專利名稱：油母頁巖干濕混合法干餾工藝及蓄熱式外燃干餾爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油母頁巖低溫干餾領(lǐng)域，特別是低溫干餾獲得頁巖油及高熱值瓦斯氣的工藝及裝置。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前能源緊張的大背景下，國內(nèi)石油缺口逐漸增大。國內(nèi)油母頁巖儲量巨大，對油母頁巖低溫干餾加工生產(chǎn)頁巖油符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。目前，國內(nèi)外低溫干餾技術(shù)主要分為兩種一種是采用干餾爐底部燃燒方式，利用燃燒半焦產(chǎn)生的煙氣和循環(huán)瓦斯氣加熱爐外供熱瓦斯氣作為熱載體，具有代表性的為撫順干餾工藝；另一種是采用干餾爐外設(shè)蓄熱式循環(huán)瓦斯加熱爐將循環(huán)瓦斯加熱后作為熱載體，具有代表性的為最近投入建設(shè)的樺甸全循環(huán)干餾工藝。以上兩種干餾工藝的共同特點是①系統(tǒng)均需兩個熱工設(shè)備，即干餾爐和循環(huán)瓦斯加熱爐。②干餾爐內(nèi)的傳熱都是靠氣體熱載體與頁巖進行對流傳熱，以“蒸” 的方式干餾出頁巖油蒸氣。兩種干餾設(shè)備的共同缺點是①干餾爐、加熱爐兩個設(shè)備完成一套工藝，系統(tǒng)復(fù)雜、投資大，且兩設(shè)備連接使用增加了系統(tǒng)的熱損失。②干餾的全部熱量都是氣體熱載體提供，因此增加了油回收系統(tǒng)的處理量。此外第一種方式由于在干餾爐底部直接燃燒半焦供熱，使干餾氣中含有大量的隊，增加了后期收油工序處理量并使副產(chǎn)品瓦斯氣熱值過低，同時在燃燒過程中一部分油氣被直接燒掉，收油率低。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有干餾工藝及裝置的缺點，本發(fā)明提供一種油母頁巖干濕混合法干餾工藝及蓄熱式外燃干餾爐。新的干餾工藝是將一組傳熱管束置于干餾爐內(nèi)，管內(nèi)流過混合好的高溫燃燒產(chǎn)物，管外側(cè)與被干餾的頁巖直接進行熱交換。為了回收干餾后半焦的余熱， 同時為了增強干餾爐內(nèi)的傳熱效果，從干餾爐底部僅通入一定量的循環(huán)瓦斯。這種干餾工藝變原來的濕法(依靠氣體介質(zhì)與物料進行熱交換)為干濕混合法(既有氣固之間的熱交換，又有換熱管束與物料之間直接接觸完成的熱交換)，即變原來的“蒸1干餾為“蒸”“炒” 混合干餾。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是1.新的干餾爐將原來的干餾爐與加熱爐合并為一體。將蓄熱式燃燒技術(shù)應(yīng)用于傳熱管束換熱器構(gòu)成干餾爐的燃燒供熱系統(tǒng)。傳熱管束置于干餾爐內(nèi)，物料以固定床方式通過傳熱管束完成干餾過程。新干餾工藝與傳統(tǒng)干餾工藝的主要區(qū)別是①傳統(tǒng)的干餾工藝是完全靠干餾介質(zhì)(煙氣或循環(huán)瓦斯氣)與物料進行熱交換，而新工藝在干餾爐內(nèi)的熱交換主要通過干餾爐內(nèi)的傳熱管束與物料的直接或間接接觸完成，僅有一部分回收半焦顯熱的循環(huán)瓦斯氣參與干餾過程。②傳統(tǒng)的干餾過程是靠干餾介質(zhì)與物料之間對流傳熱及物料內(nèi)部的傳導(dǎo)傳熱完成的，新工藝中的傳熱過程包括了傳熱管束向物料的輻射傳熱，傳導(dǎo)傳熱和循環(huán)介質(zhì)與物料的對流傳熱。2.本系統(tǒng)中，燃燒系統(tǒng)采用蓄熱式燃燒技術(shù)。在干餾爐兩側(cè)設(shè)置燃燒室，采用蓄熱式燃燒技術(shù)獲得高溫?zé)煔狻８邷責(zé)煔膺M入干餾爐內(nèi)的換熱管之前與回兌入燃燒室的150°C 左右煙氣組成700°C左右的混合煙氣。