一种油页岩干馏系统.pdf

本发明涉及一种油页岩干馏系统。其布料系统通过相关输送输出管路连通反应炉，反应炉通过控制系统及相关输送输出管路连通干馏气循环系统，干馏气循环系统通过相关输送输出管路连通冷却系统；可完成对油页岩的破碎、筛分、装炉、加热、页岩干馏气的收集、页岩半焦的冷却和收集等；其布料系统将大粒径油页岩位于料层下部而小粒径油页岩位于料层上部，避免了小粒径颗粒容易从炉篦中漏出以及半焦颗粒容易卡在炉篦缝隙中不脱落的问题，提高了油页岩的利用率，减小了料层阻力，避免将料层中的粉末裹挟带出，有效降低粉尘含量；降低半焦出炉温度，提高热能利用效率，使半焦处理方便；本发明设计合理，布局紧凑，性能可靠，低碳环保，运行成本低，易于工业化提取页岩油。

权利要求书
1.  一种油页岩干馏系统，包括布料系统、反应炉、干馏气循环系统、冷却系统、控制系统及相关输送输出管路、相关控制电路，其特征在于所述的布料系统(A)通过相关输送输出管路连通反应炉(B)，反应炉(B)通过控制系统(E)及相关输送输出管路连通干馏气循环系统(C)，干馏气循环系统(C)通过相关输送输出管路连通冷却系统(D)。

2.  根据权利要求1所述的油页岩干馏系统，其特征在于所述的布料系统(A)的破碎机(20)一端通过输出管路(19-1)连通油页岩原料库(22)，另一端通过输送管路(19-2)连通振动筛(21)，振动筛(21)通过输送管路(19-3)连通分级筛(23)，分级筛(23)通过输送管路(19-4)、(19-5)分别连通小粒径密封给料机(1-1)、大粒径密封给料机(1-2)，大粒径密封给料机(1-2)通过相关输送管路连通反应炉的大粒径油页岩进料仓(3)，小粒径密封给料机(1-1)通过相关输送管路连通反应炉的小粒径油页岩进料仓(4)，将大粒径油页岩输入并铺到反应炉(B)的炉篦(13)上，小粒径油页岩输入并铺到大粒径油页岩层上部。

3.  根据权利要求1所述的油页岩干馏系统，其特征在于所述的反应炉(B)为环形结构，炉内设置有加热段(5)、反应段(6)、冷却段(7)，反应炉(B)下部设置有炉篦(13)。

4.  根据权利要求1所述的油页岩干馏系统，其特征在于所述的干馏气循环系统(C)的加热段干馏气循环风机(8)通过干馏气循环管道(10)连通加热段干馏气加热器(11)及反应炉的加热段(5)，反应段干馏气循环风机(9)通过干馏气循环管道(10)连通反应段干馏气加热器(12)及反应炉的反应段(6)；风机(17)通过干馏气循环管道(10)连通反应炉的冷却段(7)及页岩油和干馏气收集处理装置(18)。

5.  根据权利要求1所述的油页岩干馏系统，其特征在于所述的冷却系统(D)的密封出料机(2)通过相关输送输出管路连通反应炉的大粒径油页岩进料仓(3)、反应炉的小粒径油页岩进料仓(4)及半焦冷却装置(24)，半焦冷却装置(24)连通运输皮带机(19)的输出管路(19-6)。

6.  根据权利要求1所述的油页岩干馏系统，其特征在于所述的控制系统(E)的阀门(14)、温度表(15)、压力表(16)安装在干馏气循环管道(10)上。

7.  根据权利要求1所述的油页岩干馏系统，其特征在于所述的干馏气循环系统(C)的加热段干馏气循环风机(8)通过干馏气循环管道(10)连通加热段干馏气加热器(11)、加热二段(25)以及冷却段干馏气加热器(32)、冷却段(7)；反应段干馏气循环风机(28)通过干馏气循环管道(10)连通反应段加热器(12)、反应段(6)，同时连通反应段干馏气加热器(31)、反应二段(26)、加热段干馏气加热器(11)、加热二段(25)，并连通反应段干馏气循环风机(29)；反应段干馏气循环风机(29)通过干馏气循环管道(10)连通反应段干馏气加热器(31)、反应二段(26)、反应段干馏气循环风机(28)、反应段(6)、反应段加热器(12)，以及加热段干馏气加热器(11)、加热二段(25)；冷却段干馏气循环风机(30)通过干馏气循环管道(10)连通冷却段(7)、加热一段(5)；风机(17)通过干馏气循环管道(10)连通加热一段(5)、页岩油和干馏气收集处理装置(18)。

