一种用于废轧钢油提炼生物柴油的催化剂及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种用于废轧钢油提炼生物柴油的催化剂及其应用，所述催化剂包括氧化钙、氢氧化钠和碳酸钠，重量配比为4‑6:2‑3:2‑3；按上述配比将氧化钙、氢氧化钠和碳酸钠混合均匀，经研磨机粉碎成200目细粉状粉末。所述催化剂还包括：精馏塔体内固定床层中改质催化剂，其非临氫降凝催化剂、固体超强酸催化剂、活性氧化铝球，体积堆放比为1﹕1﹕1。在其应用中，主要包括：将废轧钢油输进裂解反应釜中并计量，将催化剂与轻油混合加入裂解反应釜中，加热裂解反应釜并通过精馏塔体固定床层段催化改质、精馏，在油品精制装置中搅拌、过滤制备成品生物柴油，冷凝器冷却低碳烃类不凝气体并收集，清除裂解反应釜底的焦炭并回收。其具有设计合理、工序易于操作，对废轧钢油的利用率较高，生产制造成本低、作业效率高、有利于保护环境等优点。

Catalyst for refining biodiesel from waste rolling oil and application thereof

The invention relates to a catalyst and its application for waste rolling oil biodiesel, the catalyst comprises calcium oxide, sodium hydroxide and sodium carbonate, the weight ratio of 4 6:2 3:2 3; according to the proportion of the calcium oxide, sodium hydroxide and sodium carbonate mixed evenly, after milling crushing into 200 mesh fine powder powder. The catalyst also comprises a modified catalyst in a fixed bed layer of a rectifying tower body, a non hydrogen reducing catalyst, a solid super acid catalyst and an active alumina ball, and the volume stacking ratio is 1: 1: 1. In its application, mainly including: the waste rolling oil into cracking reaction kettle and measurement, the catalyst and light oil mixed with pyrolysis reactor, heat cracking reaction kettle and modified by distillation tower distillation, fixed bed catalytic, stirring, filtering preparation finished biodiesel in oil refining equipment in the condenser cooling low carbon hydrocarbon gas and coke collection, recycling and cracking reaction kettle. The utility model has the advantages of reasonable design, easy operation, high utilization rate of waste rolling oil, low production cost, high operation efficiency and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环保型废油回收处理提炼清洁液体燃料
，特别是涉及一种用于废轧钢油提炼生物柴油的催化剂及其应用。
技术介绍
随着世界经济飞速发展，各个国家对石油资源的依赖程度越来越高。在我国石油资源日益枯竭，世界范围能源短缺，石油燃料供需矛盾日益突出，已经严重威胁我国的能源安全，制约我国经济发展。虽然现在国际石油出现供大于求的现象，但全球性的环境恶化，世界各国环保法规日趋完善，人们环保意识的提高，已经充分认识到石油燃料对环境、空气污染的严重性，危害人类的身体健康。所以保护人类赖以生存的自然环境，已经成为目前人类急需解决的大问题。因而世界各国纷纷寻求各种代用燃料，开发新的清洁液体能源。生物质通过能源转换技术，既可以为人类提供大量利于环保的液体能源，又能替代和补充石油能源，生物柴油就是其中的一种。生物柴油是以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂及动物油脂、餐饮废油等为原料，通过酯交换工艺制成的脂肪酸甲酯或乙酯燃料。生物柴油是一种清洁含氧燃料，具有与石化柴油相似的性能，作为柴油代用燃料使用时，柴油机不需要作任何改动，或更换零部件，可以在柴油机上使用，也可以与石化柴油以不同比例掺混调合使用，是石化柴油理想代用燃料。传统的生物柴油是以植物油、废动植物油等非食用油脂为原料，是在酸或碱催化下的甲醇酯交换反应。这种方法生产出的是与石油燃料截然不同的酯类燃料。虽然经过多年的发展已形成比较完备的技术体系，但是实际应用过程中并不适合我国国情。我国主要以餐饮废油，非食用油脂为原料生产的生物柴油已经部分替代石化燃料或添加成分。采用这种生物柴油在制作方法上还面临一些问题：加工工艺复杂，能耗、生产成本高；对原料酸价、杂质、水分有一定要求，对酸价高的油脂必须降酸价、脱胶等酯化步骤；用过量甲醇，必须有相应配套的甲醇回收系统，回收甲醇；副产甘油，必须有甘油精制回收再利用的系列过程；使用强酸、强碱腐蚀性的原料作酯化催化剂，对设备腐蚀，均相过程催化剂回收困难；生产过程产生废酸、碱液，易造成环境污染等。目前我国生物柴油企业大多数生产厂家主要以酯交换法制备生物柴油，生产成本高，油品色泽深，质量低，经济效益差，只依靠国家优惠政策和政府补贴，难以维持生存很难求得进一步发展。另外，生物柴油自身燃料性质上存在的多种缺陷。如①低温流动性差，不适宜气候寒冷地区及冬季使用；②氧的存在降低了热容，其热值比石化柴油低9％-13％③黏度高为5-10mm2/S，在内燃机中输送困难，使得其供油不充分；④密度较高为0.85-0.90，易造成不完全燃烧；⑤储存稳定性较差，容易发生变质、氧化等。因此，尽管生物柴油是一种绿色重要的替代石油的可再生能源，但其自身性质所决定的各种缺陷。这些都限制了生物柴油的进一步发展和应用。现阶段，我国是利用社会上的废动植物油脂生产生物柴油，而我国工业上的废矿物油脂资源也十分丰富，各种废油脂可高达几千万吨。然而，人们对这种废矿物油脂资源的利用率较低，得不到合理充分再利用，这种做法一方面浪费资源，另一方面还污染环境。因而研究一种价廉原料能够将其充分利用以解决上述问题并创造可观的经济效益具有重要的现实意义。
技术实现思路
针对现有技术中生物柴油的制备工艺存在的上述问题，本专利技术的目的在于：提供一种用于废轧钢油提炼生物柴油的催化剂及其应用，其具有设计合理、工序易于操作，对废轧钢油的利用率较高，生产制造成本低、作业效率高、有利于保护环境等优点。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案实现：一种用于废轧钢油提炼生物柴油的催化剂，所述催化剂包括氧化钙、氢氧化钠和碳酸钠，重量配比为4-6:2-3:2-3；按上述配比将氧化钙、氢氧化钠和碳酸钠混合均匀，经研磨机粉碎成200目细粉状粉末。作为上述方案的进一步优化，所述的催化剂还包括：精馏塔体内固定床层中改质催化剂分上、中、下三层段，上层段为非临氢降凝催化剂、中层段为固体超强酸催化剂、下层段为活性氧化铝球，其体积堆放比为1﹕1﹕1。本专利技术一种应用所述用于废轧钢油提炼生物柴油的催化剂进行提炼生物柴油的使用方法包括如下步骤：1)先将废轧钢油通过输油泵、进油口上的闸阀输进到裂解反应釜中，用量油尺或计量罐计量；2)将催化剂与轻油混合调制成液体油浆，从裂解反应釜的催化剂加入口，按其油重量比的2-4％投进到裂解反应釜中，废油脂及催化剂加入完毕后关闭进油口上的闸阀；3)由燃气及燃料油作热源，加热裂解反应釜内的油脂，控制裂解反应釜内的油脂液相温度达到100-180℃，油与水的蒸气，搅拌了釜内油脂，促进与催化剂混合接触，闪蒸脱水和脱轻油；4)继续对裂解反应釜加热，控制裂解反应釜内的油脂液相温度到350-430℃，并持续8-12小时，釜内油脂在催化剂的作用下裂解，得到裂解油气，