专利名称：日处理500～1000吨油页岩瓦斯全循环干馏炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用瓦斯全循环技术对油页岩进行干馏炼油的工艺和装置。
背景技术：
沈阳成大弘晟能源研究院有限公司曾于2008. 9. 16申请《日处理300吨油页岩瓦斯全循环干馏炉》实用新型专利，国家专利局经审查于2009. 9. 23授予实用新型专利，专利号ZL200820015869. 3 ；于2008. 11. 20申请《日处理300吨油页岩瓦斯全循环干馏工艺》国家专利局经审查于2010. 5. 12授予发明专利，专利号ZL2008102^891.0。根据以上专利技术目前已经建成的工业生产装置“日处理300吨油页岩瓦斯全循环干馏炉”(以下简称为 “300吨干馏炉”)，运行状态良好，油回收率平均85%左右，最高达到90%以上、比国内传统的抚顺干馏炉高出20个以上百分点，处理量比抚顺干馏炉高出3倍。虽然瓦斯全循环干馏炉的各项工艺参数达到了国际先进水平，但其处理量比国际上最大的油页岩干馏炉日处理 6000吨油页岩相比，差距仍很大，不能满足大型工业化生产的需要，为此需要进一步扩大容量；另外不断提高优化各种工艺参数也是生产发展的必然需要。“300吨干馏炉”在运行中发现的主要问题有1、干馏炉出口气体温度有时在140°C左右，热能利用不夠充分；2、干馏炉圆方过渡段由于结构原因，施工困难，耐火浇注料强度不夠，部分龟裂、保温效果不好；3、 给料、排料装置的结构和配合需进一步完善，以满足对油页岩分级干馏的需要；4、炉内有时有偏流现象，瓦斯配气系统需进一步改进，增加均衡性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理能力更大的采取瓦斯全循环工艺的大型油页岩干馏炉。在“300吨干馏炉”的基础上，对原干馏工艺和干馏炉的结构进行改进，使干馏炉的处理能力达到500 1000吨以上。为实现这一发明的目的，需要解决的关键技术问题是1、在扩大干馏炉容量的时候解决好干馏炉内的均勻布气问题，使油页岩能和热载体均勻接触，均衡干馏，炉内没有死角。这一问题看似简单，实际难度很大，抚顺式干馏炉想把处理能力从100吨提高到200吨以上，经过几十年的努力，由于解决不好干馏炉内的均勻布气问题，至今未能实现。2、对干馏炉本体结构的调整和改进不影响瓦斯全循环工艺的实现，不影响干馏炉的主要技术指标，比如油的回收率、单位能耗等。3、对干馏炉配套设施的调整和改进不影响干馏炉的安全稳定运行，比如不能造成瓦斯泄漏，给料排料不畅等。4、大型化的工业装置应使用自动化控制系统，减少人员，减少人为因素对干馏效果的影响，提高管理水平。为此，本发明在干馏的具体工艺方面、干馏炉结构方面作了调整。本发明日处理500吨 1000吨油页岩瓦斯全循环干馏工艺，其特征是利用油页岩干馏过程中产生的瓦斯作为干馏油页岩的热载体，反复循环使用，形成完整连续的干馏工艺。油页岩干馏过程中产生的含油瓦斯经油回收装置回收页岩油后被冷却到40°C左右，一部分由瓦斯风机送入加热炉作为燃料，一部分由瓦斯风机送入加热炉被加热到700°C 以上作为热循环瓦斯再送回干馏炉，一部分由瓦斯风机送入干馏炉底部回收半焦的余热，温度上升到450°C以上后和700°C的热循环瓦斯混合成600°C以上的热载体对油页岩进行干馏，干馏又产生新的含油瓦斯，再重复以上过程，如此周而复始。本发明日处理500吨 1000吨油页岩瓦斯全循环干馏工艺和原日处理300吨油页岩瓦斯全循环干馏工艺相比，主要有以下调整1、对进同一干馏炉干馏的油页岩的粒径比进行控制，油页岩的最大粒径和最小粒径之比一般控制在2 3之间；处理大于15mm油页岩的干馏炉的入炉油页岩的最大最小粒径比不超过2，处理小于15mm油页岩的干馏炉的入炉油页岩的最大最小粒径比不超过3。