一種用地溝油和廢機油製備生物柴油的裝置及方法
2023-06-14 20:13:51 2
專利名稱：一種用地溝油和廢機油製備生物柴油的裝置及方法
技術領域：
本發明屬於生物柴油製備領域，具體涉及一種用地溝油和廢機油製備生物柴油裝置及方法。
背景技術：
生物柴油通常指脂肪酸甲酯或乙酯，是利用各類動植物油脂為原料，與甲醇或乙醇等醇類物質經過酯交換反應，使其最終變成可供內燃機使用的一種燃料。這類生物柴油與石化柴油相比有其明顯的缺點I)粘度大，流動性變差。2)動力降低8%-10%.生物柴油熱值與石化柴油熱值相比為32.8 :35. 7，即在相同質量下，動力約為石化柴油的92%。3)因生物柴油的分子較大，粘度較高，因而影響噴射時程，導致噴射效果不佳。該類生物柴油 的生產技術主要是採用酸鹼兩步催化法，該技術必須進行酸鹼水洗，不可避免的會產生大量的廢水及皂化物，處理步驟繁瑣。如果甲醇或甘油分離不徹底帶入到生物柴油中，會嚴重降低生物柴油的品質，而且對柴油機造成一定損壞。
發明內容
本發明提供了一種用地溝油和廢機油製備生物柴油裝置及方法，本發明製得的生物柴油的主要成分為Cltl-C16的烴類，其粘度、低溫流動性、熱值都達到了石化柴油的指標，並且具有含硫量比石化柴油低的優點。本發明所述製備方法不僅工藝簡單，產品質量好；而且減少了水洗及脫色處理的過程；採用塔式固體床反應器，還具有反應速度快，催化劑可以循環使用，催化劑選擇性好的優點。為實現上述發明目的，本發明採用下述技術方案予以實現
一種用地溝油和廢機油製備生物柴油的裝置，它包括地溝油沉降池、廢機油沉降池、混合器、換熱器、塔式固定床反應器、冷凝系統、儲氣罐、柴油罐和汽油罐，所述地溝油沉降池和廢機油沉降池分別與混合器連接，所述混合器與換熱器連接，所述換熱器通過預熱器與塔式固定床反應器下部連接，所述冷凝系統與換熱器連接，所述冷凝系統包括與換熱器連接的第一冷凝器、與柴油罐連接的第二冷凝器、與汽油罐連接的第三冷凝器和與儲氣罐連接的第四冷凝器；所述塔式固定床反應器下部為反應釜，反應釜上端連接管式固定床反應器，所述管式固定床反應器分為一級反應器和二級反應器。對上述技術方案的進一步改進所述地溝油沉降池和廢機油沉降池均設有排汙□。對上述技術方案的進一步改進所述地溝油沉降池和廢機油沉降池通過蒸汽盤管進行加熱。本發明還提供了所述的用地溝油和廢機油製備生物柴油的裝置製備生物柴油的方法，它包括以下步驟
(I)預處理
將地溝油泵入地溝油沉降池中，加熱至60-7(TC，靜置沉澱2-3小時形成分液層，除去下層固體雜質混合物，負壓O. 08-0. 098MPa下蒸發去除原料中的水分，得到地溝油標樣； 廢機油的預處理方法與上述地溝油相同，得到廢機油標樣；
(2)催化裂解反應
將所述地溝油標樣與廢機油標樣按質量比3 1泵入混合器中，混合得到標準原料油，標準原料油經換熱器和預熱器加熱至200-250°C，泵入塔式固定床反應器，反應釜經加熱至400-450°C，形成的標準原料油的蒸汽通過一級反應器在催化裂化催化劑的作用下發生裂解反應，得到一級反應混合物，所述一級反應混合物進入二級反應器，在加氫催化劑的作用下一級反應混合物之間發生加成反應，得到粗產品；
(3)產品收集
所述粗產品通過冷凝系統，冷凝後分別收集到淺黃色生物柴油 、生物汽油及可燃氣。對上述技術方案的進一步改進所述催化裂化催化劑為MLC-500系列。對上述技術方案的進一步改進所述加氫催化劑為Y型分子篩與β型分子篩。對上述技術方案的進一步改進經冷凝系統餾出溫度為200-350°C的組分冷凝後進入柴油罐，餾出溫度為60-200°C的組分冷凝後進入汽油罐，不凝氣部分進入氣櫃收集。與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是1、本發明以地溝油及廢機油混合物製備生物柴油，地溝油裂解過程中產生了部分含氧物，此含氧物為醛類、酮類等，不適合用作柴油機燃料，具有很強的刺激性氣味，但加入廢機油後，此含氧物在加氫催化劑的作用下與廢機油的裂解產物發生反應產生烴類、水、二氧化碳，使裂解反應產物更接近石化柴油的性質，增大產柴油比例。2、本發明利用塔式固定床反應器用於催化裂解反應，具有加熱方便，操作簡單，設備投資小，處理量易控，操作成本低的優點；而且催化劑可以循環利用；製得的生物柴油產
