集新型气体热载体干馏和费托合成制油于一体的油页岩高效利用方法

摘要

本发明公开了一种集新型气体热载体干馏和费托合成制油于一体的油页岩高效利用方法，将气体热载体干馏法、固体燃料气化和F-T合成进行集成，利用固体燃料气化技术，将破碎后不能用于干馏的小颗粒油页岩与干馏产生的半焦送入气化炉进行气化，实现了小颗粒油页岩与半焦的高效清洁利用；气化炉中生成的气化合成气直接送入干馏炉为油页岩干馏过程提供热量；油页岩干馏过程中产生的热解气与气化合成混合气的一部分进入F-T合成子系统制取柴油；一部分直接送入干馏炉，为油页岩干馏过程补充热量；剩下的混合合成气送入储气柜。本发明大幅度提升油页岩综合利用系统的液体燃料产量，同时实现一次能源的梯级利用。

说明书

技术领域

本发明涉及油页岩资源综合利用技术领域，具体涉及一种集新型气体热载体干馏和费托 合成制油于一体的油页岩高效利用方法。

背景技术

能源关乎世界各国经济发展和民众生活水平。随着世界经济持续发展，尤其是新兴经济 体迅速增长，能源消费继续强劲增长，供需矛盾进一步恶化。化石能源在世界能源总体消费 中占据主体地位，其他能源尤其是新能源发展迅速，但要取得实质性进展尚需时日。自1993 年我国首度成为石油净进口国以来，我国石油对外依存度逐年增长，到2015年该数据已经攀 升至接近六成。在当前形势下，大力发展自身有潜力的能源产业项目，加快能源储备建设， 降低我国石油对外依存度，是保障我国经济社会健康持续发展的前提。

“多煤、少油、缺气”是我国能源结构特点。尽管我国常规石油和天然气储量并不丰富， 但非常规能源储量丰富，开采潜力巨大。油页岩资源就是一种典型的非常规油气能源，其油 页岩储量约为2万亿吨(相当于800亿吨页岩油)，相当于天然石油可采储量的5.4倍，其应 用十分广泛，既可燃烧发电，又能干馏炼油，加工过程中产生的废渣还可用于制造建筑材料。 因此，加大对油页岩的开发利用，对改变我国能源结构和改善我国能源不足现状，具有非常 重要的战略意义。

我国对油页岩的开发利用已有80多年历史，相关开发利用工艺相对成熟，但依然存在很 多缺陷和不足之处。其中气体热载体干馏技术所存在的不足有：(1)破碎后的块状油页岩， 只有粒径在16～75mm之间的大颗粒油页岩能够被干馏炉利用，余下近20％的小颗粒油页岩被 舍弃，造成严重的能源资源浪费；(2)热解气作为气体热载体，需要单独加热炉燃烧部分热 解气将循环热解气加热至一定温度，浪费部分热解气的同时也使成本增加；(3)气体热载体 干馏炼油，由于多采用湿式排焦，所产出的半焦难于利用，能源利用率只为原油页岩的50％～ 60％；(4)油页岩干馏过程产生的固体废弃物半焦含有多种微量金属元素、半挥发性物质、多 环芳香烃、油、酚类化合物、硫化物以及其他物质，对环境造成了严重的污染。

现有能源利用方式存在高能耗、高碳排放、高污染、低转化率等问题。同时，我国能源 资源瓶颈制约日益突出，节能减排的压力越来越大，能源增长方式迫切需要转变。针对现有 能源利用工艺的弊端，未来能源利用工艺发展方向要做到科技含量高、资源消耗低、环境污 染少、经济效益好、安全有保障。

本发明考虑到未来能源利用工艺发展方向，在现有能源利用工艺基础上进行实质性的改 进和创新。其中，气化是固体燃料高效清洁利用的重要途径，与此同时，固体燃料气化也是 调整我国能源结构的主要方式。固体燃料气化后，既可以提高燃料的利用率、减少CO、SO₂等的排放，又可以制成许多清洁能源；油页岩气体热载体干馏工艺中，分离出大量热解气， 其成分主要包括H₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₆等气体，这部分气体经过重整变换后可用作F-T合成 的优质原材料。将气体热载体干馏法、固体燃料气化和F-T合成进行集成，不仅能够解决各 自的不足之处，还可以使能源得以充分利用，同时油页岩综合利用系统液体燃料产量也将得 到大幅度提升。。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种集新型气体热载体干馏和费托合成制油于一体的油 页岩高效利用方法，具有低能耗、低碳排放、低污染、高转化率等优点。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种集新型气体热载体干馏和费托合成制油于一体的油页岩高效利用方法，包括如下步 骤：

S1、页岩储仓中的油页岩矿经破碎后送入预热器，经预热后的油页岩进入页岩分离器按 粒径大小分为两部分，将其中的大颗粒油页岩送入气体热载体干馏炉中进行干馏，产生的油 气与作为热载体的混合合成气通过收集伞捕集并送出炉体，进入油气分离净化设备中，通过 冷却、除尘、净化等处理，最后得到的页岩油送入储油罐中储存；