2、通过调整进干馏炉的热循环瓦斯和冷循环瓦斯流量的比例关系，将进干馏炉的热循环瓦斯和冷循环瓦斯的混合后温度控制在600°C 620°C之间，一般热冷= 1 (0. 2 0. 25)之间。这里需要说明的是以上调整的目的是提高干馏炉内布料、布气的均衡度，保证油页岩实现完全干馏的所需条件。不符合以上特征的瓦斯全循环干馏工艺，仍然可以使油页岩在干馏炉内干馏，但干馏炉的处理能力将达不到额定值，同时油的回收率、干馏炉的热效率等也将受到影响。一种实现本发明油页岩干馏炼油工艺的、日处理500吨 1000吨油页岩瓦斯全循环干馏炉(以下简称为“500吨 1000吨干馏炉”)，其特征在于干馏炉为直立圆方型结构，上部截面为圆形，下部截面为方形，但圆形和方形截面的内径相同；所述干馏炉包括炉体、加料装置、油气导出装置、炉内布料和布气装置，半焦冷却装置及排焦装置。所述炉体由耐火砖砌成，外面包上钢板；所述加料装置设置于炉体的上部，由料斗1、闸板阀2、星型给料阀3组成；所述油气导出装置由设置于炉子上部的干馏气体导出管4和阵伞5组成；所述炉内布料和布气装置由设置于炉子中部的人字形档板6、鼎形装置7、热循环瓦斯进气管8， 花墙10、冷循环瓦斯进口管11等组成；所述的半焦冷却装置设于炉子下部，由花墙10之间形成的4条排焦通道9、冷循环瓦斯进口管11和冷却水套12组成；所述排焦装置由排焦通道9、推焦机13、刮板运输机14、水封池15组成。所述干馏炉顶部设置给料装置1、2、3，干馏气排出管道4 ；所述干馏炉内部由上至下依次设置阵伞5、人字形档板6、鼎形装置(或称为阿西结构)7、排焦通道9、布气和分料花墙10、冷却水套12、推焦机13、刮板运输机14和水封池15 ；冷循环瓦斯进口管11设置于布气和分料花墙10的中部，在布气和分料花墙10的两侧设有向外喷射冷循环瓦斯的喷管，共8根；热循环瓦斯进口管8设置于鼎形装置7(或称为阿西结构)的腿的上部，鼎形装置7的周边和腿部设有向外喷出热循环瓦斯的喷孔；所述阵伞5设置的位置(即干馏气体排出口位置)距干馏炉顶部的距离小于 2. 5m,大于 2m ；所述人字形档板6设置阵伞5之下，阿西结构7之上，人字形档板6共两层，人字形档板上开有气孔；所述的鼎形装置(或称为阿西结构)7设置于干馏炉中部，人字形档板6之下，鼎形装置7为用耐火砖砌成的、中间是空的筒体，鼎形装置7的三条腿和炉墙相连，鼎形装置7 的筒体上和三条腿上共开有M个气孔，热循环瓦斯从鼎形装置(或称为阿西结构)7的腿的上部进入，并从气孔中喷出；所述的布气和分料花墙10设置于干馏炉方形结构内，花墙10由耐火砖砌成，将干馏炉分隔成4个部分，形成4个排焦通道9，同时也是4个气流通道；冷循环瓦斯从布气和分料花墙10的中部进入，在布气和分料花墙的两侧设有8根向外喷射冷循环瓦斯的喷管， 冷循环瓦斯喷出后沿着4个气流通道均勻上升；所述的冷却水套12设置于冷循环瓦斯进口管11以下的排焦通道9的两侧；所述的推焦机13、水封池15、刮板运输机14设置于干馏炉的底部；所述的“500吨 1000吨干馏炉”，其特征在于热循环瓦斯进口管中心线和阵伞底边(即干馏气体排出口位置)之间的距离大于5. 3m，小于6. 5m；所述的“500吨 1000吨干馏炉”，其特征在于热循环瓦斯和冷循环瓦斯进口管中心线之间的距离大于4. 3m,小于4. 8m ；所述的“500吨 1000吨干馏炉”，其特征在于干馏炉冷却段总高度(从热循环瓦斯进口管底缘至冷却水套之间的距离)为4. 8m左右，比“300吨干馏炉”减少Im左右；所述的“500吨 1000吨干馏炉”，其特征在于对整个干馏炼油工艺和干馏炉实行DCS集中控制，对冷、热循环瓦斯的流量、温度、混合比例、混合温度、间板阀的开启度进行监测和自动控制，对给料、排料速度、干馏时间和处理量实行联锁控制。本发明“500吨 1000吨干馏炉”和“300吨干馏炉”相比，干馏炉的结构主要有以下调整(1) “300吨干馏炉”上部圆筒型的内径小于下部方形结构的内径，“500吨 1000
