一种油页岩干馏方法
【专利摘要】本发明提供了一种油页岩干馏工艺，包括如下内容：油页岩进入干馏炉干馏段进行热分解反应，得到半焦与干馏产物；所述干馏产物经冷凝冷却器分离成页岩油和干馏煤气，干馏煤气分为至少两部分，一部分送入煤气储罐，一部分经蓄热式锅炉加热后循环回干馏段作为干馏段热载体；反应得到的半焦落入干馏炉发生段，与空气接触反应，生成含一氧化碳气体和页岩灰；生成的含一氧化碳气体经发生段阵伞收集后送入蓄热式锅炉，作为锅炉燃料燃烧加热循环干馏煤气。本发明方法避免了干馏过程的烧油现象，增加了页岩油收率，同时避免了干馏煤气被稀释，提高了加热效率，对原料适应性强，还充分利用了半焦中的固定碳。
【专利说明】一种油页岩干馏方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种油页岩干馏工艺，特别是涉及一种利用页岩半焦燃烧生成的一氧化碳作为蓄热式锅炉热源的油页岩干馏工艺。
【背景技术】[0002]油页岩(又称油母页岩）是一种含可燃有机质的沉积岩，它和煤的主要区别是灰分超过40%，与碳质页岩的主要区别是含油率大于3. 5%。油页岩在干馏炉中经热载体加热到一定温度，通常温度为500~5501，进行热解，可以得到页岩油。页岩油类似天然石油，可以制成汽油、柴油或作为燃料油。油页岩干馏热载体通常分为固体热载体和气体热载体。
[0003]气体热载体干馏炉是用高温气体作为油页岩加热介质，为油页岩中有机质分解提供热量。抚顺式干馏炉亦称抚顺发生式干馏炉，是以燃烧的高温气体为热载体。页岩干馏后的半焦，从干馏段进入炉子发生段，与自炉底进入的空气、蒸汽相遇而气化燃烧，最后生成页岩灰，从炉底排出。空气、蒸汽与页岩半焦中的碳反应而生成的高温发生气进入炉子上部加热油页岩；此外自炉子中部引入来自蓄热炉的热循环气（500~7000，作为干馏段的补充热源。抚顺发生式干馏炉总的特点是利用了页岩半焦的气化反应热，热效率较高，且能处理贫矿。但抚顺发生式干馏炉也存在不足，该炉子干馏过程中以空气、蒸汽与页岩半焦中的碳反应而生成的高温发生气作为干馏热载体使干馏炉中的干馏煤气被稀释，热值降低，效率下降；饱和空气和半焦进行气化燃烧反应，如果进入氧含量控制不好，易烧油，降低油收率。
[0004]⑶200810013380. 7干馏后的半焦和瓦斯混合燃烧产生的高温烟气和在管子流动的循环瓦斯进行换热，将循环瓦斯加热到5001。然后进到加热炉中的管道，煤气在加热炉中燃烧，进一步加热循环瓦斯至7001，返回到干馏炉干馏、干燥油页岩。不足是瓦斯和半焦混合燃烧温度高^ 10001 ),半焦表面易熔结，影响半焦内部碳的利用。
[0005]…6464860是一个回转式干馏装置。破碎后的油页岩进入干馏炉，和气体热载体逆向接触被加热，放出热解产物和气体热载体一同离开干馏炉。气体热载体是高温二氧化碳与页岩半焦中的固定碳进行反应产生的一氧化碳。从干馏炉出来的气体，经换热温度大于1200下重油回到干馏炉，进一步轻质化。温度小于1200下馏分和一氧化碳经分馏塔分馏不同的馏分，汽态烃和一氧化碳部分进入储罐，部分与干馏气换热后，同一定比例的氧气一起进入干馏炉的燃烧段，一氧化碳、气态烃和氧燃烧生成二氧化碳，二氧化碳和半焦中固定碳反应形成一氧化碳，一氧化碳进行干馏、干燥油页岩。不足之处是用纯氧成本较高，一氧化碳稀释了干馏煤气，降低了干馏煤气的热值。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用干馏炉发生段页岩半焦燃烧生成的一氧化碳作为蓄热式锅炉热源的油页岩干馏工艺。该工艺避免了干馏过程的烧油现象，增加了页岩油收率，同时避免了干馏煤气被稀释，提高了加热效率。[0007]本发明提供的一种油页岩干馏方法，包括如下内容:
(1)经破碎后的油页岩进入干馏炉干馏段，与干馏段下方进入的热循环干馏煤气逆向接触进行热分解反应，得到半焦与干馏产物；
(2)步骤(1)中得到的干馏产物经阵伞收集后进入冷凝冷却器，在冷凝冷却器中分离成页岩油和干懼煤气；
(3)步骤(2)中得到的干馏煤气分为至少两部分，一部分送入煤气储罐，一部分经蓄热式锅炉加热后循环回干馏段作为干馏段热载体；
(4)步骤(1)中得到的半焦落入干馏炉发生段，从干馏炉底部通入一定量的空气，与所述的半焦接触反应，得到含一氧化碳气体和页岩灰；
(5)步骤(4)中得到的含一氧化碳气体经发生段阵伞收集后送入蓄热式锅炉，作为锅炉燃料燃烧加热循环干馏煤气。
[0008]根据本发明所述的油页岩干馏方法，步骤(1)中所述油页岩热分解反应温度一般为 500 °C ~580 °C。
[0009]步骤(2)所述的冷凝冷却器采用本领域常规条件进行操作，页岩油经冷凝从干馏煤气中分出，干馏煤气一部分可以经进一步冷却至35°C~45°C回收轻质汽油馏分，一部分经蓄热式锅炉加热后循环回干馏段作为干馏段热载体。
