油页岩固定床热解反应器中内构件强化作用.pdf

中国科学: 化学 2014 年 第44 卷 第3 期: 395 ~ 402 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 论 文 油页岩固定床热解反应器中内构件强化作用 ①② ① ② ①* ①* 李红娟 , 张 纯 , 段正康 , 武荣成 , 许光文 ① 中国科学院过程工程研究所, 多相复杂系统国家重点实验室, 北京 100190 ②湘潭大学化工学院, 湘潭 411105 *通讯作者, E-mail: rwu@; gwxu@ 收稿日期: 2013-09-07; 接受日期: 2013-10-22; 网络版发表日期: 2014-02-13 doi: 10.1360/032013-285 摘要 在内构件(传热板和中心集气管)外热式固定床反应器中研究了油页岩热解产物生 关键词 成特性, 并与无内构件的相同常规固定床反应器内的油页岩热解行为对比, 考察了两反应器 油页岩 热解 中油页岩升温特性、热解产物分布、页岩油品质以及气体产物组成的变化规律. 结果表明, 内 内构件 置传热板和中心集气管显著强化了反应器内的传热, 相对于无内构件常规固定床反应器, 料 固定床 层升温速率提高了约2 倍. 对于依兰油页岩, 其热解页岩油产率明显提高, 最高达11.1 wt% 反应强化 (干燥基), 明显高于无构件常规固定床反应器获得的页岩油产率. 随着外加热炉温度的升高, 传热强化 内构件固定床反应器的页岩油产率逐渐增加, 而无内构件常规固定床反应器的页岩油产率 则明显降低. 当外加热炉温度为1000℃时, 前者页岩油产率是后者的2.3 倍, 并且内构件固 定床反应器的热解水产率较低. 两反应器中热解气产物组成相近, 其 H2 与 CH4 之和占气体 总量的70 vol%左右, 热值为4406~5400 kcal/Nm3. 1 引言 式输送机等设备在高温下运转维修费用高[3, 4]. LR 干 馏技术是德国Lurgi 和Ruhrgas 公司联合开发的一种 油页岩热解(干馏)可以得到碳氢比类似于天然石 有多种用途的工艺, 采用干馏灰为热载体, 具有油收 油的页岩油, 是一种比较理想的非常规石油资源. 世 率高、能耗较低，设备结构较简单等优点, 但除尘效 界上已有许多国家对油页岩的利用开展了长期的研发 果较差, 粉尘带入回收系统较多, 致使页岩油含尘高, 工作, 形成了多种多样的干馏工艺. 国内具有代表性 产生的油泥多[5]. Petrosix 干馏技术是巴西石油公司 的干馏技术是抚顺干馏炉, 一种直立的气体内热式干 开发的油页岩干馏制油方法, 属于气体热载体法, 技 馏炉, 可处理大颗粒油页岩, 通过床下底部气化利用 术成熟, 但不能利用小颗粒油页岩, 而且页岩半焦中 固定碳, 技术成熟, 但其页岩油收率低(60 wt%~65 的固定碳没有有效利用[6, 7]. 因此, 对于油页岩热解 wt%), 页岩油品质低, 资源综合利用度不高