一種將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的系統及工藝的製作方法

2023-05-26 05:18:46

一種將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的系統及工藝的製作方法
【專利摘要】一種將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的系統，包括乾餾爐、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、可燃氣罐、換熱器、氣化爐和輸送裝置；使用該系統的將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的工藝，使乾餾生成的半焦和粉狀油頁巖在氣化爐發生氣化反應產生可燃氣，一部分可燃氣作為燃料引入瓦斯加熱器燃燒加熱乾餾爐所用的熱載體瓦斯，氣化爐產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。本發明將油頁巖乾餾產生的半焦經氣化回收利用，增加了油頁巖乾餾過程中的附加效益，同時減少了頁巖廢渣的熱汙染及化學汙染，提高了能源利用率。
【專利說明】一種將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的系統及工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬於油頁巖資源利用【技術領域】，涉及一種將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的系統及工藝。
【背景技術】
[0002]油頁巖也稱為「固體石油」，是一種儲量巨大的非常規油氣資源，在400~600°C的乾餾裝置內受熱即可獲得性質類似天然石油的頁巖油，在世界原油供應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)，遠高於世界原油探明可採儲量，並且這一數字將隨著油頁巖資源進一步勘探、開發的加大而加大；我國為油頁巖資源儲量大國，根據2004~2006年全國性油頁巖資源評價工作結果，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]鑑於油頁巖資源儲量巨大，為緩解當前石油供應緊張的局勢，油頁巖煉油工業日益復興，很多國家和單位在長期研發工作基礎上，開發出各種各樣的乾餾工藝，已用於工業生產的代表性乾餾技術有愛沙尼亞Kiviter和Galoter乾餾技術、澳大利亞ATP乾餾技術、巴西Petrosix乾餾技術以及我國撫順式爐乾餾技術等。這些乾餾技術經多年發展已日益完善，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和撫順式爐乾餾技術產生的固體廢棄物油頁巖半焦未得到有效處理和利用、水資源浪費嚴重和抗市場競爭能力，ATP幹懼技術熱損失大，Galoter技術結構複雜等。鑑於上述問題，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更適宜走「煉油一發電一化工和建材」的全面綜合利用技術路線，以實現油頁巖資源高效、清潔利用，經濟與環境並重。
[0004]發明專利CN200810013088.5公開了瓦斯全循環油頁巖分級乾餾工藝及裝置，採用瓦斯與半焦混合燃燒為油頁巖乾餾爐供熱，但該工藝中熱半焦需要先經過水冷，造成了能源的浪費和水資源的汙染，而且經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乾餾系統，但該系統半焦與頁巖灰的傳輸相對困難。發明專利CN201110443734.3提出油頁巖迴轉窯乾餾與循環流化床燃燒工藝，採用頁巖灰作為油頁巖乾餾爐熱載體，但頁巖灰過多會對油頁巖乾餾產物產生很強的吸附作用，導致頁巖油產率降低。上述專利均採用燃燒方式利用固體廢棄物油頁巖半焦，有關半焦氣化利用的專利技術未見公開報導。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於克服上述現有技術存在的缺陷，進而實現固體廢棄物的能源化利用和油頁巖資源綜合利用，減少環境汙染。
[0006]為實現上述目的，本發明提供了一種將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的系統:包括幹懼爐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、可燃氣罐8、氣化爐10和輸送裝置11 ;其中，乾餾爐I用於乾餾經油頁巖料倉2送入的油頁巖，並連接至油氣分離器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與乾餾爐I下埠連接，用於使乾餾爐I的乾餾產物半焦和經氣化燃料倉7送入的粉狀油頁巖發生氣化反應，氣化爐10還與可燃氣罐8連接；瓦斯加熱器6與乾餾爐1、儲氣罐5和可燃氣罐8連接，瓦斯加熱器6用於加熱由儲氣罐5引入到瓦斯加熱器6的瓦斯和用於燃燒由可燃氣罐8送入到瓦斯加熱器6的可燃氣。
[0007]因油頁巖乾餾產生的半焦內部仍含有一定的能量，本發明引入氣化爐10對其進行利用，半焦在氣化爐10內氣化產生的可燃氣，一部分可燃氣為油頁巖乾餾爐的熱載體提供熱量，剩餘可燃氣回收儲存以備他用，因而實現了固體廢棄物半焦的能源化利用和油頁巖資源綜合利用，減少了環境汙染。
