一種將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的系統(tǒng)及工藝的制作方法
【專利摘要】一種將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的系統(tǒng)，包括干餾爐、油頁巖料倉、儲油罐、油氣分離器、儲氣罐、瓦斯加熱器、氣化燃料倉、可燃?xì)夤蕖Q熱器、氣化爐和輸送裝置；使用該系統(tǒng)的將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的工藝，使干餾生成的半焦和粉狀油頁巖在氣化爐發(fā)生氣化反應(yīng)產(chǎn)生可燃?xì)?，一部分可燃?xì)庾鳛槿剂弦胪咚辜訜崞魅紵訜岣绅s爐所用的熱載體瓦斯，氣化爐產(chǎn)生的高溫固體殘渣排入換熱器，將冷水加熱成熱水或水蒸氣。本發(fā)明將油頁巖干餾產(chǎn)生的半焦經(jīng)氣化回收利用，增加了油頁巖干餾過程中的附加效益，同時減少了頁巖廢渣的熱污染及化學(xué)污染，提高了能源利用率。
【專利說明】一種將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的系統(tǒng)及工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油頁巖資源利用【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的系統(tǒng)及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]油頁巖也稱為“固體石油”，是一種儲量巨大的非常規(guī)油氣資源，在400~600°C的干餾裝置內(nèi)受熱即可獲得性質(zhì)類似天然石油的頁巖油，在世界原油供應(yīng)緊張的年代一直作為非常重要的石油補充能源。目前，世界上已探明頁巖油儲量4000多億噸(按油頁巖原位儲量折算)，遠(yuǎn)高于世界原油探明可采儲量，并且這一數(shù)字將隨著油頁巖資源進一步勘探、開發(fā)的加大而加大；我國為油頁巖資源儲量大國，根據(jù)2004~2006年全國性油頁巖資源評價工作結(jié)果，我國油頁巖資源為7199.37億噸，折算成頁巖油的儲量為476.44億噸。
[0003]鑒于油頁巖資源儲量巨大，為緩解當(dāng)前石油供應(yīng)緊張的局勢，油頁巖煉油工業(yè)日益復(fù)興，很多國家和單位在長期研發(fā)工作基礎(chǔ)上，開發(fā)出各種各樣的干餾工藝，已用于工業(yè)生產(chǎn)的代表性干餾技術(shù)有愛沙尼亞Kiviter和Galoter干餾技術(shù)、澳大利亞ATP干餾技術(shù)、巴西Petrosix干餾技術(shù)以及我國撫順式爐干餾技術(shù)等。這些干餾技術(shù)經(jīng)多年發(fā)展已日益完善，然而在實際運行過程中依舊暴露出一些問題無法得到徹底解決，如Kiviter和撫順式爐干餾技術(shù)產(chǎn)生的固體廢棄物油頁巖半焦未得到有效處理和利用、水資源浪費嚴(yán)重和抗市場競爭能力，ATP干懼技術(shù)熱損失大，Galoter技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等。鑒于上述問題，中國、愛沙尼亞、美國和約旦等國越 來越多的油頁巖工作者們建議油頁巖工業(yè)更適宜走“煉油一發(fā)電一化工和建材”的全面綜合利用技術(shù)路線，以實現(xiàn)油頁巖資源高效、清潔利用，經(jīng)濟與環(huán)境并重。
[0004]發(fā)明專利CN200810013088.5公開了瓦斯全循環(huán)油頁巖分級干餾工藝及裝置，采用瓦斯與半焦混合燃燒為油頁巖干餾爐供熱，但該工藝中熱半焦需要先經(jīng)過水冷，造成了能源的浪費和水資源的污染，而且經(jīng)水浸的半焦熱值較低，很難燃燒。公開專利CN201210189395.5提出氣固組合式載熱油頁巖流化床干餾系統(tǒng)，但該系統(tǒng)半焦與頁巖灰的傳輸相對困難。發(fā)明專利CN201110443734.3提出油頁巖回轉(zhuǎn)窯干餾與循環(huán)流化床燃燒工藝，采用頁巖灰作為油頁巖干餾爐熱載體，但頁巖灰過多會對油頁巖干餾產(chǎn)物產(chǎn)生很強的吸附作用，導(dǎo)致頁巖油產(chǎn)率降低。