油页岩的干馏方法技术

在设置干馏区及燃烧区和／或冷却区的循环转动炉箅式干馏釜中进行油页岩的干馏。油页岩以碎块形式送入各区。在油页岩进入干馏区前，将至少部分油页岩层用３５０—１５０℃的热气流预热。通入干馏区的热气是干馏区排出的第一流出气经预热而得的产品气体。将至少部分由间接加热器加热第一流出气后所得的第二流出气用作预热油页岩的热气流。将至少部分曾用于流经冷却区的油页岩层的另一种含氧气用作送入燃烧区的含氧气，并将该含氧气送至燃烧器。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油页岩的干馏过程，更明确地讲是涉及在下述装置中进行油页岩干馏的过程，该装置装有转动炉篦，及分别固定在该转动炉篦上下的空气室，空气室的结构是它们与转动炉篦保持气密，以防气体从相应的空气室向外泄漏（为了方便，以下称上述设备为转动炉篦干馏釜）。采用通称圆炉篦或平直炉篦的转动炉篦干馏釜干馏油页岩时，基本的操作是使气体大体上成直角地穿过固体块状油页岩层，油页岩载于传送炉篦上并与转动炉篦几乎水平地共同移动，这样来加热或冷却油页岩。这种操作与众所周知的在这类设备中焙烧和冷却铁矿石的方法相似。在这种转动炉篦式干馏釜中干馏油页岩的优点是，油页岩在处理过程中不会研磨成粉末，因为如上所述，进行干馏的油页岩是载于转动炉篦上，油页岩本身以固定床的形式移动的。在本
中大家知道油页岩在干馏过程中会生成很多裂纹，并且变脆。因而在轻微撞击下就碎成粉末。如果油页岩的干馏处理是在一种使油页岩从釜顶加入从釜底排出这样的设备中进行时，则在釜中形成油页岩块的移动床，当气体流经此移动床时（这类设备以下称为“移动床设备”），油页岩块床层在移动过程中由于油页岩块彼此互相接触而碰撞和磨擦，会产生大量的油页岩粉末。上面谈到如果产生的油页岩粉末的体积很大，气体流经油页岩块床层的阻力就增加，不仅造成鼓风的动力增加，而且气体流经油页岩-->块床层时还会形成沟流。因此油页岩就不能达到充分干馏。此外，大量的油页岩粉末混入所得的干馏油中，会使干馏油的质量显著降低。由于上述原因，采用转动炉篦式干馏釜干馏油页岩是一种优良的方法，因为它具有仅生成很少量的油页岩粉末的特点。美国专利3325395，4058905和4082645已提出用转动炉篦式干馏釜干馏油页岩的常规方法。在美国商业部National    Te-chical    Lnformation    Service的Oil    Shale    Data    Book，PB80-125636中，也以圆炉篦干馏过程（以下称为“常规过程”）介绍了这类方法。参考上述数据册的系统示意图，下面叙述常规过程的概要及其缺点。图2是已知的一种直接加热过程的系统示意图。当载于转动炉篦的油页岩层顺序通过隔墙a′，b′之间的加热干馏区W，隔墙b′c之间的碳回收区X，隔墙c，d之间的第一冷却区Y和隔墙d，e之间的第二冷却区Z时，分别与送至各区的气流接触，油页岩即完成了干馏、回收碳和冷却等操作步骤。在图2中，用油页岩加料器（未示出）将油页岩块加在加热干馏区W左边的转动炉篦1″上，形成油页岩层2′。当转动炉篦移动时，油页岩层2′首先进入加热干馏区W，在此区油页岩与燃烧循环气中所含的干馏气得到的热气流接触。油页岩经加热干馏后，油页岩层进入碳回收区X。进入碳回收区X的油页岩层2′与空气流接触，使仍留在干馏后的页岩中的有机碳燃烧。用由燃烧热产生的热气使油页岩层2′下部尚未受到干馏的油页岩完成干馏。然后油页岩层2′进入第一冷却区Y，在此区它与循环气流接触并被它冷却。此后油页岩层2′进入第-->二冷却区Z，在这里它与空气流接触并被它进一步冷却。油页岩层2′的显热回收后，油页岩层2′即由系统中排出。由加热干馏区W和碳回收区X流出的气体随同馏出油和馏出水一起被引入气-液分离器S，在分离器中，馏出油和馏出水与气体分离。气体由鼓风机3′送出。一部分气体作为产品气由系统中排出，其余的气体作为循环气送至第一冷却区Y。气体在第一冷却区Y预热后，由鼓风机4′送至加热干馏区W，与在第二冷却区Z中预热后由鼓风机5′送来的空气混合。循环气中所含的一部分馏出气因之燃烧生成热气。此热气即将油页岩加热干馏。图2也给出了进料油页岩F，废页岩D，空气A，燃烧器B，压缩机和冷却器PC，产品气PG和馏出油及馏出水DOW。如上所述，图2所示的过程的优点是将空气直接送入循环气流，使一部分馏出气燃烧，即可容易地得到用于干馏油页岩所需的热气体，而不需要任何特殊的设备。但伴随的缺点是所得的产品气体热值很低。图3说明一种间接加热过程的已知实例。此实例改进了直接加热过程的上述缺点。在图3的过程中，经第一冷却区Y预热后的气体在间接加热器6′中进一步加热，然后所得的热气体被送至加热干馏区W中。采用一部分馏出气体作为间接加热器6′的能源。在图3的过程中，进入循环气系统中的空气仅由为了回收碳而送入碳回收区X的空气供给。因此与图2过程得到的产品相比，所得的产品具有热值高的优点。在图2和图3中，相同的参考符号代表相同的结构部件。WG代表燃烧废气。在图3的过程中，间接加热器6′所需的传热面积变得太大，以致难于设计一种经济的油页岩干馏装置。如果以提高间接加-->热器废气的温度来减少传热面积，则产生了另外的缺点，即装置的热效率大大降低。图2及图3过程的共同缺点是，当进料油页岩中水的含量变化时，油页岩的干馏不能充分实现，或者必须将油页岩的干馏装置设计成不必要大的生产能力。下面详细叙述上述问题的原因。本专利技术人测定了干馏油页岩所需的热量。根据Fisher化验分析数据，发现油页岩的组成为：水含量：9.24%（重）（由室温至500℃干馏所得全部水的比率，以进料油页岩为基数）烃含量：8.94%（重）（由室温至500℃干馏所得全部烃化合物的比率，以进料油页岩为基数）残余物含量：81.82%（重）按照上述测定结果，在500℃干馏上述油页岩所需热量为：所需的总热量：约182千卡每公斤进料油页岩所需总热量的剖析：干馏水所需的热量约46%。干馏烃类所需的热量约0.5%。其它（主要为油页岩的显热）约53.5%。从以上测定的数据明显地看出，干馏油页岩所需的热量大部分消耗于脱除水，仅很少消耗于预期的用途，即油的馏出。干馏水所需的这种反常大的热量，可能不仅是由于水的蒸发潜热大，还由于据说油页岩中存在的结合水的离解热也大。众所周知，不仅油页岩中的烃类含量变化大，而且其水含量变化-->也很大，甚至在同一地区不同地点开采的油页岩也是这样。事实上，本专利技术人测定了油页岩的样品，观察到如下的变化（根据Fisher的化验分析方法）。烃类含量：5.66-12.31%（重）（以进料油页岩为基数）含水量：6.77-18.72%（重）（以进料油页岩为基数）这种变化，特别是油页岩中水含量的变化，意味着油页岩干馏装置的热负荷变化很大。现在让我们通过实例设想在图2及图3所述的过程中，油页岩的含水量已经增加。为了完成油页岩中所含烃类的干馏，必须提高送入加热干馏区W的气体温度或增加送入气体的数量，以适应这种变化。如果送入的气体温度升得过高，油页岩所含的碳酸盐也开始分解，所提供的热量也消耗于分解碳酸盐。这不仅使预期目标难以实现，而且还产生了另外的问题，即由于烃类气化速度的增加，使所得干馏油的质量降低收率减少。大家也已知道，烃类含量变化，干馏所得的可燃性气体组分（氢，甲烷，乙烷，丙烷等）的产率也变化，且不谈油的收率变化。这些可燃性气体组分产率的变化会造成以下的困难。在图2的直接加热过程的常见实例中，加热干馏区W产生的馏出气部分地循环并与空气混合，使一部分这种循环气燃烧生成热气，此热气然后用于油页岩的加热干馏。不用说，燃烧废气中所含空气中的惰性气体，主要是氮气和二氧化碳等，也与循环气相混合，因而降低了循环气的热值。当干馏生成的可燃性气体组分的含量本文档来自技高网...

