CN102977904B - 一种油页岩集成综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种油页岩集成综合利用方法，将气体热载体法和固体热载体干馏法进行集成，通过利用油页岩循环流化床燃烧干馏过程中得到的半焦来加热循环瓦斯和生产高温页岩灰，将分别送至气体热载体干馏炉和固体热载体干馏炉中，实现两种不同干馏的集成，并对产生的多余瓦斯气体和页岩灰加以充分利用。循环流化床锅炉在承担加热或生产两种不同热载体的同时，也利用多余的热量生产高温高压蒸汽，并送入热电联产机组中生产电能和热能；排放的循环流化床锅炉生产的多余页岩灰将送至灰渣深处理单元作为建筑材料；干馏产生的多余瓦斯气体作为高热值气体燃料则借助燃气轮机组加以高效利用。能够实现炼油、产气、发电产量最大化。
Description
技术领域
本发明涉及油页岩资源综合利用技术领域，是一种包含油页岩不同干馏方式的干馏炼油、瓦斯燃烧发电及灰渣综合利用的集成综合利用方法。
背景技术
油页岩是一种巨大的能源资源。在全世界化石燃料中，其储量折成发热量仅次于煤炭而列第2位；如折算成页岩油，储量为4750亿吨，相当于天然石油可采储量的5.4倍。我国是一个油页岩资源非常丰富的国家，远景储量约为2万亿吨，相当于800亿吨页岩油，仅次于美国、巴西和爱沙尼亚，居世界第4位。
目前主要利用地上干馏技术对油页岩进行干馏炼油，其中主要采用气体热载体法和固体热载体法。油页岩气体热载体法干馏主要以爱沙尼亚的基维特干馏炉***、巴西的佩特洛瑟克斯炉干馏炉***和中国的抚顺炉干馏***为典型代表。气体热载体法仅限于处理块状页岩，这将不仅存在干馏时间长等不足，同时还存在因油页岩内部受热量少而导致干馏不彻底的情况。于此同时，油页岩在破碎过程中无可避免地产生碎屑页岩，而这部分油页岩往往采取舍弃，而这种处理方式必将造成了资源的极度浪费，也有采用送至锅炉进行燃烧的方式加以处理，虽然利用了油页岩的热值，但未制取优质且高社会效益的液体燃料，违背了资源梯级利用的原则，在一定程度上也浪费了资源。
对于固体热载体法干馏而言，则主要利用高温固体热载体与油页岩颗粒直接接触以实现快速传导热量，由此加热油页岩进行干馏，因此要求油页岩粒径较小以获得足够大的接触换热面积。固体热载体一般选用页岩半焦燃烧炉产生的高温热灰或者燃烧煤气的加热炉加热瓷球，利用他们将热量传递给油页岩。相对于气体热载体干馏法，固体热载体干馏法拥有导热效果好、干馏时间短、油收率高等优点，但也存在页岩破碎电耗大、***单一等不足。以上两种不同的油页岩干馏方式都需要设置一个或多个加热炉来生产或加热热载体，这些加热炉往往存在容量低、效率低、污染大等诸多不足。同时灰作为固体废弃物若未加以妥当处理，还将造成较为严重的环境污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，并对现有技术进行实质性创新，提出一种集多种干馏技术和油页岩循环流化床燃烧技术为一体，并对页岩灰及瓦斯气等副产物加以充分利用，能够优化利用***热能，达到炼油、产气、发电产量最大化的油页岩集成综合利用方法。
本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种油页岩集成综合利用方法，将气体热载体法和固体热载体干馏法进行集成，通过利用油页岩循环流化床燃烧技术燃烧干馏过程中得到的半焦来加热循环瓦斯和生产高温页岩灰，将分别送至气体热载体干馏炉和固体热载体干馏中，实现两种不同干馏技术的集成，并对***中产生的多余瓦斯气体和页岩灰加以充分利用而构成一套完善的油页岩综合利用***。循环流化床锅炉在承担加热或生产两种不同热载体的同时，也利用多余的热量生产高温高压蒸汽，并送入热电联产机组中生产电能和热能；***排放的，即循环流化床锅炉生产的多余页岩灰将送至建材厂用来生产砌砖和水泥等建筑材料；干馏产生的多余瓦斯气体作为高热值气体燃料则借助燃气轮机组加以高效利用。
