CN106118709A - 一种废弃动植物油脂加氢生产二代生物柴油的直燃利用方法 - Google Patents

一种废弃动植物油脂加氢生产二代生物柴油的直燃利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于可再生能源领域，公开了一种废弃动植物油脂加氢生产二代生物柴油的直燃利用方法。以废弃动植物油脂为主要原料进行的工业流程发明，其特点是：二代生物柴油无脱炭无冷凝利用技术，高温状态的气化产物直接通入燃气炉燃烧，避免可冷凝烃类气态产物冷凝形成焦油，实现气化产物气热值的高效利用。同时，本发明提出将燃气燃烧后的尾气余热作为热裂解反应器的热源之一，最大限度地利用系统产生的热量，提供绿色能源的同时实现良好的经济效益，具有广泛的应用前景。

Description

一种废弃动植物油脂加氢生产二代生物柴油的直燃利用方法
技术领域
本发明属于可再生能源技术领域，涉及一种废弃动植物油脂利用的方法，具体为以废弃动植物油脂为原料的加氢催化重整产生二代生物柴油的燃烧方法。
背景技术
我国每年产废弃油脂的数量是非常庞大的，利用大中城市回收的废弃油脂及餐饮废油制备生物柴油，以此作为原料既可以降低生物柴油生产成本，又可以综合利用工业废油及其他废油，变废为宝，从而实现经济和环境保护协调发展。
废弃动植物油脂进行深度加氢催化，所得产品被称为第二代生物柴油或可再生柴油和绿色柴油。第二代生物柴油在化学结构上与柴油完全相同，具有与柴油相近的黏度和发热值、较低的密度和较高的十六烷值。它的硫含量及倾点较低，氧化安定性与柴油相当，可直接作为燃料进行燃烧。
国内外在关于废弃动植物油脂利用方面进行的研究，主要是将废弃动植物油脂加氢催化，得到夹杂生物质炭的高温气态第二代生物柴油，其中的生物质炭是动植物油脂轻度碳化得到的一部分产物，是一种可燃产物。本发明将动植物油脂加氢催化得到的可燃气体，不经过脱炭过程，也不进行冷凝液化，直接将高温可燃气体通入燃气锅炉进行燃烧，这一方法为废弃动植物油脂的综合利用找到一种更高效可行的方法，最大限度地利用了系统的热量。
中国专利公开号CN101092318,公开日2007年12月26日,发明创造的名称为一种用植物油脂和动物油脂制烯烃的方法,该申请案公开了对植物油脂或/和动物油脂，按原料∶固体酸性催化剂为1∶1的重量比，于400~700℃下进行催化裂解，制备乙烯、丙烯和丁烯，将这些产物经冷凝、提纯等一系列再加工后，作为燃料或化工原料储存。其不足之处是反应器产生的高温生物质气体经冷凝、提纯后损失了大量的热量。
废弃动植物油脂加氢生产二代生物柴油的直燃利用方法工业应用日趋成熟，本发明将反应器产物气不通过旋风分离器进行脱炭过程，也不进行冷凝过程，而是将高温状态的气化产物气直接通入燃气锅炉燃烧，将制取生物质气体的系统与生物质气体燃烧系统相结合，形成一个闭合的产热系统，充分利用高温生物质气体的潜热，是合理、经济的废弃物资源化绿色利用方式。
发明内容
为了克服现有技术能耗损失过大、能源转化效率较低的缺点，本发明提出了一种废弃动植物油脂加氢生产二代生物柴油的直燃利用方法，解决了在制取生物质气体的系统产生的高温生物质气体经冷凝提纯后损失了大量的潜热的问题，充分利用这部分不可忽略的热量，既能实现绿色产能，又能高效利用系统所产生的热量。
本发明所采用的具体实施步骤为：
（1）将一定量的废弃动植物油脂经除杂、脱水预处理后得到较为纯净的油脂，并控制含水率在5%以下；
（2）以氢气为载气、HZSM-5分子筛为催化剂，将上述油脂置于热裂解反应器中，加热至给定温度进行催化热解反应；
（3）将催化热解所得的高温气体产物不经任何处理直接通入燃气锅炉中燃烧，用于直接加热；
（4）燃烧过程中产生的尾气余热既可以通过回热装置返回到步骤（2）的热裂解反应器中加以运用，作为热裂解反应器热源之一，也可以预热氢气，从而最大限度地利用系统产生的热量。
本发明的方法中，步骤（1）所述废弃动植物油脂为地沟油、餐饮油、大豆油、棕榈油中的一种或几种。
本发明的方法中，步骤（2）所述氢气的预热温度为100~300℃；所述分子筛催化剂的硅/铝为10~50，催化剂的用量为废弃动植物油脂含量的5%~20%。
本发明的方法中，步骤（2）所述热解反应器为固定床或流化床。
本发明的方法中，所述催化热解的反应温度为450~600℃，反应时间为0~60min。
本发明的方法中，步骤（3）所述高温气体产物无需通过旋风分离器进行脱炭过程，也无需进行冷凝过程，将高温状态的气化产物气直接燃烧，避免可冷凝气体和不可冷凝气体从高温冷却到常温所导致的热量损失，以及可冷凝气体冷凝形成焦油的热量损失。
本发明的有益效果是：
（1）以废弃动植物油脂为油料，可极大的极大降低生产成本，实现废弃资源的综合利用，可显著减少地沟油等餐饮油回流餐桌现象。
（2）高温状态的气化产物直接通入燃气炉燃烧，避免可冷凝烃类气态产物冷凝形成焦油，实现气化产物气热值的高效利用，大大提高了能源利用率。
（3）高温状态的产物气不通过旋风分离器进行脱炭过程，使产物中炭粉与高温气体同时通入燃气锅炉进行燃烧，这样的系统将传统利用方式中浪费的炭粉热量充分地利用起来。
（4）燃烧过程中产生的尾气余热既可以通过回热装置返回到热裂解反应器中加以运用，作为热裂解反应器热源之一，或者预热氢气，从而最大限度地利用系统产生的热量。
附图说明
图1为废弃动植物油脂加氢生产二代生物柴油的直燃利用方法技术路线图；
图2为废弃动植物油脂加氢生产二代生物柴油的传统利用方法技术路线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。将适量的废弃动植物油脂经除杂、脱水等预处理后得到较为纯净的油脂，并控制含水率在5%以下，；以氢气为载气（氢气的预热温度为100~300℃）、HZSM-5分子筛为催化剂（硅/铝为10~50，催化剂的用量为废弃动植物油脂含量的5%~20%），将上述油脂置于固定床或流化床热裂解反应器中，加热至给定温度（450~600℃）进行催化热解反应，，反应时间为0~60min；将催化热解所得的高温气体产物不经任何处理直接通入燃气锅炉中燃烧，用于直接加热，既高温气体产物无需通过旋风分离器进行脱炭过程，也无需进行冷凝过程，避免可冷凝气体和不可冷凝气体从高温冷却到常温所导致的热量损失，以及可冷凝气体冷凝形成焦油的热量损失；燃烧过程中产生的尾气余热既可以通过回热装置返回到热裂解反应器中加以运用，作为热裂解反应器热源之一，也可以预热氢气，从而最大限度地利用系统产生的热量；
实施例1
（1）将20g地沟油经除杂、脱水预处理后得到较为纯净的油脂，并控制含水率在5%以下；
（2）以氢气为载气、硅/铝为25的HZSM-5分子筛为催化剂，将上述油脂置于固定床反应器中，加热至500℃进行催化热解反应，氢气的预热温度为100℃，反应时间为30min；
（3）将催化热解所得的高温气体产物不经任何处理直接通入燃气锅炉中燃烧，用于直接加热，，既高温气体产物无需通过旋风分离器进行脱炭过程，也无需进行冷凝过程，避免可冷凝气体和不可冷凝气体从高温冷却到常温所导致的热量损失，以及可冷凝气体冷凝形成焦油的热量损失；
（4）燃烧过程中产生的尾气余热既可以通过回热装置返回到固定床反应器中加以运用，作为主要热源之一，或者预热氢气，从而最大限度地利用系统产生的热量。
实施例2
（1）将100g棕榈油经除杂、脱水预处理后得到较为纯净的油脂，并控制含水率在3%以下；
（2）以氢气为载气、硅/铝为40的HZSM-5分子筛为催化剂，将上述油脂置于流化床反应器中，加热至550℃进行催化热解反应，氢气的预热温度为300℃，气体停留时间为2~3S；
（3）将催化热解所得的高温气体产物不经任何处理直接通入燃气锅炉中燃烧，用于直接加热，，既高温气体产物无需通过旋风分离器进行脱炭过程，也无需进行冷凝过程，避免可冷凝气体和不可冷凝气体从高温冷却到常温所导致的热量损失，以及可冷凝气体冷凝形成焦油的热量损失；
（4）燃烧过程中产生的尾气余热既可以通过回热装置返回到流化床中加以运用，作为流化床热源之一，或者预热氢气，从而最大限度地利用系统产生的热量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种废弃动植物油脂加氢生产二代生物柴油的直燃利用方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
（1）将一定量的废弃动植物油脂经除杂、脱水预处理后得到较为纯净的油脂，并控制含水率在5%以下；
（2）以氢气为载气、HZSM-5分子筛为催化剂，将步骤（1）所得油脂置于热裂解反应器中，加热至给定温度进行催化热解反应；
（3）将催化热解所得的高温气体产物不经任何处理直接通入燃气锅炉中燃烧，用于直接加热；
（4）步骤（3）燃烧过程中产生的尾气余热通过回热装置返回到步骤（2）的热裂解反应器中加以运用，或者预热氢气。
2.根据权利要求1所述的一种废弃动植物油脂加氢生产二代生物柴油的直燃利用方法，其特征在于：步骤（1）中，所述废弃动植物油脂为地沟油、餐饮油、大豆油、棕榈油中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种废弃动植物油脂加氢生产二代生物柴油的直燃利用方法，其特征在于：步骤（2）中，所述氢气的预热温度为100~300℃；所述分子筛催化剂的硅/铝为10~50，催化剂的用量为废弃动植物油脂含量的5%~20%。
4.根据权利要求1所述的一种废弃动植物油脂加氢生产二代生物柴油的直燃利用方法，其特征在于：步骤（2）中，所述热解反应器为固定床或流化床。
5.根据权利要求1所述的一种废弃动植物油脂加氢生产二代生物柴油的直燃利用方法，其特征在于：所述催化热解的反应温度为450~600℃，反应时间为0~60min。
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