本文目錄一覽表：

• 一、竹炭干餾設(shè)備多少錢一套
• 二、油頁巖地上干餾工藝
• 三、明子干餾的原理是什么？
• 四、國外固體熱載體干餾工藝

一、竹炭干餾設(shè)備多少錢一套

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竹材與木材一樣主要是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成。
竹材在干餾制取竹炭時(shí)的熱解過程大體上與木材燒制木炭時(shí)的熱解過程一樣,可劃分為4個(gè)階段:干燥、預(yù)炭化、炭化、煅燒。
竹材熱解除得到主要產(chǎn)品竹炭外,在熱解過程中還可得到大量的副產(chǎn)品、水溶性液體混合物——竹醋液。
目前燒制竹炭的方法主要有兩種:干餾釜熱解法和土窯直接燒制法。
1.1干餾熱解法
其設(shè)備主要是外熱式立式干餾釜,目前主要有2大類:固定式炭化爐和移動(dòng)式炭化爐。
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二、油頁巖地上干餾工藝

地上干餾是將油頁巖開采出來后，在干餾爐內(nèi)加熱，生產(chǎn)頁巖油。一般都采用內(nèi)熱式干餾爐。內(nèi)熱式干餾爐分為塊狀、顆粒和粉末頁巖等三種干餾爐型。

塊狀頁巖干餾通常使用熱燃燒氣或熱干餾氣，作為氣體熱載體進(jìn)行進(jìn)入干餾爐內(nèi)加熱干餾油頁巖。塊狀頁巖由于頁巖塊本身傳熱系數(shù)小，自頁巖塊表面升溫至其中心的傳熱速率慢，故干餾所需時(shí)間約數(shù)小時(shí)。當(dāng)前，應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的塊狀頁巖干餾爐，在中國有撫順式干餾爐，每臺(tái)日處理油頁巖100t;在愛沙尼亞有基維特爐，每臺(tái)日處理油頁巖200t和1000t。在巴西有佩特羅瑟克斯?fàn)t，每臺(tái)日處理油頁巖1500t和6000t。

顆粒頁巖干餾通常使用燒熱的頁巖灰作為固體熱載體和頁巖混合，進(jìn)行加熱干餾。顆粒頁巖由于粒度小、升溫快，干餾所需時(shí)間僅幾分鐘或十幾分鐘。固體熱載體的熱源通常來自頁巖干餾氣或頁巖半焦燃燒所產(chǎn)生的熱煙氣。當(dāng)前，應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的顆粒頁巖干餾爐有愛沙尼亞的葛洛特爐，每臺(tái)日處理油頁巖3000t。此外，加拿大開發(fā)的塔瑟克顆粒頁巖干餾爐(ATP)曾在澳大利亞放大為日處理油頁巖6000t。

粉末頁巖干餾通常在流化狀態(tài)下與燒熱的頁巖灰粉混合進(jìn)行干餾煉油。熱頁巖灰的來源通常來自頁巖半焦的流化燃燒。流化干餾所用的流化劑通常是蒸汽或者干餾氣。粉末頁巖由于粒度很小，干餾所需時(shí)間僅約2～3min。干餾溫度一般450℃。粉末頁巖干餾爐的最大優(yōu)點(diǎn)是干餾強(qiáng)度大，但在流化狀態(tài)下干餾生成的油氣出爐時(shí)易帶出較多的粉塵，處理上比較困難。

塊狀頁巖干餾爐所用的頁巖要求有一定的塊度，而原料油頁巖從礦上開采出來后，經(jīng)破碎篩分至一定塊度，會(huì)產(chǎn)生10%～20%的細(xì)顆粒，這部分資源不能用于塊狀干餾爐，造成損失。而顆?；蚍勰╉搸r干餾爐則能將開采出來的所有頁巖破碎篩分至所需粒度而全部用掉，不會(huì)導(dǎo)致原料的浪費(fèi)。

圖3－2 撫順式干餾爐

1.撫順式干餾爐

撫順式塊狀頁巖干餾爐，又名撫順內(nèi)熱式干餾爐，

簡稱撫順式爐(圖3－2)。撫順干餾爐是世界四大油頁巖干餾工藝之一，形成于20世紀(jì)30年代，發(fā)展于50年代，成熟于60年代。撫順式爐是油頁巖干餾和頁巖半焦氣化過程連接