吨干馏炉”上部圆筒型的内径和下部方形结构的内径相同。由于上部圆筒型的内径增大，干馏炉的有效截面积增加了 28. 7%，扩大了干馏炉容量，同时使物料和气流在干馏炉内的流动更为顺畅，没有死角，改善了物料和气流在干馏炉内分布的均衡度。这一调整使干馏炉圆方过渡段的结构趋于合理，消除死角，不仅方便了施工，更重要的是提高了干馏炉的强度和运行的完全性。(2) "500吨 1000吨干馏炉”的阵伞位置(即干馏气体排出口 )比“300吨干馏炉”向上提高了 500mm 800mm，可使干馏气体排出温度下降30°C 50°C，提高了干馏炉的热效率，同时由于给料高度的降低，可减少油页岩的破碎率。(3) "500吨 1000吨干馏炉”冷却段高度为4. 8m左右，较“300吨干馏炉”减少 Im左右，使冷瓦斯在干馏炉内的压力损失减少，减少了系统的动力消耗，同时由于炉子本体高度下降，降低了炉子砌筑成本，节省了投资。(4) “500吨 1000吨干馏炉”水封高度较“300吨干馏炉”将水封下降IOOmm 200mm，相应降低水池高度与造价。(5) “300吨干馏炉”的给料口为垂直形，“500吨 1000吨干馏炉”的给料口为倾
斜形，并在星型给料器下部增设插板阀一个。这样有利于改善星型给料器的工作条件和提高干馏炉的安全性能。(6)提高了“500吨 1000吨干馏炉”的自动控制水平。全厂实行DCS集中控制， 设一个中心控制室，对整个干馏炼油工艺和干馏炉实行集中控制，对冷、热循环瓦斯的流量、温度、混合比例、混合温度、闸板阀的开启度进行监测和自动控制，对给料、排料速度、干馏时间和处理量实行联锁控制，为此每台干馏炉设置19个测温点和3个测压点、2个流量控制点，对给料、给气、排料、排气系统的阀门、电机共设7个控制点，使中心控制室能对干馏炉进行监测和自动控制。经过调整改造后，“500吨 1000吨干馏炉”和“300吨干馏炉”外形尺寸基本相同，总高度有所下降，但处理能力大幅度增加，热效率和油回收率均有所提高。本发明“500吨 1000吨干馏炉”的工艺流程和工作原理见图2。具体工艺过程是将矿石破碎筛分成符合干馏炉工艺要求的规格，通过输料系统从干馏炉的上部加入。进同一干馏炉干馏的油页岩的最大最小粒径比控制在2 3之间；处理大于15mm油页岩的干馏炉的入炉油页岩的最大最小粒径比不超过2，处理小于15mm油页岩的干馏炉的入炉油页岩的最大最小粒径比不超过3 ；油页岩从干馏炉上部加入后，落到阵伞上，经阵伞分布后均勻下落，到达人字形档板又被档板分割成若干通道，油页岩在干馏炉内的分布均衡度进一步提高。40°C左右的冷循环瓦斯从布气和分料花墙的中部进入，在4道花墙的两侧共设有 8根面向外的喷射管，向外喷射冷循环瓦斯，冷循环瓦斯只能沿着被花墙分隔的气流通道 (同时也是半焦排出通道)上升，气流被均衡分配，冷循环瓦斯在上升过程中和已被干馏的半焦接触并被加热到450°C以上，回收了半焦的余热；热循环瓦斯从鼎形装置的腿上部进入，鼎形装置的周边和腿部设有向外侧的M个喷孔，680°C以上的热循环瓦斯从这些喷孔中高速喷出，喷射速度超过15m/s，足以穿透整个油页岩层。喷射出来的热循环瓦斯在这里和吸收了半焦热量的冷循环瓦斯会合，混合后温度不低于600°C，将油页岩加热到520°C 540°C，对油页岩进行干馏。冷、热循环瓦斯的混合后温度通过调整进干馏炉的冷、热循环瓦斯的比例来调整，一般为热冷=1 (0.2 0.25)，混合后热载体的温度控制在600°C 620°C之间；这时，油页岩中的油母产生裂解，生成干馏油气。干馏油气和混合后的循环瓦斯一起上升，对油页岩进行预热，同时自身温度也不断降低到110°C左右，干馏油气在上升到阵伞时，被阵伞收集并被导出管导出干馏炉外，进入油回收系统，经过水喷淋，冷却塔，旋捕器，电捕器等设备进行油气水分离，回收页岩油。收油后的瓦斯气体进入气柜储存待用。