CN202610181U - 用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备 - Google Patents

Abstract

一种用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备，该设备由干馏炉回转主机、物料及加热瓷球混合螺旋喂料机、气固分离箱三部分构成，物料及加热瓷球混合螺旋喂料机与干馏炉回转主机的进料端连接，气固分离箱与干馏炉回转主机的出料端连接。干馏炉回转主机是从进料端至出料端向下倾斜布置的筒状结构，干馏炉回转主机的外筒中轴设有内筒，内筒与外筒之间从进料端至出料端由多块沿轴向排布的弧形板连接在一起。本实用新型的低温干馏设备构造简单、处理产量大、换热高效节能、干馏气体纯度高，可广泛用于各类低阶煤及油页岩、石油残渣等低品位化石能源的低温干馏，可以获得高品位的煤气、焦油、页岩油、半焦等产品。

Description

用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备

技术领域

本实用新型属于能源化工领域，特别是一种低品位化石能源的低温干馏设备。

背景技术

干馏一般是指固体有机物在隔绝空气的状态下进行加热从而发生热解反应的过程，根据不同的加热温度大致可分为低温、中温、高温和超高温干馏，工业上常用于煤的干馏，而采用低温干馏(500～650℃)可广泛用于低阶煤和油页岩、石油残渣等低品位化石能源，其产物可得到高产率的焦油和煤气，剩余固体物为高含炭半焦。干馏工艺用于处理煤、油页岩和石油残渣等已有很长的历史，以煤为例，其热解干馏技术始于20世纪初，在历史上曾经出现过很多煤的低温干馏（热解）提质方法，但工业上获得成功的只有几种，这些方法按炉的加热方式分为外热式、内热式及内热外热混合式，按照加热介质又可分为气体热载体、固体热载体方式，按照加热介质与物料是否接触又分为直接加热和间接加热方式。

20世纪50年代，随着世界范围石油、天然气的开发与应用，煤热解工艺发展速度减慢甚至停顿，但在一些煤资源丰富的国家，一直没有间断对煤热解的研究与开发。20世纪70年代，由于世界三次石油危机和对清洁能源需求的增长，再度引起对低阶煤以及油页岩等能源热解干馏的重视。随着人们对煤热解工艺的研究开发重新重视，陆续开发出一些新工艺。这些新工艺与煤直接燃烧相比，可生产气、液、固三种不同形态的产品，实际上是对煤中不同成分进行分质利用，热解产物中：焦油加氢可生产汽油、柴油、渣油等石油代用品和石油焦；煤气可作为清洁燃料和制化工合成气的原料气；半焦是优质无烟燃料，可作为民用燃料及电石、铁合金、炼铁高炉喷吹料，也是优质的气化用原料、吸附材料。因此煤的热解干馏是煤洁净高效综合利用的有效方法，既可减少燃煤造成的环境污染，又能提高低阶煤资源综合利用率和产品的附加值，具有显著的经济效益和环保效益，符合国家产业政策。

在国外，美、日、德、澳等国广泛开展了研究和试验工作，如1989年美国能源部批准并资助在怀俄明州吉列镇Buckskin煤矿建设一套日处理1000吨的褐煤干燥干馏工业示范装置，1992年6月投产，运行了近5年，从煤中提取的液体产品（CDL），作为石油替代燃料，年处理煤300万吨的商业化工厂正在设计和建设之中。美国联合碳化物公司的Coalcon公司开发了先进的非催化加氢热解技术，热解温度为560℃，加氢压力最高为6.9MPa，其液体和气体产率高、产品容易分离。

我国20世纪50年代开始进行煤热解工艺的开发和研究工作。北京石油学院、大连理工大学、浙江大学、中科院山西煤化所、北京煤化所、陕西煤业化工集团等单位，先后开发了不同工艺的煤热解技术，并建立大型工业装置。陕西榆林地区90年初开始建起一批以三江煤化公司为代表的内热式方形炉长焰煤块煤干馏炉，从单炉能力3～5万吨/年，发展到目前的单炉能力7.5～10万吨/年，单炉20万吨/年的大型干馏炉也已投入运行，同时开发成功了外热式干馏炉、两段式干馏炉等炉型。总能力达到2600多万吨。

