從油頁巖生成石油產品的制作方法

專利名稱：從油頁巖生成石油產品的制作方法
從油頁巖生成石油產品背景 A.發明領域本發明總的涉及從油頁巖中提取有用的碳氫化合物作為石油產品。更具體地，本 發明涉及直接從油頁巖中獲得精制的石油產品的系統和方法。B.
背景技術：
油頁巖的儲備豐富，但是相對地未被開發。因此，這些儲備代表著在當代社會使用 的可燃液態碳氫化合物的前景來源。有用的碳氫化合物以所謂的油母質形式存在于油頁巖 中。油母質包圍混雜在一起的、多樣性的潛在有用的碳氫化合物，所述碳氫化合物的重量范 圍從非常輕并且極易揮發到非常重并且可以抵抗蒸餾。從油頁巖中提取有用的碳氫化合物的一種方法包括對油頁巖施加熱，以及最終蒸 餾并且獲得從油頁巖釋放的有用的碳氫化合物。這種處理被稱作熱解。現有的熱解技術利 用在物理和概念上都不佳地集成的工藝。這樣的系統因而不能生成石油產品，也不能在充 分的量上具有足夠的質量來與市場上來自其他碳氫化合物源的石油產品有效地競爭。

發明內容
本發明提供克服了在從油頁巖中提取有用的碳氫化合物的現有途徑中的許多缺 點的系統和方法。因此，本發明的目的是能夠從油頁巖中有效地獲得石油產品，由此，作為其他可燃 碳氫化合物源的市場替代物，有效地進行競爭。本發明內容部分總的描述本發明的某些特征和優點；但是，附加的特征、優點和實 施方案在本文中被提出，或者根據本文的附圖、說明書和權利要求書將是顯然的。相應地， 應該理解，本發明內容部分提出的特定的特征描述不限制本發明的范圍。附圖簡要說明將參考附圖中所描述的本發明的示例性實施方案，這些圖是說明性的而不是限制 性的。盡管這些實施方案的上下文總地描述了本發明，但是這些實施方案不打算將本發明 的范圍限于本實施方案所描述和介紹的特定特征。

圖1是實施教導的系統和方法的總的圖解描述。圖2A和2B合起來示出圖1系統和方法的第一實施方案的詳細圖解描述。圖3是與在圖2B的系統和方法所顯示的窯式生產線種類的一個示例性實施方案 關聯的裝置及相關方法的詳細圖解描述。圖4A和4B合起來示出圖1系統和方法的第二實施方案的詳細圖解描述。圖5是與在圖2B系統和方法所顯示的窯式生產線種類的一個示例性實施方案關 聯的裝置及相關方法的詳細圖解描述。
具體實施例方式在下面的說明中，出于解釋本發明的目的，具體細節將被提出以供理解本發明。但 是，本發明可以在不具有其中一些或所有這些細節時被實施。下面描述的本發明的實施方 案可以與許多不同的系統和方法中的全部或部分相結合。以圖解的形式描述了結構、材料 和過程，由此來說明本發明示例性實施方案中的結構、材料和過程。這些結構、材料和過程 不能被用作借口來模糊本發明的寬泛教導。附圖中所描述的結構、材料和過程之間的關系 不打算限于直接關系。相反，這些關系可以被修改、重定格式，或者以其他方式被中間要素 改變。當本說明書提到“一個(one)實施方案”或“(a)實施方案”時意圖的用意是，被討 論的實施方案中所描述的相關的特定特征、結構、特點或功能被包括在本發明的至少一個 預期實施方案中。因此，短語“在一個實施方案中”在本說明書的不同地方出現不構成本發 明的單一實施方案的多次引用。本發明的方法和系統集中于將石油產品作為關鍵輸出，而不是集中于利用潛在輸 出任何部分(例如，為現場或其他地方產生用以消耗的電力)。為此，本發明的一個方面是 通過最小化被處理的油頁巖中潛在有用的碳氫化合物的BTU含量的任何消耗來優化工藝 輸出的數量和質量；甚至獲取其中的熱來驅動熱解。在一些發明實施方案中，根本沒有使用 被處理的油頁巖中潛在有用的碳氫化合物的任何BTU含量。在熱源中采用燃料而不是被處理的油頁巖顆粒對生成的油蒸氣的值有積極效果， 油頁巖顆粒的全部BTU含量被保存在那些提取的油蒸氣中。當來自油頁巖顆粒的油蒸氣被 用來驅動熱解時，被消耗的是輕質碳氫化合物。由于最小化本發明系統對油頁巖的BTU含 量的依賴，油頁巖顆粒的輕質碳氫化合物被保存下來，導致輸出甚至表現為輕質原油的形 式的油蒸氣，所述輕質原油僅需常規提質加工就轉化成可使用的高級石油。發明的系統最佳地在鄰近礦或其他油頁巖源的位置被設置和利用。所述油頁巖在 破碎機中被處理成直徑約0. 375英寸的油頁巖顆粒。這些油頁巖顆粒被送進系統的窯中。 在那里，水分(H2O)首先被除去。以油蒸氣的形式的有用碳氫化合物通過熱解被提取，熱解 發生在單級或接連的級(stage)中。可選擇地，掃掠氣被用來抑制在熱解環境中生成的油 蒸氣的燃燒，也被用來從中去除所述油蒸氣。用過的油頁巖顆粒被運輸或存儲，可能運輸或 存儲到油頁巖源自的所述礦中。油蒸氣在精制單元進一步被處理，所述提取的碳氫化合物被提質加工成為石油產 品，并且所述石油產品按照預定指標(如重量、種類和用途)被分離出來。優選地，但不是 所有實例都必要地，蒸餾和裂化提取的碳氫化合物在所述窯現場進行，并且是在從熱解中 出現的那些包含所述提取的碳氫化合物的油蒸氣仍然熱時馬上進行。驅動熱解的熱源自各種燃料，如天然氣或煤，兩者中任何一個都可能需要從遙遠 的來源運輸至所述系統的現場。在結合本發明的教導并且利用煤作為熱源的系統和方法的實施方案中，每處理10 噸的油頁巖需要約1噸的煤。所述煤在所述系統的現場被磨碎到細度約為200目，并且，然 后所述煤在所述系統的現場在氣化器中被轉化成合成煤氣，所述合成煤氣通常被稱作“合 成氣”。所述合成氣或引進至系統的現場的合成氣主要地或單獨地被用來驅動油頁巖的熱 解。可以另外使用氫氣(H2)來補充驅動熱解的合成氣。
