[0001] 本发明涉及一种有机固体燃料低温干馏工艺，具体涉及基于分级加热、回收的有机固体燃料低温干馏系统及工艺。属于有机固体燃料低温干馏技术领域。

[0002] 现有的油页岩、煤矸石、废旧橡胶等有机固体低温干馏技术中，始终存在生产成本高、固体废弃量大、污水产生量大、油品回收率低的现象，这些都是工艺设计的出发点所致，这些工艺，在以产油为目标的同时，只考虑了化石燃料的能量利用，减少油页岩干馏热解过程需要外界补充的能量，最大化程度地利用有机固体燃料的自身化学能，却忽视了，正是由于能量利用的转化过程，导致了大量污水的产生、大量废气的产生、大量废渣的产生，而治理这些环保问题，更需要投入大量的占地成本、资金成本，直到投入的成本支出超过了产油带来的利润，这也导致了2010～2020年期间，国内超过半数的油页岩低温干馏生产单位停工停产，甚至彻底倒闭，上述的老旧工艺始终存在化石燃料氧化燃烧放热的工艺过程，这些过程一定伴随污染物的产生，环保治理投入随着行业发展所占比重越来越大，在减碳、环保的大背景下日渐不适用。我国是一个能源进口大国，其中石油资源缺口严重，油页岩、煤矸石、及其它有机固废，可以通过低温干馏的加工过程得到类似石油的原油产品，是非常规能源的重要组成部分，低温干馏制油行业由于日渐严格的环保标准的实施，发展举步维艰，行业中急需要一种彻底解决环保治理隐患，在源头上，工艺设计理念上，将环保治理的压力和成本减除的技术，随着我国新能源革命的到来，绿色电能越来越普及，将化石燃料氧化燃烧释放的能量和过程节省下来，将原工艺中的废品转变成新低温干馏工艺中的各种产品，用电能替换提供干馏所需的热能，通过全新的设计产品路线，节约能量的利用，实现真正的无环保压力的新工艺，将是行业发展的新趋势。

[0055] 下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

[0056] 实施例：

[0057] 如图1、2所示的基于分级加热、回收的有机固体燃料低温干馏系统，包括：

[0058] 低温循环升温部分，其为干燥段提供热量；

[0059] 高温循环升温部分，其为干馏段提供热量；

[0060] 干燥段，其核心部件为间接换热干燥器8，间接换热干燥器8设有入口Ⅰ和干燥物料出口、水蒸气出口，入口Ⅰ与盛放有机固体燃料的炉顶料仓9连通，干燥物料出口与中间料仓7连通，水蒸气出口与初冷系统Ⅰ连通以实现水回收；

[0061] 干馏段，其核心部件为间接换热干馏器6，间接换热干馏器6设有入口Ⅱ和半焦出口、干馏产物出口，入口Ⅱ与中间料仓7连通，半焦出口与气锁夹套换热料仓(即炉底料仓)5连通，干馏产物出口与初冷系统Ⅱ连通以实现油水和瓦斯的分离回收。

[0062] 其中，所述低温循环升温部分为低温段空气加热器1，设有150℃气体进口Ⅰ和350℃气体出口Ⅰ，用于将干燥段物料加热至120℃以上。

[0063] 所述高温循环升温系统为高温段空气加热器2，设有400℃气体进口Ⅱ和600℃气体出口Ⅱ，用于将干馏段物料加热至520℃以上。

[0064] 所述初冷系统Ⅰ为水循环间接冷却器Ⅰ12，其通过闭式凉水塔Ⅰ13实现降温冷却。所述初冷系统Ⅰ设有冷凝水出口和少量水蒸气出口，前者与沉淀过滤系统连接，后者依次与活性炭过滤箱14、负压空气风机16连接，所述的负压空气风机16连接至水蒸气排放烟囱17，冷凝水出口连接至净水水封罐11。

