CN107674699A - 一种餐饮废油皂化物快速热解的方法 - Google Patents

一种餐饮废油皂化物快速热解的方法 Download PDF

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Abstract

一种餐饮废油皂化物快速热解的方法，调控下吸式快速微波热解反应装置，设定目标热解温度500‑750℃，目标催化温度200‑500℃，调节微波功率为1000‑9000W，进料速度为5‑50kg/h，搅拌速度为20‑120 r/min；当热解温度、催化温度达到设定的目标值时，餐饮废油皂化物通过螺旋进料器连续加入微波反应腔中，搅拌器上下提拉式搅动；热解残渣排入储渣器；热解蒸汽经催化重整，生物燃油进入液体收集器，生物燃气通过气体收集器收集。本发明可连续操作业，适合工业化生产，反应时间短，副反应少，热解蒸汽可进行有效催化重整，提高生物燃气的品质。

Description

一种餐饮废油皂化物快速热解的方法
技术领域
本发明涉及一种餐饮废油皂化物快速微波热解转化高附加值燃油的方法。
背景技术
随着化石燃料的急剧消耗以及环境的恶化，废弃油脂（主要成分为甘油三酯和游离脂肪酸）快速热解转化高品质烃类燃油受到了相关研究者越来越多的重视。植物油源甘油三酯被认为是转化可再生燃油的最佳原料之一，我国能源树种丰富，同时食品工业以及餐饮行业每年产生大量废弃油脂，但其通过热裂解、酯交换等手段得到的可再生燃油含氧量高、热值低、黏度高、酸度大、腐蚀性强、稳定性差，这些缺点严重制约可再生燃油的进一步应用发展。为提高所得可在生燃油质量，废弃油脂催化热解转化烃类燃油（CatalyticFast Pyrolysis，CFP）技术应运而生，该技术将快速热解脱氧和催化重整制燃油技术相结合，以烃类燃油在冷凝前提升其品质，降低含氧量、提高烃类含量。
目前，微波作为一种新型加热方式在废弃油脂CFP技术中开始得到应用。微波加热的本质是微波在物料中的能量耗散，与传统加热方式相比，微波加热具有如下优势：（1）加热均匀；（2）节约能耗：（3）无滞后效应；（4）便与操作；（5）安全无污染。本课题组前期研究将微波辅助催化快速热解（microwave-assisted catalytic fast pyrolysis，MACFP）技术应用于废弃油脂脱氧制备烃类燃油，取得了一系列的进展。
值得注意的是，尽管MACFP技术能够均匀加热物料、促进烃类生成，但该技术在传热效果、催化剂等方面仍存在一系列突出的问题，包括：（1）传热效果方面：废弃油脂与催化剂存在微波吸收因子量少、介电常数低以及升温速率太慢等缺点，同时传统微波热解工艺中热解温度与催化温度难以分别调控。（2）催化剂方面：目前微波辅助催化快速热解技术多为原位催化，催化剂存在易钝化失活、分离困难等缺陷。
发明内容
本发明目的提供一种餐饮废油皂化物快速热解的方法，其工艺简单，具有连续操作性，适合工业化生产，可实现生物质资源的高效利用。
本发明通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种餐饮废油皂化物快速热解的方法，按如下步骤。
调控下吸式快速微波热解反应装置，设定目标热解温度500-750℃，目标催化温度200-500℃，调节微波功率为1000-9000W，进料速度为5-50kg/h，搅拌速度为20-120 r/min。
当热解温度、催化温度达到设定的目标值时，餐饮废油皂化物通过螺旋进料器连续加入微波反应腔中，同时，搅拌器上下提拉式搅动。
餐饮废油皂化物快速升温热解，产生的残渣通过孔板排出进入储渣器，孔板下方设置防灰隔板防止残渣进入出气口，热解蒸汽在抽气泵负压的作用下通过高温球形碳化硅床层进入储渣器上部的出气口，然后进入催化剂装填管催化重整，最后通过冷凝器冷凝成生物燃油进入液体收集器，不可冷凝的生物燃气通过气体收集器收集。
本发明所述的下吸式快速微波热解反应装置由控制系统（1）、螺旋进料器（2）、搅拌器（3）、保温层（4）、微波磁控管（5）、微波反应腔（6）、热电偶（7）、球形碳化硅（8）、孔板（9）、储渣器（10）、防灰隔板（11）、出气口（12）、催化剂装填管（13）、加热套（14）、冷凝器（15）、液体收集器（16）、抽气泵（17）、气体收集器（18）组成。
螺旋进料器（2）与微波反应腔（6）上部相连，微波反应腔（6）内有搅拌器（3）与球形碳化硅（8），外部依次为保温层（4）与微波磁控管（5），下部为孔板（9），微波反应腔（6）外壁嵌有热电偶（7），储渣器（10）与微波反应腔（6）相连，中间隔有孔板（9），储渣器（10）内部设有防灰隔板（11），上部设有出气口（12），催化剂装填管（13）与出气口（12）相连，催化剂装填管（13）外部为加热套（14），冷凝器（15）与催化剂装填管（13）相连，冷凝器（15）下部设有液体收集器（16），抽气泵（17）与冷凝器（15）相连，抽气泵（17）气体出口连接气体收集器（18）。
控制系统（1）通过线缆分别与微波磁控管（5）、螺旋进料器（2）、搅拌器（3）、热电偶（7）、加热套（14）连接，以调控微波功率、进料速度、搅拌速度、热解温度和催化温度。
所述的保温层（4）的材料为硅酸铝纤维。
所述的微波磁控管（5）的数量为2-10个，每个的输出功率为1-1.5 Kw，频率为2450MHz，冷却方式为水冷。
所述的微波反应腔（6）的材料为耐高温透波陶瓷。
所述的球形碳化硅（8）直径为2-4cm。
所述的孔板（9）的孔直径为1-3cm。
本发明装置的优点在于具有连续操作性，适合工业化生产，餐饮废油皂化物在高热球形碳化硅床层作用下快速达到热解温度，缩短反应时间，减少副反应发生，热解蒸汽穿过高热球形碳化硅床层，促进焦油分解，同时通过外部催化延长催化剂使用寿命，并对热解蒸汽进行有效催化重整，有效提高生物燃油品质。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
其中，1为控制系统、2为螺旋进料器、3为搅拌器、4为保温层、5为微波磁控管、6为微波反应腔、7为热电偶、8为球形碳化硅、9为孔板、10为储渣器、11为防灰隔板、12为出气口、13为催化剂装填管、14为加热套、15为冷凝器、16为液体收集器、17为抽气泵、18为气体收集器。
具体实施方式
本发明将结合附图，通过以下实施例进一步说明。
实施例1。
如图1所示，通过控制系统设定目标热解温度为550℃，目标催化温度为300℃，调节微波功率为6000 W，进料速度为20kg/h，搅拌速度为60 r/min，当达到设定目标温度时，餐饮废油皂化物通过螺旋进料器连续加入微波反应腔中，搅拌器上下提拉式搅动，餐饮废油皂化物快速升温热解，产生的残渣通过孔板排出进入储渣器，孔板下方设置防灰隔板防止残渣进入出气口，热解蒸汽在抽气泵负压的作用下通过高温球形碳化硅床层进入储渣器上部的出气口，然后进入催化剂装填管催化重整，最后通过冷凝器冷凝成生物燃油进入液体收集器，燃油得率为51%，烃类含量70%。
实施例2。
如图1所示，通过控制系统设定目标热解温度为650℃，目标催化温度为250℃，调节微波功率为8000 W，进料速度为30kg/h，搅拌速度为60 r/min，当达到设定目标温度时，餐饮废油皂化物通过螺旋进料器连续加入微波反应腔中，搅拌器上下提拉式搅动，餐饮废油皂化物快速升温热解，产生的残渣通过孔板排出进入储渣器，孔板下方设置防灰隔板防止残渣进入出气口，热解蒸汽在抽气泵负压的作用下通过高温球形碳化硅床层进入储渣器上部的出气口，然后进入催化剂装填管催化重整，最后通过冷凝器冷凝成生物燃油进入液体收集器，燃油得率为55%，烃类含量74%。
实施例3。
如图1所示，通过控制系统设定目标热解温度为750℃，目标催化温度为350℃，调节微波功率为6000 W，进料速度为20kg/h，搅拌速度为60 r/min，当达到设定目标温度时，餐饮废油皂化物通过螺旋进料器连续加入微波反应腔中，搅拌器上下提拉式搅动，餐饮废油皂化物快速升温热解，产生的残渣通过孔板排出进入储渣器，孔板下方设置防灰隔板防止残渣进入出气口，热解蒸汽在抽气泵负压的作用下通过高温球形碳化硅床层进入储渣器上部的出气口，然后进入催化剂装填管催化重整，最后通过冷凝器冷凝成生物燃油进入液体收集器，燃油得率为48%，烃类含量68%。