在結合本發明利用不同的可燃氣體(如丙烷)作為熱源的教導的系統和方法的可 替換實施方案中，可燃氣體在燃燒器中被消耗，并且由此生成的熱煙道氣被用來驅動熱解。 合成氣也可以因而在燃燒器中被消耗以生成驅動熱解的煙道氣。使用在所述燃燒器中生成 的熱中的一些來預熱系統中使用的所述掃掠氣(如果有的話)是有利的。可選擇地，所述合成氣中的一些在氫分離器中被處理成氫氣(H2),所述氫氣(H2) 主要在系統的精制單元中被采用。在所述精制單元，氫氣(H2)被用來提質加工提取的油蒸 氣成為石油產品。結果，各種重量的精制的、發動機即可使用的石油產品可以在適當的級從 所述精制單元中排出。為優化精制單元的操作，輕質油蒸氣和重質油蒸氣可以在不同時間 在那里獨立地被處理。熱解發生在由兩個或兩個以上基本上水平設置的串聯的窯組成的至少一個窯式 生產線中。如在本文中使用的，表達“基本上水平設置的”被用來描述在其中處理油頁巖的窯 時既涉及嚴格水平設置的窯，也涉及相對于真正的水平輕度地傾斜的窯，例如，相對于真正 的水平有小于約30°的一傾斜角度。在本文中使用的表達“基本上水平設置的”通常是指 所描述的窯的下側的取向，而不是指縱軸(如果有的話)或所述窯的上側的取向。因此，在 本應用的上下文中，呈現沿其長度變化的橫截面結構或尺寸的窯本身不打算排除可能是基 本上水平設置的形式。從而，如在可轉動的窯的情況下一樣，本文中基本上水平設置的窯意 圖也潛在地包括固定窯和可移動窯。例如，本發明的系統和方法可以在包括窯式生產線的系統和方法中被滿意地實 施，所述窯式生產線包括一些傾斜回轉窯或全部傾斜回轉窯。每個所述傾斜回轉窯包括伸 長的轉筒，所述轉筒具有接受油頁巖的輸入端以及輸出端，所述輸出端被設置成低于所述 輸入端并且通過所述輸出端排出處理后的油頁巖。當傾斜回轉窯相對于其縱向延伸方向轉動時，在所述窯中被處理的油頁巖縱向地 滾動通過所述窯。這個效果可以通過所述窯的內部結構來促進，例如，將適當取向的葉片 (vane)附著到所述窯的內表面。在這樣的傳送器的替換形式中，即所述傳送器在油頁巖在 所述窯中的處理期間用以推進油頁巖縱向地通過窯，可以提供具有內部輸送器的基本上水 平設置的固定窯，所述輸送器如鏈式輸送器、槳式輸送器或斗式輸送器。此外，在窯式生產 線中的一個或更多個間接燃燒窯可以被提供有攪動器，所述攪動器使被處理的油頁巖顆粒 振動，由此排除窯中油頁巖顆粒的粘附。優選地，多個所述窯式生產線方便、鄰近地被設置成窯陣列。窯陣列中的所述窯式 生產線被連接到油頁巖源和燃料源，從而允許同時地、并行地推進油頁巖通過各個窯式生 產線。因此，優選的窯陣列包括兩個、三個或者更多個這樣的并聯窯式生產線。窯式生產線典型地包括至少兩個串聯的、基本上水平設置的窯，但是在具體情況 下可以包括更大數目的窯，如三個或三個以上這樣的窯是適當的。在任何一個窯式生產線 中，初始的窯是預熱窯。在所述預熱窯中，油頁巖顆粒被干燥，后續的窯是從例如相應的圍 繞的焙燒夾套間接燃燒的，所述焙燒夾套利用采用適當燃料的熱源的輸出。熱源的輸出可 以是可燃氣體或煙道氣。在兩者中任一情況下，供給焙燒夾套的熱源的所述輸出與在焙燒 夾套關聯的各自的窯中經歷熱解的油頁巖隔離。因此，焙燒夾套的內容物不直接與被處理 的任何油頁巖顆粒接觸。
為了利用自焙燒夾套中所使用的可燃氣體的全部BTU含量，從預熱窯的后續窯的 焙燒夾套中排出的任何可燃氣體被返回到氣化器中，以在系統中循環使用。焙燒夾套使用 煙道氣時，從其中被排出的煙道氣可以在預熱窯中直接被用來干燥油頁巖顆粒，因為在干 燥油頁巖的處理中，維持太低以至于不導致熱解的溫度。頁巖顆粒接連地通過兩個或兩個以上的窯(kilns)，每個窯被維持在比之前的窯 的溫度更高的溫度。油頁巖顆粒從窯式生產線中被排出時基本上不含有用的碳氫化合物。 從所述窯式生產線被這樣排出的油頁巖顆粒可以進入除熱單元。在那里，熱從所述排出的 油頁巖顆粒中作為熱空氣被回收，所述熱空氣被用在預熱窯中。這優化了熱解期間傳給頁 巖顆粒的熱能的有效利用。在包括三個窯的窯式生產線中，典型地，所述三個窯以溫度上升的順序分別是預 熱窯、第一級熱解窯和第二級熱解窯。更多數目的窯被包括在單條窯式生產線中時，附加的 窯被用來在可獲得的三窯式生產線的第一級和第二級中間創建附加的熱解級。二個窯的窯 式生產線可以僅僅先包括一預熱窯和隨后的一熱解窯，在本文中這種情況隨后被稱為單級 熱解。預熱窯中的溫度被維持在從約300華氏度到約500華氏度的范圍內，更窄的范圍 從約350華氏度到約450華氏度，以及最具體地在約400華氏度。這些溫度足以脫去水分 (H2O)、干燥油頁巖顆粒，所述油頁巖顆粒將傳給關聯的窯式生產線的后續窯。預熱窯中脫 去的水分被返回到氣化器中供進一步使用。在第一級熱解窯中，真正的熱解開始。在那里，溫度被維持在從約600華氏度到約 850華氏度的范圍內，更窄的范圍從約700華氏度到約800華氏度，以及最具體地在約750 華氏度。在第一級熱解窯中，出現來自油頁巖顆粒的初始油蒸氣。最佳地，這些油蒸氣被導 入系統的精制單元而不讓其冷卻。在第二級熱解窯中，熱解完成。在那里，溫度被維持在從約950華氏度到約1100華 氏度的范圍內，更窄的范圍從約1000華氏度到約1075華氏度，以及最具體地在約1050華 氏度。在這樣的情況下，即使是油頁巖顆粒中剩余的最重的有用碳氫化合物也作為油蒸氣 而被提取。最佳地，這些附加的油蒸氣在仍然熱時被推進到精制單元，以供蒸餾和裂化。在單級熱解中，預熱窯所維持的溫度與上述相同，而單一的熱解窯中的溫度被維 持在從約950華氏度到約1100華氏度的范圍內，更窄的范圍從約1000華氏度到約1075華 氏度，以及最具體地在約1050華氏度。在這樣的情況下，甚至油頁巖顆粒中全部有用的碳 氫化合物，無論是輕質的或是重質的，都作為油蒸氣被提取。上面呈現的本發明的教導將在下面具體參考在附圖中描述的發明的示例性實施 方案來詳細闡述。圖1提供實施本發明的教導的系統和方法的總的概況。因此，這里示出的是用于 從原料14(如油頁巖)生成石油產品12的系統10的主要要素。為實現所述目的，系統10 包括處理區16，所述處理區16隨后可以被看到要求實施相應的方法步驟組和在操作上關 聯的處理裝置的相應的組件。處理區16中的活動最終由熱源18驅動，所述熱源18最佳地 包括與供給到處理區16的油頁巖中的潛在有用的碳氫化合物不同的燃料。然而，所述優選的實踐區分以下兩者利用油頁巖中有用的碳氫化合物，所述碳氫 化合物是油蒸氣被提質加工為石油產品之前的油蒸氣形式；以及，利用石油產品，所述石油產品原本上已經作為油蒸氣從油頁巖的熱解中獲得。因此，當本發明的教導推薦在處理區 (例如處理區16)的操作中最小化或完全排除對油頁巖中有用的碳氫化合物的消耗時，所 述教導與消耗精制的石油產品以驅動相同的處理區的教導并不是相反的，所述精制的石油 產品如在處理區(例如處理區16)中生成的石油產品12。