一种微波高温裂解植物油的方法技术

本发明专利技术公开了一种微波高温裂解植物油的方法。包括：将植物油与多孔复合材料接触，在惰性气氛下或抽真空，对上述植物油与多孔复合材料施加微波场，多孔复合材料在微波下产生电弧，从而迅速达到高温，使植物油裂解。本发明专利技术的方法利用微波中产生电弧的多孔复合材料在微波中产生电弧，从而迅速产生高温，使植物油裂解成化工原料，过程高效，产物组成附加值高。

A method of microwave pyrolysis of vegetable oil

【技术实现步骤摘要】
一种微波高温裂解植物油的方法
本专利技术涉及植物油处理
，具体是涉及一种微波高温裂解植物油的方法。
技术介绍
超过90％的化工原料来自于石油、页岩气和煤等化石能源。化石能源不可再生使用中会产生CO2使开发环境友好的可再生能源成为当前能源领域的热点之一。为了经济和社会的更可持续发展，迫切需要用可再生的生物质能源来代替化石能源。其中，植物油因其价格低廉、可大规模种植等特点成为研究的热点。2012至2013年，世界共生产棕榈油、菜籽油、葵花籽油和大豆油等主要的植物油4.62亿吨。近年来热解技术的迅速发展使其成为生物质利用技术中较为高效和成熟的技术之一。微波是指波长介于红外线和特高频(UHF)无线电波之间的电磁波，具有非常强的穿透能力，其波长在lm到lmm之间，所对应的频率为300GHz～300MHz。微波发生器的磁控管接受电源功率而产生微波，通过波导输送到微波加热器，需要加热的物料在微波场的作用下被加热。微波的加热方式与普通的热传递有较大不同，高频电场以每秒几亿级的速度周期性改变外加电场和方向，使物料中的极性分子随电场作高频振动，分子间摩擦挤压作用使物料迅速发热，从而使物料内部和表面温度同时迅速升高。已有较多的专利公开了利用微波的这一特性进行热裂解的技术，如专利CN102585860A、专利CN103252226A、专利CN106520176A等，但都是用碳化硅等普通微波敏感材料在微波场中生热并传到给热裂解物料，从而达到热裂解目的，这种方式的工作温度不高，效率和产物组成不理想。因此，如何开发一种高效的微波高温裂解植物油的方法依然是一个难题，开发该方法具有巨大的应用前景。
技术实现思路
为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提供了一种微波高温裂解植物油的方法。利用微波中产生电弧的多孔复合材料在微波中产生电弧，从而迅速产生高温，使植物油裂解成化工原料，本专利技术的方法过程高效，产物组成附加值高。本专利技术的目的是提供一种微波高温裂解植物油的方法。本专利技术所述方法包括：将植物油与多孔复合材料接触，在惰性气氛下或抽真空，对上述植物油与多孔复合材料施加微波场，多孔复合材料在微波下产生电弧，从而迅速达到高温，使植物油裂解。植物油的量和多孔复合材料的量的比例1:99～99:1；优选1:50～50:1，更优选1:30～30:1；植物油与多孔复合材料的接触方式可采用各种接触方式，只要植物油与多孔复合材料接触即可，优选采用两种方式，一种是间歇的，也就是先将植物油加到多孔复合材料上，多孔复合材料会自动将植物油吸到孔道内部，然后再进行微波裂解；另一种是连续的，就是在微波裂解的同时，用泵(例如蠕动泵)通过石英管道持续添加到多孔材料表面。以上所述的泵送速度能保障废旧塑料和油的混合物在微波场下停留的时间即可。惰性气氛为现有技术中通常用的惰性气体气氛，比如氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气，优选氮气。所述微波场的微波功率为1W～100KW；优选50W～90KW，最优选80W～80KW；微波时间为0.1～200min；优选0.2～180min，最优选1～150min；微波产生电弧，可以迅速达到700～3000℃，优选800～2500℃，更优选800～2000℃，使得植物油裂解。所述多孔复合材料包括：无机多孔骨架和负载于无机多孔骨架上的碳材料。所述负载是指通过一定的结合力使碳材料固定于无机多孔骨架的表面或结构中。所述碳材料占多孔复合材料总质量的百分数为0.001％～99％，优选0.01％～90％，更优选0.1％～80％；所述无机多孔骨架是具有多孔结构的无机材料；无机多孔骨架的平均孔径为0.01-1000μm，优选0.05-500μm，更优选为0.2-250μm；孔隙率为1％-99.99％；优选为10％-99.9％，更优选为30％-99％。单个孔隙的孔径来自于SEM照片中经过孔隙中心的直线与孔隙轮廓的交点间距中最短的值。所述碳材料为石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨、炭黑、碳纤维、碳点、碳纳米线、由可碳化的有机物碳化得到的产物或由可碳化有机物的混合物碳化后的产物中的至少一种，优选为石墨烯、碳纳米管、由可碳化的有机物碳化得到的产物和由可碳化有机物的混合物碳化后的产物中的至少一种。