油页岩的干馏方法、实现该方法的动篦式干馏炉及其用途

摘要

一种油页岩的干馏方法、实现该方法的动篦式干馏炉及其用途，属于从油页岩中提取页岩油气以及从烟煤中提取油类和可燃气的技术领域。它包括对油页岩的破碎、装炉、加热、页岩干馏气的收集、页岩半焦的收集等步骤及载热气体的使用，其特征在于：用于干馏炉的载热气体在炉内的循环量与进行油汽提取的处理量之比≥3.5。本发明解决了循环量和处理量分离的问题，能够实现处理量的最小化；还能够避免空气的注入，以提高产品气的品质，特别是提高它的单位热值；也能够通过载热气体在干馏炉内部的高倍率的内循环，减少载热气体在工艺过程中的热损失等。所以，它特别适用于从油页岩中提取页岩油气以及从烟煤中提取油类和可燃气的技术领域。

权利要求

1.一种专用于实现油页岩的干馏方法的动篦式干馏炉，包括炉壳、原料油页岩的进口、油页岩半焦的出口、馏分的混合气的出口以及加热装置，其特征在于：所述的动篦式干馏炉共分为3段：第I段是进料段，第II段是干馏段，第III段是油页岩半焦的排出段；当动篦是在环形的轨道上作转动运动时，其第I段和第III段是首尾相接的；当动篦是由链条拖动它作平移运动时，它与链条一起，还有一段首尾相连的空载的返回段；它设有使用于干馏炉的载热气体在炉内的循环量与进行油汽提取的处理量之比≥4的风机和管道；所述的载热气体的循环量的95％以上是油页岩在干馏过程中产生的干馏气；

动篦(1)是运动的，且其上有通气孔，以便于炉气穿过；炉壳上部(2)和炉壳下部(3)形成一个并含有动篦(1)的密封容器；

炉壳上部(2)呈罩式结构，中间设有若干隔板，并将其分隔成不同的段和室，同时，还设有炉气通道(4)，以实现炉气的转移；炉壳下部(3)具有风箱式或罩式结构，并与炉气通道(5)相连接；

炉壳上部(2)的隔板上制出的串气孔(6)；该干馏炉采用的加热装置是热辐射管且位于炉壳内部油页岩的上方；在热辐射管所在的腔室的壁上布设有反光板；

漏料收集斗(7)和页岩半焦收集斗(8)，分别用于收集从进料段I漏下的油页岩粉粒和从油页岩半焦的排出段III卸下的页岩半焦；页岩油气的外送通道(9)是独立设置的，通过页岩油气的外送通道输出的流量与油页岩的产气量保持一致；在循环通道上设置脱除少量油水成分的油水分离器和使循环气的温度回升至原来的水平的热交换器；在循环气的通道中加设除尘装置。

2.如权利要求1所述的专用于实现所述的油页岩的干馏方法的动篦式干馏炉，其特征在于：该干馏炉采用的对油页岩进行加热的热源是热交换器。

3.一种油页岩的干馏方法，包括对油页岩的破碎、装炉、加热、页岩干馏气的收集、页岩半焦的收集等步骤以及载热气体的使用，其特征在于：使用权利要求1或2所述的动篦式干馏炉，用于干馏炉的载热气体在炉内的循环量与进行油汽提取的处理量之比≥4，包括下列步骤：

1)原料油页岩由加料装置(15)送入预热罐(14)，并在该罐内进行预热；

2)经过预热的原料油页岩经过旋转进料阀(13)摊在动篦(1)上，并在动篦(1)的承托下向干馏段的方向运动；由热辐射加热管(12)发出的热量的一部分由油页岩直接吸收，另一部分被炉壳上部的内壁和炉内的气体所吸收；

3)当风机启动后，干馏炉内被加热了的气体就开始了炉内的、穿透油页岩料层的循环以及传热的过程；随着页岩油气的不断生成，炉内的气体源源不断地从输出口(9)输出并加以利用；炉内的气体称为干馏气；它的页岩油气的外送通道(9)是独立的；通过外送通道(9)向外部送气，并保持干馏炉内部的压力维持在60～600Pa的正压值；通过页岩油气的外送通道输出的流量与油页岩的产气量保持一致；

4)最终产生的油页岩半焦在油页岩半焦的排出段卸下。

4.如权利要求3所述的油页岩的干馏方法，其特征在于：它采用设置在干馏炉内部的热辐射管作为油页岩的加热热源；所述的热辐射管与干馏炉炉气的接触面的表面温度控制在500℃～700℃的范围内。

5.如权利要求3所述的油页岩的干馏方法，其特征在于：它采用热交换器作为油页岩的加热热源；所述的热交换器与干馏炉炉气的接触面的表面温度控制在500℃～700℃的范围内。

6.如权利要求1～2任一项所述的专用于实现所述的油页岩的干馏方法的动篦式干馏炉的应用，其特征在于：它适用于从烟煤中提取可燃气和油汽的技术领域。

说明书

油页岩的干馏方法、实现该方法的动篦式干馏炉及其用途

技术领域

[0001] 本发明涉及一种油页岩的干馏方法、专用于实现该方法的动篦式干馏炉及其用途，属于从油页岩中提取页岩油及可燃气的技术领域。同时，该干馏方法和干馏炉还适用于从烟煤中提取油类和可燃气的技术领域。

