CN109280562B - 一种生物重油生产燃料油的制备方法及生产装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物重油生产燃料油的制备方法及生产装置，属于燃料油制备技术领域。本发明的生物重油生产燃料油的制备方法，生物重油经过管式炉和蒸发塔加热蒸发、脱水脱盐、催化酯化后，经过均质过滤后添加包覆剂后得到本发明的生物重油生产燃料油，利用包覆剂表面张力大的特性，将均质后的物料利用包覆剂包覆成多个小分子团物质。所制备的燃料油热值高、低硫低酚、粘度小并且倾点、闪点低，生产过程绿色环保、工艺流程简便稳定。基于该制备方法的生物重油生产燃料油的生产装置，工艺流程简便，运行稳定,具有制备效率高、成本低、安全性高的特点。

Description

一种生物重油生产燃料油的制备方法及生产装置
技术领域
本发明涉及一种燃料油的制备方法及生产装置，具体涉及一种生物重油生产燃料油的制备方法及生产装置，属于燃料油制备技术领域。
背景技术
生物重油是生产生物柴油时产生的副产物，采用固体酸碱两步法制取生物柴油时，经过两步酯化处理的地沟油等原料进入高温蒸馏釜进行精馏提纯，精馏出的轻组分为生物柴油，而剩余的蒸馏釜底料即为生物重油，它是各种高沸点含氧有机物的混合物。
随着地沟油等废弃油脂产量的不断增加，以及固体酸碱两步法制取生物柴油技术的广泛应用，生物重油作为该工艺的副产物产量也逐年增加。现有技术的生物重油的开发利用主要作为催化裂化的反应原料，加氢脱氧生物质裂解油的混合原料在低剂油比时的转化率更高，干气、焦炭的产率也有所升高，而液化气收率降低。有研究表明生物重油和减压蜡油在共催化裂化过程中存在相互影响，在一定的反应条件下掺炼少量的生物重油可以获得较好的产品分布。
除作为催化裂化的反应原料外，现有的生物重油主要用于铸芯粘结剂、防水卷材及重质燃料，作为燃料油直接利用生物重油粘度大，倾点、闪点高，存在需二次加温和点火困难的缺陷。大部分生物重油被随意堆放在户外，给周边土壤和空气造成严重污染。
发明内容
针对现有技术存在的直接作为燃料的生物重油热值低，粘度大，倾点、闪点高，存在需二次加温和点火困难的缺陷。本发明的目的在于提供一种热值高、低硫低酚、粘度小并且，倾点、闪点低，生产过程绿色环保、工艺流程简便稳定的一种生物重油生产燃料油的方法及装置。
本发明具体技术方案如下：
一种生物重油生产燃料油的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1）、脱水脱盐：将生物重油与8～12wt%的碳酸钠溶液充分混合后，经管式炉对流区加热到120～130℃，进行脱水脱盐，使生物重油中的含水量降到0.5%以下。
2）、催化酯化：向酯化反应器中，依次加入步骤1）中得到的生物重油、无水乙醇和固体碱催化剂，在50～80℃下采用全回流的方式进行反应，每隔20～30min取一次样，待pH大于5时，停止反应。
3）、步骤2）中产物经高温离心油泵经管式炉辐射区加热320～330℃后进入分馏塔，控制塔顶温度115～120℃，塔顶采出的轻油气和蒸发塔顶出来的轻油一起经轻油冷凝器冷却后排出。塔底采出油即为燃料油粗产品。
4）、步骤3）中的产物转至均质机处理，后经10μm精细过滤器滤出，转移至燃料油混料罐。
5）、向上述燃料油混料罐中加入 0.5～1.5wt%包覆剂，使燃料油被包覆成小分子团物质，有利于燃料油的分散稳定性和充分燃烧，均匀混合后，将产物转移至燃料油储罐。
其中所述的固体碱催化剂为K2CO3/γ-Al2O3-NaOH，由以下步骤制得：
将γ-Al2O3粉末（200目）与K2CO3的混合物(质量比为4～5：1）研磨，加入总质量10～20%的去离子水调成糊状，搅拌均匀后真空干燥。而后于0.5～1mol/L的NaOH水溶液浸渍1～3h，所得产物在450～500℃、N2气氛下焙烧2～4h得K2CO3/γ-Al2O3-NaOH固体碱催化剂。