油页岩干馏后生成的半焦被冷循环瓦斯冷却到250°C左右后在半焦排出通道中继续下行，被设置在排焦通道里的冷却水套冷却到180°C左右落入水封池，水封池下部装有推焦机和刮板运输机，将半焦刮出炉外，送往半焦堆场。本发明主要采取如下技术来实现发明的目的。一是用控制入炉油页岩粒径比的方法来减少油页岩在干馏炉中的停留时间，从而大幅度提高干馏炉的处理量。本发明和“300吨干馏炉”相比，外形尺寸基本相同，总高度有所下降，但干馏炉的处理量却大幅度增长。主要原因是根据实验测定，油页岩在干馏炉中实现完全干馏的时间决定于最大粒径的油页岩干馏所需要的时间，油页岩的粒径越大，完全干馏所需要的时间越长；油页岩的粒径越小，完全干馏所需要的时间越短。粒径为50mm 的油页岩完全干馏所需要的时间是20mm油页岩的2倍左右。因此在干馏炉中被干馏的油页岩的粒径比越大，干馏所需要的时间越长；因为粒径小的油页岩虽然已经干馏，但不能排出，还要和大粒径的油页岩一起继续干馏，从而造成热能的浪费和干馏的热效率降低，干馏炉的处理量也小。抚顺式干馏炉的粒径比为6. 25 (最大粒径75mm，最小粒径12mm)，日处理量为100吨；“300吨干馏炉”的粒径比为3. 33 (最大粒径20mm，最小粒径6mm)，日处理量为300吨；按实验和理论推算，在有相应量的热循环瓦斯供应的条件下，本发明当处理38 50mm粒径油页岩时(粒径比为1.32)，干馏炉的最大处理能力为500吨/天，当处理25 38mm粒径油页岩(粒径比为1. 52)时，干馏炉的最大处理能力为625吨/天，当处理15 25mm粒径油页岩(粒径比为1.67)时，干馏炉的最大处理能力为850吨/天，当处理6 15mm粒径油页岩(粒径比为2. 5)时，干馏炉的最大处理能力为1200吨/天。实际上，干馏炉的处理能力还要受到给料、排料、瓦斯温度、瓦斯流量等其他诸多因素的影响，实际处理能力小于以上给出的理论数值。二是用提高布料和布气均勻度的方法来提高油页岩干馏的均衡性，从而提高油的回收率和干馏炉的热效率。通常干馏炉最忌讳的是炉内发生所谓“偏流”现象。“偏流”现象是指炉内局部区域温度偏高，局部区域温度偏低，导致干馏不完全，出“生”料，油回收率下降。“偏流”现象一旦产生，短时间内很难消除。“偏流”现象的主要原因是炉内布料和布气不均勻。本发明从工艺上和干馏炉的布气结构上采取了措施，一是缩小粒径比，使炉内油页岩和油页岩之间的空隙大小趋于均勻，二是增大布气均勻度，在炉内设置花墙，鼎形装置， 人字形档板等，强制性地控制气流方向，冷循环瓦斯从干馏炉整个截面的8个位置喷出，分布比较均勻，热循环瓦斯从鼎形装置的周边和腿部设有的M个喷孔喷出，炉内布气均勻度大大改善，“偏流”现象发生的机率大大降低。三是立足于提高干馏炉效率的基础上改善干馏炉的内部结构并相应提高其产能， 不单纯地为提高产能而改变干馏炉的内部结构。比如“300吨干馏炉”的上部圆筒状部分和下部方形部分内径不一样，造成干馏炉中部圆方过渡段物料和气流分布不均，有死角，而且由于结构不合理、施工困难，干馏炉的强度和完全性下降。本发明对干馏炉圆方过渡段的结构作了合理调整，使上下内径一致，不仅解决了 “300吨干馏炉”固有的缺陷，同时使干馏炉有效截面积增加了观.7%，扩大了干馏炉容量。又如将干馏炉阵伞位置(即干馏气体排出口)向上提高500mm 800mm，对干馏工况没有任何影响，但却可使干馏气体排出温度下降 30°C 50°C以上。这一措施极其简单，但节能效果十分显著。每台干馏炉的有效热多利用了 15X104kcal/h，同时使油回收系统少消耗了同样的热能，两者合计每台干馏炉、每天节能720X104kcal，对一个年处理400万吨油页岩的干馏厂而言，年节能折标煤约8000吨左右。另外本发明对“300吨干馏炉”的功能冗余部分作了适当裁减，如降低半焦排出通道的长度等，缩减了油页岩在炉中的停留时间，减少了气体阻力损失，提高了效率，同时降低了干馏炉的造价等。