

Ⅲ)在油页岩干馏炉中，油页岩原料经生物质固相挥发分催化加热，分别生成半焦、液相产物和气相产物，所述半焦经油页岩半焦收集仓中再进入到干馏固态组分后处理单元中，所述液相产物经油污后处理单元中进入到干馏固态组分后处理单元中，所述气相产物进入到气相产物后处理单元中。

步骤Ⅰ)中，生物质废弃物原料可采用贫矿、富矿、湿垃圾、秸秆等农作废弃物或海藻等。

所述生物质废弃物原料与油页岩原料的进料质量比为1:(2～4)，以1:3为佳，根据发明人的相关研究结果表明，在此混合比例下混合油品质与产量耦合效果最好。

所述生物质废弃物原料的固体粒径为10～30mm(以20mm为佳)，油页岩原料的粒径为30～50mm(以40mm为佳)。适用于干馏炉干馏，同时克服后续生物质及油页岩半焦进入循环流化床燃烧炉的燃烧过程中需要进一步破碎的问题。

步骤Ⅲ)中，所述干馏固态组分后处理单元的循环流化床燃烧炉的运行温度为850～900℃，以有效控制NO_x的生成排放，且有利于保持灰渣的活性，使得燃烧后的灰渣中底灰和飞灰含量小于2％，可以直接作为建材原料，进而通过作为建材原料制作砖块、水泥等高附加值产品以得到充分利用，从而实现了半焦、油污泥的资源化利用，且有效减少了环境污染。

相较于现有技术，本发明的有益技术效果在于：

1、将油页岩干馏产生的半焦、经油污分离器分离出的油污泥均送入循环流化床锅炉中进行燃烧，通过燃烧充分利用了油页岩干馏产生的半焦以及油污泥内部的热量，然后半焦混合油污泥在循环流化床燃烧炉中燃烧产生的高温烟气通入精馏塔，油页岩干馏产生的瓦斯气等作为热源和循环热载体进入到固相生物质干馏炉中进行干馏，并在气体燃烧室对多余的瓦斯进行燃烧、做功，实现了固体半焦废弃物、油污泥和废气的资源化利用，有效减少了环境污染。

2、将生物质与油页岩先分开干馏后耦合，利用生物质固体挥发分中各类小分子自由基优化油页岩干馏过程的同时，可避免同步耦合热解过程中生物质灰分对油页岩挥发分吸附从而导致产油量降低的问题，避免生物质半焦对油页岩产物进行吸附，实现了湿垃圾固体(即生物质)对油页岩干馏热解过程的定向优化调控，提升了页岩油的品质与产量。

3、将固相生物质干馏炉、油页岩干馏炉、气体燃烧室与循环流化床燃烧炉有机结合为一体，固相生物质干馏炉所需的热载体直接源于气体燃烧室烟气加热的循环瓦斯，循环流化床燃烧炉的燃料源于生物质及油页岩干馏后的半焦以及油污泥，实现了油页岩干馏炼油与循环流化床燃烧炉供热同步进行。

