专利名称:从油页岩干馏装置的气体循环回路中排放气体用的控制系统的制作方法
本发明概括涉及用油页岩干馏生产粗页岩油的技术，也涉及干馏页岩过程中对有机碳气化中放出能量的回收技术。尤其是本发明涉及从油页岩干馏装置中排放气体的控制系统，在该干馏装置的干馏和气化两步操作中均采用垂直的连续干馏釜，这两步工序采用各工序各自产生的气体作为热交换和反应介质，均建立气体循环回路，并把气化工序中产生的热通过间接热交换器用作干馏工序的热源。
用垂直连续干馏釜进行油页岩的干馏和气化的已知工艺方法，可参见美国书3 440 162和3 475 319。根据上述专利公报公开的方法发展的油页岩干馏和气化方法，可以图2为例说明。
将粒度控制在预定范围内的油页岩物料，通过料斗1装入垂直干馏釜2中，料斗1上装有使垂直釜2与大气隔离的密封机构。然后让油页岩靠自身重量下坠通过釜2。再用排料器3从釜2中排出废页岩，排料器3上也装有使垂直釜2与大气隔离的密封机构。
从釜2顶部排出的含油雾的气体在油分离器4中冷却。冷凝组分(油和水)在分离器4中被分离收集。剩余气体被鼓风机5加压。这种加压气体的大部在间接热交换器6中加热，并被送入干馏釜2的中间部位。此后该气体流过干馏釜2中装填的油页岩层并到达釜2的顶部，在此间建有干馏工序的气体循环回路。顺便说一下，加压气体的其余部分作为副产气体排出气体循环回路。
在釜2中，油页岩物料经与气体介质对流接触，受到干燥、预热和干馏。即在釜2中形成所谓的干馏区(A)。
另一方面，将含空气、蒸汽等的气体作为进料气体从外部导入釜2的底部。该进料气体向上流过填在釜2下部的已干馏的页岩，并作为高温气体从釜2的中间部位排出(注高温气体排出的地点低于干馏热气体引入釜2的地点)。该高温气体在间接热交换器6中冷却后，被鼓风机7加压，这种加压气体的大部与进料气体一起循环返回釜2的底部，这就建立了气化工序的气体循环回路。上述冷却气体的其余部分作为废气排出相应的气体循环回路。在釜2中，仍残留在已干馏的页岩中的碳馏分被气化，同时已干馏的页岩由于与气体介质的对流接触而受到冷却，在釜2的下部便建立起了所谓的气化区B。
在上述包含油页岩干馏工序和已干馏的页岩的气化工序的干馏系统的实践中，提出了一系列技术问题，不仅有工艺方面的，而且有设备方面的。然而对于这些问题，尽管可以参考的资料很多，几乎还没有提出什么解决办法。
作为控制加热和物料反应的容器设备内和介质气体的循环回路内气体压力的方法而言，常规的做法是检测气体循环回路上的参考点的压力，然后控制引入气体循环回路的进料气体的流速，或从气体循环回路排出气体的流速。但是只用这种控制方法来控制上述干馏系统的参数在预定值是困难的。因此上述控制方法很少被采用。
理想的状态是在构成上述干馏系统的干馏釜中，干馏区和气化区在大气中是相互密闭的。若气体从干馏区流入气化区，页岩油和副产品的产率就减少。另一方面，若气体从气化区渗入干馏区则会降低副产品中有效组分的浓度。前后两种情况均不可取。
从工业的观点来看，做到完全气密是困难的，鉴于油页岩干馏要达到的目的，让一些气体从气化区漏向干馏区比相反方向的漏气较为有利。为了稳定副产气体的质量，在这种情况下必须控制漏气的体积，即漏气的流速。
因此本发明的一个目的是提供一个从相应的气体循环回路排放气体的控制系统，以此作为控制气体从气化区漏向干馏区的流速的方法。
因此本发明的一个方面是在采用连续垂直干馏釜的油页岩干馏装置中，提供从相应的气体循环回路排放气体的控制系统。干馏釜包括一干馏区和一气化区，在气化区内，油页岩干馏之后仍残留在页岩中的有机碳馏分被气化。干馏区和气化区均设置气体循环回路。该控制系统包括第一子控制系统，用于检测干馏区气体循环回路内的气体成分，从而控制从干馏区气体循环回路排放副产气体的流速。
第二子控制系统，用于检测向气化区气体循环回路内输入气体的流速，从而控制从气化区气体循环回路排放废气的流速。
第三子控制系统，用于检测干馏区和气化区之间的气体压差，从而控制从气化区气体循环回路排放废气的流速。
采用本发明的控制系统，能解决油页岩干馏装置的垂直干馏釜中的重要技术难题，即解决干馏区和气化区之间的完全密封问题。因此本发明具有重要的经济效益，使副产气体能以高浓度被稳定地回收。
本发明的上述目的和其它目的、其特点和优点，通过下列说明书和所附权利要求
书并参考附图，将变得甚为明显。附图中图1是按本发明的一个实施方案绘出的控制系统的流程图，该控制系统可用于控制从相应的气体循环回路排放气体;
图2是本发明所属技术领域：
中公知的油页岩干馏装置的基本流程简图。
参考图1，下面叙述本发明控制系统的操作。应当指出，在气体循环回路中插入的加热、冷却及类似设施在图1中均被省略，因为它们对描述本发明的控制系统没有必要。
在FC1处标明的是副产气体流量控制器，而V1表示副产气体控制阀。考虑到气体从气化区B流向干馏区A的流速，副产气体的流速被设定在大于干馏区产物气体流速的数值。此外，控制器FC1的设定可根据检测副产气体成分的检测器AC1来的输入信号进行调节，调节的方式是使导入干燥区的热气体的流速与干馏区流出的产物气体的流速间的比例保持在所需值。