背景技术

[0002] 油页岩的开发利用是当前的一个重要课题。从油页岩中提取页岩油和可燃气，选择油页岩恰当的干馏方法及实现该方法的干馏炉，是其关键之一。

[0003] 在国家专利局公开的申请号为87102476的专利申请文件中，隐含披露了一种油页岩的干馏方法。该方法包括对油页岩的破碎、装炉、加热、页岩干馏气的收集、页岩半焦的收集等步骤以及载热气体的使用等；同时，上述专利申请文件又重点披露了一种油页岩的转动炉篦干馏釜，它是利用载热气体实现对原料油页岩的加热并获取页岩油汽及可燃气的。

[0004] 作为干馏方法而言，上述现有技术的不足之处在于：

[0005] 1.载热气体的循环量与处理量(所谓处理量即进行油汽提取的量)是大致一致的。由于干馏过程所需的热量(包括油页岩本身吸取的物理热)很大，气体对热量的携带能力和传热能力又较低，因此，其流量很大。而油汽的提取，必伴有冷凝的过程，在对如此大量的载热气体处理时，不仅使载热气体的温度下降，而且冷凝环节还要消耗大量的能量和水；当提取过油汽的炉气重复用作载热介质时，又需要对其加热，这就形成了双重的能量浪费。
因此，其油汽的提取成本、特别是能耗均较高。

[0006] 2.对载热气体的循环量与处理量没有进行明确的区分，难以实现处理量的最小化。

[0007] 3.在对载热气体加热的过程中，使用了干馏燃烧器，因此，使炉气中增加了大量的无用成分(例如氮气和二氧化碳)，既降低了产品气的品质，也增加了气体的处理量，从而提高了页岩油汽的提取成本和能耗。

[0008] 作为设备而言，干馏炉(釜)的不足之处与上述方法相似或相同，就不在此赘述了。

发明内容

[0009] 本发明的目的，是要提供一种油页岩的干馏方法、实现该方法的动篦式干 馏炉及其新用途，以克服现有技术存在的上述缺点并获取更加优良的技术性能；包括将本发明应用到从烟煤中提取油类和可燃气的技术领域。

[0010] 本发明要解决的技术问题包括：

[0011] 1.解决循环量和处理量分离的问题，便于使经处理后的产品气不再或者只在必要时才有少量的回流，最大限度地避免在油汽提取的过程中需要降温以及在返回循环时又需要升温的双重能量的浪费。

[0012] 2.大幅度降低载热气体的处理量，以降低油汽的分离成本，特别是大幅度降低系统的能耗。

[0013] 3.实现载热气体在干馏炉内部的高倍率的内循环，减少载热气体在工艺过程中的热损失。

[0014] 4.取消非自产气，特别是空气，的注入，以提高产品气的品质，特别是提高它的单位热值；但是，它不排除由于工艺需要，例如由于气封的需要，而渗入少量非自产气，例如氮气和/或其它不含氧气体等。

[0015] 5.解决使待处理的油页岩能够直接从加热热源汲取热量的问题。

[0016] 6.解决将本发明应用到从烟煤中提取油类和可燃气的技术领域的问题。

[0017] 本发明的基本构思之一是：一种油页岩的干馏方法，包括对油页岩的破碎、装炉、加热、页岩干馏气的收集、页岩半焦的收集等步骤以及载热气体的使用等，其特征在于：用于干馏炉的载热气体在炉内的循环量与进行油汽提取的处理量之比≥3.5。这里所说的“载热气体在炉内的循环”是指载热气体在干馏炉内部进行的循环过程，并不排除该气体通过炉外输送以及进行加热的步骤等。这里所说的“用于干馏炉的载热气体在炉内的循环量与进行油汽提取的处理量之比”是指它们的流量比；同时还应指出：增加该比值，将有利于强化本系统的换热效果、提高干馏产品的品质和降低能耗，例如，还可以将该比值提高到≥4、≥5、≥6、≥7、≥8、≥9、≥10.5、≥12、≥16、≥20甚至更高，都可以取得好的效果；同时，如果将其控制在≥6且≤20或者≥6且≤12或者≥6且≤10.5或者≥6.5且≤12或者≥7且≤12还有助于提高其综合技术经济指标。

[0018] 为了防止非自产气，特别是空气，的注入，降低产品气的品质，还可以使所述的载热气体的循环量的95％以上是油页岩在干馏过程中产生的干馏气。其中小于5％的部分，属于由于工艺需要，例如由于气封的需要，而渗入的少量非自产气，例如氮气和/或其它不含氧气体。应注意，尽量提高油页岩在干馏过程中产生的干馏气在载热气体的循环量中所占的比例，将有助于提高产品气的品质，例如，还可以将上述95％以上提高到96％以上、97％以上、98％以上、99％ 以上、99.5％以上、99.8％以上，甚至更高。

[0019] 为了实现循环量和处理量的分离，本发明还可以使它的页岩油气的外送通道是独立的，从而避免经过油汽提取后、温度已经降低的产品气的回流，确保本发明具有的提取成本低、显著节能的效果。