本发明具体工艺流程，其特征是：将油页岩从页岩储仓1排出送入破碎机2破碎成≤75mm并筛分成不同粒径的两种油页岩，25～75mm大颗粒油页岩和<25mm小颗粒油页岩送往油页岩干燥预热器3中加热50～120℃；预热后的25～75mm大颗粒油页岩送往气体热载体干馏炉4a，<25mm小颗粒油页岩送往固体热载体混合器5中；25～75mm大颗粒油页岩在气体热载体干馏炉4a中由上至下运动，与温度为650～750℃热载体瓦斯逆流接触，干馏炉内温度维持在450～550℃，产生的油气通过顶部的收集伞捕集并送出炉体，油气出口温度为100～150℃，产生的半焦将作为燃料送往循环流化床锅炉11中进行燃烧，燃烧温度控制在800～900℃，并按需将一部分半焦经干式冷焦机19冷却至50～100℃后送入储焦罐20；小颗粒油页岩与从循环流化床锅炉11排放的750～850℃高温热灰送至固体热载体混合器5中，并通过螺旋给料机6送至固体热载体干馏炉4b，炉内温度保持在450～550℃，时间为15～30分钟完全干馏，干馏产物送入旋风除尘器7中以分离出半焦和页岩灰的混合物，并除去油气中的粉尘，分离出含半焦的固体混合物送入循环流化床锅炉11中进行燃烧；经由旋风除尘器7分离出的油气混合物和气体干馏炉4a排出的油气混合物一同送入油气清涤器8中，依次经过净化、冷凝、捕油、脱硫化氢处理，从油气清涤器8中排放的固体残渣含有部分重油，将送入固体热载体混合器5进行再回收；分离得到的页岩油送入页岩油储油罐9中储存；从油气清涤***获得的干馏瓦斯气体按需进行分离，其中一部分作为冷却瓦斯从底部通入气体热载体干馏炉4a对干馏产生的半焦进行初步冷却处理以回收热量，一部分作为热载体循环瓦斯，在循环流化床锅炉11加热至650～750℃后送入气体热载体干馏炉4a中提供干馏热源，当油页岩和半焦热值过低时，启用瓦斯燃烧炉21，并抽取部分瓦斯作为燃料对热载体循环瓦斯进行二次加热，剩下的瓦斯气体送入燃气-蒸汽联合循环发电机组14中进行发电；在循环流化床锅炉11中燃烧由气体热载体干馏炉4a送至的半焦和固体热载体干馏炉4b送至的焦灰混合物，燃烧温度控制在800～900℃，燃烧完得到的750～850℃高温热灰的一部分冷却后通过灰泵12排放至灰渣深处理单元13作为建筑材料，剩下的高温热灰送往固体热载体混合器5中，并与<25mm小颗粒油页岩一起通过螺旋给料机6送入固体热载体干馏炉4b内，热灰与油页岩的质量混合比例为2～4:1；热载体循环瓦斯通入循环流化床锅炉11中，热载体循环瓦斯与热源按照非接触换热方式加热至650～750℃后送入气体热载体干馏炉4a中，或启用瓦斯燃烧炉21对热载体循环瓦斯进行二次加热；利用循环流化床锅炉11生产的高温高压蒸汽送入热电联产汽轮发电机组15进行发电和供热；循环流化床锅炉11和瓦斯加热炉21产生的高温烟气送入油页岩干燥预热器3中提供热源，将油页岩加热至50～120℃，随后通过静电除尘器16进行除尘处理，经由引风机17送往烟囱18排放。
本发明的油页岩集成综合利用方法通过油页岩干馏炼油、半焦燃烧、燃气发电、蒸汽发电供热和灰渣深利用等多重利用方式，使得油页岩产品由单一的页岩油拓展至页岩油、电能、热能和建材等多种产品。通过综合利用，不仅充分利用了油页岩资源，同时还优化了***热能的利用方式，以此实现资源的“吃干榨净”，同时还减少了固体废弃物的排放以降低对环境的污染。
本发明一种油页岩集成综合利用方法的优点体现在：
（1）通过对两组不同的干馏方式进行集成，能够充分的利用大小不同颗粒的油页岩以提高资源的利用率，同时还提高了整体油收率，并且充分利用***排放物中得热量以减少热能损失；
（2）相对单一干馏***而言，通过***集成能够共用多组设备，例如采矿运输设备、油页岩破碎机、循环流化床锅炉、油气清涤器等，以降低***整体设备投资；
（3）循环流化床锅炉在完成热载体生产任务的同时，还能生产高温高压蒸汽生产电能，以保证工艺正常生产的供电需求；
（4）合理搭配和利用油页岩干馏和燃烧技术、灰渣和干馏副产品深利用技术，实现了矿物资源的梯级利用，提高了***热能利用效率、并保证了半焦燃烧稳定性；
