日处理2000吨小颗粒油页岩干馏炉

摘要

本发明是一种对小颗粒油页岩进行干馏炼油的设备。日处理小颗粒油页岩的能力为2000吨，处理油页岩粒径为25mm以下。该设备利用多层振动床输送物料，利用热循环瓦斯作为气体热载体，在多次和物料混流的工况下进行干馏。物料和热载体在干馏炉内既有纵向接触，也有横向接触，干馏强度大，时间短，油收率高，可以达到90％以上。该设备资源利用率为100％，结构简单，操作方便，投资小，效率高，适合于大规模工业化生产。

说明书

所属技术领域

本发明是一种对小颗粒油页岩进行干馏炼油的设备。油页岩在振动行进的过程中和逆向而来的热循环瓦斯充分接触，实现干馏炼油。本装置适用于处理25mm以下的小颗粒油页岩，日处理量为2000吨，年处理能力为60万吨。

背景技术

目前国内外均把油页岩资源作为石油的补充和替代能源进行开发利用，但大多数干馏装置不能利用小颗粒油页岩，因为小颗粒页岩容易造成堵炉、结焦，使干馏炉不能正常运行，因而对小颗粒油页岩弃之不用，资源浪费率达到20％以上。如抚顺式干馏炉只能干馏12mm以上的油页岩。世界上公认最先进的巴西炉(Petrosix)也只能处理6.4mm以上的页岩。在国外专门利用小颗粒油页岩炼油的典型的装置有两种，一种是澳大利亚的ATP炉(Alberea-Taciuk Processor)。该装置为固体热载体逥转式干馏炉，设备庞大、结构复杂。逥转炉长62.5m，直径8.2m，重量2500t。设计油收率为92％，实际为75-80％，仅达设计水平的80％左右，处理能力为6000t/d，实际运行仅达到4400t/d，为设计的74％，而且经常停炉检修，开工率为50％左右，最长一次也只连续运行了96天。一种是爱沙尼亚的葛洛特(Caloter)炉，可以处理0-25mm的油页岩，处理能力3000t/d。也是以固体为热载体的廻转式干馏炉。存在问题也是运转率不高，经常停炉检修。近两年国内研究的小颗粒干馏装置有两种，一是大连理工大学的DG技术，也是以固体为热载体，但尚未建成工业实验装置。二是上海博生公司研制的油页岩流化床干馏及脱碳工艺，粉状油页岩和高温气体热载体接触，流化干馏，但需将油页岩粉碎至0.3mm以下粒径。目前在哈尔滨气化厂建成一套日处理50吨的试验装置，尚未形成工业化装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、操作方便、处理量较大、适合于大规模工业生产、投资较少、油收率较高，可以处理目前被当作废料抛弃而又十分珍贵的油页岩资源的干馏炼油设备。解决油页岩开发利用中的重大难题，本发明的油页岩资源利用率为100％，油收率为90％以上。

本发明的技术关键是利用振动床输送小颗粒油页岩，多层折返和热循环瓦斯充分接触，实现干馏。其工艺流程是小颗粒油页岩从干馏炉的顶部进入，在多层振动床的作用下分散成之字形扁平膨松状物流。振动床上附有一定孔径的筛板。一部分粒度小于筛孔的细小油页岩穿过筛孔垂直下落，与下一层被吹起的细小油页岩形成稀相料层；另一部分粒度大于筛孔的油页岩在振动状态下形成振动疏松料层沿筛板跳跃式移动，移至筛板端部再洒落在下一层筛板上。700℃左右的热循环瓦斯从三个层位进入干馏炉，在筛板和油页岩的阻隔下形成垂直气流和水平气流。垂直气流在穿越筛板和油页岩料层的过程中与油页岩充分地、高强度地接触；水平气流在振动床筛面之间变速流动，并与洒落的油页岩及筛面上的油页岩充分、高强度接触，实现对小颗粒油页岩的干馏。由于油页岩与热瓦斯之间既有垂直流动，又有水平流动，既有顺流，又有逆流，形成特有的混流式干馏。油页岩多次与瓦斯混合-分离-再混合-再分离，被均匀干馏。干馏完的油页岩被干馏炉下部进入的冷瓦斯冷却再落入水盆，从干馏炉底部排出。干馏气体随同循环瓦斯从上部排出，经除尘收油后，被送到加热炉，加热至700℃后再送入干馏炉。如此往复循环，形成连续的工艺流程。为实现这一干馏工艺，采用了如下技术：一是油页岩在炉中的运动以振动折返方式推进，既有自重落下的因素，又有振动推进的因素。在干馏炉内形成一条流动的之字形长龙，绝不会堵塞干馏炉，干馏炉总高度为24m左右，但油页岩的行程却达到45m左右。二是采用了混流技术，热瓦斯和油页岩既有横向接触，又有纵向接触，油页岩和筛板的接触处于若即若离的状态。油页岩料层始终处于蓬松状态。保证了热载体和油页岩的充分接触。三是采用了多层进气方法，从三个层位向干馏炉通入热瓦斯，使干馏炉温度达到550℃以上，干馏层高度达到5米左右，保证了干馏的完全性，同时又防止了因温度过高而产生的结焦问题。四是用调整振动电机振率的方法来调整不同层位的油页岩的行进速度，控制物料在炉中的停留时间，操作简便。五是采用了热瓦斯全循环，瓦斯的加热在炉外进行，炉中无燃烧发生，无空气进入，干馏所需热量完全依靠热循环瓦斯带入，提高了半焦的热值和瓦斯的热值。六是冷循环瓦斯从下部进入，对干馏完的半焦降温，回收热量。到炉子中部与700℃的热瓦斯相混合，使干馏段温度降到550℃左右，保证干馏段物料不至于过热。七是下部采用水封刮板方式出焦，防止了气体逸出，保护了环境。