[0020] 为了最大限度地防止脱除油汽后的产品气的回流，造成双重的能量浪费，本发明还可以使它的通过页岩油气的外送通道输出的流量与油页岩的产气量保持一致。

[0021] 需要特别指出的是，载热气体在炉内的循环量与进行油汽提取的处理量之比与油页岩的品质和载热气体的工作温度直接相关。也就是说，对该比值的设定，隐含了对油页岩的品质和/或对载热气体的工作温度的要求；反之亦然。必须明确，只有在本发明中，在真正实现了载热气体的循环量和处理量的分离、实现了油页岩的产气量与其输出量的等额化之后，上述“反之亦然”的关系才能够得以成立。事实上，现有技术往往是预先设定载热气体的工作温度，但是，即使是在油页岩的品质保持稳定的条件下，由于它没有实现载热气体的循环量和处理量的分离、没有实现了油页岩的产气量与其输出量的等额化，因此，不能够隐含确定载热气体在炉内的循环量与进行油汽提取的处理量的比值，这也正是本发明与现有技术之间存在着本质不同的一种表现。

[0022] 在控制方面，建议以载热气体在干馏炉内部的平均压力，特别是其低压侧的平均压力或低压侧的单点测定压力，为目标值，通过调整由外送通道输出的载热气体的流量，使该目标值维持在设定的范围内。

[0023] 油页岩的加热热源最好采用的是设置在干馏炉内部的热辐射管；也可以采用现有技术中的间接加热的方法，包括采用现有技术中对载热气体采用炉外加热的方法等。例如，可以采用热交换器作为油页岩的加热热源等。

[0024] 热辐射管的表面温度可以控制在400℃～800℃的范围内；也可以控制在700℃～1000℃的范围内。一般情况下，可以控制在500℃～750℃的范围内、500℃～700℃的范围内、550℃～750℃的范围内、在600℃～750℃的范围内或者550℃～700℃、520℃～
680℃、520℃～650℃、400℃～650℃、450℃～650℃、450℃～700℃的范围内等。干馏炉内部的热辐射管的表面温度的控制原则在于，在不引起过度不良化学反应(例如造成页岩油气成分的过度分解或者油页岩中所含的碳酸钙的分解以及油页岩的过度结焦等)的基础上，或者在采取必要的措施后不引起不良化学反应的基础上尽量提高热辐射管的表面温度，以获得更好的换热效果。

[0025] 当采用热交换器作为油页岩的加热热源时，热交换器与干馏炉的载热气体的接触面的表面温度也可以按照上述原则控制，以避免由于页岩油气成分的过度分解导致的碳化等问题。

[0026] 本发明的基本构思之二是：一种专用于实现所述的油页岩的干馏方法的动篦式干馏炉，包括炉壳、原料油页岩的进口、油页岩半焦的出口、馏分的混合气的出口以及加热装置等，其特征在于：它设有使用于干馏炉的载热气体在炉内的循环量与进行油汽提取的处理量之比≥3.5的风机和管道。这里所说的“载热气体在炉内的循环”是指载热气体在干馏炉内部进行的循环过程，并不排除该气体通过炉外输送以及进行加热的步骤等。这里所说的“用于干馏炉的载热气体在炉内的循环量与进行油汽提取的处理量之比”是指它们的流量比；同时还应指出：增加该比值，将有利于强化本系统的换热效果、提高干馏产品的品质和明显降低能耗，例如，还可以将该比值提高到≥4、≥5、≥6、≥7、≥8、≥9、≥10.5、≥12、≥16、≥20甚至更高，都可以取得好的效果；同时，如果将其控制在≥6且≤20或者≥6且≤12或者≥6且≤10.5或者≥6.5且≤12或者≥7且≤12还有助于提高其综合技术经济指标。

[0027] 为了实现循环量和处理量的分离，本发明还可以设有独立的页岩油气的外送通道，从而避免经过油汽提取后、温度已经降低的产品气的回流，确保本发明具有的提取成本低、显著节能的效果。

[0028] 为了最大限度地防止脱除油汽后的产品气的回流，造成双重的能量浪费，本发明还可以使它的通过页岩油气的外送通道输出的流量与油页岩的产气量保持一致。

[0029] 为了防止非自产气，特别是空气，的注入，降低产品气的品质，还可以使所述的载热气体的循环量的95％以上是油页岩在干馏过程中产生的干馏气。其中小于5％的部分，属于由于工艺需要，例如由于气封的需要，而渗入的少量非自产气，例如氮气和/或其它不含氧气体。应注意，尽量提高油页岩在干馏过程中产生的干馏气在载热气体的循环量中所占的比例，将有助于提高产品气的品质，例如，还可以将上述95％以上提高到96％以上、97％以上、98％以上、99％以上、99.5％以上、99.8％以上甚至更高。

[0030] 由于干馏炉炉气中水蒸汽、石油汽的含量较高，遇冷产生结露现象不可避免，因此，建议对分隔高温炉气与大气的金属件采取内外分置的双绝热措施。其中，与高温炉气接触的一侧的绝热层的敷设，是为了防止金属件的工作温度过高；与大气接触的一侧的绝热层的敷设，是为了防止金属件的工作温度过低 而引发的结露问题；其结果，可以在保证干馏炉的外表温度足够低的同时，又能够避免出现结露的问题。