在一起的直立圓筒形塊狀頁巖干餾爐，上部為干餾段，下部為氣化段。撫順式爐加工12～75mm的塊狀油頁巖。干餾所需的熱量是由兩部分熱源提供:①頁巖半焦與從爐底通入的帶飽和水蒸氣的空氣(主風(fēng))在氣化段發(fā)生氣化燃燒所產(chǎn)生的高溫氣體，向上進(jìn)入干餾段加熱頁巖，是為第一種熱源;②另向干餾爐中部通入在干餾爐外被蓄熱爐加熱了的熱循環(huán)氣，向上進(jìn)入干餾段加熱頁巖，是為頁巖干餾的第二種熱源。撫順式爐采用水洗冷卻方式。撫順式爐能利用頁巖半焦中的固定碳，加工低品位油頁巖(含油率6%以上)時(shí)熱量能自給有余，并經(jīng)過長期工業(yè)生產(chǎn)考驗(yàn)，是一種經(jīng)濟(jì)性好，可靠性高的油頁巖干餾爐型。

撫順式爐每20個(gè)裝置共用一套冷凝回收系統(tǒng)，稱為“部”。每部爐日處理塊狀油頁巖2000t，年產(chǎn)頁巖油3×104t。

撫順式爐的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備耐用，維修和操作管理方便，適合于品位低的油頁巖，可進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，開工周期長(350d/a)。

撫順式爐的缺點(diǎn)是處理礦石量小(100t/d)，且油收率僅能得到鋁甑含油率的65%;只能處理12～75mm的油頁巖顆粒，資源利用率低;系統(tǒng)自動(dòng)化程度低，控制系統(tǒng)較為落后，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大;尚未完全解決環(huán)境污染問題，尤其是大氣污染。這些缺點(diǎn)制約了撫順式爐的發(fā)展與對(duì)外推廣。

為了克服上述缺點(diǎn)，近年撫順礦業(yè)集團(tuán)頁巖煉油廠對(duì)撫順式爐進(jìn)行了升級(jí)方案的研究，準(zhǔn)備對(duì)其現(xiàn)有9部爐進(jìn)行升級(jí)改造。同時(shí)，2006年以來撫順礦業(yè)集團(tuán)頁巖煉油廠還與陜西省冶金設(shè)計(jì)研究院合作，開發(fā)出一種新型頁巖油回收工藝。新工藝在保留撫順干餾爐優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，移植運(yùn)用了多項(xiàng)冶金煤氣生產(chǎn)中先進(jìn)、成熟、高效的技術(shù)裝備，對(duì)其傳統(tǒng)的油頁巖干餾采油工藝進(jìn)行優(yōu)化改造，新工藝在工業(yè)化小型試驗(yàn)裝置上獲得成功。此后，在撫順集團(tuán)年處理油頁巖200×104t、年生產(chǎn)8×104t頁巖油的E部油頁巖煉油技改工程中，全面采用了新型工藝進(jìn)行建設(shè)。E部油頁巖煉油工程由40個(gè)撫順式爐組成，共用一套冷凝回收系統(tǒng)。該工程于2007年10月開工，2008年9月順利投產(chǎn)運(yùn)行。新型工藝自動(dòng)化程度明顯提高;油收率最高達(dá)80%，較傳統(tǒng)工藝提高了10%～15%，接近國際先進(jìn)水平;產(chǎn)生的廢水量少，比較環(huán)保;體積縮小了一半，比較節(jié)能。新型工藝基本實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、高效、環(huán)保的預(yù)期目標(biāo)。

2.茂名圓爐

茂名圓爐與撫順式爐相似，也是帶有氣化段的內(nèi)熱式塊狀頁巖干餾爐。其與撫順式爐結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別為干餾爐中部采取了氣體混合室，具有多面布?xì)獾慕Y(jié)構(gòu)。工藝流程與撫順式爐相同，從爐頂進(jìn)料，油頁巖在爐內(nèi)分段進(jìn)行干餾和氣化，爐底送進(jìn)主風(fēng)。使頁巖半焦中的固定碳在氣化段燃燒、氣化、供給油頁巖干餾所需要的一部分熱量，其余的熱量則由熱循環(huán)氣供給。氣化段產(chǎn)生的氣體與熱循環(huán)氣混合從干餾段中部噴孔噴出供熱，并向上流動(dòng)與油頁巖逆流接觸換熱，進(jìn)行干餾。干餾產(chǎn)物由爐頂抽出，頁巖灰則從爐底排出。日處理油頁巖礦石量100t，油收率為鋁甑的65%(羅榮陶，1991;Lin，1988)。