8.  根据权利要求1所述的油页岩干馏系统，其特征在于所述的干馏气循环系统(C)的加热段干馏气循环风机(8)通过干馏气循环管道(10)连通加热一段(5)、凝油收集装置(33)、冷却二段(27)；另一加热段干馏气循环风机(8)通过干馏气循环管道(10)连通加热段干馏气加热器(11)、加热二段(25)，同时连通冷却段干馏气加热器(32)、冷却一段(7)；反应段干馏气循环风机(28)通过干馏气循环管道(10)连通反应段加热器(12)、反应一段(6)，同时连通反应段干馏气加热器(31)、反应二段(26)、反应段干馏气循环风机(29)；反应段干馏气循环风机(29)通过干馏气循环管道(10)连通反应段干馏气加热器(31)、反应二段(26)、反应段干馏气循环风机(28)、反应段(6)、反应段加热器(12)，以及加热段干馏气加热器(11)、加热二段(25)；冷却段干馏气循环风机(30)通过干馏气循环管道(10)连通冷却一段(7)、加热一段(5)；风机(17)通过干馏气循环管道(10)连通冷却二段(27)、页岩油和干馏气收集处理装置(18)。

说明书一种油页岩干馏系统
技术领域
本发明属于从油页岩中提取页岩油技术领域，涉及一种油页岩干馏系统。
背景技术
油页岩是一种重要的潜在能源，储量巨大，在化石燃料中它的储量折算成发热量仅次于煤而列第二位。如果将它折算成页岩油，世界上的油页岩储量约为4750亿吨，相当于目前世界天然原油探明可采储量的数倍。油页岩的开发应用已有200多年历史，油页岩能源的开发利用主要在于制取页岩油。
第二次世界大战期间，由于石油需求量剧增，油价猛涨，不少国家曾兴起了油页岩开发热潮。而在二战后的和平时期，由于廉价的天然石油被发现和大量开发，油价大幅度下降，使刚兴起的油页岩工业处于了停滞状态。
近年来，由于石油、天然气资源日趋紧张，供需矛盾越来越突出，价格高涨，不但对经济发展造成压力，而且影响国家的政治经济局势。所以，世界各国对从油页岩中制取页岩油的相关技术又重视起来。
油页岩所含油气总量比地球上的石油天然气总和还要多，如果提取技术能够商业化化大量应用，可以在相当长的时间内解决石油天然气的资源危机。
美国专利局公开的US4058905和US3302936和中国国家专利局CN87102476的专利文件中，披露了一种油页岩干馏方法。该方法包括对油页岩的装炉、加热、冷却、页岩干馏气的收集等步骤；该干馏方法所选择的工艺设备是一种具有水平回转床的环形油页岩干馏炉，利用气体载热体实现对原料油页岩的加热并实现油页岩干馏过程。
该方法属于气体热载体法，除具有一般气体热载体法的优点外，还具有下列独特的优点：(1)油页岩在装炉后的整个催化裂解反应过程中处于相对静止状态，不会相互碰撞、摩擦、破碎，随干馏气循环而携带出的粉尘量少，出炉干馏气含尘量较低，减少了后续气体除尘的难度和费用，从而降低运行成本。(2)油页岩在装炉后形成厚度均匀的平面床层，其载热气流路径均等，流速分布均匀且易于控制和调整。(3)床层厚度控制容易，可以根据油页岩原料的粒度设计合适的油页岩料层厚度，气体循环阻力小，节约电耗。
但上述技术的不足之处在于：
1.油页岩装入炉内时，由于油页岩原料中含有许多小粒径的颗粒，容易从炉篦中漏出，导致油页岩利用率下降及废弃漏下的小粒径油页岩处理困难。如果将炉篦间隙缩小，虽然可以减少漏出的小粒径油页岩颗粒量，但是也增加了料层阻力，并且使得半焦颗粒容易卡在炉篦缝隙中不脱落，进一步增加料层阻力。
