專利名稱：一種油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油頁巖綜合利用的方法及設(shè)備，尤其涉及一種利用油頁巖進(jìn)行干 餾煉油和燒結(jié)制磚的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
油頁巖是一種重要的潛在能源，儲量巨大，在化石燃料中折算成發(fā)熱量僅次于煤 而被列為第二位，如果將它折算成頁巖油，世界上的油頁巖儲量約為4750億噸，相當(dāng)于目 前世界天然原油探明可采儲量的5. 4倍，油頁巖的開發(fā)利用已有兩百多年的歷史。大連理工大學(xué)于1984年研制開發(fā)了顆粒頁巖和煤的固體熱載體干餾新工藝，稱 為大工新法干餾技術(shù)。大工新法干餾工藝原理是油頁巖與作為熱載體的頁巖灰在移動床干 餾反應(yīng)器內(nèi)混合而被加熱干餾，生成頁巖油氣和半焦。半焦和頁巖灰混合物在加熱提升管 (噴射燃燒管)，被空氣噴射上流，半焦含有固定碳等有機(jī)質(zhì)而燃燒，生成頁巖灰。部分頁巖 灰自旋分器分出而循環(huán)去與頁巖混合在干餾反應(yīng)器中加熱干餾頁巖，構(gòu)成連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)。 干餾裝置主要由加熱提升管、熱載體貯槽、混合器和干餾反應(yīng)器等組成。大工新法的工藝流程為小顆粒油頁巖(0 6mm或0 IOmm)預(yù)熱到120 150°C，加熱到單螺旋混合器，在此與3 5倍的頁巖灰熱載體(700°C )混合。由于粒子小 表面積大，混合均勻，傳熱快，迅速引發(fā)油頁巖干餾過程。由混合器出來的頁巖與頁巖灰熱 載體落到干餾反應(yīng)器中。干餾反應(yīng)器為混合物料提供充分的停留時(shí)間，使干餾進(jìn)行完全，溫 度達(dá)到500°C左右。干餾產(chǎn)生的油氣經(jīng)旋風(fēng)分離器除塵，導(dǎo)入頁巖油回收系統(tǒng)，獲得頁巖油 和干餾氣等。油頁巖在干餾反應(yīng)器內(nèi)完成干餾后變成頁巖半焦，與頁巖灰熱載體成為混合 物以密相狀態(tài)進(jìn)入加熱提升管的下部，被預(yù)熱的空氣燃燒并提升，進(jìn)入到熱載體貯槽。在此 提升分離過程中，半焦中有機(jī)質(zhì)燃燒放熱，頁巖灰被加熱。在熱載體貯槽中氣固分離后，部 分頁巖灰作為熱載體又以密相狀態(tài)流入混合器。由熱載體貯槽出來的煙氣，經(jīng)除塵器和余 熱回收系統(tǒng)，并再除塵后排放。在加熱提升管中，頁巖半焦中的有機(jī)質(zhì)燃燒是在大量物料粒子中進(jìn)行的，所以燃 燒熱立即被吸收。系統(tǒng)中過剩的物料，即在循環(huán)中形成的熱頁巖灰多余物料，在適當(dāng)?shù)奈恢?(例如由干餾反應(yīng)器或熱載體貯槽連續(xù))排出。熱頁巖灰進(jìn)入硫化換熱器，與干燥用空氣換 熱，同時(shí)頁巖灰中殘余有機(jī)質(zhì)被燒掉。熱載體的循環(huán)量是由滑閥加以控制的，密相細(xì)粒固體 物料在導(dǎo)管中阻止煙氣與干餾氣體相混合。對于較高熱值、高含油率的油頁巖，其頁巖半焦中的有機(jī)質(zhì)在提升管中燃燒放熱， 足夠加熱干餾頁巖的需要，不需往加熱提升管下部補(bǔ)充外來燃料。對于低熱值油頁巖，其頁 巖半焦中的固定碳有機(jī)質(zhì)的燃燒產(chǎn)生的熱量不足以提供干餾所需，則需要在提升管下端的 燃燒室加入干餾氣與空氣，燃燒補(bǔ)充熱量。但大工新法干餾煉油工藝只有煉油部分，沒有燒磚部分，因此只適用于頁巖油的生產(chǎn)。在現(xiàn)有技術(shù)中例如也已經(jīng)公開了多種油頁巖利用方法，例如在申請?zhí)枮镃N200810017683.6的專利申請中公開了一種油頁巖干餾爐采油工藝，在專利申請?zhí)枮?200910187607. 4的專利申請中也公開了一種油頁巖干餾回收工藝。這兩個(gè)專利申請的共同 之處在于干餾過程，它們都是在加熱至50(TC左右的條件下，使油頁巖熱解生成頁巖油，然 后再對所得到的頁巖油加以過濾除雜等后續(xù)處理。然而，在對油頁巖干餾之后，如何處理礦 渣，在這兩份專利申請中都沒有提出解決方案。同時(shí)，它們沒有為干餾過程設(shè)置安全措施， 易于發(fā)生如爆炸、火災(zāi)這樣的生產(chǎn)事故，并且產(chǎn)量很小。在專利申請CN00128124.0中公開了一種隧道窯，這種隧道窯在制磚過程中具有 窯車運(yùn)行阻力小、故障少、建窯費(fèi)用低等特點(diǎn)。但是，這種隧道窯不適合用于干餾油頁巖。在專利申請CN200920101849. 