[0010]步骤(3)中，所述得到的干馏煤气分成至少两部分。通常可以分成三部分，除了上述的两部分干馏煤气外，剩余部分干馏煤气通常作为蓄热式锅炉的补充燃料气使用。对于品质较好的油页岩，干馏煤气可以不作为蓄热式锅炉的补充燃料气。但对于品质较差的油页岩原料，通常需要补充一部分干馏煤气作为蓄热式锅炉的补充燃料气，以满足加热用作热载体的干馏煤气的需要。
[0011]根据本发明所述的油页岩干馏方法，步骤(1)所述的经破碎后的油页岩和半焦经阵伞均匀分布分别进入干馏炉干馏段和干馏炉发生段。所述阵伞为本领域技术人员熟知的结构。
[0012]根据本发明所述的油页岩干馏方法，采用高温干馏煤气为油页岩干馏提供热源。在步骤(4)中，从发生段下部进入的空气首先和页岩灰换热，空气中O2与发生段底部半焦中残余的炭进行燃烧反应生成二氧化碳，二氧化碳温度一般可达700°C~750°C，二氧化碳上升与发生段上部的半焦中固定碳进一步反应生成一氧化碳，一氧化碳温度为580°C~630°C，含一氧化碳气体再经发生段阵伞收集并导出去蓄热式锅炉。通入空气中的氧气量需能满足剩余碳燃烧需要，通入的空气量以O2计为半焦中固定碳含量的40mol%~60mol%，优选 45mol% ~50mol%。
[0013]根据本发明所述的油页岩干馏方法，干馏炉发生段得到的含一氧化碳气体经阵伞收集后和一定比例的空气混合进入蓄热式锅炉，作为锅炉燃料燃烧加热蓄热式锅炉的填料。为了更加有效回收一氧化碳燃烧产生的热量，在循环干馏煤气进入蓄热式锅炉前，先将循环干馏煤气与含一氧化碳气体燃烧后的气体在管式换热器中进行换热，冷却后的烟气经烟囱放空。步骤(3)中所述从管式换热器出来的作为热载体的干馏煤气进入蓄热式锅炉，与锅炉中的填料介 质进行换热，被加热至600°C~650°C，然后进入干馏炉干馏段加热油页岩，提供油页岩中有机质热解需要的热量。如果油页岩品位较低，半焦中固定碳燃烧生成的气体的燃烧热不能满足干馏炉干馏段所需的热量，可以在发生段得到的含一氧化碳气体进入蓄热式锅炉前混入部分干馏煤气，以保证干馏炉干馏段干馏反应所需的热量。
[0014]与现有技术相比，本发明方法有以下优点:
(I)本发明方法对原料适应性强，还充分利用了半焦中的固定碳，将发生段半焦中固定碳燃烧生成的含一氧化碳气体收集作为蓄热式加热炉的加热介质，利用一氧化碳燃烧放出的热量加热循环干馏煤气，将燃烧气的显热，部分转变为潜热，在蓄热式加热炉燃烧放出潜热，用于油页岩干馏热解所用，充分利用了一氧化碳燃烧气的价值。
[0015](2)本发明方法中，发生段中半焦燃烧气收集后进入蓄热式锅炉而不是向上通过干馏段，作为热载体的干馏煤气中没有混入半焦燃烧气，所得干馏煤气热值得到提高。而且由于几乎没有氧气进入干馏段，最大限度避免了干馏段烧油现象的发生，从而提高了页岩油的收率。与现有技术相比较，本发明方法所得页岩油收率可以增加2飞个百分点。
[0016](3)本发明方法中半焦燃烧条件比较缓和，不能熔结，半焦潜能利用率较高；循环干馏煤气与烟气换热，能更有效的回收废弃的热量。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明油页岩干馏方法工艺流程图。
[0018]图2是对比例油页岩干馏方法工艺流程图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体的实施例进一步说明本发明的技术方案和效果。但这些实施例并不会限制本发明的保护范围。
[0020]如图1所示，本发明油页岩干馏工艺的一种流程为:破碎后的油页岩I送到储料仓5，经阵伞6均匀分布加入干馏炉2的干馏段3，与从干馏段3下部进入的600~650°C左右的热循环干馏煤气20逆向接触，油页岩I在下降过程中逐渐被热循环干馏煤气20加热，进行干燥、干馏，得到的干馏产物11经阵伞6导出干馏炉2，进入冷凝冷却器12，经冷凝冷却分离后得到页岩油13和干懼煤气14。干懼煤气14 一部分15送入煤气储罐,一部分干懼煤气16作为干馏炉2干馏段3热载体循环回干馏段3。当半焦中固定碳燃烧生产含一氧化碳气体22的燃烧热不能满足干馏炉干馏段3所需的热量，一部分干馏煤气17和含一氧化碳气体22混合后作为燃料一起去蓄热式加热炉19。干馏后的半焦经拱台7落入漏斗8，经阵伞9均匀分布于发生段4，从发生段下部进入的空气21，与页岩灰换热后和半焦中残余的碳燃烧，生成的二氧化碳上升与半焦中固定碳反应生成含一氧化碳气体22。与空气燃烧的残余的碳是二氧化碳和半焦反应后剩余的碳。含一氧化碳气体22，经阵伞9从发生段4上方导出，送入蓄热式加热炉19，与一定比例的空气混合燃烧，燃烧放出的热量加热蓄热式锅炉的填料。循环干馏煤气16在管式换热器18内与一氧化碳燃烧后烟气换热，然后进入蓄热式锅炉19进一步被加热到600~650°C，得到高温干馏煤气20，循环回干馏炉干馏段为油页岩提供干燥、干馏需要的热量。页岩半焦燃烧后的页岩灰被空气21冷却后，经排灰器10排出干馏炉2。
