一種油頁巖的氣化工藝及專用設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油頁巖的氣化工藝及專用設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]油頁巖又稱油母頁巖，是一種固體可燃礦產(chǎn)，由礦物質(zhì)和有機質(zhì)組成，是潛在的具有發(fā)展前途的替代能源之一。經(jīng)查明，我國油頁巖的資源量豐富，這為我國實施多元化能源戰(zhàn)略提供了資源保障。
[0003]現(xiàn)有油頁巖開發(fā)利用的工藝路線:一是干餾煉油；二是直接燃燒發(fā)電。干餾煉煤焦油容易造成污水、污氣的排放，且干餾得到的副產(chǎn)品利用效率低；油頁巖作為燃料直接燃燒發(fā)電時，燃燒效率低、設(shè)備投資大、能源浪費嚴重，而且易造成嚴重的環(huán)境污染。
[0004]歐美等國也有將油頁巖氣化為烴類的先例，但烴類多以液態(tài)形式存在，這種氣化方式中油頁巖利用率很低，僅有10%左右；而且氣化產(chǎn)物中含硫量很高，往往是直接排放到大氣中，對環(huán)境的污染極大。
[0005]除了將油頁巖氣化為烴類以外，目前也存在關(guān)于油頁巖氣化技術(shù)的相關(guān)研究，所述的油頁巖氣化技術(shù)是指在氣化劑(空氣、氧氣、水蒸汽、二氧化碳、氫氣或這些氣體的混合氣)存在的條件下，對油頁巖進行熱化學處理，將油頁巖轉(zhuǎn)化成一氧化碳、氫氣、甲烷等有效氣體產(chǎn)品的過程，并且還能獲得附加值很高的化工產(chǎn)品。雖然說，與傳統(tǒng)的油頁巖利用技術(shù)相比，油頁巖氣化技術(shù)更加經(jīng)濟、環(huán)保，效率更高。但是，現(xiàn)有的油頁巖氣化技術(shù)中，往往是在固定床中進行的，原料利用率不高，產(chǎn)物中含油量高，苯環(huán)含量和重金屬含量都很高，對環(huán)境存在較大污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有的油頁巖氣化技術(shù)對油頁巖的利用率低、污染重的缺陷，而提供了一種油頁巖的氣化工藝及專用設(shè)備。所述的油頁巖的氣化工藝得到的合成氣中不含有任何雜質(zhì)，低位熱值高，可以直接作為燃料使用。
[0007]本發(fā)明提供了一種油頁巖的氣化工藝；所述的氣化工藝包括如下步驟:
[0008](I)制備料漿:制備料漿的原料包括油頁巖與煤的混合物、水和分散劑；所述的油頁巖與煤的混合物的含量為50%-70%，所述的水的含量為29%-48%，所述的分散劑的含量為0.7%?2%，所述的百分比為占所述原料的質(zhì)量百分比；所述的油頁巖與煤的混合物中油頁巖的質(zhì)量百分含量為20%?100%;制備料漿的工藝可以按照下述方案中的任一進行:
[0009]方案A:將所述原料混合研磨，得料漿；所述料漿中的固體顆粒的粒徑小于0.5mm ；
[0010]方案B:將油頁巖與煤的混合物粉碎至粒徑小于0.5_，再與水、分散劑混合均勻，得料漿；
[0011]方案A和方案B中，所述料漿中的固體含量為58%_70%，所述百分比為固體物質(zhì)占所述料漿的質(zhì)量百分比；
[0012](2)氣化:將所述料漿和氣化劑在壓力0.01-8.7MPa、溫度1200-1700°C下反應(yīng)，生成合成氣，即可；其中，所述料漿與所述氣化劑的輸入比例為0.6-2.5公斤料漿/m3標準態(tài)下的氣化劑。
[0013]步驟(I)中，所述油頁巖為本領(lǐng)域常規(guī)的含有機質(zhì)的沉積巖，屬于低熱值固體化石燃料。
[0014]步驟(I)中，所述的油頁巖與煤的混合物的顆粒粒徑為本領(lǐng)域常規(guī)，較佳地為小于1mm,或?qū)⑺鲇晚搸r與煤粉碎至小于10mm。
[0015]步驟(I)中，所述的分散劑為本領(lǐng)域常規(guī)的分散劑，較佳地為萘磺酸鹽、聚羧酸鹽和木質(zhì)素磺酸鹽中的一種或幾種，更佳地為萘磺酸鈉和/或萘磺酸鉀。