四是充分应用瓦斯全循环油页岩干馏技术。瓦斯全循环油页岩干馏技术是目前油页岩干馏行业最先进的干馏技术，干馏炉的油回收率可以达到90%以上，但对这一工艺技术的使用以往只强调了外部条件，忽视了干馏炉内部的需要有一定的配合条件，比如冷、 热循环瓦斯在干馏炉内的混合温度。实践证明，当冷、热循环瓦斯在干馏炉内的混合温度低于600°C时，则不能保证油页岩完全干馏所需温度和时间的要求；混合温度高于620°C 时，造成干馏炉出口气体温度过高，浪费了热量，降低了热效率。大家都知道，热量只能从高温物体向低温物体传递，当两者温度接近的时候，时间将无限延长，这在干馏炉内是不允许的。因此本发明工艺强调了冷、热循环瓦斯量的配比关系和在干馏炉内的混合温度不低于 600以保证油页岩和热载体之间存在一定的温度梯度。本发明工艺采取以上几项技术后，能够满足干馏炉热平衡的需要，能够使全循环干馏炉在处理不同规格的油页岩时，日处理量分别达到500吨 1000吨。五是自动控制技术的运用。目前国内的油页岩干馏炉，包括抚顺式干馏炉、陕北式干馏炉均采取人工观察，手动操作，不仅工作强度大，而且控制受人为因素和外部因素的干扰影响很大，造成工艺指标不稳定、调整速度慢，油页岩干馏整体效果差等问题。本发明工艺和干馏炉采用DCS自控系统，全厂设一个中心控制室，对整个干馏炼油工艺和干馏炉实行集中控制，对冷、热循环瓦斯的流量、温度、混合比例、混合温度、间板阀的开启度进行监测和自动控制，对给料、排料速度、干馏时间和处理量实行联锁控制，为此每台干馏炉设置 19个测温点和3个测压点、2个流量控制点，给料、给气、排料、排气系统的阀门、电机共设7 个控制点，使中心控制室能对干馏炉进行监测和自动控制。其中干馏气体出口、冷、热循环瓦斯进口处各设测温点和测压点1个，阵伞、人字形档板上部，阿西结构顶部，冷、热循环瓦斯进口管中心线上下各1. 5m、半焦排出口上部0. 5m处各设测温点2个。这些均有利于干馏炉综合效能的发挥。本发明工艺和干馏炉是热力学理论、流体力学理论、干馏理论、机械原理与制造技术、自动控制技术的综合运用和优化组合，赋予了瓦斯全循环油页岩干馏工艺技术新的内涵，对干馏炉结构上的改进，又使设备的效率进一步提高。它和传统的抚顺式干馏工艺和干馏炉、茂名式干馏工艺干馏炉、桦甸式干馏工艺干馏炉相比，具有如下明显的优点。1、体积小，处理量大，适合于大规模工业化生产。本发明的“500吨 1000吨干馏炉”是目前国内最大的油页岩干馏炉，但其外形尺寸和“300吨干馏炉”基本相仿，比抚顺 100吨炉的直径稍大了一点，但处理量却大幅度提高。这对油页岩干馏炼油工业的大规模、 工业化，降低单位矿量的设备投资、运行管理成本具有重要意义。2、油回收率高，干馏炉热效率高，节能。本发明的瓦斯全循环油页岩干馏工艺和 “500吨 1000吨干馏炉”的热能利用充分，油回收率高，达到85 90%，是国内最高和最先进的，同时也是世界先进水平。3、适用范围宽，提高了资源的利用率。因为干馏炉内无燃烧装置，对循环瓦斯的加热可以采用外燃式加热方式，因此使用本发明的瓦斯全循环油页岩干馏工艺和“500吨 1000吨干馏炉”时，适用于各种品质的油页岩，适用于5 75mm的油页岩，包括对瓦斯含量低、固定炭含量低，含水量低、粒度较小的油页岩进行干馏炼油，大大提高了资源的利用率。 一般，被传统工艺废弃的5 12mm的油页岩，或当使用抚顺式干馏工艺、茂名式干馏工艺时，油回收率很低或不能进行干馏炼油的油页岩均可使用本发明工艺和干馏炉。4、自动控制水平高，增加了运行的安全性、可靠性。传统工艺的干馏炉在运行中都有瓦斯和半焦燃烧，有空气进入，有燃烧过程，均有发生结焦、堵塞、甚至爆炸的可能性，抚顺式干馏工艺、茂名式干馏工艺因干馏气体中均含有氧气，均有发生爆炸的记录。而本发明油页岩干馏炼油工艺和干馏炉中没有燃烧，没有空气进入，也就没有发生爆炸的可能性。