[发明专利]一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统及方法

说明书

本发明公开了一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统及方法，所述系统包括生物质料仓、生物质干馏炉、生物质半焦收集仓、油页岩料仓、油页岩干馏炉、油页岩半焦收集仓、油污分离器、油污泥收集仓、循环流化床锅炉、第一换热器、蒸汽轮机、气体分离及输送装置、瓦斯罐、瓦斯燃烧室、燃气轮机、第二换热器、第三换热器和第四换热器。本发明将生物质与油页岩干馏先分开后耦合，利用生物质挥发分催化油页岩干馏过程，通过对该过程的热化学转化路径进行重构，有效提升了油页岩的干馏效率，并实现了生物质废弃物的资源化利用，同时将生物质干馏炉、油页岩干馏炉与循环流化床锅炉有机结合，可实现油页岩与生物质废弃物的科学利用。

技术领域

本发明涉及一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统及方法，属于油页岩及生物质资源综合利用技术领域。

背景技术

油页岩是一种灰分高、燃烧热值低的黑色或棕色固体岩石，主要由无机矿物质和有机物质组成，属于可燃有机矿体。世界上已探明储量的页岩油为4000多亿吨(按油页岩原位储量计算)，远远高于世界原油探明可采储量。另外，随着对油页岩资源的进一步开发、利用，这一数字将继续增大。作为世界上为数不多的油页岩资源储量大国之一，我国油页岩的资源为7199.37亿吨，折算成页岩油的储量为476.44亿吨。由于巨大的储量，近年来油页岩作为石油的可替代能源受到广泛关注并被大量研究。

关于油页岩热解方面的探索最早可以追溯至1830-1870年，法国、德国、英国相继进行的油页岩热解以及燃烧利用研究。之后，伴随着第二次世界大战爆发、能源危机的出现和石油工业兴起，油页岩产业几度兴衰。现如今，由于各国高速发展从而导致的能源需求相比以往大大增加，面对日渐尖锐的石油供需矛盾，世界范围内再次兴起了对油页岩开采和利用技术的研究。对于油页岩干馏而言，如何在保证油产量的前提下，提高能源利用效率、减少污染物排放和提升干馏油品质等问题是该领域的研究重点。

此外，我国农作物秸秆主要以玉米秸、麦秸和稻秸为主。随着农村经济的发展，农民收入的增加，农村中商品能源的比例不断增加，煤、液化石油气等已成为其主要用能。秸秆由于体积大，能效低，首先成为被替代的对象，全国每年约有20.5％的秸秆被弃于田间，直接在田中燃烧，产生大量的CO、CO₂、SO₂、NOx和烟尘等污染物，严重污染了大气环境，浓烟弥漫还影响到交通和航空运输事业的安全，给人民健康和生活带来很大的影响。

鉴于上述问题，众多油页岩工作者们建议化工制油行业应采用集“混合热解炼油-发电-化工/材料”为一体的油页岩结合生物质的全面综合利用方法，以实现油页岩资源的高效及清洁利用和生物质废弃物的资源化利用。

发明专利CN201110443734.3公开了油页岩回转窑干馏与循环流化床燃烧工艺，将页岩灰作为油页岩干馏炉的热载体，使油页岩回转窑干馏与循环流化床锅炉有机结合，但期间作为热载体的页岩灰会对油页岩的干馏产物造成很强的吸附作用，从而使得页岩油产率降低。发明专利CN201410158250.8公开了将油页岩干馏和半焦气化综合利用的系统及工艺，但该工艺干馏过程中产生的气体并没有得到有效回收利用，废气对于环境的污染无法降低。发明专利CN105295982A公开了一种油页岩伴生物质多联产综合利用系统及工艺，该系统将生物质与油页岩混合干馏，结合生物质“气多油少”与油页岩“气少油多”的热解特性，以瓦斯气与半焦燃烧后作为热源对干馏炉进行加热，实现油页岩的综合利用，但问题在于生物质与油页岩热解温度有一定差异，在混合干馏过程中，容易出现二次裂解以降低热解油的品质与产量，此外，生物质半焦多空隙的特性也容易吸附热解挥发组分，从而降低热解油的产量。此外，上述专利均采用固体废弃物以及瓦斯循环实现热量回收再利用，对于废气以及半焦的综合利用未见报道。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种生物质废弃物挥发分催化油页岩干馏耦合系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：