700°C的混合煙氣流過傳熱管束間接加熱物料后，從干餾爐另側(cè)燃燒室下部的蓄熱室排出。煙氣經(jīng)引風(fēng)機分成兩部分一部分為回兌煙氣，另一部分直接排掉。由于新工藝中僅向爐外排出一小部分150°C以下的煙氣，解決了工業(yè)爐窯排煙溫度過高，排煙量大的問題，進而解決了熱利用率低的問題。3.干餾爐底部僅通入一定量的冷循環(huán)瓦斯氣用于半焦顯熱回收，同時增加了干餾爐內(nèi)傳熱管束和物料的對流傳熱，利于傳熱管束與被加熱物料的熱交換。4.為了防止干餾爐發(fā)生蓬料現(xiàn)象，在換熱管束之間加入與換熱管束垂直布置的導(dǎo)料器。通過導(dǎo)料器的轉(zhuǎn)動，輔助油頁巖在干餾爐內(nèi)向下均勻運動，也起到了均勻物料溫度的作用。5.在干餾爐底部出口處采用水封裝置，防止回收半焦顯熱的冷循環(huán)瓦斯氣及干餾產(chǎn)生的油氣從干餾爐底部溢出。本發(fā)明的有益效果是1.干餾爐與加熱爐合為一體，減少了系統(tǒng)能量損耗，節(jié)省了設(shè)備投資；2.蓄熱式燃燒技術(shù)和煙氣再循環(huán)技術(shù)的應(yīng)用，使系統(tǒng)余熱余能的回收利用接近極限，節(jié)能減排；3.采用干濕混合方式對油母頁巖進行低溫干餾，出干餾爐的含油干餾氣體量大大減少，減輕了后期除塵收油等工序的處理量，減少了后期收油工序的所有設(shè)備投資，同時獲得了高熱值的瓦斯氣；4.傳熱管束的應(yīng)用，使新型干餾爐可以處理油母頁巖小顆粒及粉末，油母頁巖處理率達100% ；5.物料導(dǎo)料器的應(yīng)用可以有效防止干餾爐內(nèi)蓬料，保證物料順行及物料溫度的均勻性。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1為蓄熱式外燃干餾爐實施例的縱剖面構(gòu)造圖。圖2為蓄熱式燃燒在干餾爐實現(xiàn)的原理1中1.左側(cè)空氣管，1’.右側(cè)空氣管，2.左側(cè)蓄熱室，2’.右側(cè)蓄熱室，3.左側(cè)煤氣噴口，3’.右側(cè)煤氣噴口，4.左側(cè)點火槍，4’.右側(cè)點火槍，5.左側(cè)煙氣回兌管，5’.右側(cè)煙氣回兌管，6.左側(cè)燃燒室，6’.右側(cè)燃燒室，7.料倉，8.電動星型閥，8.電動閘閥，10.氣傘，11.換熱管束，12.布料器，13.導(dǎo)料器，14.冷循環(huán)瓦斯氣噴入口，15.水封出渣裝置， 16.爐體結(jié)構(gòu)圖2(a)中1.左側(cè)燃燒室，2.左側(cè)瓦斯噴口，3.左側(cè)煙氣回兌管路，4.左側(cè)蓄熱室，5.左側(cè)空氣管路，6.左側(cè)瓦斯管路，7.瓦斯三通換向閥，8.空氣煙氣四通換向閥，9.引風(fēng)機，10.右側(cè)燃燒室，11.右側(cè)蓄熱室，12.左側(cè)煙氣管路，13.傳熱管束圖2(b)中1.右側(cè)燃燒室，2.右側(cè)瓦斯噴口，3.右側(cè)煙氣回兌管路，4.右側(cè)蓄熱室，5.右側(cè)空氣管路，6.右側(cè)瓦斯氣管路，7.瓦斯三通換向閥，8.空氣煙氣四通換向閥， 9.引風(fēng)機，10.左側(cè)燃燒室，11.左側(cè)蓄熱室，12.右側(cè)煙氣管路，13.換熱管束