圖3－3 茂名方爐

3.茂名方爐

茂名方形干餾爐最初應(yīng)用于20世紀(jì)60年代。茂名方爐又稱茂名氣燃式方爐，是采用循環(huán)氣燃燒供熱以干餾油頁巖的一種內(nèi)熱式塊狀頁巖干餾爐(圖3－3)。它由進(jìn)入爐中部的均勻混合的循環(huán)氣和空氣在高溫的頁巖半焦層中進(jìn)行燃燒與還原反應(yīng)，由反應(yīng)所產(chǎn)生的高溫氣體熱載體供給油頁巖干餾所需的熱量。采用氣燃供熱方式，使?fàn)t內(nèi)有充足的熱量和較厚的高溫層，從而保證油頁巖能充分地干餾。日處理量300t油頁巖，油收率較茂名圓爐稍高，約鋁甑的70%。

從爐底通入水蒸氣飽和了的冷循環(huán)氣，既能與高溫頁巖灰換熱而回收其攜帶的大部分顯熱，并使從爐底排出的灰溫度降到300℃以下，其水蒸氣又能和頁巖半焦中的固定碳在爐灰冷卻段上部的高溫層進(jìn)行部分還原反應(yīng)，有助于發(fā)生氣熱值的提高(羅榮陶，1991;Lin，1988)。

20世紀(jì)90年代，神木縣三江煤化工公司對(duì)茂名方形干餾爐進(jìn)行改造，形成SJ方形立式干餾爐，應(yīng)用于神木的煤干餾工藝。神木縣三江煤化工公司擁有SJ方形干餾爐的中試裝置(處理礦石能力1t/h)和工業(yè)化裝置(處理礦石能力10t/h、20t/h)，有近20a的技術(shù)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。目前有300多個(gè)不同型號(hào)的SJ方形干餾爐已經(jīng)投入生產(chǎn)，不同處理能力的SJ方形干餾爐已經(jīng)在陜西得到廣泛的應(yīng)用。

目前SJ方形干餾爐也已經(jīng)成功的由煤干餾工藝應(yīng)用于油頁巖干餾工藝。已經(jīng)完成兩種不同類型油頁巖的測(cè)試，平均油收率＞80%。SJ方形干餾爐對(duì)油頁巖顆粒的要求是8～60mm。

4.愛沙尼亞基維特干餾爐

基維特(Kiviter)干餾爐呈立式圓筒形(圖3－4)，處理塊狀油頁巖。爐子由鋼板外殼、耐火材料襯里制成，爐上部中間和爐中部兩側(cè)有長方形燃燒室，有燒嘴通入空氣和干餾循環(huán)氣進(jìn)行燃燒，生成熱煙氣橫向進(jìn)入爐上半部的兩個(gè)平行的長方形橫截面的干餾室，加熱自上而下的油頁巖(形成薄層干餾)，生成的油氣經(jīng)抽氣室導(dǎo)出，頁巖半焦被爐下部進(jìn)入的冷循環(huán)干餾氣冷卻后經(jīng)水封排出，半焦?jié)摕嵛闯浞掷?，熱效率不?約70%)。爐出口油氣被爐內(nèi)燃燒生成的煙氣所沖稀，熱值不高?；S特干餾爐生產(chǎn)成熟，每臺(tái)爐日處理量1000t。其油收率達(dá)實(shí)驗(yàn)室鋁甑油收率的75%～80%(Yefimov等，1999;Sonne等，2003;錢家麟，2006)。

圖3－4 基維特干餾爐

圖3－5 佩特洛瑟克斯干餾爐

5.巴西佩特洛瑟克斯干餾爐

巴西佩特洛瑟克斯(Petrosix)干餾爐是當(dāng)前世界上最大處理量的塊狀頁巖干餾爐(圖3－5、圖3－6)，日加工油頁巖6000t。爐子內(nèi)徑11m，上部為油頁巖干餾段，下部為頁巖半焦冷卻段，經(jīng)過管式加熱爐加熱了的熱循環(huán)氣進(jìn)入干餾爐的中部，對(duì)上部的油頁巖進(jìn)行加熱干餾，使其熱解產(chǎn)生頁巖油氣和半焦。油氣從上部導(dǎo)出，經(jīng)冷凝回收系統(tǒng)回收頁巖油，頁巖干餾氣一部分經(jīng)管式加熱爐加熱后循環(huán)進(jìn)入干餾爐中部。爐內(nèi)的半焦進(jìn)入爐下部，由爐底的冷循環(huán)氣冷卻，冷卻后出爐。佩特洛瑟克斯?fàn)t技術(shù)成熟，頁巖干餾油收率達(dá)鋁甑的85%～90%。干餾氣熱值高，但出爐半焦的固定碳熱值未加利用(錢家麟等，2006;Martignoni等，2002，2006)。