[0031] 该干馏炉最好采用的加热装置是热辐射管且位于炉壳内部油页岩的上方；也可以采用现有技术中的间接加热的方法，包括采用现有技术中对载热气体采用炉外加热的方法等。例如，该干馏炉采用的对油页岩进行加热的热源是热交换器等。

[0032] 本发明所称的动篦，就是一种运动的炉篦。该动篦可以是绕某点转动，例如让它们在环形的轨道上运动；也可以是作平移运动，例如，将它们安装在链条上，由链条拖动它们作平移运动；或者采用更加复杂的运动形式等等。

[0033] 当所述的热辐射管是采用内部加热的管状热辐射元件时，它的加热腔与干馏炉的炉膛之间是不相通的；从经济的角度出发，除了可以利用温度较高的废烟气作为热源之外，还建议采用燃烧加热的方式，以便利用廉价的能源；该热辐射管可以采用金属制成，也可以是陶瓷质的；为了充分发挥金属管导热性好的特点，又能够维持管内具有较高的温度，便于保证火焰的稳定性，还要提高金属管的使用寿命，建议在金属管内部涂敷较薄的耐热涂层或者套装较薄的陶瓷套管；由于热辐射管的长径比比较大，管内温度场分布的均匀性较差，建议在不同的区段采用不同厚度的涂敷层，以便利用不同厚度的涂敷层的导热能力的差异，提高热辐射管表面温度的均匀性；同时，在热辐射管的外表面，还建议涂敷有助于热辐射的涂层等。

[0034] 干馏炉内部的热辐射管的表面温度可以控制在400℃～800℃的范围内；也可以控制在700℃～1000℃的范围内。一般情况下，可以控制在500℃～750℃的范围内、500℃～700℃的范围内、550℃～750℃的范围内、在600℃～750℃的范围内或者550℃～
700℃、520℃～680℃、520℃～650℃、400℃～650℃、450℃～650℃、450℃～700℃的范围内等。干馏炉内部的热辐射管的表面温度的控制原则在于，在不引起过度不良化学反应(例如造成页岩油气成分的过度分解或者油页岩中所含的碳酸钙的分解等)的基础上，或者在采取必要的措施后不引起不良化学反应的基础上尽量提高热辐射管的表面温度，以获得更好的换热效果。

[0035] 当干馏炉采用的对油页岩进行加热的热源是热交换器时，热交换器与干馏炉的载热气体的接触面的表面温度也可以按照上述原则控制，以避免由于页岩油气成分的过度分解以及导致的碳化问题。

[0036] 由于干馏油页岩的腔室内的温度还是比较高的，应注意采取保温绝热措施。

[0037] 为了使热辐射管辐射出的热量尽可能多地被油页岩料层所吸收，尽量减少被壁面的吸收量，建议在热辐射管所在的腔室的壁上布设反光板；同时还建议，在确定该反光板的反射角度时，尽量使反射的热量能够通过热辐射管之间的间隙直达油页岩料层的表面。

[0038] 设有使载热气体在干馏炉内部进行反复循环、且循环量与进行油汽提取的处理量之比≥4的风机和管道的目的，一方面是要提高对油页岩的热量输送量，另一方面又要大幅度降低进行油汽提取的处理量，是本发明的换热能力强、处理量小、对油汽的提取成本低，特别是节能的关键因素之一。上述风机和管道的布置方案具有较高的灵活性和多样性，包括是使炉气从料层的上方还是下方进入料层在内，都难以在本说明书中加以穷尽，只能在实施例中列举部分方案。

[0039] 由于循环气中含尘不可避免，为了延长风机的寿命，也为了降低尘粒对油页岩料层的堵塞作用，建议在循环气的通道中加设除尘装置，例如，增加旋风除尘器、耐热的瓷管式除尘器等。

[0040] 为了预先除去原料油页岩中所含的部分甚至全部水分，也为了合理提高原料油页岩的入炉温度，还建议在原料油页岩的进口处设置有油页岩的预热罐。

[0041] 为了简化页岩半焦的物理显热的回收，可在干馏炉内设置余热回收区域。

[0042] 由于干馏炉内部的炉气属于易燃易爆气体，也为了防止油气的漏损，因此，还应注意在它的原料油页岩的进口、油页岩半焦的出口处以及干馏炉的炉腔等处设置气密装置。实现所述的气密，可以采用多种技术手段。例如，可以使该处堆积足够厚的料层，利用厚度大的料层对通透性的阻断作用进行密封；可以采用水封(含油封)；也可以在该处设置的具有密封作用的进料阀以及排料阀等，例如，可以选用旋转进料阀和旋转排料阀，也可以选用双料钟式进料阀和双料钟式排料阀，还可以选用双层进料阀和双层排料阀等等。需要注意的是，无论采用何种密封手段，都要注意排除料层中夹带的含氧气体，例如空气，以免影响系统运行的安全性，例如，可以利用氮气或燃烧废气将料层中夹带的含氧气体，例如空气，驱赶出去等。

[0043] 在油页岩半焦的出口处，由于排出的页岩半焦的温度较高，应当在采取合理的冷却措施后，例如水冷，再加以利用。还建议在其温度较高的条件下，直接采用燃烧的方法取用其所含碳的能量，不仅可以省去冷却的步骤(包括回收它的物理显热)，还能够充分利用它的物理显热。

