一种油页岩干馏气化学链制氢联合发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种油页岩干馏气化学链制氢联合发电系统。所述系统包括依次连接的油页岩破碎筛分单元、油页岩干馏单元、干馏气冷凝回收单元，还包括燃料反应器、蒸汽反应器、发电单元及空气反应器。本实用新型专利技术集成油页岩干馏炼油技术和化学链制氢技术，将现有油页岩干馏炼油过程的低热值剩余煤气用于生产高经济价值和高化学价值的氢气，回收干馏气制氢过程中的余热用于发电和产生蒸汽，通过热量集成，实现化学循环过程中的热量平衡，在提高现有油页岩干馏过程中资源利用率和能量效率的同时，较大幅度提高了过程经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种油页岩干馏气化学链制氢联合发电系统
本技术属于能源与化工
，具体涉及一种油页岩干馏气化学链制氢联 合发电系统。
技术介绍
随着我国社会和经济快速发展，对能源需求日益增加。为减少对进口石油的依赖， 我国正积极实施多元化的能源战略以保障能源持续供应。油页岩是一种沉积岩，具有无机 矿物质的骨架，并含有固体有机质，为低热值固体化石燃料。我国油页岩资源十分丰富，储 量达7199亿吨，折合成干馏油品相当于426亿吨，远高于原油探明储量22亿吨。我国不仅 油页岩储量丰富，而且埋藏较浅，均有利于油页岩资源的开发利用。大力发展油页岩炼油技 术有利于缓解我国石油资源供需矛盾，为实现能源多元化提供切实可行的途径。 目前国内对油页岩的利用技术主要是干馏炼油技术。通过地下开采或露天开采得 到的油页岩，经破碎、筛分，在隔绝空气的条件下，加热到一定温度范围，发生一系列的物理 化学反应，最终生成页岩油、煤气和半焦等。目前国内干馏技术中，抚顺式干馏技术占据着 非常重要的地位。国内共装备了 476台该类的干馏炉，其页岩油产能占我国总量的85%以 上。 但是该技术存在一个突出的问题是干馏气的热值低，一般小于3. 35MJ/m3,不能用 作家用煤气，也很难化工利用。在过去作为废气排放，现已用于内燃机燃烧发电。该利用途 径存在以下两方面的问题：一是燃烧发电过程能量效率较低；二是干馏气中含有化学价值 较高的H 2和C0,直接燃烧这两种气体并未能高效利用其化学价值，造成的资源的大量浪费。 除此之外，油页岩炼油过程的经济效益不佳。如何进一步提高油页岩炼油过程经济性能，已 成为页岩油加工行业的瓶颈。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本技术的目的在于提供一种油页岩干馏气 化学链制氢联合发电系统。 本技术的目的通过下述技术方案实现： -种油页岩干馈气化学链制氢联合发电系统，包括油页岩破碎筛分单兀、油页岩 干馏单元和干馏气冷凝回收单元，还包括燃料反应器、蒸汽反应器、发电单元及空气反应 器； 所述油页岩破碎筛分单元设有油页岩原料入口、油页岩细颗粒出口及碎屑页岩出 n； 所述油页岩干馏单元设有干馏页岩原料入口、干馏气出口、循环气入口和灰渣出 n； 所述油页岩破碎筛分单元的油页岩细颗粒出口通过管道与所述油页岩干馏单元 的干馏页岩原料入口连接； 所述干馏气冷凝回收单元设有干馏气入口、循环煤气出口、剩余干馏气出口及页 岩油出口； 所述油页岩干馏单元的干馏气出口通过管道与所述干馏气冷凝回收单元的干馏 气入口连接，所述干馏气冷凝回收单元的循环煤气出口通过管道与所述油页岩干馏单元的 循环气入口连接； 所述燃料反应器设有剩余干馏气原料入口、载氧体原料入口、CO2和N2混合气相物 流出口及被还原载氧体出口； 所述干馏气冷凝回收单元的剩余干馏气出口通过管道与所述燃料反应器的剩余 干馏气原料入口连接； 所述蒸汽反应器设有还原载氧体原料入口、蒸汽入口、氢气气相物流出口及被部 分氧化载氧体出口； 所述空气反应器设有被部分氧化载氧体入口、空气入口、完全氧化载氧体出口及 缺氧空气出口； 所述发电单元设有氢气入口、CO2和N2混合气入口、缺氧空气入口、蒸汽出口、氢气 产品出口及电力输出口； 所述燃料反应器的被还原载氧体出口通过管道与所述蒸汽反应器的还原载氧体 原料入口连接；所述燃料反应器的CO2和N2混合气相物流出口通过管道与发电单元的CO2 和N2混合气入口相连接； 所述蒸汽反应器的氢气气相物流出口通过管道与所述发电单元的氢气入口相连 接；所述蒸汽反应器的被部分氧化载氧体出口通过管道与所述空气反应器的被部分氧化载 氧体入口连接； 所述发电单元的蒸汽出口通过管道与所述蒸汽反应器的蒸汽入口连接； 所述空气反应器的完全氧化载氧体出口通过管道与所述燃料反应器的载氧体原 料入口连接；所述空气反应器的缺氧空气出口通过管道与所述发电单元的缺氧空气入口连 接。 优选的，所述油页岩干馏单元包含预热器、干燥器、干馏反应器、第一气固分离器、 气化反应器、加热反应器、第二气固分离器、集合管和第一换热器；干馏气冷凝回收单元包 含第一冷却器、洗涤塔、第一分流器、气液分离器、分离器、混合装置、第二冷却器以及第二 分流器。 