[發明專利]一種油頁巖的干餾方法及裝置

有效

• 申請號: 201110413869.5
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN103131450A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 湯海濤;王文柯;王偉東;王龍延;張亞西;樊麥躍;陳章淼;李龍家;劉曉生;張學權;劉蕾
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化洛陽工程有限公司;中煤能源黑龍江煤化工有限公司
• 主分類號: C10B53/06
• 分類號: C10B53/06
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

技術領域

本發明屬于油頁巖加工領域，具體涉及一種油頁巖的干餾方法及裝置。

背景技術

近年來，隨著世界原油資源的日益匱乏和高油價時代的到來，世界各國都在積極尋找石油替代資源，利用油頁巖通過干餾技術生產頁巖油替代石油資源已成為重要補充方案。油頁巖又稱油母頁巖，是一種含有機質約15％～50％的沉積巖。油頁巖的有機物通常由兩種物質構成：一種為瀝青質；另一種為高分子聚合物，稱之為油母。一般認為油母是一種具有三維結構的大分子聚合物的混合物。油母中的碳主要以脂肪族和環烷族結構存在，也有部分芳香族結構。油頁巖的無機物主要有石英、高嶺土、黏土、云母、碳酸鹽巖以及硫鐵礦等；油頁巖中無機礦物質的質量分數通常占50％～85％。

油頁巖經加熱至500℃左右干餾后，所含油母分解生成頁巖油、干餾氣和頁巖半焦；頁巖油可直接作為燃料油，亦可進一步加工生產汽、柴油等車用燃料，我國油頁巖含油量(鋁甄法)大致在5～20％。因此，合理利用我國油頁巖資源可以在一定程度上緩解石油資源短缺現狀。

油頁巖干餾技術是將塊狀油頁巖粉碎為細粉與高溫固體熱載體頁巖灰在流化狀態下，直接接觸傳熱并發生熱分解反應的過程，其特征為：油頁巖干餾熱強度高、干餾速度快、油氣停留時間短，氣固可快速分離。細粉油頁巖原料干餾技術生成的頁巖油品質好，收油率高。脫油脫碳后的頁巖灰可以作為高嶺土、建筑材料等，所得的頁巖油可以生產高附加值的芳烴產品、化工輕油及燃料氣。

中國專利CN?1621493?A公開的一種油頁巖流化干餾工藝，主要是采用石油加工過程的催化裂化提升管反應器技術進行油頁巖干餾得到頁巖油。該工藝利用高溫干氣或高溫水蒸汽作為熱載體，將破碎到0～1000微米的油頁巖原料進入提升管反應器進行干餾反應；干餾后的半焦進入燒炭器進行燒炭；燒炭后的高溫頁巖灰經取熱后排出裝置；油頁巖干餾后所產的頁巖油進入油品分餾系統。該工藝技術存在以下幾點不足：油頁巖原料破碎到粒徑為0～1000微米將大大增加原料成本；油頁巖原料干餾后的半焦含炭量較高，約3～15％左右，這勢必造成燒炭器操作溫度高、設備尺寸大，裝置投資高；該發明將大量高熱值的半焦在裝置中進行燃燒從而加大了裝置的燒炭負荷，生成的大量高溫煙氣雖然進行了能量回收，但仍然使裝置的能耗大大增加；該發明產生的煙氣量大則排放的粉塵和硫化物總量大，裝置外排的頁巖灰總量也高，從而帶來了環境治理和頁巖灰運輸方面的困難。

《油頁巖固體熱載體流化干餾煉油工藝中試研究》(煤化工Coal?Chemical?Industry，王偉東，2009第三期，19-22頁)公開了一種油頁巖流化干餾工藝與中試裝置，采用石油加工過程的催化裂化提升管反應器技術進行油頁巖干餾得到頁巖油。利用高溫頁巖灰作為熱載體，將破碎到≤3mm的油頁巖原料進入提升管反應器進行干餾反應，提升管提升介質采用干氣或水蒸汽；干餾反應后的半焦進入燒炭器進行燒炭；燒炭后的高溫頁巖灰經取熱后排出裝置；油頁巖干餾后所產的頁巖油進入油品分餾系統。該工藝技術存在以下幾點不足：油頁巖原料干餾后的半焦含炭量較高，約3～15％左右，這勢必造成燒炭器操作溫度高、燒炭負荷大、設備尺寸大，裝置投資高；該工藝技術將大量高熱值的半焦在裝置中進行燃燒從而加大了裝置的燒炭負荷，生成的大量高溫煙氣雖然進行了能量回收，但仍然使裝置的能耗大大增加；該工藝技術產生大量的煙氣攜帶了大量的粉塵以及定量外排的頁巖灰，帶來了環境治理和運輸方面的困難。

中國專利CN?101440293?A公開了油頁巖流化干餾工藝，主要采用400～500℃的過熱水蒸氣和600～700℃的高溫循環頁巖灰作為干餾熱源和流化介質進入操作溫度400～500℃的油頁巖流化床鍋爐干餾室與粒徑小于30mm的油頁巖原料接觸干餾。生成的頁巖油進行冷凝回收；生成的半焦進入循環流化床鍋爐燃燒室進行燃燒，循環流化床燃燒室產生的高溫煙氣在循環流化床鍋爐尾部受熱面進行換熱，產生的高溫、高壓過熱水蒸氣一部分作為流化床干餾室的熱源和流化介質，其余高溫、高壓過熱水蒸氣用于發電；循環流化床旋風分離器分離下來的600～700℃的熱灰部分返回油頁巖流化床干餾室內，作為干餾熱源。該工藝油頁巖原料粒徑過大，存在以下幾方面不足：油頁巖原料粒徑過大雖然可相應降低原料的破碎費用，但頁巖油的收率會因油頁巖原料粒徑過大而降低；油頁巖原料粒徑過大還會造成流化和輸送困難，不利于裝置的大型化建設；另外，油頁巖原料粒徑過大易在流化床干餾室使干餾熱流化介質產生溝流、偏流導致油頁巖原料傳熱不均勻而影響油頁巖原料的干餾效果和生成頁巖油的品質。

發明內容