處理區16包括一對主要的子區。處理區16的提取子區20接受油頁巖形式的原料 14。在提取子區20中，所述油頁巖中有用的碳氫化合物通過熱解以油蒸氣的形式從油頁巖 中被提取出來，所述油蒸氣進入處理區16的精制子區22進一步處理。在精制子區22中， 所述油蒸氣被提質加工成為石油產品12，并且最佳地，石油產品12也可以在那里以預定指 標被分離，所述預定指標如重量、種類和用途。圖1示意性地描述所述提取子區20包括多個窯24和關聯數目(但是不必要是相 等)的焙燒夾套26，所述焙燒夾套在操作上與相應的窯24相關聯。在本發明的教導內可以預期窯24的數目可以與焙燒夾套26的數目相等，更為普 遍和優選地，焙燒夾套26的數目將比窯24的數目至少少一個。因此，焙燒夾套26的數目 是一個時，窯24的數目可以是兩個或更多，這是可以想到的。也可以預期焙燒夾套26的數 目和窯24的數目可以是相等的2個或更多，但是這與本發明關于窯24的數目少于2個的 教導是不一致的。除了實用性，可以預期在根據本發明的教導配置或操作的系統中(如系 統10)，關于焙燒夾套26的數目或窯24的數目是沒有上限的。焙燒夾套26中的全部或某些由熱源18的輸出來供給，所述熱源18的輸出可以以 可燃氣體或煙道氣的形式。由此，焙燒夾套26間接地與和其對應的各個窯協作以維持在窯 24中被處理的油頁巖的熱解。熱源18的輸出可以可替換地被描述成供給窯24中的全部或 某些窯。通過實施例的方式隨后可以看出，窯24實際上以一個或更多個串聯的分組的形式 被安排，所述分組已經在本文中并且將在后面的本文中被稱為“窯式生產線”。典型的窯陣 列的所述窯式生產線由油頁巖形式的原料14以及來自熱源18的燃料并行地進料。在這種 方式中，熱解在每個窯式生產線中獨立地進行，有用的碳氫化合物從推進通過每個所述窯 式生產線的油頁巖被提取，并且用過的油頁巖以基本上不含碳氫化合物的形式從每個窯式 生產線中被排出。最佳地，根據本發明的教導配置或操作的窯式生產線中大多數或全部的窯可以是 基本上水平設置的窯。這樣的窯可以是嚴格水平設置的，或是傾斜的、固定的或可轉動的。傾斜回轉窯常規上包括伸長的(elongated)轉筒，所述轉筒具有接受油頁巖的輸 入端以及輸出端，所述輸出端被設置為低于所述輸入端并且處理過的油頁巖通過所述輸出 端被排出。為了在油頁巖通過所述窯的推進路徑上的任何部分實現特定的期望效果，與每 個傾斜回轉窯的轉筒的相關聯的物理和運行參數可以彼此獨立地變化。因此，所述窯中每 個轉筒的長度、直徑、厚度、內部表面配置、轉動傾角和速率都是設計特征，所述設計特征的 達成要要特別關注以下事項被處理的油頁巖的品質，由熱源18供給的燃料的性質以及精 制子區22所采用的任何各種裝置的性能說明。也可以想到，窯中的一個或更多個轉筒可以 不是完全平滑的柱形，可能呈現多邊形內截面，或在縱向截面上是對稱錐或偏錐的扇形。當傾斜回轉窯相對于其縱向延伸方向轉動時，在所述窯中被處理的油頁巖縱向地 滾動通過所述窯。這個效果可以通過所述窯的內部結構來促進，例如，將適當取向的葉片附 著到所述窯的內表面。在窯中油頁巖被處理期間，在推進油頁巖縱向地通過所述窯的所述
11傳送器的可替換形式中，所述窯可以被提供有內部輸送器(如鏈式輸送器、槳式輸送器或 斗式輸送器)。圖2A和2B合起來示出圖1系統和方法的第一實施方案的詳細圖解描述。圖2A 和2B中的每個將依次在下面討論。在圖2A中，圖1的原料14被描述為系統10的原料區30。在原料區30中，油頁 巖32被供給粉碎機34。粉碎機34中的處理將油頁巖32轉化成粉碎后的油頁巖36，粉碎 后的油頁巖36最佳地包括直徑約為0. 375英寸的油頁巖顆粒。粉碎后的油頁巖36接著被 推進到系統10的處理區16的提取子區20中。同樣在圖2A中，圖1的熱源18被描述為熱源區40。在熱源區40中，煤42被供給 粉磨機44，粉磨機44中的處理將煤42轉化成煤粉46，煤粉46最佳地包括細度約為200目 的煤粒。煤粉46接著在固體燃料氣化器48中與氧氣(O2)(如氧氣50)和水蒸氣(H2O)(如 水蒸氣52)合并。在氣化器48中，煤42轉化成合成氣54。爐渣56和廢氣58是此工藝的 .1J廣品。合成氣54的全部或一些進入系統10的處理區16中的提取子區20。這樣，對應于 熱源40的燃料是熱的氣態燃料。最佳地，合成氣54的一部分被供給到氫分離器60，其中， 生成氫氣(H2)(如氫氣62)。氫氣58在系統10的處理區16的兩個子區中都有利用。氫氣 58可以進入處理區16的提取子區20以提高使粉碎后的油頁巖36熱解的合成氣54的驅動 效果；可替換地或附加地，氫氣62在精制子區22的氫化作用中可以被采用，所述精制子區 22將油蒸氣提質加工為石油產品，所述油蒸氣包含提取自系統10的提取子區20中的粉碎 后的油頁巖36的碳氫化合物。最后，應該注意到供給提取子區20的附加種類的燃料可以是任何石油產品的一 部分，例如在系統10的處理區16的精制子區22中生成的石油產品12。圖2B示出了圖1中顯示的系統10的處理區16的提取子區20所包含的各種裝置 和方法步驟的詳細圖解描述。在圖2B或其他地方沒有提供相對于精制子區22的這些方面 的附加細節，但是圖2B確實為精制子區22與系統10的其他要素(尤其是與處理區16的 提取子區20)的關系提供更好的理解。由此，可以看出，在提取子區20中，粉碎后的油頁巖36、合成氣54和在圖2A的氣 化器48中生成的氫氣62實際上被供給窯陣列70，所述窯陣列70名義上顯示包含四個窯 式生產線72，這將在后面更詳細地討論。在窯陣列70的窯式生產線72的窯中，合成氣54 和氫氣62驅動粉碎后的油頁巖36的熱解，從每個窯式生產線72中，或集體地從窯陣列70 中，以油蒸氣74的形式生成被提取的有用碳氫化合物。可循環氣體76作為這些工藝的副 產品被生成，如所示出的，可循環氣體76被推進到氣化器48以在那里再利用。另外，從每 個窯式生產線72中，或集體地從窯陣列70中，排出的是在升高了的溫度的油頁巖，所述升 高了的溫度反映所述熱解工藝。從窯陣列70中排出的基本上不含有用的碳氫化合物的油 頁巖在圖2B中被標識為熱的用過的頁巖78。除熱單元80也被包括在提取子區20中。除熱單元80接受從窯陣列70的窯式生 產線72中排出的熱的用過的頁巖78，并且從中回收熱82，熱82通常是熱空氣形式。除熱 單元80中回收的熱82被相應地返回到窯陣列70的窯式生產線72中。在每個窯式生產線 72中，熱82被用來預熱粉碎后的油頁巖36，所述粉碎后的油頁巖36預定最后在其中被熱