2.在加热段，载热气体在炉内自上而下的穿过油页岩料层，容易将料层中的粉末裹挟带出，干馏气的粉尘含量还不能降到最低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术不足而提供一种可完成对油页岩的破碎、筛分、装炉、加热、页岩干馏气的收集、页岩半焦的冷却和收集，获取更好技术性能的油页岩干馏系统，解决了油页岩原料中含有的许多小粒径颗粒容易从炉篦中漏出以及半焦颗粒容易卡在炉篦缝隙中不脱落的问题，进一步减少载热气体在炉内穿过油页岩料层时将料层中的粉末裹挟带出的数量，降低干馏气的粉尘含量，降低运行成本。
本发明采用的技术方案：一种油页岩干馏系统，包括布料系统、反应炉、干馏气循环系统、冷却系统、控制系统及相关输送输出管路、相关控制电路，所述的布料系统通过相关输送输出管路连通反应炉，反应炉通过控制系统及相关输送输出管路连通干馏气循环系统，干馏气循环系统通过相关输送输出管路连通冷却系统。
所述的布料系统的破碎机一端通过输出管路连通油页岩原料库，另一端通过输送管路连通振动筛，振动筛通过输送管路连通分级筛，分级筛通过输送管路分别连通小粒径密封给料机、大粒径密封给料机，大粒径密封给料机通过相关输送管路连通反应炉的大粒径油页岩进料仓，小粒径密封给料机通过相关输送管路连通反应炉的小粒径油页岩进料仓，将大粒径油页岩输入并铺到反应炉的炉篦上，小粒径油页岩输入并铺到大粒径油页岩层上部。
所述的反应炉为环形结构，炉内设置有加热段、反应段、冷却段，反应炉下部设置有炉篦。
所述的干馏气循环系统的加热段干馏气循环风机通过干馏气循环管道连通加热段干馏气加热器及反应炉的加热段，反应段干馏气循环风机通过干馏气循环管道连通反应段干馏气加热器及反应炉的反应段；风机通过干馏气循环管道连通反应炉的冷却段及页岩油和干馏气收集处理装置。
所述的冷却系统的密封出料机通过相关输送输出管路连通反应炉的大粒径油页岩进料仓、反应炉的小粒径油页岩进料仓及半焦冷却装置，半焦冷却装置连通运输皮带机的输出管路。
所述的控制系统的阀门、温度表、压力表安装在干馏气循环管道上。
所述的干馏气循环系统的加热段干馏气循环风机通过干馏气循环管道连通加热段干馏气加热器、加热二段以及冷却段干馏气加热器、冷却段；反应段干馏气循环风机通过干馏气循环管道连通反应段加热器、反应段，同时连通反应段干馏气加热器、反应二段、加热段干馏气加热器、加热二段，并连通反应段干馏气循环风机；反应段干馏气循环风机通过干馏气循环管道连通反应段干馏气加热器、反应二段、反应段干馏气循环风机、反应段、反应段加热器，以及加热段干馏气加热器、加热二段；冷却段干馏气循环风机通过干馏气循环管道连通冷却段、加热一段；风机通过干馏气循环管道连通加热一段、页岩油和干馏气收集处理装置。
所述的干馏气循环系统的加热段干馏气循环风机通过干馏气循环管道连通加热一段、凝油收集装置、冷却二段；另一加热段干馏气循环风机通过干馏气循环管道连通加热段干馏气加热器、加热二段，同时连通冷却段干馏气加热器、冷却一段；反应段干馏气循环风机通过干馏气循环管道连通反应段加热器、反应一段，同时连通反应段干馏气加热器、反应二段、反应段干馏气循环风机；反应段干馏气循环风机通过干馏气循环管道连通反应段干馏气加热器、反应二段、反应段干馏气循环风机、反应段、反应段加热器，以及加热段干馏气加热器、加热二段；冷却段干馏气循环风机通过干馏气循环管道连通冷却一段、加热一段；风机通过干馏气循环管道连通冷却二段、页岩油和干馏气收集处理装置。
本发明所具有的积极有益效果：
1.本发明的布料系统将大粒径油页岩位于料层下部，而小粒径油页岩位于料层上部，避免了小粒径颗粒容易从炉篦中漏出以及半焦颗粒容易卡在炉篦缝隙中不脱落的问题，提高了油页岩的利用率，减小了料层阻力。
