本实用新型专利技术涉及一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，包括进料器、微波吸收剂床层、双口石英反应瓶、第一级微波热解装置、石英催化管、催化剂床层、第二级微波催化装置、生物油收集装置、冷凝系统、防倒吸装置、洗气装置、气体流量监测装置、抽气泵和气体收集装置。在微波吸收剂床层达到目标热解温度后，物料通过进料器加入双口石英反应瓶进行快速热解，产生的热解蒸气通过催化剂床层进行催化重整，后进入冷凝系统冷凝成生物油，不可冷凝气体再依次进入防倒吸装置、洗气装置、气体流量监测装置、抽气泵，最后由气体收集装置收集。本实用新型专利技术实现了废弃油脂快速热解，提高生物油产率；提高催化效果，减缓催化剂结焦失活、延长催化剂使用寿命。使用寿命。使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置
[0001]本技术涉及废弃油脂资源化利用领域，尤其涉及一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置。
技术介绍
[0002]化石燃料的急剧消耗，使能源安全成为重大挑战。近年来，废弃油脂转化富烃燃油的研究日益热络。油脂工业是我国粮油食品工业的重要组成部分，在国民经济中具有十分重要的作用和地位。在食用、加工动植物油脂过程中，不可避免产生废弃油脂。全球经济的高速发展，很大程度上提升了人们的生活水平，废弃油脂产量也随之剧增。2019年仅我国食用植物油理论产量高达6000万吨，产生的废弃油脂总量超过1000万吨。其庞大的数量和造成的严重环境污染使填埋等处理方式不再适用，且会造成资源浪费。合理利用和开发废弃油脂及其衍生产品具有一定的经济价值和生态效益。
[0003]热解作为一种废弃油脂的资源化和高值化利用技术，逐渐受到关注。目前，微波作为一种新型加热方式，具有即时性、整体性、高效性，能实现热效应和非热效应的协同，在加快反应速率和增加产物收率等方面具有明显优势。相比于传统电加热热解，微波辅助热解具有能量利用率高、加热速度快，因此应用更为广泛。然而，微波对烃类产物的选择性不强，制成的生物油因含氧量高依旧存在系列缺陷，如热值低、热稳定性差、含水量高、酸度高、粘度高、腐蚀性强，严重制约了废弃油脂微波热解制烃的发展与应用。为促进生物油脱氧，催化剂通常被引入热解体系。结合快速热解和催化重整，有效降低含氧量，大幅度提升了生物油品质。然而传统的催化反应由电力供热，不仅能量利用率低，且易造成催化剂结焦失活。微波加热催化具有更均匀的催化床层温度分布，其形成的热点效应还可为消碳反应(C+CO2＝2CO)供能，促进催化剂上积碳减少，有效延长了催化剂使用寿命。
[0004]微波热解结合微波催化可以提高能量利用效率，提高生物油的产率和品质。然而通常为共用一个微波炉腔，需将原料与催化剂混合放置。这将导致废弃油脂热解后产生的灰分堆积在催化剂表面，造成催化剂不可逆失活。同时，受限于同一微波炉腔，热解和催化温度不能分别精确调控，不利于催化热解过程的控制与优化。因此，本技术开发了一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，对微波辅助热解与催化过程进行双重调控，实现废弃油脂的高值化利用。
技术实现思路
[0005]本技术为实现废弃油脂的高值化利用，提供一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，具有能量利用率高，生物油产率、品质高，及催化剂使用寿命长等优势，具有广阔的工业应用前景。
[0006]本技术将通过以下技术方案得以实现：
[0007]一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，包括进料器、微波吸收剂床层、双口石英反应瓶、第一级微波热解装置、石英催化管、催化剂床层、第二级微波催化装置、生物油
收集装置、冷凝系统、防倒吸装置、洗气装置、气体流量监测装置、抽气泵、气体收集装置。
[0008]第一级微波热解装置内设有微波吸收剂床层和双口石英反应瓶，双口石英反应瓶的上向支管口与进料器相连，右向支管口与第二级微波催化装置内的石英催化管的左端相连，石英催化管内有催化剂床层，右端通过转接弯头与生物油收集装置相连，生物油收集装置与冷凝系统相连，冷凝系统通过橡胶软管依次与防倒吸装置、洗气装置、气体流量监测装置、抽气泵及气体收集装置相连。
[0009]上述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其中：所述的进料器为带有活动旋塞的可控进料器。
[0010]上述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其中：所述的微波吸收剂床层为球型碳化硅。
[0011]上述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其中：所述的球型碳化硅粒径为3
‑
5mm。
[0012]上述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其中：所述的第一级微波热解装置及第二级微波催化装置内的微波源均为磁控管。