12解。除熱單元80從熱的用過的頁巖78中提取熱82后，冷的用過的頁巖84從除熱單元80 中被卸料以運輸至存儲地點。有利地，處理區16的精制子區22靠近窯陣列70中的窯式生產線72設置。從窯 式生產線72中提取的油蒸氣74可以以與油蒸氣74離開窯陣列70中窯式生產線72時的 溫度相比基本上不降低的溫度到達精制子區22。在精制子區22中以升高的溫度開始處理 油蒸氣74降低了實現提質加工和分選所要求的燃料(例如所示出的氫氣62)的量。如圖 所示，可循環氣體76作為這些工藝的副產品從精制子區22中被生成，但是可循環氣體76 被推進到氣化器48以供在那里再利用。圖3是與圖2B系統和方法所顯示的窯式生產線72的一個示例性實施方案關聯的 裝置和相關方法的詳細圖解描述。窯式生產線72包括多個三個串聯連接的傾斜回轉窯，通 過所述窯式生產線，原本包含潛在有用碳氫化合物的粉碎后的油頁巖36在處理期間被推 進，接連地通過每個所述窯，并且作為熱的用過的頁巖78以基本上不含碳氫化合物的方式 從窯式生產線72中被排出。在具體情況中，窯式生產線(如窯式生產線72)中更多數目的 窯是適當的，例如四個、五個或者更多個的窯。在粉碎后的油頁巖36的推進方向上，每個后 續的所述窯以比在前的所述窯所維持的所述油頁巖處理環境溫度更高的溫度維持相應的 油頁巖處理環境。在窯式生產線72中，接受和處理粉碎后的油頁巖36的初始窯是預熱窯90，所述預 熱窯90被串聯連接到窯式生產線72中下一個窯的輸入端，即在由粉碎后的油頁巖36在窯 式生產線72中的處理期間的推進方向所確定的那個下一個窯的上游。在圖3中，從包括在 圖3中的每個窯的下邊緣突出的箭頭指示粉碎后的油頁巖36的所述推進方向。預熱窯90 是傾斜回轉窯，在干燥溫度T9tl維持其相應的油頁巖干燥環境，在所述干燥溫度T9tl下被標識 為水蒸氣92的水分(H2O)從粉碎后的油頁巖36中被除去。接著粉碎后的油頁巖36進入 窯式生產線72中的下一個窯。預熱窯90使用從窯式生產線72中被排出的熱的用過的頁 巖78中回收的熱82。窯式生產線72的下一個窯被串聯連接到預熱窯90的輸出端。所述第二個窯在圖 3中被標識為第一級熱解窯94。第一級熱解窯94接受以處理干燥的粉碎后的油頁巖36，其 中所述粉碎后的油頁巖36在該級時仍包含所有潛在有用的碳氫化合物。第一級熱解窯94 在其中維持相應的油頁巖處理環境，在所述油頁巖處理環境中發生初始熱解。相應地，第一 級熱解窯94所維持的油頁巖處理環境被稱為第一油頁巖熱解環境。所述第一油頁巖熱解 環境的溫度維持第一熱解溫度T94。第一熱解溫度T94比預熱窯90所維持的干燥溫度T9tl高 大約300華氏度，或者更多。這是通過第一焙燒夾套96與第一級熱解窯94的操作關聯來完成的。如所示出的， 第一焙燒夾套96以充分的合成氣54來供給，以在第一級熱解窯94中間接地維持必要的第 一油頁巖處理環境。在第一焙燒夾套96中不完全燃燒的任何合成氣54的組分作為燃料氣 排出102被收回，并且，如所示出的，作為可循環氣體76的組分被送到氣化器48。結果，第一級熱解窯94生成第一級油蒸氣98，所述油蒸氣98包含在干燥的粉碎后 的油頁巖36中的初始量的有用的碳氫化合物。第一級油蒸氣98是油蒸氣74的組分，所述 油蒸氣74被送到精制子區22以提質加工成為石油產品12。在第一級油蒸氣98的流動路 徑中的閥調100允許到達精制子區22的一種或是多種油蒸氣被控制，以達到優化其操作的
13目的。窯式生產線72中的下一個窯被串聯連接到第一級熱解窯94的輸出端。該第二個 窯在圖3中被標識為第二級熱解窯104。第二級熱解窯104接受以處理干燥的、部分耗盡的 粉碎后的油頁巖36，其中所述粉碎后的油頁巖36在該處理級仍包含某些、尤其是較重的潛 在有用的碳氫化合物。第二級熱解窯104在其中維持相應的油頁巖處理環境，在所述油頁 巖處理環境中發生附加的熱解。相應地，在第二級熱解窯104中所維持的油頁巖處理環境 被稱為第二油頁巖熱解環境。第二油頁巖熱解環境的溫度被維持在第二熱解溫度T14(l。第 二熱解溫度T14tl比第一級熱解窯94所維持的第一熱解溫度T94高大約300華氏度，或更多。這是通過第二焙燒夾套106與第二級熱解窯104的操作關聯來完成的。如所示出 的，第二焙燒夾套106由充分的合成氣54來供給，所述合成氣54期望地由氫氣62來補充， 以在第二級熱解窯104中間接地維持必要的第二油頁巖處理環境。在第二焙燒夾套106中 任何不完全燃燒的合成氣54的組分或氫氣62作為燃料氣排出102被收回，并且，如所示出 的，作為可循環氣體76的組分被送到氣化器48。結果，第二級熱解窯104生成第二級油蒸氣108，所述油蒸氣108包含在干燥的、部 分耗盡的粉碎后的油頁巖36中的額外量的有用的碳氫化合物。第二級油蒸氣108是油蒸 氣74的組分，所述油蒸氣74被送到精制子區22以提質加工成為石油產品12。在第二級油 蒸氣98的流動路徑中的閥調100允許到達精制子區22的一種或是多種油蒸氣被控制，以 達到優化其操作的目的。在典型的窯(如第一級熱解窯94和第二級熱解窯104)中的溫度范圍已經在上面 提供。每個窯包括對應于各自在上面被命名的熱解溫度的相應的優化溫度。相應地，在三 窯式生產線(如圖3所示的窯式生產線73)中，第一熱解溫度T94為約750華氏度，并且第 二熱解溫度Tltl4為約1050華氏度。單條窯式生產線包括更大數目的窯時，附加的窯被用來在三窯式生產線中的第一 級和第二級間創建附加的熱解級。這樣，在四窯式生產線中，沿推進油頁巖的路徑，三個熱 解窯的溫度分別被維持在約650華氏度、約850華氏度和約1050華氏度。在五窯式生產線 中，沿推進油頁巖的路徑，四個熱解窯的溫度分別被維持在約600華氏度、約800華氏度、約 950華氏度和約1050華氏度。