其中所述的包覆剂由以下重量份的组分构成：
多乙烯多胺 20～30份；
酸解蓖麻油 50～60份；
二甲氧基甲基苯基硅烷 10～20份。
一种基于上述方法的一种生物重油生产燃料油的生产装置，包括管式炉、蒸发塔、分馏塔和离心油泵，其特征在于：还包括酯化反应器、均质机、精细过滤器、混料罐、燃料油储罐和冷凝器，所述管式炉包括对流区和辐射区，生物重油进料离心油泵与管式炉对流区通过管道联通，管式炉对流区与蒸发塔进料口联通，蒸发塔出料口与酯化反应器和管式炉辐射区通过管道联通，管式炉辐射区与分馏塔联通；所述蒸发塔和分馏塔顶部设有轻油出口，所述轻油出口末端连接有冷凝器；所述分馏塔出料口后通过管道依次连接有均质机、精细过滤器、混料罐和燃料油储罐。
优选的，所述的精细过滤器为板框式过滤器。
本发明的有益效果：
(1)本发明的生物重油生产燃料油的方法，生物重油经过管式炉和蒸发塔加热蒸发、脱水脱盐、催化酯化后，经过均质过滤后添加包覆剂后得到本发明的生物重油生产燃料油，热值高、低硫低酚。
(2)本发明的生物重油生产燃料油的方法，生产过程绿色环保、工艺流程简便稳定。
(3)本发明的生物重油生产燃料油的方法，利用包覆剂表面张力大的特性，将均质后的物料利用包覆剂包覆成多个小分子团物质，制备的燃料油粘度小并且倾点、闪点低。
(4)基于该制备方法的生物重油生产燃料油的生产装置，工艺流程简便，运行稳定，具有制备效率高、成本低、安全性高的特点。
附图说明
图1为本发明的生物重油生产燃料油的生产装置流程图。
图中，A-生物重油，B-碳酸钠溶液，C-轻油；
1-管式炉，2-蒸发塔，3-酯化反应器，4-分馏塔，5-冷凝器，6-均质机，7-精细过滤器，8-混料罐，9-燃料油储罐，10-离心油泵Ⅰ，11-离心油泵Ⅱ；101-管式炉对流区，102-管式炉辐射区。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例，实施例不应视作对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种生物重油生产燃料油的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1）、脱水脱盐：将生物重油与8wt%的碳酸钠溶液充分混合后，经管式炉对流区加热到120℃，进行脱水脱盐，使生物重油中的含水量降到0.5%以下。
2）、催化酯化：向酯化反应器中，依次加入步骤1）中得到的生物重油、无水乙醇和固体碱催化剂，在50℃下采用全回流的方式进行反应，每隔20min取一次样，待pH大于5时，停止反应。
3）、步骤2）中产物经高温离心油泵经管式炉辐射区加热320～330℃后进入分馏塔，控制塔顶温度115～120℃，塔顶采出的轻油气和蒸发塔顶出来的轻油一起经轻油冷凝器冷却后排出。塔底采出油即为燃料油粗产品。
4）、步骤3）中的产物转至均质机处理，后经10μm精细过滤器滤出，转移至燃料油混料罐。
5）、向上述燃料油混料罐中加入0.5%的包覆剂，使燃料油被包覆成小分子团物质，有利于燃料油的分散稳定性和充分燃烧，均匀混合后，将产物转移至燃料油储罐。
其中所述的固体碱催化剂由以下步骤制得：
将γ-Al2O3粉末（200目）与K2CO3的混合物(质量比为4∶1）研磨，加入总质量10%的去离子水调成糊状，搅拌均匀后真空干燥。而后于0.5mol/L的NaOH水溶液浸渍1h，所得产物在450℃、N2气氛下焙烧2h得K2CO3/γ-Al2O3-NaOH固体碱催化剂。
其中所述的包覆剂由以下重量份的组分构成：
多乙烯多胺 20份；
酸解蓖麻油 50份；