[0013]上述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其中：所述的磁控管输出功率为0
‑
1000W。
[0014]上述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其中：所述的催化剂床层为具有微波响应特征的催化剂。
[0015]上述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其中：所述的具有微波响应特征的催化剂为碳基材料
‑
分子筛复合催化剂。
[0016]上述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其中：所述的碳基材料为碳化硅、碳纳米管、泡沫碳。
[0017]上述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其中：所述的分子筛为ZSM
‑
5、HZSM
‑
5、MCM
‑
41、β、Y、USY、SBA
‑
15。
[0018]上述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其中：所述的冷凝系统包括球型冷凝管和智能循环冷却水槽。
[0019]上述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其中：所述的球型冷凝管和智能循环冷却水槽内循环的均为0
‑
5℃冰水。
[0020]上述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其中：所述的洗气装置内有碱液。
[0021]上述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其中：所述的碱液为NaOH或Ca(OH)2，浓度为0.1
‑
1mol/L。
[0022]本技术的工作原理是：调节微波吸收剂质量和床层高度，及第一级微波热解装置及第二级微波催化装置的微波功率和加热时间，以达到设定的目标热解温度和催化温度。当双口石英反应瓶中的微波吸收剂床层及石英催化管中的催化剂床层到达目标设定温度时，打开进料器，以一定的进料速度将反应原料加入双口石英反应瓶进行快速热解，产生的热解蒸气在抽气泵的负压作用下，通过具有微波响应特征的催化剂床层进行催化重整，通过气体流量监测装置监测并调节热解蒸气在反应体系中的流速，经催化后的热解蒸气再进入冷凝系统冷凝成生物油，不可冷凝气体再依次进入防倒吸装置、洗气装置、气体流量监
测装置、抽气泵，最后由气体收集装置收集。
[0023]本技术装置的优点是结合后进料与微波加热，实现了废弃油脂快速热解，减缓了废弃油脂在慢速升温过程的炭化，提高生物油产率；采用二级微波响应催化，具有微波热点与反应活性位点空间重合、传递速率与反应速率时间匹配的优势，最终实现催化“原位吸波生热”和“催化转化”的协同作用，可提高催化效果，并减缓催化剂结焦失活、延长催化剂使用寿命。同时，避免了因催化剂与原料接触导致催化剂不可逆的积碳失活，并可实现热解与催化过程的双重精确控温。气体流量监测装置实现热解和催化过程在速率上的协调，实现生物油在产率和质量上的双级优化。
附图说明
[0024]图1是本技术实施例的结构示意图。
[0025]图示说明：1
‑
进料器、2
‑
微波吸收剂床层、3
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其特征是包括进料器(1)、微波吸收剂床层(2)、双口石英反应瓶(3)、第一级微波热解装置(4)、石英催化管(5)、催化剂床层(6)、第二级微波催化装置(7)、生物油收集装置(8)、冷凝系统(9)、防倒吸装置(10)、洗气装置(11)、气体流量监测装置(12)、抽气泵(13)、气体收集装置(14)；第一级微波热解装置(4)内设有微波吸收剂床层(2)和双口石英反应瓶(3)，双口石英反应瓶(3)的上向支管口与进料器(1)相连，右向支管口与第二级微波催化装置(7)内的石英催化管(5)的左端相连，石英催化管(5)内有催化剂床层(6)，右端通过转接弯头与生物油收集装置(8)相连，生物油收集装置(8)与冷凝系统(9)相连，冷凝系统(9)通过橡胶软管依次与防倒吸装置(10)、洗气装置(11)、气体流量监测装置(12)、抽气泵(13)及气体收集装置(14)相连。2.根据权利要求1所述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其特征在于：所述的进料器为带有活动旋塞的可控进料器。3.根据权利要求1所述的一种双级微波串接催化热解废弃油脂的装置，其特征在于：所述的微波吸收剂床层为球型碳化硅，所述的球型碳化硅粒径为3
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5mm。4.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：柯林垚，王允圃，吴秋浩，李志，李薇，田晓洁，张乐天，郭舒淇，刘玉环，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：新型
国别省市：
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