專利名稱：油頁巖干餾制油方法
技術領域：
本發明涉及油頁巖地上干懼(upground retorting)技術,具體涉及油頁巖干懼制油方法。
背景技術：
油頁巖干懼分為地下干懼(underground retorting)和地上干懼(upgroundretorting)兩種。其中，地下干餾技術雖已被殼牌公司申請專利，但仍處于研發階段，尚無工業化應用。地上干餾仍是油頁巖開發利用的主要途徑。油頁巖地上干餾又分為外熱式干餾和內熱式干餾兩種。外熱式干餾指熱載體通過爐壁加熱在爐內的油頁巖進行干餾，該技術目前已被淘汰；內熱式干餾指熱載體在爐內直接與油頁巖接觸、進行干餾，是目前油頁巖開發利用的主流技術。內熱式干餾的熱載體分為氣體熱載體和固體熱載體。從總體上看，
無論是氣體熱載體內熱式干餾制油系統，還是固體熱載體內熱式干餾制油系統，都包括干餾反應裝置和冷凝回收系統。本申請將干餾反應裝置定義為對油頁巖進行干餾熱加工而產生干餾產物并向外釋放該干餾產物的裝置，將冷凝回收系統定義為對干餾產物進行冷凝并回收的系統。對于氣體熱載體內熱式干餾制油系統而言，從干餾反應裝置釋放的干餾產物直接進入冷凝回收系統。其中，最典型的氣體熱載體內熱式干餾制油系統有中國撫順式系統、巴西佩特洛瑟克斯(Petrosix)系統、愛沙尼亞基維特(Kiviter)系統等。對于固體熱載體內熱式干餾制油系統而言，由于從干餾反應裝置釋放出的物料是由作固體熱載體的頁巖灰、生成的頁巖半焦以及干餾產物混合而成，目前是通過重力除塵器、旋風分離器等機械除塵設備將氣態的干餾產物與固體的頁巖灰和頁巖半焦分開，然后將干餾產物導入冷凝回收系統，而分出的頁巖灰和頁巖半焦的混合物則進行燃燒，使其溫度達到800°C左右，再重新作為干餾油頁巖的固體熱載體。其中，最典型的固體熱載體內熱式干餾制油系統有愛沙尼亞的葛洛特(Galoter)系統、澳大利亞的塔瑟克(Taciuk)系統(亦稱ATP)等。總之，無論氣體熱載體內熱式干餾制油系統還是固體熱載體內熱式干餾制油系統，干餾產物進入冷凝回收系統時都帶有一定量的粉塵。對于氣體熱載體內熱式干餾制油系統而言，粉塵來源主要是隨氣流被帶出干餾反應裝置的固體物質；對于固體熱載體內熱式干餾制油系統而言，粉塵來源主要是未被機械除塵設備分離下來的固體物質。氣體熱載體內熱式干餾制油系統中，干餾產物進入冷凝回收系統時所帶的粉塵較多，會生成較大量的油泥。相對來講氣體熱載體內熱式干餾制油系統的油泥量較少。油泥是水、頁巖油和粉塵的混合物。氣體熱載體內熱式干餾制油系統所生成的油泥中頁巖油占30%左右，粉塵占20%左右。油泥若得不到及時處理，不但造成油損失，而且影響生產。目前降低油泥的主要途徑是加強進入干餾反應裝置的油頁巖的篩分、改善油頁巖的分配、改進干餾反應裝置內的氣流分布和供熱比例以及降低干懼反應裝置的出口溫度。其中，降低干餾反應裝置的出口溫度目的是使干餾反應裝置的頂部形成溫濕的料層，從而降低粉塵的排出。可見，現有技術無疑教導了通過降低干餾反應裝置的出口溫度來減少油泥生成。與之相應的一個有趣現象是，目前的氣體熱載體內熱式干餾制油系統中，干餾反應裝置的出口溫度普遍較低，如前面提到的中國撫順式系統中干餾反應裝置的出口溫度為80至100°C、巴西佩特洛瑟克斯(Petrosix)系統的出口溫度為150°C左右。頁巖油通常可分為重質油、中質油和輕質油。重質油、中質油和輕質油的劃分并不嚴格。本申請將沸點在450°C以上的部分定義為重質油，將沸點在180至449 °C之間的部分定義為中質油，將將沸點在40至179°C之間的部分定義為輕質油。由于目前氣體熱載體內熱式干餾制油系統中干餾反應裝置的出口溫度較低，因此從冷凝回收系統回收到的頁巖油是重質油、中質油和輕質油混合物。這就為頁巖油的后續利用帶來不便。固體熱載體內熱式干餾制油系統同樣存在這樣的問題。
發明內容
<第一部分>本申請旨在解決的第一個技術問題是提供一種可減少油泥產量的油頁巖干餾制油系統。為此，本申請的油頁巖干餾制油系統包括干餾反應裝置和冷凝回收系統，所述干餾反應裝置的干餾產物釋放端與冷凝回收系統的干餾產物接收端之間通過氣體除塵系統相連，該氣體除塵系統至少包括第一氣體凈化單元，所述第一氣體凈化單元采用過濾精度在O. 01至80微米的多孔過濾材料為過濾元件。多孔過濾材料除主要通過材料本身攔截氣體中的固體粒子從而達到過濾目的外，在過濾過程中，較小的固體粒子還會在材料表面形成搭橋，從而建立更小的空洞以增加對固體粒子的攔截效果。另外，多孔過濾材料還兼具重力沉降、慣性碰撞等捕集固體顆粒的方式，進一步提高了過濾效果。因此，冷凝前采用過濾精度在上述區間范圍內的多孔過濾材料對干餾產物實施凈化后，干餾產物中的粉塵含量可大為減少，從而明顯減少后續油泥的產量。這是機械除塵、靜電除塵難以達到的。經測算，當第一氣體凈化單元采用過濾精度在10微米以下的多孔過濾材料為過濾元件時，由于較高的過濾精度，經氣體除塵系統處理后的干餾產物中的粉塵含量至少能夠降低至5mg/m3以下。這時，冷凝得到的產物基本上為主要由頁巖油和水組成的液體物質，不存在油泥成份。這為簡化冷凝回收系統的工藝流程提供了條件，同時也可提高頁巖油的產率。而將多孔過濾材料的過濾精度控制在O. I微米以上又可以保證較高的過濾效率。基于這樣的原因，本申請中的第一氣體凈化單元優選采用過濾精度在O. I至10微米的多孔過濾材料為過濾元件。在氣體除塵系統需處理的粉塵量較大的情況下，為了避免對第一氣體凈化單元頻繁反吹再生，所述氣體除塵系統還包括按除塵凈化方向設置在第一氣體凈化單元前端的第二氣體凈化單元，所述第二氣體凈化單元采用機械除塵器和靜電除塵器中的一種或兩種。第二氣體凈化單元可對剛進入氣體除塵系統的干餾產物進行一級或幾級凈化處理，除去干餾產物中的大部分的粉塵，使進入第一氣體凈化單元中的粉塵量將大為減少，從而提高第一氣體凈化單元持續工作的時間，降低反吹頻率。為了利用氣體除塵系統捕集下來的渣料余熱，所述干餾反應裝置和氣體除塵系統之間設有換熱系統，該換熱系統包括經一換熱器熱交換連接的第一流路和第二流路，所述第一流路為干餾反應裝置的油頁巖加料通道，第二流路為氣體除塵系統的渣料排渣通道。對于現有的氣體熱載體內熱式干餾制油系統而言，由于干餾反應裝置與冷凝回收系統之間沒有設置用于捕集干餾產物中粉塵的設備，也就不可能利用捕集下來的粉塵熱量對即將進入干餾反應裝置的油頁巖進行預熱。對于現有的固體熱載體內熱式干餾制油系統而言，捕集到的是頁巖灰和頁巖半焦的混合物，該混合物必須燃燒后作為固體熱載體，因此也難以用該混合物直接對即將進入干餾反應裝置的油頁巖進行預熱。總之，本申請上述這種余熱利用方式構思巧妙，能夠對氣體除塵系統捕集下來的渣料的余熱進行有效利用。本申請背景技術中提到，由于干餾反應裝置的出口溫度較低，從冷凝回收系統回收到的頁巖油是重質油、中質油和輕質油混合物，從而為頁巖油的利用帶來不便。對此，在氣體除塵系統可承受的范圍內(主要是第一氣體凈化單元中多孔過濾材料可耐受的溫度范圍內)盡可能的提高干餾反應裝置的出口溫度成為本申請所考慮的方向。而上述的渣料余熱利用方式就是本申請提高干餾反應裝置出口溫度的重要途徑。本申請的具體方案是所述干餾產物釋放端的出口溫度確保使第一氣體凈化單元中的過濾元件可在其多孔過濾材料可耐受的400至800°C的溫度區間內進行過濾；并且，所述冷凝回收系統具有對從所述干餾產物接收端進入的入口溫度彡3501且< 800°C的干餾產物進行逐級冷凝回收的體系。
該方案實際上就是要確保多孔過濾材料在400至800°C的溫度區間內工作，使干餾產物接收端的入口溫度能> 350°C且< 800°C，以便在后續的冷凝回收過程中將重質油、中質油與輕質油分開。正好由于多孔過濾材料在400至800°C的溫度區間內工作，因此從氣體除塵系統也能夠排出高溫的渣料。即使按50%的換熱效率來計算，即將進入干餾反應裝置的油頁巖至少也能被加熱到200°C左右，從而將油頁巖的表面水和結合水降低到2%左右。這樣，當被預熱后的油頁巖進入干餾反應裝置后，就能夠確保從干餾產物釋放端排出出口溫度較高的干餾產物。如此循環，油頁巖干餾制油系統將達到并維持在一個穩定的運行狀態。當然，所述第一氣體凈化單元中的過濾元件最好可在500至800°C的溫度區間內進行過濾；且所述干餾產物接收端的入口溫度> 4501且< 80(TC。這樣，還能夠至少從頁巖油中分出一部分的中質油。本申請的油頁巖干餾制油系統還進一步的提供了一種換熱效率較高的換熱器。具體講，該換熱器包括同軸設置的內筒和外筒，所述內筒可轉動而外筒固定，當內筒轉動時，油頁巖從內筒上的油頁巖進料口進入內筒的筒體并逐漸流動至內筒上的油頁巖出料口，渣料則從外筒上的渣料進料口進入外筒與內筒之間并逐漸流動至外筒上的渣料出料口。外筒能夠有效防止渣料的熱量向換熱器外部擴散，轉動的內筒可使其中的油頁巖受熱均勻，夕卜筒和內筒的長度能夠保證足夠的換熱時間。因此，該換熱器能夠實現固體與固體之間的高效換熱。相比來講，該換熱器熱導率較高，整個過程的傳熱效果更好。其中，所述油頁巖進料口和渣料進料口最好位于換熱器的同一側，所述油頁巖出料口和渣料出料口則位于換熱器的另一側，以形成并流換熱。另外，所述內筒的內筒壁和外筒壁上最好還分別設有隨內筒的轉動而推動內筒中以及內筒與外筒之間的物體向出料方向運動的擠壓結構，比如螺旋狀的筋條、葉片等等。這樣的話，只要通過調整內筒的轉速能夠改變油頁巖和渣料在換熱器中的停留時間，以便根據具體需要改善換熱效果。當然，如果完全不設置上述擠壓結構或者只設置位于內筒內筒壁上的擠壓結構，也可將內筒和外筒整體向出料方向傾斜一定角度(最好設定為10至30° ),以便依靠重力使物料自行流動。
綜上所述，本申請的油頁巖干餾制油系統一方面能夠減少甚至消除冷凝回收過程中產生的油泥，一方面能夠在節能條件下提高干餾反應裝置的出口溫度從而使頁巖油得以細分回收，相比于現有技術具有顯著進步，尤其適合作為氣體熱載體內熱式干餾制油系統。〈第二部分〉本申請旨在解決的第二個技術問題是提供一種可使頁巖油得以細分回收的油頁巖干餾制油方法。本“第二部分”的下述內容可參照“第一部分”的內容進行理解。為此，本申請的油頁巖干餾制油方法包括的步驟為一、從干餾反應裝置的干餾產物釋放端排出干餾產物并通入氣體除塵系統；二、經氣體除塵系統處理得到渣料和凈化后的干餾產物，所述渣料通往換熱系統，所述凈化后的干餾產物通往冷凝回收系統；三、所述渣料在換熱系統中對即將進入干餾反應裝置的油頁巖進行加熱，以確保該加 熱后的油頁巖在進入干餾反應裝置反應后從干餾產物釋放端排出出口溫度較高的干餾產物，該出口溫度確保使干餾產物經氣體除塵系統后在冷凝回收系統的干餾產物接收端仍達到> 350°C且
<800°C的入口溫度；四、通過冷凝回收系統對從所述干餾產物接收端進入的干餾產物進行逐級冷凝回收。就像上述“第一部分”中提到的，該方法在節能條件下將干餾產物接收端的入口溫度提高到> 3501且< 800°C，也就是說，與現有技術相比，本申請將干餾產物在開始進行冷凝回收時的溫度足足提高了 200°C以上，因此，在后續的逐級冷凝回收過程中就能夠得到相對細分的頁巖油。基于在上述“第一部分”中已陳述的理由，通過換熱系統加熱后的油頁巖在進入干餾反應裝置反應后從干餾產物釋放端排出的干餾產物的出口溫度可確保使該干餾產物經氣體除塵系統處理后在冷凝回收系統的干餾產物接收端達到> 450°C且
<800°C的入口溫度。對于本申請的油頁巖干餾制油方法而言，氣體除塵系統并非必須使用過濾的方法。這是因為，本申請的油頁巖干餾制油方法中，氣體除塵系統的首要作用是捕集粉塵，因此，即便采用傳統的機械除塵裝置(例如重力除塵器或旋風除塵器)也可以實現這樣的目的。當然，本申請還是建議所述氣體除塵系統至少包括第一氣體凈化單元，所述第一氣體凈化單元采用過濾精度在O. 01至80微米的多孔過濾材料為過濾元件，且該過濾元件可在其多孔過濾材料可耐受的400 (優選是500)至800°C的溫度區間內進行過濾。基于在上述“第一部分”中已陳述的理由，在氣體除塵系統需處理的粉塵量較大的情況下，所述氣體除塵系統最好還包括按除塵凈化方向設置在第一氣體凈化單元前端的第二氣體凈化單元，所述第二氣體凈化單元采用機械除塵器和靜電除塵器中的一種或兩種。這樣可以提高第一氣體凈化單元持續工作的時間，降低反吹頻率。同樣基于在上述“第一部分”中已陳述的理由，所述第一氣體凈化單元采用過濾精度在O. I至10微米的多孔過濾材料為過濾元件，以便將經氣體除塵系統處理后的干餾產物中的粉塵含量降低至5mg/m3以下。作為換熱系統的具體結構，所述換熱系統包括經一換熱器熱交換連接的第一流路和第二流路，所述第一流路為干餾反應裝置的油頁巖加料通道，第二流路為氣體除塵系統的渣料排渣通道。其中，所述換熱器包括同軸設置的內筒和外筒，所述內筒可轉動而外筒固定，當內筒轉動時，油頁巖從內筒上的油頁巖進料口進入內筒筒體并逐漸流動至內筒上的油頁巖出料口，渣料則從外筒上的渣料進料口進入外筒與內筒之間并逐漸流動至外筒上的渣料出料□。進一步的是，所述油頁巖進料口和渣料進料口均位于換熱器的同一側，所述油頁巖出料口和渣料出料口均位于換熱器的另一側。進一步的是，所述內筒的內筒壁和外筒壁上分別設有隨內筒的轉動而推動內筒中以及內筒與外筒之間的物體向出料方向運動的擠壓結構。<第三部分>本申請旨在解決的第三個技術問題是提供一種可實現渣熱利用的氣體凈化系統。本“第三部分”的下述內容可參照“第二部分”的內容進行理解。對此，該氣體凈化系統包括用于產生含塵氣體的的反應發生裝置和與該反應發生裝置上的含塵氣體釋放端相連的氣體除塵裝置，該氣體除塵裝置上設有排渣裝置，所述反應發生裝置和氣體除塵裝置之間設有換熱系統，該換熱系統包括經一換熱器熱交換連接的第一流路和第二流路，所述第一流路為反應發生裝置的原料加料通道，第二流路為氣體除塵裝置的渣料排渣通道，該排渣通道與所述排渣裝置相連。進一步的是，所述氣體除塵裝置至少包括第一氣體凈化單元，所述第一氣體凈化單元采用過濾精度在O. 01至100微米的多孔過濾材料為過濾元件。進一步的是，所述第一氣體凈化單元采用過濾精度在O. I至10微米的多孔過濾材料為過濾元件。其中，所述多孔過濾材料最高可在800°C下進行過濾。進一步的是，所述氣體除塵裝置還包括按除塵凈化方向設置在第一氣體凈化單元前端的第二氣體凈化單元，所述第二氣體凈化單元采用機械除塵器和靜電除塵器中的一種或兩種。進一步的是，所述換熱器包括同軸設置的內筒和外筒，所述內筒可轉動而外筒固定，當內筒轉動時，即將進入反應發生裝置的原料從內筒上的原料進料口進入內筒筒體并逐漸流動至內筒上的原料出料口，從氣體除塵裝置排出的渣料則從外筒上的渣料進料口進入外筒與內筒之間并逐漸流動至外筒上的渣料出料口。進一步的是，所述原料進料口和渣料進料口均位于換熱器的同一側，所述原料出料口和渣料出料口均位于換熱器的另一側。進一步的是，所述內筒的內筒壁和外筒壁上分別設有隨內筒的轉動而推動內筒中以及內筒與外筒之間的物料向出料方向運動的擠壓結構。當所述的氣體凈化系統用于油頁巖干餾制油時，所述反應發生裝置為干餾反應裝置，所述的原料為油頁巖；并且，由所述濾渣在換熱系統中對即將進入干餾反應裝置的油頁巖進行加熱，以確保該加熱后的油頁巖在進入干餾反應裝置反應后從所述含塵氣體釋放端排出出口溫度較高的干餾產物，該出口溫度確保使干餾產物經氣體除塵裝置處理后仍達到彡350°〇且< 800°C的高溫。進一步的是，通過換熱系統加熱后的油頁巖在進入干餾反應裝置反應后從含塵氣體釋放端排出的干餾產物的出口溫度可確保使該干餾產物經氣體除塵裝置處理后達到彡450°〇且< 800°C的高溫。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的說明。本申請附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。
圖I為本申請油頁巖干餾制油系統的原理示意圖(工藝流程圖)。圖2為本申請油頁巖干餾制油系統中換熱器的結構示意圖。
具體實施例方式首先結合附圖對本申請的一種可實現渣熱利用的氣體凈化系統進行具體說明。如圖I所示，該氣體凈化系統包括，用于產生含塵氣體的的反應發生裝置5和與該反應發生裝置5上的含塵氣體釋放端相連的氣體除塵裝置6，該氣體除塵裝置6上設有排渣
裝置，所述反應發生裝置5和氣體除塵裝置6之間設有換熱系統4，該換熱系統4包括經一換熱器410熱交換連接的第一流路420和第二流路430，所述第一流路420為反應發生裝置5的原料加料通道，第二流路430為氣體除塵裝置6的渣料排渣通道，該排渣通道與所述排渣裝置相連。現有的氣體氣體除塵裝置6除塵裝置6—般都有帶有排渣裝置。比如，氣體除塵裝置6的底部通常是倒錐形的設計，口部有用于卸料的閥。有的排渣裝置還可能采用比較復雜的機械，常用的有螺旋出料機等。氣體除塵裝置6可以僅采用現有的重力除塵器、旋風除塵器和靜電除塵器中的一種或幾種。所說的“第一流路420”和“第二流路430”泛指原料加料路線和渣料排渣路線，現實中通常包括輸送管道、輸送帶中的一種或幾種。“熱交換連接”指第一流路420與第二流路430可直接實現物理換熱。該氣體凈化系統的關鍵在于能夠用氣體除塵裝置6的渣料預熱將進入該反應發生裝置5的原料，節約能源。如圖I所示，該氣體凈化系統中，所述氣體除塵裝置6至少包括第一氣體凈化單元210，所述第一氣體凈化單元210采用過濾精度在O. 01至100微米的多孔過濾材料為過濾元件。為了保證更更高的過濾精度以及較高的過濾效率，第一氣體凈化單元210最好采用過濾精度在O. I至10微米的多孔過濾材料為過濾元件。另外，如果氣體除塵裝置6將在高溫下工作，所選用的多孔過濾材料應最高可在800°C下進行過濾。要滿足這樣的條件，可選擇的多孔過濾材料主要為燒結金屬多孔材料或陶瓷多孔材料。燒結金屬多孔材料中優選FeAl金屬間化合物多孔材料、TiAl金屬間化合物多孔材料或者NiAl金屬間化合物多孔材料，這類材料有較高的高溫抗腐蝕性、過濾精度以及可加工性，具有優良的綜合使用性能。在此基礎上，氣體除塵裝置6還包括按除塵凈化方向設置在第一氣體凈化單元210前端的第二氣體凈化單元220，所述第二氣體凈化單元220采用機械除塵器和靜電除塵器中的一種或兩種。將第一氣體凈化單元210和第二氣體凈化單元220搭配起來使用效果更好。如圖2所示，該氣體凈化系統中，所述換熱器410包括同軸設置的內筒412和外筒411，所述內筒412可轉動而外筒411固定，當內筒412轉動時，即將進入反應發生裝置5的原料從內筒412上的原料進料口 412J’進入內筒412筒體并逐漸流動至內筒412上的原料出料口 412C’，從氣體除塵裝置6排出的渣料則從外筒411上的渣料進料口 411J進入外筒411與內筒412之間并逐漸流動至外筒411上的渣料出料口 411C。其中，所述原料進料口412J’和渣料進料口 411J均位于換熱器410的同一側，所述原料出料口 412C’和渣料出料口 411C均位于換熱器410的另一側，從而實現并流換熱；所述內筒412的內筒壁和外筒壁上分別設有隨內筒412的轉動而推動內筒412中以及內筒412與外筒411之間的物料向出料方向運動的擠壓結構。擠壓結構最好選擇螺旋狀的筋條或葉片。并流換熱時，內筒412內外的筋條或葉片的螺旋方向應一致，但螺旋角度可以相同也可以不同。調換原料進料口412J’與原料出料口 412C’的方向或者調換渣料進料口 411J與渣料出料口 411C的方向將實現逆流換熱。逆流換熱時，內筒412內外的筋條或葉片的螺旋方向應相反，但螺旋角度可以相同也可以不同。調整內筒412的轉速可以改變渣料和原料在換熱器中的停留時間。如圖I所示，當上述的氣體凈化系統用于油頁巖干餾制油時，所述反應發生裝置5為干餾反應裝置1，所述的原料為油頁巖，并且氣體除塵裝置6即氣體除塵系統2。這時，應由所述濾渣在換熱系統4中對即將進入干餾反應裝置的油頁巖進行加熱，以確保該加熱后的油頁巖在進入干餾反應裝置I反應后從所述含塵氣體釋放端排出出口溫度 較高的干餾產物，該出口溫度確保使干餾產物經氣體除塵裝置6處理后仍達到> 3501且< 800°C的高溫。通過換熱系統4加熱后的油頁巖在進入干餾反應裝置反應后從含塵氣體釋放端排出的干餾產物的出口溫度最好可確保使該干餾產物經氣體除塵裝置6處理后達到> 450°C且
<800°C的高溫。如圖I所示，使用上述的氣體凈化系統實現油頁巖干餾制油方法包括的步驟為一、從干餾反應裝置I的干餾產物釋放端A排出干餾產物并通入氣體除塵系統2 ;二、經氣體除塵系統2處理得到渣料和凈化后的干餾產物，所述渣料通往換熱系統4，所述凈化后的干餾產物通往冷凝回收系統3 ;三、所述渣料在換熱系統4中對即將進入干餾反應裝置I的油頁巖進行加熱，以確保該加熱后的油頁巖在進入干餾反應裝置I反應后從干餾產物釋放端A排出出口溫度較高的干餾產物，該出口溫度確保使干餾產物經氣體除塵系統2后在冷凝回收系統3的干餾產物接收端B仍達到彡3500C (優選450°C)且< 800°C的入口溫度；四、通過冷凝回收系統3對從所述干餾產物接收端B進入的干餾產物進行逐級冷凝回收。當在冷凝回收系統3的干餾產物接收端B達到彡3501且< 800°C的入口溫度時，所述氣體除塵系統2中第一氣體凈化單元210的過濾元件應在其多孔過濾材料可耐受的400至800°C的溫度區間內進行過濾；當在冷凝回收系統3的干餾產物接收端B達到彡4501且< 800°C的入口溫度時，所述氣體除塵系統2中第一氣體凈化單元210的過濾元件應在其多孔過濾材料可耐受的500至800°C的溫度區間內進行過濾。以多孔過濾材料在500至800°C的溫度區間內工作為例，從氣體除塵系統也能夠排出高溫(500至800°C )的渣料。即使按50%的換熱效率來計算，即將進入干餾反應裝置的油頁巖至少也能被加熱到250°C左右，從而將油頁巖的表面水和結合水降低到2%以下。這樣，當被預熱后的油頁巖進入干餾反應裝置后，就能夠確保從干餾產物釋放端排出出口溫度較高的干餾產物。如此循環，油頁巖干餾制油系統將達到并維持在一個穩定的運行狀態。實施例I油頁巖干餾制油系統包括干餾反應裝置I和冷凝回收系統3，冷凝回收系統3主要包括由按冷凝回收路線依次設置的空冷器310、水冷器320、深冷器330所組成的三級冷凝回收體系，每一級冷卻器的底部均設有頁巖油排出管路；所述干餾反應裝置I的干餾產物釋放端A與冷凝回收系統3的干餾產物接收端B之間通過氣體除塵系統2相連，該氣體除塵系統2包括第一氣體凈化單元210和按除塵凈化方向設置在第一氣體凈化單元210前端的第二氣體凈化單元220，第二氣體凈化單元220采用重力除塵器，第一氣體凈化單元210采用過濾精度為5微米的FeAl金屬間化合物多孔過濾材料為過濾元件；干餾反應裝置I和氣體除塵系統2之間設有換熱系統4，該換熱系統4包括經一換熱器410熱交換連接的第一流路420和第二流路430，所述第一流路420為干餾反應裝置I的油頁巖加料通道，第二流路430為氣體除塵系統2的渣料排渣通道；該換熱器410包括同軸設置的內筒412和外筒411，內筒412可轉動而外筒411固定，當內筒412轉動時，油頁巖從內筒412上的油頁巖進料口 