一种高硫油页岩资源综合利用装置的制作方法

本发明涉及高硫油页岩处理，具体为一种高硫油页岩资源综合利用装置。

背景技术：

1、油页岩属于非常规能源，国家鼓励油页岩开发、利用，国内油页岩储量达到7000多亿吨，储量十分丰富，由于油页岩品位差异和应用关键技术问题制约，目前油页岩尚未得到广泛开发利用，随着能源安全及供应矛盾日益突出，我国提出了一系列能源保供措施，油页岩开发利用迫在眉睫，油页岩热解提油对于缓解能源供应紧张、保障能源安全、优化能源布局意义重大；

2、国内油页岩原料大来自露天煤矿伴生，发热量低不适于掺配销售和燃烧发电，就近热解提油经济效益和社会效益较好，资源利用效率较高，但对于高硫油页岩，含硫量基本在8％以上，该品质油页岩掺烧时因硬度大在制粉过程中磨煤机无法实现油页岩微米级破碎，在循环流化床锅炉燃烧时，因硫分高造成脱硫成本巨大，现有热解技术无法实现降硫提质目的；

3、目前油页岩热解工艺按加热介质类型可分为气体热载体内热式、固体热载体、外加热式、循环流化床等多种，包括抚顺炉、sj方炉、atp工艺等技术，常规油页岩热解工艺中硫是一种有害污染物，无法资源利用；

4、1、现有的申请号为cn202211600873.7的利用变换体系提高油页岩热解油品质的方法，该发明涉及利用变换体系提高油页岩热解油品质的方法，属于油页岩热解技术领域。将溶有双金属催化剂的亚临界水和co同时持续注入高压反应釜中与油页岩样品进行热解反应，热解反应结束后，待反应釜冷却至室温，收集油页岩热解油。该发明利用溶有双金属催化剂的亚临界h2o-co水气变换反应与油页岩热解反应耦合进行，促进了油页岩热解油气的二次反应，增加了油页岩热解油中轻质组分的含量。但技术实现效果停留在反应釜阶段，工业化难度大，油页岩热解受温度、粒度、换热效果等多因素的影响，该专利提出的催化热解工艺流程复杂，运行成本较高，在经济上并不可行；

5、2、现有的申请号为cn202211323460.9的一种从油页岩中回收页岩油的装置，该发明公开了一种从油页岩中回收页岩油的装置，涉及页岩油回收设备技术领域，包括干馏炉本体，预热壳，储料斗，预热机构，自动翻动机构。该发明通过设置预热机构与自动翻动机构，当干馏炉本体内部含有大量热量的废渣进入到废渣盒内部后，通过预热机构对进入到预热壳内部的油页岩原料进行预热，然后通过自动翻动机构对废渣盒内部的废渣进行翻动，以此增加废渣与空气的接触，通过预热机构与自动翻动机构对堆积在预热壳内部的油页岩原料进行预热，以此使得进入到干馏炉本体内部的油页岩原料本身具有一定热量，从而使得干馏炉本体对油页岩原料加热时间减少，进而提高了对页岩油的生产效率。该专利提出的热回收方法为固体间接接触换热，其效率低下，自动翻转机构均为动力设备，故障率高，运行维护困难；

6、3、现有的申请号为cn202220152047.x的外热式固定床油页岩热解反应器，该实用新型属油页岩热解反应器领域，尤其涉及一种外热式固定床油页岩热解反应器，包括外壳(1)、传热板(2)及内构件(3)；内构件(3)自上而下依次包括锥形扩压段(301)、圆柱形渐扩段(302)及导流锥(303)；导流锥(303)的出气口与圆柱形渐扩段(302)的入气口固定相接；圆柱形渐扩段(302)的出气口与锥形扩压段(301)的入气口固定相接；在锥形扩压段(301)与圆柱形渐扩段(302)上设有导流进气口(304)。该专利可使油页岩热解产生的热解产物加速排出，避免挥发分气体在反应器中的大量积聚和二次裂解，有利于提高热解速率和焦油产率。但外热式反应器由于加热效率低，炉内有明显的温度梯度，导致单炉处理能力低，难以工业化应用；

7、4、现有的申请号为cn202110829442.7的一种可处理小颗粒原料自热式油页岩地上干馏工艺，该发明公开了一种可处理小颗粒原料自热式油页岩地上干馏工艺，利用油页岩自身产生低温部分氧化反应原位放热；同时在干馏炉周围设数个燃烧室和均热器，燃烧室燃烧产生的高温烟气通过这些装置向被干馏油页岩辐射和传导热量，即烟气不与干馏物料及油气直接混合；此外，油页岩颗粒在干馏炉内下降的过程中与贯通油页岩料层的金属均热管发生碰撞而扩大油页岩颗粒之间的间隙。该发明无高温热载体、反应条件相对温和，但油页岩颗粒在干馏炉内密集堆积，容易发生架桥现象导致下料困难；