[0021]实施例1
采用图1所示的工艺流程。
[0022]原料:抚顺油页岩，含油6.53%。[0023]反应条件：干馏温度5501 ；发生段通入的空气量以02计为半焦中固定碳含量的4711101%0
[0024]反应结果：页岩油收率87. 4%，干馏煤气热值3450千卡/标立方米。
[0025]对比例1
如图2所示，现有油页岩干馏工艺的一种流程为：破碎后的油页岩1送到储料仓5，经阵伞6均匀分布加入干馏炉2的干馏段3，油页岩1在下移过程与发生段4产生的发生气和从干馏段3下部进入的6001~6501左右的热循环煤气18逆流接触并被加热，进行干燥、干馏，干馏产物11经阵伞6导出干馏炉2，进入冷凝冷却器12，冷却分离后得到页岩油13和干馏煤气14。干馏煤气14 一部分15送入煤气储罐，一部分16作为循环干馏煤气给干馏炉干馏段提供热量，一部分17作为蓄热式加热炉燃料进入蓄热式加热炉10。干馏后的半焦经拱台7落入发生段4，与干馏炉2发生段4底部进入的饱和空气9接触进行燃烧反应，产生的发生气与干馏段4下部通入的热循环干馏煤气16混合，为油页岩干馏提供给热源。页岩半焦燃烧后的页岩灰落入灰盆8外排。[0026]采用图2所示的工艺流程，同实施例1的区别为，干馏炉发生段页岩半焦燃烧产生的发生气直接进入干馏炉干馏段，而不是进入蓄热式锅炉。
[0027]原料：抚顺油页岩，含油6. 53%。
[0028]反应条件：干馏温度5501 ；发生段通入湿度为75~85%的饱和空气，饱和空气量为180标立方米丨吨油页岩。
[0029]反应结果：页岩油收率84. 6%，干馏煤气热值1240千卡丨标立方米。
【权利要求】
1.一种油页岩干馏方法，包括如下内容: (1)经破碎后的油页岩，进入干馏炉干馏段，与干馏段下方进入的热循环干馏煤气逆向接触进行热分解反应，得到半焦与干馏产物； (2)步骤(1)中得到的干馏产物经阵伞收集后进入冷凝冷却器，在冷凝冷却器中分离成页岩油和干懼煤气； (3)步骤(2)中得到的干馏煤气分为至少两部分，一部分送入煤气储罐，一部分经蓄热式锅炉加热后循环回干馏段作为干馏段热载体； (4)步骤(1)中得到的半焦落入干馏炉发生段，从干馏炉底部通入一定量的空气，与所述的半焦接触反应，生成含一氧化碳气体和页岩灰； (5)步骤(4)中生成的含一氧化碳气体经发生段阵伞收集后送入蓄热式锅炉，作为锅炉燃料燃烧加热循环干馏煤气。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:所述空气的通入量以O2计为半焦中固定碳含量的40mol%~60mol%。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:所述空气的通入量以O2计为半焦中固定碳含量的45mol%~50mol%。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:所述热分解反应温度为500~580°C。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(3)所述干馏煤气分为三部分，其中第三部分干馏煤气与含一氧化碳气体混合后作为蓄热式锅炉的燃料进入蓄热式锅炉。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:所述作为热载体的干馏煤气进入蓄热式锅炉，被加热至600°C~650°C。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:所述作为热载体的干馏煤气在进入蓄热式锅炉前先与蓄热式锅炉燃烧后的气体经换热器进行换热。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:所述油页岩和半焦分别经阵伞均匀分布进入干馏炉干馏段和发生段。
【文档编号】C10B57/00GK103834420SQ201210408434
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月21日 优先权日:2012年11月21日
【发明者】苏重时, 姚春雷, 李景斌, 刘灏 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院