国内外对油页岩和石油残渣的热解干馏技术研究相对于煤而言较少，但现阶段是以低温干馏为主。

目前，国内外存在着二十多种低温干馏，各种技术各有优缺点，现有装置及工艺大都存在能效比差、产气量品质低、油收率低、安全性差、能源浪费、成本过高等问题，丞待解决。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备及方法，要解决现有低温干馏设备存在的安全性差、能效比差、产气量品质低、单套装置产量小、油收率低、能源浪费、生产成本过高等技术问题。

    本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备，由干馏炉回转主机、物料及加热瓷球混合螺旋喂料机、气固分离箱三部分构成，物料及加热瓷球混合螺旋喂料机与干馏炉回转主机的进料端连接，气固分离箱与干馏炉回转主机的出料端连接；

所述干馏炉回转主机是从进料端至出料端向下倾斜布置的筒状结构；干馏炉回转主机的外筒中轴设有内筒，内筒与外筒之间从进料端至出料端由多块沿轴向排布的弧形板连接在一起，干馏炉回转主机出料端以前至进料端的弧形板均为正旋向安装的正向弧形板，正向弧形板在干馏炉回转主机的横截面上呈辐射状分布，构成用于储存物料和瓷球的热解反应区分隔仓，干馏炉回转主机出料端的弧形板为反旋向安装的反向弧形板，反向弧形板在干馏炉回转主机的横截面上呈辐射状分布，构成卸料区分隔仓；

所述干馏炉回转主机由主电机、主减速机、小齿轮和大齿轮带动旋转，大齿轮连接在外筒外壁，外筒前部由滑动端滚圈、滑动端侧挡轮及滑动端托轮支撑回转，外筒后部由固定端滚圈、固定端侧挡轮和固定端托轮支撑回转；

所述干馏炉回转主机的前端设有进料端板，进料端板中心与进料中空轴连接，干馏炉回转主机的后端设有出料端板，出料端板中心与出料中空轴连接；

所述物料及加热瓷球混合螺旋喂料机包括喂料螺旋、喂料螺旋机壳、喂料螺旋驱动电机、物料溜管和瓷球溜管；喂料螺旋安装于喂料螺旋机壳内部，喂料螺旋前端由喂料螺旋驱动电机驱动旋转，末端插入干馏炉回转主机的腔体内，喂料螺旋机壳后部由进料端密封头与干馏炉回转主机的进料中空轴连接，喂料螺旋机壳顶面在与喂料螺旋前部对应处开有入料口，物料溜管和瓷球溜管同时与入料口连接；

所述气固分离箱包括气固分离箱本体、干馏气出口和半焦及瓷球出料锁气阀，气固分离箱本体侧面的入料口由出料端密封头与干馏炉回转主机的出料中空轴连接，干馏气出口设于气固分离箱本体顶部，半焦及瓷球出料锁气阀设于气固分离箱本体底部。

