[发明专利]油页岩快速热解的系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体而言，本发明涉及一种油页岩快速热解的系统和方法。

背景技术

油页岩热解系统根据加热方式可以分为直接传热炉和间接传热炉，而直接传热炉根据采取的热载体不同可以分为固体热载体和气体热载体热解炉。由于直接传热比间接传热速度快、效率高，所以现代干馏技术主要采用直接传热炉。目前基于直接传热炉开发的技术主要有澳大利亚的ATP炉(固体热载体)，爱沙尼亚的葛洛特(Galoter)炉(固体热载体)和美国Tosco公司开发的Tosco-Ⅱ油页岩干馏技术(固体热载体)，近两年国内研究的油页岩热解系统主要有大连理工大学的DG技术(固体热载体)和以上海博生公司研制的油页岩流化床干馏及脱碳工艺(气体热载体)，但采取热载体的直接加热技术涉及热载体的分离、再热等，工艺复杂，导致系统连续开机时间不长。而间接传热炉主要包括旋转窑、步进炉和旋转炉等，但都存在机械运动，设备结构复杂、维护成本高，而且间接传热一般热效率不高。

因此，现有的油页岩热解技术有待进一步改善。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种油页岩快速热解的系统和方法，该系统可以实现油页岩的快速热解，并且所得页岩油产率较高。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种油页岩快速热解的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：

快速热解反应器，

所述快速热解反应器包括：

反应器本体，所述反应器本体内限定出反应空间，所述反应空间自上而下形成分散区、热解区和出料区；

多层蓄热式辐射管，所述多层蓄热式辐射管在所述热解区中沿所述反应器本体高度方向间隔分布，并且每层所述蓄热式辐射管包括多个沿水平方向间隔分布的蓄热式辐射管；

布料器；

油页岩入口，所述油页岩入口位于所述分散区且位于所述布料器的上方；

布料气入口，所述布料气入口位于所述分散区且与所述布料器相连通，以便采用布料气将所述布料器中的油页岩吹出进入分散区，均匀地落入热解区；

多个热解气出口，所述多个热解气出口分别设置在所述分散区和/或所述热解区；

半焦出口，所述半焦出口设置在所述出料区；

其中，所述快速热解反应器适于采用所述蓄热式辐射管对油页岩进行快速热解处理，以便得到半焦和热解气；

喷淋塔，所述喷淋塔与所述多个热解气出口相连，且适于采用冷却液对所述热解气进行喷淋处理，以便得到页岩油和燃气。

在本发明的油页岩快速热解反应系统中，蓄热式辐射管以多层的方式布置。相邻的两个蓄热式辐射管在水平方向上和竖直方向上以一定的间距隔开。

温度场

根据本发明的一个实施例，多层蓄热式辐射管用于提供热源，使得在热解区形成一个或多个温度场，并且每个温度场的温度是均匀的，由此，在热解区形成温度梯度。

例如，在本发明的一个实施例中，所述热解区自上而下形成预热段、快速热解段和完全热解段。(即，形成了3个温度场)

温度场的个数以及温度梯度可根据需要设置。

温度场的温度可通过多种方式调节，例如，调整蓄热式辐射管在水平方向和/或竖直方向上的个数；蓄热式辐射管的层数；蓄热式辐射管彼此之间的间距(竖直方向和/或水平方向)；各蓄热式辐射管本身的温度；等等。

在本发明的一个实施例中，蓄热式辐射管上设置有燃气调节阀，用于调整通入蓄热式辐射管的燃气的流量，从而能够精确控制蓄热式辐射管的温度。

蓄热式辐射管

蓄热式辐射管在管体的两端分别具有燃烧器，在一端燃烧器燃烧产生的火焰在喷出时形成温度梯度，即，从燃烧器向外温度逐渐降低。类似的是，在另一端燃烧器燃烧产生的火焰在喷出时也形成温度梯度。当两端的燃烧器交替进行燃烧时，所形成的两个温度梯度叠加，使得温度互补，导致整个蓄热式辐射管整体的温度均匀。例如，单根所述蓄热式辐射管上的温度差不大于30℃。

本发明的油页岩快速热解反应系统使用本发明的蓄热式辐射管的布置方式，由于蓄热式辐射管本身固有的属性(如上所述，在蓄热式辐射管两端的燃烧器能够快速交替燃烧，实现蓄热式燃烧)，允许根据需要在反应器布置一个或多个不同的温度场，实现温度梯度并且确保每个温度场具有均匀的温度。

在本发明的一个实施方案中，各蓄热式辐射管的温度相同或不同，只要确保温度场的温度均匀即可。