2中公開了一種油母頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)爐，它包括立式 燒磚爐爐體和爐體下端所設(shè)的卸磚機(jī)構(gòu)，其特征是所說爐體由下至上依次設(shè)有與爐膛連通 的水蒸氣導(dǎo)入接口、煤氣導(dǎo)入接口和油氣導(dǎo)出接口，爐體上口上按有直筒形預(yù)熱爐體，預(yù)熱 爐體設(shè)有密封裝置，且其中下部設(shè)有與其爐腔連通的煙道氣導(dǎo)入接口，該實(shí)用新型既提高 了采油率，又不污染環(huán)境，有利環(huán)保且經(jīng)濟(jì)效益高。然而，該實(shí)用新型在干餾過程中沒有采 取有效的氧氣隔離措施，缺乏必要的安全措施，易于發(fā)生如爆炸、火災(zāi)這樣的生產(chǎn)事故。而 且該實(shí)用新型采用立式燒磚爐爐體的形式，不利于連續(xù)批量生產(chǎn)，并且產(chǎn)量很小。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于提供一種油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法以及一種用 于執(zhí)行所述油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，通過利用該方法和該設(shè)備能夠在 同一條流水線中，既制備頁巖油，又充分利用油頁巖渣來制磚。根據(jù)本發(fā)明可以在制取頁巖 油的同時(shí)，將頁巖灰渣燒結(jié)生產(chǎn)頁巖磚，實(shí)現(xiàn)煉油和制磚的連續(xù)生產(chǎn)，能夠收到較大的經(jīng)濟(jì) 效益，實(shí)現(xiàn)干餾灰渣的零排放，減少環(huán)境污染，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)量，并且安全可靠。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明公開了一種油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法，其依次包括下 列步驟-粉碎混合步驟，其中，將破碎后的油頁巖與粘土摻水混合，得到油頁巖粘土混合 材料；-預(yù)制磚坯步驟，其中，將所述油頁巖粘土混合材料制成多孔磚坯，并將所述多孔 磚坯預(yù)熱至100°c至150°C ；-輸入段氧隔離步驟，在所述輸入段氧隔離步驟中，使即將進(jìn)入所述干餾磚坯步驟 的多孔磚坯所處的環(huán)境中氧氣的體積百分比低于；-干餾磚坯步驟，其中，在400°C至600°C的條件下對預(yù)熱后的所述多孔磚坯進(jìn)行 干餾，并收集干餾出的呈氣態(tài)形式的頁巖油；-輸出段氧隔離步驟，在所述輸出段氧隔離步驟中，以使在經(jīng)過了所述干餾磚坯步 驟之后的多孔磚坯被送入氧氣的體積百分比低于的環(huán)境之中；-燒成步驟，其中，在700°C到1200°C的條件下，使干餾后并經(jīng)歷了所述輸出段氧 隔離步驟的所述多孔磚坯燒結(jié)成磚；_冷卻步驟，其中，將經(jīng)過了所述燒成步驟的成磚冷卻至常溫。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在所述輸入段氧隔離步驟中，通過采用還原法使得即將 進(jìn)入所述干餾磚坯步驟的多孔磚坯所處的環(huán)境中氧氣的體積百分比低于1%，和/或通過持續(xù)充入大量惰性氣體使得即將進(jìn)入所述干餾磚坯步驟的多孔磚坯所處的環(huán)境中氧氣的 體積百分比低于1%。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在所述輸出段氧隔離步驟中，通過采用還原法使得干餾 后的多孔磚坯在燒成步驟和干餾磚坯步驟之間處于氧氣的體積百分比低于的環(huán)境之 中，和/或通過持續(xù)充入大量惰性氣體使得干餾后的多孔磚坯在燒成步驟和干餾磚坯步驟 之間處于氧氣的體積百分比低于的環(huán)境之中。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在所述干餾步驟中按照1. 360C /min的速率將經(jīng)過預(yù)熱 的多孔磚坯加熱至500°C至550°C，并在500°C至550°C的條件下對多孔磚坯執(zhí)行干餾2至5 個(gè)小時(shí)。1.36°C/min的升溫速率保證了燒成后的磚中存在很少量的裂紋?，F(xiàn)有技術(shù)中的 多個(gè)文獻(xiàn)表明，在500°C至550°C的溫度條件下和2至5個(gè)小時(shí)的時(shí)長能夠干餾出磚坯中的 90%以上的頁巖油。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在所述燒成步驟中按照1. 40C /min的速率將經(jīng)過干餾的 所述多孔磚坯加熱至90(TC，并在90(TC的條件下恒溫1至3小時(shí)將所述多孔磚坯燒結(jié)成
