一种油页岩的气化工艺及专用设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种油页岩的气化工艺及专用设备。
【背景技术】
[0002]油页岩又称油母页岩，是一种固体可燃矿产，由矿物质和有机质组成，是潜在的具有发展前途的替代能源之一。经查明，我国油页岩的资源量丰富，这为我国实施多元化能源战略提供了资源保障。
[0003]现有油页岩开发利用的工艺路线:一是干馏炼油；二是直接燃烧发电。干馏炼煤焦油容易造成污水、污气的排放，且干馏得到的副产品利用效率低；油页岩作为燃料直接燃烧发电时，燃烧效率低、设备投资大、能源浪费严重，而且易造成严重的环境污染。
[0004]欧美等国也有将油页岩气化为烃类的先例，但烃类多以液态形式存在，这种气化方式中油页岩利用率很低，仅有10%左右；而且气化产物中含硫量很高，往往是直接排放到大气中，对环境的污染极大。
[0005]除了将油页岩气化为烃类以外，目前也存在关于油页岩气化技术的相关研究，所述的油页岩气化技术是指在气化剂(空气、氧气、水蒸汽、二氧化碳、氢气或这些气体的混合气)存在的条件下，对油页岩进行热化学处理，将油页岩转化成一氧化碳、氢气、甲烷等有效气体产品的过程，并且还能获得附加值很高的化工产品。虽然说，与传统的油页岩利用技术相比，油页岩气化技术更加经济、环保，效率更高。但是，现有的油页岩气化技术中，往往是在固定床中进行的，原料利用率不高，产物中含油量高，苯环含量和重金属含量都很高，对环境存在较大污染。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于克服现有的油页岩气化技术对油页岩的利用率低、污染重的缺陷，而提供了一种油页岩的气化工艺及专用设备。所述的油页岩的气化工艺得到的合成气中不含有任何杂质，低位热值高，可以直接作为燃料使用。
[0007]本发明提供了一种油页岩的气化工艺；所述的气化工艺包括如下步骤:
[0008](I)制备料浆:制备料浆的原料包括油页岩与煤的混合物、水和分散剂；所述的油页岩与煤的混合物的含量为50%-70%，所述的水的含量为29%-48%，所述的分散剂的含量为0.7%?2%，所述的百分比为占所述原料的质量百分比；所述的油页岩与煤的混合物中油页岩的质量百分含量为20%?100%;制备料浆的工艺可以按照下述方案中的任一进行:
[0009]方案A:将所述原料混合研磨，得料浆；所述料浆中的固体颗粒的粒径小于0.5mm ；
[0010]方案B:将油页岩与煤的混合物粉碎至粒径小于0.5_，再与水、分散剂混合均匀，得料浆；
[0011]方案A和方案B中，所述料浆中的固体含量为58%_70%，所述百分比为固体物质占所述料浆的质量百分比；
[0012](2)气化:将所述料浆和气化剂在压力0.01-8.7MPa、温度1200-1700°C下反应，生成合成气，即可；其中，所述料浆与所述气化剂的输入比例为0.6-2.5公斤料浆/m3标准态下的气化剂。
[0013]步骤(I)中，所述油页岩为本领域常规的含有机质的沉积岩，属于低热值固体化石燃料。
[0014]步骤(I)中，所述的油页岩与煤的混合物的颗粒粒径为本领域常规，较佳地为小于1mm,或将所述油页岩与煤粉碎至小于10mm。
[0015]步骤(I)中，所述的分散剂为本领域常规的分散剂，较佳地为萘磺酸盐、聚羧酸盐和木质素磺酸盐中的一种或几种，更佳地为萘磺酸钠和/或萘磺酸钾。
[0016]方案A中，所述混合研磨的设备较佳地为球磨机或自动研磨机。当所述的混合研磨设备为球磨机时，较佳地，所述水以2.84-18.64t/h的流量持续加入所述球磨机中，所述分散剂以0.09-0.47t/h的流量持续加入所述球磨机中。
[0017]步骤(I)中，所述水的含量较佳地为33%?39%，所述的百分比为占所述原料的质量百分比。
[0018]步骤(2)中，所述气化剂为本领域常规的气化剂，较佳地为纯氧气或富氧空气。所述的富氧空气中的氧含量为本领域常规，较佳地为50-100%，所述百分比为体积百分比。
[0019]步骤(2)中，所述料浆与所述气化剂的输入比例较佳地为1.0公斤料浆/m3标准态下的气化剂。
[0020]本发明的气化工艺获得了较好的技术效果，得到的合成气中可燃气体的含量高达100%O较佳地，所述合成气中的干基成分包括:20-60%的CO、1-25%的C02、10-50%的H2、
0.1-30% 的 Ν2、0.0-1.0% 的 CH4、0.0-3.0% 的 H2S 和 0.0-0.5% 的 COS。
[0021]本发明还提供了上述气化工艺的专用设备；所述的专用设备包括通过管线依次连接的一混合研磨设备或一粉碎设备、一料浆槽、一料浆泵和一气流床气化炉；所述气流床气化炉包括一炉体和一洗涤冷却室；所述炉体的顶部设有一气化喷嘴；所述洗涤冷却室加设于所述炉体的底部外侧，并与所述炉体的底部外侧形成一封闭空间；所述炉体的底部设有一用于通出气体的喷淋环和一与该喷淋环连接的下降管；所述下降管位于所述封闭空间内；所述洗涤冷却室的底部设有一液体出口，所述洗涤冷却室的中上部设有一合成气出口。
[0022]本发明中，所述的混合研磨设备为本领域常规，较佳地为球磨机或自动研磨机。其中，所述球磨机中较佳地还包括一孔径为0.5mm的振动筛。