品質量穩定。3、本發明所述製備生物柴油的方法與傳統的製備生物柴油的方法相比，減少了水洗處理的步驟，不僅節約了用水，而且大大降低了汙水量，減小了對環境的汙染，節約用於汙水處理的投資；該方法不需要脫色步驟，減少了油品損耗，降低了生產成本。4、本發明所述方法生產的生物柴油顏色為淺黃色，分子結構為Cltl-C16的烴類混合物，其冷凝點約為_5°C，低溫流動性好，其熱值在I萬大卡左右，遠遠高於傳統生物柴油(8000大卡)，低溫流動性好，產品質量穩定。結合附圖閱讀本發明的具體實施方式
後，本發明的其他特點和優點將變得更加清
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圖1是本發明所述用地溝油和廢機油製備生物柴油的裝置結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的技術方案作進一步詳細的說明。實施例1
如圖1所示，本發明所述用地溝油和廢機油製備生物柴油的裝置包括地溝油沉降池1、廢機油沉降池2、混合器3、換熱器4、塔式固定床反應器5、冷凝系統、儲氣櫃10、柴油罐11和汽油罐12，所述地溝油沉降池I和廢機油沉降池2分別與混合器3連接，所述混合器3與換熱器4連接，所述換熱器4通過預熱器13與塔式固定床反應器5下部的反應釜51連接。所述塔式固定床反應器5下部為電加熱高溫反應釜51，反應釜上端連接管式固定床反應器52，所述管式固定床反應器分為一級反應器53和二級反應器54。所述一級反應器53和二級反應器54上均設有塔板支撐，塔板上放置裝有不鏽鋼催化劑的固定網袋，塔板處的塔壁上設有催化劑更換孔，更換下來的催化劑經再生後重複使用。所述冷凝系統包括與換熱器4連接的第一冷凝器6、與柴油罐11連接的第二冷凝器7、與汽油罐12連接的第三冷凝器8、與儲氣罐10連接的第四冷凝器9。所述第一冷凝器6設有第一進水口 61和第一出水口 62，所述第二冷凝器7設有第二進水口 71和第二出水口 72，所述第三冷凝器8設有第三進水口 81和第三出水口 82，所述第四冷凝器9設有第四進水口 91和第四出水口 92。所述冷凝系統通過第一冷凝器6與換熱器4連接，所述第二冷凝器7、第四冷凝器9分別與第一冷凝器6連接，所述第三冷凝器8與第四冷凝器9連接。所述經二級反應器得到的粗產品餾出溫度為200-350°C的組分冷凝後進入柴油罐11， 柴油組分經過換熱器4、第一冷凝器6後雖然已變為液體但溫度較高，再經第二冷凝器7進一步降溫到30-60°C以後收集到柴油罐11 ;而經換熱器4、第一冷凝器6、第四冷凝器9後餾出溫度為60-200°C的組分變為液體，再經第三冷凝器8進一步降溫到25-30°C後進入汽油罐12 ;經過換熱器4、第一冷凝器6、第四冷凝器9後還無法液化的不凝氣收集到儲氣罐10。所述地溝油沉降池I設有排汙口 la、蒸汽口 Ib和蒸汽冷凝水口 lc，所述廢機油沉降池2設有排汙口 2a、蒸汽口 2b和蒸汽冷凝水口 2c。所述地溝油沉降池和廢機油沉降池通過蒸汽盤管進行加熱。本發明所述用地溝油與廢機油混合製備生物柴油的方法包括以下具體步驟
(I)預處理
將地溝油泵入地溝油沉降池I中，加熱至60-70°C，自然沉降2-3小時，靜置沉澱形成分液層，打開排汙閥，除去下層固體雜質混合物，負壓O. 08-0. 098MPa下蒸發去除原料中的微量水分，得到預處理後的地溝油標樣。將廢機油泵入廢機油沉降池2中，加熱至60_70°C，自然沉將2_3小時，靜置沉澱形成分液層，打開排汙閥，除去下層固體雜質混合物，負壓O. 08-0. 098MPa下蒸發去除原料中的微量水分，得到預處理後的廢機油標樣。所述廢機油為已經使用過的廢棄機械潤滑油。(2)催化裂解反應
經過預處理後的3噸地溝油標樣與I噸廢機油標樣泵入混合器3，在混合器3充分混合後經換熱器4、預熱器5加熱到200-250°C，進入塔式固定床反應器5，在反應釜51底繼續加熱，溫度達到400-450°C時,混合原料油開始汽化,形成的標準原料油的蒸汽通過一級反應器53在催化裂化催化劑MLC-500催化劑的作用下發生裂解反應得到一級反應混合物，所述一級反應混合物包含有氫氣、小分子烴類和不飽和烴類，所述一級反應混合物繼續通過二級反應器54，在加氫催化劑即Y型分子篩及β型分子篩的作用下進一步發生反應，得到粗