圖4Α和4Β合起來示出圖1的系統110和方法的第二實施方案的詳細圖解描述。 下面將依次討論每幅圖。在圖4Α中，圖1的原料14被描述為系統110的原料區114，并且圖1中的處理區 16的提取子區20被標識為處理區126的提取子區120，所述處理區126沒有出現在圖4Α 中，而是在圖4Β中顯示。在原料區114中，油頁巖32被供給粉碎機34。在粉碎機34中的 處理將油頁巖32轉化成粉碎后的油頁巖36，所述粉碎后的油頁巖36最佳地包括直接約為 0. 375英寸的油頁巖顆粒。粉碎后的油頁巖36然后被推進到系統110的處理區126中的提 取子區120。同樣在圖4Α中，圖1中的熱源18被描述為系統110的熱源區130。在熱源區130 中，天然氣132被供給燃燒器134。在燃燒器134中的處理將天然氣132轉化成熱煙道氣 136，所述煙道氣136的溫度范圍在約750華氏度到約2000華氏度之間，更窄的范圍在從約 1000華氏度到約1300華氏度之間，并且最具體地在約1100華氏度。煙道氣136進入系統110的處理區126中的提取子區120。這樣，熱源區130的輸出是熱煙道氣136。來自在燃燒器134中天然氣132的燃燒的熱138被熱交換器140用來預熱掃掠氣 142至約1800華氏度到約2000華氏度的范圍之內，所述掃掠氣142能夠抑制油頁巖熱解環 境中的燃燒，并且當被加壓時，能夠從油頁巖熱解環境夾帶以去除提取自其中被處理的油 頁巖的碳氫化合物。氮氣(N2)作為所述掃掠氣被充分地供應。圖4B示出系統110的處理區126的提取子區120包含的各種裝置和方法步驟的 詳細圖解描述。在圖1中的系統10的精制子區22在圖4B中被描述為系統110的精制子 區144。圖4B或其他地方沒有提供相對于精制子區144的這些方面的附加細節，但是圖4B 確實為精制子區144與系統110的其他要素(尤其是與處理區126的提取子區120)之間 的關系提供更好的理解。由此，可以看出，在提取子區120中，粉碎后的油頁巖36、來自燃燒器134的熱煙道 氣136和掃掠氣142實際上供給窯陣列150，所述窯陣列150被示出為名義上包含四個窯 式生產線152，這將在后面更詳細地討論。在窯陣列150的窯式生產線152的窯中，煙道氣 136驅動粉碎后的油頁巖36的熱解，最終以油154的形式從每個窯式生產線152中或集體 地從窯陣列150中生成被提取的有用碳氫化合物。從每個窯式生產線152中或集體地從窯 陣列150中被排出的是基本上不含碳氫化合物、溫度大約為1000華氏度的油頁巖，所述被 排出的油頁巖在圖4B中被標識為用過的頁巖158。處理區126的精制子區144靠近窯陣列150中的窯式生產線152設置。然后，在 窯式生產線152中提取的油154可以基本上不冷卻地到達精制子區144。在精制子區144 中，以升高的溫度開始處理油154降低了實現提質加工和分選所要求的燃料(例如所示出 的氫氣162)的量。圖5是與圖4B的系統和方法所顯示的窯式生產線152的一個示例性實施方案相 關聯的裝置和相關方法的詳細圖解描述。窯式生產線152包括多個兩個串聯的、基本上水 平設置的窯。通過所述窯式生產線，原本包含潛在的有用碳氫化合物的粉碎后的油頁巖36 在處理期間被推進、接連地通過每個所述窯，并且從窯式生產線152中作為用過的頁巖158 以基本上不含碳氫化合物的方式被排出的。在具體情況下，窯式生產線(如窯式生產線 152)中更多數目的窯是適當的，例如三個或者更多的窯。在粉碎后的油頁巖36的推進方向 上，每個后續的所述窯以比在前的所述窯所維持的所述油頁巖處理環境溫度更高的溫度維 持相應的油頁巖處理環境。在窯式生產線152中，接受以處理粉碎后的油頁巖36的初始窯是預熱窯170，所述 預熱窯170被串聯連接到窯式生產線152的下一個窯的輸入端，即在由粉碎后的油頁巖36 在窯式生產線152中的處理期間的推進方向所確定的那個下一個窯的上游。在圖5中，從 包括在圖5中的每個窯的下邊緣突出的箭頭指示粉碎后的油頁巖36的所述推進方向。預 熱窯170是基本上水平設置的窯，以干燥溫度T9tl維持其相應的油頁巖干燥環境，圖5中被 標識為水蒸氣172的水分(H2O)在所述干燥溫度T17tl下從粉碎后的油頁巖36中被除去。接 著，粉碎后的油頁巖36進入窯式生產線152中的下一個窯。預熱窯170使用來自驅動熱解 之后從窯式生產線152中被排放的熱煙道氣排出174的熱82。預熱油頁巖傳送器176位于預熱窯170內，粉碎后的油頁巖36在預熱窯170中的 處理期間，所述傳送器176推進粉碎后的油頁巖36縱向地通過預熱窯170。預熱油頁巖傳送器176可以采取從螺旋推送器或輸送器到任何方式的多種形式，以使預熱窯170以這樣的 方式相對于其縱向延伸方向轉動，即使得粉碎后的油頁巖36縱向地滾動通過預熱窯170。 當預熱窯170是傾斜窯時，預熱油頁巖傳送器176的效果即被提高。窯式生產線152中的下一個窯被串聯連接到預熱窯170的輸出端。該第二個窯在 圖5中被標識為熱解窯180。熱解窯180接受以處理干燥的粉碎后的油頁巖36，所述粉碎 后的油頁巖36在該處理級包含全部潛在有用的碳氫化合物。熱解窯180在其中維持相應 的油頁巖處理環境，在所述油頁巖處理環境中發生完全的熱解。相應地，在熱解窯180中所 維持的油頁巖處理環境被稱為油頁巖完全熱解環境。油頁巖完全熱解環境的溫度被維持在 完全熱解溫度T18(l。完全熱解溫度T18tl比預熱窯170所維持的干燥溫度T17tl高大約300華 氏度，或更多。這是通過焙燒夾套182與熱解窯180的操作關聯來完成的。如所示出的，第一焙 燒夾套182以充分的煙道氣136來供給，用以在熱解窯180中間接地維持必要的油頁巖完 全處理環境。如所示出的，離開焙燒夾套182的煙道氣136被送到預熱窯170。熱解油頁巖傳送器190位于熱解窯180內，粉碎后的油頁巖36在熱解窯180中的 處理期間，所述傳送器190推進粉碎后的油頁巖36縱向地通過熱解窯180。熱解油頁巖傳送 器190可以采取從螺旋推送器或輸送器到任何方式的多種形式，以使熱解窯180以這樣的 方式相對于其縱向延伸方向轉動，即使得粉碎后的油頁巖36縱向地滾動通過熱解窯180。 