2.本发明的干馏气循环系统为多种布局，适用范围广泛，易于载热气体在炉内自下而上的穿过油页岩料层，使气流对油页岩粉末裹挟力的方向与重力方向相反，避免将料层中的粉末裹挟带出，使得干馏气的粉尘含量降到最低，从而可完全取消出炉干馏气的除尘装置，使得运行成本降到最低。
3.本发明的干馏炉分为加热段、反应段、冷却段，油页岩从加热段首部装入，将油页岩干馏气引至炉外用换热器加热后引入干馏炉内部的加热段和反应段，干馏气在穿透油页岩料层时将油页岩加热，干馏后形成的油页岩半焦从冷却段末端排出，提高热能利用效率，降低半焦出炉温度，使半焦的处理更为方便。
4.本发明干馏系统设计合理，布局紧凑，可完成对油页岩的破碎、筛分、装炉、加热、页岩干馏气的收集、页岩半焦的冷却和收集等工艺步骤，提取页岩油、气技术性能可靠，低碳环保，易于工业化提取页岩油，有利于在相当长的时间内解决石油天然气的资源危机。
附图说明
图1为本发明干馏系统实施例1示意图的主视图；
图2为本发明干馏系统实施例1示意图的俯视图；
图3为本发明干馏系统实施例2示意图的主视图；
图4为本发明干馏系统实施例2示意图的俯视图；
图5为本发明干馏系统实施例3示意图的主视图；
图6为本发明干馏系统实施例3示意图的俯视图。
具体实施方式
实施例1
参照图1、图2所示，一种油页岩干馏系统，主要包括布料系统A、反应炉B、干馏气循环系统C、冷却系统D、控制系统E及相关输送输出管路、相关控制电路等；其布料系统A通过相关输送输出管路连通反应炉B，反应炉B通过控制系统E及相关输送输出管路连通干馏气循环系统C，干馏气循环系统C通过相关输送输出管路连通冷却系统D，构成对油页岩的破碎、筛分、装炉、加热、页岩干馏气的收集、页岩半焦的冷却和收集的油页岩干馏系统。
所述的布料系统A主要包括密封给料机1、反应炉的大粒径油页岩进料仓3、反应炉的小粒径油页岩进料仓4、运输皮带机19、破碎机20、振动筛21、油页岩原料库22、分级筛23等现有设备装置及相关控制电路；所述的布料系统A具体布局是破碎机20一端通过运输皮带机19的输出管路19-1连通油页岩原料库22，另一端通过输送管路19-2连通振动筛21，振动筛21通过输送管路19-3连通分级筛23，分级筛23通过输送管路19-4、19-5分别连通密封给料机1的小粒径密封给料机1-1、大粒径密封给料机1-2，大粒径密封给料机1-2通过相关输送管路连通反应炉的大粒径油页岩进料仓3，小粒径密封给料机1-1通过相关输送管路连通反应炉的小粒径油页岩进料仓4，将大粒径油页岩输入并铺到反应炉B的炉篦13上，小粒径油页岩输入并铺到大粒径油页岩层上部。
所述的反应炉B为现有技术，主要包括加热段5、反应段6、冷却段7、炉篦13等部件；其反应炉B为环形结构，炉内设置有加热段5、反应段6、冷却段7，反应炉B下部设置有炉篦13。所述的反应炉B还可选用本发明人在现有技术的基础上改进的已同日申请的“油页岩反应炉”。
所述的干馏气循环系统C主要包括加热段干馏气循环风机8、反应段干馏气循环风机9、干馏气循环管道10、加热段干馏气加热器11、反应段干馏气加热器12、风机17、页岩油和干馏气收集处理装置18等现有设备装置及相关控制电路；所述的干馏气循环系统C具体布局是加热段干馏气循环风机8通过干馏气循环管道10连通加热段干馏气加热器11及反应炉的加热段5，反应段干馏气循环风机9通过干馏气循环管道10连通反应段干馏气加热器12及反应炉的反应段6；风机17通过干馏气循环管道10连通反应炉的冷却段7及页岩油和干馏气收集处理装置18。所述的加热段干馏气循环风机8和反应段干馏气循环风机9是用于提供干馏气的循环动力，风机17是用于干馏气加压后进入页岩油和干馏气收集处理装置18被回收。