磚。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在所述冷卻步驟之后還設(shè)有時(shí)效硬化步驟，在所述時(shí)效 硬化步驟中對燒成后的磚進(jìn)行精整。精整使得燒成的磚能夠具有理想的形狀，便于后續(xù)使用。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在所述粉碎混合步驟中，使油頁巖與粘土混合，它們的混 合比例為油頁巖粘土為80重量％ 20重量％ 70重量％ 30重量％。此外，本發(fā)明還公開了一種油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，其適于執(zhí)行如本發(fā)明第一至第 七方面所述的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法，所述油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備包括粉碎混合單元、預(yù)制磚 坯單元、隧道窯和承載輸送部，其中，所述粉碎混合單元用于粉碎油頁巖并將破碎后的油頁 巖與粘土摻水混合，得到油頁巖粘土混合材料，所述預(yù)制磚坯單元用于將所述油頁巖粘土 混合材料制成多孔磚坯并將所述多孔磚坯送入所述隧道窯進(jìn)行預(yù)熱，所述承載運(yùn)輸部在多 孔磚坯經(jīng)過所述隧道窯期間負(fù)責(zé)運(yùn)輸所述多孔磚坯，其特征在于，所述隧道窯依次設(shè)有預(yù)熱段、輸入段氧隔離間、干餾段、輸出段氧隔離間、燒成段 和冷卻段，其中，所述預(yù)熱段以100°C至150°C的溫度預(yù)熱所述多孔磚坯；所述輸入段氧隔離間具有輸入閘門、輸出閘門、氧傳感器和除氧單元；所述輸出段氧隔離間具有輸入閘門、輸出閘門、氧傳感器和除氧單元；所述干餾段具有頁巖油收集單元和惰性氣體輸入口。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述干餾段的頁巖油收集單元類似于撫順式干 餾爐、茂名圓爐、茂名方爐、基維特干餾爐和佩特洛瑟克斯?fàn)t中采用的油回收系統(tǒng)。關(guān)于撫 順式干餾爐、茂名圓爐、茂名方爐、基維特干餾爐和佩特洛瑟克斯?fàn)t中采用的油回收系統(tǒng)的 說明，請參閱中國石化出版社于2008年7月出版的《油頁巖-石油的補(bǔ)充能源》。根據(jù)本發(fā)明的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備的一個(gè)有利實(shí)施方式，所述輸入段氧隔離間的 除氧單元包括惰性氣體輸入口和供隔離間內(nèi)氣體溢出的氣體出口 ；并且所述輸出段氧隔離間的除氧單元包括惰性氣體輸入口和供隔離間內(nèi)氣體溢出的氣體出口。根據(jù)本發(fā)明的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備的一個(gè)有利實(shí)施方式，所述輸入段氧隔離間的除氧單元利用還原劑來除氧，和/或所述輸出段氧隔離間的除氧單元利用還原劑來除氧。本發(fā)明的有益效果在于，由于油頁巖在無氧干餾條件下制取頁巖油時(shí)會產(chǎn)生大量 頁巖灰渣，不但浪費(fèi)資源，而且污染環(huán)境，因此可以將頁巖灰渣經(jīng)過在有氧環(huán)境下燒結(jié)制取 頁巖磚，由于干餾煉油和燒結(jié)制磚屬于兩個(gè)不同的工藝過程，而本發(fā)明所提供的方法可以 使這兩個(gè)原本彼此無關(guān)的工藝過程同時(shí)實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)煉油的同時(shí)完成燒磚的目的。本發(fā) 明不但可以大大提高經(jīng)濟(jì)效益及生產(chǎn)效率，而且可以實(shí)現(xiàn)自身熱量的基本平衡，節(jié)約大量 的能源。為了實(shí)現(xiàn)油磚聯(lián)產(chǎn)的目的，本發(fā)明采用了獨(dú)特的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，使干餾裝置 得到了氧氣隔絕，從而確保了安全生產(chǎn)。干餾后的氣體進(jìn)入油回收系統(tǒng)制取頁巖油，干餾后 的頁巖灰渣進(jìn)入燒結(jié)系統(tǒng)進(jìn)行制磚。在油頁巖的開發(fā)及生產(chǎn)領(lǐng)域中，本發(fā)明不同于以往任 何工藝路線，它將煉油和制磚兩種不同工藝有機(jī)地結(jié)合起來，從而形成一種新型的工藝路 線。由于在煉油的同時(shí)，可以將產(chǎn)生的頁巖灰渣經(jīng)過加工生產(chǎn)頁巖磚。而頁巖磚具有良好的 抗壓、抗折和保溫性能，是污染嚴(yán)重的實(shí)心粘土磚的理想替代品，具有廣闊的市場前景。因 此，本發(fā)明不但可以減少污染廢棄物的排放量，還可以帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明提供的 技術(shù)方案為油磚聯(lián)產(chǎn)的連續(xù)生產(chǎn)，即干餾產(chǎn)生的高溫頁巖灰渣直接進(jìn)行燒結(jié)制磚，而無需 經(jīng)過冷卻后再送往燒結(jié)系統(tǒng)，因此大大提高了生產(chǎn)效率并且節(jié)約了能源。