[0065] 所述初冷系统Ⅱ为水循环间接冷却器Ⅱ19，其通过闭式凉水塔Ⅱ20实现降温冷却。所述初冷系统Ⅱ设有中温油水混合蒸气出口和瓦斯出口，前者依次与油水分离系统、含油污水处理系统、除油系统、除硫氨系统连接，后者与深冷系统连接，所述的深冷系统设有洁净干馏瓦斯出口和低温油水混合蒸气出口，洁净干馏瓦斯出口通过负压瓦斯风机27连接至蒸汽锅炉或发电机组；所述的中温油水混合蒸气出口和低温油水混合蒸气出口合并连通至油水水封罐22，所述油水水封罐22与油水分离系统连接，所述油水分离系统包括油水分离罐25，油水分离罐25的一侧通过计量罐26连接至油品出口，另一侧依次连接气浮器21、电子除油器18、加药搅拌分离器15、隔板沉淀器10，最后连接至循环水管道。

[0066] 所述深冷系统为深冷液循环间接冷却器23，其通过深冷机组24实现深冷。

[0067] 所述气锁夹套换热料仓5与氮气储罐4连通，并通过供暖或热泵系统3提供的循环水降温。

[0068] 通过前述系统实现的基于分级加热、回收的有机固体燃料低温干馏工艺，具体步骤如下：

[0069] S1.炉顶料仓内的有机固体燃料进入间接换热干燥器8，通过低温循环升温部分进行加热，获得水蒸气和干燥物料，水蒸气进入初冷系统Ⅰ，获得达到工业回用水标准的循环水，进入步骤S3，干燥物料通过中间料仓7进入间接换热干馏器6；

[0070] 所述有机固体燃料包括但不限于：油页岩，煤矸石，固体有机物。

[0071] 所述有机固体燃料的粒径为5～20mm。

[0072] 步骤S1中，低温循环升温部分的进口气体为150℃，出口气体为350℃，350℃的热载体气体对间接换热干燥器8加热，使得其中的物料温度升温至120℃以上，热载体气体被降温至150℃，返回低温循环升温部分中，再次被加热至350℃，重复前述过程，实现热载体气体的循环。所述热载体气体为空气或氮气。

[0073] 步骤S1中，初冷系统Ⅰ产生冷凝水和极少量水蒸气，冷凝水通过沉淀过滤，获得达到工业回用水标准的循环水，进入步骤S3，实现喷水冷却；极少量水蒸气依次经过活性炭过滤箱14和负压空气风机16处理，最后通过水蒸气排放烟囱17进行无污染排空。120℃水蒸气进入初冷系统Ⅰ，初冷系统Ⅰ产生60℃冷凝水。

[0074] S2.通过高温循环升温部分对间接换热干馏器6进行加热，获得干馏产物和半焦，干馏产物进入初冷系统Ⅱ，实现洁净干馏瓦斯和油品回收，并获得达到工业回用水标准的循环水，进入步骤S3，半焦进入气锁夹套换热料仓5，降温，得到降温产物；

[0075] 步骤S2中，高温循环升温部分的进口气体为400℃，出口气体为600℃，600℃的热载体气体对间接换热干馏器6加热，使得其中的物料温度升温至520℃以上，热载体气体被降温至400℃，返回高温循环升温部分中，再次被加热至600℃，重复前述过程，实现热载体气体的循环。所述热载体气体为空气或氮气。

[0076] 步骤S2中，初冷系统Ⅱ产生中温油水混合蒸气和瓦斯，瓦斯通过深冷系统进一步降温获得低温油水混合蒸气和洁净干馏瓦斯；中温油水混合蒸气和低温油水混合蒸气合并后进行油水分离，获得油品和热解水冷凝水；洁净干馏瓦斯经负压瓦斯风机27进入蒸汽锅炉或发电机组。150℃烃蒸气进入初冷系统Ⅱ，初冷系统Ⅱ产生45℃中温油水混合蒸气和45℃瓦斯，45℃瓦斯通过深冷系统进一步降温获得30℃低温油水混合蒸气和30℃洁净干馏瓦斯。所述热解水冷凝水依次经含油污水分离、除油、除硫氨处理后，获得达到工业回用水标准的循环水，进入步骤S3，实现喷水冷却。