整个油页岩干馏炼油工艺和干馏炉都采用DCS集中控制，自动化程度、自动控制水平、干馏炉的安全性和使用的可靠性都大大增加，可以实现长周期稳定运行。5、节省了投资。本发明“500吨 1000吨干馏炉”，由于处理量的大幅度提高，使干馏炉建设投资大大节省。例如，建设一个年处理油页岩300万吨的干馏炼油厂，需建抚顺式干馏炉100台，干馏炉的设备投资约3亿元左右；如建“300吨干馏炉”需34台，干馏炉的设备投资约1. 7亿元左右；如建本发明工艺的干馏炉，有15台干馏炉就足够，干馏炉的设备投资约7500万元左右。较抚顺式干馏炉节省投资2/3以上。如加上土建、管线和其他配套设施节省的投资更多。6、降低了运行管理成本。由于工艺和设备的大型化，热效率提高，动力消耗降低， 操作运行人员减少，本发明油页岩干馏炼油工艺和干馏炉的运行管理成本也将大幅度降低。
7、可降低对运行管理人员技能水平的要求。传统油页岩干馏炼油工艺相对复杂， 从开工点火到运行管理，控制参数较多，都需凭经验和熟练程度来进行操作，稍有不慎，不仅会造成油回收率下降，甚至产生结焦，爆炸，有一定危险性。因此对运行管理人员技能水平的要求较高。而本发明油页岩干馏炼油工艺和干馏炉开工点火方法相对简单，日常管理依靠程序控制，控制参数较少，即使操作不当，也不会产生爆炸，没有危险性。因此对运行管理人员技能水平的要求较低，这对于熟练工较少的偏僻和边远地区的建设项目具有重要意义。
图1是瓦斯全循环干馏工艺热载体的流程图。图2是本发明日处理量500吨 1000吨油页岩瓦斯全循环干馏炉的结构图；图中所示各部分分别是1、料斗；2，闸板阀；3、星型给料阀；4、干馏气体导出管；5、阵伞；6、人字形档板；7、鼎形装置(阿西结构)；8、热循环瓦斯进口管；9、排焦通道；10、花墙；11、冷循环瓦斯进口管；12、冷却水套；13、推焦机；14、刮板运输机；15、水封池。图3是日处理量300吨油页岩瓦斯全循环干馏炉的结构图；图中所示各部分分别是耐火砖301 ；钢板302 ；料斗303 ；给料阀304 ；阵伞305 ；干馏气体导出管306 ；人字形档板307、鼎形装置308、热循环瓦斯进气管309 ；花墙310、冷循环瓦斯进口管311 ；冷却水套 312 ；排料阀314、刮板运输机315、水封池316。
具体实施例方式图1是本发明瓦斯全循环干馏工艺热载体的流程。图中主要反映了作为干馏热载体的瓦斯的全循环流程，油页岩在干馏过程中产生的含油瓦斯从干馏炉顶部排出时，温度约110°C，经油回收装置回收页岩油后被冷却到40°C左右，进入瓦斯气柜。一部分由瓦斯风机送入加热炉作为燃料；一部分由瓦斯风机送入加热炉被加热到700°C以上作为热循环瓦斯再送回干馏炉，进入干馏炉时温度超过680°C ；—部分作为冷循环瓦斯由瓦斯风机送入干馏炉底部回收半焦的余热，温度上升到450°C以上后和热循环瓦斯在干馏炉的阿西结构处混合成600°C以上的热载体对油页岩进行干馏；热载体对油页岩进行干馏过程中自身温度不断下降，到干馏炉出口处，温度约110°C，被导入油回收装置收油，如此周而复始，形成完整、连续的工艺。在实施这一干馏工艺时，为提高干馏炉处理能力和干馏的效率，对进同一干馏炉干馏的油页岩的粒径比进行控制，对进入干馏炉干馏的油页岩的最大粒径和最小粒径的比控制在2 3之间。对于最大粒径较大的油页岩，粒径比的控制要小一些，对于最大粒径较小的油页岩，粒径比的控制可适当大一些。比如，大于15mm油页岩的最大最小粒径比一般不超过2，小于15mm油页岩的最大最小粒径比一般不超过3 ；对冷、热循环瓦斯进干馏炉时量的比例控制以混合后温度在600°C 620°C之间为控制标准；一般热冷= 1 (0. 2 0. 25)之间。图2是本发明日处理500吨 1000吨油页岩瓦斯全循环干馏炉的结构图，如图所示，其特征是干馏炉为直立圆方结构，上部截面为圆形，下部截面为方形，但圆形和方形截面的内径相同。