下面結(jié)合附圖舉例說明本發(fā)明。其中圖1是本發(fā)明方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明方法的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備中的隧道窯。附圖標(biāo)記A預(yù)熱段；B輸入段氧隔離間；C干餾段；D輸出段氧隔離間；E燒成段；F 冷卻段；N2惰性氣體輸入口 ；02氣體出口 ；M磚坯輸送方向
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明方法的流程圖。圖2是用于執(zhí)行本發(fā)明方法的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備 中的隧道窯。油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備包括粉碎混合單元、預(yù)制磚坯單元和隧道窯，其中，粉碎 混合單元和預(yù)制磚坯單元設(shè)置在隧道窯上游，其中預(yù)制磚坯單元優(yōu)選與隧道窯的預(yù)熱段A 直接相鄰。該隧道窯主要包括預(yù)熱段A、輸入段氧隔離間B、干餾段C、輸出段氧隔離間D、燒 成段E和冷卻段F。預(yù)熱段A可以采用在制磚工藝中各種現(xiàn)有技術(shù)中常見的預(yù)熱方法。輸 入段氧隔離間B具有輸入閘門、輸出閘門、氧傳感器和除氧單元。干餾段C可以采用各種油 頁巖干餾技術(shù)，例如由CN 87103384公開的設(shè)備和方法，并且可以采用類似于撫順式干餾 爐、茂名圓爐、茂名方爐、基維特干餾爐和佩特洛瑟克斯?fàn)t中采用的油回收系統(tǒng)(參見中圍 石化出版社于2008年7月出版的《油頁巖-石油的補(bǔ)充能源》)。輸出段氧隔離間D具有 輸入閘門、輸出閘門、氧傳感器和除氧單元。燒成段E可以采用如CN00128124.0中的燒成 工藝，或者其他制磚技術(shù)中常見的燒成工藝。冷卻段F可以采用制磚工藝中常見的各種冷 卻方法。下面結(jié)合圖1來說明根據(jù)本發(fā)明的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法，該方法依次包括下列步驟粉碎混合步驟，其中，在粉碎混合單元中，將破碎后的油頁巖與粘土摻水混合，得到油頁 巖粘土混合材料；預(yù)制磚坯步驟，其中，在預(yù)制磚坯單元中將所述油頁巖粘土混合材料制成 多孔磚坯，并在隧道窯的預(yù)熱段A中將所述多孔磚坯預(yù)熱至100°C至150°C ；輸入段氧隔離 步驟，在所述輸入段氧隔離步驟中，使即將進(jìn)入所述干餾磚坯步驟的多孔磚坯所處的環(huán)境 中氧氣的體積百分比低于1%，也就是說，利用輸入段氧隔離間B的除氧單元去除輸入段氧 隔離間B中的氧氣，以使在多孔磚坯進(jìn)入輸入段氧隔離間B之后，輸入段氧隔離間B中的氧 氣的體積百分比低于；輸入段氧隔離步驟之后，打開輸入段氧隔離間B的輸出閘門使得 多孔磚坯進(jìn)入干餾段C，然后在干餾磚坯步驟中，在干餾段C中在400°C至600°C的條件下 對預(yù)熱后的所述多孔磚坯進(jìn)行干餾，并利用頁巖油收集單元收集干餾出的呈氣態(tài)形式的頁 巖油；在干餾結(jié)束之后進(jìn)入輸出段氧隔離步驟，在所述輸出段氧隔離步驟中利用除氧單元 使得輸出段氧隔離間D的氧氣的體積百分比低于1%，隨后打開輸出段氧隔離間D的輸入 閘門，使干餾后的多孔磚坯被送入氧氣的體積百分比低于1 %的環(huán)境之中，隨后關(guān)閉輸入閘 門，稍后打開輸出閘門；接下來，這些經(jīng)歷了輸出段氧隔離步驟的多孔磚坯進(jìn)入燒成步驟， 在燒成段E中，在700°C到1200°C的條件下，使干餾后并經(jīng)歷了所述輸出段氧隔離步驟的 所述多孔磚坯燒結(jié)成磚；冷卻步驟，在冷卻段F中，將經(jīng)過了所述燒成步驟的成磚冷卻至常