上述專利均采用燃燒方式利用固體廢棄物油頁巖半焦，有關(guān)半焦氣化利用的專利技術(shù)未見公開報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，進而實現(xiàn)固體廢棄物的能源化利用和油頁巖資源綜合利用，減少環(huán)境污染。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的系統(tǒng):包括干懼爐1、油頁巖料倉2、儲油罐3、油氣分離器4、儲氣罐5、瓦斯加熱器6,氣化燃料倉7、可燃?xì)夤?、氣化爐10和輸送裝置11 ;其中，干餾爐I用于干餾經(jīng)油頁巖料倉2送入的油頁巖，并連接至油氣分離器4，油氣分離器4與儲氣罐5和儲油罐3相連接；氣化爐10通過輸送裝置11與干餾爐I下端口連接，用于使干餾爐I的干餾產(chǎn)物半焦和經(jīng)氣化燃料倉7送入的粉狀油頁巖發(fā)生氣化反應(yīng)，氣化爐10還與可燃?xì)夤?連接；瓦斯加熱器6與干餾爐1、儲氣罐5和可燃?xì)夤?連接，瓦斯加熱器6用于加熱由儲氣罐5引入到瓦斯加熱器6的瓦斯和用于燃燒由可燃?xì)夤?送入到瓦斯加熱器6的可燃?xì)狻?br> [0007]因油頁巖干餾產(chǎn)生的半焦內(nèi)部仍含有一定的能量，本發(fā)明引入氣化爐10對其進行利用，半焦在氣化爐10內(nèi)氣化產(chǎn)生的可燃?xì)?，一部分可燃?xì)鉃橛晚搸r干餾爐的熱載體提供熱量，剩余可燃?xì)饣厥諆Υ嬉詡渌?，因而實現(xiàn)了固體廢棄物半焦的能源化利用和油頁巖資源綜合利用，減少了環(huán)境污染。
[0008]進一步地，本發(fā)明將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的系統(tǒng)還包括換熱器9，該換熱器9與氣化爐10的下端相連接。氣化爐10產(chǎn)生的高溫固體殘渣排入換熱器9，冷水從入口 12進入，經(jīng)換熱器9加熱成熱水或水蒸氣，從出口 13流出，實現(xiàn)了熱源的合理利用，減少了熱源的浪費。
[0009]本發(fā)明還提供了一種將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的工藝，該工藝使用前述的將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的系統(tǒng)，包括以下步驟:
[0010]a.破碎、干燥油頁巖，得到顆粒油頁巖和粉狀油頁巖，將顆粒油頁巖存于油頁巖料倉2，將粉狀油頁巖存于氣化燃料倉7 ；
[0011]b.步驟a中的顆粒油頁巖下行進入干餾爐1，進行干餾，產(chǎn)生半焦、頁巖油和瓦斯；瓦斯和頁巖油經(jīng)油氣分離器4分離后，瓦斯存儲于儲氣罐5，頁巖油存儲于儲油罐3 ;儲氣罐5中的部分瓦斯被引入到瓦斯加熱器6加熱后作為熱載體輸送至干餾爐I ;
[0012]c.步驟b得到的半焦經(jīng)輸送裝置11進入氣化爐10，步驟a中的粉狀油頁巖經(jīng)氣化燃料倉7進入氣化爐10，然后在氣化爐10內(nèi)發(fā)生氣化反應(yīng)產(chǎn)生可燃?xì)?，該可燃?xì)獯嬗诳扇細(xì)夤? ;部分可燃?xì)庾鳛槿剂媳凰腿氲酵咚辜訜崞?中燃燒以加熱步驟b中的熱載體；
[0013]d.將步驟c中在氣化爐10內(nèi)產(chǎn)生的高溫固體殘渣排至換熱器9。
[0014]進一步地，在步驟a中，顆粒油頁巖的粒徑大于4mm，粉狀油頁巖的粒徑不大于4mm ο
[0015]進一步地，在步驟b中，干餾爐I的干餾溫度控制在450~550°C。
[0016]進一步地，在步驟c中，氣化反應(yīng)的溫度控制在700~900°C。
[0017]進一步地,在步驟c中,熱載體被加熱至600~800°C。
[0018]本發(fā)明可產(chǎn)生以下技術(shù)效果:
[0019]1、以油頁巖干餾產(chǎn)生的瓦斯為干餾爐熱載體，以半焦和粉狀油頁巖為氣化爐燃料，產(chǎn)生可燃?xì)馊紵艧?，加熱干餾爐熱載體，為油頁巖干餾提供熱量，實現(xiàn)了固體廢棄物半焦的氣化回收利用，增加了油頁巖干餾過程中的附加效益，同時減少了油頁巖廢渣的熱污染及化學(xué)污染，提高了能源利用率。
[0020]2、氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的高溫固體殘渣排至換熱器，用以加熱冷水，實現(xiàn)了熱源的充分及合理的利用，減少了能源的浪費。