所述干馏炉包括炉体、加料装置、油气导出装置、炉内布料和布气装置，半焦冷却装置及排焦装置。所述炉体由耐火砖砌成，外面包上钢板；所述加料装置设置于炉体的上部，由料斗1、闸板阀2、星型给料阀3组成；所述油气导出装置由设置于炉子上部的干馏气体导出管4和阵伞5组成；所述炉内布料和布气装置由设置于炉子中部的人字形档板6、 鼎形装置7、热循环瓦斯进气管8，花墙10、冷循环瓦斯进口管11等组成；所述的半焦冷却装置设于炉子下部的由花墙10之间形成的4条排焦通道9、冷循环瓦斯进口管11和冷却水套12组成；所述排焦装置由排焦通道9、推焦机13、刮板运输机14、水封池15组成。在实际运行时，油页岩从干馏炉上部料斗1经星型给料阀3加入炉内，油页岩在下落过程中由于人字形档板6、鼎形装置7的作用被均勻分佈，作为热载体的680°C以上的热循环瓦斯经热循环瓦斯进气管8从干馏炉中部进入，沿鼎形装置7的周边向外喷出，喷射速度超过15m/s， 足以穿透整个油页岩层；40°C左右的冷循环瓦斯从设置于布气和分料花墙10的中部的冷循环瓦斯进口管11进入，在花墙10的两侧共设有8根面向外的喷射管，向外喷射冷循环瓦斯，冷循环瓦斯只能沿着被花墙分隔的4条气流通道9 (同时也是半焦排出通道)上升，气流被均衡分配，冷循环瓦斯在上升过程中和已被干馏的半焦接触并被加热到450°C以上，回收了半焦的余热；从热循环瓦斯进口管中喷射出来的热循环瓦斯和吸收了半焦热量的冷循环瓦斯在鼎形装置7附近混合，混合后温度不低于600°C，将油页岩加热到520°C 540°C， 对油页岩进行干馏。油页岩干馏产生的油气会同冷、热循环瓦斯一起上升，到达阵伞5处经阵伞收集后，再经干馏气体导出管4从干馏炉上部排出。油页岩干馏后生成的半焦向下排出，在到达干馏炉的方形结构时，被花墙分隔为4个排焦通道(同时也是气流上升通道)，和从花墙中部进入的40°C左右的冷循环瓦斯接触，发生换热，半焦被降温的同时，冷循环瓦斯被加热。半焦在继续下行过程中，又被设置于花墙10内侧的冷却水套12冷却到180°C左右，冷却水套12中通有20°C左右的循环水，冷却水套12中循环水在冷却半焦的同时被加热至70°C左右，送往热水站使用。被冷却水套12冷却后的半焦从炉子底部由推焦机13推出，排入水封池15，被冷却至80°C经刮板运输机14排出。实施本发明工艺重要的是，干馏炉的处理能力和进干馏炉干馏的油页岩的最大粒径、粒径比有关，需进行控制。使用本发明干馏工艺时对进同一干馏炉干馏的油页岩的最大粒径和最小粒径的比控制在2 3之间。对最大粒径大于15mm油页岩干馏时，最大最小粒径比一般不超过2，对最大粒径小于15mm油页岩干馏时，最大最小粒径比一般不超过3 ；对冷、热循环瓦斯进干馏炉时量的比例控制以混合后温度在600°C 620°C之间为控制标准； 一般，热冷=1 (0.2 0.25)之间。本发明日处理500吨 1000吨油页岩瓦斯全循环干馏炉适用于干馏5 75mm的油页岩。对传统干馏工艺中被废弃的5 12mm的油页岩本发明可以利用，但对每台干馏炉而言，被干馏的油页岩的最大粒径和最小粒径的比应控制在2 3之间。比如，某台干馏炉干馏的油页岩最大粒径为75mm时，则该炉干馏的油页岩的最小粒径不要小于37. 5mm ；又如，某台干馏炉干馏的油页岩最大粒径为15mm时，则该炉干馏的油页岩的最小粒径不要小于 5mm。实施本发明工艺的干馏炉内部部件的具体位置和结构应符合本说明书的要求，否则将影响干馏炉的热效率和油的回收率。比如所述设置于炉子上部的阵伞5其底缘和干馏炉顶部的距离应大于2m、小于2. 5m，否则将使干馏气体排出温度过高，影响干馏炉的热效率；热循环瓦斯进口管8的中心线和阵伞5的底边(即干馏气体排出口位置)之间的距离大于5. 3m,小于6. 5m,热循环瓦斯和冷循环瓦斯进口管中心线之间的距离大于4. 3m,小于4. 8m，否则将影响冷、热循环瓦斯的混合温度，使油页岩在干馏炉中不能达到完全干馏的程度，影响油回收率。