ilm ο根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，在干餾段C中，在500°C至550°C的溫度條件下對預(yù)熱后 的這些多孔磚坯進(jìn)行干餾，通過采用現(xiàn)有技術(shù)中公開的收油工藝來收集干餾出的頁巖油。 根據(jù)《油頁巖_石油的補(bǔ)充能源》書中公開的干餾工藝，在500°C至550°C的溫度條件下經(jīng) 過3個(gè)小時(shí)的時(shí)間就可以干餾出超過90%的頁巖油。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，在燒成步驟中以1. 1°C至1. 60C /min每分鐘的速度在燒 成段E中將干餾后的多孔磚坯加熱至900°C左右，并在900°C的溫度恒溫1至3小時(shí)，以便 將這些多孔磚坯燒制成磚。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，按照1. 40C /min的速率將經(jīng)過干餾的 所述多孔磚坯加熱至900°C。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，在900°C的溫度下恒溫1. 5 2小 時(shí)，以便將這些多孔磚坯燒制成磚。1. 1°C至1. 6°C /min每分鐘的升溫速度有利于減少燒成 的磚中的裂紋，其中，1.4°C /min的速率是特別優(yōu)選的。在燒成步驟中，殘余在多孔磚坯中 的其余有機(jī)物質(zhì)在高溫下被氧化。下面，詳細(xì)說明粉碎混合步驟。在該步驟中使油頁巖與粘土混合，它們的混合比例 為油頁巖粘士為80重量％ 20重量％ 70重量％ 30重量％。當(dāng)油頁巖粘土為80 重量％ 20重量％時(shí)，最終燒成的磚在保溫方面具有良好性能，而當(dāng)油頁巖粘土為70重 量％ 30重量％時(shí)，最終燒成的磚在承重方面具有良好性能。在混合后，經(jīng)多級粉碎至一 定粒度后制成多孔油頁巖磚坯。優(yōu)選先多級粉碎油頁巖，而后再與粘土混合。接下來，將磚坯送入本發(fā)明的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備的隧道窯。首先這些磚坯進(jìn)入 預(yù)熱段A，其中以100°C至150°C的溫度預(yù)熱這些多孔磚坯，在這些多孔磚坯整體被預(yù)熱至 大約150°C之后，完成預(yù)熱步驟。隨后，將溫度為150°C左右的多孔磚坯經(jīng)由輸入段氧隔離間B的輸入閘門送入輸 入段氧隔離間B，此時(shí)輸入段氧隔離間B的輸入閘門和輸出閘門均保持關(guān)閉，啟動除氧單 元，使得輸入段氧隔離間B內(nèi)的氧氣含量降低，利用氧傳感器檢測輸入段氧隔離間B內(nèi)的氧 氣濃度，直到氧氣所占的體積百分比在幾分鐘內(nèi)始終低于1 %之時(shí)，才打開輸出閘門。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，該除氧單元利用還原劑去除輸入段氧隔離間B內(nèi)的氧 氣，使得即將進(jìn)入所述干餾磚坯步驟的多孔磚坯所處的環(huán)境中氧氣的體積百分比低于1%。 還原劑可以是任意類型的用于消耗氧氣的材料。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，該除氧單元通過惰性氣體輸入口 N2持續(xù)向輸入段氧隔離間B充入大量惰性氣體(如氮?dú)?、氬氣、氙氣?，使得即將進(jìn)入所述干餾磚坯步驟的多 孔磚坯所處的環(huán)境中的氣體從氣體出口 02排出，從而使得其中氧氣的體積百分比低于1%。 具體來說，通過充入大量惰性氣體，驅(qū)使輸入段氧隔離間B內(nèi)原有的氣體離開該輸入段氧 隔離間B，從而降低其中的氧氣含量。上述這兩種優(yōu)選實(shí)施方式可以彼此結(jié)合地應(yīng)用，以實(shí) 現(xiàn)最佳效果。按照GB 50028-2006和GB 6222-2005的規(guī)定，氧氣的體積百分比低于1 %符 合安全生產(chǎn)規(guī)范，不會發(fā)生爆炸。在輸入段氧隔離間B的輸出閘門打開之后，將多孔磚坯送入該隧道窯的干餾段C， 在干餾步驟中按照1. 1°C /min至1. 6°C /min的速率、或者按照優(yōu)選為1. 36°C /min的速率 將經(jīng)過預(yù)熱的多孔磚坯加熱至500°C至550°C，并在500°C至550°C的條件下對多孔磚坯執(zhí) 行干餾2至5個(gè)小時(shí)，優(yōu)選執(zhí)行干餾2. 5個(gè)小時(shí)。該干餾步驟使頁巖油以氣態(tài)形式在干餾 區(qū)從磚坯中脫除，然后通過傘狀油回收系統(tǒng)(未示出)進(jìn)行收集，收集的氣體再通過氨水噴 淋的急冷管(未示出)冷卻后進(jìn)入氣液分離器(未示出)，所得液體經(jīng)焦油水分離器(未示 出)，分離出的油份進(jìn)入收油罐(未示出)即為頁巖油產(chǎn)品，分離出的廢水進(jìn)入廢水處理系 統(tǒng)(未示出)，焦油渣可進(jìn)行回收。