S2、分离出的一部分混合合成气送入储气柜，剩余的混合合成气进入下级系统，产生的 油页岩半焦送入半焦冷却器，小颗粒油页岩与来自半焦冷却器的半焦混合后送入气化反应器， 用于冷却高温半焦的空气和水蒸气也一同进入气化反应器进行气化反应，产生的高温气化合 成气作为干馏热载体送入干馏炉中，气化反应产生的灰渣经排渣机排出；

S3、经F-T合成反应器后产生的驰放气和未反应气体送入气体燃烧炉与空气混合燃烧放 热，加热混合合成气和重整反应所需的氧气和水蒸气，排出的烟气进入预热器预热油页岩原 料，而后经冷却的烟气进入静电除尘器除尘后，由引风机送入烟囱排出；

S4、被加热的混合合成气，一部分作为优质原料进入F-T合成子系统制取柴油，一部分 直接送入干馏炉，为油页岩干馏过程提供热源；

S5、经过加热的混合合成气与氧气和水蒸气一同进入重整变换反应器并发生重整反应， 而后送入F-T合成反应器进行F-T合成，生成的气液混合物进入冷却净化分离设备，气液混 合物经分离净化后得到的柴油直接送入柴油罐储存

本发明具有以下有益效果：

有效提高了油页岩综合利用系统的液体燃料产量；综合利用了破碎过程中不同粒径的油 页岩，粒径较大的油页岩用来干馏制油，粒径较小的油页岩与干馏产生的半焦一起送入气化 反应器反应制气，不同粒径的油页岩颗粒都得到了充分利用；将小颗粒油页岩和干馏产生的 半焦进行气化处理，通过将固体燃料气化，实现提高燃料利用率的目的；系统的产物包括页 岩油、柴油和一些其他化工材料，实现了系统多联产，改变了传统油页岩利用系统产物单一 化的格局；系统主要使用高温气化合成气作为干馏热源，减少了对外部热源的依赖，同时将 大部分混合合成气转换成液体燃料，相较于以往油页岩系统，不仅大幅度提高了油页岩综合 利用系统的液体燃料产量，而且有效减少了CO₂的排放量；综合利用程度高，科学合理。

附图说明

图1为本发明实施例一种集新型气体热载体干馏和费托合成制油于一体的油页岩高效利 用方法所使用设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说 明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本具体实施所使用的设备包括气体热载体干馏子系统、气化反应子系统和 气体燃烧加热及烟气处理子系统，气体热载体干馏子系统包括页岩储仓1、预热器2、页岩分 离器3、干馏炉4、油气分离净化设备5、脱硫塔6依次相连，油气分离净化设备5与储油罐 7和储气柜8相连，干馏炉4与半焦冷却器9相连，气化反应子系统包括气化反应器10和排 渣机11，半焦冷却器9、气化反应器10和排渣机11依次相连，气体燃烧加热及烟气处理子 系统包括依次相连的气体燃烧炉12、静电除尘器13、引风机14和烟囱15，F-T合成子系统 包括依次相连的重整变换反应器16、F-T合成反应器17、冷却净化分离设备18和柴油罐19， F-T合成反应器17与气体燃烧炉12相连，气体燃烧炉12与预热器2相连，气体燃烧炉12 与重整变换反应器16相连。

本发明实施例提供了一种集新型气体热载体干馏和费托合成制油于一体的油页岩高效利 用方法，包括如下步骤：

S1、页岩储仓1中的油页岩矿经破碎后送入预热器2，经预热后的油页岩进入页岩分离器3 按粒径大小分为两部分，将其中的大颗粒油页岩送入气体热载体干馏炉4中进行干馏，产生 的油气与作为热载体的混合合成气通过收集伞捕集并送出炉体，进入油气分离净化设备5中， 通过冷却、除尘、净化等处理，最后得到的页岩油送入储油罐7中储存；

S2、分离出的一部分混合合成气送入储气柜8，剩余的混合合成气进入下级系统，产生的油 页岩半焦送入半焦冷却器9，小颗粒油页岩与来自半焦冷却器9的半焦混合后送入气化反应 器10，用于冷却高温半焦的空气和水蒸气也一同进入气化反应器10进行气化反应，产生的 高温气化合成气作为干馏热载体送入干馏炉4中，气化反应产生的灰渣经排渣机11排出；

S3、经F-T合成反应器17后产生的驰放气和未反应气体送入气体燃烧炉12与空气混合燃烧 放热，加热混合合成气和重整反应所需的氧气和水蒸气，排出的烟气进入预热器2预热油页 岩原料，而后经冷却的烟气进入静电除尘器13除尘后，由引风机14送入烟囱15排出；

S4、被加热的混合合成气，一部分作为优质原料进入F-T合成子系统制取柴油，一部分直接 送入干馏炉，为油页岩干馏过程提供热源；

S5、经过加热的混合合成气与氧气和水蒸气一同进入重整变换反应器16并发生重整反应，而 后送入F-T合成反应器17进行F-T合成，生成的气液混合物进入冷却净化分离设备18，气 液混合物经分离净化后得到的柴油直接送入柴油罐19储存。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明 的保护范围。