[发明专利]一种油页岩的干馏方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于油页岩加工领域，具体涉及一种油页岩的干馏方法及装置。

背景技术

近年来，随着世界原油资源的日益匮乏和高油价时代的到来，世界各国都在积极寻找石油替代资源，利用油页岩通过干馏技术生产页岩油替代石油资源已成为重要补充方案。油页岩又称油母页岩，是一种含有机质约15％～50％的沉积岩。油页岩的有机物通常由两种物质构成：一种为沥青质；另一种为高分子聚合物，称之为油母。一般认为油母是一种具有三维结构的大分子聚合物的混合物。油母中的碳主要以脂肪族和环烷族结构存在，也有部分芳香族结构。油页岩的无机物主要有石英、高岭土、黏土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等；油页岩中无机矿物质的质量分数通常占50％～85％。

油页岩经加热至500℃左右干馏后，所含油母分解生成页岩油、干馏气和页岩半焦；页岩油可直接作为燃料油，亦可进一步加工生产汽、柴油等车用燃料，我国油页岩含油量(铝甄法)大致在5～20％。因此，合理利用我国油页岩资源可以在一定程度上缓解石油资源短缺现状。

油页岩干馏技术是将块状油页岩粉碎为细粉与高温固体热载体页岩灰在流化状态下，直接接触传热并发生热分解反应的过程，其特征为：油页岩干馏热强度高、干馏速度快、油气停留时间短，气固可快速分离。细粉油页岩原料干馏技术生成的页岩油品质好，收油率高。脱油脱碳后的页岩灰可以作为高岭土、建筑材料等，所得的页岩油可以生产高附加值的芳烃产品、化工轻油及燃料气。

中国专利CN 1621493 A公开的一种油页岩流化干馏工艺，主要是采用石油加工过程的催化裂化提升管反应器技术进行油页岩干馏得到页岩油。该工艺利用高温干气或高温水蒸汽作为热载体，将破碎到0～1000微米的油页岩原料进入提升管反应器进行干馏反应；干馏后的半焦进入烧炭器进行烧炭；烧炭后的高温页岩灰经取热后排出装置；油页岩干馏后所产的页岩油进入油品分馏系统。该工艺技术存在以下几点不足：油页岩原料破碎到粒径为0～1000微米将大大增加原料成本；油页岩原料干馏后的半焦含炭量较高，约3～15％左右，这势必造成烧炭器操作温度高、设备尺寸大，装置投资高；该发明将大量高热值的半焦在装置中进行燃烧从而加大了装置的烧炭负荷，生成的大量高温烟气虽然进行了能量回收，但仍然使装置的能耗大大增加；该发明产生的烟气量大则排放的粉尘和硫化物总量大，装置外排的页岩灰总量也高，从而带来了环境治理和页岩灰运输方面的困难。

《油页岩固体热载体流化干馏炼油工艺中试研究》(煤化工Coal Chemical Industry，王伟东，2009第三期，19-22页)公开了一种油页岩流化干馏工艺与中试装置，采用石油加工过程的催化裂化提升管反应器技术进行油页岩干馏得到页岩油。利用高温页岩灰作为热载体，将破碎到≤3mm的油页岩原料进入提升管反应器进行干馏反应，提升管提升介质采用干气或水蒸汽；干馏反应后的半焦进入烧炭器进行烧炭；烧炭后的高温页岩灰经取热后排出装置；油页岩干馏后所产的页岩油进入油品分馏系统。该工艺技术存在以下几点不足：油页岩原料干馏后的半焦含炭量较高，约3～15％左右，这势必造成烧炭器操作温度高、烧炭负荷大、设备尺寸大，装置投资高；该工艺技术将大量高热值的半焦在装置中进行燃烧从而加大了装置的烧炭负荷，生成的大量高温烟气虽然进行了能量回收，但仍然使装置的能耗大大增加；该工艺技术产生大量的烟气携带了大量的粉尘以及定量外排的页岩灰，带来了环境治理和运输方面的困难。

中国专利CN 101440293 A公开了油页岩流化干馏工艺，主要采用400～500℃的过热水蒸气和600～700℃的高温循环页岩灰作为干馏热源和流化介质进入操作温度400～500℃的油页岩流化床锅炉干馏室与粒径小于30mm的油页岩原料接触干馏。生成的页岩油进行冷凝回收；生成的半焦进入循环流化床锅炉燃烧室进行燃烧，循环流化床燃烧室产生的高温烟气在循环流化床锅炉尾部受热面进行换热，产生的高温、高压过热水蒸气一部分作为流化床干馏室的热源和流化介质，其余高温、高压过热水蒸气用于发电；循环流化床旋风分离器分离下来的600～700℃的热灰部分返回油页岩流化床干馏室内，作为干馏热源。该工艺油页岩原料粒径过大，存在以下几方面不足：油页岩原料粒径过大虽然可相应降低原料的破碎费用，但页岩油的收率会因油页岩原料粒径过大而降低；油页岩原料粒径过大还会造成流化和输送困难，不利于装置的大型化建设；另外，油页岩原料粒径过大易在流化床干馏室使干馏热流化介质产生沟流、偏流导致油页岩原料传热不均匀而影响油页岩原料的干馏效果和生成页岩油的品质。

发明内容