氣液分離器(未示出)所得的氣體先經(jīng)過初冷器(未示 出)冷卻，然后用泵打入電捕焦油(未示出)除去油份，再進(jìn)入終冷器(未示出)降溫，降 溫后的氣體進(jìn)入脫硫塔(未示出)除硫，最后再將氣體用泵打到煤氣柜中作為干餾工序所 需的熱量來源之一。在干餾完成之后，將這些多孔磚坯經(jīng)由輸出段氧隔離間D的輸入閘門送入輸出段 氧隔離間D。在這些多孔磚坯進(jìn)入輸出段氧隔離間D之前使得輸出段氧隔離間D中氧氣的 體積百分比低于1%。換言之，通過采用還原法使得干餾后的多孔磚坯在燒成段E和干餾 段C之間處于氧氣的體積百分比低于的環(huán)境之中，和/或通過惰性氣體輸入口 N2持續(xù) 充入大量惰性氣體使得干餾后的多孔磚坯燒成段E和干餾段C之間處于氧氣的體積百分比 低于的環(huán)境之中。按照GB 50028-2006和GB 6222-2005的規(guī)定，氧氣的體積百分比低 于符合安全生產(chǎn)規(guī)范，不會發(fā)生爆炸。如上所述，在干餾段C之前和之后分別設(shè)有氧隔離間B和D。其作用在于使得干餾 段C中的氧氣體積百分比低于1%，從而避免生產(chǎn)安全事故。同時(shí)，為了確保安全，在干餾段 C中可以額外地輸入惰性氣體，如氮?dú)?、氬氣、氚氣等?；蛘?，在干餾段C中可以額外地設(shè)置 氧氣消耗單元，以便消耗過量的氧氣。在輸出段氧隔離步驟之后，在燒成段E中執(zhí)行燒成步驟，其中優(yōu)選按照1. 40C /min 的速率將經(jīng)過干餾的多孔磚坯加熱至900°C，并在900°C的條件下恒溫1至3小時(shí)將所述多 孔磚坯燒結(jié)成磚。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，在900°C的條件下恒溫1. 5 2小時(shí)，使得多孔 磚坯被燒結(jié)成磚。隨后，將燒結(jié)成的磚以1 °C /min至3 °C /min的降溫速率冷卻，優(yōu)選按照2°C /min 的降溫速率冷卻，然后出爐。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，在冷卻步驟之后還設(shè)有時(shí)效硬化步 驟，在所述時(shí)效硬化步驟中可以對燒成后的磚進(jìn)行精整；或者，可以額外地對燒成的磚進(jìn)行其他處理。精整使得燒成的磚能夠具有理想的形狀，便于后續(xù)使用。在本發(fā)明的方法中，油頁巖磚坯從油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備的隧道窯的爐頭(圖2左側(cè))進(jìn)入，沿方向M前進(jìn)，在干餾區(qū)干餾煉制頁巖油并回收，在燒成區(qū)燒結(jié)成磚從爐尾(圖2 右側(cè))出爐。如此，這種附有油回收系統(tǒng)和氧隔離間的隧道窯可實(shí)現(xiàn)頁巖油和頁巖多孔磚 兩種產(chǎn)品的同步生產(chǎn)。本發(fā)明還公開了一種油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，其適于執(zhí)行前述的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方 法，所述油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備包括粉碎混合單元、預(yù)制磚坯單元、隧道窯和承載輸送部，其 中，所述粉碎混合單元用于粉碎油頁巖并將破碎后的油頁巖與粘士摻水混合，得到油頁巖 粘土混合材料，所述預(yù)制磚坯單元用于將所述油頁巖粘土混合材料制成多孔磚坯并將所述 多孔磚坯送入所述隧道窯進(jìn)行預(yù)熱，所述承載運(yùn)輸部在多孔磚坯經(jīng)過所述隧道窯期間負(fù)責(zé) 運(yùn)輸所述多孔磚坯。在此，所述隧道窯依次設(shè)有預(yù)熱段A、輸入段氧隔離間B、干餾段C、輸出 段氧隔離間D、燒成段E和冷卻段F。所述預(yù)熱段以100°C至150°C的溫度預(yù)熱所述多孔磚 坯。輸入段氧隔離間B具有輸入閘門、輸出閘門、氧傳感器和除氧單元。輸出段氧隔離間D 具有輸入間門、輸出間門、氧傳感器和除氧單元。干餾段C具有頁巖油收集單元和惰性氣體 輸入口。通過該干餾段C的惰性氣體輸入口也可以在干餾期間噴入惰性氣體，以進(jìn)一步保 障生產(chǎn)安全。如圖2所示，在執(zhí)行油磚聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)過程中，通過承載輸送部沿方向M輸送磚坯前 進(jìn)。根據(jù)一個(gè)未示出的優(yōu)選實(shí)施方式，所述承載輸送部包括窯車和供窯車行駛的軌道，該窯 車表面上設(shè)有耐火磚作為多孔磚坯的承放面。