[发明专利]一种联产裂化生物柴油和活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种联产裂化生物柴油和活性炭的方法，特别涉及植物沥青、动植物油脂、皂角或各类废弃油脂经过真空裂解并后续酯化改性和深度炭化过程以联产裂化生物柴油和活性炭的工艺方法。属于生物质能源、化工、催化领域。

背景技术

随着全球经济总量的快速增长，石油、煤炭等化石燃料的日益短缺，环境形势的日益严峻，新型清洁替代能源的开发受到世界各国能源战略的广泛关注。尤其是我国作为世界第二大经济体，经济保持快速发展，能源需求和环境保护压力激增。我国在“十二五”规划中，提出主要目标之一是“资源节约环境保护成效显著”，要求“推进能源多元清洁发展”，“积极发展太阳能、生物质能、地热能等其他新能源”，并强调坚持“绿色发展，建设资源节约型、环境友好型社会”。生物质能源是可再生的资源，整个生命周期不排放或者吸收二氧化碳，是环境友好型物质，被认为是很有潜力的替代能源。生物燃料是指以生物质为原料生产的，用于汽车或其它动力装置的燃料。生物燃料主要指甲醇、乙醇、生物柴油三种。在这些替代燃料中，生物柴油在技术先进性、技术成熟度、经济性、配套设施建设等方面具有极强的竞争力，且具有环境友好、可再生的优点，是一种很有发展潜力的新能源。大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制大气污染具有重要的战略意义。生物柴油是由甘油三脂肪酸酯与甲醇经酯交换反应或者脂肪酸与甲醇经酯化反应制得的一系列脂肪酸甲酯的总称。生物柴油的流动和燃烧性能与传统石化柴油相似，因此可作为柴油的调和组分或者替代品。生物柴油与其它燃料相比有很多优点：可生物降解、无毒、对环境无害，且润滑性能好，有利于延长发动机使用寿命；可以使用于任何柴油引擎，在所有的替代能源中生物柴油的单位热值最高；闪点高，储存、使用、运输都非常安全；整个生命周期中二氧化碳循环利用，排放量为零；基本不含硫和芳烃，十六烷值高，与石化柴油相比，可以降低90％的尾气毒性。

目前，生物柴油的生产方法主要有物理法和化学法两大类。物理法是通过物理机械的方法，改变原料油脂的粘度和流动性等得到生物柴油，物理法包括直接混合法和微乳液法。化学法是在一定条件下，通过化学反应将原料油脂转化生成相应酯的过程。化学法分为高温裂解法和酯交换法。其中，酯交换法是最为常用的工艺方法。专利CN 101475828A(王英国，徐荣江.催化裂化制备生物柴油的方法.)公开了一种由植物油在ZSM-5催化剂作用裂化制生物柴油的方法，该方法直接采用植物油为原料，成本很高，裂化制取的生物柴油稳定性差，并且需要应对催化剂失活的问题。专利CN 101935593A(徐荣江.超临界甲醇法连续工艺制备生物柴油的方法.)公开了一种超临界甲醇法连续工艺制备生物柴油的方法，该方法需在高温高压下进行，对反应设备的要求苛刻，同时能耗较大。专利CN 1861750A(韩明汉，吴芹，陈和，王金福，金涌.)公开了一种采用Bronsted酸离子液体催化剂制备生物柴油的方法，该方法存在离子液体催化剂难以脱除等难题。

在我国，生物柴油生产最主要的瓶颈是原料紧缺。本着“不与食用粮油争地”的原则，我国生物柴油原料主要是废弃油脂，如餐饮业废油、榨油厂下脚料和废弃动物脂肪。由于上述原料一般酸值较高，含有较多的脂肪酸，主要采用先酯化后酯交换两步法工艺。利用废弃油脂采用酯化或酯交换反应制备生物柴油的工艺符合我国的特殊国情，该工艺大约80％的原料转化成生物柴油，而剩余的20％成为植物沥青。植物沥青一般低价值出售或者厂内作为燃料燃烧。目前国内外尚无文献或专利报到关于植物沥青转化为生物柴油的工艺方法。从节能的角度来讲，设计合理的由植物沥青生产生物柴油的工艺，可以实现整套废弃油脂制生物柴油工艺100％原子经济性，节约20％的生物质能，尤其在我国意义重大；从环保的角度来讲，可以实现整个生产工艺中没有水洗、脱色、脱臭等产生废水和废渣的过程，生产过程清洁绿色。总之，设计合理的工艺将植物沥青转化为生物柴油，并实现减排“三废”是生物柴油工业的迫切要求并将影响深远。

发明内容

本发明旨在提供一种由植物沥青经真空裂解联产裂化生物柴油和活性炭的方法，该方法流程短、易连续化操作，适用于工业大规模生产，能充分利用我国的生物质能源，提高生物柴油收率，减排“三废”，可以在一定程度上缓解国内能源紧张形势，并对未来能源发展具有深远意义。

一种联产裂化生物柴油和活性炭的方法，主要包括如下步骤：

(1)原料真空裂解反应精馏耦合过程