所述预热器设有油页岩原料入口，预热器、干燥器和干馏反应器通过管道依次连 接；干馏反应器设有脱水油页岩入口、气化气体入口、热载体原料入口与油气混合物出口； 第一气固分离器设有油气混合物入口、含油气混合物流出口及固体物料出口；干馏反应器 的油气混合物出口通过管道与第一气固分离器的油气混合物入口相连接；第一冷却器设有 高温含油气混合物入口及混合物出口；第一气固分离器的含油气混合物流出口通过管道与 第一冷却器的高温含油气混合物入口相连接；所述洗涤塔设有混合物流入口、洗涤煤气出 口及第一页岩油出口；第一冷却器的混合物出口与洗涤塔的混合物流入口相连接；第二冷 却器设有洗漆煤气入口及冷却洗漆煤气出口；气液分离器设有洗漆煤气入口、第二页岩油 出口及第一净化煤气出口；所述洗涤塔的洗涤煤气出口接入第一分流器，然后分为两个通 道，分别通过管道与第二冷却器的冷却洗涤煤气入口以及气液分离器的洗涤煤气入口相连 接；所述分离器设有物流入口、第三页岩油出口及第二净化煤气出口；第二冷却器的冷却 洗涤煤气出口通过管道与分离器的物流入口相连接； 气化反应器设有饱和空气入口、第一水蒸气入口、固体物料入口及气固混合物流 出口；第二气固分离器设有气固混合物流入口、气化气出口和灰渣出口；气化反应器的固 体物料入口通过管道与第一气固分离器的固体物料出口相连接，气化反应器的气固混合物 流出口通过管道与第二气固分离器的气固混合物流入口相连接；所述第一换热器设有燃烧 尾气入口、净化煤气入口、加热循环煤气出口及烟道气出口；第二气固分离器的气化气出口 和第一换热器的加热循环煤气出口经集合管合并后再通过管道与干馏反应器的热载体原 料入口相连接； 所述加热反应器设有空气入口、净化煤气入口及燃烧尾气出口；所述分离器的第 二净化煤气出口通入第二分离器后分为两个通道，一通道通过管道与加热反应器的净化煤 气入口相连接，另一通道通过管道与燃料反应器的剩余干馏气原料入口相连接；加热反应 器的燃烧尾气出口通过管道与第一换热器的燃烧尾气入口相连接；第一换热器的净化煤气 入口通过管道与气液分离器的第一净化煤气出口相连接；洗涤塔的第一页岩油出口、气液 分离器的第二页岩油出口和分离器的第三页岩油出口通过混合装置连通合并。 上述方案中，所述的第二分流器为流体分流设备，用于根据加热循环煤气所需热 负荷的大小调节分流比，即调节进入所述加热反应器的煤气量和进入所述燃料反应器的煤 气量。 优选的，所述发电单元包括0)2和队混合气透平、氢气透平、余热回收装置、氢气压 缩机、第二换热器和闪蒸罐。 所述CO2和N2混合气透平设有CO2和N2混合气入口、低压高热(：02和队混合气混 合气出口和第一电力输出端口；所述氢气透平设有氢气入口、氢气出口和第二电力输出端 口；所述余热回收装置设有第一气体入口、第二气体入口、自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油页岩干馏气化学链制氢联合发电系统，包括油页岩破碎筛分单元、油页岩干馏单元和干馏气冷凝回收单元，其特征在于：还包括燃料反应器、蒸汽反应器、发电单元及空气反应器；所述油页岩破碎筛分单元设有油页岩原料入口、油页岩细颗粒出口及碎屑页岩出口；所述油页岩干馏单元设有干馏页岩原料入口、干馏气出口、循环气入口和灰渣出口；所述油页岩破碎筛分单元的油页岩细颗粒出口通过管道与所述油页岩干馏单元的干馏页岩原料入口连接；所述干馏气冷凝回收单元设有干馏气入口、循环煤气出口、剩余干馏气出口及页岩油出口；所述油页岩干馏单元的干馏气出口通过管道与所述干馏气冷凝回收单元的干馏气入口连接，所述干馏气冷凝回收单元的循环煤气出口通过管道与所述油页岩干馏单元的循环气入口连接；所述燃料反应器设有剩余干馏气原料入口、载氧体原料入口、CO2和N2混合气相物流出口及被还原载氧体出口；所述干馏气冷凝回收单元的剩余干馏气出口通过管道与所述燃料反应器的剩余干馏气原料入口连接；所述蒸汽反应器设有还原载氧体原料入口、蒸汽入口、氢气气相物流出口及被部分氧化载氧体出口；所述空气反应器设有被部分氧化载氧体入口、空气入口、完全氧化载氧体出口及缺氧空气出口；所述发电单元设有氢气入口、CO2和N2混合气入口、缺氧空气入口、蒸汽出口、氢气产品出口及电力输出口；所述燃料反应器的被还原载氧体出口通过管道与所述蒸汽反应器的还原载氧体原料入口连接；所述燃料反应器的CO2和N2混合气相物流出口通过管道与发电单元的CO2和N2混合气入口相连接；所述蒸汽反应器的氢气气相物流出口通过管道与所述发电单元的氢气入口相连接；所述蒸汽反应器的被部分氧化载氧体出口通过管道与所述空气反应器的被部分氧化载氧体入口连接；所述发电单元的蒸汽出口通过管道与所述蒸汽反应器的蒸汽入口连接；所述空气反应器的完全氧化载氧体出口通过管道与所述燃料反应器的载氧体原料入口连接；所述空气反应器的缺氧空气出口通过管道与所述发电单元的缺氧空气入口连接。...