权利要求
1.一种对油页岩进行干馏炼油的工艺，其特征是利用油页岩干馏过程中产生的瓦斯作为干馏油页岩的热载体，反复循环使用。
2.根据权利要求1所述的油页岩干馏的工艺，其特征在于油页岩干馏过程中产生的含油瓦斯经油回收装置回收页岩油后被冷却到40°C左右，一部分由瓦斯风机送入加热炉作为燃料，一部分由瓦斯风机送入加热炉被加热到700°C以上作为热循环瓦斯再送回干馏炉， 进入干馏炉时温度不低于680°C，一部分由瓦斯风机送入干馏炉底部回收半焦的余热，温度上升到450°C以上后和680°C以上的热循环瓦斯混合成600°C以上的热载体对油页岩进行干馏，干馏又产生新的含油瓦斯，再重复以上过程，如此周而复始。
3.根据权利要求1所述的油页岩干馏的工艺，其特征在于适用于对5 75mm的油页岩进行干馏炼油，对进入干馏炉干馏的油页岩的最大粒径和最小粒径的比控制在2 3之间，对最大粒径大于15mm油页岩干馏时，最大最小粒径比不超过2，对最大粒径小于15mm油页岩干馏时，最大最小粒径比不超过3。
4.根据权利要求1所述的油页岩干馏的工艺，其特征在于进干馏炉的热循环瓦斯和冷循环瓦斯的混合后温度控制在600°C 620°C之间，对冷、热循环瓦斯进干馏炉时量的比例控制在热冷=1 (0. 2 0. 25)之间。
5.一种实现本发明油页岩干馏炼油工艺的干馏炉，其特征在于干馏炉为直立圆方型结构，上部截面为圆形，下部截面为方形，但内径相同；干馏炉顶部设置给料装置、干馏气排出管道；干馏炉内部由上至下依次设置阵伞、人字形档板、鼎形装置(或称为阿西结构)、布气和分料花墙、排焦通道、冷却水套、水封池、推焦机和刮板运输机；冷循环瓦斯从布气和分料花墙的中部进入，在布气和分料花墙的两侧设有向外喷射冷循环瓦斯的喷管；热循环瓦斯从鼎形装置(或称为阿西结构)的腿部进入，鼎形装置的周边和腿部设有向外喷出热循环瓦斯的喷孔。
6.根据权利要求5所述的油页岩干馏炉，其特征在于干馏炉阵伞底边位置(即干馏气体排出口位置)距干馏炉顶部小于2. 5m，大于an。
7.根据权利要求5所述的油页岩干馏炉，其特征在于人字形档板设置于阵伞之下，阿西结构之上，共两层，人字形档板上开有气孔。
8.根据权利要求5所述的油页岩干馏炉，其特征在于干馏炉中部设有鼎形装置(或称为阿西结构)，鼎形装置是用耐火砖砌成的、中间是空的筒体，鼎形装置的三条腿和炉墙相连，筒体和三条腿上均开有气孔。
9.根据权利要求5所述的油页岩干馏炉，其特征在于热循环瓦斯进口管中心线和阵伞底边(即干馏气体排出口位置)之间的距离大于5. 3m,小于6. 5m，热循环瓦斯和冷循环瓦斯进口管中心线之间的距离大于4. 3m，小于4. 8m ；冷却段高度为4. 8m左右。
10.根据权利要求5所述的油页岩干馏炉，其特征在于对整个干馏炼油工艺和干馏炉实行DCS集中控制，对冷、热循环瓦斯的流量、温度、混合比例、混合温度、间板阀的开启度进行监测和自动控制，对给料、排料速度、干馏时间和处理量实行联锁控制。
全文摘要
一种对油页岩进行干馏炼油的工艺和装置，其特征是利用油页岩干馏过程中产生的瓦斯作为干馏油页岩的热载体，反复循环使用；一种实现这一干馏炼油工艺的干馏炉，其特征在于干馏炉为直立圆方型结构，上部截面为圆形，下部截面为方形，但内径相同；干馏炉内部由上至下依次设置阵伞、人字形档板、鼎形装置(或称为阿西结构)、布气和分料花墙、排焦箱、冷却水套、水封池、推焦机和刮板运输机。本发明干馏炉日处理量为500～1000吨；本发明适用于对瓦斯含量低、固定炭含量低，含水量低、粒径为5～75mm的油页岩进行干馏炼油，油回收率为85～90％。
文档编号C10B53/06GK102260509SQ201110175690
公开日2011年11月30日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者吴启成 申请人:吴启成