[0016]方案A中，所述混合研磨的設(shè)備較佳地為球磨機或自動研磨機。當所述的混合研磨設(shè)備為球磨機時，較佳地，所述水以2.84-18.64t/h的流量持續(xù)加入所述球磨機中，所述分散劑以0.09-0.47t/h的流量持續(xù)加入所述球磨機中。
[0017]步驟(I)中，所述水的含量較佳地為33%?39%，所述的百分比為占所述原料的質(zhì)量百分比。
[0018]步驟(2)中，所述氣化劑為本領(lǐng)域常規(guī)的氣化劑，較佳地為純氧氣或富氧空氣。所述的富氧空氣中的氧含量為本領(lǐng)域常規(guī)，較佳地為50-100%，所述百分比為體積百分比。
[0019]步驟(2)中，所述料漿與所述氣化劑的輸入比例較佳地為1.0公斤料漿/m3標準態(tài)下的氣化劑。
[0020]本發(fā)明的氣化工藝獲得了較好的技術(shù)效果，得到的合成氣中可燃氣體的含量高達100%O較佳地，所述合成氣中的干基成分包括:20-60%的CO、1-25%的C02、10-50%的H2、
0.1-30% 的 Ν2、0.0-1.0% 的 CH4、0.0-3.0% 的 H2S 和 0.0-0.5% 的 COS。
[0021]本發(fā)明還提供了上述氣化工藝的專用設(shè)備；所述的專用設(shè)備包括通過管線依次連接的一混合研磨設(shè)備或一粉碎設(shè)備、一料漿槽、一料漿泵和一氣流床氣化爐；所述氣流床氣化爐包括一爐體和一洗滌冷卻室；所述爐體的頂部設(shè)有一氣化噴嘴；所述洗滌冷卻室加設(shè)于所述爐體的底部外側(cè)，并與所述爐體的底部外側(cè)形成一封閉空間；所述爐體的底部設(shè)有一用于通出氣體的噴淋環(huán)和一與該噴淋環(huán)連接的下降管；所述下降管位于所述封閉空間內(nèi)；所述洗滌冷卻室的底部設(shè)有一液體出口，所述洗滌冷卻室的中上部設(shè)有一合成氣出口。
[0022]本發(fā)明中，所述的混合研磨設(shè)備為本領(lǐng)域常規(guī)，較佳地為球磨機或自動研磨機。其中，所述球磨機中較佳地還包括一孔徑為0.5mm的振動篩。
[0023]本發(fā)明中，所述的粉碎設(shè)備為本領(lǐng)域常規(guī)，較佳地為粉碎機或研磨機。
[0024]本發(fā)明中，所述料漿槽內(nèi)較佳地還設(shè)有一攪拌裝置。
[0025]本發(fā)明中，較佳地，所述爐體與所述洗滌冷卻室的橫截面形狀相同，較佳地為圓筒狀。
[0026]本發(fā)明中，所述爐體的內(nèi)壁較佳地還設(shè)有耐火襯里。
[0027]本發(fā)明中，所述氣化噴嘴較佳地設(shè)有3-10個通道，更佳地為設(shè)有3個通道。所述料漿與所述氣化劑較佳地按照輸入比例來分配氣化噴嘴的通道。
[0028]在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。
[0029]本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。
[0030]本發(fā)明的積極進步效果在于:本發(fā)明利用氣流床氣化高效、高性能的特點，用油頁巖代替煤，與傳統(tǒng)的油頁巖利用技術(shù)相比，更加環(huán)保、高效、清潔，工業(yè)應(yīng)用前景廣闊。
【附圖說明】
[0031]圖1為實施例1的油頁巖氣化工藝的專用設(shè)備。
[0032]圖2為實施例1的專用設(shè)備中的氣流床氣化爐的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面通過實施例的方式進一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規(guī)方法和條件，或按照商品說明書選擇。
[0034]下述實施例中，所述的油頁巖來源于內(nèi)蒙古，灰分為30%，堆積密度為2.0g/cm3，固定碳為50%，所述百分比為質(zhì)量百分比；所述的煤來源于新疆，灰分為15%，堆積密度為
1.4g/cm3,固定碳為70%,所述百分比為質(zhì)量百分比。
[0035]實施例1