預熱油頁巖傳送器190的較近形式的效果在熱解窯180為傾斜時被提高。。熱解窯180生成夾帶的油蒸氣184，所述油蒸氣184包含由掃掠氣142流攜帶的、 在干燥的粉碎后的油頁巖36中的全部有用的碳氫化合物。夾帶的油蒸氣184被送到冷凝 分離器186，其中通過冷卻夾帶的油蒸氣184，油154從中濃縮出來，留下輕質氣態碳氫化合 物188殘留物，所述輕質氣態碳氫化合物188被推進到燃燒器134燃燒。油154被送到精 制子區144以提質加工成為石油產品12。攪動器192在操作上與熱解窯180關聯，所述攪動器192使在熱解窯180中被 處理的干燥的油頁巖36顆粒振動，由此排除在熱解窯180中的處理期間干燥的油頁巖36 顆粒的粘附。所述攪動器192這樣做是通過引導高頻聲波進入熱解窯180來進行。用來 作為這樣的攪動器的令人滿意的裝置是可以從英國坎布里亞(Cumbria)的Primasonics International 有限公司獲得的、標識為型號 PAS-420、PAS-350、PAS-230、PAS_75 和 PAS-60 的音頻聲射聲器(audiosonic acoustic horn)中的任一個。這些裝置以頻率范圍從約60 赫茲到約420赫茲的約150分貝的強度水平發射聲波。本發明技術還包括相應的方法。相應地，從油頁巖中生成石油產品的所述方法寬泛地包括步驟在基本上水平設 置的預熱窯中干燥包含碳氫化合物的油頁巖以生成干燥油頁巖，同時將包含碳氫化合物的 油頁巖從所述預熱窯的輸入端傳送至所述預熱窯的輸出端。來自所述預熱窯的輸出端的干 燥油頁巖接著被傳輸至基本上水平設置的熱解窯的輸入端。接著的步驟是在熱解窯中間 接地加熱所述干燥油頁巖，由此從所述干燥油頁巖中提取碳氫化合物，同時將所述干燥油 頁巖從所述熱解窯的輸入端傳送至所述熱解窯的輸出端。該發明性的方法可以包括步驟加熱能夠抑制熱解窯中的燃燒的掃掠氣，并且使 所述加熱的掃掠氣通過所述熱解窯，由此夾帶并且從熱解窯中去除在所述熱解窯中從干燥
16油頁巖中提取的碳氫化合物。使熱解窯中的干燥油頁巖振動以排除在所述熱解窯中的處理 期間干燥油頁巖顆粒的粘附也是有利的。該從油頁巖中生成石油產品的發明性方法的一個具體實施方案包括步驟在傾斜 回轉預熱窯中加熱包含碳氫化合物的油頁巖以生成干燥油頁巖。接著的步驟是在被串聯 連接到預熱窯的輸出端的傾斜回轉第一熱解窯中從干燥油頁巖提取初始碳氫化合物。利用 串聯連接到第一熱解窯的輸出端的傾斜回轉第二熱解窯從通過第一熱解窯被處理的油頁 巖中提取附加的碳氫化合物。預熱窯的加熱是使用從通過第二熱解窯被處理的油頁巖中回收的熱來進行的。可 替換地，在系統的熱源生成的煙道氣用來驅動熱解時，從每個熱解窯排出的煙道氣可以被 用來直接接觸預熱窯中的油頁巖，以實現脫水。從干燥油頁巖中提取碳氫化合物的所有步驟是通過利用熱源的輸出間接地焙燒 各自的熱解窯的內容物來實施的，所述熱源采用與被處理的油頁巖中的碳氫化合物不同的 燃料。為獲得熱源的輸出，該發明性方法可以包括步驟從其他氣體中分離氫氣，并且采用 所述氫氣作為可燃氣體來驅動熱解。可替換地或附加地，該發明性方法可以包括步驟將固 體氣化成為可燃氣體，并且采用該可燃氣體來驅動熱解。再進一步，為獲得熱源的輸出，該 發明性方法可以包括步驟燃燒可燃氣體(例如天然氣或合成氣)以生成熱煙道氣，并且采 用該煙道氣來驅動熱解。該發明性方法可以包括附加的步驟單獨地或一起地精制分別提取自第一和第二 熱解窯的碳氫化合物。這是通過提質加工所提取的碳氫化合物組中的兩者之一或兩者成為 石油產品并且接著以預定指標分離所述石油產品來完成的。本發明的上述說明書已經以促進清晰描述和傳達本發明的完整理解的目的被呈 現。這樣呈現的說明書不打算使本發明僅限于其所公開的精確的實施方案。這些實施方案 的各種修改是可能的，但是這些修改仍然在的本發明的范圍內，并且等同性，適當地，是要 與所附的權利要求書相一致。
1權利要求
一種用于從油頁巖生成石油產品的系統，所述系統包括(a)窯式生產線，所述窯式生產線包括兩個或兩個以上串聯的、基本上水平設置的伸長的窯，包含碳氫化合物的油頁巖在所述窯的各個窯中接連地被處理，并且所述油頁巖從所述窯式生產線被排出時基本上不含碳氫化合物，在所述油頁巖的處理的方向上，每個后續的所述窯以比在前的所述窯所維持的油頁巖處理環境溫度更高的溫度維持相應的油頁巖處理環境，并且，所述窯中的至少一個是間接燃燒窯；以及(b)熱源，所述熱源采用與在所述窯式生產線被處理的所述油頁巖中的碳氫化合物不同的燃料，所述熱源的輸出被輸送給所述窯式生產線，以驅動熱解并且從通過所述窯式生產線處理的所述油頁巖中提取碳氫化合物。
2.如權利要求1所述的系統，其中所述熱源的所述輸出包括可燃氣體。
3.如權利要求2所述的系統，其中所述熱源采用的所述燃料包括固體燃料。
4.如權利要求3所述的系統，其中所述熱源包括所述固體燃料的氣化器，所述氣化器 的產出對應于所述熱源的所述輸出。
5.如權利要求4所述的系統，其中所述氣化器靠近所述窯式生產線設置，由此，所述氣 化器生成的所述產出以與所述產出離開所述氣化器時的溫度相比基本上不降低的溫度到 達所述窯式生產線。
6.如權利要求4所述的系統，其中所述氣化器的合成氣來自煤。
7.如權利要求2所述的系統，其中所述熱源包括氫分離器。
8.如權利要求1所述的系統，其中所述熱源包括可燃氣體的燃燒器，來自所述燃燒器 的煙道氣對應于所述熱源的所述輸出。
9.如權利要求8所述的系統，其中所述可燃氣體包括天然氣。
10.如權利要求8所述的系統，其中所述可燃氣體包括合成氣。
11.如權利要求10所述的系統，其中所述合成氣由所述熱源從固體燃料中生成。
12.如權利要求8所述的系統，其中所述熱源還包括與所述燃燒器關聯的熱交換器，所 述熱交換器利用所述燃燒器中產生的熱來預熱掃掠氣，在所述窯式生產線中，所述掃掠氣 被用來接觸在所述間接燃燒窯中被處理的油頁巖。
13.如權利要求8所述的系統，其中從所述間接燃燒窯中排出的煙道氣被用來干燥進 入所述間接燃燒窯的油頁巖。
14.如權利要求1所述的系統，還包括與所述窯式生產線中的窯關聯的油頁巖傳送器， 所述傳送器推進油頁巖在所述窯中的處理期間縱向地通過所述窯。