[0044] 当原料油页岩所含的稠油成分较高且在本笈明的设备经过较长时间的运行后，有可能在相关壁面挂油，应注意采取必要的处理手段。例如，在循环通道 上设置脱除少量油水成分的油水分离器和使循环气的温度回升至原来的水平的热交换器，以降低循环气中的油汽成分的饱和度，使挂在壁面上的油层逐步扩散到循环气中，以取得防止或者消除壁面挂油的效果。在循环通道上设置脱除少量油水成分的油水分离器和使循环气的温度回升至原来的水平的热交换器的目的，并不在于提取炉气中的油汽成分，而是要以此为手段，来降低循环气中的油汽成分的饱和度，因此，它的降温幅度及升温幅度均较小，以最大限度地降低能耗。虽然看上去这一过程与页岩油气的提取过程有些相似，但它们的目的和标底则全然不同。事实上，仅仅设置热交换器对循环气加温，也是使循环气中的油汽成分的浓度明显低于其饱和浓度的可行的解决办法之一。

[0045] 本发明的基本构思之三是：如本发明所述的油页岩的干馏方法以及专用于实现所述的油页岩的干馏方法的动篦式干馏炉，其特征在于：它适用于从烟煤中提取可燃气和油汽的技术领域。以上构思的基本出发点在于，单纯将烟煤作为燃料，它蕴含的高附加值的可燃气和油汽成分都被作为普通燃料而烧掉，十分可惜，特别是其中的长焰煤和/或轻质煤，由于其可燃气和油汽含量更高，由此造成的浪费也更大。还应注意的是，在本基本构思下，最好适度调低载热气体在干馏炉内的温度，例如，可以将其控制在250℃～600℃、300℃～600℃、250℃～550℃、300℃～550℃、350℃～600℃、350℃～550℃、350℃～500℃的范围内等。

[0046] 当把所述的干馏方法以及动篦式干馏炉用于从烟煤，特别是其中的长焰煤和/或轻质煤，中提取可燃气和油汽的技术领域后，由于从烟煤，特别是其中的长焰煤和/或轻质煤，中提取出的主要是可燃气和轻质油，可以降低其粘性，使一些不大适合用于炼焦的煤种，例如长焰煤和/或轻质煤，可以更多地应用于焦化行业，有助于解决焦煤紧缺的问题。

[0047] 本发明的主要优点在于：

[0048] 1.由于解决了循环量和处理量分离的问题，能够实现处理量的最小化。请注意：干馏过程所需的热量(包括油页岩本身吸取的物理热)很大，气体对热量的携带能力和传热能力又较低，因此，其流量很大。而油汽的提取，必伴有冷凝的过程，在对如此大量的载热气体处理时，不仅使载热气体的温度下降，而且冷凝环节还要消耗大量的能量和水；当提取过油汽的炉气重复用作载热介质时，又需要对其加热，这就形成了双重的能量浪费。因此，能够实现处理量的最小化，实现处理量从原来与循环量大致相同，降低到循环量的若干分之一，例如七分之一，对降低其油汽的提取成本、特别是降低系统的能耗，意义非常巨大，同时还能大幅度降低投资额度。

[0049] 2.由于实现了循环量和处理量的分离，可以简化系统，降低了投资额度。

[0050] 3.取消了非自产气，特别是空气，的注入，可以提高产品气的品质，特别是提高它的单位热值。

[0051] 4.实现了载热气体在干馏炉内部的高倍率的内循环，减少载热气体在工艺过程中的热损失。

[0052] 5.由于热辐射管位于干馏炉内，可以使待处理的油页岩能够直接从加热热源汲取热量，免除了很大一部分间接换热的过程，从而降低了气体的循环量，减少了初次投资的规模，降低了优质能量——电能的消耗，且在同等条件下，提高了换热能力。

[0053] 6.当在干馏炉内设置余热回收区域时，可以简化页岩半焦蕴含的物理显热的回收作业。

[0054] 7.当采用两路(包括两路以上)循环通道时，不同通道中的循环气可以具有明显的温差，在满足从油页岩中提取油气的温度要求的条件下，有助于提高系统的换热效率。

[0055] 8.当把所述的干馏方法以及动篦式干馏炉用于从烟煤，特别是其中的长焰煤和/或轻质煤，中提取可燃气和油汽的技术领域后，由于从烟煤，特别是其中的长焰煤和/或轻质煤，中提取出的主要是可燃气和轻质油，可以降低其粘性，使一些不大适合用于炼焦的煤种，例如长焰煤和/或轻质煤，可以更多地应用于焦化行业，有助于解决焦煤紧缺的问题。

[0056] 附图说明

[0057] 本发明有附图8页，共8幅。其中：

[0058] 图1是本发明的实施例1的示意图。

[0059] 图2是本发明的实施例2的示意图。

[0060] 图3是本发明的实施例3的示意图。

[0061] 图4是本发明的实施例4的示意图。

[0062] 图5是本发明的实施例5的示意图。

[0063] 图6是本发明的实施例6的示意图。

[0064] 图7是本发明的实施例7的示意图。

[0065] 图8是本发明的实施例8的示意图。

[0066] 具体实施方式

[0067] 本发明的具体实施方式将结合实施例及附图进行说明。由于本发明所述的油页岩的干馏方法及实现该方法的动篦式干馏炉密不可分，因此，将其二者合并在一起进行说明。