4、整个系统及方法对原料的适应性广，且综合利用程度高，既能用于贫矿，也可用于富矿，既可用于秸秆等农作废弃物的资源化利用，也适用于海藻等其他生物质的综合利用。

5、整个系统及方法油页岩干馏产油率较高，避免了固体废弃物半焦和热解气(即气相产物)对环境的污染问题，最终实现油页岩及生物质的洁净、高效利用。

6、分离出的氨气、硫化氢等气体也可做他用，从而实现了生物质、油页岩干馏废气的资源化利用，有效减少了环境污染。

7、干馏耦合系统由内部供热，无需外界热源，节省能量。

附图说明

图1为生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统的连接情况简图。

图中：1-油页岩料仓；2-过滤装置；3-固相收集仓；4-硫化氢罐；5-蒸馏装置；6-液体肥料收集罐；7-固体低温干燥室；8-静置分层装置；9-油页岩半焦收集仓；10-干燥固体储存罐；11-精馏塔；12-气体分离输送装置；13-气体燃烧室；14-三级换热器；14-1-三级第一出口管道；14-2-三级第一进口管道；14-3-三级第二进口管道；15-给料机；16-一级换热器；16-1-一级第一出口管道；16-2-一级第二出口管道；16-3-一级第一进口管道；16-4-一级第二进口管道；17-油污分离器；18-焦炭收集仓；19-成品油储存罐；20-循环流化床燃烧炉；21-物料搅拌机；22-低品油收集罐；23-液相收集仓；24-油污泥收集仓；25-油页岩干馏炉；26-固相生物质干馏炉；27-瓦斯罐；28-氨气罐；29-生物质给料仓；30-二级换热器；30-1-二级第一进口管道；30-2-二级第一出口管道；30-3-二级第二出口管道；30-4-二级第二进口管道；31-高温蒸汽冲淋装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统，系统包括生物质废弃物挥发分生成子系统、油页岩干馏子系统以及分别与生物质废弃物挥发分生成子系统及油页岩干馏子系统进行热交换的换热子系统。

生物质废弃物挥发分生成子系统包括生物质给料单元、固相收集单元、液相收集后处理单元、固相生物质干馏炉26和焦炭收集仓18，生物质给料单元包括依次设置的生物质给料仓29、高温蒸汽冲淋装置31和过滤装置2，固相收集单元包括依次设置的固相收集仓3、固体低温干燥室7和干燥固体储存罐10，液相收集后处理单元包括液相收集仓23、静置分层装置8、精馏塔11、成品油储存罐19、蒸馏装置5和液体肥料收集罐6，过滤装置2分别与固相收集仓3及液相收集仓23相连通，干燥固体储存罐10、固相生物质干馏炉26和焦炭收集仓18依次设置，液相收集仓23、精馏塔11和蒸馏装置5分别与静置分层装置8相连通，成品油储存罐19与精馏塔11相连通，液体肥料收集罐6与蒸馏装置5相连通。具体地，高温蒸汽冲淋装置31上设有与生物质给料仓29相连通的生物质进料口、与过滤装置2相连通的生物质出料口以及与三级换热器14的三级第一出口管道14-1相连通的高温烟气进口，过滤装置2上设有与液相收集仓23相连通的生物质液相出口、与固相收集仓3相连通的生物质固相出口，固相生物质干馏炉26上设有与干燥固体储存罐10相连通的固相生物质进口、与焦炭收集仓18相连通的焦炭出口、与二级换热器30的二级第二出口管道30-3相连通的循环瓦斯进口以及与以及一级换热器16的一级第二进口管16-4相连通的生物质挥发分出口。

油页岩干馏子系统包括油页岩料仓1、油页岩干馏炉25、油页岩半焦收集仓9、气相产物后处理单元、油污后处理单元和干馏固态组分后处理单元，气相产物后处理单元包括气体分离输送装置12、多个气体收集罐和气体燃烧室13，气体收集罐包括分别与气体分离输送装置12相连通的氨气罐28、硫化氢罐4和瓦斯罐27，油污后处理单元包括油污分离器17以及分别与油污分离器17相连通的低品油收集罐22及油污泥收集仓24，干馏固态组分后处理单元包括依次设置的物料搅拌机21、给料机15和循环流化床燃烧炉20，固相生物质干馏炉26、油页岩料仓1、油页岩半焦收集仓9、气体分离输送装置12及油污分离器17分别与油页岩干馏炉25相连通，气体燃烧室13与瓦斯罐27相连通，气体燃烧室13还与二级换热器30相连通，低品油收集罐22与精馏塔11相连通，油页岩半焦收集仓9及油污泥收集仓24均与物料搅拌机21相连通，循环流化床燃烧炉20还分别与油页岩干馏炉25、三级换热器14、蒸馏装置5和精馏塔11相连通。具体地，油页岩干馏炉25上设有油页岩进料口、生物质挥发分进口、油页岩半焦出口、气相产物出口、液相产物出口，油页岩料仓1和油页岩进料口相连通，生物质挥发分进口和固相生物质干馏炉26相连通(中间采用一级换热器16作为中介)，油页岩半焦收集仓9和油页岩半焦出口相连通，油污后处理单元和液相产物出口相连通，挥发分后处理单元和气相产物出口相连通。

