一种利用油页岩芳构化煤热解气的系统及方法技术方案

本发明专利技术一种利用油页岩芳构化煤热解气的系统及方法，系统包括热解反应系统，以及分别与热解反应系统连接的循环气系统和热解加热系统；热解反应系统包括热解罐，热解罐内部中空，顶部设有出气口，底部设有进气口；循环气系统连接在进气口和出气口之间，循环气系统内气体的流向为自出气口至进气口；热解加热系统与热解罐内部连通；循环气系统包括共热解循环气装置或混合热解循环装置中的任意一种；共热解循环装置包括设置在出气口和进气口之间的循环气管路；混合热解循环气装置包括设置在出气口和进气口之间的循环气管路，以及连接设置在循环气管路上的循环气加热炉；所述的循环气加热炉内的气体流向和循环气管路内气体流向相同。同。同。

【技术实现步骤摘要】
一种利用油页岩芳构化煤热解气的系统及方法


[0001]本专利技术涉及化石燃料的共热解
，具体为一种利用油页岩芳构化煤热解气的系统及方法。

技术介绍

[0002]由于传统化石能源煤炭等的日益枯竭，油页岩作为一种高效低污染的可再生能源，具有较大的应用前景。油页岩(oil shale)是指每吨含油率大于3.5％的可燃性沉积岩，包含：15％-50％有机质、40wt％以上的高灰分、腐泥质、腐殖质等有机和无机混合物，油页岩有机质含量>5％，即发热量约4100kJ/kg-16700kJ/kg，具有一定的工业价值。
[0003]煤热解是一个热加工过程，常压下，在惰性气氛中加热，发生一系列物理和化学反应，最终部分气化和液化生成煤气和焦油。煤热解气的芳构化过程，是指在催化剂的作用下，将低分子的烃类通过芳构化反应，转化为含有混合芳烃、轻质芳烃(如苯、甲苯、二甲苯)和重质芳烃的过程，同时也会伴有生成氢气、甲烷及C2-C5等低烯烃的气相。
[0004]在油页岩与某种煤的混合热解中，相比于油页岩和煤的单独热解过程，芳香族C-H官能团的生成量增加了，认为混合热解时析出产物的芳构化，主要由油页岩与煤析出的挥发分之间均相反应造成，如下：
[0005][0006][0007][0008]基于氢基与芳香族碳氢自由基理论，认为煤热解过程中，由于煤中有机长链组分桥链的断裂，产生大量的自由基，释放多余的氢基，而油页岩热裂解形成芳香族碳氢链上的自由基，在环境中存在大量其他的轻质自由集团时，如氢基，长链物质中的自由基，部分被氢基捕捉。所以，油页岩与煤的共热解，对气态产物的芳构化具有选择性的促进作用。
[0009]但其存在的问题在于，油页岩作为燃料直接燃烧或者混合燃烧，用于燃烧发电利用方面，存在高灰分、热值低、燃烧污染物控制成本高等一系列问题，能源安全和环境保护方面做得还不够。目前，不同煤种或油页岩的热解和气化研究较多，但煤耦合油页岩综合热利用的基础研究较为缺乏，且对于低阶煤的综合热利用不足。