[0068] 实施例1，如图1所示。

[0069] 在图1所示的实施例1中，所述的动篦式干馏炉共分为3段：第I段是进料段，第II段是干馏段，第III段是油页岩半焦的排出段。当动篦是在环形的轨道上作转动运动时，其第I段和第III段是首尾相接的，这时，其结构处理可以参考有关现有技术，包括转底炉、环冷机等；当动篦是由链条拖动它作平移运动时，它与链条一起，还有一段首尾相连的空载的返回段，只是图中未示出而已，为了便于密封，建议该返回段也要给予全封闭，这时，其结构处理可以参考有关现有技术，包括链篦机等。

[0070] 在图1所示的动篦式干馏炉的实施例中，1是动篦，它是运动的，且其上有通气孔，以便于炉气穿过；一般情况下，它是由多件组合而成。2是炉壳上部，3是炉壳下部，并形成一个并含有动篦1的密封容器。从图中不难看出，炉壳上部2呈罩式结构，中间设有若干隔板，并将其分隔成不同的段和室，同时，还设有炉气通道4，以实现炉气的转移；炉壳下部3具有风箱式结构，分别与炉气通道5相连接。6是在炉壳上部2的隔板上制出的串气孔。7和8分别是漏料收集斗和页岩半焦收集斗，分别用于收集从进料段I漏下的油页岩粉粒和从油页岩半焦的排出段III卸下的页岩半焦；应予以注意的是，当需要排出漏料收集斗7和页岩半焦收集斗8内容纳的物料时，也应注意采取密封措施，例如，可以采用旋转排料阀，也可以选用双料钟式排料阀，还可以选用双层排料阀、以及采取水封措施等等。9是页岩油气的外送通道，它是独立设置的。10和11是风机。12是热辐射管。13是旋转进料阀。14是油页岩预热罐，它也可以单纯用作储料罐；参照烧结机敷设铺底料的经验，该预热罐或储料罐14还可以做成两个，一个用于盛装铺底料，例如粗料，一个用于盛装普通粒度的料等。15是油页岩原料的加料装置，例如，它可以是皮带运输机等。为了使热辐射管辐射出的热量尽可能多地被油页岩料层所吸收，尽量减少被壁面的吸收量，还建议在热辐射管所在的腔室的壁上布设反光板，只是在图中未示出而已。

[0071] 在本实施例中，对相关设置提出的附加要求包括：(1)对外送通道9的附加要求是：应保证实现油页岩的产气量与通过本外送通道9的输出量是等额的。 应当注意到，在本实施例中，干馏炉内的气体是在密闭环境中循环的，随着油页岩产气量的增加，干馏炉内部的压力将会增加，这时，可通过外送通道9向外部送气，并保持干馏炉内部的压力维持在预先设定的水平上，例如，维持60～600Pa的正压值等；与此同时，也满足了产气量与输出量的平衡。(2)由风机10和11实现的循环总量应满足与通过外送通道9输出的处理量之间的比例要求，在本实施例中，可以按照≥4且≤10来确定；在油页岩的品质和炉内的循环气的工作温度一定的条件下，当通过外送通道9输出的处理量确定后，循环总量已经具有相对的确定性，在本实施例中，可通过调整对热辐射管12的加热强度，也就是通过调整炉内的循环气的工作温度来实现较理想的循环量与处理量之间的比率。不难看出，在现有技术的支持下，实现上述附加要求是现实的，这也是没有对其赘述的原因。

[0072] 本实施例的主要工作过程是这样的：原料油页岩由加料装置15送入预热罐14，并在该罐内进行预热(也可以将预热罐只作为缓冲料仓使用)。预热可以采用使燃烧废气通过料层方法进行(图中未示出)。当该预热罐仅用作储料罐时，也可向其内部通入燃烧废气，以起到排除料层内部夹带的空气的作用。经过预热的原料油页岩经过旋转进料阀13摊在动篦1上，并在动篦1的承托下向干馏段的方向运动。由热辐射加热管12发出的热量的一部分由油页岩直接吸收，另一部分被炉壳上部的内壁和炉内的气体所吸收。当风机10和11启动后，干馏炉内被加热了的气体就开始了炉内的、穿透油页岩料层的循环以及传热的过程；随着页岩油气的不断生成，炉内的气体，或者说干馏气便可源源不断地从输出口9输出并加以利用。不断穿过油页岩料层的循环气体的作用主要有两点，一是作为热量的载体对油页岩进行加热，二是起到均热作用，特别是使直接接收热辐射的料层表面的温度不至于太高。最终产生的油页岩半焦在第III段，即油页岩半焦的排出段卸下；至于具体的卸下方法，可以有多种选择，例如，可以采用固定刮板式的卸料方法，也可以采用使动篦倾翻的形式卸下等；但是，无论采用什么卸料方法，都要采取防止动篦上通气孔堵塞的措施。由于卸下的页岩半焦的温度较高，应当在采取合理的冷却措施后，例如水冷，再加以利用；必要时，亦可以在干馏炉内部设置出冷却段，以简化页岩半焦的物理显热的回收作业。还建议在其温度较高的条件下，直接采用燃烧的方法取用其所含碳的能量，不仅可以省去冷却的步骤，还能够充分利用它的物理显热。