圖3－6 佩特洛瑟克斯裝置工藝流程

6.美國聯(lián)合油公司巖石泵爐

美國聯(lián)合油公司巖石泵(UnionB)的工藝不同于一般的塊狀頁巖干餾爐(圖3－7、圖3－8)。

頁巖自下往上，由巖石泵爐底的兩臺(tái)巖石泵輪流向上送入爐內(nèi)干餾，生成的頁巖半焦約510℃，自爐頂一側(cè)排出。B型爐的爐頂有經(jīng)過加熱的熱循環(huán)氣(540℃)進(jìn)入，自上而下，對(duì)頁巖進(jìn)行加熱和干餾。干餾氣由爐下方導(dǎo)出，經(jīng)冷卻油水分離，去脫硫凈化后，可作為高熱氣利用。爐子下方有頁巖油導(dǎo)出。B型爐的油收率接近鋁甑測(cè)定的含油率的100%。油頁巖日處理量達(dá)10000t/d，是世界上規(guī)模最大的爐型。但于1990年關(guān)閉(Barnet，1982;Callahan，1983)。

7.愛沙尼亞葛洛特爐

愛沙尼亞葛洛特(Galoter)爐是一種回轉(zhuǎn)式固體熱載體顆粒頁巖干餾爐(圖3－9)，用熱頁巖灰作為固體熱載體與顆粒頁巖在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)混合而進(jìn)行干餾，制取頁巖油，干餾后的半焦和頁巖灰混合物由空氣在噴射式管中燃燒，生成的頁巖灰的一部分作為熱載體循環(huán)使用。每臺(tái)爐日處理3000t顆粒油頁巖，油收率約鋁甑的85%～90%，技術(shù)已基本成熟。

圖3－7 巖石泵爐

圖3－8 巖石泵爐裝置工藝流程

早在1945年，前蘇聯(lián)科學(xué)院能源研究所，即今之莫斯科市俄羅斯能源研究所(ENIN)研究開發(fā)了葛洛特爐型。1946年建起了實(shí)驗(yàn)室裝置，此后歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，逐步擴(kuò)大至工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。中試和工業(yè)試驗(yàn)裝置主要由蘇聯(lián)列寧格勒市設(shè)計(jì)院，今圣彼得堡市原子能設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，有UIT－25、UIT－50、UIT－100、UIT－200、UIT－500及UIT－3000等型號(hào)。

圖3-9 葛洛特裝置工藝流程

1984年，愛沙尼亞納爾瓦(Narva)油頁巖電廠建起了兩臺(tái)日處理3000t顆粒頁巖的葛洛特干餾裝置(UIT－3000)，運(yùn)轉(zhuǎn)至今。由于該裝置規(guī)模擴(kuò)大了，流程復(fù)雜，設(shè)備及轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械較多，操作不易掌握，其運(yùn)轉(zhuǎn)人員花了很大的精力和物力，對(duì)其進(jìn)行了不斷的改進(jìn)和完善。據(jù)介紹，當(dāng)前的運(yùn)行情況已趨正常，年操作時(shí)間達(dá)6200～7200h(設(shè)計(jì)年運(yùn)行時(shí)間為6800h)。加工庫克瑟特油頁巖的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，如果實(shí)驗(yàn)室鋁甑含油率為14%，則預(yù)計(jì)葛洛特工藝可得頁巖油12%，即約鋁甑含油率的86%。干餾氣體積熱值46000kJ/m3，含烯烴30%，可作化工原料或家用煤氣(Golmshtok等，2007)。

目前，納爾瓦油頁巖電廠與來自芬蘭的奧圖泰(OUTOTEC)合作，研發(fā)新一代Enefit技術(shù)(改進(jìn)型的葛洛特爐，圖3－10)。設(shè)計(jì)宗旨是加強(qiáng)余熱回收、減少機(jī)械設(shè)備、減少排放、獲得更高的出油率和利用率。首個(gè)工廠的設(shè)計(jì)正在進(jìn)行，不久將開始建造，計(jì)劃2012年建成。葛洛特爐的改進(jìn)型稱為Enefit280，改進(jìn)后干餾爐的油頁巖處理量由Enefit140型葛洛特爐原來的3000t/d(140t/h)提高至6000t/d(280t/h);將原來的半焦提升管燃燒改為循環(huán)流化床燃燒，半焦燃燒產(chǎn)生的熱量除用于干餾外，剩余熱量用于發(fā)電;增加了廢熱回收鍋爐，提高了干餾過程的熱效率;干餾出的油氣直接進(jìn)分餾塔，將頁巖油分成輕油和重油;排出的熱灰用流化床冷卻取熱(Weber，2009)。Enefit280是目前唯一能將產(chǎn)油、能效、利用副產(chǎn)品最大化的技術(shù)。