所述可碳化有机物的混合物为可碳化有机物与非金属及非金属化合物的无机物、非金属化合物的其他有机物的混合物。所述的碳化是指：在一定的温度、气氛条件下处理有机物，有机物中的氢、氧、氮、硫等全部或大部挥发掉，从而得到一种含碳量很高的合成材料。所述的可碳化的有机物优选有机高分子化合物，有机高分子化合物包括合成高分子化合物和天然有机高分子化合物；合成高分子化合物优选为橡胶或塑料；所述塑料包括热固性塑料和热塑性塑料。所述天然有机高分子化合物优选为淀粉、粘胶纤维、木质素和纤维素中的至少一种。所述合成高分子化合物优选选自环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、聚苯乙烯、苯乙烯-二乙烯苯共聚物、聚丙烯腈、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、丁苯橡胶、聚氨酯橡胶中的至少一种。所述的可碳化有机物的混合物优选为煤、天然沥青、石油沥青或煤焦沥青中的至少一种。所述无机多孔骨架的无机材料为碳、硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、钛酸盐、氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物和卤化物中的一种或多种组合；其中所述氧化物优选氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化镁、氧化铈和氧化钛中的至少一种；所述氮化物优选氮化硅、氮化硼、氮化锆、氮化铪和氮化钽中的至少一种；所述碳化物优选碳化硅、碳化锆、碳化铪和碳化钽中的至少一种；所述硼化物优选硼化锆、硼化铪和硼化钽中的至少一种。所述无机多孔骨架的无机材料更优选为碳、硅酸盐、氧化铝、氧化镁、氧化锆、碳化硅、氮化硼、钛酸钾中的至少一种。所述无机多孔骨架优选为以下具体骨架中的至少一种：聚合物海绵碳化后得到的碳骨架、无机纤维构成的多孔骨架、无机海绵骨架、无机颗粒堆积构成的骨架、陶瓷前驱体海绵焙烧后得到的陶瓷海绵骨架、陶瓷前驱体纤维焙烧后得到的陶瓷纤维骨架；优选三聚氰胺海绵碳化后的骨架、酚醛树脂海绵碳化后的骨架、硅酸铝纤维的多孔骨架(如硅酸铝岩棉)、莫来石纤维的多孔骨架、氧化铝纤维的多孔骨架(如氧化铝纤维板)、氧化锆纤维的多孔骨架、氧化镁纤维的多孔骨架、氮化硼纤维的多孔骨架、碳化硼纤维的多孔骨架、碳化硅纤维的多孔骨架、钛酸钾纤维的多孔骨架、陶瓷前驱体纤维焙烧后得到的陶瓷纤维骨架。所述无机多孔骨架的多孔结构可以来自骨架材料本身的孔结构，例如海绵状结构形式；也可以来自纤维材料堆积而成的孔结构，例如纤维棉、纤维毡和纤维板等结构形式；也可以来自颗粒材料堆积而成的孔结构，例如沙堆结构形式；还可以来自以上多种形式的组合。优选来自纤维材料堆积而成的孔结构。特别说明的是，以上所述的无机纤维构成的多孔骨架，其中的多孔是由纤维材料堆积的骨架中构成的孔结构，并不是指纤维本身具有多孔。本专利技术所述的多孔复合材料，能够在微波中产生高温电弧，比如在900w微波场中能够产生使多孔复合材料升温至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波高温裂解植物油的方法，其特征在于所述方法包括：/n将植物油与多孔复合材料接触，在惰性气氛下或抽真空，对上述植物油与多孔复合材料施加微波场，多孔复合材料在微波下产生电弧，从而迅速达到高温，使植物油裂解；/n植物油的量和多孔复合材料的量的比例1:99～99:1；优选1:50～50:1，更优选1:30～30:1；/n所述微波场的微波功率为1W～100KW；优选50W～90KW，最优选80W～80KW；微波时间为0.1～200min；优选0.2～180min，最优选1～150min；/n所述多孔复合材料包括：无机多孔骨架和负载于无机多孔骨架上的碳材料；所述碳材料占多孔复合材料总质量的百分数为0.001％～99％，优选0.01％～90％，更优选0.1％～80％；/n所述无机多孔骨架是具有多孔结构的无机材料；无机多孔骨架的平均孔径为0.01-1000微米；孔隙率为1％-99.99％；/n所述碳材料为石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨、炭黑、碳纤维、碳点、碳纳米线、由可碳化的有机物碳化得到的产物或由可碳化有机物的混合物碳化后的产物中的至少一种，优选为石墨烯、碳纳米管、由可碳化的有机物碳化得到的产物和由可碳化有机物的混合物碳化后的产物中的至少一种。/n...