[0073] 通过本实施例不难看出，本发明的诸多要点均得以体现，包括：对于方法而言，用于干馏炉的载热气体在炉内的循环量与进行油汽提取的处理量之比≥ 4；所述的载热气体的循环量的95％以上是油页岩在干馏过程中产生的干馏气；它的页岩油气的外送通道是独立的；它通过页岩油气的外送通道输出的流量与油页岩的产气量保持一致；它采用设置在干馏炉内部的热辐射管作为油页岩的加热热源等等。同时，也体现了本发明所述的干馏炉的诸多技术特征，包括：它设有使用于干馏炉的载热气体在炉内的循环量与进行油汽提取的处理量之比≥4的风机和管道；它设有独立的页岩油气的外送通道；它通过页岩油气的外送通道输出的流量与油页岩的产气量保持一致；所述的载热气体的循环量的95％以上是油页岩在干馏过程中产生的干馏气；该干馏炉采用的加热装置是热辐射管且位于炉壳内部油页岩的上方等等。

[0074] 实施例2，如图2所示。

[0075] 本实施例是在实施例1的基础上的一种改进方案。

[0076] 在图2所示的实施例2中，除了改变了管道5和4的连通关系和走向之外，还增加了阀门16、17、18、19和20；同时，又取消了实施例1中的串气孔6；其余，则与实施例1相同。

[0077] 通过调整阀门16的开度，可以调整页岩油气的外送量；当将阀门17、18、19打开，将阀门20关闭并停止风机11的运转，便进入了单风机的循环运行状态；当将阀门17、18、19关闭，将阀门20打开并启动风机11后，便进入了双风机的运行状态，这时，风机10仍然提供循环运行的动力，而风机11则将温度相对较高的炉气送入最左侧的加热室，一方面，由于刚刚进入炉膛的原料油页岩的温度相对较低，可以交换较多的换热量，提高了对油页岩的加热的效率，另一方面，由于炉气获得了较高的温降，也便于对其进行回收利用。另外，阀门17还具有调节回气量的作用，通过调整该阀门的开度，可以使最左侧的加热室的炉气部分地回流，以达到调节的目的；同理，阀门18、19也具有类似的作用等。其余部分，可参见实施例1。

[0078] 列举本实施例的基本用意之一，在于体现使炉气穿过油页岩料层进行循环的风机和管道的布置方案具有较高的灵活性和多样性。

[0079] 实施例3，如图3所示。

[0080] 本实施例在上述实施例的基础上进行了较大的变化，主要用于体现当动篦1具有链条结构时的特点。

[0081] 在本实施例中，除了改变了管道4和5的连通关系和走向之外，还取消了风机11。同时，又增加了从循环气中提取少量油水成分的分离器26和用于使循 环气的温度回升至原来的水平的热交换器39，当然，这里所述的“温度回升至原来的水平”，并不排除该温度在原来的基础上有所增加，例如增加10％左右等。这时，分离得到的油、水成分，可以从通道
27排出；其目的在于，使循环气中的油汽成分的浓度明显低于其饱和浓度，使挂在壁面上的油层逐步扩散到循环气中，以取得防止或者消除壁面挂油的效果。一般情况下，从循环气中提取少量油水成分的分离器26和用于使载热气体小幅升温的热交换器39并不处于运行状态，只有在需要时，才启动。事实上，仅仅设置热交换器39，也是使循环气中的油性成分的浓度明显低于其饱和浓度的可行的解决办法之一。

[0082] 当然，在必要时，实施例1和实施例2也可以采用设置从循环气中提取少量油水成分的分离器26和用于使载热气体小幅升温的热交换器39的技术措施。

[0083] 从图中不难看出，动篦1是在头轮21、尾轮22、上托辊28、下托辊24和压辊23的共同作用下实现其运动功能的。这时的炉壳下部3不再具有风箱式结构，而与炉壳上部2类似，是以罩式结构的面目出现，并将一应零部件包容在其中；同时，它原有的风箱功能由形状类似的风箱25代替；这样处理的原因在于，便于实现系统的密封。这种动篦处理的某些细节，必要时可参考链篦机方面的有关知识。

[0084] 在本实施例中所体现的另一点是，油页岩半焦的排出段III被移到了动篦1之外，其功能由通道29行使。这时，排出的油页岩半焦通过旋转卸料阀30输出，并保持了必要的密封功能。

[0085] 其余内容，请参见上述实施例，并可由读者自行解读。

[0086] 列举本实施例的基本用意，除了表现由于动篦1的具体形式的变化所带来的干馏炉的结构变化之外，还在于体现炉气穿过油页岩料层进行循环的风机和管道的布置方案具有较高的灵活性和多样性。

