[发明专利]油页岩回转窑干馏与循环流化床燃烧工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种油页岩回转窑干馏与循环流化床燃烧工艺，具体涉及两种以循环流化床作为干馏炉热源、以页岩灰作为回转窑干馏炉干馏热载体的系统，可实现油页岩资源的炼油、供热、发电、建材的全方位的综合优化利用，属于油页岩资源利用技术领域。该工艺亦适用于煤和生物质。

背景技术

油页岩是一种具有微细层理、高灰分、低热值的可燃有机矿产，低温干馏可获得类似天然石油的页岩油。世界油页岩资源丰富，如折算成发热量，它的储量在化石燃料中仅次于煤而列第二位；如折算成页岩油，世界上油页岩储量约为4750亿吨，相当于目前世界天然原油探明可采储量的5.4倍。我国油页岩资源为7199.3亿吨，折算成页岩油的储量为476.44亿吨。

油页岩的开发利用已有200多年历史，现有的工艺路线主要为以干馏炉为主进行油页岩干馏炼油(中国页岩油工业，石油工业出版社，1984年)和以循环流化床锅炉为主进行燃烧发电、供热(苏联燃油页岩电站锅炉，东方电气评论，1990年，第1期，44～51页)。随着环境水平的日益提高和能源综合利用技术的发展，单一的能源利用形式已不再适合当今社会的发展。我国科学家早在1990年召开的油页岩加工与综合利用研讨会上呼吁我国油页岩工业应走“油页岩-炼油-发电-化工-建材”等全面综合利用的技术路线(国外油页岩综合利用的进展，地球科学进展，1992年，第7卷第2期，48～50页)。

现有以干馏炉为主进行干馏炼油的工艺路线若按干馏炉型分主要有固定床、流化床、回转窑及各种气燃式干馏炉，若按传热方式可分为气体热载体法和固体热载体法。其中回转窑进料尺寸适应性强，窑体的回转使得物料充分混合并不断破碎，油页岩颗粒的传热传质速率高，热解充分；仅通过反应器转速和倾角便可灵活调节油页岩在窑内的停留时间、混合强度及处理量，从而控制热解反应程度；适应不同种类的油页岩。此外，回转窑具有很好的放大性，可与气体热载体法和固体热载体法联合开发干馏工艺。

气体热载体法是指原料页岩与预先加热了气体热载体直接接触传热发生干馏反应的过程。现有工艺主要采用直立圆筒型炉，干馏炉型结构简单，主要加工处理块状油页岩，细颗粒油页岩被舍弃，而油页岩干馏热源主要为经加热炉加热后的干馏煤气。由此存在如下不足：一是处理的是块状页岩，干馏时间相当长，一般12～24小时，且颗粒粒径大，许多大颗粒无法彻底干馏，因此干馏效率低、油收率低、资源利用率低；二是采用热循环干馏煤气作为热载体，通常需采用蓄热式加热炉等外热源加热煤气，即先在蓄热式加热炉内燃烧煤气将炉体加热，然后再将冷煤气送入加热炉中将炉体的热量传给冷煤气，加热后送入干馏炉加热油页岩干馏，因此不但消耗了大量的煤气，浪费能源，而且干馏热煤气温度总在变化，造成干馏炉内温度周期变化，出油不稳定，油收率低；三是干馏所得油页岩半焦若继续作为锅炉燃料利用，必须先冷却再进一步破碎以适合锅炉燃烧的要求，如果是湿法除半焦，必须先用水冷却，再干燥，再破碎，因此，耗能较大。

固体热载体法是指原料页岩与预先加热了固体热载体直接接触传热发生干馏反应的过程。现有工艺主要采用水平圆筒型干馏炉，主要加工处理粉粒状原料，粒径一般小于25mm。油页岩干馏热源主要为油页岩半焦在一个单独的气流式燃烧室燃烧生成的热页岩灰，或利用单独设立的加热炉燃烧干馏煤气加热的瓷球。与气体热载体法相比，固体热载体法的原料页岩颗粒小，且与固体热载体混合均匀，接触表面积大，可以达到较快的加热速度，因此，干馏时间短，通常30min即可完成，原料利用率高(理论上可以100％利用)，油收率高。但目前这种形式的干馏炉目的单一，需要一个额外的燃烧炉将页岩半焦燃烧成高温页岩灰作固体热载体，剩余半焦及灰渣被大量舍弃。由于燃烧炉只是用来生成固体热载体，所以不能实现发电、供热的目的。

而以循环流化床锅炉为主进行燃烧发电、供热可获得较高的燃烧效率和热效率，同时循环流化床锅炉为低温燃烧，可在炉内添加石灰石脱硫，且因低温分级燃烧减少氮氧化物的排放，可以实现洁净燃烧，但将油页岩直接用于循环流化床锅炉燃烧发电、供热的缺点是省略了页岩油炼制环节，烧掉了油页岩中的油资源。

发明内容

本发明的目的是，对现有以干馏炉为主进行干馏炼油的工艺路线和以循环流化床锅炉为主进行燃烧发电、供热的工艺路线进行了实质性改进，将油页岩回转窑干馏炉与油页岩半焦循环流化床锅炉有机地结合为一体，组成油页岩回转窑干馏与循环流化床燃烧工艺，综合考虑资源、环境、经济与社会效益，实现科学利用油页岩资源，为油页岩高效、洁净、经济、合理的综合利用提供有效途径。