【技术特征摘要】
1.一种微波高温裂解植物油的方法，其特征在于所述方法包括：
将植物油与多孔复合材料接触，在惰性气氛下或抽真空，对上述植物油与多孔复合材料施加微波场，多孔复合材料在微波下产生电弧，从而迅速达到高温，使植物油裂解；
植物油的量和多孔复合材料的量的比例1:99～99:1；优选1:50～50:1，更优选1:30～30:1；
所述微波场的微波功率为1W～100KW；优选50W～90KW，最优选80W～80KW；微波时间为0.1～200min；优选0.2～180min，最优选1～150min；
所述多孔复合材料包括：无机多孔骨架和负载于无机多孔骨架上的碳材料；所述碳材料占多孔复合材料总质量的百分数为0.001％～99％，优选0.01％～90％，更优选0.1％～80％；
所述无机多孔骨架是具有多孔结构的无机材料；无机多孔骨架的平均孔径为0.01-1000微米；孔隙率为1％-99.99％；
所述碳材料为石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨、炭黑、碳纤维、碳点、碳纳米线、由可碳化的有机物碳化得到的产物或由可碳化有机物的混合物碳化后的产物中的至少一种，优选为石墨烯、碳纳米管、由可碳化的有机物碳化得到的产物和由可碳化有机物的混合物碳化后的产物中的至少一种。


2.如权利要求1所述微波高温裂解植物油的方法，其特征在于：
所述的无机材料为碳、硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、钛酸盐、氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物和卤化物中的一种或组合；优选为碳、硅酸盐、钛酸盐、氧化物、碳化物、氮化物、硼化物中的至少一种；
所述氧化物优选氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化镁、氧化铈和氧化钛中的至少一种；所述氮化物优选氮化硅、氮化硼、氮化锆、氮化铪和氮化钽中的至少一种；所述碳化物优选碳化硅、碳化锆、碳化铪和碳化钽中的至少一种；所述硼化物优选硼化锆、硼化铪和硼化钽中的至少一种。


3.如权利要求1所述微波高温裂解植物油的方法，其特征在于：
所述无机多孔骨架的平均孔径为0.05-500μm，优选为0.2-250μm；孔隙率为10％-99.9％，优选为30％-99％。


4.如权利要求1所述微波高温裂解植物油的方法，其特征在于：
所述无机多孔骨架为以下中的至少一种：聚合物海绵碳化后得到的碳骨架、无机纤维构成的多孔骨架、无机海绵骨架、无机颗粒堆积构成的骨架、陶瓷前驱体海绵焙烧后得到的陶瓷海绵骨架、陶瓷前驱体纤维焙烧后得到的陶瓷纤维骨架；优选三聚氰胺海绵碳化后的骨架、酚醛树脂海绵碳化后的骨架、硅酸铝纤维的多孔骨架、莫来石纤维的多孔骨架、氧化铝纤维的多孔骨架、氧化锆纤维的多孔骨架、氧化镁纤维的多孔骨架、氮化硼纤维的多孔骨架、碳化硼纤维的多孔骨架、碳化硅纤维的多孔骨架、钛酸钾纤维的多孔骨架、陶瓷前驱体纤维焙烧后得到的陶瓷纤维骨架。


5.如权利要求1所述微波高温裂解植物油的方法，其特征在于：
所述可碳化有机物的混合物为可碳化有机物与非金属及非金属化合物的无机物、非金属化合物的其他有机物的混合物。


6.如权利要求5所述微波高温裂解植物油的方法，其特征在于：
所述的可碳化有机物的混合物为煤、天然沥青、石油沥青或煤焦沥青中的至少一种。


7.如权利要求1所述微波高温裂解植物油的方法，其特征在于：
所述的可碳化的有机物为有机高分子化合物，有机高分子化合物包括合成高分子化合物和天然有机高分子化合物；合成高分子化合物优选为橡胶或塑料；所述塑料包括热固性塑料和热塑性塑料；
所述天然有机高分子化合物优选为淀粉、粘胶纤维、木质素和纤维素中的至少一种。


8.如权利要求7所述微波高温裂解植物油的方法，其特征在于：
所述合成高分子化合物选自环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、聚苯乙烯、苯乙烯-二乙烯苯共聚物、聚丙烯腈、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、丁苯橡胶、聚氨酯橡胶中的至少一种。


9.如权利要求1所述微波高温裂解植物油的方法，其特征在于按包括以下步骤的方法制备所述多孔复合材料：
a、制备负载用碳材料和/或碳材料前驱体溶液或分散液；
b、将无机多孔骨架或无机多孔骨架前驱体浸入步骤a的溶液或分散液中，使无机多孔骨架或无机多孔骨架前驱体的孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋海斌，乔金樑，张晓红，刘文璐，宋志海，戚桂村，高建明，赖金梅，李秉海，张红彬，王湘，蔡传伦，茹越，张江茹，韩朋，姜超，郭照琰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11