（5）燃烧产生的页岩灰送往建材厂用以制取水泥、砌砖等建筑材料，有力地解决了固体废弃物的污染问题，同时还将带来可观的经济效益；
（6）通过油页岩干馏炼油、半焦燃烧、燃气发电、蒸汽发电供热和灰渣深利用等多重技术集成，***产品由单一的页岩油拓展为页岩油、电能、热能、建材等，实现了产品的多元化。
附图说明
图1为一种油页岩集成综合利用方法的工艺流程图。
图中：1页岩储仓，2油页岩破碎机，3油页岩干燥预热器，4a气体热载体干馏炉，4b固体热载体干馏炉，5固体热载体混合器，6螺旋给料机，7旋风除尘器，8油气清涤器，9页岩油储油罐，10瓦斯压缩机，11循环流化床锅炉，12灰泵，13灰渣深处理单元，14燃气-蒸汽联合循环发电机组，15热电联产汽轮发电机组，16静电除尘器，17引风机，18烟囱，19干式冷焦机，20储焦罐，21瓦斯燃烧炉，22助燃空气管道。
具体实施方式
下面利用附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明一种油页岩集成综合利用方法：是将油页岩从页岩储仓1排出送入破碎机2破碎成≤75mm，并筛分成不同粒径的两种油页岩，25～75mm大颗粒油页岩和<25mm小颗粒油页岩都送往油页岩干燥预热3中加热至50～120℃。预热后的25～75mm大颗粒油页岩送往气体热载体干馏炉4a，<25mm小颗粒油页岩送往固体热载体混合器5中；大颗粒油页岩在气体热载体干馏炉4a中由上至下运动，与650～750℃热载体瓦斯逆流接触，干馏炉内温度维持在450～550℃，产生的油气通过顶部的收集伞捕集并送出炉体，油气出口温度为100～150℃，产生的半焦将作为燃料送往循环流化床锅炉11中进行燃烧，燃烧温度控制在800～900℃，并还可根据***要求将一部分半焦经干式冷焦机19冷却至50～100℃后送入储焦罐以作他用；小颗粒油页岩与从循环流化床锅炉11排放的高温750～850℃热灰送至固体热载体混合器5中，并通过螺旋给料机6送至固体热载体干馏炉4b中，炉内温度保持在450～550℃，此干馏炉为回转式干馏炉，在转动过程中促进热灰与油页岩充分接触，停留时间为15～30分钟以保证干馏完全，各类干馏产物送入旋风除尘器7中以分离出半焦和页岩灰的混合物，并初步除去油气中的粉尘以满足油气清涤器8的工作要求，分离出含半焦的固体混合物也送入循环流化床锅炉11中进行燃烧。经由旋风除尘器7分离出的油气混合物和气体干馏炉4a排出的油气混合物一同送入油气清涤器8中，依次经过净化、冷凝、捕油、脱硫化氢等处理，以获得满足要求的干馏瓦斯气体和页岩油。从油气清涤器8中排放的固体残渣含有部分重油，将送入固体热载体混合器5进行再回收；分离得到的页岩油送入页岩油储油罐9中，整备待售；从油气清涤***获得的干馏瓦斯气体按照***需要进行分离，其中一部分作为冷却瓦斯从底部通入气体热载体干馏炉4a对干馏产生的半焦进行初步冷却处理以回收热量，一部分作为热载体循环瓦斯，在循环流化床锅炉11加热至650～750℃后送入气体热载体干馏炉4a中作为干馏热源，当油页岩和半焦热值过低时，还可启用瓦斯燃烧炉，并抽取部分瓦斯作为燃料对热载体循环瓦斯进行二次加热以满足***要求，剩下的瓦斯气体送入燃气-蒸汽联合循环发电机组14中进行发电；在循环流化床锅炉11中燃烧由气体热载体干馏炉4a送至的半焦和固体热载体干馏炉4b送至的焦灰混合物，燃烧温度控制在800～900℃，燃烧完得到的高温750～850℃热灰一部分冷却后通过灰泵12排放至灰渣深处理单元13以保证干馏***的物料平衡，并送至建材厂用来生产砌砖和水泥等建筑材料；剩下的高温热灰送往固体热载体混合器5中，并与小颗粒油页岩一起通过螺旋给料机6送入固体热载体干馏炉4b内，热灰与油页岩的质量混合比例为2～4:1。
