[發明專利]油頁巖回轉窯干餾與循環流化床燃燒工藝

有效

• 申請號: 201110443734.3
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102533296A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 姜秀民;劉建國;韓向新;王莎;童建輝;劉加勛
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C10B53/06
• 分類號: C10B53/06;C10B49/16;C10B57/00;C10B57/04;C10B57/10;C10G1/00;C10B53/02;C10B53/04;F22G1/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 張偉鋒

技術領域

本發明涉及一種油頁巖回轉窯干餾與循環流化床燃燒工藝，具體涉及兩種以循環流化床作為干餾爐熱源、以頁巖灰作為回轉窯干餾爐干餾熱載體的系統，可實現油頁巖資源的煉油、供熱、發電、建材的全方位的綜合優化利用，屬于油頁巖資源利用技術領域。該工藝亦適用于煤和生物質。

背景技術

油頁巖是一種具有微細層理、高灰分、低熱值的可燃有機礦產，低溫干餾可獲得類似天然石油的頁巖油。世界油頁巖資源豐富，如折算成發熱量，它的儲量在化石燃料中僅次于煤而列第二位；如折算成頁巖油，世界上油頁巖儲量約為4750億噸，相當于目前世界天然原油探明可采儲量的5.4倍。我國油頁巖資源為7199.3億噸，折算成頁巖油的儲量為476.44億噸。

油頁巖的開發利用已有200多年歷史，現有的工藝路線主要為以干餾爐為主進行油頁巖干餾煉油(中國頁巖油工業，石油工業出版社，1984年)和以循環流化床鍋爐為主進行燃燒發電、供熱(蘇聯燃油頁巖電站鍋爐，東方電氣評論，1990年，第1期，44～51頁)。隨著環境水平的日益提高和能源綜合利用技術的發展，單一的能源利用形式已不再適合當今社會的發展。我國科學家早在1990年召開的油頁巖加工與綜合利用研討會上呼吁我國油頁巖工業應走“油頁巖-煉油-發電-化工-建材”等全面綜合利用的技術路線(國外油頁巖綜合利用的進展，地球科學進展，1992年，第7卷第2期，48～50頁)。

現有以干餾爐為主進行干餾煉油的工藝路線若按干餾爐型分主要有固定床、流化床、回轉窯及各種氣燃式干餾爐，若按傳熱方式可分為氣體熱載體法和固體熱載體法。其中回轉窯進料尺寸適應性強，窯體的回轉使得物料充分混合并不斷破碎，油頁巖顆粒的傳熱傳質速率高，熱解充分；僅通過反應器轉速和傾角便可靈活調節油頁巖在窯內的停留時間、混合強度及處理量，從而控制熱解反應程度；適應不同種類的油頁巖。此外，回轉窯具有很好的放大性，可與氣體熱載體法和固體熱載體法聯合開發干餾工藝。

氣體熱載體法是指原料頁巖與預先加熱了氣體熱載體直接接觸傳熱發生干餾反應的過程。現有工藝主要采用直立圓筒型爐，干餾爐型結構簡單，主要加工處理塊狀油頁巖，細顆粒油頁巖被舍棄，而油頁巖干餾熱源主要為經加熱爐加熱后的干餾煤氣。由此存在如下不足：一是處理的是塊狀頁巖，干餾時間相當長，一般12～24小時，且顆粒粒徑大，許多大顆粒無法徹底干餾，因此干餾效率低、油收率低、資源利用率低；二是采用熱循環干餾煤氣作為熱載體，通常需采用蓄熱式加熱爐等外熱源加熱煤氣，即先在蓄熱式加熱爐內燃燒煤氣將爐體加熱，然后再將冷煤氣送入加熱爐中將爐體的熱量傳給冷煤氣，加熱后送入干餾爐加熱油頁巖干餾，因此不但消耗了大量的煤氣，浪費能源，而且干餾熱煤氣溫度總在變化，造成干餾爐內溫度周期變化，出油不穩定，油收率低；三是干餾所得油頁巖半焦若繼續作為鍋爐燃料利用，必須先冷卻再進一步破碎以適合鍋爐燃燒的要求，如果是濕法除半焦，必須先用水冷卻，再干燥，再破碎，因此，耗能較大。

固體熱載體法是指原料頁巖與預先加熱了固體熱載體直接接觸傳熱發生干餾反應的過程。現有工藝主要采用水平圓筒型干餾爐，主要加工處理粉粒狀原料，粒徑一般小于25mm。油頁巖干餾熱源主要為油頁巖半焦在一個單獨的氣流式燃燒室燃燒生成的熱頁巖灰，或利用單獨設立的加熱爐燃燒干餾煤氣加熱的瓷球。與氣體熱載體法相比，固體熱載體法的原料頁巖顆粒小，且與固體熱載體混合均勻，接觸表面積大，可以達到較快的加熱速度，因此，干餾時間短，通常30min即可完成，原料利用率高(理論上可以100％利用)，油收率高。但目前這種形式的干餾爐目的單一，需要一個額外的燃燒爐將頁巖半焦燃燒成高溫頁巖灰作固體熱載體，剩余半焦及灰渣被大量舍棄。由于燃燒爐只是用來生成固體熱載體，所以不能實現發電、供熱的目的。

而以循環流化床鍋爐為主進行燃燒發電、供熱可獲得較高的燃燒效率和熱效率，同時循環流化床鍋爐為低溫燃燒，可在爐內添加石灰石脫硫，且因低溫分級燃燒減少氮氧化物的排放，可以實現潔凈燃燒，但將油頁巖直接用于循環流化床鍋爐燃燒發電、供熱的缺點是省略了頁巖油煉制環節，燒掉了油頁巖中的油資源。

發明內容

本發明的目的是，對現有以干餾爐為主進行干餾煉油的工藝路線和以循環流化床鍋爐為主進行燃燒發電、供熱的工藝路線進行了實質性改進，將油頁巖回轉窯干餾爐與油頁巖半焦循環流化床鍋爐有機地結合為一體，組成油頁巖回轉窯干餾與循環流化床燃燒工藝，綜合考慮資源、環境、經濟與社會效益，實現科學利用油頁巖資源，為油頁巖高效、潔凈、經濟、合理的綜合利用提供有效途徑。