一种油页岩干馏半焦回转炉的半焦循环复合加热工艺的制作方法

本发明涉及油页岩回转式干馏炉的热能利用工艺，尤其是一种油页岩干馏半焦回转炉的半焦循环复合加热工艺。

背景技术：

我国开采的油页岩大多采用低温干馏法制取页岩油。油页岩低温干馏是指在隔绝空气条件下加热至500℃，使油页岩中有机质受热分解的反应过程。低温干馏的加热方式按热载体分为气体热载体和固体热载体两种，我国传统的低温干馏工艺均采用以抚顺式干馏炉为代表的气体热载体法，而固体热载体干馏工艺大多停留在研发阶段，当前多以引进爱沙尼亚galoter(葛洛特)干馏炉和澳大利亚atp(alberta-taciukprocessor)干馏炉为主。

抚顺式干馏炉的气体热载体法为垂直通道固定床间接加热。该方法结构简单，易投产，缺点是立式颗粒床层内细粉会堵塞空隙，影响热传导，故只适用于处理10mm以上的块状页岩，且单炉处理能力低(抚顺式干馏炉处理油页岩100吨/天)。干馏产生的半焦含有一定的固定碳，未得到充分利用，热效率低导致出油率不高，此外抚顺干馏工艺排渣处采用水密封，污染排放严重。

回转式干馏炉的固体热载体法具有入料粒度小、颗粒适应性强(能处理小于10mm粒径油页岩)、干馏充分、收油率高、单炉处理量大等优点，是我国油页岩干馏技术的工业化生产的方向。回转干馏法虽优势巨大，但仍有许多问题等待解决，例如，现有回转干馏炉需要在窑外单独设置半焦燃烧炉制取高温油页岩尾渣颗粒作为热载体，或者设置瓦斯燃料炉加热作为热载体的瓷球，运行设备庞大，系统单元多而复杂，投资大，维修困难，鉴于上述原因，现提出一种油页岩干馏半焦回转炉的半焦循环复合加热工艺。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决以下三个问题：气体热载体法中立式颗粒床层内细粉堵塞空隙的问题，导致抚顺炉只适用于处理10mm以上的块状页岩；干馏产生的半焦含有一定的固定碳，未得到充分利用，导致热效率低且出油率不高；现有回转干馏炉需要在窑外单独设置半焦燃烧炉制取高温油页岩尾渣颗粒作为热载体，或者设置瓦斯燃料炉加热作为热载体的瓷球，热损失大，且运行设备庞大，系统单元多而复杂，投资大，维修困难。通过合理的设计，提供一种油页岩干馏半焦回转炉的半焦循环复合加热工艺，本发明所述回转式干馏炉分为内筒和外筒两部分，内筒用于油页岩馏分受热馏出，外筒设有抄板，主要作用为燃烧半焦制取高温油页岩尾渣颗粒，并输送油页岩尾渣颗粒至内筒中对油页岩进行直接加热，输送过程中外筒中的油页岩尾渣颗粒通过内筒壁对油页岩进行间接加热。本发明半焦燃烧制取固体热载体高温油页岩尾渣颗粒，并实现油页岩尾渣颗粒由干馏炉外筒的低端向高端的输送工艺，该工艺既能充分利用半焦燃烧热，又充分利用了高温油页岩尾渣颗粒输送中的热损失，具有热效率高，投资小，节能降耗的特点。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种油页岩干馏半焦回转炉的半焦循环复合加热工艺，所述的油页岩干馏半焦回转炉，是由回转式干馏炉外筒、抄板、干馏炉支撑装置、干馏炉底座、内筒、半焦燃烧器、内筒向外筒出料管、分料阀、外筒向内筒进料管、下料口、油页岩进料口、高温油气出口、进料口、间接加热装置、半焦燃烧室构成；水平地面上设置角度为3°～4°斜坡的干馏炉底座，干馏炉底座上方设置回转式干馏炉外筒，回转式干馏炉外筒两端与干馏炉底座之间分别设置至少两个干馏炉支撑装置；回转式干馏炉外筒中设置内筒，内筒高位端的筒体与回转式干馏炉外筒设置为向外出头的筒体，内筒的高端口中部设置油页岩进料口；内筒低位端的筒体与回转式干馏炉外筒内设置，内筒的低端口中部设置高温油气出口；

回转式干馏炉外筒设置为两段，回转式干馏炉外筒的两段分别设置为间接加热段、复合加热段；间接加热段热源为外供燃气，复合加热段热源为半焦燃烧产物高温油页岩尾渣颗粒；回转式干馏炉外筒的间接加热段与内筒之间设置为间接燃烧室，间接燃烧室中设置间接加热装置；回转式干馏炉外筒的复合加热段低端设置半焦燃烧室，半焦燃烧室中部预留出口，出口中设置高温油气出口；半焦燃烧室一侧预留燃烧口，燃烧口中设置半焦燃烧器；回转式干馏炉的内筒设置为转动体，回转式干馏炉外筒的间接加热段设置为固定体，复合加热段与内筒设置为同步转动体；