热载体循环瓦斯通入循环流化床锅炉11中，热载体循环瓦斯与热源按照非接触换热方式加热至650～750℃后，并直接从气体热载体干馏炉4a中部送入以提供干馏热量，若油页岩和半焦热值过低，无法满足热载体循环瓦斯的加热要求，可同时启用瓦斯燃烧炉21对热载体循环瓦斯进行二次加热以满足***要求，助燃空气管道22可为瓦斯燃烧炉21送入助燃空气；利用循环流化床锅炉11生产的高温高压蒸汽送入热电联产汽轮发电机组15以进行发电和供热流程；循环流化床锅炉11和瓦斯加热炉21产生的高温烟气送入油页岩干燥预热器3中提供热源，将油页岩加热至50～120℃，随后通过静电除尘器16进行除尘处理，经由引风机17送往烟囱18排放。此油页岩综合利用***的最终产品包括页岩油、电能、热能和建材等，不仅充分利用了油页岩资源，优化了***热能利用，同时也提高了***的经济收益，减少各类污染物的排放。
本发明的一种油页岩集成综合利用方法仅为具体实施例，并非穷举，本领域技术人员不经过创造性劳动的复制和改进应属于本发明权利要求所保护的范围。
Claims (1)
1.一种油页岩集成综合利用方法，其特征是：将油页岩从页岩储仓（1）排出送入破碎机（2）破碎成≤75mm并筛分成不同粒径的两种油页岩，25～75mm大颗粒油页岩和<25mm小颗粒油页岩送往油页岩干燥预热器（3）中加热50～120℃；预热后的25～75mm大颗粒油页岩送往气体热载体干馏炉（4a），<25mm小颗粒油页岩送往固体热载体混合器（5）中；25～75mm大颗粒油页岩在气体热载体干馏炉（4a）中由上至下运动，与温度为650～750℃热载体瓦斯逆流接触，干馏炉内温度维持在450～550℃，产生的油气通过顶部的收集伞捕集并送出炉体，油气出口温度为100～150℃，产生的半焦将作为燃料送往循环流化床锅炉（11）中进行燃烧，燃烧温度控制在800～900℃，并按需将一部分半焦经干式冷焦机（19）冷却至50～100℃后送入储焦罐（20）；小颗粒油页岩与从循环流化床锅炉（11）排放的750～850℃高温热灰送至固体热载体混合器（5）中，并通过螺旋给料机（6）送至固体热载体干馏炉（4b）中，炉内温度保持在450～550℃，时间为15～30分钟完全干馏，干馏产物送入旋风除尘器（7）中以分离出半焦和页岩灰的混合物，并除去油气中的粉尘，分离出含半焦的固体混合物送入循环流化床锅炉（11）中进行燃烧；经由旋风除尘器（7）分离出的油气混合物和气体热载体干馏炉（4a）排出的油气混合物一同送入油气清涤器（8）中，依次经过净化、冷凝、捕油、脱硫化氢处理，从油气清涤器（8）中排放的固体残渣含有部分重油，将送入固体热载体混合器（5）进行再回收；分离得到的页岩油送入页岩油储油罐（9）中储存；从油气清涤***获得的干馏瓦斯气体按需进行分离，其中一部分作为冷却瓦斯从底部通入气体热载体干馏炉（4a）对干馏产生的半焦进行初步冷却处理以回收热量，一部分作为热载体循环瓦斯，在循环流化床锅炉（11）加热至650～750℃后送入气体热载体干馏炉（4a）中作为干馏热源，当油页岩和半焦热值过低时，启用瓦斯燃烧炉（21），并抽取部分瓦斯作为燃料对热载体循环瓦斯进行二次加热，剩下的瓦斯气体送入燃气-蒸汽联合循环发电机组（14）中进行发电；在循环流化床锅炉（11）中燃烧由气体热载体干馏炉（4a）送至的半焦和固体热载体干馏炉（4b）送至的焦灰混合物，燃烧温度控制在800～900℃，燃烧完得到的750～850℃高温热灰的一部分冷却后通过灰泵（12）排放至灰渣深处理单元（13）作为建筑材料，剩下的高温热灰送往固体热载体混合器（5）中，并与<25mm小颗粒油页岩一起通过螺旋给料机（6）送入固体热载体干馏炉（4b）内，热灰与油页岩的质量混合比例为2～4:1；热载体循环瓦斯通入循环流化床锅炉（11）中，热载体循环瓦斯与热源按照非接触换热方式加热至650～750℃后送入气体热载体干馏炉（4a）中，或启用瓦斯燃烧炉（21）对热载体循环瓦斯进行二次加热；利用循环流化床锅炉（11）生产的高温高压蒸汽送入热电联产汽轮发电机组（15）进行发电和供热；循环流化床锅炉（11）和瓦斯燃烧炉（21）产生的高温烟气送入油页岩干燥预热器（3）中提供热源，将油页岩加热至50～120℃，随后通过静电除尘器（16）进行除尘处理，经由引风机（17）送往烟囱（18）排放。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |