水合催化手段炼制生物质燃料油的方法及装置制造方法及图纸

一种水合催化手段炼制生物质燃料油的方法及装置，其包括：在分子筛催化剂使用中，引入水蒸气参加催化裂化反应，以形成水合催化裂化反应；通过水蒸汽直接参加反应，以完成不饱和烃的烷烃化，并同步完成脂肪酸、油酸的酯化反应。本发明专利技术工艺简化，产品质量稳定，能够很好地适用于废弃动植物油脂和废塑料炼制生物燃料油。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种炼制生物质燃料油的方法及装置，特别涉及一种采用水合催化手段炼制生物质燃料油的方法及装置。
技术介绍
生物柴油一般使用植物油脂经过酯化反应，生产出脂肪酸甲酯，再经过蒸馏后得到生物柴油。由于植物油脂脂肪酸的分子链比较长，因此生产出来的脂肪酸甲酯凝固点比较高，常温下凝固成膏体，因而限制了产品的使用范围，常规生产的生物柴油只能作为化学试剂，无法正常作为柴油燃料使用。在选择废弃动植物油脂作为炼制的原料时，在炼制过程中，首先对植物油脂分子链进行断链重整，然后选择 SZM型分子筛催化剂在高温常压下进行裂化反应，能实现废弃动植物油脂中长链分子断裂成短链分子，再进行酯化反应后，可以生产出短链的脂肪酸甲酯，经过精馏后，可以得到生物柴油。这种生物柴油凝固点比较低，可以达到-20℃，应用范围比较广，可以直接作为车用燃料使用，也可以与石化柴油配比使用。但是，在催化裂化中，长分子链断裂后生成大量的烯烃，表现为成分不稳定，如果酯化反应延迟，则出现变质现象；而酯化反应对烯烃的烷烃化转变作用不强，作用不稳定，生产出来的油品烯烃含量经常超标；另外，使用甲醇和酸性物质进行酯化反应，存在一定的工艺危险性，所需反应时间也比较长，工艺成本比较高。为了保持生产的生物柴油质量稳定性，必须对催化裂化工艺过程进行改进，尽可能降低产品中的烯烃含量，降低产品的酸值，减轻后续工艺的难度，缩短后续工艺的时间，以降低生产成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，本专利技术提出了一种水合催化手段炼制生物质燃料油的方法及装置，工艺简化，产品质量稳定，能够很好地适用于废弃动植物油脂和废塑料炼制生物燃料油。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括：提供一种水合催化手段炼制生物质燃料油的方法，其包括：在分子筛催化剂使用中，引入水蒸气参加催化裂化反应，以形成水合催化裂化反应；通过水蒸汽直接参加反应，以完成不饱和烃的烷烃化，并同步完成脂肪酸、油酸的酯化反应。在一些实施例中，选用球状SZM型分子筛催化剂，该分子筛催化剂的最大通道孔径为200nm，比表面积不低于600m2。在一些实施例中，在向该分子筛催化剂引入水蒸气的过程中，通过流量调节阀调节水蒸气流量。在一些实施例中，使蒸汽输入管装在该分子筛催化剂的内部深度约3/4处。在一些实施例中，使向该分子筛催化剂中输入的水蒸气的温度为140—180℃。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括：提供一种水合催化手段炼制生物质燃料油的装置，其包括：裂解釜；催化塔，位于该裂解釜上方，其内装设有分子筛催化剂；蒸汽输入管，用于将水蒸气引入该分子筛催化剂；测温仪，用于监测水蒸气的温度；换热器，连接在该催化塔的顶端，用于冷凝该催化塔出来的油气；以及储罐，用于收集冷凝后的油气。在一些实施例中，还包括：流量计，用于测量水蒸气流量；以及流量调节阀，用以调节水蒸气流量。在一些实施例中，在该催化塔中装入约67%容量的球状SZM型分子筛催化剂。在一些实施例中，该蒸汽输入管装在该分子筛催化剂的内部深度约3/4处。在一些实施例中，向该分子筛催化剂中输入的水蒸气的温度为140—180℃。与现有技术相比，本专利技术的水合催化手段炼制生物质燃料油的方法及装置，通过巧妙地在分子筛催化剂使用中，引入水蒸气参加催化裂化反应，以形成水合催化裂化反应；通过水蒸汽直接参加反应，以完成不饱和烃的烷烃化，并同步完成脂肪酸、油酸的酯化反应，工艺简化，产品质量稳定，能够很好地适用于废弃动植物油脂和废塑料炼制生物燃料油。附图说明图1为本专利技术水合催化手段炼制生物质燃料油的装置的结构示意图。具体实施方式现结合附图，对本专利技术的较佳实施例作详细说明。脂肪酸的羧基与羟基、不饱和烃与羟基、不饱和烃与氢离子在合适的催化表面，在一定的催化剂表面温度下（120—300℃）发生反应，生成烷烃、芳香烃、酮、醛、酯等成分。根据这个理论，本专利技术设计了水合催化裂化反应模式，其基本原理为：脂肪酸和不饱和烃（废弃动植物油脂和塑料解聚液化油）蒸汽通过SZM型分子筛催化剂时，随催化剂温度的变化，长链的油气分子断裂成不同程度的短链分子，在催化剂表面温度达到280℃时，可以通过C24链分子，通过的短链分子主要成分为烷烃、烯烃、小分子脂肪酸、油酸等。