一種油頁巖的氣化工藝及專用設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種油頁巖的氣化工藝及專用設備。
【背景技術】
[0002]油頁巖又稱油母頁巖，是一種固體可燃礦產，由礦物質和有機質組成，是潛在的具有發展前途的替代能源之一。經查明，我國油頁巖的資源量豐富，這為我國實施多元化能源戰略提供了資源保障。
[0003]現有油頁巖開發利用的工藝路線:一是干餾煉油；二是直接燃燒發電。干餾煉煤焦油容易造成污水、污氣的排放，且干餾得到的副產品利用效率低；油頁巖作為燃料直接燃燒發電時，燃燒效率低、設備投資大、能源浪費嚴重，而且易造成嚴重的環境污染。
[0004]歐美等國也有將油頁巖氣化為烴類的先例，但烴類多以液態形式存在，這種氣化方式中油頁巖利用率很低，僅有10%左右；而且氣化產物中含硫量很高，往往是直接排放到大氣中，對環境的污染極大。
[0005]除了將油頁巖氣化為烴類以外，目前也存在關于油頁巖氣化技術的相關研究，所述的油頁巖氣化技術是指在氣化劑(空氣、氧氣、水蒸汽、二氧化碳、氫氣或這些氣體的混合氣)存在的條件下，對油頁巖進行熱化學處理，將油頁巖轉化成一氧化碳、氫氣、甲烷等有效氣體產品的過程，并且還能獲得附加值很高的化工產品。雖然說，與傳統的油頁巖利用技術相比，油頁巖氣化技術更加經濟、環保，效率更高。但是，現有的油頁巖氣化技術中，往往是在固定床中進行的，原料利用率不高，產物中含油量高，苯環含量和重金屬含量都很高，對環境存在較大污染。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題在于克服現有的油頁巖氣化技術對油頁巖的利用率低、污染重的缺陷，而提供了一種油頁巖的氣化工藝及專用設備。所述的油頁巖的氣化工藝得到的合成氣中不含有任何雜質，低位熱值高，可以直接作為燃料使用。
[0007]本發明提供了一種油頁巖的氣化工藝；所述的氣化工藝包括如下步驟:
[0008](I)制備料漿:制備料漿的原料包括油頁巖與煤的混合物、水和分散劑；所述的油頁巖與煤的混合物的含量為50%-70%，所述的水的含量為29%-48%，所述的分散劑的含量為0.7%?2%，所述的百分比為占所述原料的質量百分比；所述的油頁巖與煤的混合物中油頁巖的質量百分含量為20%?100%;制備料漿的工藝可以按照下述方案中的任一進行:
[0009]方案A:將所述原料混合研磨，得料漿；所述料漿中的固體顆粒的粒徑小于0.5mm ；
[0010]方案B:將油頁巖與煤的混合物粉碎至粒徑小于0.5_，再與水、分散劑混合均勻，得料漿；
[0011]方案A和方案B中，所述料漿中的固體含量為58%_70%，所述百分比為固體物質占所述料漿的質量百分比；
[0012](2)氣化:將所述料漿和氣化劑在壓力0.01-8.7MPa、溫度1200-1700°C下反應，生成合成氣，即可；其中，所述料漿與所述氣化劑的輸入比例為0.6-2.5公斤料漿/m3標準態下的氣化劑。
[0013]步驟(I)中，所述油頁巖為本領域常規的含有機質的沉積巖，屬于低熱值固體化石燃料。
[0014]步驟(I)中，所述的油頁巖與煤的混合物的顆粒粒徑為本領域常規，較佳地為小于1mm,或將所述油頁巖與煤粉碎至小于10mm。
[0015]步驟(I)中，所述的分散劑為本領域常規的分散劑，較佳地為萘磺酸鹽、聚羧酸鹽和木質素磺酸鹽中的一種或幾種，更佳地為萘磺酸鈉和/或萘磺酸鉀。
[0016]方案A中，所述混合研磨的設備較佳地為球磨機或自動研磨機。當所述的混合研磨設備為球磨機時，較佳地，所述水以2.84-18.64t/h的流量持續加入所述球磨機中，所述分散劑以0.09-0.47t/h的流量持續加入所述球磨機中。
[0017]步驟(I)中，所述水的含量較佳地為33%?39%，所述的百分比為占所述原料的質量百分比。
[0018]步驟(2)中，所述氣化劑為本領域常規的氣化劑，較佳地為純氧氣或富氧空氣。所述的富氧空氣中的氧含量為本領域常規，較佳地為50-100%，所述百分比為體積百分比。
[0019]步驟(2)中，所述料漿與所述氣化劑的輸入比例較佳地為1.0公斤料漿/m3標準態下的氣化劑。
[0020]本發明的氣化工藝獲得了較好的技術效果，得到的合成氣中可燃氣體的含量高達100%O較佳地，所述合成氣中的干基成分包括: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]本發明還提供了上述氣化工藝的專用設備；所述的專用設備包括通過管線依次連接的一混合研磨設備或一粉碎設備、一料漿槽、一料漿泵和一氣流床氣化爐；所述氣流床氣化爐包括一爐體和一洗滌冷卻室；所述爐體的頂部設有一氣化噴嘴；所述洗滌冷卻室加設于所述爐體的底部外側，并與所述爐體的底部外側形成一封閉空間；所述爐體的底部設有一用于通出氣體的噴淋環和一與該噴淋環連接的下降管；所述下降管位于所述封閉空間內；所述洗滌冷卻室的底部設有一液體出口，所述洗滌冷卻室的中上部設有一合成氣出口。
[0022]本發明中，所述的混合研磨設備為本領域常規，較佳地為球磨機或自動研磨機。其中，所述球磨機中較佳地還包括一孔徑為0.5mm的振動篩。
[0023]本發明中，所述的粉碎設備為本領域常規，較佳地為粉碎機或研磨機。
[0024]本發明中，所述料漿槽內較佳地還設有一攪拌裝置。
[0025]本發明中，較佳地，所述爐體與所述洗滌冷卻室的橫截面形狀相同，較佳地為圓筒狀。
[0026]本發明中，所述爐體的內壁較佳地還設有耐火襯里。
[0027]本發明中，所述氣化噴嘴較佳地設有3-10個通道，更佳地為設有3個通道。所述料漿與所述氣化劑較佳地按照輸入比例來分配氣化噴嘴的通道。
[0028]在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。
[0029]本發明所用試劑和原料均市售可得。
[0030]本發明的積極進步效果在于:本發明利用氣流床氣化高效、高性能的特點，用油頁巖代替煤，與傳統的油頁巖利用技術相比，更加環保、高效、清潔，工業應用前景廣闊。
【附圖說明】
[0031]圖1為實施例1的油頁巖氣化工藝的專用設備。
[0032]圖2為實施例1的專用設備中的氣流床氣化爐的具體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規方法和條件，或按照商品說明書選擇。
[0034]下述實施例中，所述的油頁巖來源于內蒙古，灰分為30%，堆積密度為2.0g/cm3，固定碳為50%，所述百分比為質量百分比；所述的煤來源于新疆，灰分為15%，堆積密度為
1.4g/cm3,固定碳為70%,所述百分比為質量百分比。
[0035]實施例1
[0036]本實施例中的氣化工藝的專用設備參見圖1。所述的專用設備包括依次通過管線連接的球磨機10、料漿槽11、料漿泵12和氣流床氣化爐13。油頁巖1、水2、分散劑3和煤4在球磨機10中混合制漿。料漿槽11內設有攪拌裝置，以維持料漿良好的流動性和穩定性，防止料漿形成硬沉淀。
[0037]氣流床氣化爐13的具體結構參見圖2，所述氣流床氣化爐包括一圓筒狀的爐體1301和一洗滌冷卻室1302 ;所述爐體1301的頂部設有一氣化噴嘴1306 ;所述洗滌冷卻室1302加設于所述爐體1301的底部外側，并與所述爐體1301的底部外側形成一封閉空間；所述爐體1301的底部設有一用于通出氣體的噴淋環1303和一與該噴淋環1303連接的下降管1304 ;所述下降管1304位于所述封閉空間內；所述洗滌冷卻室1302的底部設有一液體出口 1307，所述洗滌冷卻室的中上部設有一合成氣出口 1308。所述爐體1301內壁還設有耐火襯里1305 ;氣化噴嘴1306設有3個通道，所述氣化劑5從氣化噴嘴1306中的其中一個通道輸入所述氣流床氣化爐13。
[0038]實施例2
[0039]本實施例中，實現所述氣化工藝所需的專用設備如實施例1所述。本實施例的氣化工藝包括如下步驟:
[0040](I)制備料漿:所述原料中，所述的油頁巖與煤的混合物(其中，油頁巖含量為100%)的含量為62.07%，所述的水的含量為37.00%，所述的分散劑的含量為0.93%。油頁巖破碎后以31.27t/h的流量進入球磨機10 ;同時，新鮮水以18.64t/h的流量，分散劑(苯磺酸鈉)以0.47t/h的流量分別被送入球磨機10。油頁巖、水及少量分散劑在球磨機I內被研磨并均勻混合，經振動篩過濾后最終形成固體顆粒粒徑小于0.5_、固體含量為63% (重量)、表觀粘度為1020mPa.S、具有良好流動性和穩定性的料漿。制成的料漿被儲存在料漿槽11內，在攪拌槳的作用下可以使料漿在48小時內保持良好的流動性和穩定性。
[0041](2)氣化:料漿槽11內的料漿由料漿泵12經氣化噴嘴1306的通道送入氣流床氣化爐13，同時氣化劑(純氧氣)5通過氣化噴嘴1306的其他通道與料漿并行進入氣流床氣化爐13，氣流床氣化爐13的壓力為6.5MPa、溫度為1240°C。所述料漿與所述氣化劑的輸入比例為1.0公斤料漿/m3標準態下的氣化劑。氣化得到的合成氣干基成分為(體積):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。按照國家標準GB2589-81測量所得合成氣的低位熱值，結果為9.94MJ/Nm3。
[0042]實施例3
[0043]本實施例中，實現所述氣化工藝所需的專用設備如實施例1所述。
[0044]所述原料中，所述的油頁巖與煤的混合物(其中，油頁巖含量為100%)的含量為63.14%，所述的水的含量為35.72%，所述的分散劑的含量為1.13%。
[0045]采用與實施例2相同的流程，油頁巖流量5.02t/h，新鮮水流量為2.84t/h，分散劑(苯磺酸鉀)流量為0.09t/h。料漿固體含量為65% (重量)，表觀粘度為1050mPa.S。氣化劑為富氧空氣(氧含量50%)，氣化爐壓力為0.1MPa，溫度為1306°C。所述料漿與所述氣化劑的輸入比例為1.0公斤料漿/m3標準態下的氣化劑。得到的合成氣干基成為(體積):34.71%的 CO, 13.17% 的 CO2, 28.63% 的 H2,0.13% 的 H2S, 0.01% 的 COS,其余為 N20
[0046]按照國家標準GB2589-81測量所得合成氣的低位熱值，結果為7.49MJ/Nm3。
[0047]實施例4
[0048]本實施例中，