所述的冷却系统D主要包括密封出料机2、半焦冷却装置24等现有设备装置及相关控制电路；所述的冷却系统D具体布局是密封出料机2通过相关输送输出管路连通反应炉的大粒径油页岩进料仓3、反应炉的小粒径油页岩进料仓4及半焦冷却装置24，半焦冷却装置24连通运输皮带机19的输出管路19-6。
所述的控制系统E主要包括阀门14、温度表15、压力表16等现有器件相关控制电路；其阀门14用来调节反应炉的加热段5和反应炉的反应段6的干馏气流量，温度表15和压力表16用来监控反应炉B的运行；所述的阀门14、温度表15、压力表16安装在干馏气循环管道10上。
本实施例1的主要工作过程：启动相关控制电路，将油页岩原料库22存放的油页岩由运输皮带机19-1送入破碎机20，破碎到粒径≤100mm，然后破碎后的油页岩由运输皮带机19-2送入振动筛21，筛除＜10mm的粉末后，粒径为10mm～100mm的油页岩由运输皮带机19-3送入分级筛23，并被分成10mm～50mm和50mm～100mm两级。然后粒径10mm～50mm的油页岩由运输皮带机19-4送入小粒径密封给料机1-1；50mm～100mm的油页岩由运输皮带机19-5送到大粒径密封给料机1-2。大粒径密封给料机1-2将50mm～100mm的大粒径油页岩装入反应炉的大粒径油页岩进料仓3，小粒径密封给料机1-1将10mm～50mm的小粒径油页岩装入反应炉的大粒径油页岩进料仓4，随着炉篦13的移动，大粒径油页岩被铺到反应炉的炉篦13上，小粒径油页岩被铺到大粒径油页岩之上，大粒径油页岩和小粒径油页岩在炉篦13上部共同形成料层，并随着炉篦13前行而运动，依次经过反应炉的加热段5、反应段6、冷却段7，与此同时，干馏气自下而上的穿过料层。在加热段5，被加热段加热器11加热的干馏气将油页岩加热到400℃，然后油页岩进入反应段6，进行干馏反应，干馏反应是吸热反应，被反应段加热器12加热的干馏气通过反应段干馏气循环风机9、干馏气循环管道10继续为油页岩的干馏反应提供热量，油页岩在反应段6完成大部分干馏反应过程并变成半焦，然后半焦和上层未反应完的油页岩进入冷却段7，从加热段5上部出来温度较低的干馏气被干馏气循环风机8加压后，经干馏气循环管道10送入冷却段7，在冷却段7内干馏气与半焦进行换热，半焦降温至250℃左右，同时上层未完//成反应的油页岩继续反应变成半焦，然后半焦通过密封出料机2排出反应炉外进入半焦冷却装置24，被冷却到50℃左右，冷却后的半焦被运输皮带机19-6送到半焦堆存棚，作为副产品被回收。干馏气从冷却段7上部排出被风机17加压后进入页岩油和干馏气收集处理装置18被回收。
实施例2
参照图3、图4所示，所述的反应炉B主要包括加热一段5、加热二段25、反应一段6、反应二段26、冷却段7，所述的干馏气循环系统C还包括反应段干馏气循环风机28、29，及冷却段干馏气循环风机30，反应段干馏气加热器31、冷却段干馏气加热器32等；其加热段干馏气循环风机8通过干馏气循环管道10连通加热段干馏气加热器11、加热二段25以及冷却段干馏气加热器32、冷却段7；反应段干馏气循环风机28通过干馏气循环管道10连通反应段加热器12、反应段6，同时连通反应段干馏气加热器31、反应二段26、加热段干馏气加热器11、加热二段25，并连通反应段干馏气循环风机29；反应段干馏气循环风机29通过干馏气循环管道10连通反应段干馏气加热器31、反应二段26、反应段干馏气循环风机28、反应段6、反应段加热器12，以及加热段干馏气加热器11、加热二段25；冷却段干馏气循环风机30通过干馏气循环管道10连通冷却段7、加热一段5；风机17通过干馏气循环管道10连通加热一段5、页岩油和干馏气收集处理装置18；干馏气循环风机8、28、29、30用来提供干馏气的循环动力，阀门14用来调节反应炉的加热一段5、加热二段25、反应一段6、反应二段26及冷却段7的干馏气流量。其余结构同实施例1。