技术实现思路

[0010]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种利用油页岩芳构化煤热解气的系统及方法，工艺简单、实用性强、操作方便，不仅将低热值的油页岩加以高效低污染利用，同时也为煤热解气的芳构化提供了一种途径，实现了煤耦合油页岩或低阶煤进而综合热利用的目的。
[0011]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0012]一种利用油页岩芳构化煤热解气的系统，包括热解反应系统，以及分别与热解反应系统连接的循环气系统和热解加热系统；
[0013]所述的热解反应系统包括热解罐，所述的热解罐内部中空，顶部设置有出气口，底部设置有进气口；所述的循环气系统连接在进气口和出气口之间，循环气系统内气体的流向为自出气口至进气口；所述的热解加热系统与热解罐内部连通。
[0014]进一步的，所述的循环气系统包括共热解循环气装置或混合热解循环装置中的任意一种；
[0015]所述的共热解循环装置包括设置在出气口和进气口之间的循环气管路；
[0016]所述的混合热解循环气装置包括设置在出气口和进气口之间的循环气管路，以及连接设置在循环气管路上的循环气加热炉；所述的循环气加热炉内的气体流向和循环气管路内气体流向相同。
[0017]更进一步的，所述的循环气加热炉内设置有油页岩样品置物架。
[0018]进一步的，所述的热解加热系统包括电加热控制器、加热装置和热电偶；所述的加热装置设置在热解罐内，其与电加热控制器的输出端连接；所述的热电偶的输入端连接电加热控制器的输出端，热电偶的输出端伸入热解罐内。
[0019]进一步的，所述的热解反应系统还包括密封热解罐的热解罐密封组件；所述的热解罐密封组件包括密封设置在热解罐罐体外的热解罐套；所述的热解罐套与罐体侧壁之间设置保温层并通过O型密封圈密封，与罐体底部之间设置有热解罐套胶垫；热解罐的进气口和出气口处分别通过热解罐压紧螺丝密封垫圈和热解罐压紧螺丝密封固定。
[0020]进一步的，所述的热解反应系统还包括设置在热解罐内的样品托盘。
[0021]一种利用油页岩芳构化煤热解气的方法，包括如下步骤，
[0022]步骤1，将油页岩或煤或者两者按照不同的比例混合，分别经过研磨、筛选和干燥后制成油页岩样品、煤样品或者油页岩和煤混合样品；
[0023]步骤2，将油页岩样品和煤样品同时或者将油页岩和煤混合样品置于热解罐中，开启热解加热系统，使上述样品发生共热解气化反应，配合循环气系统完成利用油页岩芳构化煤热解气作业。
[0024]进一步的，步骤1中，将油页岩和煤按照一定的比例称量，分别研磨过筛，分别干燥储存后制成油页岩样品和煤样品，根据需要混合使用或者单独使用。
[0025]进一步的，步骤2中，热解加热系统采用共热解循环气装置，将油页岩样品和煤样品混合，或者将油页岩和煤混合样品放置在热解罐内同时加热，形成共热解过程；热解罐内形成的一部气相产物通过循环气管路自出气口至进气口循环作业。
[0026]进一步的，步骤2中，热解加热系统采用混合热解循环气装置，分别将油页岩样品放置在循环气加热炉内、煤样品放置在热解罐内后单独加热，形成单独热解过程；热解罐内的一部分煤热解气通过循环气管路进入循环气加热炉内，与形成的油页岩裂解气发生共热解气化反应，形成的气相产物再通过循环气管路和循环气加热炉送入热解罐内循环作业。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0028]本专利技术基于能源安全和环境保护的考虑，面对日益枯竭的传统化石能源煤炭，将低热值的油页岩再生能源进行高效低污染利用。油页岩与煤共热解气化反应，使芳香族C-H官能团的生成量增加，油页岩热裂解形成的芳香族碳氢链上的自由基，与煤热解过程中产生的多余氢基结合，在高灰分的油页岩催化作用下，将低分子的烃类通过芳构化反应转化为含有苯、甲苯和二甲苯的混合轻质芳烃，为煤耦合油页岩及低阶煤的综合热利用的基础
研究提供基础。
[0029]本专利技术利用油页岩与低阶煤相似热解特性的特点，使其在与其他常规能源混合热利用(如混合热解、混热气化等)过程中，发挥一定的促进效果，同时将油页岩低阶燃料进行提质提量进而能源利用，具有重要的研究意义。
附图说明
[0030]图1为本专利技术油页岩与煤共热解时的系统结构示意图。
[0031]图2为本专利技术油页岩裂解循环气与煤热解气混合热解时的系统结构示意图。
[0032]图中：1为热解罐，2为混合样品，3为o型密封圈，4为保温层，5为热解罐套，6为热解罐套胶垫，7为热解罐压紧螺丝密封垫圈，8为热解罐压紧螺丝，9为样品托盘，10为加热装置，11为热电偶，12为循环气加热炉，13为油页岩样品置物架，14为循环气管路，15为进气口，16为出气口。
具体实施方式
[0033]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0034]本专利技术一种利用油页岩芳构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用油页岩芳构化煤热解气的系统，其特征在于，包括热解反应系统，以及分别与热解反应系统连接的循环气系统和热解加热系统；所述的热解反应系统包括热解罐(1)，所述的热解罐(1)内部中空，顶部设置有出气口(16)，底部设置有进气口(15)；所述的循环气系统连接在进气口(15)和出气口(16)之间，循环气系统内气体的流向为自出气口(16)至进气口(15)；所述的热解加热系统与热解罐(1)内部连通。2.根据权利要求1所述的一种利用油页岩芳构化煤热解气的系统，其特征在于，所述的循环气系统包括共热解循环气装置或混合热解循环装置中的任意一种；所述的共热解循环装置包括设置在出气口(16)和进气口(15)之间的循环气管路(14)；所述的混合热解循环气装置包括设置在出气口(16)和进气口(15)之间的循环气管路(14)，以及连接设置在循环气管路(14)上的循环气加热炉(12)；所述的循环气加热炉(12)内的气体流向和循环气管路(14)内气体流向相同。3.根据权利要求2所述的一种利用油页岩芳构化煤热解气的系统，其特征在于，所述的循环气加热炉(12)内设置有油页岩样品置物架(13)。4.根据权利要求1所述的一种利用油页岩芳构化煤热解气的系统，其特征在于，所述的热解加热系统包括电加热控制器、加热装置(10)和热电偶(11)；所述的加热装置(10)设置在热解罐(1)内，其与电加热控制器的输出端连接；所述的热电偶(11)的输入端连接电加热控制器的输出端，热电偶(11)的输出端伸入热解罐(1)内。5.根据权利要求1所述的一种利用油页岩芳构化煤热解气的系统，其特征在于，所述的热解反应系统还包括密封热解罐(1)的热解罐密封组件；所述的热解罐密封组件包括密封设置在热解罐(1)罐体外的热解罐套(5)；所述的热解罐套(5)与罐体侧壁之间设置保温层(4)并通过O型密封圈(3)密封，与罐体底部之间设置有热解罐套胶垫(6)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：向小凤，张波，张向宇，陆续，徐宏杰，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：