专利名称：一种油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏设备及方法
技术领域：
本发明属能源开发技术领域，涉及一种固体物料低温热解(干馏)的系统及方法，具体的说是以外热式回转炉为核心设备进行油页岩、油砂、油泥(落地油泥、罐底油泥、炼油厂含油污泥)、生物质(木质、秸杆、固体废弃物等)热解(干馏)的系统和方法。
背景技术：
我国能源总量中石油所占比例不足5%，天然气仅占0.3%左右，中国缺油少气的局面成为困扰经济社会发展的显著问题，因此，非常规油气资源的开发近年日益受到重视，逐渐成为新的经济增长极。国内外针对油页岩、油砂、油泥(落地油泥、罐底油泥、炼油厂含油污泥)、生物质(木质、秸杆、固体废弃物等)等固体物料的热解技术主要有内热立式炉工艺、外热式立式炉工艺、固体热载体工艺、流化床等工艺。内热式立式炉虽然具有工艺简单，投资较少的优点，但是也存在原料利用率低、煤气不纯、污染较大、焦油收率偏低等不足之处。其它工艺未全面工业化应用也是因为存在工艺繁冗、设备复杂、设备运转率低等缺点。
发明内容
针对现有技术存在的缺点，本发明的目的是提供一种以外热式回转干馏(热解)炉为核心设备及其油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏(热解)工艺，其工艺简单、运行可靠稳定，在处理油页岩、油砂、油泥(落地油泥、罐底油泥、炼油厂含油污泥)、生物质(木质、秸杆、固体废弃物等)等小颗粒物料上存在明显优势。本发明的目的是通 过下述技术方案来实现的:一种油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏设备，包括输送设备，及与输送设备相连的料仓，所述料仓连接计量设备，所述计量设备分别连接干燥炉和缓冲仓，所述计量设备经由1#进料锁气装置与干燥炉相连，干燥炉经由1#出料锁气装置与缓冲仓相连；所述缓冲仓依次连接回转干馏炉和冷却设备，所述缓冲仓经由2#进料锁气装置与回转干馏炉相连，回转干馏炉经由2#出料锁气装置与冷却设备相连。进一步地，本发明装置中:所述回转干馏炉相连接有热解气处理系统和干馏供热系统。所述回转干馏炉包括通过支撑装置支撑的回转筒体，所述回转筒体包括依次相连的炉身前段、回转炉体加热段和出料端；所述炉身前段设有加料端和出气口，炉身前段还设有传动装置；所述回转炉体加热段设为三段，沿三段加热段内设有内部加热列管，沿首段加热段和中段加热段上分别设热源出口，沿中段加热段和尾段加热段分别设有热源进口 ；所述回转干馏炉设有外部返料装置和内部返料装置。所述干馏供热系统包括燃烧装置，及燃烧装置上设置的与热源出口相接的配风装置，燃烧装置的首端与热源进口相连通，尾端与热解气燃料端相连通；
所述燃烧装置的尾端进气管线上连通有余热利用装置，余热利用装置分别连通有排烟装置和助燃空气管线；所述配风装置与热源出口相接的进气管线上设置有热烟气循环装置。所述冷却设备包括由支撑装置支撑的筒体，所述筒体内腔设有换热列管，由筒体外壁与换热列管之间构成冷却壳程；所述筒体前端设有加料端，筒体尾端设有出料端，出料端通过旋转接头连接冷却介质入口，旋转接头上设置有冷却介质出口 ；所述筒体上设置有传动装置。相应地，本发明还提供了一种油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏方法，包括下述步骤:I)原料油砂、油泥、油页岩或生物质经破碎、筛分至所需粒度后由输送设备送至原料料仓，对于需要干燥预热的物料，经计量设备计量后，通过1#进料锁气装置送入干燥炉；干燥炉可采用热烟气干燥或蒸汽管干燥的形式，所需热量由干燥供热系统提供，干燥炉供热系统主要由燃烧装置、配风装置、除尘装置、排烟装置、热烟气循环装置组成；干燥预热后的物料终温在80 150°C ;2)经干燥脱水、预热后的原料经1#出料锁气装置送入缓冲仓，缓冲仓通过2#进料锁气装置送入回转干馏炉；3)送入回转干馏炉的物料通过外部加热夹套或/和内部加热列管中的热烟气对物料进行加热干馏；如果原料粘度大、流动性差，采取在回转干馏炉前增设混料设备或采取返料装置进行干馏；在回转干馏炉内维持一定温度和微正压或微负压，反应生成的热解气体送入尾气处理工序分离回收其中的组分；4)固体热解产物从回转干馏炉出料端排出炉体，经2#出料锁气装置由加料端9-5送入冷却设备，进入冷 却器壳程，冷却后送入下一工序或包装为成品。进一步地，本发明方法中:所述对于不需要干燥预热的原料，计量后由缓冲仓经进料锁气装置直接送入回转干馏炉。所述步骤3)中物料在回转干馏炉内的反应时间为30 120min，反应终温为300 700°C，回转干馏炉内维持微正压或微负压，压力值控制在-500 500mmH20。所述步骤3)中如果原料粘度大、流动性差，在回转干馏炉前增设混料设备，将沙石、瓷球、瓷粒或固体热解产物与原料在混料设备中按重量比为I 2:1的比例进行混合；或将固体热解产物用输送设备输送至混料设备，与原料按重量比为I 2:1的比例进行混