[0077] 520℃半焦进入气锁夹套换热料仓5，降温，得到180℃降温产物。

[0078] 供暖或热泵系统3向气锁夹套换热料仓5提供45℃循环水，循环水升温至75℃，返回供暖或热泵系统3进行降温，重复前述过程，实现气锁夹套换热料仓5中物料的降温。

[0079] S3.将降温产物经喷水冷却后收集即可。

[0080] 步骤S3中，气锁夹套换热料仓5内气氛为氮气。

[0081] 步骤S3中，还可外补常温工业水进行喷水冷却。

[0082] 本发明的工作原理如下：

[0083] 1.固体物料流程

[0084] 原料被破碎筛分后，送入炉顶料仓，再进入干燥段(间接换热干燥段)，被加热到120℃以上，脱出水分，干燥后的物料进入中间料仓，再进入干馏段(间接换热干馏器)被加热到520℃以上，完成低温干馏过程，脱出干馏产物后成为半焦，半焦再进入气锁夹套换热料仓中，与夹套内的循环水换热冷却到180℃以下，从底部的出料口螺旋推送器送出，料口位置设有氮气充填装置，形成氮气气封，保证外界空气不能进入炉内，同时对出口物料进行冷却水喷淋，降温到合适的温度后，作为副产品运出生产区。

[0085] 2.气体热载体流程

[0086] 利用空气或氮气等惰性气体，作为热载体。共有两组独立运行的热载体加热流程。一组为低温循环升温系统，设计进口气体为150℃，出口气体为350℃。350℃左右的热载体气体进入干燥段，间接加热物料温度到120℃以上，而后热载体气体被降温到150℃，回到电加热器中，再次被加热到350℃，重复上述过程。另一组为高温循环升温系统，设计进口气体为400℃，出口气体为600℃。600℃左右的热载体气体进入干馏段，间接加热干燥后的物料至520℃以上，而后热载体气体被降温到400℃，回到电加热器中，再次被加热到600℃，重复上述过程。

[0087] 3.回收系统流程

[0088] 共有两组独立运行的回收系统流程。一组是干燥段产物回收流程，产物从炉出口导出后，主要成分为水蒸气，温度在120℃左右，首先进入设备是间接冷却塔，水蒸气进入塔的夹套层，塔内的循环水走的是管程，通过间接换热，绝大部分的水蒸气冷却成水，进入水封罐。极少量的水蒸气携带极少量的粉尘，进入活性炭过滤箱，净化后进入负压风，进入排放烟囱。另一组是干馏产物，是固体燃料内有机质热解后的产物，是水蒸汽、油品蒸汽的混合物，先进入设备是间接冷却塔，烃蒸汽(即水蒸气和油品蒸汽)出口温度在150℃，进入塔的夹套层，塔内的循环水走的是管程，通过间接换热，绝大部分的水蒸气和油蒸汽冷却成液态，进入水封罐。然后烃蒸汽降温后，成为45℃干馏瓦斯，进入下一级间接冷却塔的夹套层，塔内的循环深冷液走的是管程，通过间接冷却，瓦斯内剩余的少量的水和油品也被冷凝为液态，也进入同一个水封罐中，瓦斯成为30℃的洁净高热值瓦斯，进入瓦斯风机后，成为本发明的主要产品之一，可以作为瓦斯锅炉和瓦斯发电机组的燃料。

[0089] 本发明分割物料不同温度段，独立加工，独立回收。以间接加热的方式，分温度梯度加热原料，并独立回收相关产物，将原料干馏的过程，分成原料干燥和干燥后的原料干馏两个部分，并独立设置回收系统，干燥段的产物比较洁净，是水蒸气和少量粉尘，这个过程中，没有炉内的热载体气体，流量很小，携带的粉尘量也非常少，水蒸气通过冷却后，经过简单物理过程的处理，就能达到回用标准，回用到半焦冷却降温单元。干馏段的产物是热解水蒸汽和有机质裂解后的烃类蒸汽的混合物，流量也非常少，降温所需负荷较原有工艺大大降低，使深冷降温得以工业化实现，当前的抚顺式低温干馏工艺中的回收系统最低温是40℃，流量为15万立/h以上，而本发明中，相同原料处理量，40℃时，回收系统的流量负荷仅为原来的1/20。