15.如權利要求14所述的系統，其中所述傳送器包括放置在所述窯內的螺旋推送器。
16.如權利要求14所述的系統，其中所述傳送器包括放置在所述窯內的輸送器。
17.如權利要求16所述的系統，其中所述輸送器包括鏈式輸送器。
18.如權利要求16所述的系統，其中所述輸送器包括槳式輸送器。
19.如權利要求16所述的系統，其中所述輸送器包括斗式輸送器。
20.如權利要求14所述的系統，其中所述輸送器包括使所述窯相對于所述窯的縱向延 伸方向轉動并且使在所述窯中被處理的油頁巖滾動而縱向地通過所述窯的裝置。
21.如權利要求20所述的系統，其中所述窯從所述窯的輸入端到所述窯的輸出端沿其 縱向延伸方向向下傾斜，油頁巖在所述窯的所述輸入端被提供以被處理，并且處理后從所述窯的所述輸出端被卸料。
22.如權利要求1所述的系統，其中所述窯式生產線中的所述窯是回轉窯。
23.如權利要求1所述的系統，其中所述窯式生產線中的所述窯是固定窯。
24.如權利要求1所述的系統，其中所述窯式生產線中的所述窯是傾斜窯。
25.如權利要求24所述的系統，其中所述傾斜窯是回轉窯。
26.如權利要求1所述的系統，其中在所述窯式生產線的窯是嚴格地水平設置的窯。
27.如權利要求26所述的系統，其中所述嚴格地水平設置的窯是固定窯。
28.如權利要求1所述的系統，還包括加壓掃掠氣源，所述掃掠氣抑制所述窯式生產線 的所述間接燃燒窯中的燃燒，并且從所述間接燃燒窯中夾帶以去除提取自在所述間接燃燒 窯中被處理的油頁巖的碳氫化合物。
29.如權利要求28所述的系統，其中所述掃掠氣在進入所述間接燃燒窯之前被加熱。
30.如權利要求1所述的系統，還包括與所述窯式生產線的所述間接燃燒窯關聯的攪 動器，所述攪動器振動在所述間接燃燒窯中被處理的油頁巖顆粒，由此，在所述間接燃燒窯 中的處理期間排除所述油頁巖顆粒的粘附。
31.如權利要求30所述的系統，其中所述攪動器引導高頻聲波進入所述間接燃燒窯。
32.如權利要求1所述的系統，還包括精制單元，所述精制單元接受從通過所述窯式 生產線被處理的油頁巖中提取的碳氫化合物，將所述提取的碳氫化合物提質加工為石油產 品，并且以預定指標分離所述石油產品。
33.如權利要求32所述的系統，其中所述精制單元靠近所述窯式生產線設置，由此，所 述提取的碳氫化合物以與所述提取的碳氫化合物離開所述窯式生產線時的溫度相比基本 上不降低的溫度到達所述精制單元。
34.如權利要求32所述的系統，其中所述系統還包括氫分離器，來自所述氫分離器的 氫氣在所述精制單元中被采用。
35.如權利要求32所述的系統，其中對應于所述熱源的所述燃料包括選自從所述精制 單元中分離的所述石油產品。
36.如權利要求1所述的系統，包括多個所述窯式生產線，所述多個窯式生產線相對于 彼此并聯連接，由此，包含碳氫化合物的油頁巖通過各個所述窯式生產線同時被處理，并且 從所述窯式生產線中被排出時基本上不含碳氫化合物。
37.如權利要求1所述的系統，還包括除熱單元，所述除熱單元接受從所述窯式生產線 中排出的油頁巖并且從其回收熱，在所述除熱單元中回收的所述熱被返回到所述窯式生產 線。
38.一種用于從油頁巖生成石油產品的系統，所述系統包括(a)第一傾斜回轉窯，所述第一傾斜回轉窯接受以處理包含碳氫化合物的油頁巖，并且 在第一溫度維持窯內相應的第一油頁巖處理環境；(b)第一焙燒夾套，所述第一焙燒夾套在操作上與所述第一窯關聯，并且所述第一焙燒 夾套被充分地供給熱，以間接維持所述第一傾斜回轉窯中的所述第一油頁巖處理環境；(c)第二傾斜回轉窯，所述第二傾斜回轉窯串聯連接到所述第一傾斜回轉窯的輸出端， 所述第二傾斜回轉窯接受以進一步處理通過所述第一傾斜回轉窯被處理的油頁巖，并且在 第二溫度維持窯內相應的第二油頁巖處理環境，所述第二溫度比所述第一傾斜回轉窯中的所述第一溫度更高；(d)第二焙燒夾套，所述第二焙燒夾套在操作上與所述第二傾斜回轉窯關聯，并且所述 第二焙燒夾套被充分地供給熱，以間接維持所述第二傾斜回轉窯中的所述第二油頁巖處理 環境；以及(e)熱源，所述熱源包括與油頁巖中碳氫化合物不同的燃料，所述燃料對應于供給所述 第一和第二焙燒夾套的所述熱源，由此從通過所述第一和第二傾斜回轉窯被處理的油頁巖 中分別提取碳氫化合物。
39.如權利要求38所述的系統，其中初步熱解發生在所述第一傾斜回轉窯的所述第一 油頁巖處理環境中，并且附加的熱解發生在所述第二傾斜回轉窯的所述第二油頁巖處理環 境中。
40.如權利要求39所述的系統，其中所述第一傾斜回轉窯中的所述第一溫度是大約華 氏650度，并且所述第二傾斜回轉窯中的所述第二溫度是大約華氏1050度。
41.如權利要求38所述的系統，還包括靠近所述第一和第二傾斜回轉窯設置的精制單 元，所述精制單元接受從通過所述第一和第二傾斜回轉窯被處理的油頁巖中提取的碳氫化 合物，提質加工所述提取的碳氫化合物成為石油產品并且以預定指標分離所述石油產品， 所述提取的碳氫化合物分別以與所述提取的碳氫化合物離開所述第一和第二傾斜回轉窯 時的溫度相比基本上不降低的溫度到達所述精制單元。
42.如權利要求41所述的系統，其中所述精制單元提質加工來自所述第一窯的所述提 取的碳氫化合物，所述來自所述第一窯的所述提取的碳氫化合物獨立于來自所述第二窯的 所述提取的碳氫化合物。
43.如權利要求41所述的系統，還包括預熱窯，所述預熱窯在油頁巖于所述第一和第 二傾斜回轉窯中被處理期間的推進方向上，在所述第一傾斜回轉窯的上游被串聯連接到所 述第一傾斜回轉窯的輸入端。
44.如權利要求43所述的系統，其中所述預熱窯包括維持相應的油頁巖干燥環境的傾 斜回轉窯，在所述油頁巖干燥環境中，在油頁巖進入所述第一傾斜回轉窯之前從油頁巖除 去水分。
45.如權利要求43所述的系統，其中所述預熱窯利用從通過所述第二傾斜回轉窯被處 理的油頁巖中回收的熱。