所述进料中空轴内壁有进料内螺旋，出料中空轴内壁有出料内螺旋。

所述弧形板的内侧边由内筒铰接板与内筒外壁连接，外侧边由外筒铰接板与外筒内壁连接。           

所述喂料螺旋机壳与喂料螺旋驱动电机的底部坐落于喂料螺旋行走底座上，喂料螺旋行走底座由滚轮行走于进料端导轨上。

所述气固分离箱本体的底部坐落于分离箱移动底座上，分离箱移动底座由滚轮行走于出料端导轨上。       

所述外筒外壁包裹有一层耐火材料。

所述物料及加热瓷球混合螺旋喂料机的入料口上连接有膨胀节，物料溜管和瓷球溜管同时经膨胀节与入料口连接。

所述喂料螺旋驱动电机和主电机均为变频电机。

    本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的干馏炉回转主机内部呈辐射状分布的隔仓可用于储存物料和瓷球，同时提供物料的热解空间。采用多个隔仓增大了干馏炉内的填充系数，提高了单机设备产量。隔仓内的物料和瓷球直接接触，且随筒体的转动在隔仓内充分混合搅拌，热传导快，换热效率高。干馏炉回转主机尾部隔仓内的弧形板反旋向安装，可将物料和放完热的瓷球提升至出料中空轴内，中空轴内布置有出料内螺旋，可在转动的过程中将物料和瓷球卸至气固分离箱内。干馏炉由于采用瓷球作为热载体加热物料，瓷球本身不会产生其他烟气类物质，物料被加热后所析出干馏气不含其他杂质，气体纯度高，适用于作为煤化工的原料。整个干馏炉全套装置采用耐火材料做保温，热量散失少，节能。

干馏炉回转主机和喂料螺旋通过各自的变频电机及传动装置驱动旋转，从而实现物料和瓷球的提升和推进。由于采用变频电机，因此喂料量和干馏炉筒体回转速度均可调，设备具有良好的调节性，可适应不同的物料，控制性好。

物料及加热瓷球混合螺旋喂料机和气固分离箱均设有行走在导轨上的底座，在设备发生热膨胀时，底座可以在导轨上移动，从而提高了设备的安全性和可调节性。

本实用新型的低温干馏设备构造简单、处理产量大、换热高效节能、干馏气体纯度高，可广泛用于各类低阶煤（如：褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤）及油页岩、石油残渣等低品位化石能源的低温干馏，可以获得高品位的煤气、焦油、页岩油、半焦等产品。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

    图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1A-A剖面的结构示意图。

图3是图1B-B剖面的结构示意图。

图4是干馏炉回转主机在热解反应区分隔仓与卸料区分隔仓交界处的结构示意图。

    附图标记：1-进料端导轨、2-喂料螺旋行走底座、3-喂料螺旋驱动电机、4-喂料螺旋、5-膨胀节、6-物料溜管、7-瓷球溜管、8-进料端密封头、9-进料中空轴、10-进料端板、11-正向弧形板、12-外筒铰接板、13-滑动端滚圈、14-外筒、15-内筒铰接板、16-内筒、17-大齿轮、18-固定端滚圈、19-反向弧形板、20-出料端板、21-出料端密封头、22-干馏气出口、23-出料端导轨、24-分离箱移动底座、25-半焦及瓷球出料锁气阀、26-气固分离箱本体、27-出料中空轴、28-固定端侧挡轮、29-固定端托轮、30-主电机、31-主减速机、32-小齿轮、33-滑动端侧挡轮、34-滑动端托轮、35-耐火材料、37-喂料螺旋机壳、38-热解反应区分隔仓、39-卸料区分隔仓。

具体实施方式　  

实施例参见图1所示，这种用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备，由干馏炉回转主机、物料及加热瓷球混合螺旋喂料机、气固分离箱三部分构成，物料及加热瓷球混合螺旋喂料机与干馏炉回转主机的进料端连接，气固分离箱与干馏炉回转主机的出料端连接。

所述干馏炉回转主机是从进料端至出料端向下倾斜布置的筒状结构；干馏炉回转主机的外筒14外壁包裹有一层耐火材料35，干馏炉回转主机的外筒14中轴设有内筒16，内筒16与外筒14之间从进料端至出料端由多块沿轴向排布的弧形板连接在一起，弧形板的内侧边由内筒铰接板15与内筒16外壁连接，外侧边由外筒铰接板12与外筒14内壁连接，干馏炉回转主机出料端以前至进料端的弧形板均为正旋向安装的正向弧形板11，正向弧形板11在干馏炉回转主机的横截面上呈辐射状分布，构成用于储存物料和瓷球的热解反应区分隔仓38，干馏炉回转主机出料端的弧形板为反旋向安装的反向弧形板19，反向弧形板19在干馏炉回转主机的横截面上呈辐射状分布，构成卸料区分隔仓39。