具體實施例方式在圖1中，物料(油母頁巖顆粒)在料倉(7)內(nèi)經(jīng)過電動星型閥(8)，再經(jīng)過電動閘閥(9)(其中8與9起到鎖氣卸料作用)下降到干餾爐內(nèi)。物料經(jīng)過布料器(12)均勻布料之后垂直下落，通過水封出渣裝置(1 控制物料下降速度。在干餾爐體內(nèi)物料被換熱管束(11)加熱完成干餾過程。干餾生產(chǎn)的干餾油氣通過氣傘(10)排出爐外。冷循環(huán)瓦斯氣從冷循環(huán)瓦斯氣噴口(14)噴入回收半焦顯熱。物料導(dǎo)料器(1 與換熱管束(11)垂直布置，通過其轉(zhuǎn)動帶動物料順行防止蓬料。圖2(a)中，燃燒瓦斯氣經(jīng)過瓦斯三通換向閥(7)后先流經(jīng)左側(cè)瓦斯氣管路(6) 和左側(cè)瓦斯噴嘴(2)進入左側(cè)燃燒室(1)。空氣通過空氣煙氣四通換向閥(8)后由左側(cè)空氣管路( 經(jīng)左側(cè)蓄熱室(4)進入左側(cè)燃燒室(1)。在左側(cè)燃燒室(1)內(nèi)瓦斯與預(yù)熱空氣混合燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔狻８邷責(zé)煔馀c經(jīng)過左側(cè)煙氣回兌管路(3)的150°C左右的煙氣混合為700°C左右的煙氣流過傳熱管束(1 加熱物料后，以500°C左右的溫度流入右側(cè)燃燒室 (10)，后流進右側(cè)蓄熱室(11)將蓄熱體加熱后，以150°C左右的溫度由引風(fēng)機(9)分兩部分排出。排出的煙氣一部分流入左側(cè)煙氣回兌管路(3)，另一部分排掉。經(jīng)過一個換向周期(一般為45秒 3分鐘)后，空氣煙氣四通換向閥與瓦斯三通換向閥同時換向，系統(tǒng)改為圖2(b)的工作狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種油母頁巖干濕混合法干餾工藝及蓄熱式外燃干餾爐裝置，將一組換熱管束置于干餾爐中，其主要特征是依靠換熱管束與物料的直接接觸進行熱交換，完成干餾工藝
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式外燃油母頁巖干餾工藝及裝置，其特征是變原來的濕法為干濕混合法，變原來的“蒸”法干餾為“蒸” “炒”混合干餾，既有氣固之間的熱交換， 又有換熱管束與物料之間直接接觸完成的熱交換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式外燃油母頁巖干餾工藝及裝置，其特征是新的干餾爐將原來的干餾爐與加熱爐合并為一體化干餾爐
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式外燃油母頁巖干餾工藝及裝置，其特征是燃燒系統(tǒng)采用蓄熱式燃燒技術(shù)。在干餾爐兩側(cè)設(shè)置燃燒室，采用蓄熱式燃燒技術(shù)獲得高溫?zé)煔狻８邷責(zé)煔膺M入干餾爐內(nèi)的換熱管之前與回兌入燃燒室的150°C左右煙氣組成700°C左右的混合煙氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式外燃油母頁巖干餾工藝及裝置，其特征是干餾爐底部通入一定量的冷循環(huán)瓦斯氣用于半焦顯熱回收。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式外燃油母頁巖干餾工藝及裝置，其特征是換熱管束之間加入與換熱管束垂直布置的導(dǎo)料器。
全文摘要
油母頁巖干濕混合法干餾工藝及外燃式干餾爐是低溫干餾獲得頁巖油及高熱值瓦斯氣的工藝及裝置。新的干餾工藝是將一組傳熱管束置于干餾爐內(nèi)，管內(nèi)流過混合好的高溫燃燒產(chǎn)物，管外側(cè)與被干餾的頁巖直接進行熱交換產(chǎn)生油蒸氣。新干餾爐型為豎爐結(jié)構(gòu)，物料在重力及導(dǎo)料器作用下，由上向下運動。在干餾爐兩側(cè)設(shè)置燃燒室，采用蓄熱式燃燒及煙氣回兌產(chǎn)生高溫?zé)煔饬鬟^干餾爐內(nèi)的換熱管束，為干餾爐提供熱源。
文檔編號C10B47/00GK102363730SQ20111000328
公開日2012年2月29日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者仝永娟, 姚彤輝, 張衛(wèi)軍, 張效鵬, 楊強大, 王敏 申請人:張衛(wèi)軍