[0021]3、整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 簡單，油頁巖干餾產(chǎn)油率高，避免了固體廢棄物半焦的損失和環(huán)境污染問題，最終實現(xiàn)了油頁巖資源高效、潔凈的利用?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明涉及的將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的系統(tǒng)示意圖。
[0023]其中，1-干餾爐，2-油頁巖料倉，3-儲油罐，4-油氣分離器，5-儲氣罐，6_瓦斯加熱器，7-氣化燃料倉，8-可燃?xì)夤蓿?-換熱器，10-氣化爐，11-輸送裝置，12-入口，13-出□。
【具體實施方式】
[0024]實施例1 [0025]一種將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的系統(tǒng)，包括干餾爐1、油頁巖料倉2、儲油罐3、油氣分離器4、儲氣罐5、瓦斯加熱器6,氣化燃料倉7、可燃?xì)夤?、氣化爐10和輸送裝置11 ;其中，干餾爐I用于干餾經(jīng)油頁巖料倉2送入的油頁巖，并連接至油氣分離器4，油氣分離器4與儲氣罐5和儲油罐3相連接；氣化爐10通過輸送裝置11與干餾爐I下端口連接，用于使干餾爐I的干餾產(chǎn)物半焦和經(jīng)氣化燃料倉7送入的油頁巖發(fā)生氣化反應(yīng)，氣化爐10還與可燃?xì)夤?連接；瓦斯加熱器6與干餾爐1、儲氣罐5和可燃?xì)夤?連接，瓦斯加熱器6用于加熱由儲氣罐5引入到瓦斯加熱器6的瓦斯和用于燃燒由可燃?xì)夤?送入到瓦斯加熱器6的可燃?xì)狻?br> [0026]實施例2
[0027]—種將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的系統(tǒng)，如圖1所示:包括干餾爐1、油頁巖料倉2、儲油罐3、油氣分離器4、儲氣罐5、瓦斯加熱器6,氣化燃料倉7、可燃?xì)夤?、換熱器9、氣化爐10和輸送裝置11 ;其中，干餾爐I用于干餾經(jīng)油頁巖料倉2送入的油頁巖，并連接至油氣分離器4，油氣分離器4與儲氣罐5和儲油罐3相連接；氣化爐10通過輸送裝置11與干餾爐I下端口連接，用于使干餾爐I的干餾產(chǎn)物半焦和經(jīng)氣化燃料倉7送入的油頁巖發(fā)生氣化反應(yīng)，氣化爐10還與可燃?xì)夤?連接；瓦斯加熱器6與干餾爐1、儲氣罐5和可燃?xì)夤?連接，瓦斯加熱器6用于加熱由儲氣罐5引入到瓦斯加熱器6的瓦斯和用于燃燒由可燃?xì)夤?送入到瓦斯加熱器6的可燃?xì)?；換熱器9與氣化爐10的下端相連接，氣化爐產(chǎn)生的高溫固體殘渣排入換熱器9，冷水從入口 12進入，經(jīng)換熱器9加熱成熱水或水蒸氣，從出口 13流出。
[0028]實施例3
[0029]應(yīng)用實施例2中的系統(tǒng)的工藝，包括以下步驟:
[0030]a.破碎、干燥油頁巖,得到粒徑大于4mm的顆粒油頁巖和粒徑不大于4mm的粉狀油頁巖，將顆粒油頁巖存于油頁巖料倉2，將粉狀油頁巖存于氣化燃料倉7 ；
[0031]b.步驟a中的顆粒油頁巖下行進入干餾爐1，在450~550°C環(huán)境下進行干餾，產(chǎn)生半焦、頁巖油和瓦斯；瓦斯和頁巖油經(jīng)油氣分離器4分離后，瓦斯存儲于儲氣罐5，頁巖油存儲于儲油罐3 ;儲氣罐5中的部分瓦斯被引入到瓦斯加熱器6加熱后作為熱載體輸送至干餾爐I ;
[0032]c.步驟b得到的半焦經(jīng)輸送裝置11進入氣化爐10，步驟a中的粉狀油頁巖經(jīng)氣化燃料倉7進入氣化爐10，然后在氣化爐10內(nèi)在700~900°C下發(fā)生氣化反應(yīng)產(chǎn)生可燃?xì)?，該可燃?xì)獯嬗诳扇細(xì)夤? ;部分可燃?xì)庾鳛槿剂媳凰腿氲酵咚辜訜崞?中燃燒，燃燒放出的熱將步驟b中的熱載體加熱至600~800°C，剩余可燃?xì)鈨Υ鎮(zhèn)溆没蜻M一步加工成其他產(chǎn)品;