圖3－10 Enefit280型Caloter裝置示意圖

Enefit280型Galoter爐優(yōu)點(diǎn):

(1)對(duì)環(huán)境影響低:低煙氣排放;灰渣中無殘留有機(jī)物，含量少于1%;石油提煉工藝不需要水。

(2)靈活性:也可以用于低熱值細(xì)顆粒的油頁巖(0～25mm);所有開采出的油頁巖都能夠被利用，油頁巖沒有浪費(fèi);無需使用外部燃料(如天然氣、石油、電力);容易適用于其他油頁巖，沒有對(duì)油頁巖的含油量有技術(shù)上的限制;容易控制，如不需要有些設(shè)備(如干燥)時(shí)修改工藝容易。

(3)效益高:工藝化學(xué)效益是80%;產(chǎn)油率與Fischer相比是103%;熱效益超過80%;高利用率(超過90%)。

(4)綜合利用:一套設(shè)備年消耗油頁巖226×104t，頁巖油年產(chǎn)量29×104t，天然氣年產(chǎn)量7500×104m3，發(fā)電量35MW。

(5)產(chǎn)品質(zhì)量高:頁巖油———低黏度(1.2厘沱，+15℃)、硫的含量低(＜0.7%)、低凝點(diǎn)(－15℃);高熱值的干餾氣;干餾氣能用于制氫和發(fā)電。

8.加拿大－澳大利亞塔瑟克爐

加拿大塔瑟克(Taciuk)爐亦稱阿爾伯達(dá)塔瑟克工藝(AlbertaTaciukProcess，簡稱ATP爐)，以加拿大UMATAC工程公司的發(fā)明人WilliamTaciuk命名。ATP也屬于顆粒頁巖固體熱載體干餾爐。ATP爐開發(fā)始于1977年，已經(jīng)研發(fā)40多年。澳大利亞南太平洋石油公司/中太平洋礦業(yè)公司(SPP/CPM)于1986年確定采用ATP技術(shù)，放大約30倍，設(shè)計(jì)用于干餾澳大利亞昆士蘭油頁巖，在澳大利亞建設(shè)一套日加工6000t油頁巖的塔瑟克爐。

該裝置由澳大利亞柏克德公司(Bechtel)設(shè)計(jì)，德國克虜伯－波里修斯(KruppPolysius)公司制造，總投資約2.8億澳元，于1997年開始建設(shè)，于1999年建成試運(yùn)。該裝置試運(yùn)了5～6a，時(shí)開時(shí)停，年開工率達(dá)60%(Schmidt，2003;McFarland，2003，2004)。運(yùn)行效果不太好，有氣味產(chǎn)生，遭到當(dāng)?shù)鼐G色組織抗議。

至2004年，SPP公司將該裝置和有關(guān)油頁巖資源售于美國的昆士蘭能源公司，該裝置遂于2004年中停運(yùn)。

該裝置將油頁巖的干燥、干餾和半焦的燃燒三個(gè)過程設(shè)計(jì)在一個(gè)臥式的圓筒形回轉(zhuǎn)爐內(nèi)(圖3－11)，設(shè)想巧妙，但操作難以控制。我國撫順進(jìn)口了一臺(tái)塔瑟克爐(6000t/d)，將于2010年底前試車。

圖3－11 塔瑟克爐

總體來說，ATP技術(shù)不成熟，開工率60%。ATP直接從240t/d處理能力的中試放大到6000t/d處理能力的生產(chǎn)。澳大利亞現(xiàn)在也放棄了ATP，將ATP工廠賣給了美國公司。該設(shè)備太大，長60m，直徑11m。

9.德國魯奇－魯爾蓋斯?fàn)t

德國魯奇－魯爾蓋斯(Lurgi－Luhrgas，簡稱LG)工藝由德國魯奇(Lurgi)公司與魯爾煤氣(Luhrgas)公司于20世紀(jì)50年代聯(lián)合進(jìn)行開發(fā)。該工藝可用于顆粒油頁巖和煤的干餾及重油的熱解。該工藝用于煤或油頁巖的干餾時(shí)，系將熱的半焦或熱的頁巖灰作為固體熱載體，在雙螺旋混合器中與煤或頁巖混合加熱，再去移動(dòng)層反應(yīng)器中干餾完畢，生成油氣和半焦由空氣送入提升管，自下而上進(jìn)行燃燒，生成的熱半焦或頁巖灰，有一部分返回螺旋混合器，循環(huán)使用(圖3－12)。