[0087] 实施例4，如图4所示。

[0088] 本实施例是在实施例1和实施例2的基础上的一种改进方案。

[0089] 在本实施例中，除了改变了管道4和5的连通关系和走向之外，还将页岩油气的外送通道9设在了干馏段的右侧，同时又取消了设在炉壳上部2的最右侧的腔室31内的热辐射管12，从而形成了一个余热回收区域。管道4和5的连通关系和走向的改变，可以使循环过程更加顺畅，且由风机10、风机11为动力的两路管线之间的具有明显的温差，可以有效地提高系统的换热效率；将页岩油气的外送通道9设在干馏段的右侧，可以在利用温度较低的炉气的基础上，既提高了余热回收的换热效率，又能够使输出的页岩油气保持合理的温度；由 于取消了设在炉壳上部2的最右侧的腔室31内的热辐射管12，形成了一个余热回收区域，使页岩半焦的物理显热回收，变得更加方便，且用于吸收该物理显热的干馏气来自干馏炉内温度较低的部分，也有利于其热效率的提高。

[0090] 以风机10、风机11为动力的两路管线之间的流量平衡，除了可以利用隔板32与料层之间的间隙以及料层本身的通透作用进行之外，还可以通过串气阀33来实现，至于该串气阀33的具体安装位置，还可以加以优选。

[0091] 列举本实施例的基本用意，还是在于体现炉气穿过油页岩料层进行循环的风机和管道的布置方案具有较高的灵活性和多样性。

[0092] 实施例5，如图5所示。

[0093] 本实施例是在实施例1的基础上进行的一种变化。

[0094] 在本实施例中，取消了实施例1中的热辐射管12，而改由热交换器34、35为系统提供热量，并通过对该热交换器的换热能力的调控，实现对干馏温度的调控。提供给热交换器34、35所需热量的燃料，最好选用低价值的燃料，例如，由于所需的加热温度与一般锅炉相比相对较低，甚至可以选用农作物秸秆一类的可再生燃料，尽管使用自产的干馏气最为方便。其余，则可以通过实施例1加以解读(必要时，也可以参考其它实施例)。

[0095] 有必要一提的是，在本实施例中，可以将从热交换器34和/或35排出的燃烧废气调整到合适的温度，例如95℃～250℃、95℃～200℃或95℃～160℃，后通入油页岩预热罐14(图中未加以表示)，以便对油页岩进行预热和去除部分水分以及驱赶料层中夹带的空气等。

[0096] 实施例6，如图6所示。

[0097] 本实施例是在实施例2的基础上进行的一种变化。

[0098] 在本实施例中，也取消了的热辐射管12，而改由热交换器34、35为系统提供热量，并通过对该热交换器的换热能力的调控，实现对干馏温度的调控。其余，则可以通过实施例2加以解读(必要时，还可以参考其它实施例)。

[0099] 当然，在本实施例中，也可以将从热交换器34和/或35排出的燃烧废气调整到合适的温度，例如95℃～250℃、95℃～200℃或95℃～160℃，后通入油页岩预热罐14，以便对油页岩进行预热和去除部分水分以及驱赶料层中夹带的空气等。

[0100] 实施例7，如图7所示。

[0101] 本实施例是在实施例3的基础上进行的一种变化。

[0102] 在本实施例中，也取消了的热辐射管12，而改由热交换器35为系统提供热量，并通过对该热交换器的换热能力的调控，实现对干馏温度的调控。其余，则可以通过实施例3加以解读(必要时，还可以参考其它实施例)。

[0103] 当然，在本实施例中，也可以将从热交换器35排出的燃烧废气调整到合适的温度，例如95℃～250℃、95℃～200℃或95℃～160℃，后通入油页岩预热罐14，以便对油页岩进行预热和去除部分水分以及驱赶料层中夹带的空气等。

[0104] 实施例8，如图8所示。

[0105] 本实施例是在实施例5、6、7的基础上进行的一种综合变化。

[0106] 在本实施例中，也取消了的热辐射管12，而改由热交换器34、35为系统提供热量，并通过对该热交换器的换热能力的调控，实现对干馏温度的调控。如果仅仅是为了系统的简化，可以将热交换器34、35合而为一，为了方便炉气温度的分段控制，才采取了将其分成了两个的方案；当然，热交换器还可以为此分置成更多个。

[0107] 同时，本实施例还改变了管道5和4的连通关系和走向，可以使循环过程更加顺畅。有必要提请注意的是，在由风机10为动力的管线系统中，并未设置热交换器，而是以即将排出的页岩半焦为热源，简化了页岩半焦蕴含的物理显热的回收作业。

[0108] 另外，在本实施例中，阀16是用于调控干馏气的输出流量的；阀36是用于调控产品干馏气的回流流量的，以保证即使没有产品气的输出，也能够保持其相关风箱有较为稳定的流量，以提高系统对页岩半焦的物理显热的回收能力；阀37是用于平衡两条循环管线间的气量的。

[0109] 在本实施例中，由于采用了两路循环通道，不同通道中的循环气具有明显的温差，有助于在满足从油页岩中提取油气的温度要求的条件下，提高系统的换热效率；同时，由于在由风机10为动力的管线系统中，并未设置热交换器，而是以即将排出的页岩半焦为热源，具有重要的节能作用。

[0110] 其余，则可以通过实施例5、6、7加以解读(必要时，还可以参考其它实施例)。

[0111] 需要注意的是：上述各实施例都是本发明的个案，它们的作用之一是对本发明起解释的作用，而不应理解为对本发明做出的任何限制；同时，上述各实施例的思路和具体做法，还可以相互借鉴和利用。