所述干馏炉回转主机由主电机30、主减速机31、小齿轮32和大齿轮17带动旋转，大齿轮17连接在外筒14外壁，外筒14前部由滑动端滚圈13、滑动端侧挡轮33及滑动端托轮34支撑回转，外筒14后部由固定端滚圈18、固定端侧挡轮28和固定端托轮29支撑回转，主电机30为变频电机。

所述干馏炉回转主机的前端设有进料端板10，进料端板10中心与进料中空轴9连接，进料中空轴9内壁有进料内螺旋，干馏炉回转主机的后端设有出料端板20，出料端板20中心与出料中空轴27连接，出料中空轴27内壁有出料内螺旋。

所述物料及加热瓷球混合螺旋喂料机包括喂料螺旋4、喂料螺旋机壳37、喂料螺旋驱动电机3、物料溜管6和瓷球溜管7；喂料螺旋4安装于喂料螺旋机壳37内部，喂料螺旋4前端由喂料螺旋驱动电机3驱动旋转，喂料螺旋驱动电机3为变频电机，喂料螺旋4末端插入干馏炉回转主机的腔体内，喂料螺旋机壳37后部由进料端密封头8与干馏炉回转主机的进料中空轴9连接，喂料螺旋机壳37顶面在与喂料螺旋4前部对应处开有入料口，入料口上连接有膨胀节5，物料溜管6和瓷球溜管7同时经膨胀节5与入料口连接，喂料螺旋机壳37与喂料螺旋驱动电机3的底部坐落于喂料螺旋行走底座2上，喂料螺旋行走底座2由滚轮行走于进料端导轨1上。

所述气固分离箱包括气固分离箱本体26、干馏气出口22和半焦及瓷球出料锁气阀25，气固分离箱本体26侧面的入料口由出料端密封头21与干馏炉回转主机的出料中空轴27连接，干馏气出口22设于气固分离箱本体26顶部，半焦及瓷球出料锁气阀25设于气固分离箱本体26底部，气固分离箱本体26的底部坐落于分离箱移动底座24上，分离箱移动底座24由滚轮行走于出料端导轨23上。       

参见图2，所述正向弧形板11在干馏炉回转主机的横截面上呈辐射状分布，构成热解反应区分隔仓38。

参见图3，所述反向弧形板19在干馏炉回转主机的横截面上呈辐射状分布，构成卸料区分隔仓39。

参见图4，所述干馏炉回转主机在热解反应区分隔仓与卸料区分隔仓交界处，正向弧形板11与反向弧形板19为旋向相反设置。

这种采用用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备的低温干馏方法，物料及已经被加热的瓷球分别通过物料溜管6和瓷球溜管7进入物料及加热瓷球混合螺旋喂料机的入料口，喂料螺旋4在喂料螺旋驱动电机3的带动下旋转，将物料和热瓷球混合并推送至干馏炉回转主机的腔体内，并随干馏炉回转主机的旋转分别进入到不同的热解反应区分隔仓38内，在干馏炉回转主机的横截面上，每个热解反应区分隔仓38内都储存上物料和热瓷球，物料和热瓷球随着干馏炉回转主机的回转充分混合并发生换热，物料升温并发生热解反应，热瓷球则降温不发生化学反应，干馏气体析出并从干馏炉回转主机的腔体上部空间向后导出，最后进入气固分离箱内，热解反应区分隔仓38内的物料和瓷球在重力的作用下不断由从高位向低位移动，最后汇集到尾部的卸料区分隔仓39内，由卸料区分隔仓39内反旋向安装的反向弧形板19将物料和放完热的瓷球提升至出料中空轴27内，再经出料中空轴27进入气固分离箱本体26内，在气固分离箱本体26内物料和低温瓷球下沉至半焦及瓷球出料锁气阀25，半焦及瓷球出料锁气阀25只允许固体物料和瓷球排出而不允许干馏气体排出，干馏气体通过气固分离箱顶部的干馏气出口22排出。

Claims (8)

1.一种用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备，其特征在于：由干馏炉回转主机、物料及加热瓷球混合螺旋喂料机、气固分离箱三部分构成，物料及加热瓷球混合螺旋喂料机与干馏炉回转主机的进料端连接，气固分离箱与干馏炉回转主机的出料端连接；