圖3－12 Lurgi－Lohrgas裝置工藝流程

對(duì)于煤的干餾，1957～1961年，在德國道司頓(Dorsten)建有日加工240t煙煤的裝置;1963～1968年，南斯拉夫建有日處理1600t褐煤的裝置;1975～1978年，在德國巴特洛勃(Bottrop)建有日加工350t煙煤的裝置;1977～1979年在英國建有日加工700t煙煤的裝置。對(duì)于油頁巖的干餾，先后在德國赫爾頓(Herten)日加工12t的中試裝置和在德國埃遜(Essen)日加工8t的中試裝置及法蘭克福(Frankfurt)日加工24t的中試裝置上試驗(yàn)過美國、澳大利亞、約旦和中國等的油頁巖(Rammler，1982)。

10.大連理工大學(xué)固體熱載體干餾爐

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)”(圖3－13)。該新法干餾原理流程與德國的魯奇－魯爾蓋斯工藝(LG)相仿，但關(guān)鍵設(shè)備的形式和結(jié)構(gòu)由大連理工大學(xué)自行開發(fā)和設(shè)計(jì)制造。

大連理工大學(xué)于1984年建成了每小時(shí)處理5～10kg油頁巖的新法干餾連續(xù)試驗(yàn)裝置，完成了冷模試驗(yàn)。1985～1986年曾進(jìn)行了樺甸頁巖、茂名頁巖、云南褐煤、內(nèi)蒙古平莊褐煤和黃縣褐煤等的試驗(yàn)。1990～1992年間在平莊礦務(wù)局建立了日加工150t褐煤的工藝試驗(yàn)裝置，并于1992～1993年進(jìn)行了試驗(yàn)，取得了初步成功。

圖3－13 大連理工大學(xué)新法干餾裝置工藝流程

大工新法干餾工藝原理是顆粒油頁巖與作為熱載體的頁巖灰在移動(dòng)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)去與頁巖混合于螺旋推進(jìn)器內(nèi)(初步發(fā)生頁巖熱解反應(yīng))，進(jìn)入干餾反應(yīng)器中加熱干餾頁巖，頁巖油氣導(dǎo)出，去冷凝回收頁巖油。頁巖灰的一部分排出，一部分連續(xù)循環(huán)使用系統(tǒng)(Qian，2008;大連工學(xué)院煤化工研究室，1986)。

對(duì)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，不需通過加熱提升管下部補(bǔ)充外來的燃料。對(duì)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。

樺甸和茂名油頁巖在大工新法干餾小試裝置(10kg/h)上，4個(gè)樣品對(duì)鋁甑的采油率為90%～94%，干餾氣產(chǎn)率為40～60m3/t，熱值在18130kJ/m3以上(Guo等，1988)。

11.粉末頁巖流化干餾爐

茂名石油公司在1970年代進(jìn)行了兩器流化干餾(粉末頁巖流化干餾、粉末半焦流化燃燒)中型試驗(yàn)(日處理24t油頁巖)，取得了初步成功(羅榮陶，1984，1981;Luo，1988)(圖3－14)。

近年來，中煤龍化哈爾濱煤化工公司則正在黑龍江省依蘭縣進(jìn)行達(dá)連河油頁巖兩器流化干餾的中型試驗(yàn)(日處理50t油頁巖)，取得了初步成功，最長連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)192h，油收率達(dá)鋁甑的80%(Wang等，2009)。

中煤龍化的這套流化干餾系統(tǒng)，好處是能充分利用油頁巖資源，即把油頁巖磨碎成＜3mm的油頁巖粉末顆粒，然后進(jìn)入干餾爐處理;產(chǎn)品有頁巖油、瓦斯氣、灰渣(可作為水泥、陶粒、砌磚的原料)。頁巖油生產(chǎn)成本在2000元/t左右，如深加工(加氫制成汽油、柴油)則成本為2700元/t。中煤龍化工藝在國際上是創(chuàng)新，而且加工能力較大，達(dá)到2000t/爐。中煤龍化工藝比撫順式爐好。撫順式爐是1929年日本人研發(fā)的，只有100t/爐;而且撫順式爐只能處理大顆粒，不能處理小顆粒(＜12mm的顆粒)。