[0090] 干馏炉的功能组成设计：新的干馏炉为外热式干馏炉，其组成从上到下为炉顶料仓、间接换热干燥器(也称为干馏炉的干燥段)、中间料仓、间接换热干馏器(也称为干馏炉的干馏段)、气锁夹套换热料仓。可以整合一个整体，成为一台干馏炉，也可以分散成单独的几个单元，前后单元加上传送设备，最终工艺过程一致就可以。炉顶料仓的功能为原料缓存段，同时能够对干燥段产生的气体形成料封，使水蒸气无法从炉顶料仓排出。间接换热干燥器的功能是间接加热页岩等原料到120℃，将物料里的全水(全水是煤炭化验分析中的专业词汇)烘干，以水蒸气的形式导出炉外。中间料仓的功能是通过原料堆积成一定厚度的层，产生足够大的阻力，阻断干燥段和干馏段两层之间气体的流通。气锁夹套换热料仓的功能是通过夹套内循环水，对炉内物料间接冷却，料仓底部用螺旋输送机排料，在料仓排料口的位置导入氮气，并保持一定压力，形成局部位置的氮气的气封，杜绝外部的空气进入炉内，刚刚排出炉外的半焦立即喷水冷却，到无法自燃温度送走。

[0091] 本发明进行了小流量负荷，低温度差，高阶、高效率、纯净的热载体循环系统的设计。在干燥段和干馏段，采用间接加热的方式，热载体为空气，氮气或者其它的惰性气体也可以作为热载体，干燥段和干馏段独立的热载体循环加热，并且加热温度很低，本发明工艺中设计的数值为200℃温差(干燥段出口热载体为150℃，入口为350℃；干馏段出口热载体为400℃，入口为600℃)，而现有的工艺中，成大全循环工艺和抚顺干馏工艺，其热载体是直接加热式，和干馏产物混合在一起，从炉出口导出，完成回收系统流程后，温度降到40～60℃，之后再进入大型加热炉，加热到600℃以上，再送入干馏炉供热，其加热温度差为500℃以上，并且由于其热载体的组成，其加热炉内壁和相关管道内壁结焦现象严重。本发明工艺的运用避免了上述的技术困难。

[0092] 4.油水分离系统流程

[0093] 干燥段蒸汽冷凝水，送入沉淀过滤设备中，利用物理过程，将其中携带的少量粉尘分离出来，之后回用，成为到炉底半焦冷却用水。干馏段冷却回收下来的是油水混合物，经过油水静置分离后，上层油品输送到计量系统计量后，最终送入成品罐区，成为本发明的另一个主要产品；下层是含油污水，先进入加药气浮设备，再进入电子除油器，将污水中的油品回收，再进入加药器和隔板沉淀设备后，除掉水中的硫、氨，这部分污水净化到工业回用水的标准后，也回用到炉底，成为半焦冷却用水。

[0094] 油气冷凝回收系统中引入“两步间接冷却工艺，初级水冷，二级深冷”，由于本发明含油部分的烃蒸汽整体流量大大降低，在经过冷却水的初级冷却后，温度降温到40℃左右，流量体积进一步减小，含水量也大大降低，然后再进一步深冷间接冷却，使回收系统的油收率接近甚至达到铝甑试验的收油率(整个工艺过程，没有油品烧损，无大块油母页岩原料，也不存在干馏不彻底，岩石中心部干馏不到的现象)，达到现有工业水平的极致。

[0095] 5.余热回收系统流程

[0096] 520℃半焦从干馏段出来，进入气锁夹套换热料仓，料仓有一段竖直段，具有阻止干馏产物向下串气的功能，炉壁外是水冷夹套，循环水入口温度为45℃，出口温度为75℃，可以直接作为热源供暖，也可以进入热泵，用作其它热源，之后被冷却到45℃，再次重复循环整个过程。半焦从炉底出口进入螺旋输送机，该部位设计有氮气充填系统，形成气封防止外部空气进入，之后半焦再通过回用水直接喷淋冷却，成为副产品直接运走。

[0097] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。