【技术保护点】
在一个设置第一区和第二区和／或第三区的转动炉篦干馏釜中干馏油页岩的过程，该过程包括以下顺序的步骤：（ｉ）输送碎块状的油页岩经过第一区，在此区内，载于转动炉篦上的碎块状油页岩层与穿过油页岩层的热气流接触，因而使油页岩加热干馏；和（ｉｉ ）输送所得的油页岩层经过第二区，在此区内，油页岩层与流经油页岩层的含氧气流接触；和／或输送所得的油页岩层经过第三区，在此区内，油页岩层由流经油页岩层的气流冷却，其改进之处在于：（ａ）油页岩层进入第一区以前，至少一部分油页岩层与温度为３５ ０－１５０℃的热气流接触，因而被预热；（ｂ）通入第一区的热气流是由预热第一区排出的第一流出气而得到的产品气体，在第三区内，由间接加热器加热所得的气体，将其送至燃烧器，然后将另外的含氧气与这样加热过的第一流出气相混合，使一部分流出气燃烧； （ｃ）将至少一部分由（ｂ）中的间接加热器加热第一流出气得到的第二流出气用作预热（ａ）中的至少一部分油页岩层的热气流；和（ｄ）将至少一部分在第三区中曾流经油页岩层并在第三区中被预热过的另外的含氧气用作供给第二区的含氧气体，另一种含氧气 则供给（ｂ）中的燃烧器。...

【技术特征摘要】
JP 1986-12-2 285906/861、在一个设置第一区和第二区和/或第三区的转动炉篦干馏釜中干馏油页岩的过程，该过程包括以下顺序的步骤：(i)输送碎块状的油页岩经过第一区，在此区内，载于转动炉篦上的碎块状油页岩层与穿过油页岩层的热气流接触，因而使油页岩加热干馏；和(ii)输送所得的油页岩层经过第二区，在此区内，油页岩层与流经油页岩层的含氧气流接触；和/或输送所得的油页岩层经过第三区，在此区内，油页岩层由流经油页岩层的气流冷却，其改进之处在于：(a)油页岩层进入第一区...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹈川直彦，山下功祜，井上健治，竹本，池之上哲庆，
申请(专利权)人：工业技术院，
类型：发明
国别省市：JP[日本]