46.一種用于從油頁巖生成石油產品的系統，所述系統包括(a)預熱窯，所述預熱窯接受以處理包含碳氫化合物的油頁巖，并且維持相應的油頁巖 干燥環境，其中，從所述預熱窯接受的油頁巖除去水分；(b)間接燃燒的、基本上水平設置的熱解窯，所述熱解窯串聯連接到所述預熱窯的輸出 端，所述熱解窯接受以進一步處理通過所述預熱窯被處理的油頁巖，并且維持相應的熱解 環境，其中，碳氫化合物從所述熱解窯接受的油頁巖被除去，所述熱解窯中的所述熱解環境 與所述預熱窯的所述油頁巖干燥環境相比溫度更高；(c)加壓掃掠氣源，所述掃掠氣抑制所述熱解窯式生產線中的燃燒，并且從所述熱解窯 中夾帶以去除提取自在所述熱解窯中被處理的油頁巖的碳氫化合物；以及(d)熱源，所述熱源的輸出供給所述熱解窯，由此維持所述熱解環境。
47.如權利要求46所述的系統，其中所述熱源包括可燃氣體的燃燒器，來自所述燃燒器的煙道氣對應于所述熱源的所述輸出。
48.如權利要求47所述的系統，其中從所述熱解窯中排出的煙道氣被用在所述預熱窯 中以維持油頁巖干燥環境。
49.如權利要求47所述的系統，其中所述熱源還包括與所述燃燒器關聯的熱交換器， 所述熱交換器利用在所述燃燒器中產生的熱來預熱所述掃掠氣。
50.如權利要求46所述的系統，還包括與所述預熱窯關聯的預熱油頁巖傳送器，在油 頁巖于所述預熱窯中的處理期間，所述預熱油頁巖傳送器推進油頁巖縱向地通過所述預熱窯。
51.如權利要求46所述的系統，還包括與所述熱解窯關聯的熱解油頁巖傳送器，在油 頁巖于所述熱解窯中的處理期間，所述熱解油頁巖傳送器推進油頁巖縱向地通過所述熱解窯。
52.如權利要求46所述的系統，還包括在操作上與所述熱解中的所述窯關聯的焙燒夾 套，來自所述熱源的煙道氣充分地供給所述焙燒夾套，所述焙燒夾套間接地與所述熱解窯 協作，以維持被推進通過熱解窯的油頁巖的熱解。
53.如權利要求46所述的系統，其中所述掃掠氣包括氮氣。
54.一種用于從油頁巖中生成石油產品的方法，所述方法包括以下步驟(a)在基本上水平設置的預熱窯中干燥包含碳氫化合物的油頁巖以生成干燥的油頁巖。(b)在所述干燥步驟期間，將包含碳氫化合物的油頁巖從所述預熱窯的輸入端傳送到 所述預熱窯的輸出端；(c)將干燥的油頁巖從所述預熱窯的所述輸出端傳輸至基本上水平設置的熱解窯的輸 入端；(d)在所述熱解窯中，間接加熱所述干燥的油頁巖，由此從所述干燥的油頁巖中提取碳 氫化合物；以及(e)在所述間接加熱期間，將干燥的油頁巖從所述熱解窯的輸入端傳送至所述熱解窯 的輸出端。
55.如權利要求54所述的方法，還包括步驟(a)加熱能夠抑制所述熱解窯中的燃燒的掃掠氣；以及(b)促使所述加熱的掃掠氣通過所述熱解窯，由此從所述熱解窯由所述掃掠氣夾帶并 且從所述干燥的油頁巖去除在所述熱解窯中被提取的碳氫化合物。
56.如權利要求54所述的方法，還包括步驟在所述熱解窯中的處理期間，在所述熱解 窯中振動干燥的油頁巖顆粒以排除所述油頁巖顆粒的粘附。
57.如權利要求54所述的方法，其中所述傳送包含碳氫化合物的油頁巖的步驟包括步 驟轉動所述預熱窯以使所述包含碳氫化合物的油頁巖從所述預熱窯的輸入端滾動至所述 預熱窯的輸出端。
58.如權利要求54所述的方法，其中所述傳送干燥的油頁巖的步驟包括步驟轉動所 述預熱窯以使所述干燥的油頁巖從所述熱解窯的輸入端滾動至所述熱解窯的輸出端。
59.如權利要求54所述的方法，其中所述傳送包含碳氫化合物的油頁巖的步驟包括步 驟利用輸送器將所述包含碳氫化合物的油頁巖從所述預熱窯的輸入端推進至所述預熱窯的輸出端。
60.如權利要求54所述的方法，其中所述傳送干燥的油頁巖的步驟包括步驟利用輸 送器將所述干燥的油頁巖從所述熱解窯的輸入端推進至所述熱解窯的輸出端。
61.如權利要求54所述的方法，其中所述干燥步驟是利用從通過所述熱解窯被處理的 油頁巖中回收的熱來實施的。
62.如權利要求54所述的方法，其中所述的干燥步驟是利用從所述熱解窯中排出的熱 來實施的。
63.如權利要求54所述的方法，還包括步驟通過提質加工所述碳氫化合物成為石油 產品并且以預定指標分離所述石油產品來精制在所述熱解窯中提取的所述碳氫化合物。
64.如權利要求54所述的方法，其中所述的間接加熱步驟是利用熱源的輸出來實施 的，所述熱源采用與在所述熱解窯中被處理的油頁巖中的碳氫化合物不同的燃料。
65.如權利要求64所述的方法，還包括步驟(a)將氫氣從其他氣體中分離出來；以及(b)采用來自所述分離步驟的所述氫氣作為所述熱源的所述輸出。
66.如權利要求64所述的方法，還包括步驟(a)將固體氣化為可燃氣體；以及(b)采用來自所述氣化步驟的所述可燃氣體作為所述熱源的所述輸出。
67.如權利要求64所述的方法，還包括步驟(a)燃燒天然氣以生成煙道氣；以及(b)采用來自所述燃燒步驟的所述煙道氣作為所述熱源的所述輸出。
全文摘要
一種用于從油頁巖(32)生成石油產品(12)的系統，包括由兩個或兩個以上串聯的、基本上水平設置的窯(90，94，104，170，180)組成的窯式生產線(72，152)。粉碎后的油頁巖(36)被推進，接連通過窯(90，94，104，170，180)，并且從窯式生產線(72，152)被排出時基本上不含碳氫化合物。除熱單元(80)從熱的用過的頁巖(78)中回收熱(82)。沿粉碎后的油頁巖(36)的推進方向，接連的窯(90，94，104，170，180)依次維持更高的溫度(T90，T94，T104，T170，T180)。利用包圍窯的焙燒夾套(96，106，182)間接地驅動熱解，與油頁巖(32)中碳氫化合物不同的燃料，例如天然氣(132)、來自氣化器(48)的合成氣(54)或來自分離器(60)的氫氣(62)，提供熱。這些可燃氣體在焙燒夾套(96，106，182)中燃燒或通過燃燒器(134)轉化成為通過焙燒夾套(96，106，182)的熱煙道氣(136)。加熱的掃掠氣(142)夾帶碳氫化合物蒸氣(98，108)。聲波攪動器(192)抑制粉碎后的油頁巖(36)結塊。靠近窯式生產線(72，152)的精制單元(22)將提取的蒸氣(74)或液體(54)狀態的碳氫化合物提質加工為石油產品(12)。
文檔編號C10G1/06GK101896578SQ200880120301
公開日2010年11月24日 申請日期2008年10月10日 優先權日2007年10月12日
發明者H·J·加特雷, R·D·小莫里斯, R·D·莫里斯三世, R·L·彼得森 申請人:因謝爾股份有限公司