换热子系统包括一级换热器16、二级换热器30和三级换热器14，一级换热器16上设有一级第一出口管道16-1、一级第二出口管道16-2、一级第一进口管道16-3和一级第二进口管道16-4，二级换热器30上设有二级第一进口管道30-1、二级第一出口管道30-2、二级第二出口管道30-3和二级第二进口管道30-4，三级换热器14上设有三级第一出口管道14-1、三级第一进口管道14-2和三级第二进口管道14-3，一级第一出口管道16-1与油页岩干馏炉25的生物质挥发分进口相连通，一级第二出口管道16-2与固体低温干燥室7相连通，一级第一进口管道16-3与二级换热器30的二级第一出口管道30-2相连通，一级第二进口管道16-4与固相生物质干馏炉26的生物质挥发分出口相连通，从二级换热器30流出的瓦斯燃烧后的高温烟气在一级换热器16中与来自固相生物质干馏炉26的挥发分进行换热，升温后的挥发分进入到油页岩干馏炉25中进行干馏反应，稍微降温后的高温烟气进入到固体低温干燥室7进行低温干燥，二级第一进口管道30-1与瓦斯罐27相连通，二级第二出口管道30-3与固相生物质干馏炉26，二级第二进口管道30-4与气体燃烧室13相连通，三级第一出口管道14-1与高温蒸汽冲淋装置31相连通，三级第一进口管道14-2与蒸馏装置5相连通，三级第二进口管道14-3与循环流化床燃烧炉20相连通，来自循环流化床燃烧炉20的一部分高温烟气进入到三级换热器14中，来自循环流化床燃烧炉20的一部分高温烟气进入到蒸馏装置5中进行换热将泔水液中的水分蒸发掉，随后蒸发掉的蒸汽进入到三级换热器14中，并被直接来自循环流化床燃烧炉20的高温烟气继续加热成过热蒸汽，最后从三级换热器14流出的过热蒸汽进入到高温蒸汽冲淋装置31进行高温加热。

本发明中的各个装置、罐、料仓、换热器等均采用现有的设备，具体的型号和类型不做具体要求。

一种基于如上述所述的生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统的方法，所述方法具体包括如下步骤：

Ⅰ)在生物质给料单元中添加生物质废弃物原料，所述生物质给料单元将生物质废弃物原料分为固相生物质和液相生物质，所述固相生物质进入固相收集单元，所述液相生物质进入液相收集后处理单元，在油页岩料仓1中添加油页岩原料，所述油页岩原料从油页岩料仓1进入到油页岩干馏炉25中；

Ⅱ)经固相收集单元出来的固相生物质进入固相生物质干馏炉26进行干馏，生成的生物质固相挥发分作为气体热载体与催化剂进入到油页岩干馏炉25中，生成的固态生成物进入到焦炭收集仓18中；

Ⅲ)在油页岩干馏炉25中，油页岩原料经生物质固相挥发分催化加热，分别生成半焦、液相产物和气相产物，所述半焦经油页岩半焦收集仓9中再进入到干馏固态组分后处理单元中，所述液相产物经油污后处理单元中进入到干馏固态组分后处理单元中，所述气相产物进入到气相产物后处理单元中。

更具体地，所述方法具体包括如下步骤：

a)在生物质给料仓29中添加生物质废弃物原料，在油页岩料仓1中添加油页岩原料；

b)生物质废弃物原料进入高温蒸汽冲淋装置31进行喷淋，在进入到过滤装置2中过滤分离为固相生物质和液相生物质，所述固相生物质进入固相收集仓3，所述液相生物质进入液相收集仓23，后进入静置分层装置8，上层油组分进入精馏塔11进行精馏提纯，再进入到成品油储存罐19，下层泔水液经蒸馏装置5的蒸馏浓缩后进入液体肥料收集罐6；

c)固相生物质从固相收集仓3出来后进入到固体低温干燥室7中进行105℃干燥，后进入到干燥固体储存罐10，再送至固相生物质干馏炉26进行干馏，挥发分经一级第二进口管道16-4通入一级换热器16与来自二级换热器30中的高温烟气换热后，作为气体热载体与催化剂进入油页岩干馏炉25中优化油页岩干馏过程；

d)油页岩料仓1中的油页岩原料进入油页岩干馏炉25，经步骤c)中的生物质的固相挥发分催化加热，分别生成半焦、液相产物和气相产物(包括瓦斯、不凝气、氨气、硫化氢等)，液相产物是含有页岩油的油污泥；