Claims (1)

1.一种餐饮废油皂化物快速热解的方法，其特征是按如下步骤：
调控下吸式快速微波热解反应装置，设定目标热解温度500-750℃，目标催化温度200-500℃，调节微波功率为1000-9000W，进料速度为5-50kg/h，搅拌速度为20-120 r/min；
当热解温度、催化温度达到设定的目标值时，餐饮废油皂化物通过螺旋进料器连续加入微波反应腔中，同时，搅拌器上下提拉式搅动；
餐饮废油皂化物快速升温热解，产生的残渣通过孔板排出进入储渣器；热解蒸汽在抽气泵负压的作用下通过高温球形碳化硅床层进入储渣器上部的出气口，然后进入催化剂装填管催化重整，最后通过冷凝器冷凝成生物燃油进入液体收集器，不可冷凝的生物燃气通过气体收集器收集；
所述的下吸式快速微波热解反应装置由控制系统、螺旋进料器、搅拌器、保温层、微波磁控管、微波反应腔、热电偶、球形碳化硅、孔板、储渣器、防灰隔板、出气口、催化剂装填管、加热套、冷凝器、液体收集器、抽气泵、气体收集器组成；
螺旋进料器与微波反应腔上部相连，微波反应腔内有搅拌器与球形碳化硅，外部依次为保温层与微波磁控管，下部为孔板，微波反应腔外壁嵌有热电偶，储渣器与微波反应腔相连，中间隔有孔板，储渣器内部设有防灰隔板，上部设有出气口，催化剂装填管与出气口相连，催化剂装填管外部为加热套，冷凝器与催化剂装填管相连，冷凝器下部设有液体收集器，抽气泵与冷凝器相连，抽气泵气体出口连接气体收集器；
控制系统通过线缆分别与微波磁控管、螺旋进料器、搅拌器、热电偶、加热套连接，以调控微波功率、进料速度、搅拌速度、热解温度和催化温度。
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