8、5、现有的申请号为cn202011059235.x的一种油页岩干馏炉，该发明公开一种油页岩干馏炉，其包括炉体、油气收集器、油气出口管道及升降机构；油气收集器活动设于炉体内，升降机构至少部分设于炉体内，且升降机构与油气收集器连接以带动油气收集器作升降运动；至少部分油气出口管道设于炉体内，油气出口管道与油气收集器连接，且油气出口管道为可伸缩结构且随油气收集器运动，该油页岩干馏炉通过优化结构，设置升降机构以使油气收集器上升或下降以调节其位于炉体内的高度，从而实现油页岩干馏炉根据物料量及物料形态而调整油气收集器的位置，提高操作可控性。由于油气收集器内容易发生油气冷凝，导致管道堵塞后重量增加，可能阻碍其升降运动。另外，高温状态下运动部件难以维护，不利于装置的稳定运行；

9、6、现有的申请号为cn202010436508.1的一种油页岩分级热解制备页岩油的装置及方法，该发明提供了一种油页岩分级热解制备页岩油的装置及方法，所述装置包括主提升管、辅助提升管、页岩烧焦器、气固分离单元和油气回收单元；所述主提升管和辅助提升管并列设置，主提升管向上延伸至气固分离单元内，辅助提升管向上延伸、从外侧连接至气固分离单元上部，气固分离单元的出口与页岩烧焦器相连，页岩烧焦器的出口与主提升管的中部、辅助提升管的下部均相连，油气回收单元的气体出口与主提升管、辅助提升管均相连。该发明通过主提升管、辅助提升管的设置，将油页岩的热解进行分级控制，从而便于不同反应阶段工艺条件的调节，实现页岩油收率最大化，但物料在提升管内的停留时间较短，不同阶段的反应条件对油页岩实际热解进程的影响并不显著，颗粒内部会有明显的温度梯度，大颗粒物料反应不彻底，品质难以控制；

10、7、现有的申请号为cn115595177a的一种油页岩蒸汽热解的方法及系统，该发明采用高温水蒸汽与油页岩进行热解反应获得气相物料以及活性焦，将气相物料进行水洗及油水分离获得气体产物、液态页岩油以及液态水；利用活性焦对气体产物进行吸附分离脱硫，获得富氢合成气；将吸附含硫气体的活性焦进行解析即得用于制备含硫副产品的含硫气体。该发明以蒸汽为中介实现含硫产品的回收，但没有相应的调控措施促进油页岩中的硫以气体形式析出。而且活性焦脱硫效率低，解析时产生大量杂质，含硫气体和含硫副产品的品质较差；

11、上述专利大都只涉及油页岩的热解炼油，对于高硫油页岩如何脱硫的同时进行热解、以及热解产品如何利用，并没有介绍处理方案，比较局限；

12、现有的油页岩热解技术是在反应炉内对油页岩进行隔绝氧气加热，使其发生裂解反应产生大量油气，油气经过冷凝后得到页岩油和煤气(也称瓦斯气体)，反应生成的固体残渣为页岩半焦，一般作为固废处置，或者燃烧利用，也可以进行深加工得到活性焦等材料。油页岩中含有的硫作为一种污染物，对热解工艺和产品加工会产生不利影响，无论是以油气形式析出，还是残留在页岩半焦中，在后续的煤气和半焦利用时，均需要在工艺中增加脱硫单元，以去除硫的影响，保证产品质量。而高硫油页的含硫量普遍在8％以上，进行气体和固体脱硫产生大量难以处理的含硫固废，不仅成本高，还造成资源浪费；

13、因此，设计一种高硫油页岩资源综合利用装置。

技术实现思路

1、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高硫油页岩资源综合利用装置，包括底座以及高硫油页岩处理装置，高硫油页岩处理装置安装在底座上，高硫油页岩处理装置包括油页岩粉碎结构、油页岩处理结构以及安全转运结构，油页岩处理结构安装在底座上，油页岩粉碎结构安装在底座上，安全转运结构安装在底座上，油页岩处理结构包括油页岩热解气化单元、气体冷凝与油回收单元、h2s提浓单元、硫回收单元、气体加热炉单元、烟气净化单元；