該油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備的重點(diǎn)在于采用了獨(dú)特的隧道窯，以解決無氧干餾和有氧 燒成兩工序的有效銜接，即干餾區(qū)和預(yù)熱、燒成兩區(qū)的有效隔離，首要問題在于阻止預(yù)熱區(qū) 和燒成區(qū)的氧進(jìn)入干餾區(qū)以免造成安全事故或燒油現(xiàn)象。對此優(yōu)選采用的方法是排氧法或 者還原法。即在干餾區(qū)和預(yù)熱、燒成區(qū)連接處設(shè)置氧隔離間，具體方法是以窯車為單位進(jìn) 入氧隔離間B或D，然后關(guān)閉輸入閘門充入惰性氣體(或還原性煙道氣)使來自預(yù)熱區(qū)或燒 成區(qū)的氣體在惰性氣體(或還原性煙道氣)的排擠下自氣體出口排出，當(dāng)氧傳感器顯示氧 含量達(dá)標(biāo)后即可停止充氣，然后打開輸出閘門，窯車進(jìn)入干餾段或燒成段。按照一個(gè)優(yōu)選實(shí) 施方式，此處可通過減少氧隔離間B或D的體積來減少惰性氣體(或煙道氣)的用量，降低 生產(chǎn)成本。根據(jù)本發(fā)明的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備的一個(gè)有利實(shí)施方式，所述輸入段氧隔離間B 的除氧單元包括惰性氣體輸入口 N2和供隔離間內(nèi)氣體溢出的氣體出口 O2 ；并且所述輸出段 氧隔離間的除氧單元包括惰性氣體輸入口 N2和供隔離間內(nèi)氣體溢出的氣體出口 02。根據(jù)本發(fā)明的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備的一個(gè)有利實(shí)施方式，所述輸入段氧隔離間B 的除氧單元利用還原劑來除氧，和/或所述輸出段氧隔離間D的除氧單元利用還原劑來除 氧。根據(jù)一個(gè)未示出的優(yōu)選實(shí)施方式，在經(jīng)過清潔處理的惰性氣體被輸入到輸入段氧 隔離間B或輸出段氧隔離間D之前，可以首先使得該惰性氣體經(jīng)過鋪設(shè)于冷卻段內(nèi)的管路 來升溫。從而一方面在冷卻段充分利用燒成后的磚的熱輻射來升溫，另一方面在預(yù)熱段與 干餾段之間，以及在干餾段與燒成段之間，使磚坯保持在恰當(dāng)?shù)臏囟?。本發(fā)明的有益效果在于，由于油頁巖在無氧干餾條件下制取頁巖油時(shí)會產(chǎn)生大量頁巖灰渣，不但浪費(fèi)資源，而且污染環(huán)境，因此可以將頁巖灰渣經(jīng)過在有氧環(huán)境下燒結(jié)制取 頁巖磚，由于干餾煉油和燒結(jié)制磚屬于兩個(gè)不同的工藝過程，而本發(fā)明所提供的方法可以 使這兩個(gè)原本彼此無關(guān)的工藝過程同時(shí)實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)煉油的同時(shí)完成燒磚的目的。本發(fā) 明不但可以大大提高經(jīng)濟(jì)效益及生產(chǎn)效率，而且可以實(shí)現(xiàn)自身熱量的基本平衡，節(jié)約大量 的能源。為了實(shí)現(xiàn)油磚聯(lián)產(chǎn)的目的，本發(fā)明采用了獨(dú)特的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，使干餾裝置 得到了氧氣隔絕，從而確保了安全生產(chǎn)。干餾后的氣體進(jìn)入油回收系統(tǒng)制取頁巖油，干餾后 的頁巖灰渣進(jìn)入燒結(jié)系統(tǒng)進(jìn)行制磚。在油頁巖的開發(fā)及生產(chǎn)領(lǐng)域中，本發(fā)明不同于以往任 何工藝路線，它將煉油和制磚兩種不同工藝有機(jī)的結(jié)合起來，從而形成一種新型的工藝路 線。由于在煉油的同時(shí)，可以將產(chǎn)生的頁巖灰渣經(jīng)過加工生產(chǎn)頁巖磚。而頁巖磚具有良好的 抗壓、抗折和保溫性能，是污染嚴(yán)重的實(shí)心粘土磚的理想替代品，具有廣闊的市場前景。因 此，本發(fā)明不但可以減少污染廢棄物的排放量，還可以帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明提供的 技術(shù)方案為油磚聯(lián)產(chǎn)的連續(xù)生產(chǎn)，即干餾產(chǎn)生的高溫頁巖灰渣直接進(jìn)行燒結(jié)制磚，而無需 經(jīng)過冷卻后再送往燒結(jié)系統(tǒng)，因此大大提高了生產(chǎn)效率并且節(jié)約了能源。
本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施方式
做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式 替代，而且可以單獨(dú)地或組合地采用上述各個(gè)特征，并不偏離本發(fā)明的精神，也不超出所附 權(quán)利要求書限定的范圍.