[0036]本實施例中的氣化工藝的專用設(shè)備參見圖1。所述的專用設(shè)備包括依次通過管線連接的球磨機10、料漿槽11、料漿泵12和氣流床氣化爐13。油頁巖1、水2、分散劑3和煤4在球磨機10中混合制漿。料漿槽11內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，以維持料漿良好的流動性和穩(wěn)定性，防止料漿形成硬沉淀。
[0037]氣流床氣化爐13的具體結(jié)構(gòu)參見圖2，所述氣流床氣化爐包括一圓筒狀的爐體1301和一洗滌冷卻室1302 ;所述爐體1301的頂部設(shè)有一氣化噴嘴1306 ;所述洗滌冷卻室1302加設(shè)于所述爐體1301的底部外側(cè)，并與所述爐體1301的底部外側(cè)形成一封閉空間；所述爐體1301的底部設(shè)有一用于通出氣體的噴淋環(huán)1303和一與該噴淋環(huán)1303連接的下降管1304 ;所述下降管1304位于所述封閉空間內(nèi)；所述洗滌冷卻室1302的底部設(shè)有一液體出口 1307，所述洗滌冷卻室的中上部設(shè)有一合成氣出口 1308。所述爐體1301內(nèi)壁還設(shè)有耐火襯里1305 ;氣化噴嘴1306設(shè)有3個通道，所述氣化劑5從氣化噴嘴1306中的其中一個通道輸入所述氣流床氣化爐13。
[0038]實施例2
[0039]本實施例中，實現(xiàn)所述氣化工藝所需的專用設(shè)備如實施例1所述。本實施例的氣化工藝包括如下步驟:
[0040](I)制備料漿:所述原料中，所述的油頁巖與煤的混合物(其中，油頁巖含量為100%)的含量為62.07%，所述的水的含量為37.00%，所述的分散劑的含量為0.93%。油頁巖破碎后以31.27t/h的流量進入球磨機10 ;同時，新鮮水以18.64t/h的流量，分散劑(苯磺酸鈉)以0.47t/h的流量分別被送入球磨機10。油頁巖、水及少量分散劑在球磨機I內(nèi)被研磨并均勻混合，經(jīng)振動篩過濾后最終形成固體顆粒粒徑小于0.5_、固體含量為63% (重量)、表觀粘度為1020mPa.S、具有良好流動性和穩(wěn)定性的料漿。制成的料漿被儲存在料漿槽11內(nèi)，在攪拌槳的作用下可以使料漿在48小時內(nèi)保持良好的流動性和穩(wěn)定性。
[0041](2)氣化:料漿槽11內(nèi)的料漿由料漿泵12經(jīng)氣化噴嘴1306的通道送入氣流床氣化爐13，同時氣化劑(純氧氣)5通過氣化噴嘴1306的其他通道與料漿并行進入氣流床氣化爐13，氣流床氣化爐13的壓力為6.5MPa、溫度為1240°C。所述料漿與所述氣化劑的輸入比例為1.0公斤料漿/m3標準態(tài)下的氣化劑。氣化得到的合成氣干基成分為(體積):51.33%的 CO, 16.36% 的 CO2, 31.61% 的 H2,0.45% 的 N2,0.06% 的 CH4,0.16% 的 H2S, 0.01% 的 COS。按照國家標準GB2589-81測量所得合成氣的低位熱值，結(jié)果為9.94MJ/Nm3。
[0042]實施例3
[0043]本實施例中，實現(xiàn)所述氣化工藝所需的專用設(shè)備如實施例1所述。
[0044]所述原料中，所述的油頁巖與煤的混合物(其中，油頁巖含量為100%)的含量為63.14%，所述的水的含量為35.72%，所述的分散劑的含量為1.13%。
[0045]采用與實施例2相同的流程，油頁巖流量5.02t/h，新鮮水流量為2.84t/h，分散劑(苯磺酸鉀)流量為0.09t/h。料漿固體含量為65% (重量)，表觀粘度為1050mPa.S。氣化劑為富氧空氣(氧含量50%)，氣化爐壓力為0.1MPa，溫度為1306°C。所述料漿與所述氣化劑的輸入比例為1.0公斤料漿/m3標準態(tài)下的氣化劑。得到的合成氣干基成為(體積):34.71%的 CO, 13.17% 的 CO2, 28.63% 的 H2,0.13% 的 H2S, 0.01% 的 COS,其余為 N20
[0046]按照國家標準GB2589-81測量所得合成氣的低位熱值，結(jié)果為7.49MJ/Nm3。
[0047]實施例4
[0048]本實施例中，