412 J進入內筒412的筒體并逐漸流動至內筒412上的油頁巖出料口 412C，渣料則從外筒411上的渣料進料口 411J進入外筒411與內筒412之間并逐漸流動至外筒411上的渣料出料口 411C，油頁巖進料口 412J和渣料進料口 41IJ均位于換熱器410的同一側，油頁巖出料口 412C和渣料出料口 411C均位于換熱器410的另一側，且內筒412的內筒壁和外筒壁上分別設有隨內筒412的轉動而推動內筒412中以及內筒412與外筒413之間的物體向出料方向運動的螺旋葉片。通過該油頁巖干餾制油系統實現油頁巖干餾制油的方法為系統穩定運行后，干餾反應裝置I的干餾產物釋放端A排出溫度約600°C的干餾產物，該干餾產物經第二氣體凈
化單元220初步除塵凈化后以約500°C的溫度進入第一氣體凈化單元210進行過濾，過濾后的干餾產物中粉塵含量降低為3mg/m3以下，然后進入冷凝回收系統3 ;第一級的空冷器310將干餾產物的溫度降至450°C左右，這時，從空冷器310底部獲得沸點在450°C以上的重質油(不含油泥，且固含量3mg/m3以下)；第二級的水冷器320將剩余的干餾產物的溫度降至180°C左右，這時，從空冷器310底部獲得沸點在180至449°C之間的中質油(不含油泥，且固含量3mg/m3以下)；第三級的深冷器330將剩余的干餾產物的溫度降至40°C左右，這時，從深冷器330底部獲得沸點在40至179°C之間的輕質油(不含油泥，且固含量3mg/m3以下)；剩余的干餾產物主要為頁巖氣；從第二氣體凈化單元220和第一氣體凈化單元210排出的渣料約500°C左右，進入換熱器410后與即將進入干餾反應裝置I的油頁巖進行換熱，使油頁巖升溫至300°C，將油頁巖的表面水和結合水降低到2%以下，從而確保該油頁巖在進入干餾反應裝置I反應時使干餾反應裝置I內的溫度梯度減小，減少干餾吸熱，從而在干餾產物釋放端A排出出口溫度約600°C的干餾產物。該實施例的技術效果主要有1)將目前油頁巖的產率從80%提高到99%以上，沒有任何頁巖油的浪費；2)不產生油泥，在傳統的工藝中，無法解決油泥的問題可以徹底解決；3)降低生產成本通過此項工藝的改進，可以將頁巖油的生產成本降低15%以上，提高企業在同行業的競爭力，由于工藝縮短，其穩定性提高，維護和保養的費用也相應的降低；4)將油氣中的含塵量一次性降低到3mg/m3以下，徹底解決工藝中的后續生產中的問題；5)提升重質油的產量傳統的工藝中，重質油在冷卻的過程中很容易和油泥混合到一起，無法分離，本次在高溫狀態下除塵，重質油則很容易被提煉出來；6)充分利用熱能，降低了整個過程的能耗；7)將油頁巖的水分降低到2%以下，減少干餾過程的吸熱；3)徹底解決油頁巖加熱不均勻的現象。
權利要求
1.油頁巖干餾制油方法，包括的步驟為一、從干餾反應裝置(I)的干餾產物釋放端(A)排出干餾產物并通入氣體除塵系統(2);二、經氣體除塵系統(2)處理得到渣料和凈化后的干餾產物，所述渣料通往換熱系統(4)，所述凈化后的干餾產物通往冷凝回收系統(3);三、所述渣料在換熱系統(4)中對即將進入干餾反應裝置(I)的油頁巖進行加熱，以確保該加熱后的油頁巖在進入干餾反應裝置(I)反應后從干餾產物釋放端(A)排出出口溫度較高的干餾產物，該出口溫度確保使干餾產物經氣體除塵系統(2)后在冷凝回收系統(3)的干餾產物接收端(B)仍達到≥3501且< 800°C的入口溫度；四、通過冷凝回收系統(3)對從所述干餾產物接收端(B )進入的干餾產物進行逐級冷凝回收。