2、油页岩热解气化单元安装在底座上方，气体冷凝与油回收单元安装在底座上方，h2s提浓单元安装在底座上方，硫回收单元安装在底座上方，气体加热炉单元安装在底座上方，烟气净化单元安装在底座上方。

3、优选的，各个单元之间通过连接管道进行连接。

4、优选的，油页岩粉碎结构包括辊式破碎机、导料口、筛网、支撑架、连接轴、转动电机、转动杆、击打锤、弹簧、限位板以及收集箱；

5、辊式破碎机安装在底座上，导料口安装在辊式破碎机的出料端，支撑架安装在底座上，连接轴安装在支撑架上，筛网套装在连接轴上，转动电机安装在支撑架上，转动杆安装在转动电机驱动端，击打锤安装在转动杆上，限位板安装在支撑架上，弹簧安装在限位板上，收集箱安装在底座上。

6、优选的，底座上设置有传送带，传送带将粉碎后的油页岩运输到油页岩热解气化单元中。

7、优选的，安全转运结构包括运输带、拦挡板、散热风机以及可调节支架；

8、运输带安装在底座上，拦挡板安装在运输带上，可调节支架安装在底座上且位于运输带一侧，散热风机安装在可调节支架上。

9、优选的，油页岩热解气化单元以热解气化炉为核心装置，该装置从上至下分为干燥段、热解段、气化段和冷却段。

10、优选的，一种高硫油页岩资源综合利用装置的使用方法，包括以下步骤：步骤s1、油页岩粉碎备用；步骤s2、油页岩热解气化；步骤s3、气体冷凝与油回收；步骤s4、h2s提浓；步骤s5、硫回收；步骤s6、气体加热；步骤s7、烟气净化；

11、步骤s1：对油页岩进行粉碎处理，筛选出合适的规格的油页岩并运输到热解汽化炉中进行加工；

12、步骤s2：通过高温气化过程，去除油页岩中的全部水分，对其进行干燥并升温，干燥后的油页岩与高温的气化反应气换热，对油页岩进行热解气化，使油页岩中的无机硫最大程度的以气态形式析出，在富氢氛围下油页岩中的硫转变为h2s；

13、步骤s3：热解气化产生的气化气和热解油气从热解段顶部析出后，进入气体冷凝与油回收单元进行回收；

14、步骤s4：分离得到的页岩油后的煤气含有大量h2s，进入h2s提浓单元提升浓度；

15、步骤s5：提浓后的h2s进入克劳斯硫回收单元进行单质硫的回收；

16、步骤s6：通过加热炉与蒸汽锅炉为反应供热，产生的尾气可以用来为供热装置升温；

17、步骤s7：燃烧后的延期经净化处理后排放。

18、优选的，通过气化作用，使油页岩热解反应在富氢氛围下进行，从而使油页岩中的硫能以h2s形式析出，而不是cos和so2形式，为后续硫回收单元创造有利条件。

19、优选的，富co、h2氛围下，页岩油二次缩聚反应的平衡向左移动，从而难以进行，因此缩聚反应少，不利于重质组分的生成，有利于页岩油的轻质组分含量高。

20、优选的，采用加热炉，以自产煤气为热载体为气化热解过程供热，工艺简单，原料适应性强，煤气产品热值高，有利于锅炉和燃烧器利用。

21、有益效果

22、本发明提供了一种高硫油页岩资源综合利用装置，具备以下有益效果：

23、1、本案设置有油页岩处理结构，通过油页岩处理结构各单元模块之间的配合，使油页岩中的硫元素由污染物转变为副产物，同时得到高品质的页岩油和页岩半焦，实现资源清洁综合利用，高含硫量的颗粒油页岩在立式反应炉中先后进行干燥、热解、气化、冷却，得到低含硫的页岩半焦，满足下游利用要求，通过高温气化过程，使油页岩中的无机硫最大程度的以气态形式析出，在富氢氛围下油页岩中的硫转变为h2s，页岩半焦的含硫量显著降低，在富氢氛围下热解段中的二次反应被抑制，页岩油产率高、轻质组分含量高；

24、2、本案设置有油页岩粉碎结构，通过油页岩粉碎结构各部件之间的配合，可以对油页岩进行粉碎筛分后直接运输到热解气化炉中进行处理，方便省时，操作简单；

25、3、本案设置有安全转运结构，通过安全转运结构各部件之间的配合，可以对排出炉体的页岩半焦进行降温运输，保证运输安全，避免高温页岩半焦排出时对工作人员造成意外伤害。