e)液相产物经油污分离器17油污分离得到油污泥和低品油，油污泥进入到油污泥收集仓24，低品油进入到低品油收集罐22，再进入到精馏塔11中进行精馏分离；

f)半焦收集至油页岩半焦收集仓9，油污泥混合半焦依次经物料搅拌机21和给料机15进入到循环流化床燃烧炉20中进行燃烧；

g)循环流化床燃烧炉20燃烧产生的高温烟气大部分供给精馏塔11作为精馏塔11的热源，一部分经过三级换热器14与蒸馏装置5蒸馏出的蒸汽换热供给高温蒸汽冲淋装置31，一部分进入到油页岩干馏炉25中进行供热，剩下的一部分作为蒸馏装置5的热源；

h)气相产物进入气体分离输送装置12中，气体分离输送装置12对油页岩干馏炉25产生的含有瓦斯的气相产物进行分离，分离出的氨气进入氨气罐28中，分离出的硫化氢进入硫化氢罐4中，分离出的瓦斯进入瓦斯罐27中，瓦斯罐27中的部分瓦斯再进入气体燃烧室13中进行燃烧；气体燃烧室13燃烧产生的高温烟气经二级第二进口管道30-4进入到二级换热器30中进行换热，经二级第一进口管道30-2为一级换热器16提供热源，而部分循环瓦斯从瓦斯罐27中流出，经二级第一进口管道30-1流入二级换热器30中进行换热，再从二级第二出口管道30-3为固相生物质干馏炉26提供热源。

步骤a)中，生物质废弃物原料可采用湿垃圾、秸秆等农作废弃物或海藻等。

步骤b)中，高温蒸汽冲淋装置31的冲淋温度为100～120℃，冲淋量为10～15L/h，精馏塔11的工作温度为250～400℃，蒸馏装置5的工作温度为110～115℃。

步骤c)中，固体低温干燥室7的工作温度为100～110℃，优选为105℃，固相生物质干馏炉26的工作温度为300～350℃，工作时间为22～26h，优选为24h。

步骤d)中，油页岩干馏炉25的工作温度为460～500℃，工作时间为22～26h，优选为24h。

步骤f)中，所述干馏固态组分后处理单元的循环流化床燃烧炉20的运行温度为850～900℃。

所述生物质废弃物原料与油页岩原料的进料质量比为1:(2～4)，以1:3为佳。

所述生物质废弃物原料的固体粒径为10～30mm(以20mm为佳)，油页岩原料的粒径为30～50mm(以40mm为佳)，适用于干馏炉干馏，同时克服后续生物质及油页岩半焦进入循环流化床燃烧炉的燃烧过程中需要进一步破碎的问题。

综上所述，本发明将生物质与油页岩先分开干馏后耦合，利用生物质固体挥发分催化油页岩干馏过程，通过对该过程的热化学转化路径进行重构，有效提升了油页岩的干馏效率，并实现生物质废弃物的资源化利用，同时将固相生物质干馏炉、油页岩干馏炉与循环流化床燃烧炉及气体燃烧室有机结合，综合考量了资源、环境与社会经济效益，实现油页岩与生物质废弃物的科学利用。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统，其特征在于，所述干馏耦合系统包括生物质废弃物挥发分生成子系统、油页岩干馏子系统以及分别与生物质废弃物挥发分生成子系统及油页岩干馏子系统进行热交换的换热子系统，

所述生物质废弃物挥发分生成子系统包括生物质给料单元、固相收集单元、液相收集后处理单元、固相生物质干馏炉（26）和焦炭收集仓（18），所述生物质给料单元、固相收集单元、固相生物质干馏炉（26）和焦炭收集仓（18）依次设置，所述液相收集后处理单元与生物质给料单元相连通，

所述油页岩干馏子系统包括油页岩料仓（1）、油页岩干馏炉（25）、油页岩半焦收集仓（9）、气相产物后处理单元、油污后处理单元和干馏固态组分后处理单元，所述固相生物质干馏炉（26）、油页岩料仓（1）、油页岩半焦收集仓（9）、气相产物后处理单元、油污后处理单元分别与油页岩干馏炉（25）相连通，所述油页岩半焦收集仓（9）及油污后处理单元分别与干馏固态组分后处理单元相连通，所述油污后处理单元与液相收集后处理单元相连通，