[0008]進一步地，本發明將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的系統還包括換熱器9，該換熱器9與氣化爐10的下端相連接。氣化爐10產生的高溫固體殘渣排入換熱器9，冷水從入口 12進入，經換熱器9加熱成熱水或水蒸氣，從出口 13流出，實現了熱源的合理利用，減少了熱源的浪費。
[0009]本發明還提供了一種將油頁巖乾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乾餾和半焦氣化綜合利用的系統，包括以下步驟:
[0010]a.破碎、乾燥油頁巖，得到顆粒油頁巖和粉狀油頁巖，將顆粒油頁巖存於油頁巖料倉2，將粉狀油頁巖存於氣化燃料倉7 ；
[0011]b.步驟a中的顆粒油頁巖下行進入乾餾爐1，進行乾餾，產生半焦、頁巖油和瓦斯；瓦斯和頁巖油經油氣分離器4分離後，瓦斯存儲於儲氣罐5，頁巖油存儲於儲油罐3 ;儲氣罐5中的部分瓦斯被引入到瓦斯加熱器6加熱後作為熱載體輸送至乾餾爐I ;
[0012]c.步驟b得到的半焦經輸送裝置11進入氣化爐10，步驟a中的粉狀油頁巖經氣化燃料倉7進入氣化爐10，然後在氣化爐10內發生氣化反應產生可燃氣，該可燃氣存於可燃氣罐8 ;部分可燃氣作為燃料被送入到瓦斯加熱器6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內產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於4mm，粉狀油頁巖的粒徑不大於4mm ο
[0015]進一步地，在步驟b中，乾餾爐I的乾餾溫度控制在450~550°C。
[0016]進一步地，在步驟c中，氣化反應的溫度控制在700~900°C。
[0017]進一步地,在步驟c中,熱載體被加熱至600~800°C。
[0018]本發明可產生以下技術效果:
[0019]1、以油頁巖乾餾產生的瓦斯為乾餾爐熱載體，以半焦和粉狀油頁巖為氣化爐燃料，產生可燃氣燃燒放熱，加熱乾餾爐熱載體，為油頁巖乾餾提供熱量，實現了固體廢棄物半焦的氣化回收利用，增加了油頁巖乾餾過程中的附加效益，同時減少了油頁巖廢渣的熱汙染及化學汙染，提高了能源利用率。
[0020]2、氣化爐內產生的高溫固體殘渣排至換熱器，用以加熱冷水，實現了熱源的充分及合理的利用，減少了能源的浪費。
[0021]3、整個系統結構 簡單，油頁巖乾餾產油率高，避免了固體廢棄物半焦的損失和環境汙染問題，最終實現了油頁巖資源高效、潔淨的利用。【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發明涉及的將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的系統示意圖。
[0023]其中，1-乾餾爐，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-可燃氣罐，9-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]一種將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的系統，包括乾餾爐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、可燃氣罐8、氣化爐10和輸送裝置11 ;其中，乾餾爐I用於乾餾經油頁巖料倉2送入的油頁巖，並連接至油氣分離器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與乾餾爐I下埠連接，用於使乾餾爐I的乾餾產物半焦和經氣化燃料倉7送入的油頁巖發生氣化反應，氣化爐10還與可燃氣罐8連接；瓦斯加熱器6與乾餾爐1、儲氣罐5和可燃氣罐8連接，瓦斯加熱器6用於加熱由儲氣罐5引入到瓦斯加熱器6的瓦斯和用於燃燒由可燃氣罐8送入到瓦斯加熱器6的可燃氣。
[0026]實施例2
[0027]—種將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的系統，如圖1所示:包括乾餾爐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、可燃氣罐8、換熱器9、氣化爐10和輸送裝置11 ;其中，乾餾爐I用於乾餾經油頁巖料倉2送入的油頁巖，並連接至油氣分離器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與乾餾爐I下埠連接，用於使乾餾爐I的乾餾產物半焦和經氣化燃料倉7送入的油頁巖發生氣化反應，氣化爐10還與可燃氣罐8連接；瓦斯加熱器6與乾餾爐1、儲氣罐5和可燃氣罐8連接，瓦斯加熱器6用於加熱由儲氣罐5引入到瓦斯加熱器6的瓦斯和用於燃燒由可燃氣罐8送入到瓦斯加熱器6的可燃氣；換熱器9與氣化爐10的下端相連接，氣化爐產生的高溫固體殘渣排入換熱器9，冷水從入口 12進入，經換熱器9加熱成熱水或水蒸氣，從出口 13流出。
[0028]實施例3
[0029]應用實施例2中的系統的工藝，包括以下步驟:
[0030]a.破碎、乾燥油頁巖,得到粒徑大於4mm的顆粒油頁巖和粒徑不大於4mm的粉狀油頁巖，將顆粒油頁巖存於油頁巖料倉2，將粉狀油頁巖存於氣化燃料倉7 ；