在FC2处标明的是废气排放流速的主控制器，而V2表示废气排放的主控制阀。考虑到气体从气化区流入干馏区的流速以及废气流经辅助控制阀V3排放的流速，将废气排放流速设定在小于气化产物气体的流速的数值。而且控制器FC2的设定可根据用于控制进料气体如空气或蒸汽的流速的控制器FC3来的输入信号进行调节，调节的方式是使废气排放流速与进料气体流速相关联。
在PrC1处标明的是干馏区A和气化区B的压差控制器。该压差来自干馏区A和气化区B之间存在的已干馏页岩的移动层(下文被称为“密封区C”)对气体流动的阻力。该压差与气体从气化区B流向干馏区A的流速有一定的关系。若已知密封区C的构造，则有可能从该压差估计出从气化区B流向干馏区A的气体流速。
根据假定的气体流速，预设定一个压差，以操作排放废气流速的辅助控制阀V3。此外，控制器PrC1的设定可根据与干馏区A的气体循环回路上的参考点相连接的压力控制器PC1来的输入信号进行调节。
按照本发明所述的控制系统的基本操作已如上述。下面将根据油页岩的干馏和气化的某些工艺变量，对本发明的效果作具体描述。
在图2中所示的干馏系统中的主要工艺变量，将在其后加以描述，这些变量对本发明的效果有影响。
在干馏中，每吨油页岩物料产生气体的速率为30-50Nm3。虽然该体积与通过干馏回路的循环气体的体积相比是极小的，但是一旦油页岩进料的种类和干馏的温度确定以后，就有可能对从干馏该油页岩进料产生的气体的体积和成分作极精确的估计。
气化中产生的气体主要由下列两种反应形成一种是仍残留在干馏页岩内的有机碳馏分的燃烧反应;一种是气化区内碳酸盐的分解反应。这种气体的产生速率是每吨进料油页岩200-400Nm3。该产气速率与从系统外部作为反应物引入的进料气体流速有关联。因为进料气的流速是根据控制气化区的温度的需要而调节的，所以产气速率在不同时间内会有很大变化。
在干馏区和气化区的每个气体循环回路中，气体体积的范围为每吨进料油页岩700-1200Nm3。该体积与各个区的产气体积相比是相当大的。但它随时间的变化关系不大且缓慢，因为这个变量的性质基本上是由进料油页岩的性质所决定的。
现在来看密封区两边的压差。假定气体从气化区流入干馏区的流速的目标值与干馏区产物气体的流速值相同，则气体流过密封区的流速约为气体流过干馏区或气化区的流速的3%左右。即使只采用节流结构，并以不损害已干馏页岩自由下落特性为度，压力损失的百分数可小至约1%。
现在考虑在干馏区和气化区内压力损失的变化。这些压力损失受进料油页岩的质量变化和循环气体流速条件的相应变化的影响极小。不言而喻，移动层内气体流阻时时随移动层状态的改变而变化。若将干馏区或气化区作为一个整体考虑，这种气体流阻的变化影响不大。
本发明的控制系统已经根据上述特征工艺的特点加以叙述。即副产气体排放的子控制系统，已经利用干馏区产生气体的流速和成分的稳定性，引进了恒值控制等方法的特点。另一方面，废气排放的子控制系统，相对于进料气体的流速而言，已经利用气化区产气和进料气间流速的关系，引进了比例控制等方法的特点。而且，本发明的控制系统也可采用与上述子控制系统相结合的直接控制，这种直接控制是基于密封区两边的压差，该压差反映了气体流过干馏区和气化区的流阻的变化。
本发明现已描述完毕，很显然，对于本领域的一般熟练技术人员来说，在不背违这里公开的本发明的精神和范围的情况下，他们可以做出许多变化和修改。
权利要求
1.从油页岩干馏装置的气体循环回路中排放气体的控制系统，该油页岩干馏装置中采用垂直的连续干馏釜，该干馏釜包括一个干馏区和一个气化区，在气化区中，在油页岩干馏后，残留在页岩上的有机碳馏分被气化，在干馏区和气化区均设置气体循环回路，改进之处在于该控制系统包括第一子控制系统，用于检测干馏区气体循环回路内的气体成分，从而控制从干馏区气体循环回路排放副产气体的流速，第二子控制系统，用于检测向气化区气体循环回路内输入气体的流速，从而控制从气化区气体循环回路排放废气的流速，第三子控制系统，用于检测干馏区和气化区之间的气体压差，从而控制从气化区气体循环回路排放废气的流速。
专利摘要
油页岩在包含干馏区和气化区的垂直连续干馏釜内进行干馏。两个区均建立各自的气体循环回路。为控制从这些气体循环回路排放气体，建立了一个控制系统。该系统包括三个子控制系统。第一子控制系统检测干馏区气体循环回路内的气体成分以控制从该回路排放副产气体的流速。第二子控制系统检测输入气化区气体循环回路的气体的流速，以控制从气化区气体循环回路排放废气的流速。第三子控制系统检测两区间的气压差，以控制从气化区气体循环回路排放废气的流速。
文档编号C10B1/04GK87102473SQ87102473
公开日1988年6月15日 申请日期1987年4月2日
发明者汕田耕一 申请人:工业技术院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan