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热解 油 页岩的系统和方法

阅读：1052发布：2020-08-13

专利汇可以提供热解油页岩的系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了热解油页岩的系统和方法，该系统包括：移动床热解反应器和分馏塔，其中，移动床热解反应器包括：油页岩入口、热解油气出口和半焦出口；油页岩入口位于反应器的顶部；热解油气出口位于反应器的顶壁和/或侧壁上，并且热解油气出口与分馏塔相连；半焦出口位于反应器的底部；蓄热式辐射管，蓄热式辐射管在移动床热解反应器的内部沿着反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管；油气导出管道，油气导出管道与热解油气出口连通，并且油气导出管道的管壁上设置有通孔。该系统可以有效抑制油气二次裂解，提高页岩油收率，并且提高系统的热效率并简化了系统工艺。，下面是热解油页岩的系统和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种热解油页岩的系统，其特征在于，包括：移动床热解反应器和分馏塔，其中，所述移动床热解反应器包括：
油页岩入口、热解油气出口和半焦出口；
所述油页岩入口位于所述反应器的顶部；
所述热解油气出口位于所述反应器的顶壁和/或侧壁上，并且所述热解油气出口与所述分馏塔相连；
所述半焦出口位于所述反应器的底部；
蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管在所述移动床热解反应器的内部沿着所述反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管；以及油气导出管道，所述油气导出管道与所述热解油气出口连通，并且所述油气导出管道的管壁上设置有通孔，
所述油气导出管道沿所述反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道，
所述油气导出管道与所述蓄热式辐射管平行布置，且所述蓄热式辐射管各自的左右两侧对称设置有两根油气导出管道。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述油气导出管道与邻近的所述蓄热式辐射管的管壁之间距离为所述油气导出管道管径d的1/2-3倍。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述油气导出管道的管壁上设置有多个通孔。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述通孔在所述油气导出管道的长度方向上均匀分布。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蓄热式辐射管的两侧管壁上分别设置有挡板，所述挡板位于所述油气导出管道的上方，且覆盖所述油气导出管道的全部竖向投影。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述挡板从所述蓄热式辐射管的管壁的竖直切面的相切线为起点，呈一定角度向下延伸至所述油气导出管道的竖直切面。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述角度为40-90度，不含90度。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，同一层所述油气导出管道连通至同一个所述热解油气出口。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，相邻两层或更多层的油气导出管道连接至同一个热解油气出口。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述油气导出管道通过集气管与所述热解油气出口连通。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，同一层所述油气导出管道通过同一根所述集气管连通至同一个所述热解油气出口。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，相邻两层或更多层的油气导出管道通过两根或更多根所述集气管连通至同一个所述热解油气出口。
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管均匀分布。
14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，沿所述反应器的高度方向布置的蓄热式辐射管彼此平行并且错开布置。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，进一步包括：
螺旋送料机，所述螺旋送料机具有送料入口和送料出口，所述送料入口与所述半焦出口相连；
气化炉，所述气化炉具有半焦进口和燃料气出口，所述半焦进口与所述送料出口相连，所述燃料气出口与所述蓄热式辐射管的燃气入口相连。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，进一步包括：
油页岩料斗，所述油页岩料斗具有油页岩出口；
气流干燥器，所述气流干燥器具有烟气入口、油页岩进料口和混合物料出口，所述烟气入口与所述蓄热式辐射管上的烟气出口相连，所述油页岩进料口与所述油页岩出口相连；
干燥旋风分离器，所述干燥旋风分离器具有混合物料入口、尾气出口和固体物料出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；
热解料斗，所述热解料斗具有待热解物料入口和待热解物料出口，所述待热解物料入口与所述固体物料出口相连；以及
螺旋进料机，所述螺旋进料机具有进料口和出料口，所述进料口与所述待热解物料出口相连，所述出料口与所述油页岩入口相连。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，进一步包括：
尾气引风机，所述尾气引风机具有烟气进口和出烟口，所述烟气进口与所述尾气出口相连；
尾气净化装置，所述尾气净化装置具有进烟口和净化气出口，所述进烟口与所述出烟口相连；以及
烟囱，所述烟囱具有净化气入口，所述净化气入口与所述净化气出口相连。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，进一步包括：
热解旋风分离器，所述热解旋风分离器具有油气进口、固体颗粒出口和净化油气出口，所述油气进口与所述热解油气出口相连，所述固体颗粒出口与所述送料入口相连；
过滤器，所述过滤器具有过滤油气入口和过滤后油气出口，所述过滤油气入口与所述净化油气出口相连，所述过滤后油气出口与所述分馏塔相连；
第一燃气引风机，所述第一燃气风机具有第一燃气入口和第一燃气出口，所述第一燃气入口与所述分馏塔相连；
燃气罐，所述燃气罐具有第一燃气入口和储罐燃气出口，所述第一燃气入口与所述第一燃气出口相连；以及
第二燃气引风机，所述第二燃气引风机具有第二燃气入口和第二燃气出口，所述第二燃气入口与所述储罐燃气出口相连，所述第二燃气出口与所述蓄热式辐射管的燃气入口相连。
19.一种利用权利要求1-18中任一项所述的热解油页岩的系统热解油页岩的方法，其特征在于，包括：
将油页岩供给至所述移动床热解反应器中进行热解处理，以便得到半焦和热解油气；
将所述热解油气供给至所述分馏塔中进行分馏处理，以便得到汽油、柴油、重油和可燃气。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述半焦经所述螺旋送料机供给至所述气化炉进行气化处理，以便得到燃料气；
将所述燃料气供给至所述蓄热式辐射管作为燃料使用。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述油页岩的粒径低于20mm，所述油页岩的热解反应时间为10～40分钟。