八
口 ο所述步骤3)中如果原料粘度大、流动性差，采取返料装置进行干馏，固体热解产物通过炉体内部返料装置或炉体外部返料装置与原料按重量比为I 2:1的比例返回加料端与原料进行混合。本发明的技术创新点:I)原料:外热式回转炉可以处理目前传统工艺无法处理的30mm以下的固体物料；2)热量利用率高:高温烟气循环利用、外排烟气余热回收；尾料预热进行回收，降低能耗同时和水息焦相比节约水资源，同时工艺水加热后送去蒸汽锅炉产生蒸汽；3)单套装置产能大:目前单套装置处理原煤可达100万吨/年；
4)工艺装置操作灵活:工艺参数调整便捷，可以根据市场的变化情况，对各项产品的收率进行调整；5)自动化程度高，运行可靠、操作稳定，同时可有效减少装置定员；6)产品质量优异:a.半不含水:采用连续干法熄焦，半焦产品含水为“零”。提高了半焦的品质，节约了能源，减少了有害气体及工业污水的生成，环保优势明显；b.所产油质量好、产率高:所产焦油密度低，轻质馏分含量高；H元素质量百分含量大于9%，是优质的加氢原料。由于加热终温及温升速度可控性好，油收率达到葛金干馏的90%以上；c.煤气纯净、热值高:所产煤气CH4、H2、CO有效成分高，N2含量小于2%，热值高达4800kcal/Nm3。作为优质的原料气，用于制取天然气、合成甲醇、合成氨、提取氢气等；7)工艺适用性广，可以针对不同物料，应用不同路线、采用不同参数；8)有效解决了粘结性物料的处理难题；9)可以连续、稳定、均匀、自动的实现混料。
图1是本发明生产工艺流程。图2是外热式回转炉干馏炉示意图。 图3是外部返料形式示意图。图4是内部返料形式示意图。图5是固体热解产物冷却设备示意图。图6是干馏供热系统示意图。图中:
权利要求
1.一种油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏设备，包括输送设备(1)，及与输送设备(1)相连的料仓(2)，所述料仓(2)连接计量设备(3)，其特征在于，所述计量设备(3)分别连接干燥炉(14)和缓冲仓(6)，所述计量设备(3)经由1#进料锁气装置(4)与干燥炉(14)相连，干燥炉(14)经由1#出料锁气装置(13)与缓冲仓(6)相连；所述缓冲仓(6)依次连接回转干馏炉(11)和冷却设备(9)，所述缓冲仓(6)经由2#进料锁气装置(7)与回转干馏炉(11)相连，回转干馏炉(11)经由2#出料锁气装置(10)与冷却设备(9)相连。
2.根据权利要求1所述的一种油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏设备，其特征在于，所述回转干馏炉(11)相连接有热解气处理系统(12)和干馏供热系统(8)。
3.根据权利要求1所述的一种油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏设备，其特征在于，所述回转干馏炉(11)包括通过支撑装置(11-9)支撑的回转筒体(11-5)，所述回转筒体(11-5)包括依次相连的炉身前段、回转炉体加热段和出料端(11-6);所述炉身前段设有加料端(11-1)和出气口( 11-2)，炉身前段还设有传动装置(11-10)； 所述回转炉体加热段设为三段，沿三段加热段内设有内部加热列管(11-8)，沿首段加热段和中段加热段上分别设热源出口(11-3)，沿中段加热段和尾段加热段分别设有热源进口(11-7)； 所述回转干馏炉(11)设有外部返料装置(11-11)和内部返料装置(11-12)。
