[发明专利]一种天然火山石催化地沟油制备生物基燃料的装置及方法

说明书

本发明涉及一种天然火山石催化地沟油制备生物基燃料的装置及方法，属于将废气的油脂有效利用起来转化成可直接使用的生物能源领域。本发明包括热对流装置、管式催化裂解炉、气包、急热器、冷却塔、冷凝器、分馏塔、汽提塔、燃烧装置、压缩装置。本发明优点是利用天然火山石孔隙多、孔径均匀、组成成分类似无定型硅铝酸盐凝胶、比表面积大、特异性强等可回收利用的特性，可过滤掉低沸点的油脂肪、整个装置积碳少、产物燃料效率高、尽可能的避免了过多含硫、含氮等有害氧化物排出。

技术领域

本发明涉及生物基燃料及催化剂的技术领域，具体为一种天然火山石催化地沟油制备生物基燃料的装置及方法。

背景技术

生物基燃料主要包括石油气、溶剂油、汽油、煤油和柴油等。生物基燃料是生物基产品的一种。生物基产品主要除粮食外的秸秆等木质纤维素类农林废弃物，以其为原料生产环境友好的化工产品和绿色能源，是人类实现可持续发展的必由之路。地沟油来源和组成复杂，是多种有机化合物混合的复杂混合物。主要成分是脂肪酸甘油酯，通式是C₃H₅(OOCR)₃。通过对地沟油为原料油催化裂解等工艺制成可代替石化燃料的再生性生物基燃料。生物基燃料是利用地沟油等高分子烃类在高温且采用催化剂的条件下裂解的化学反应，根据不同的沸点得到的不同碳链的气、油产品。现有技术高温裂化地沟油，地沟油成分复杂，若不经预处理操作不仅会影响后续高温裂化出来的产物品质，也会加剧催化剂使用寿命的损耗。现有催化剂孔径不均匀，酸性位点较少，活性中心难接近，反应活性低，升温晶化带来硅铝酸盐凝胶液相机理不稳定，流动阻力大，焦炭产率高，轻烃气体含量不足，并且液体产物酸值较高，油品品质低。后续分馏操作的产物污染大，硫氧化物，氮氧化物以及芳香族烷烃废气含量高。

发明内容

本发明的目的在于克服以上缺点，提供一种天然火山石催化地沟油制备生物基燃料的装置及方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种天然火山石催化地沟油制备生物基燃料装置，包括对原料油除杂的热对流装置1、对原料油进行催化裂化的管式催化裂解炉14、对油气进行冷却的冷却塔5、对液化油进行分离的分馏塔9和提纯生物柴油与生物汽油的汽提塔7，五者依次相连；

所述热对流装置1与管式催化裂解炉14相连，热对流装置1上连有烟囱2，用于排出一些脂肪酸气体与低沸点杂质气体；管式催化裂解炉14的下方设有燃烧装置13，用于给裂化炉均匀加热；管式催化裂解炉14与集热器4相连，用于保持原料油温度；热对流装置1通过气包3与集热器4连接，气包3还与汽提塔7相连，气包3用于收集热蒸汽并为汽提塔7提供汽提剂；集热器4分别与冷却塔5和压缩装置12连接，冷却塔5与冷凝器11相连，冷凝器11与分馏塔9相连，分馏塔9的入口处设有过滤装置10，可过滤掉油渣等底层剩余物；分馏塔9和过滤装置10分别通过热交换器8与汽提塔7相连，可将热量供给汽提塔7；分馏塔9与球形冷凝器6连接，用于冷凝液化气并压缩收集。

一种天然火山石催化地沟油制备生物基燃料的方法，包括以下步骤：

步骤1、除杂脱水处理，以地沟油为作为原料油，先将原料油过滤除去机械杂质后干燥，再升温至90~110℃后保温30~40min去除部分水和低沸点有机物，将预处理后的原料油与140-150℃热蒸汽以通入量为10-15L/min•100g的速度通入热对流装置1去除游离脂肪酸；其中酸价高会阻碍催化裂化过程的进行，水和低沸点有机物对催化剂影响较大，必须除去，否则在汽化后高温下与催化剂产生不良的化学反应，致使催化剂效率降低，最终影响生物基燃料产品的品质和产量。

步骤2、催化裂化处理，将天然火山石粉碎并筛分至2~5mm粒径，装入管式催化裂解炉14，步骤1处理后的原料油进入管式催化裂解炉14，加热至450℃催化裂化得到轻烃气体、油脂蒸汽和重油混合物，轻烃气体进入集热器4后通过压缩装置12进行收集，油脂蒸汽和重油混合物经过集热器4后进入冷却塔5冷却，再进入冷凝塔11中液化，同时步骤1中的热蒸汽经过集热器4后进入气包3；