说明书全文

热解 油 页岩的系统和方法

技术领域

[0001] 本发明属于化工领域，具体而言，本发明涉及一种热解油页岩的系统和方法。

背景技术

[0002] 世界油页岩资源丰富，共计37个国家的探明油页岩储量总和换算成页岩油约4000多亿吨，远比世界探明原油储量大，也比世界原油资源大。我国的油页岩探明储量换算成页
岩油约400多亿吨。当前，对于中国等一些国家而言，生产的原油不能满足本国的需求，而必
须依靠大量的进口原油。这不仅牵扯到国民经济发展，还关系到国家能源安全问题。面对紧
缺的石油资源，大力页岩油工业应加以规划并落实。

[0003] 油页岩干馏炉可分为块状页岩干馏炉(油页岩粒度一般在8mm或者10mm以上)、颗粒和粉末油页岩干馏炉。目前块状油页岩干馏炉有中国的抚顺炉、神木的三江方炉、爱莎尼
亚的基维特(Kiviter)炉、巴西的佩特罗瑟克斯(Petrosix)炉。颗粒油页岩干馏炉有爱莎尼
亚的葛洛特(Galoter)炉和澳大利亚的ATP炉。中国页岩油产量每年在不断增长，但国内的
干馏炉型只能用来热解块状页岩并且装置的油收率较低，造成小颗粒页岩无法充分利用，
油页岩利用率不高，且由于以气体为热载体，干馏气被冲稀，冷凝回收系统庞大，气体热值
低，难以进一步综合利用。而国外成熟的颗粒油页岩干馏技术多为固体热载体直接加热原
料，存在工艺复杂操作环节太多，制造成本高昂等缺点。此外，国内外油页岩干馏技术均未
设有快速导出油气的工艺，存在油气二次裂解的问题，油页岩热解过程中，若干馏炉内局部
 温度过高，则一次热解产物容易发生二次裂解，导致页岩油收率偏低。

[0004] 因此，现有的油页岩热解技术有待进一步改善。

发明内容

[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种热解油页岩的系统和方法，该系统可以有效抑制油气二次裂解，提
高页岩油收率，并且可以提高系统的热效率并简化了系统工艺。

[0006] 在本发明的一个方面，本发明提出了一种热解油页岩的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：移动床热解反应器和分馏塔，

[0007] 其中，所述移动床热解反应器包括：

[0008] 油页岩入口、热解油气出口和半焦出口；

[0009] 所述油页岩入口位于所述反应器的顶部；

[0010] 所述热解油气出口位于所述反应器的顶壁和/或侧壁上，并且所述热解油气出口与所述分馏塔相连；

[0011] 所述半焦出口位于所述反应器的底部；

[0012] 蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管在所述移动床热解反应器的内部沿着所述反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管；以及

[0013] 油气导出管道，所述油气导出管道与所述热解油气出口连通，并且所述油气导出管道的管壁上设置有通孔。

[0014] 由此，根据本发明实施例的热解油页岩的系统可以有效抑制油气二次裂解，提高页岩油收率，并且通过采用蓄热式辐射管加热技术，提高了系统的热效率并简化了系统工
艺。

[0015] 在本发明的一些实施例中，所述油气导出管道沿所述反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道。由此，可以显著提高反应器中的
油气导出效率。

[0016] 在本发明的一些实施例中，所述油气导出管道与所述蓄热式辐射管平行布置，且所述蓄热式辐射管各自的左右两侧对称设置有两根油气导出管道。由此，可以进一步提高
反应器中的油气导出效率。

[0017] 在本发明的一些实施例中，所述油气导出管道与邻近的所述蓄热式辐射管的管壁之间距离为所述油气导出管道管径d的1/2-3倍。由此，可以进一步提高反应器中的油气导
出效率。

[0018] 在本发明的一些实施例中，所述油气导出管道的管壁上设置有多个通孔。由此，可以进一步提高反应器中的油气导出效率。

[0019] 在本发明的一些实施例中，所述通孔在所述油气导出管道的长度方向上均匀分布。由此，可以进一步提高反应器中的油气导出效率。

[0020] 在本发明的一些实施例中，所述蓄热式辐射管的两侧管壁上分别设置有挡板，所述挡板位于所述油气导出管道的上方，且覆盖所述油气导出管道的全部竖向投影。由此，不
仅可以有效防止油气导出管道的堵塞，而且可以将下落的油页岩打散，从而提高油页岩热
解效率。

[0021] 在本发明的一些实施例中，所述挡板从所述蓄热式辐射管的管壁的竖直切面的相切线为起点，呈一定角度向下延伸至所述油气导出管道的竖直切面。

[0022] 在本发明的一些实施例中，所述角度为40-90度，不含90度。

[0023] 在本发明的一些实施例中，同一层所述油气导出管道连通至同一个所述热解油气出口。

[0024] 在本发明的一些实施例中，相邻两层或更多层的油气导出管道连接至同一个热解油气出口。

[0025] 在本发明的一些实施例中，所述油气导出管道通过集气管与所述热解油气出口连通。

[0026] 在本发明的一些实施例中，同一层所述油气导出管道通过同一根所述集气管连通至同一个所述热解油气出口。

[0027] 在本发明的一些实施例中，相邻两层或更多层的油气导出管道通过两根或更多根所述集气管连通至同一个所述热解油气出口，并且所述油气导出管的层数与所述集气管的
根数相同。

[0028] 在本发明的一些实施例中，在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管均匀分布。

[0029] 在本发明的一些实施例中，沿所述反应器的高度方向布置的蓄热式辐射管彼此平行并且错开布置。

[0030] 在本发明的一些实施例中，所述热解油页岩的系统进一步包括：螺旋送料机，所述螺旋送料机具有送料入口和送料出口，所述送料入口与所述半焦出口相连；气化炉，所述气
化炉具有半焦进口和燃料气出口，所述物料进口与所述送料出口相连，所述燃料气出口与
所述蓄热式辐射管的燃气入口相连。由此，通过将系统内部得到的热解产物半焦进行气化，
并将气化得到的燃料气供给至蓄热式辐射管作为燃料使用，可以显著降低对外部补给燃料
的依赖。

[0031] 在本发明的一些实施例中，所述热解油页岩的系统进一步包括：油页岩料斗，所述油页岩料斗具有油页岩出口；气流干燥器，所述气流干燥器具有烟气入口和混合物料出口，
所述烟气入口与所述蓄热式辐射管上的烟气出口相连，所述油页岩进料口与所述油页岩出
口相连；干燥旋风分离器，所述干燥旋风分离器具有混合物料入口、尾气出口和固体物料出
口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；热解料斗，所述热解料斗具有待热解物料
入口和待热解物料出口，所述待热解物料入口与所述固体物料出口相连；以及螺旋进料机，
所述螺旋进料机具有进料口和出料口，所述进料口与所述待热解物料出口相连，所述出料
口与所述油页岩入口相连。由此，使得油页岩入炉时水分小，耗热少，从而可以进一步提高
油页岩的热解效率。

[0032] 在本发明的一些实施例中，所述热解油页岩的系统进一步包括：尾气引风机，所述尾气引风机具有烟气进口和出烟口，所述烟气进口与所述尾气出口相连；尾气净化装置，所
述尾气净化装置具有进烟口和净化气出口，所述进烟口与所述出烟口相连；以及烟囱，所述
烟囱具有净化气入口，所述净化气入口与所述净化气出口相连。由此，可以显著降低环境污
染。

[0033] 在本发明的一些实施例中，所述热解油页岩的系统进一步包括：热解旋风分离器，所述热解旋风分离器具有油气进口、固体颗粒出口和净化油气出口，所述油气进口与所述
热解油气出口相连，所述固体颗粒出口与所述送料入口相连；过滤器，所述过滤器具有过滤
油气入口和过滤后油气出口，所述过滤油气入口与所述净化油气出口相连，所述过滤后油
气出口与所述分馏塔相连；第一燃气引风机，所述第一燃气风机具有第一燃气入口和第一
燃气出口，所述第一燃气入口与所述分馏塔相连；燃气罐，所述燃气罐具有第一燃气入口和
储罐燃气出口，所述第一燃气入口与所述第一燃气出口相连；以及第二燃气引风机，所述第
二燃气引风机具有第二燃气入口和第二燃气出口，所述第二燃气入口与所述储罐燃气出口
相连，所述第二燃气出口与所述蓄热式辐射管的燃气入口相连。由此，通过将分馏塔中分离
得到的可燃气供给至蓄热式辐射管作为燃料使用，可以进一步降低对外部补给燃料的依
赖。

[0034] 在本发明的一些实施例中，每层所述蓄热式辐射管包括多个平行并且均匀分布的蓄热式辐射管且每个所述蓄热式辐射管与相邻上下两层蓄热式辐射管中的每一个蓄热式
辐射管平行。由此，油页岩进入反应器可以通过辐射管进行均布，保障了油页岩在反应器的
均匀加热，从而进一步提高油页岩的热解效率。

[0035] 在本发明的一些实施例中，所述反应器本体的高度为3～20m，所述蓄热式辐射管的管径为100～500mm，相邻所述蓄热式辐射管外壁间的水平距离为200～500mm，相邻所述
蓄热式辐射管外壁间的竖直距离为200～700mm。由此，可以保障油页岩热解停留时间，从而
进一步提高油页岩的热解效率。

[0036] 在本发明的另一个方面，本发明提出了一种热解油页岩的方法。根据本发明的实施例，该方法是采用上述所述的热解油页岩的系统进行的。根据本发明的具体实施例，该方
法包括：

[0037] 将油页岩供给至所述移动床热解反应器中进行热解处理，以便得到半焦和热解油气；

[0038] 将所述热解油气供给至所述分馏塔中进行分馏处理，以便得到汽油、柴油、重油和可燃气。

[0039] 由此，根据本发明实施例的热解油页岩的方法可以有效抑制油气二次裂解，提高页岩油收率，并且通过采用蓄热式辐射管加热技术，提高了系统的热效率并简化了系统工
艺。

[0040] 在本发明的一些实施例中，所述热解油页岩的方法进一步包括：将所述半焦经所述螺旋送料机供给至所述气化炉进行气化处理，以便得到燃料气；将所述燃料气供给至所
述蓄热式辐射管作为燃料使用。由此，通过将系统内部得到的热解产物半焦进行气化，并将
气化得到的燃料气供给至蓄热式辐射管作为燃料使用，可以显著降低对外部补给燃料的依
赖。

[0041] 在本发明的一些实施例中，将所述半焦经螺旋送料机输送至气化炉进行气化处理，以便得到燃料气；将所述燃料气输送至所述蓄热式辐射管作为燃料使用。由此，通过将
系统内部得到的热解产物半焦进行气化，并将气化得到的燃料气供给至蓄热式辐射管作为
燃料使用，可以显著降低对外部补给燃料的依赖。

[0042] 在本发明的一些实施例中，所述油页岩的粒径低于20mm，所述油页岩的热解反应时间为10～40分钟。由此，可以进一步提高油页岩的热解效率。

[0043] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明

[0044] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0045] 图1是根据本发明一个实施例的热解油页岩的系统结构示意图；

[0046] 图2是根据本发明一个实施例的热解油页岩的系统中的移动床热解反应器的部分结构示意图；

[0047] 图3是根据本发明再一个实施例的热解油页岩的系统结构示意图；

[0048] 图4是根据本发明又一个实施例的热解油页岩的系统结构示意图；

[0049] 图5是根据本发明又一个实施例的热解油页岩的系统结构示意图；

[0050] 图6是根据本发明又一个实施例的热解油页岩的系统结构示意图；

[0051] 图7是根据本发明一个实施例的热解油页岩的方法流程示意图；

[0052] 图8是根据本发明再一个实施例的热解油页岩的方法流程示意图；

[0053] 图9是根据本发明又一个实施例的热解油页岩的方法流程示意图；

[0054] 图10是根据本发明又一个实施例的热解油页岩的方法流程示意图；

[0055] 图11是根据本发明又一个实施例的热解油页岩的方法流程示意图。

具体实施方式

[0056] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0057] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0058] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0059] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0060] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0061] 在本发明的一个方面，本发明提出了一种热解油页岩的系统。下面参考图1-6对本发明实施例的热解油页岩的系统进行详细描述。根据本发明的实施例，该系统包括：移动床
热解反应器100和分馏塔200。

[0062] 根据本发明的实施例，移动床热解反应器100包括：油页岩入口101、蓄热式辐射管11、油气导出管道12、热解油气出口102和半焦出口103。

[0063] 根据本发明的实施例，油页岩入口101位于反应器的顶部，且适于将油页岩供给至反应器内。

[0064] 根据本发明的实施例，热解油气出口102可以设置在反应器的顶壁和/或侧壁上，具体的，热解油气出口102可以为多个，并且多个热解油气出口102分别设置在反应器的顶
壁和/或侧壁上。发明人发现，通过采用顶壁出气和/或侧壁出气结合的方式，可以使得热解
油气中的半焦被沉降分离，从而显著降低热解油气的含尘率。

[0065] 根据本发明的实施例，半焦出口103可以设置在反应器的底部，且适于将热解生成的半焦排出反应器。

[0066] 根据本发明的实施例，蓄热式辐射管11在移动床热解反应器的内部沿着反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管，根据本发明的
具体实施例，在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管均匀分布，优选地，沿反应器的高度方
向布置的蓄热式辐射管彼此平行并且错开布置。根据本发明的具体示例，蓄热式辐射管的
管径可以为100～300mm。由此，可以显著提高油页岩的热解效率，进而提高热解油收率。

[0067] 根据本发明的实施例，相邻蓄热式辐射管外壁间的水平距离为200～500mm，相邻蓄热式辐射管外壁间的竖直距离为200～700mm。需要解释的是，相邻蓄热式辐射管外壁间
的水平距离可以理解为在同层上蓄热式辐射管外壁间的距离，而相邻蓄热式辐射管外壁间
的竖直距离可以理解为相邻上下两层间的相邻蓄热式辐射管外壁间的距离。

[0068] 根据本发明的实施例，多层蓄热式辐射管的层数可以为10-25层。发明人发现，该种结构布置可以使得反应器内温度场分布均匀，从而可以显著提高油页岩的热解效率，进
而提高热解油的收率。

[0069] 根据本发明的实施例，蓄热式辐射管可以为单向蓄热式燃气蓄热式辐射管，即通过蓄热式辐射管管体将燃烧燃气产生的热量以辐射的方式进行供热。根据本发明的具体实
施例，蓄热式辐射管上可以设置有燃气调节阀(未示出)。由此，可以通过调整燃气调节阀调
节通入蓄热式辐射管的燃气的流量来等实现对热解过程的精确控温，从而可以显著提高油
页岩的热解效率，进而提高热解油的收率。

[0070] 具体的，蓄热式辐射管沿水平方向从反应器侧壁的一侧伸入到反应器中且贯穿反应器，即蓄热式辐射管沿水平方向从反应器侧壁的一侧伸入反应器中且穿出反应器的另一
侧壁，并且蓄热式辐射管的两端均伸出反应器侧壁，其中，蓄热式辐射管上的燃料入口位于
蓄热式辐射管上伸出反应器的一端，蓄热式辐射管上的烟气出口位于蓄热式辐射管上伸出
反应器的另一端，或者蓄热式辐射管上的燃料入口和烟气出口位于蓄热式辐射管上的同一
端。通过调整通入蓄热式辐射管的燃气的流量等实现对热解过程的精确控温，并且蓄热式
辐射管采用定期换向的燃烧方式，使得单个蓄热式辐射管的温度场相差不大于30℃，从而
保证反应器内温度场的均匀性，例如通过调整通入蓄热式辐射管的燃气的流量使得反应器
内上段区域的蓄热式辐射管的调节温度范围为500～800℃，保证油页岩的充分热解，通过
调整通入蓄热式辐射管的燃气的流量使得反应器内下段区域的蓄热式辐射管的调节温度
范围为450～650℃，从而进一步加热一部分没有完全热解的油页岩。

[0071] 根据本发明的实施例，油气导出管道12与热解油气出口102连通，并且油气导出管道12的管壁上设置有通孔。由此，通过设置油气导出管道，使得热解过程中产生的热解油气
快速导出，从而有效抑制油气二次裂解，提高热解油收率。

[0072] 根据本发明的具体实施例，油气导出管道12沿反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道。

[0073] 根据本发明的具体实施例，油气导出管道12与蓄热式辐射管11平行布置，且蓄热式辐射管11的左右两侧对称设置有两根油气导出管道12。发明人发现，通过在每根蓄热式
辐射管两侧安装油气导出管道，热解产生的油气通过导出管道被迅速导出，从而有效地抑
制了油气的二次裂解，进而提高热解油的收率(热解油的收率达到了铝甑含油率的94％)，
经济效益好。根据本发明的具体示例，油气导出管道的管径可以为30～80mm。

[0074] 根据本发明的具体实施例，如图2所示，油气导出管道与邻近的蓄热式辐射管的管壁之间距离为油气导出管道管径d的1/2-3倍。由此可以立刻导出产生的热解油，避免热解
油裂解，提高热解油产率。

[0075] 根据本发明的具体实施例，油气导出管道12的管壁上设置有多个通孔，优选地，多个通孔在油气导出管道12的长度方向上均匀分布。由此可以便于热解油快速导出。

[0076] 根据本发明的具体实施例，如图2所示，蓄热式辐射管11的两侧管壁上分别设置有挡板13，挡板13位于油气导出管道12的上方，且覆盖油气导出管道12的全部竖向投影。通过
在蓄热式辐射管12的两侧管壁上设置挡板13，可以防止油页岩下降过程中摩擦油气导出管
道，进而延长油气导出管道的寿命；并且挡板13还能起到对油页岩的引流作用，防止油页岩
卡在蓄热式辐射管与油气导出管道之间，造成油页岩堵塞。

[0077] 根据本发明的具体实施例，如图2所示，挡板13从蓄热式辐射管11的管壁的竖直切面A(A1)的相切线为起点，呈一定角度α向下延伸至油气导出管道12的竖直切面B(B1)，角度
α为40-90度，不含90度。由此使得挡板的最短长度是能够遮挡油气导出管道。

[0078] 根据本发明的具体实施例，同一层油气导出管道12连通至同一个热解油气出口103。由此可以将油气汇集，简化工艺并提高热解油产率，同时可以便于油气导出。

[0079] 根据本发明的具体实施例，相邻两层或更多层的油气导出管道连接至同一个热解油气出口。由此，可以进一步简化工艺。

[0080] 根据本发明的具体实施例，如图1所示，反应器内具有集气管14，油气导出管道12通过集气管14与热解油气出口102连通，使得反应器内的热解油气被油气导出管道收集后
经集气管供给至热解油气出口，即集气管14分别与油气导出管道12和热解油气出口102相
连。

[0081] 根据本发明的具体实施例，同一层油气导出管道12可以通过同一根集气管14连通至同一个热解油气出口102，即同一层油气导出管道12和同一个热解油气出口102分别连接
同一根集气管14。由此可以将油气汇集，简化工艺并提高热解油产率，同时可以便于油气导
出。

[0082] 根据本发明的具体实施例，相邻两层或更多层的油气导出管道12可以通过两根或更多根的集气管14连通至同一个热解油气出口102，即油气导出管道的层数与集气管的根
数相同，同一层的油气导出管道通过一根集气管与同一个热解油气出口相连，并且多根集
气管最终汇集至同一个热解油气出口，例如如图1所示，中间相邻两层的油气导出管道12通
过两根集气管14连通至同一个热解油气出口102。

[0083] 根据本发明的实施例，反应器顶部区域可以呈球面型或锥形。

[0084] 根据本发明的实施例，反应器的底部可以呈倒锥形。由此，可以使得热解生成的半焦顺利排出反应器。

[0085] 根据本发明的实施例，反应器的高度可以为3～20m。由此，可以实现对油页岩的完全热解。

[0086] 根据本发明的实施例，分馏塔200具有热解油气入口201、汽油出口202、柴油出口203、重油出口204和可燃气出口205，并且热解油气入口201与热解油气出口102相连，且适
于对蓄热式移动床热解反应器得到的热解油气进行分馏处理，从而可以得到汽油、柴油、重
油和可燃气。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对分馏塔中分馏处理的条
件进行选择。

[0087] 根据本发明实施例的热解油页岩的系统通过使用多组蓄热式辐射管为热解过程提供热源，可以通过调整通入蓄热式辐射管的燃气的流量来实现对热解过程的精确控温，
并且蓄热式辐射管通过蓄热式燃烧，保证了温度场的均匀性，从而可以显著提高油页岩的
热解效率，进而提高热解油的收率，同时较传统的使用气体热载体或固体热载体作为热解
热源的热解反应装置相比，本发明的移动床热解反应器不需要设置预热单元和载体分离单
元，从而可以极大简化热解反应工艺流程，进而显著降低装置的故障率且所得热解油中含
尘率较低，并且排烟温度低，其次本发明通过在蓄热式辐射管的周围布置油气导出管道，可
以将热解产生的油气迅速导出，从而有效地抑制了油气的二次裂解，进而提高热解油的收
率，另外通过在油气导出管道的上方设置挡板，不仅可以有效防止油气导出管道的堵塞，而
且可以将下落的油页岩打散，使得油页岩在反应器中均匀分散，从而提高油页岩热解效率，
并且通过采用分馏塔对热解油气进行分馏处理，可以分离得到汽油、柴油和可燃气，从而提
高经济效益。

[0088] 具体的，通过调整燃气管道上的调节阀调节通入单向蓄热式辐射管的燃气的流量等实现对热解过程的精确控温，使得蓄热式辐射管温度为500～700℃，油页岩经油页岩入
口进入反应器内，油页岩均匀散落在反应器内且被加热至500～600℃发生热解反应，生成
的热解油气的一部分经设置在蓄热式辐射管周围的油气导出管道汇集至热解油气出口被
快速导出(每2-3层油气导出管道为一组，热解产生的油气通过油气导出管道以组为单元在
2秒内汇集到一起)，而另一部分经设置在反应器顶端的热解油气出口排出，并且油页岩在
下落过程中被设置在油气导出管道上方的挡板打散在反应器中均匀分散，物料在反应器中
停留时间为10～40分钟，而得到的热解油气经热解油气出口供给至分馏塔中进行分馏处
理，得到汽油、柴油、重油和可燃气。

[0089] 参考图3，根据本发明实施例的热解油页岩的系统进一步包括：螺旋送料机300和气化炉400。

[0090] 根据本发明的实施例，螺旋送料机300设置在移动床热解反应器100的下方，并且螺旋送料机300具有送料入口301和送料出口302，送料入口301与半焦出口103相连，且适于
运输移动床热解反应器中得到的半焦。

[0091] 根据本发明的实施例，气化炉400具有半焦进口401和燃料气出口402，半焦进口401与送料出口302相连，燃料气出口402与蓄热式辐射管的上的燃气入口(未示出)相连，且
适于将移动床热解反应器产生的半焦经螺旋送料机输送至气化炉进行气化处理，从而可以
得到燃料气和灰渣，并将该燃料气输送至蓄热式辐射管作为燃料使用。由此，通过将系统内
部得到的热解产物半焦进行气化，并将气化得到的燃料气供给至蓄热式辐射管作为燃料使
用，可以显著降低对外部补给燃料的依赖。

[0092] 参考图4，根据本发明实施例的热解油页岩的系统进一步包括：油页岩料斗500、气流干燥器600、干燥旋风分离器700、热解料斗800和螺旋进料机900。

[0093] 根据本发明的实施例，油页岩料斗500油页岩料斗具有油页岩出口501，且适于存储油页岩原料。需要说明的是，本文中的“油页岩料斗”可以为现有技术中存在的可以用于
储存油页岩的任何装置。

[0094] 根据本发明的实施例，气流干燥器600具有烟气入口601、油页岩进料口602和混合物料出口603，烟气入口601与蓄热式辐射管上的烟气出口(未示出)相连，油页岩进料口602
与油页岩出口501相连，且适于在将油页岩进行热解反应之前，采用蓄热式辐射管中的热烟
气对油页岩进行干燥和提升，得到含有干燥的油页岩和尾气的混合物料。具体的，蓄热式辐
射管中得到的热烟气的温度可以为200～250℃。由此，不仅可以充分利用烟气的余热，使得
系统能耗显著降低，而且可以有效避免油页岩温度过高带来的着火安全隐患。

[0095] 根据本发明的实施例，干燥旋风分离器700具有混合物料入口701、尾气出口702和固体物料出口703，混合物料入口701与混合物料出口603相连，且适于将干燥旋风分离器得
到的含有干燥的油页岩和尾气的混合物料进行分离处理，从而可以干燥油页岩和尾气(70
～110℃)。

[0096] 根据本发明的实施例，热解料斗800具有待热解物料入口801和待热解物料出口802，待热解物料入口801与固体物料出口703相连，且适于将经干燥旋风分离器分离得到的
干燥油页岩存储在热解料斗中。

[0097] 根据本发明的实施例，螺旋进料机900具有进料口901和出料口902，进料口901与待热解物料出口802相连，出料口902与油页岩入口101相连，且适于将热解料斗中存储的干
燥油页岩供给至移动床热解反应器中进行热解处理。

[0098] 参考图5，根据本发明实施例的热解油页岩的系统进一步包括：尾气引风机1000、尾气净化装置1100和烟囱1200。

[0099] 根据本发明的实施例，尾气引风机1000具有烟气进口1001和出烟口1002，烟气进口1001与尾气出口702相连，且适于将经干燥旋风分离器得到的尾气供给至后续的净化装
置1100进行净化处理。

[0100] 根据本发明的实施例，尾气净化装置1100具有进烟口1101和净化气出口1102，进烟口1101与出烟口1002相连，且适于对尾气进行净化处理，从而可以得到净化尾气。需要说
明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对净化装置的具体类型进行选择。

[0101] 根据本发明的实施例，烟囱1200具有净化气入口1201，净化气入口1201与净化气出口1102相连，且适于将所得净化尾气经烟囱排出。

[0102] 参考图6，根据本发明实施例的热解油页岩的系统进一步包括：热解旋风分离器1300、过滤器1400、第一燃气引风机1500、燃气罐1600和第二燃气引风机1700。

[0103] 根据本发明的实施例，热解旋风分离器1300具有油气进口1301、固体颗粒出口1302和净化油气出口1303，油气进口1301与热解油气出口102相连，固体颗粒出口1302与送
料入口301相连，且适于在将移动床热解反应器得到的热解油气在分馏塔中进行分离处理
之前，预先在热解旋风分离器进行处理，并将旋风分离器分离得到的半焦颗粒输送至螺旋
送料机。由此，可以显著提高分馏塔中所得油品和可燃气的品质。需要说明的是，本领域技
术人员可以根据实际需要选择二级旋风分离器对热解油气进行处理。

[0104] 根据本发明的实施例，过滤器1400具有过滤油气入口1401和过滤后油气出口1402，过滤油气入口1401与净化油气出口1303相连，过滤后油气出口1402与热解油气入口
201相连，且适于将移动床热解反应器得到的热解油气在热解旋风分离器进行处理，将分离
得到的净化油气供给至过滤器进行过滤处理，并将过滤后油气供给至分馏塔中。由此，可以
显著提高分馏塔中所得油品和可燃气的品质。

[0105] 根据本发明的实施例，第一燃气引风机1500具有第一燃气入口1501和第一燃气出口1502，第一燃气入口1501与可燃气出口205相连，且适于将分馏塔得到的可燃气供给至后
续的燃气罐中进行储存。

[0106] 根据本发明的实施例，燃气罐1600具有第一燃气入口1601和储罐燃气出口1602，第一燃气入口1601与第一燃气出口1502相连，且适于存储分馏塔中得到的可燃气。

[0107] 根据本发明的实施例，第二燃料引风机1700具有第二燃气入口1701和第二燃气出口1702，第二燃气入口1701与储罐燃气出口1602相连，第二燃气出口1702与蓄热式辐射管
的燃气入口(未示出)相连，且适于将可燃气供给至蓄热式辐射管作为燃料使用。

[0108] 如上所述，根据本发明实施例的热解油页岩的系统可以具有选自下列的优点至少之一：

[0109] 根据本发明实施例的热解油页岩的系统采取蓄热式辐射管移动床工艺，反应系统结构简单，操作方便，温度分布均匀，加热效果好。

[0110] 根据本发明实施例的热解油页岩的系统能够处理20mm以下的颗粒油页岩，页岩利用率高，适于推广。

[0111] 根据本发明实施例的热解油页岩的系统在每根蓄热式辐射管周围安装油气导出管道，有效地抑制了油气的二次裂解，提高了页岩油收率，经济效益好。

[0112] 在本发明的第二个方面，本发明提出了一种热解油页岩的方法。根据本发明的实施例，该方法是采用上述描述的热解油页岩的系统进行的。下面参考图7-11对本发明实施
例的热解油页岩的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：

[0113] S100：将油页岩供给至移动床热解反应器中进行热解处理

[0114] 根据本发明的实施例，将油页岩从油页岩入口供给至移动床热解反应器中，将燃料和空气分别供给至蓄热式辐射管中，使得燃料在蓄热式辐射管中燃烧产生热量对油页岩
辐射加热进行热解处理，从而可以得到热解油气和半焦。

[0115] 根据本发明的一个实施例，油页岩的粒度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，油页岩的粒度可以低于20mm。由此，可
以解决现有技术中粉状油页岩无法利用的难题。根据本发明的再一个实施例，油页岩的热
解时间为10～40分钟。

[0116] 具体的，可以通过调整通入蓄热式辐射管的燃气的流量等实现对热解过程的精确控温，并且蓄热式辐射管采用定期换向的燃烧方式，使得单个蓄热式辐射管的温度场相差
不大于30℃，从而保证反应器内温度场的均匀性，例如通过调整通入蓄热式辐射管的燃气
的流量使得反应器内上段区域的蓄热式辐射管的调节温度范围为500～800℃，保证油页岩
的充分热解，通过调整通入蓄热式辐射管的燃气的流量使得反应器内下段区域的蓄热式辐
射管的调节温度范围为450～650℃，从而进一步加热一部分没有完全热解的油页岩。

[0117] S200：将热解油气供给至分馏塔中进行分馏处理

[0118] 根据本发明的实施例，将移动床热解反应器中得到的热解油气经热解油气出口输送至分馏塔中进行分馏处理，从而可以得到汽油、柴油、重油和可燃气。需要说明的是，本领
域技术人员可以根据实际需要对分馏塔中分馏处理的条件进行选择。

[0119] 根据本发明实施例的热解油页岩的方法通过使用多组蓄热式辐射管为热解过程提供热源，可以通过调整通入蓄热式辐射管的燃气的流量来实现对热解过程的精确控温，
并且蓄热式辐射管通过蓄热式燃烧，保证了温度场的均匀性，从而可以显著提高油页岩的
热解效率，进而提高热解油的收率，同时较传统的使用气体热载体或固体热载体作为热解
热源的热解反应装置相比，本发明的移动床热解反应器不需要设置预热单元和载体分离单
元，从而可以极大简化热解反应工艺流程，进而显著降低装置的故障率且所得热解油中含
尘率较低，并且排烟温度低，其次本发明通过在蓄热式辐射管的周围布置油气导出管道，可
以将热解产生的油气迅速导出，从而有效地抑制了油气的二次裂解，进而提高热解油的收
率，另外通过在油气导出管道的上方设置挡板，不仅可以有效防止油气导出管道的堵塞，而
且可以将下落的油页岩打散，使得油页岩在反应器中均匀分散，从而提高油页岩热解效率，
并且通过采用分馏塔对热解油气进行分馏处理，可以分离得到汽油、柴油和可燃气，从而提
高经济效益。