140—180℃水蒸气通入SZM型分子筛催化剂时，在催化剂温度处于120—280℃时，分解成H+和OH-即氢离子和羟基离子。短链分子与氢离子和羟基发生反应，主要反应为烷基化和酯化反应，绝大部分不饱和烃转化为烷烃和芳烃，脂肪酸部分发生酯化反应，生成酯类（主要是甲酯），部分转变为烷烃和芳烃，油酸成分转化为酯类、醛类和酮类成分。水合催化裂化反应式如下：—COOH + —OH —— H2O + —COO—（酯化反应）CnH2n + H+——C2nH2n+2 （烷烃化）CnH2n + OH-——CnH2nOH（醇化）CnH2n + OH- —— CnH2nO + H2O （酮化）参见图1，图1为本专利技术水合催化手段炼制生物质燃料油的装置的结构示意图。该装置10包括：测温仪101、流量调节阀102、水蒸气流量计103、流量变送器104、疏水阀105、截止阀106、测温仪107、裂解釜108、分子筛催化剂109、蒸汽输入管110（锚型水蒸气喷射管）、催化塔111、换热器112（列管式水冷凝器）及储罐113等。其中，高温水蒸气由输入端口121进入，冷却水由输入端口123进入并由输出端口124输出。其中，在催化塔111中装入约67%容量的球状SZM型分子筛催化剂109，分子筛催化剂109的最大通道孔径为200nm，比表面积不低于600m2。蒸汽输入管110装在催化剂109内部深度约3/4处，在高温水蒸气的输入端口121处安装有温度压力补偿型水蒸气流量计103和疏水阀105以及针形流量调节阀102。催化塔111的底部为筛板形底板，裂解釜108产生的油气通过筛板进入催化塔111中。催化塔111顶部直接连接列管式水冷换热器112，冷凝反应完成后的油气送到储罐113。在工作中，在裂解釜108的炉温达到200℃时，催化塔111中分子筛催化剂109的温度约为50℃左右，分子筛催化剂109未启动。此时向分子筛催化剂109中输入140—180℃的水蒸气，加热启动分子筛催化剂109，在催化剂109温度达到120℃之后，分子筛催化剂109顺利启动，从裂解釜108中蒸发的油蒸汽开始通过分子筛催化剂109发生裂化反应，同时水蒸气发生催化电离反应生成羟基离子和氢离子，裂化反应生成物与羟基离子和氢离子在催化剂109中发生水合反应后，生成物经过换热器112冷凝，然后回收到储罐113中。试验一实施水合催化反应使用的原料为棕榈酸化油，裂解釜108的最高工作温度为400℃，使用温度380℃以内，水蒸汽的使用量为0.2T/1T油蒸汽（保持过量水蒸汽），冷凝水温度为23℃。反应完成后，冷凝油质量检测结果如下：裂解蒸发率约为82%；不可冷凝的燃气约为6%；酸值：0.67mgKOH/L（接近于中性）；含水量：20—35%；乳化层厚度：3.5mm（产品比约2%），加入乳化剂后乳化层消失。试验二实施水合催化反应使用的原料为废塑料解聚液化油，其它条件与试验一相同。反应完成后，冷凝油质量检测结果如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水合催化手段炼制生物质燃料油的方法，其特征在于，包括：在分子筛催化剂使用中，引入水蒸气参加催化裂化反应，以形成水合催化裂化反应；通过水蒸汽直接参加反应，以完成不饱和烃的烷烃化，并同步完成脂肪酸、油酸的酯化反应。

【技术特征摘要】
1.一种水合催化手段炼制生物质燃料油的方法，其特征在于，包括：在分子筛催化剂使用中，引入水蒸气参加催化裂化反应，以形成水合催化裂化反应；通过水蒸汽直接参加反应，以完成不饱和烃的烷烃化，并同步完成脂肪酸、油酸的酯化反应。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选用球状SZM型分子筛催化剂，该分子筛催化剂的最大通道孔径为200nm，比表面积不低于600m2。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在向分子筛催化剂引入水蒸气的过程中，通过流量调节阀调节水蒸气流量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使蒸汽输入管装在分子筛催化剂的内部深度约3/4处。5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，使向分子筛催化剂中输入的水蒸气的温度为140—180℃。6.一种水合催化...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯小兵，崔德军，廖科杰，何煌坤，吴济罡，郑子荣，彭伟强，
申请(专利权)人：深圳市创宇百川环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44