回转式干馏炉外筒的复合加热段中的外筒壁上均布设置至少三组抄板，每一组抄板设置至少两块抄板，抄板与回转式干馏炉外筒的斜坡相反设置5°～10°的夹角，每一组抄板与相邻每一组抄板的端部之间交错设置阶梯型；

回转式干馏炉外筒的复合加热段的高位端筒壁的一侧抄板之间设置分料阀，内筒高位端的筒壁一侧设置预留进料口，内筒的进料口与分料阀之间设置外筒向内筒进料管；

内筒低位端的筒壁一侧对应回转式干馏炉外筒的筒壁预留出料口，回转式干馏炉外筒低位端的筒壁中一侧设置预留进料口，回转式干馏炉外筒的进料口与内筒的出料口之间设置内筒向外筒出料管；

回转式干馏炉加工油页岩的过程中，油页岩颗粒通过油页岩进料口进入内筒，半焦燃烧器和间接加热装置同时点燃，半焦燃烧器对半焦燃烧室进行加热，间接加热装置对间接燃烧室进行加热。

油页岩依次通过内筒的高位端向低位端流动，油页岩流动过程中分别受到间接加热装置、高温油页岩尾渣的复合加热；内筒中油页岩颗粒受热后分解出的高温油气通过高温油气出口进入下一加工程序。

油页岩颗粒通过内筒的高位端向低位端流动的过程中，分解不充分的油页岩干馏半焦通过内筒向外筒出料管由进料口进入半焦燃烧室。

干馏半焦进入半焦燃烧室后燃烧制取高温油页岩尾渣颗粒，通过回转式干馏炉外筒与内筒的同步转动，回转式干馏炉外筒带动抄板向上运行，阶梯型交错的抄板中的油页岩尾渣颗粒通过斜坡向下流动，使油页岩尾渣颗粒向回转式干馏炉外筒的高位输送。

油页岩尾渣颗粒输送至回转式干馏炉外筒分料阀口时，油页岩尾渣颗粒中的一部分被分料阀刮入阀口中，通过外筒向内筒的进料管进入内筒；油页岩尾渣颗粒作为高温热载体进入内筒对内筒的未分解的油页岩进行直接加热；没有被分料阀刮入阀口中的油页岩尾渣颗粒进入下料口通过出口排出。

工作原理：为了干馏炉内筒的油页岩的顺利出料，干馏炉的安装与地面有一定斜度，内筒油页岩由干馏炉高端向低端输送。油页岩在内筒干馏后，干馏半焦经连接管由内筒卸至外筒，半焦经外筒设置的燃烧器点燃制取高温油页岩尾渣颗粒，温度约为500℃，高温油页岩尾渣颗粒在外筒由低端被输送至干馏炉高端，高温油页岩尾渣颗粒通过内筒壁对内筒中的油页岩间接加热；在干馏炉高端，一部分高温油页岩尾渣颗粒被分料阀刮入外筒与内筒的连接管进入内筒作为固体热载体对油页岩进行直接加热，剩余高温油页岩尾渣颗粒被送至干馏炉外筒出料口，经余热利用后送入灰仓中储存。

高温油页岩尾渣颗粒的输送为低端向高端输送，高温油页岩尾渣颗粒在外筒的停留时间直接影响油页岩尾渣颗粒的冷却程度以及与内筒油页岩的复合加热效率，本发明设计在外筒内布置一定数量的倾斜抄板，抄板倾斜方向与干馏炉相反，保证油页岩尾渣颗粒由低端向高端出料。工艺设计中通过调整抄板布置形式、抄板数量、抄板与筒体母线夹角β、抄板的结构参数等，在保证高温油页岩尾渣颗粒低端向高端出料的情况下，适当增加油页岩尾渣颗粒在外筒的停留时间，使油页岩尾渣颗粒充分冷却并将热量传给内筒，达到换热的目的。

有益效果：本发明通过在外筒内设置燃烧器实现炉内燃烧半焦制取高温油页岩尾渣颗粒，并于外筒内设置与干馏炉反向倾斜的抄板，实现了高温油页岩尾渣颗粒由外筒低端向高端送入内筒，加热油页岩。本发明省去了炉外半焦燃烧炉的投资，避免了高温油页岩尾渣颗粒炉外输送的热损失，极大提高了半焦的热能利用率，是一种节约投资、降低能耗、经济环保的油页岩干馏半焦的复合加热工艺。

