一種移動床自熱式加壓氣化富氫環境干餾爐及其干餾方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于能源化工技術領域，具體涉及一種產油率高、油品質量好、熱效率高、 煤氣熱值高、固定碳化學潛熱得以充分利用、出灰含碳少且活性好、原料適應性強、資源利 用率高的移動床自熱式加壓氣化富氫環境干餾爐及其干餾方法。
【背景技術】
[0002] 煤和油頁巖有機巖形成原始物質不同（煤為高等植物，油頁巖為水生動植物及低 等植物）和成巖環境差異(煤形成沼澤環境，油頁巖形成湖泊、淺海灣、沼澤環境)，物理化學 特性上也存在一些差異(低階煤水分高、固定碳較多，油頁巖水分低、灰分高、干燥無灰基揮 發分高、固定碳少)。兩種有機巖有時往往互為伴生，在煤炭領域油頁巖稱之為腐泥煤(或腐 植腐泥煤)，而在油頁巖領域稱煤炭為炭質頁巖。但無論煤的低溫干餾，還是油頁巖干餾煉 油，其原理一樣，均通過對有機巖(煤、油頁巖）進行低溫熱解，獲得油品為目的。
[0003]目前，煤或油頁巖低溫干餾技術大部分采用塊狀氣體熱載體干餾技術，如以獲取 低溫煤焦油為目的煤的低溫干餾技術有三江爐、魯奇三段爐、大連理工和浙大的固體熱載 體干餾技術等，油頁巖的低溫干餾有撫順爐、茂名爐、吉林成大爐、愛沙尼亞的基維特爐、巴 西的佩特洛瑟克斯爐等，均存在著產油率低，油品質量差，固定碳化學潛熱沒得以從分利 用，爐子以外輸熱源進行干餾為主，因此干餾熱效率低，熱解環境差（非富氫環境)，資源利 用率低。另外，還存在熱解煤氣熱值低不好利用，工藝廢水量和油氣回收系統負荷大等諸多 問題。還普遍存在無法利用〈15_粒度的干餾物料，特別是油頁巖行業，造成資源的極大浪 費。也有采用固體熱載體熱解工藝，雖然克服了氣體熱載體中熱解出的揮發產物被煙氣稀 釋的問題，但也存在需要機械攪拌混合而造成的動力消耗大、機械磨損嚴重；需要外源性固 體熱載體，能源消耗大；以及干燥物料與固體熱載體混合均勻性差，直接影響到熱載體與煤 顆粒之間的傳熱效率，難以避免焦粒黏結，從而影響固體顆粒在耦合系統中的穩定流動，降 低熱解反應的氣、液產率的難題。

【發明內容】

[0004] 本發明的第一目的在于提供一種產油率高、油品質量好、熱效率高、煤氣熱值高、 固定碳化學潛熱得以充分利用、出灰含碳少且活性好、原料適應性強、資源利用率高的移動 床自熱式加壓氣化富氫環境干餾爐；第二目的在于提供一種實現第一目的干餾方法。
[0005] 本發明的第一目的是這樣實現的：包括料倉、料鎖、干餾爐體、灰鎖、灰倉，所述料 倉設置于料鎖上部并通過料鎖上閥相連接，所述料鎖設置于干餾爐體上部并通過料鎖下閥 連接，所述干餾爐體外壁設置有保溫層或冷卻層，所述干餾爐體的下部設置有氣化劑入口 和上部設置有油氣出口并與爐體內部連通，所述干餾爐體內壁下部與灰鎖間設置有轉動爐 篦，所述灰鎖設置于干餾爐體下部并通過灰鎖上閥相連接，所述灰倉設置于灰鎖下部并通 過灰鎖下閥相連接。
[0006] 本發明的第二目的是這樣實現的：包括裝料、加壓干餾、出灰步驟，具體包括： A、 裝料：將干餾物料加入料倉并經上密封閥進入料鎖，關閉料鎖上閥后打開料鎖下閥 向干餾爐體內裝料； B、 加壓干餾：自干餾爐體下部通入水蒸氣和氧氣對爐內加壓，干餾物料在干餾爐體燃 燒并自上而下形成干燥層、干餾層、甲烷層、還原層、氧化層及灰渣層，干餾揮發份自干餾爐 體上部導出至油氣分離系統； C、 出灰：灰渣層在干餾爐體底部的轉動爐篦作用下，自灰鎖上閥落入灰鎖中，然后關閉 灰鎖上閥并打開灰鎖下閥向灰倉出灰。
[0007] 本發明通過在干餾爐體上部設置裝料裝置即料倉和料鎖，向干餾爐內間歇添加干 餾物料；在干餾爐體底部設置灰鎖和灰倉，使干餾爐體內氣化干餾后的灰渣導出爐外，從而 實現干餾爐的連續生產。針對油頁巖固定碳含量少，在爐體外采用保溫層，即能保證干餾所 需溫度，又能降低爐壁高溫氧化速度，增加爐體使用壽命；而對于固定碳含量較多的煤，則 由內筒體和外筒體構成的密閉中空結構形成冷卻層，使得爐內各層的溫度雖然不一，但內 筒體由于有鍋爐水的冷卻，基本保持鍋爐水在操作壓力下的蒸發溫度，內筒體不會因過熱 而損壞，延長了干餾爐體的使用壽命。通過在底部設置轉動爐篦，從而即能支撐爐內干餾物 料，并均勻地將氣化劑分布到干餾爐橫截面上，維持爐內各層的移動，又能將氣化后的灰渣 破碎并排出，從而實現干餾爐正常連續生產。轉動爐篦結構簡單、易于維護。通過在干餾爐 下部通入氣化劑和物料燃燒，以及適當的干餾物料高度和配合干餾爐的保溫或冷卻結構， 使爐內干餾物料從上到下自然形成干燥層、干餾層、甲烷層、還原層、氧化層、灰渣層。其中， 灰渣層將氣化劑加熱，回收灰渣顯熱，降低排渣溫度； 氧化層，也叫燃燒層或放熱層，它為各層反應提供熱量，主要化學反應如下：（以下各式 中Q為熱量） C+02-CO2+Q， 2C+02- 2C0+Q， 2C0+0 - 2C02+Q。
[0008] 還原層，也叫氣化層或吸熱層，它是煤氣主要產生層，主要化學反應如下： C02+C- 2C0-Q， C0+H20 -C02+H2+Q， c+h2o-co+h2-q， C+2H20 -C02+2H2-Q〇
[0009] 甲烷層，也是一個放熱反應，增加壓力、降低溫度有利于甲烷生成。同時，也有利于 輕質油的生成。主要化學反應如下： C+2H2-CH4+Q， C0+3H2-CH4+H20+Q， 4C0+2H20 -CH4+3C02+Q， C02+4H2-CH4+2H20+Q， 2C+2H20 -CH4+C02+Q; 輕質油生成反應： nC0+ (2n+l)H2-CnH2n+2+H20+Q， 2nC0+ (n+1)H2-CnH2n+2+C02+Q， (3n+l)C0+ (n+1)H20 -CnH2n+2+ (2n+l)C02+Q，nC02+ (3n+l)H2-CnH2n+2+H20+Q， _總反應：2CO+2H2--* 十CH.f)- +C〇2***Q。
[0010] 干餾層，也叫熱解層，屬于吸熱層，是熱解焦油和煤氣產生層，也是產生液體燃料 關鍵層，同時部分重油在該層熱分解生成輕質油。主要化學反應如下： 煤(或油頁巖）+Q-半焦+焦油+熱解煤氣+熱解水-Q， 重油+H2-輕質油a輕質油2-q。
[0011] 干燥層，也叫水分蒸發、預熱層，屬于吸熱層，煤或油頁巖吸附的水、氣體在此析 出，并得到預熱。主要化學反應如下： 煤(或油頁巖）+Q-干煤(或干油頁巖）+吸附氣+游離水-Q。
[0012] 通過以上可知，干餾爐下部通入氧氣和水蒸氣，通過干餾物料燃燒從而使爐內形 成富氫環境。由于煤或油頁巖等干餾物料在熱解過程中，形成大量自由基，在富氫環境下很 容易得到飽和而析出。否則，自由基與自由基之間結合，形成大分子(重油或瀝青半焦）；自 由基與半焦之間聚合，形成半焦組分；自由基為了自身穩定，形成雙鍵物質等。也就是說，通 過外加氧氣和水蒸氣形成富氫環境來飽和煤或油頁巖熱解產生的自由基，避免自由基間相 互聚合反應，使自由基與氫結合生成輕質油，并且又能提高油品的飽和度，從而達到本發明 的熱解干餾獲得以輕質油為主的目的。同時，對油品當中的氧、氮、硫、金屬等有良好的脫除 效