4.根据权利要求1所述的一种油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏设备，其特征在于，所述干馏供热系统(8)包括燃烧装置(8-1)，及燃烧装置(8-1)上设置的与热源出口(11-3)相接的配风装置(8-2)，燃烧装置(8-1)的首端与热源进口(11-7)相连通，尾端与热解气燃料端相连通； 所述燃烧装置(8-1)的尾端进气管线上连通有余热利用装置(8-4)，余热利用装置(8-4)分别连通有排烟装置(8-3)和助燃空气管线； 所述配风装置(8-2)与热源出口(11-3)相接的进气管线上设置有热烟气循环装置(8-5)。
5.根据权利要求1所述的一种油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏设备，其特征在于，所述冷却设备(9)包括由支撑装置(9-7)支撑的筒体，所述筒体内腔设有换热列管(9-4)，由筒体外壁与换热列管(9-4)之间构成冷却壳程(9-3);所述筒体前端设有加料端(9-5)，筒体尾端设有出料端(9-8)，出料端(9-8)通过旋转接头(9-2)连接冷却介质入口(9-1),旋转接头(9-2)上设置有冷却介质出口(9-9);所述筒体上设置有传动装置(9-6)。
6.一种油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏方法，其特征在于，该方法包括下述步骤: 1)原料油砂、油泥、油页岩或生物质经破碎、筛分至所需粒度后由输送设备(1)送至原料料仓(2)，经计量设备(3)计量后，通过1#进料锁气装置(1)送入干燥炉(14); 2)经干燥脱水、预热后的原料经1#出料锁气装置(13)送入缓冲仓(6)，缓冲仓(6)通过2#进料锁气装置(7 )送入回转干馏炉(11); 3)送入回转干馏炉(11)的物料通过外部加热夹套(11-4)或/和内部加热列管(11-8)中的热烟气对物料进行加热干馏；如果原料粘度大、流动性差，采取在回转干馏炉(11)前增设混料设备或采取返料装置进行干馏；在回转干馏炉(11)内维持一定温度和微正压或微负压，反应生成的热解气体送入尾气处理工序分离回收其中的组分；4)固体热解产物从回转干馏炉(11)出料端排出炉体，经2#出料锁气装置(10)由加料端(9-5)送入冷却设备(9)，进入冷却器壳程(9-3)，冷却后送入下一工序或包装为成品。
7.根据权利要求6所述的油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏方法，其特征在于，所述对于不需要干燥预热的原料，计量后由缓冲仓(6)经进料锁气装置直接送入回转干馏炉(11)。
8.根据权利要求6所述的油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏方法，其特征在于，所述步骤3)中物料在回转干馏炉内的反应时间为30 120min，反应终温为300 700°C，回转干馏炉内维持微正压或微负压，压力值控制在-500 500mmH20。
9.根据权利要求6所述的油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏方法，其特征在于，所述步骤3)中在回转干馏炉(11)前增设混料设备，将沙石、瓷球、瓷粒或固体热解产物与原料在混料设备中按重量比为I 2:1的比例进行混合；或将固体热解产物用输送设备输送至混料设备，与原料按重量比为I 2:1的比例进行混合。
10.根据权利要求6所述的油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏方法，其特征在于，所述步骤3)中采取返料装置进行干馏，固体热解产物通过回转干馏炉(11)炉体的内部返料装置(11-12)或炉体外部返料装置(11-11)与原料按重量比为I 2:1的比例返回加料端与原料 进行混合。
全文摘要
本发明公开了一种油砂、油泥、油页岩及生物质的低温干馏设备及方法，设备包括依次连接的输送设备、料仓、计量设备、干燥炉和缓冲仓。方法包括干燥预热、干馏、冷却。本发明的核心是以一台外热式回转干馏炉实现油砂、油页岩、油泥(落地油泥、罐底油泥、炼油厂含油污泥)和生物质热解，产品纯度高、损失小。通过返料有效解决固体物料在热解过程中的粘连、结壁等问题。本发明提供的技术工艺简单、运行可靠稳定，在处理油页岩、油砂、油泥(落地油泥、罐底油泥、炼油厂含油污泥)、生物质等小颗粒物料上存在明显优势。
文档编号C10B57/10GK103160301SQ201310091778
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者何建祥 申请人:何建祥