本发明所述回转式干馏炉分为内筒和外筒两部分，内筒用于油页岩馏分受热馏出，外筒设有抄板，主要作用为燃烧半焦制取高温油页岩尾渣颗粒，并输送油页岩尾渣颗粒至内筒中对油页岩进行直接加热，输送过程中外筒中的油页岩尾渣颗粒通过内筒壁对油页岩进行间接加热。本发明半焦燃烧制取固体热载体高温油页岩尾渣颗粒，并实现油页岩尾渣颗粒由干馏炉外筒的低端向高端的输送工艺，该工艺既能充分利用半焦燃烧热，又充分利用了高温油页岩尾渣颗粒输送中的热损失，具有热效率高，投资小，节能降耗的特点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是总装结构示意图；

图2是图1的外筒结构示意图；

图3是图2的抄板分布结构示意图；

图4是干馏炉外筒与抄板的剖视结构示意图；

图1、2、3、4中：回转式干馏炉外筒1、抄板2、干馏炉支撑装置3、干馏炉底座4、内筒5、半焦燃烧器6、内筒向外筒出料管7、分料阀8、外筒向内筒进料管9、下料口10、油页岩进料口11、高温油气出口12、进料口13、间接加热装置14、半焦燃烧室15。

具体实施方式

下面结合实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

实施例1

水平地面上设置角度为3°～4°斜坡的干馏炉底座4，干馏炉底座4上方设置回转式干馏炉外筒1，回转式干馏炉外筒1两端与干馏炉底座4之间分别设置至少两个干馏炉支撑装置3；回转式干馏炉外筒1中设置内筒5，内筒5高位端的筒体与回转式干馏炉外筒1设置为向外出头的筒体，内筒5的高端口中部设置油页岩进料口11；内筒5低位端的筒体与回转式干馏炉外筒1内设置，内筒5的低端口中部设置高温油气出口12；

回转式干馏炉外筒1设置为两段，回转式干馏炉外筒1的两段分别设置为间接加热段、复合加热段；间接加热段热源为外供燃气，复合加热段热源为半焦燃烧产物高温油页岩尾渣颗粒；回转式干馏炉外筒1的间接加热段与内筒5之间设置为间接燃烧室，间接燃烧室中设置间接加热装置14；回转式干馏炉外筒1的复合加热段低端设置半焦燃烧室15，半焦燃烧室15中部预留出口，出口中设置高温油气出口12；半焦燃烧室15一侧预留燃烧口，燃烧口中设置半焦燃烧器6；回转式干馏炉的内筒5设置为转动体，回转式干馏炉外筒1的间接加热段设置为固定体，复合加热段与内筒5设置为同步转动体；

回转式干馏炉外筒1的复合加热段中的外筒壁上均布设置至少三组抄板2，每一组抄板2设置至少两块抄板，抄板2与回转式干馏炉外筒1的斜坡相反设置5°～10°的夹角，每一组抄板2与相邻每一组抄板2的端部之间交错设置阶梯型；

回转式干馏炉外筒1的复合加热段的高位端筒壁的一侧抄板2之间设置分料阀8，内筒5高位端的筒壁一侧设置预留进料口，内筒5的进料口与分料阀8之间设置外筒向内筒进料管9；

内筒5低位端的筒壁一侧对应回转式干馏炉外筒1的筒壁预留出料口，回转式干馏炉外筒1低位端的筒壁中一侧设置预留进料口13，回转式干馏炉外筒1的进料口13与内筒5的出料口之间设置内筒向外筒出料管7；

回转式干馏炉加工油页岩的过程中，油页岩颗粒通过油页岩进料口11进入内筒5，半焦燃烧器6和间接加热装置14同时点燃，半焦燃烧器6对半焦燃烧室15进行加热，间接加热装置14对间接燃烧室进行加热。

实施例2

油页岩依次通过内筒5的高位端向低位端流动，油页岩流动过程中分别受到间接加热装置14、高温油页岩尾渣的复合加热；内筒5中油页岩颗粒受热后分解出的高温油气通过高温油气出口12进入下一加工程序。

实施例3

油页岩颗粒通过内筒5的高位端向低位端流动的过程中，分解不充分的油页岩干馏半焦通过内筒向外筒出料管7由进料口13进入半焦燃烧室15。

实施例4

干馏半焦进入半焦燃烧室后燃烧制取高温油页岩尾渣颗粒，通过回转式干馏炉外筒1与内筒5的同步转动，回转式干馏炉外筒1带动抄板2向上运行，阶梯型交错的抄板2中的油页岩尾渣颗粒通过斜坡向下流动，使油页岩尾渣颗粒向回转式干馏炉外筒1的高位输送。

实施例5

油页岩尾渣颗粒输送至回转式干馏炉外筒1的分料阀8口时，油页岩尾渣颗粒中的一部分被分料阀8刮入阀口中，通过外筒向内筒的进料管9进入内筒5；油页岩尾渣颗粒作为高温热载体进入内筒5对内筒的未分解的油页岩进行直接加热；没有被分料阀8刮入阀口中的油页岩尾渣颗粒进入下料口10通过出口排出。