[发明专利]一种利用油页岩提油联产煤气和电能的设备与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用油页岩提取油及其他产品的方法，特别涉及一种石油化工行业利用油页岩提取页岩油联产煤气和电能的设备与方法。

背景技术

世界油页岩资源丰富，储量约10×10¹²吨，折算成页岩油475×10⁹亿吨，是世界探明石油储量的2倍左右。我国油页岩储量约20×10¹⁰亿吨，居世界第四位，折算成页岩油8×10¹⁰亿吨，目前利用油页岩提油主要采用竖式干馏炉工艺，其缺点是单机处理能力小，日处理油页岩量仅为100～500吨；资源浪费严重，每生产1吨页岩油，丢弃3～5吨油页岩废料；有机成分回收率仅为65％～75％，且所需的循环冷却水量大，能源浪费严重，劳动强度大，生产率低，按油页岩原矿处理量计算，其生产率一般仅为1.10万吨/人·年。如何将油页岩更加经济地转化为油及其副产品，实现资源的综合利用，减少污染，对我国国民经济和国防建设具有重要的战略意义。

发明内容

本发明的目的是要探索出一种能够充分利用油页岩的新方法，使之明显提高油页岩中有机成分的回收率，减少环境污染，并能大幅提高劳动生产率。

为了达到上述目的，发明者进行了认真研究，经过反复实验，最终发明了利用油页岩提取页岩油，同时联产出煤气和电能的方法，该种方法所使用的设备如附图1所示，主要由油页岩破碎粉磨系统(2)、粉状油页岩均化系统(4)、干燥系统(6)、悬浮干馏反应系统(8)、油气冷凝和分离系统(10)、燃料系统(14)、脱半焦系统(16)、灰渣冷却系统(17)和余热发电系统(21)组成，其中：油页岩破碎粉磨系统(2)主要包括：定量给料机、输送机、磨粉机、提升机、选粉机、除尘器、排风机、空气斜槽输送机、冲板流量计、烟囱等组成，油页岩破碎粉磨系统(2)的主体设备为各种磨粉机，具体包括立式磨粉机、管式磨粉机和高压挤压机；粉状油页岩均化系统(4)的均化装置主体为带混合室的钢筋混凝土圆库，具体有多种形成方式，如多库搭配间歇式、机械倒料连续混合式等；干燥系统(6)主要包括：螺旋给料机、文丘里干燥器、旋风分离器、除尘器、排风机、烟囱等设备组成；悬浮干馏反应系统(8)主要由闪干馏反应器和旋风除尘器构成；脱半焦系统(16)主要由悬浮半焦炉和热旋风除尘器构成；油气冷凝和分离系统(10)主要由冷却塔、间冷器、静电捕雾器、油泥分离器、污泥槽、脱硫塔、吸附剂加料机、煤气输送机、捕滴器等设备组成；灰渣冷却系统(17)主要由三个换热器和流化床冷却器构成；余热发电系统(21)由余热锅炉、汽轮机、发电机、软化水给水泵、冷却塔、循环水给水泵等设备组成。

上述各系统通过以输送设备或管道为主的各种输送装置将其相互连接在一起构成了一套油页岩提油联产煤气和电能的完整设备，这些输送设备或管道包括：块状油页岩输送系统(1)，粉状油页岩输送系统(3)，均化油页岩输送系统(5)，干燥油页岩输送系统(7)，油气输送系统(9)，煤气输送系统(11)，页岩油输送系统(12)，半焦输送系统(13)，燃料输送系统(15)，灰渣冷却系统(17)，直排高温灰渣输送系统(18)，返回高温灰渣输送系统(19)，高温烟气输送系统(20)，中低温烟气输送系统(22)。

使用前述设备，发明出了一种利用油页岩提取页岩油，同时产出高质量煤气并实现余热发电的方法，简称“一种利用油页岩提油联产煤气和电能的方法”，该种方法主要由下述工艺过程构成：

(1)通过破碎和粉磨设备(2)将由块状油页岩输送系统(1)输送来的油页岩原矿磨碎制成细度达到≤-0.01mm的油页岩粉料，其中有50％以上的粉剂粒度≤-0.074mm；

(2)由粉状油页岩输送系统(3)将油页岩粉料送入到粉状油页岩均化系统(4)内，将粉状油页岩成分混合均化到灰分(Vad)含量波动范围±0.2％、固定碳(FCad)含量波动范围±0.2％，然后送入干燥设备中进行干燥处理，去除油页岩粉料中的游离水；

(3)通过燃料系统(14)和燃料输送系统(15)将悬浮干馏反应系统(8)预热至480～580℃，然后通过干燥油页岩输送系统(7)将油页岩粉料连同重量为油页岩粉料1～3倍的高温页岩灰混合在一起后喷入到悬浮干馏反应系统(8)内进行闪干馏处理，其中闪干馏过程的反应温度始终为480～580℃，粉状油页岩在悬浮干馏反应系统(8)的闪干馏反应器内反应时间为2s～10s，具体时间以能使油页岩粉料达到充分干馏为准；