[0023]本发明中，所述的粉碎设备为本领域常规，较佳地为粉碎机或研磨机。
[0024]本发明中，所述料浆槽内较佳地还设有一搅拌装置。
[0025]本发明中，较佳地，所述炉体与所述洗涤冷却室的横截面形状相同，较佳地为圆筒状。
[0026]本发明中，所述炉体的内壁较佳地还设有耐火衬里。
[0027]本发明中，所述气化喷嘴较佳地设有3-10个通道，更佳地为设有3个通道。所述料浆与所述气化剂较佳地按照输入比例来分配气化喷嘴的通道。
[0028]在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
[0029]本发明所用试剂和原料均市售可得。
[0030]本发明的积极进步效果在于:本发明利用气流床气化高效、高性能的特点，用油页岩代替煤，与传统的油页岩利用技术相比，更加环保、高效、清洁，工业应用前景广阔。
【附图说明】
[0031]图1为实施例1的油页岩气化工艺的专用设备。
[0032]图2为实施例1的专用设备中的气流床气化炉的具体结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
[0034]下述实施例中，所述的油页岩来源于内蒙古，灰分为30%，堆积密度为2.0g/cm3，固定碳为50%，所述百分比为质量百分比；所述的煤来源于新疆，灰分为15%，堆积密度为
1.4g/cm3,固定碳为70%,所述百分比为质量百分比。
[0035]实施例1
[0036]本实施例中的气化工艺的专用设备参见图1。所述的专用设备包括依次通过管线连接的球磨机10、料浆槽11、料浆泵12和气流床气化炉13。油页岩1、水2、分散剂3和煤4在球磨机10中混合制浆。料浆槽11内设有搅拌装置，以维持料浆良好的流动性和稳定性，防止料浆形成硬沉淀。
[0037]气流床气化炉13的具体结构参见图2，所述气流床气化炉包括一圆筒状的炉体1301和一洗涤冷却室1302 ;所述炉体1301的顶部设有一气化喷嘴1306 ;所述洗涤冷却室1302加设于所述炉体1301的底部外侧，并与所述炉体1301的底部外侧形成一封闭空间；所述炉体1301的底部设有一用于通出气体的喷淋环1303和一与该喷淋环1303连接的下降管1304 ;所述下降管1304位于所述封闭空间内；所述洗涤冷却室1302的底部设有一液体出口 1307，所述洗涤冷却室的中上部设有一合成气出口 1308。所述炉体1301内壁还设有耐火衬里1305 ;气化喷嘴1306设有3个通道，所述气化剂5从气化喷嘴1306中的其中一个通道输入所述气流床气化炉13。
[0038]实施例2
[0039]本实施例中，实现所述气化工艺所需的专用设备如实施例1所述。本实施例的气化工艺包括如下步骤:
[0040](I)制备料浆:所述原料中，所述的油页岩与煤的混合物(其中，油页岩含量为100%)的含量为62.07%，所述的水的含量为37.00%，所述的分散剂的含量为0.93%。油页岩破碎后以31.27t/h的流量进入球磨机10 ;同时，新鲜水以18.64t/h的流量，分散剂(苯磺酸钠)以0.47t/h的流量分别被送入球磨机10。油页岩、水及少量分散剂在球磨机I内被研磨并均匀混合，经振动筛过滤后最终形成固体颗粒粒径小于0.5_、固体含量为63% (重量)、表观粘度为1020mPa.S、具有良好流动性和稳定性的料浆。制成的料浆被储存在料浆槽11内，在搅拌桨的作用下可以使料浆在48小时内保持良好的流动性和稳定性。
[0041](2)气化:料浆槽11内的料浆由料浆泵12经气化喷嘴1306的通道送入气流床气化炉13，同时气化剂(纯氧气)5通过气化喷嘴1306的其他通道与料浆并行进入气流床气化炉13，气流床气化炉13的压力为6.5MPa、温度为1240°C。所述料浆与所述气化剂的输入比例为1.0公斤料浆/m3标准态下的气化剂。气化得到的合成气干基成分为(体积):51.33%的 CO, 16.36% 的 CO2, 31.61% 的 H2,0.45% 的 N2,0.06% 的 CH4,0.16% 的 H2S, 0.01% 的 COS。按照国家标准GB2589-81测量所得合成气的低位热值，结果为9.94MJ/Nm3。
[0042]实施例3
[0043]本实施例中，实现所述气化工艺所需的专用设备如实施例1所述。
[0044]所述原料中，所述的油页岩与煤的混合物(其中，油页岩含量为100%)的含量为63.14%，所述的水的含量为35.72%，所述的分散剂的含量为1.13%。
[0045]采用与实施例2相同的流程，油页岩流量5.02t/h，新鲜水流量为2.84t/h，分散剂(苯磺酸钾)流量为0.09t/h。料浆固体含量为65% (重量)，表观粘度为1050mPa.S。气化剂为富氧空气(氧含量50%)，气化炉压力为0.1MPa，温度为1306°C。所述料浆与所述气化剂的输入比例为1.0公斤料浆/m3标准态下的气化剂。得到的合成气干基成为(体积):34.71%的 CO, 13.17% 的 CO2, 28.63% 的 H2,0.13% 的 H2S, 0.01% 的 COS,其余为 N20
[0046]按照国家标准GB2589-81测量所得合成气的低位热值，结果为7.49MJ/Nm3。
[0047]实施例4
[0048]本实施例中，