[0120] 具体的，通过调整燃气管道上的调节阀调节通入单向蓄热式辐射管的燃气的流量等实现对热解过程的精确控温，使得蓄热式辐射管温度为500～700℃，油页岩经油页岩入
口进入反应器内，油页岩均匀散落在反应器内且被加热至500～600℃发生热解反应，生成
的热解油气的一部分经设置在蓄热式辐射管周围的油气导出管道汇集至热解油气出口被
快速导出(每2-3层油气导出管道为一组，热解产生的油气通过油气导出管道以组为单元在
2秒内汇集到一起)，而另一部分经设置在反应器顶端的热解油气出口排出，并且油页岩在
下落过程中被设置在油气导出管道上方的挡板打散在反应器中均匀分散，物料在反应器中
停留时间为10～40分钟，而得到的热解油气经热解油气出口供给至分馏塔中进行分馏处
理，得到汽油、柴油、重油和可燃气。

[0121] 参考图8，根据本发明实施例的热解油页岩的方法进一步包括：

[0122] S300：将半焦经螺旋送料机供给至气化炉进行气化处理，并将得到的燃料气供给至蓄热式辐射管

[0123] 根据本发明的实施例，采用螺旋送料机将移动床热解反应器中热解产生的半焦输送至气化炉中进行气化处理，从而可以得到燃料气和灰渣，并将该燃料气输送至蓄热式辐
射管作为燃料使用。由此，通过将系统内部得到的热解产物半焦进行气化，并将气化得到的
燃料气供给至蓄热式辐射管作为燃料使用，可以显著降低对外部补给燃料的依赖。

[0124] 参考图9，根据本发明实施例的热解油页岩的方法进一步包括：

[0125] S400：采用蓄热式辐射管中的热烟气对油页岩进行干燥和提升

[0126] 根据本发明的实施例，在将将油页岩供给至移动床热解反应器中进行热解反应之前，预先采用蓄热式辐射管中的热烟气供给至气流干燥器对来自油页岩料斗的油页岩进行
干燥和提升，得到含有干燥的油页岩和尾气的混合物料。具体的，蓄热式辐射管中得到的热
烟气的温度可以为200～250℃。由此，不仅可以充分利用烟气的余热，使得系统能耗显著降
低，而且可以有效避免油页岩温度过高带来的着火安全隐患。

[0127] S500：将含有干燥的油页岩和尾气的混合物料输送至干燥旋风分离器进行分离处理，并将分离得到的干燥油页岩输送至热解料斗中

[0128] 根据本发明的实施例，将含有干燥的油页岩和尾气的混合物料输送至干燥旋风分离器进行分离处理，从而可以干燥油页岩和尾气(70～110℃)。

[0129] S600：将干燥油页岩经螺旋送料机供给至移动床热解反应器

[0130] 根据本发明的实施例，将存储在热解料斗中的干燥油页岩供给至移动床热解反应器中进行热解处理。由此，可以显著提高油页岩的热解效率。

[0131] 参考图10，根据本发明实施例的热解油页岩的方法进一步包括：

[0132] S700：将尾气经尾气引风机供给至净化装置中进行净化处理

[0133] 根据本发明的实施例，将经干燥旋风分离器得到的尾气供给至净化装置进行净化处理，从而可以得到净化尾气，并将所得到的净化尾气经烟囱排出。需要说明的是，本领域
技术人员可以根据实际需要对净化装置的具体类型进行选择。

[0134] 参考图11，根据本发明实施例的热解油页岩的方法进一步包括：

[0135] S800：在将热解油气输送至分馏塔中进行分离处理之前，预先将热解油气供给至热解旋风分离器和过滤器

[0136] 根据本发明的实施例，在将移动床热解反应器得到的热解油气在分馏塔中进行分离处理之前，预先在热解旋风分离器和过滤器中进行处理，并将旋风分离器分离得到的半
焦颗粒输送至螺旋送料机。由此，可以显著提高分馏塔中所得油品和可燃气的品质。需要说
明的是，本领域技术人员可以根据实际需要选择二级旋风分离器对热解油气进行处理。

[0137] S900：将可燃气经第一燃气引风机输送至燃气罐中，并将存储在燃气罐中的可燃气的一部分经第二燃气引风机供给至蓄热式辐射管

[0138] 根据本发明的实施例，将分馏塔中分馏得到的可燃气经第一燃气引风机输送至燃气罐中，并将存储在燃气罐中的可燃气的一部分经第二燃气引风机供给至蓄热式辐射管作
为燃料使用。

[0139] 需要说明的是，上述针对热解油页岩的系统所描述的特征和优点同样适于该热解油页岩的方法，此处不再赘述。

[0140] 下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

[0141] 实施例

[0142] 采用图1-6的热解油页岩的系统对油页岩进行处理，原料的基础数据、工艺操作参数和物料平衡见表1-3。

[0143] 表1油页岩基础数据

[0144]

[0145] 表2：工艺操作参数

[0146]序号参数名称参数值序号参数名称参数值
1 上部辐射管壁面温度 600℃ 反应器下部温度 525℃
2 中部辐射管壁面温度 600℃ 反应器出口温度 509℃
3 下部辐射管壁面温度 570℃ 旋风出口温度 485℃
4 反应器上部温度 495℃ 反应器压力 1.9Kpa
5 反应器中部温度 525℃

[0147] 表3：物料平衡表

[0148]

[0149] 由表3可以看出，页岩油收率可高达铝甑含油率的95％，油收率较高。

[0150] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。

[0151] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。

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热解油页岩的系统和方法

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