[0033]d.將步驟c中在氣化爐10內(nèi)產(chǎn)生的高溫固體殘渣排至換熱器9，冷水從入口 12進入，經(jīng)換熱器9加熱成熱水或水蒸氣，從出口 13流出。[0034]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的系統(tǒng)，包括干餾爐(I)、油頁巖料倉(2)、儲油罐(3)、油氣分離器(4)、儲氣罐(5)、瓦斯加熱器(6)，其特征在于，還包括氣化燃料倉(7)、可燃?xì)夤?8)、氣化爐(10)和輸送裝置(11);其中， 所述干餾爐(I)用于干餾經(jīng)所述油頁巖料倉(2 )送入的油頁巖，所述干餾爐(I)連接至所述油氣分離器(4)，所述油氣分離器(4)與所述儲氣罐(5)和所述儲油罐(3)相連接； 所述氣化爐(10)通過輸送裝置(11)與所述干餾爐(I)下端口連接，用于使所述干餾爐(I)的干餾產(chǎn)物半焦和經(jīng)所述氣化燃料倉(7)送入的油頁巖發(fā)生氣化反應(yīng)，所述氣化爐(10)還與所述可燃?xì)夤?8)連接； 所述瓦斯加熱器(6)與所 述干餾爐(I)、所述儲氣罐(5)和所述可燃?xì)夤?8)連接，所述瓦斯加熱器(6 )用于加熱由所述儲氣罐(5 )引入到所述瓦斯加熱器(6 )的瓦斯和用于燃燒由所述可燃?xì)夤?8)送入到所述瓦斯加熱器(6)的可燃?xì)狻?br> 2.一種如權(quán)利要求1所述的將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的系統(tǒng)，其特征在于，還包括換熱器(9)，所述換熱器(9)與所述氣化爐(10)的下端相連接。
3.—種如權(quán)利要求1或2所述的將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的系統(tǒng)在油頁巖干餾過程中的應(yīng)用。
4.一種將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的工藝，其特征在于，所述工藝使用如權(quán)利要求2所述的將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的系統(tǒng)，包括以下步驟: a.破碎、干燥油頁巖，得到顆粒油頁巖和粉狀油頁巖，將所述顆粒油頁巖存于所述油頁巖料倉(2 )，將所述粉狀油頁巖存于所述氣化燃料倉(7 ); b.所述步驟a中的所述顆粒油頁巖下行進入所述干餾爐(1)，進行干餾，產(chǎn)生半焦、頁巖油和瓦斯；所述瓦斯和所述頁巖油經(jīng)所述油氣分離器(4)分離后，所述瓦斯存儲于所述儲氣罐(5)，所述頁巖油存儲于所述儲油罐(3);所述儲氣罐(5)中的部分所述瓦斯被引入到所述瓦斯加熱器(6)加熱后作為熱載體輸送至所述干餾爐(I)； c.所述步驟b得到的所述半焦經(jīng)所述輸送裝置(11)進入所述氣化爐(10)，所述步驟a中的所述粉狀油頁巖經(jīng)所述氣化燃料倉(7)進入所述氣化爐(10)，然后在所述氣化爐(10)內(nèi)發(fā)生氣化反應(yīng)產(chǎn)生可燃?xì)猓隹扇細(xì)獯嬗谒隹扇細(xì)夤?8);部分所述可燃?xì)庾鳛槿剂媳凰腿氲剿鐾咚辜訜崞?6)中燃燒以加熱所述步驟b中的所述熱載體； d.將所述步驟c中，在所述氣化爐(10)內(nèi)產(chǎn)生的高溫固體殘渣排至所述換熱器(9)。
5.一種如權(quán)利要求4所述的將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的工藝，其特征在于，在所述步驟a中，所述顆粒油頁巖的粒徑大于4mm，所述粉狀油頁巖的粒徑不大于4mm。
6.一種如權(quán)利要求5所述的將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的工藝，其特征在于，在所述步驟b中，所述干餾爐(I)的干餾溫度控制在450~550°C。
7.—種如權(quán)利要求5所述的將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的工藝，其特征在于，在所述步驟c中，所述氣化反應(yīng)的溫度控制在700~900°C。
8.—種如權(quán)利要求7所述的將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的工藝，其特征在于，在所述步驟c中,所述熱載體被加熱至600~800 °C。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求5所述的將油頁巖干餾和半焦氣化綜合利用的工藝，其特征是，所述步驟d還包括:冷水從入口( 12 )進入，經(jīng)換熱器(9 )加熱成熱水或水蒸氣，從出口( 13 )流出。
【文檔編號】C10G1/00GK103923677SQ201410158250
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】韓向新, 姜秀民, 李慶有, 劉慶慶, 劉建國, 劉加勛 申請人:上海交通大學(xué)