比較而言，中煤龍化的中試工作比中石油大慶中試工作要深多了，而且前者油收率比后者高一些，放大倍數(shù)也比后者高;但前者的流化粉塵比后者多多了，不好處理。

圖3-14 茂名流化干餾裝置工藝流程



三、明子干餾的原理是什么？

含脂松根（明子）在密閉釜中隔絕空氣熱解的過程。又稱松根干餾。干餾得到松木炭、松根焦油、木醋液和木煤氣等產(chǎn)物。

原料

用含脂松根或含脂木材。含脂21%以上叫肥明子，含脂16～20%叫中等明子，含脂13～15%叫瘦明子。干餾前明子先除去泥土和腐朽部分，劈成寬3～7厘米、長30～70厘米的木塊。

工藝流程

明子干餾生產(chǎn)工藝過程（見圖）包括明子干餾和焦油加工兩部分。

明子干餾

干餾釜為圓筒形，與闊葉樹材干餾設(shè)備略有不同，釜上部和下部各有一個(gè)導(dǎo)出管，分別與焦油分離器和焦油貯槽相連接。下部導(dǎo)管用以導(dǎo)出高沸點(diǎn)難揮發(fā)的焦油組分。干餾釜安裝在磚砌加熱爐中。干餾時(shí)將準(zhǔn)備好的小塊明子裝入炭籠，用吊車裝入干餾釜。封蓋后慢慢加熱，釜內(nèi)溫度達(dá)270℃時(shí)木材分解，下部導(dǎo)管開始有焦油餾出，溫度達(dá)400～450℃時(shí)干餾結(jié)束。蒸汽氣體經(jīng)焦油分離器和冷凝器，冷凝的液體流入貯槽，再送往油水分離器，使原油和木醋液分離。原油和釜底導(dǎo)出管引出的焦油混合物（稱松根焦油或混合原油）一起送蒸餾釜加工。明子干餾產(chǎn)物的得率如下：松木炭25%，原油22%，焦油13%，木醋液25%，木煤氣和損失15%。

松根焦油加工

先將松根焦油進(jìn)行蒸餾，然后將蒸餾產(chǎn)物進(jìn)一步加工成松焦油、松節(jié)油和選礦油等產(chǎn)品。

①松焦油：松根焦油裝入蒸餾釜中，用蒸汽加熱，使溫度平穩(wěn)上升，85℃時(shí)開始有餾出物，到100～105℃時(shí)保持一段時(shí)間，使水分完全蒸出，然后再逐漸升溫，選取85～210℃的粗松節(jié)油餾分。余下的餾分分兩種情況：一是選取輕焦油餾分，此時(shí)，繼續(xù)蒸餾收集210～400℃的輕焦油餾分，釜?dú)垶闉r青焦炭；另一是以制取重焦油為主，即在收集粗松節(jié)油餾分以后，收集210～270℃的粗松油餾分，到達(dá)270℃時(shí)停止蒸餾，待料液冷卻到150℃以下放出黑色油狀液體，稱為重焦油。松根焦油蒸餾以制取輕焦油為主時(shí)產(chǎn)品的得率為粗松節(jié)油13%，輕焦油66%，瀝青焦炭8%，水分和損失13%；以制取重焦油為主時(shí)產(chǎn)品的得率為粗松節(jié)油13%，粗松油6%，重焦油68%，水分和損失13%。將蒸餾得到的重焦油和輕焦油按65∶35的比例裝入混合加熱釜內(nèi)，加熱至85～100℃時(shí)開始攪拌，混合均勻后取樣測(cè)定其粘度，如粘度過小，則添加重焦油，過大則添加輕焦油（混合料中每加入5%的重焦油，可使粘度增加約7秒，加入5%的輕焦油則可降低約10秒）。粘度合格后加熱至155～165℃，使殘留的150℃以下的輕餾分揮發(fā)，然后靜置沉淀3小時(shí)，過濾得到松焦油。

②松節(jié)油和選礦油：將松根焦油蒸餾得到的粗松節(jié)油餾分進(jìn)行水蒸氣蒸餾，并使蒸出的蒸汽通過兩個(gè)堿液槽，其中盛比重為1.12～1.15的苛性鈉溶液。堿用量為原料的3～4%，蒸汽中的酸類和酚類與堿作用被除去。松節(jié)油和水蒸氣經(jīng)冷凝器和油水分離器分離。當(dāng)油與水比例達(dá)到65∶35時(shí)，溫度約為96℃，收集松節(jié)油即告結(jié)束。再繼續(xù)蒸出選礦油，直到溫度為112℃，油與水的比例為20∶80時(shí)為止，殘油送回松根焦油蒸餾釜，作為加工松焦油的原料。粗松節(jié)油蒸餾時(shí)松節(jié)油的得率為35～40%，選礦油的得率為10～15%，殘油的得率為40～50%。