【技术特征摘要】
1. 一种油页岩干馏气化学链制氢联合发电系统，包括油页岩破碎筛分单元、油页岩干 馏单元和干馏气冷凝回收单元，其特征在于：还包括燃料反应器、蒸汽反应器、发电单元及 空气反应器； 所述油页岩破碎筛分单元设有油页岩原料入口、油页岩细颗粒出口及碎屑页岩出口； 所述油页岩干馏单元设有干馏页岩原料入口、干馏气出口、循环气入口和灰渣出口； 所述油页岩破碎筛分单元的油页岩细颗粒出口通过管道与所述油页岩干馏单元的干 馏页岩原料入口连接； 所述干馏气冷凝回收单元设有干馏气入口、循环煤气出口、剩余干馏气出口及页岩油 出口； 所述油页岩干馏单元的干馏气出口通过管道与所述干馏气冷凝回收单元的干馏气入 口连接，所述干馏气冷凝回收单元的循环煤气出口通过管道与所述油页岩干馏单元的循环 气入口连接； 所述燃料反应器设有剩余干馏气原料入口、载氧体原料入口、CO2和N2混合气相物流出 口及被还原载氧体出口； 所述干馏气冷凝回收单元的剩余干馏气出口通过管道与所述燃料反应器的剩余干馏 气原料入口连接； 所述蒸汽反应器设有还原载氧体原料入口、蒸汽入口、氢气气相物流出口及被部分氧 化载氧体出口； 所述空气反应器设有被部分氧化载氧体入口、空气入口、完全氧化载氧体出口及缺氧 空气出口； 所述发电单元设有氢气入口、CO2和N2混合气入口、缺氧空气入口、蒸汽出口、氢气产品 出口及电力输出口； 所述燃料反应器的被还原载氧体出口通过管道与所述蒸汽反应器的还原载氧体原料 入口连接；所述燃料反应器的CO2和N2混合气相物流出口通过管道与发电单元的CO2和N 2 混合气入口相连接； 所述蒸汽反应器的氢气气相物流出口通过管道与所述发电单元的氢气入口相连接；所 述蒸汽反应器的被部分氧化载氧体出口通过管道与所述空气反应器的被部分氧化载氧体 入口连接； 所述发电单元的蒸汽出口通过管道与所述蒸汽反应器的蒸汽入口连接； 所述空气反应器的完全氧化载氧体出口通过管道与所述燃料反应器的载氧体原料入 口连接；所述空气反应器的缺氧空气出口通过管道与所述发电单元的缺氧空气入口连接。2. 根据权利要求1所述的一种油页岩干馏气化学链制氢联合发电系统，其特征在于： 所述油页岩干馏单元包含预热器、干燥器、干馏反应器、第一气固分离器、气化反应器、加热 反应器、第二气固分离器、集合管和第一换热器；干馏气冷凝回收单元包含第一冷却器、洗 涤塔、第一分流器、气液分离器、分离器、混合装置、第二冷却器以及第二分流器； 所述预热器设有油页岩原料入口，预热器、干燥器和干馏反应器通过管道依次连接；干 馏反应器设有脱水油页岩入口、气化气体入口、热载体原料入口与油气混合物出口；第一气 固分离器设有油气混合物入口、含油气混合物流出口及固体物料出口；干馏反应器的油气 混合物出口通过管道与第一气固分离器的油气混合物入口相连接；第一冷却器设有高温含 油气混合物入口及混合物出口；第一气固分离器的含油气混合物流出口通过管道与第一冷 却器的高温含油气混合物入口相连接；所述洗涤塔设有混合物流...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨思宇，杨庆春，钱宇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44