女口
廣叩ο(3)產品收集
上述得到的粗產品，進入循環水冷凝系統，餾出溫度為200-350°C的組分冷凝後進入柴油罐11，餾出溫度為60-200°C的組分冷凝後進入汽油罐12，不凝氣進入儲氣罐10收集。經稱量生物柴油質量為2. 56噸，汽油為O. 8噸，釜底殘夜為O. 2噸，得到的產品所佔比例分別為生物柴油64%、生物汽油20%、植物浙青5%以及11%的可燃氣。經儀器檢測所得生物柴油95%的成分為Cltl-C16的分子結構，檢測該生物柴油的主要指標如下表1:
表1:本發明製得的生物柴油的理化指標
權利要求
1.一種用地溝油和廢機油製備生物柴油的裝置，其特徵在於它包括地溝油沉降池、 廢機油沉降池、混合器、換熱器、塔式固定床反應器、冷凝系統、儲氣罐、柴油罐和汽油罐，所述地溝油沉降池和廢機油沉降池分別與混合器連接，所述混合器與換熱器連接，所述換熱器通過預熱器與塔式固定床反應器下部連接，所述冷凝系統與換熱器連接，所述冷凝系統包括與換熱器連接的第一冷凝器、與柴油罐連接的第二冷凝器、與汽油罐連接的第三冷凝器和與儲氣罐連接的第四冷凝器；所述塔式固定床反應器下部為反應釜，反應釜上端連接管式固定床反應器，所述管式固定床反應器分為一級反應器和二級反應器。
2.根據權利要求1所述的一種用地溝油和廢機油製備生物柴油的裝置，其特徵在於 所述地溝油沉降池和廢機油沉降池均設有排汙口。
3.根據權利要求1所述的一種用地溝油和廢機油製備生物柴油的裝置，其特徵在於 所述地溝油沉降池和廢機油沉降池通過蒸汽盤管進行加熱。
4.根據權利要求1所述的用地溝油和廢機油製備生物柴油的裝置製備生物柴油的方法，其特徵在於它包括以下步驟(1)預處理將地溝油泵入地溝油沉降池中，加熱至60-70°C，靜置沉澱2-3小時形成分液層，除去下層固體雜質混合物，負壓O. 08-0. 098MPa下蒸發去除原料中的水分，得到地溝油標樣；廢機油的預處理方法與上述地溝油相同，得到廢機油標樣；(2)催化裂解反應將所述地溝油標樣與廢機油標樣按質量比3 1泵入混合器中，混合得到標準原料油， 標準原料油經換熱器和預熱器加熱至200-250°C，泵入塔式固定床反應器，反應釜經加熱至 400-450°C，形成的標準原料油的蒸汽通過一級反應器在催化裂化催化劑的作用下發生裂解反應，得到一級反應混合物，所述一級反應混合物進入二級反應器，在加氫催化劑的作用下一級反應混合物之間發生加成反應，得到粗產品；(3)產品收集所述粗產品通過冷凝系統，冷凝後分別收集到淺黃色生物柴油、生物汽油及可燃氣。
5.根據權利要求4所述的一種用地溝油和廢機油製備生物柴油的方法，其特徵在於 所述催化裂化催化劑為MLC-500系列。
6.根據權利要求4所述的一種用地溝油和廢機油製備生物柴油的方法，其特徵在於 所述加氫催化劑為Y型分子篩與β型分子篩。
7.根據權利要求4所述的一種用地溝油和廢機油製備生物柴油的方法，其特徵在於 經冷凝系統餾出溫度為200-350°C的組分冷凝後進入柴油罐，餾出溫度為60-200°C的組分冷凝後進入汽油罐，不凝氣部分進入氣櫃收集。
全文摘要
本發明提供了一種用地溝油和廢機油製備生物柴油的裝置及方法，所述裝置包括地溝油沉降池、廢機油沉降池、混合器、換熱器、塔式固定床反應器、冷凝系統、儲氣罐、柴油罐和汽油罐，混合器與換熱器連接，所述換熱器通過預熱器與塔式固定床反應器下部連接，所述冷凝系統與換熱器連接。所述製備方法包括預處理、催化裂解反應和產品收集。本發明製得的生物柴油顏色為淺黃色，其冷凝點約為-5℃，低溫流動性好，其熱值遠遠高於傳統生物柴油，低溫流動性好，產品質量穩定；減小了對環境的汙染，不需要脫色步驟；利用塔式固定床反應器用於催化裂解反應，具有加熱方便，投資小，處理量易控，操作成本低的優點，而且催化劑可以循環利用，適於推廣應用。
文檔編號C10G3/00GK103013554SQ201210550049
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者裴昭寬 申請人:青島福瑞斯生物能源科技開發有限公司