產(chǎn)品質(zhì)量

松根干餾產(chǎn)品的質(zhì)量見下表。

產(chǎn)品用途

松焦油是橡膠工業(yè)用的軟化劑。松節(jié)油是油漆、涂料和制藥工業(yè)的重要原料。選礦油用作煤炭和有色金屬的浮選劑。松油是優(yōu)良的防腐劑、殺蟲劑，也可作淡色橡膠的軟化劑。松焦油瀝青可作發(fā)電廠用水輸送管道的防銹涂料。

四、國外固體熱載體干餾工藝

一、內(nèi)容概述

ATP（Alberta Taciuk Process）工藝原理是：干油頁巖（250℃）進(jìn)入熱解（干餾）區(qū)，與來自燃燒段的熱頁巖灰（750℃）相混合而被加熱至約500℃，油頁巖熱解生產(chǎn)頁巖油、氣和半焦。油氣被導(dǎo)出冷凝，得到頁巖油和高熱值干餾氣。半焦（與頁巖灰）燃燒至大約800℃，生成頁巖灰。

Galoter干餾爐是一種回轉(zhuǎn)式固體熱載體干餾爐。其原理是：油頁巖顆粒首先達(dá)到135℃，然后與頁巖灰混合?；旌衔镞_(dá)到溫度470～490℃，油頁巖便開始熱解，被最大限度地提煉出來。油氣進(jìn)入濕式凈化系統(tǒng)，生產(chǎn)出重油、輕油和高熱值氣。高熱值氣作為氣體燃料去電站鍋爐。混有頁巖灰的半焦在噴流式燃燒器燃燒后也成為頁巖灰，未分離出的頁巖灰由煙氣帶出系統(tǒng)。

Enefit Process工藝原理是：油頁巖顆粒與熱頁巖灰的混合與傳統(tǒng)的Galoter工藝一樣，半焦和干餾氣在循環(huán)流化床爐內(nèi)燃燒。與傳統(tǒng)方法相比，該工藝半焦燃燒更加完全。

ToscoⅡ干餾技術(shù)原理是：粒度小于12.7mm的油頁巖通過提升管干燥預(yù)熱至260℃，與來自加熱器的直徑12.7mm、溫度680℃的瓷球進(jìn)入轉(zhuǎn)筒干餾爐內(nèi)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)混合傳熱并進(jìn)行干餾。熱解產(chǎn)物流經(jīng)回轉(zhuǎn)篩除去塵粒后，進(jìn)入分餾塔，分割為煤氣、石腦油及頁巖油。

LR干餾技術(shù)原理是：粒度小于6 mm的油頁巖預(yù)熱到150～210℃后與650～750℃的熱頁巖灰混合；混合物料進(jìn)行干餾后，落到加熱提升管底部；加熱到450℃左右的提升空氣進(jìn)入加熱提升管，將熱頁巖灰（即熱載體）提升至熱載體收集槽。燃燒煙氣與熱載體分離，熱載體進(jìn)入螺旋式混合器，從而完成循環(huán)過程。

二、應(yīng)用范圍及應(yīng)用實(shí)例

澳大利亞斯圖爾特（Stuart）采用ATP技術(shù)C4及C4＋以上組分回收率達(dá)到98%，260×104t頁巖可提煉165×104 bbl頁巖油；系統(tǒng)操作彈性達(dá)到了105%。

愛沙尼亞納爾瓦（Narva）油頁巖電廠采用了Galoter干餾技術(shù)，其鋁甑油回收率高達(dá)85% ～90%，同時(shí)，每2 t油頁巖可產(chǎn)出高熱值氣約48 m3。

愛沙尼亞能源公司（Eesti Energia）與德國奧圖泰（Outotec）公司采用Enefit-280工藝，鋁甑油收率高，處理量大，干餾區(qū)內(nèi)不使用移動(dòng)部件，增加了干餾爐的連續(xù)操作能力。工藝中使用的頁巖灰不含有機(jī)物，允許回填使用，且所產(chǎn)生的尾氣達(dá)到歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)。

美國Tosco公司采用ToscoⅡ干餾技術(shù)，采油率高（接近100%），頁巖利用率高（為100%）。固體熱載體與油頁巖充分混合，傳熱效果好，工藝過程熱利用率高。

德國的Lurgi 和Ruhrgas 兩家公司采用LR干餾技術(shù)，頁巖利用率高（為100%），采油率高（為90%以上），干餾煤氣熱值高；裝置熱能利用率高，能耗較低；設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡單，投資較低。

三、資料來源

高健.2003.世界各國油頁巖干餾技術(shù)簡介.煤炭加工與綜合利用，2：44～46

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