通过精馏塔体固定床层催化改质精馏，由塔顶冷凝器控制回流，未回流的油气从塔顶冷凝器通过管道进入冷凝器冷凝为液态轻柴油粗生物柴油，进入中间储罐；5)将液态轻柴油粗生物柴油通过输油泵输进油品精制装置精制，按油重量比的0.5-1.0％的精制剂投进到带有搅拌器的精制釜内，经搅拌20-40分钟以后静置30-60分钟，沉降分层，取上层产物经过滤机过滤后即为成品生物柴油；并将成品生物柴油输入成品储罐储存；将精制釜的下层产物从精制釜底排出，回收作油脂炼制的催化剂；其中下层产物包括沥青质、胶质、杂质、催化剂残物；6)废轧钢油在裂解过程中产生少量低碳烃类不凝气体，经冷凝器进行冷却，未凝的不凝气体从冷却器的出口通过管道引出进入脱臭吸收床中和，再经过水封装置到燃气罐储存；作加热裂解反应釜的燃料气；7)将废轧钢油裂解反应釜内产生少量焦炭与催化剂混合在一起从裂解反应釜底清除，回收的炭黑作橡胶制品的填充物。作为上述方案的进一步优化，在上述步骤5)中，所述精制剂还包括硫代硫酸钠和四甲基氢氧化铵溶液；其中硫代硫酸钠和四甲基氢氧化铵溶液占精制剂的质量百分比分别为1.5％-2.0％。与现有技术中生物柴油的制备工艺相比，采用本专利技术的一种用于废轧钢油提炼生物柴油的催化剂及其应用具有如下有益效果：(1)对原料的酸价、杂质和水分没有严格要求，不需要预酯化步骤，不需要使用低碳醇，不需甲醇回收装置回收甲醇过程；设备投入少，相对工艺过程简单，无酯化和酯交换过程。(2)常压低温下操作，生物柴油的转化率可达75％--80％；不产甘油，省去了甘油的精制和再利用的系列过程。(3)能源消耗低，设备投入少，省工省时，加工成本低，生产效率高，原料成本低，利润空间大，经济效益好。(4)生产出的产品不是酯类，而是烃类生物柴油、生物汽油。从燃料性质分析，其组成与成分与0号柴油相同，油品质量好，具有良好的燃料性能和调和互溶性，具有较高的十六烷值，在热值、低温流动性方面优于脂肪酸酯类生物柴油，可以直接替代柴油机燃料使用。(5)该方法对原料的适应性广，目前生物柴油生产中难以作原料的高酸价油脂，如酸化油、地沟油等废油脂同样适用。为拓宽生物柴油原料途径，增加生物柴油产量提供了技术支撑。(6)该方法通过加热介质的裂解反应釜，在催化剂的作用下裂解，得到气态产物、固态产物炭黑，其中气态产物再经过冷凝可得到可燃气和裂解油的方法，具有节能环保，操作弹性大等优点，具有较广泛的推广和应用价值。附图说明附图1为本专利技术一种使用用于废轧钢油提炼生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于废轧钢油提炼生物柴油的催化剂，其特征在于：所述催化剂包括氧化钙、氢氧化钠和碳酸钠，重量配比为4‑6:2‑3:2‑3；按上述配比将氧化钙、氢氧化钠和碳酸钠混合均匀，经研磨机粉碎成200目细粉状粉末。

【技术特征摘要】
1.一种用于废轧钢油提炼生物柴油的催化剂，其特征在于：所述催化剂包括氧化钙、氢氧化钠和碳酸钠，重量配比为4-6:2-3:2-3；按上述配比将氧化钙、氢氧化钠和碳酸钠混合均匀，经研磨机粉碎成200目细粉状粉末。2.根据权利要求1所述的一种用于废轧钢油提炼生物柴油的催化剂，其特征在于：所述的催化剂还包括：精馏塔体内固定床层中催化改质剂，分上、中、下三层段，上层段为非临氫降凝催化剂、中层段为固体超强酸催化剂、下层段为活性氧化铝球，其非临氫降凝催化剂、固体超强酸催化剂、活性氧化铝球，体积堆放比为1﹕1﹕1。3.一种应用权利要求1-2所述的一种用于废轧钢油提炼生物柴油的催化剂进行提炼生物柴油的使用方法，其特征在于，该使用方法包括如下步骤：1)先将废轧钢油通过输油泵、进油口上的闸阀输进到裂解反应釜中，用量油尺或计量罐计量；2)将催化剂与轻油混合调制成液体油浆，从裂解反应釜的催化剂加入口，按其油重量比的2-4％投进到裂解反应釜中，废油脂及催化剂加入完毕后关闭进油口上的闸阀；3)由燃气及燃料油作热源，加热裂解反应釜内的油脂，控制裂解反应釜内的油脂液相温度达到100-180℃，油与水的蒸气，搅拌了釜内油脂，促进与催化剂混合接触，闪蒸脱水和脱轻油；4)继续对裂解反应釜加热，控制裂解反应釜内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李仁国，冯善茂，孙香然，
申请(专利权)人：唐山寰通源生物柴油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13