本实施例2的主要工作过程：粒径为10mm～50mm和50mm～100mm两级的油页岩依次经过加热一段5、加热二段25、反应一段6、反应二段26、冷却段7，在加热一段5，来自冷却段的温度为380℃的干馏气自下而上的穿过料层将油页岩加热到250℃左右，然后油页岩进入加热二段25，同时被加热器11加热到550℃左右的干馏气自下而上的穿过料层，将油页岩进一步加热到400℃左右，同时进行脱水和初步的干馏反应；然后油页岩进入反应一段6，同时被加热器12加热到550℃左右的干馏气自下而上的穿过料层，使油页岩温度进一步增加到490℃左右，同时进行干馏反应，然后油页岩进入反应二段26，继续进行干馏反应，被加热器31加热到550℃左右的干馏气自下而上的穿过料层，继续为油页岩的干馏反应提供热量，使油页岩温度维持在490℃至500℃左右。在反应一段6和反应二段26油页岩完成大部分干馏反应过程并变成半焦，然后半焦和上层少量未反应完的油页岩进入冷却段7，从加热器32出来温度360℃左右的干馏气自下而上的穿过料层，对料层进行初步降温，同时上层未完成反应的油页岩继续反应变成半焦，在冷却段7末端，半焦温度降低到350℃左右；干馏气从加热一段5上部排出被风机17加压后进入页岩油和干馏气收集处理装置18被回收。其余工作过程同实施例1。
实施例3
参照图5、图6所示，所述的反应炉B主要包括包括加热一段5、加热二段25、反应一段6、反应二段26、冷却一段7、冷却二段27，所述的干馏气循环系统C包括加热段干馏气循环风机8、反应段干馏气循环风机28、29、冷却段干馏气循环风机30、风机17，及反应段干馏气加热器31、冷却段干馏气加热器32、凝油收集装置33等；其加热段干馏气循环风机8通过干馏气循环管道10连通加热一段5、凝油收集装置33、冷却二段27；另一加热段干馏气循环风机8通过干馏气循环管道10连通加热段干馏气加热器11、加热二段25，同时连通冷却段干馏气加热器32、冷却一段7；反应段干馏气循环风机28通过干馏气循环管道10连通反应段加热器12、反应一段6，同时连通反应段干馏气加热器31、反应二段26、反应段干馏气循环风机29；反应段干馏气循环风机29通过干馏气循环管道10连通反应段干馏气加热器31、反应二段26、反应段干馏气循环风机28、反应段6、反应段加热器12，以及加热段干馏气加热器11、加热二段25；冷却段干馏气循环风机30通过干馏气循环管道10连通冷却一段7、加热一段5；风机17通过干馏气循环管道10连通冷却二段27、页岩油和干馏气收集处理装置18；阀门14用来调节反应炉的加热二段25、反应一段6、反应二段26和冷却一段7的干馏气流量。其余结构同实施例2。
本实施例3的主要工作过程：粒径为10mm～50mm和50mm～100mm两级的油页岩依次依次经过加热一段5、加热二段25、反应一段6、反应二段26、冷却一段7、冷却二段27，与此同时，干馏气自下而上的穿过料层。半焦和上层少量未反应完的油页岩进入冷却一段7，半焦温度降低到370℃左右，然后半焦料层进入冷却二段27，被来自加热一段5的温度150℃左右的干馏气进行冷却，半焦温度降低到250℃左右，干馏气从冷却二段27上部排出被风机17加压后进入页岩油和干馏气收集处理装置18被回收。其余工作过程同实施例2。
所述的实施例1为一般气体热载体法从油页岩中提取页岩油的干馏系统，实施例2相对于实施例1的优点是干馏气的出炉温度较低，实施例3相对于实施例1、2的优点是半焦出炉温度更低，半焦的处理更为方便，缺点是干馏气的出炉温度较高。