所述生物质给料单元包括依次设置的生物质给料仓（29）、高温蒸汽冲淋装置（31）和过滤装置（2），所述过滤装置（2）分别与固相收集单元及液相收集后处理单元相连通。

2.根据权利要求1所述的一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统，其特征在于，所述固相收集单元包括依次设置的固相收集仓（3）、固体低温干燥室（7）和干燥固体储存罐（10），所述固相收集仓（3）与过滤装置（2）相连通，所述干燥固体储存罐（10）与固相生物质干馏炉（26）相连通。

3.根据权利要求1所述的一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统，其特征在于，所述液相收集后处理单元包括液相收集仓（23）、静置分层装置（8）、精馏塔（11）、成品油储存罐（19）、蒸馏装置（5）和液体肥料收集罐（6），所述液相收集仓（23）、精馏塔（11）和蒸馏装置（5）分别与静置分层装置（8）相连通，所述液相收集仓（23）与过滤装置（2）相连通，所述成品油储存罐（19）与精馏塔（11）相连通，所述液体肥料收集罐（6）与蒸馏装置（5）相连通。

4.根据权利要求1所述的一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统，其特征在于，所述气相产物后处理单元包括气体分离输送装置（12）、多个气体收集罐和气体燃烧室（13），所述气体分离输送装置（12）和油页岩干馏炉（25）相连通，所述气体收集罐包括分别与气体分离输送装置（12）相连通的氨气罐（28）、硫化氢罐（4）和瓦斯罐（27），所述气体燃烧室（13）与瓦斯罐（27）相连通。

5.根据权利要求1所述的一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统，其特征在于，所述油污后处理单元包括油污分离器（17）以及分别与油污分离器（17）相连通的低品油收集罐（22）及油污泥收集仓（24），所述油污分离器（17）与油页岩干馏炉（25）相连通，所述低品油收集罐（22）与液相收集后处理单元相连通，所述油污泥收集仓（24）与干馏固态组分后处理单元相连通。

6.根据权利要求1所述的一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统，其特征在于，所述干馏固态组分后处理单元包括依次设置的物料搅拌机（21）、给料机（15）和循环流化床燃烧炉（20），所述物料搅拌机（21）分别与油页岩半焦收集仓（9）及油污泥收集仓（24）相连通，所述循环流化床燃烧炉（20）还与油页岩干馏炉（25）、生物质给料单元及液相收集后处理单元相连通。

7.根据权利要求1所述的一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统，其特征在于，所述换热子系统包括一级换热器（16）、二级换热器（30）和三级换热器（14），所述一级换热器（16）分别与固相收集单元、固相生物质干馏炉（26）、油页岩干馏炉（25）及二级换热器（30）相连通，所述二级换热器（30）分别与一级换热器（16）、固相生物质干馏炉（26）及气相产物后处理单元相连通，所述三级换热器（14）分别与干馏固态组分后处理单元、液相收集后处理单元及生物质给料单元相连通。

8.一种基于如权利要求1-7任一项所述的生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统的方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：

Ⅰ)在生物质给料单元中添加生物质废弃物原料，所述生物质给料单元将生物质废弃物原料分为固相生物质和液相生物质，所述固相生物质进入固相收集单元，所述液相生物质进入液相收集后处理单元，在油页岩料仓（1）中添加油页岩原料，所述油页岩原料从油页岩料仓（1）进入到油页岩干馏炉（25）中；

Ⅱ)经固相收集单元出来的固相生物质进入固相生物质干馏炉（26）进行干馏，生成的生物质固相挥发分作为气体热载体与催化剂进入到油页岩干馏炉（25）中，生成的固态生成物进入到焦炭收集仓（18）中；

Ⅲ)在油页岩干馏炉（25）中，油页岩原料经生物质固相挥发分催化加热，分别生成半焦、液相产物和气相产物，所述半焦经油页岩半焦收集仓（9）中再进入到干馏固态组分后处理单元中，所述液相产物经油污后处理单元中进入到干馏固态组分后处理单元中，所述气相产物进入到气相产物后处理单元中。

9.根据权利要求8所述的一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合方法，其特征在于，所述生物质废弃物原料与油页岩原料的进料质量比为1:（2～4），所述生物质废弃物原料的固体粒径为10～30mm，所述油页岩原料的粒径为30～50mm。

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