權(quán)利要求
一種油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法，其依次包括下列步驟-粉碎混合步驟，其中，將破碎后的油頁巖與粘土摻水混合，得到油頁巖粘土混合材料；-預(yù)制磚坯步驟，其中，將所述油頁巖粘土混合材料制成多孔磚坯，并將所述多孔磚壞干燥預(yù)熱至100℃至150℃；-輸入段氧隔離步驟，在所述輸入段氧隔離步驟中，使即將進(jìn)入所述干餾磚壞步驟的多孔磚坯所處的環(huán)境中氧氣的體積百分比低于1％；-干餾磚坯步驟，其中，在400℃至600℃的條件下對預(yù)熱后的所述多孔磚坯進(jìn)行干餾，并收集干餾出的呈氣態(tài)形式的頁巖油；-輸出段氧隔離步驟，在所述輸出段氧隔離步驟中，使經(jīng)過了所述干餾磚壞步驟之后的多孔磚坯被送入氧氣的體積百分比低于1％的環(huán)境之中；-燒成步驟，其中，在700℃到1200℃的條件下，使干餾后并經(jīng)歷了所述輸出段氧隔離步驟的所述多孔磚坯燒結(jié)成磚；-冷卻步驟，其中，將經(jīng)過了所述燒成步驟的成磚冷卻至常溫。
2.如權(quán)利要求1所述的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，在所述輸入段氧隔離步驟 中，通過采用還原法使得即將進(jìn)入所述干餾磚坯步驟的多孔磚壞所處的環(huán)境中氧氣的體積 百分比低于1%，和/或通過持續(xù)充入大量惰性氣體使得即將進(jìn)入所述干餾磚坯步驟的多 孔磚坯所處的環(huán)境中氧氣的體積百分比低于1%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，在所述輸出段氧隔離步 驟中，通過采用還原法使得干餾后的多孔磚坯在燒成步驟和干餾磚坯步驟之間處于氧氣的 體積百分比低于的環(huán)境之中，和/或通過持續(xù)充入大量惰性氣體使得干餾后的多孔磚 坯在燒成步驟和干餾磚坯步驟之間處于氧氣的體積百分比低于1%的環(huán)境之中。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，在所述干餾步驟中 按照1. 36°C /min的速率將經(jīng)過預(yù)熱的多孔磚坯加熱至500°C至550°C，并在500°C至550°C 的條件下對多孔磚坯執(zhí)行干餾2至5個(gè)小時(shí)。
5.如權(quán)利要求1至3之一所述的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，在所述燒成步驟中 按照1. 40C /min的速率將經(jīng)過干餾的所述多孔磚坯加熱至900°C，并在900°C的條件下恒溫 1至3小時(shí)將所述多孔磚坯燒結(jié)成磚。
6.如權(quán)利要求1至3之一所述的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，在所述冷卻步驟之 后還設(shè)有時(shí)效硬化步驟，在所述時(shí)效硬化步驟中對燒成后的磚進(jìn)行精整。
7.如權(quán)利要求1至3之一所述的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，在所述粉碎混合 步驟中，使油頁巖與粘土混合，它們的混合比例為油頁巖粘土為80重量％ 20重量％ 70重量％ 30重量％。
8.一種用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至7之一所述的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn) 設(shè)備，所述油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備包括粉碎混合單元、預(yù)制磚坯單元、隧道窯和承載輸送部， 其中，所述粉碎混合單元用于粉碎油頁巖并將破碎后的油頁巖與粘土摻水混合，得到油頁 巖粘土混合材料，所述預(yù)制磚坯單元用于將所述油頁巖粘土混合材料制成多孔磚坯并將所 述多孔磚壞送入所述隧道窯進(jìn)行預(yù)熱，所述承載運(yùn)輸部在多孔磚坯經(jīng)過所述隧道窯期間負(fù) 責(zé)運(yùn)輸所述多孔磚坯，其特征在于，所述隧道窯依次設(shè)有預(yù)熱段(A)、輸入段氧隔離間(B)、干餾段(C)、輸出段氧隔離間 (D)、燒成段(E)和冷卻段(F)， 其中，所述預(yù)熱段(A)以100°C至150°C的溫度預(yù)熱所述多孔磚坯； 所述輸入段氧隔離間(B)具有輸入閘門、輸出閘門、氧傳感器和除氧單元； 所述輸出段氧隔離間(D)具有輸入閘門、輸出閘門、氧傳感器和除氧單元； 所述干餾段(C)具有頁巖油收集單元和惰性氣體輸入口。
9.如權(quán)利要求8所述的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述輸入段氧隔離間(B)的 除氧單元包括惰性氣體輸入口和供隔離間內(nèi)氣體溢出的氣體出口 ；并且所述輸出段氧隔離 間(D)的除氧單元包括惰性氣體輸入口和供隔離間內(nèi)氣體溢出的氣體出口。
10.如權(quán)利要求8所述的油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所述輸入段氧隔離間(B) 的除氧單元利用還原劑來除氧，和/或所述輸出段氧隔離間(D)的除氧單元利用還原劑來 除氧。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油頁巖油磚聯(lián)產(chǎn)方法及設(shè)備，根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備結(jié)合了油頁巖干餾煉油和燒結(jié)制磚工藝，在一個(gè)生產(chǎn)流程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)了煉油和制磚。由于在煉油的同時(shí)，可以將產(chǎn)生的頁巖灰渣經(jīng)過加工生產(chǎn)頁巖磚，因此根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備不但可以減少污染廢棄物的排放量，還可以帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益，并且在生產(chǎn)過程中保障了安全。
文檔編號F27B9/02GK101812306SQ201010156918
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者馬國利 申請人:北京成功易馳科技有限公司