[0031]b.步驟a中的顆粒油頁巖下行進入乾餾爐1，在450~550°C環境下進行乾餾，產生半焦、頁巖油和瓦斯；瓦斯和頁巖油經油氣分離器4分離後，瓦斯存儲於儲氣罐5，頁巖油存儲於儲油罐3 ;儲氣罐5中的部分瓦斯被引入到瓦斯加熱器6加熱後作為熱載體輸送至乾餾爐I ;
[0032]c.步驟b得到的半焦經輸送裝置11進入氣化爐10，步驟a中的粉狀油頁巖經氣化燃料倉7進入氣化爐10，然後在氣化爐10內在700~900°C下發生氣化反應產生可燃氣，該可燃氣存於可燃氣罐8 ;部分可燃氣作為燃料被送入到瓦斯加熱器6中燃燒，燃燒放出的熱將步驟b中的熱載體加熱至600~800°C，剩餘可燃氣儲存備用或進一步加工成其他產品;
[0033]d.將步驟c中在氣化爐10內產生的高溫固體殘渣排至換熱器9，冷水從入口 12進入，經換熱器9加熱成熱水或水蒸氣，從出口 13流出。[0034]以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術領域】中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的系統，包括乾餾爐(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)，其特徵在於，還包括氣化燃料倉(7)、可燃氣罐(8)、氣化爐(10)和輸送裝置(11);其中， 所述乾餾爐(I)用於乾餾經所述油頁巖料倉(2 )送入的油頁巖，所述乾餾爐(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)與所述乾餾爐(I)下埠連接，用於使所述乾餾爐(I)的乾餾產物半焦和經所述氣化燃料倉(7)送入的油頁巖發生氣化反應，所述氣化爐(10)還與所述可燃氣罐(8)連接； 所述瓦斯加熱器(6)與所 述乾餾爐(I)、所述儲氣罐(5)和所述可燃氣罐(8)連接，所述瓦斯加熱器(6 )用於加熱由所述儲氣罐(5 )引入到所述瓦斯加熱器(6 )的瓦斯和用於燃燒由所述可燃氣罐(8)送入到所述瓦斯加熱器(6)的可燃氣。
2.一種如權利要求1所述的將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的系統，其特徵在於，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.—種如權利要求1或2所述的將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的系統在油頁巖乾餾過程中的應用。
4.一種將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的工藝，其特徵在於，所述工藝使用如權利要求2所述的將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的系統，包括以下步驟: a.破碎、乾燥油頁巖，得到顆粒油頁巖和粉狀油頁巖，將所述顆粒油頁巖存於所述油頁巖料倉(2 )，將所述粉狀油頁巖存於所述氣化燃料倉(7 ); b.所述步驟a中的所述顆粒油頁巖下行進入所述乾餾爐(1)，進行乾餾，產生半焦、頁巖油和瓦斯；所述瓦斯和所述頁巖油經所述油氣分離器(4)分離後，所述瓦斯存儲於所述儲氣罐(5)，所述頁巖油存儲於所述儲油罐(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)加熱後作為熱載體輸送至所述乾餾爐(I)； c.所述步驟b得到的所述半焦經所述輸送裝置(11)進入所述氣化爐(10)，所述步驟a中的所述粉狀油頁巖經所述氣化燃料倉(7)進入所述氣化爐(10)，然後在所述氣化爐(10)內發生氣化反應產生可燃氣，所述可燃氣存於所述可燃氣罐(8);部分所述可燃氣作為燃料被送入到所述瓦斯加熱器(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)內產生的高溫固體殘渣排至所述換熱器(9)。
5.一種如權利要求4所述的將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的工藝，其特徵在於，在所述步驟a中，所述顆粒油頁巖的粒徑大於4mm，所述粉狀油頁巖的粒徑不大於4mm。
6.一種如權利要求5所述的將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的工藝，其特徵在於，在所述步驟b中，所述乾餾爐(I)的乾餾溫度控制在450~550°C。
7.—種如權利要求5所述的將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的工藝，其特徵在於，在所述步驟c中，所述氣化反應的溫度控制在700~900°C。
8.—種如權利要求7所述的將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的工藝，其特徵在於，在所述步驟c中,所述熱載體被加熱至600~800 °C。
9.一種根據權利要求5所述的將油頁巖乾餾和半焦氣化綜合利用的工藝，其特徵是，所述步驟d還包括:冷水從入口( 12 )進入，經換熱器(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 優先權日:2014年4月18日
【發明者】韓向新, 姜秀民, 李慶有, 劉慶慶, 劉建國, 劉加勳 申請人:上海交通大學