2.如權利要求I所述的油頁巖干餾制油方法，其特征在于通過換熱系統(4)加熱后的油頁巖在進入干餾反應裝置(I)反應后從干餾產物釋放端(A)排出的干餾產物的出口溫度可確保使該干餾產物經氣體除塵系統(2)處理后在冷凝回收系統(3)的干餾產物接收端(B)達到≥450°〇且<800°C的入口溫度。
3.如權利要求2所述的油頁巖干餾制油方法，其特征在于所述氣體除塵系統(2)至少包括第一氣體凈化單元(210)，所述第一氣體凈化單元(210)采用過濾精度在O. 01至80微米的多孔過濾材料為過濾元件，該過濾元件可在其多孔過濾材料可耐受的500至800°C的溫度區間內進行過濾。
4.如權利要求I所述的油頁巖干餾制油方法，其特征在于所述氣體除塵系統(2)至少包括第一氣體凈化單元(210)，所述第一氣體凈化單元(210)采用過濾精度在O. 01至80微米的多孔過濾材料為過濾元件，該過濾元件可在其多孔過濾材料可耐受的400至800°C的溫度區間內進行過濾。
5.如權利要求3或4所述的油頁巖干餾制油方法，其特征在于所述第一氣體凈化單元(210)采用過濾精度在O. I至10微米的多孔過濾材料為過濾元件，以將經氣體除塵系統(2)處理后的干餾產物中的粉塵含量降低至5mg/m3以下。
6.如權利要求3或4所述的油頁巖干餾制油方法，其特征在于所述氣體除塵系統(2)還包括按除塵凈化方向設置在第一氣體凈化單元(210)前端的第二氣體凈化單元(220)，所述第二氣體凈化單元(220)采用機械除塵器和靜電除塵器中的一種或兩種。
7.如權利要求I所述的油頁巖干餾制油方法，其特征在于所述換熱系統(4)包括經一換熱器(410)熱交換連接的第一流路(420)和第二流路(430)，所述第一流路(420)為干餾反應裝置(I)的油頁巖加料通道，第二流路(430)為氣體除塵系統(2)的渣料排渣通道。
8.如權利要求7所述的油頁巖干餾制油方法，其特征在于所述換熱器(410)包括同軸設置的內筒(412)和外筒(411)，所述內筒(412)可轉動而外筒(411)固定，當內筒(412)轉動時，油頁巖從內筒(412)上的油頁巖進料口(412J)進入內筒(412)的筒體并逐漸流動至內筒(412)上的油頁巖出料口(412C)，渣料則從外筒(411)上的渣料進料口(411J)進入外筒(411)與內筒(412)之間并逐漸流動至外筒(411)上的渣料出料口(411C)。
9.如權利要求8所述的油頁巖干餾制油方法，其特征在于所述油頁巖進料口(412J)和渣料進料口( 411J )均位于換熱器(410 )的同一側，所述油頁巖出料口( 412C )和渣料出料口(411C)均位于換熱器(410)的另一側。
10.如權利要求8所述的油頁巖干餾制油方法，其特征在于所述內筒(412)的內筒壁和外筒壁上分別設有隨內筒(412)的轉動而推動內筒(412)中以及內筒(412)與外筒(413)之間的物體向出料方向運動的擠壓結構 。
全文摘要
本發明公開了一種可使頁巖油得以細分回收的油頁巖干餾制油方法。該方法包括的步驟為一、從干餾反應裝置的干餾產物釋放端排出干餾產物并通入氣體除塵系統；二、經氣體除塵系統處理得到渣料和凈化后的干餾產物，所述渣料通往換熱系統，所述凈化后的干餾產物通往冷凝回收系統；三、所述渣料在換熱系統中對即將進入干餾反應裝置的油頁巖進行加熱，以確保該加熱后的油頁巖在進入干餾反應裝置反應后從干餾產物釋放端排出出口溫度較高的干餾產物，該出口溫度確保使干餾產物經氣體除塵系統后在冷凝回收系統的干餾產物接收端仍達到≥350℃且＜800℃的入口溫度；四、通過冷凝回收系統對從所述干餾產物接收端進入的干餾產物進行逐級冷凝回收。
文檔編號C10G1/00GK102876346SQ20121031556
公開日2013年1月16日 申請日期2012年8月30日 優先權日2012年8月30日
發明者高麟, 汪濤, 林勇 申請人:成都易態科技有限公司