所述干馏炉回转主机是从进料端至出料端向下倾斜布置的筒状结构；干馏炉回转主机的外筒（14）中轴设有内筒（16），内筒（16）与外筒（14）之间从进料端至出料端由多块沿轴向排布的弧形板连接在一起，干馏炉回转主机出料端以前至进料端的弧形板均为正旋向安装的正向弧形板（11），正向弧形板（11）在干馏炉回转主机的横截面上呈辐射状分布，构成用于储存物料和瓷球的热解反应区分隔仓（38），干馏炉回转主机出料端的弧形板为反旋向安装的反向弧形板（19），反向弧形板（19）在干馏炉回转主机的横截面上呈辐射状分布，构成卸料区分隔仓（39）；

所述干馏炉回转主机由主电机（30）、主减速机（31）、小齿轮（32）和大齿轮（17）带动旋转，大齿轮（17）连接在外筒（14）外壁，外筒（14）前部由滑动端滚圈（13）、滑动端侧挡轮（33）及滑动端托轮（34）支撑回转，外筒（14）后部由固定端滚圈（18）、固定端侧挡轮（28）和固定端托轮（29）支撑回转；

所述干馏炉回转主机的前端设有进料端板（10），进料端板（10）中心与进料中空轴（9）连接，干馏炉回转主机的后端设有出料端板（20），出料端板（20）中心与出料中空轴（27）连接；

所述物料及加热瓷球混合螺旋喂料机包括喂料螺旋（4）、喂料螺旋机壳（37）、喂料螺旋驱动电机（3）、物料溜管（6）和瓷球溜管（7）；喂料螺旋（4）安装于喂料螺旋机壳（37）内部，喂料螺旋（4）前端由喂料螺旋驱动电机（3）驱动旋转，末端插入干馏炉回转主机的腔体内，喂料螺旋机壳（37）后部由进料端密封头（8）与干馏炉回转主机的进料中空轴（9）连接，喂料螺旋机壳（37）顶面在与喂料螺旋（4）前部对应处开有入料口，物料溜管（6）和瓷球溜管（7）同时与入料口连接；

所述气固分离箱包括气固分离箱本体（26）、干馏气出口（22）和半焦及瓷球出料锁气阀（25），气固分离箱本体（26）侧面的入料口由出料端密封头（21）与干馏炉回转主机的出料中空轴（27）连接，干馏气出口（22）设于气固分离箱本体（26）顶部，半焦及瓷球出料锁气阀（25）设于气固分离箱本体（26）底部。

2.根据权利要求1所述的用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备，其特征在于：所述进料中空轴（9）内壁有进料内螺旋，出料中空轴（27）内壁有出料内螺旋。

3.根据权利要求1所述的用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备，其特征在于：所述弧形板的内侧边由内筒铰接板（15）与内筒（16）外壁连接，外侧边由外筒铰接板（12）与外筒（14）内壁连接。

4.根据权利要求1所述的用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备，其特征在于：所述喂料螺旋机壳（37）与喂料螺旋驱动电机（3）的底部坐落于喂料螺旋行走底座（2）上，喂料螺旋行走底座（2）由滚轮行走于进料端导轨（1）上。

5.根据权利要求1所述的用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备，其特征在于：所述气固分离箱本体（26）的底部坐落于分离箱移动底座（24）上，分离箱移动底座（24）由滚轮行走于出料端导轨（23）上。

6.根据权利要求1所述的用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备，其特征在于：所述外筒（14）外壁包裹有一层耐火材料（35）。

7.根据权利要求1所述的用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备，其特征在于：所述物料及加热瓷球混合螺旋喂料机的入料口上连接有膨胀节（5），物料溜管（6）和瓷球溜管（7）同时经膨胀节（5）与入料口连接。

8.根据权利要求1所述的用于低阶煤、油页岩、石油残渣的低温干馏设备，其特征在于：所述喂料螺旋驱动电机（3）和主电机（30）均为变频电机。

Images