目前国内外均没有用这种方法对油页岩进行干馏的装置。和国外小颗粒干馏炉相比，本发明具有如下特点：

1、本发明结构简单、操作方便。ATP炉仅炉本体占地面积就达到1000m²以上，本发明干馏炉本身占地面积不足40m²。ATP炉由于炉内有燃烧反应且中间发生多次换热，结构复杂，操作繁琐。本发明内无燃烧反应，油页岩依靠振力推进，仅需调整电动机频率即可调整页岩行进速度，结构简单，操作方便。

2、本发明油收率高，瓦斯热值高。因采用瓦斯全循环工艺，无空气进入，无燃烧反应，收油率达90％以上，瓦斯热值在4000kcal/kg以上。

3、本发明投资少、效率高。ATP炉研制费用150亿美元，用了七年时间。现抚顺矿务局引进了一台，投资约15亿元。本发明干馏炉设备本身投资不超过5000万元。

4、本发明资源利用率高。目前国内废弃的12mm以下油页岩均可用作原料，新开采的油页岩也可破碎到25mm以下进行干馏。资源利用率为100％。

5、本发明适合于大规模工业化生产，单炉日处理能力为2000吨，相当于20台抚顺式干馏炉的处理能力。

6、本发明采用了水封出渣技术，无气体外泄，符合环保要求。

附图说明

附图1是日处理2000吨小颗粒油页岩干馏炉的工作原理图。图中所示各部分分别是：1、给料系统；2、料斗；3、振动床；4、干馏炉；5、热循环瓦斯进口；6、冷循环瓦斯进口；7、水封池；8、刮板式出料系统。

小颗粒页岩经布料装置均匀分布在振动床上，依靠振力推进，行进到第一级振动床末端时靠自重落入第二级振动床，依次类推。循环热瓦斯从炉子的中部分三段进入干馏炉和下落的油页岩接触发生干馏。干馏产生的油气随同循环瓦斯在炉子上面的集气管汇集后排出炉外，进入油水分离回收系统。干馏完的半焦被炉子下部进入的冷循环瓦斯冷却至250℃，排入水池，再冷却至80℃，经刮板运输机排出炉外。

附图2是日处理2000吨小颗粒油页岩干馏炉的结构图。图中所示各部分分别是：1、进料装置；2、油气出口；3、振动床；4、热循环瓦斯进口；5、冷循环瓦斯进口；6、冷却水套；7、刮板运输机；8、半焦水池。

具体实施方式

附图2是日处理2000吨小颗粒油页岩干馏炉的具体实施装置。干馏炉共设有九层折返式振动床，振动床上附有适当孔径的筛板，保证一部分小颗粒页岩能从筛孔自由落下，大部分物料随振动床移动至末端再落到下一层振动床上。700℃的热循环瓦斯从4、5、6三层振动床的下部进入，使干馏炉中的油页岩和瓦斯气体产生多次混流，干馏段高度为4.5m-5m。冷循环瓦斯从第九层振动床的下部进入，将干馏完的半焦在混流状态下冷却至250℃，半焦落入封闭水池后冷却至80℃排出炉外。