二甲氧基甲基苯基硅烷 10份。
一种基于上述方法的一种生物重油生产燃料油的生产装置，包括管式炉1、蒸发塔2、分馏塔4和离心油泵，其特征在于：还包括酯化反应器3、均质机6、精细过滤器7、混料罐8、燃料油储罐9和冷凝器5，所述管式炉包括对流区101和辐射区102，生物重油进料离心油泵10与管式炉对流区101通过管道联通，管式炉对流区101与蒸发塔2进料口联通，蒸发塔2出料口与酯化反应器3和管式炉辐射区102通过管道联通，管式炉辐射区102与分馏塔4联通；所述蒸发塔2和分馏塔4顶部设有轻油出口，所述轻油出口末端连接有冷凝器5；所述分馏塔4出料口后通过管道依次连接有均质机6、精细过滤器7、混料罐8和燃料油储罐9，所述的精细过滤器7为板框式过滤器。
实施例2：
一种生物重油生产燃料油的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1）、脱水脱盐：将生物重油与9wt%的碳酸钠溶液充分混合后，经管式炉对流区加热到125℃，进行脱水脱盐，使生物重油中的含水量降到0.5%以下。
2）、催化酯化：向酯化反应器中，依次加入步骤1）中得到的生物重油、无水乙醇和固体碱催化剂，在70℃下采用全回流的方式进行反应，每隔25min取一次样，待pH大于5时，停止反应。
3）、步骤2）中产物经高温离心油泵经管式炉辐射区加热320～330℃后进入分馏塔，控制塔顶温度115～120℃，塔顶采出的轻油气和蒸发塔顶出来的轻油一起经轻油冷凝器冷却后排出。塔底采出油即为燃料油粗产品。
4）、步骤3）中的产物转至均质机处理，后经10μm精细过滤器滤出，转移至燃料油混料罐。
5）、向上述燃料油混料罐中加入1.0wt%的包覆剂，使燃料油被包覆成小分子团物质，有利于燃料油的分散稳定性和充分燃烧，均匀混合后，将产物转移至燃料油储罐。
其中所述的固体碱催化剂由以下步骤制得：
将γ-Al2O3粉末（200目）与K2CO3的混合物(质量比为4.5∶1）研磨，加入总质量15%的去离子水调成糊状，搅拌均匀后真空干燥。而后于0.8mol/L的NaOH水溶液浸渍2h，所得产物在480℃、N2气氛下焙烧4h得K2CO3/γ-Al2O3-NaOH固体碱催化剂。
其中所述的包覆剂由以下重量份的组分构成：
多乙烯多胺 25份；
酸解蓖麻油 55份；
二甲氧基甲基苯基硅烷 18份。
一种基于上述制备方法的生物重油生产燃料油的生产装置，同实施例1。
实施例3
一种生物重油生产燃料油的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1）、脱水脱盐：将生物重油与12wt%的碳酸钠溶液充分混合后，经管式炉对流区加热到130℃，进行脱水脱盐，使生物重油中的含水量降到0.5%以下。
2）、催化酯化：向酯化反应器中，依次加入步骤1）中得到的生物重油、无水乙醇和固体碱催化剂，在80℃下采用全回流的方式进行反应，每隔30min取一次样，待pH大于5时，停止反应。
3）、步骤2）中产物经高温离心油泵经管式炉辐射区加热320～330℃后进入分馏塔，控制塔顶温度115～120℃，塔顶采出的轻油气和蒸发塔顶出来的轻油一起经轻油冷凝器冷却后排出。塔底采出油即为燃料油粗产品。
4）、步骤3）中的产物转至均质机处理，后经10μm精细过滤器滤出，转移至燃料油混料罐。
5）、向上述燃料油混料罐中加入1.5wt%的包覆剂，使燃料油被包覆成小分子团物质，有利于燃料油的分散稳定性和充分燃烧，均匀混合后，将产物转移至燃料油储罐。
其中所述的固体碱催化剂由以下步骤制得：
将γ-Al2O3粉末（200目）与K2CO3的混合物(质量比为5∶1）研磨，加入总质量20%的去离子水调成糊状，搅拌均匀后真空干燥。而后于1mol/L的NaOH水溶液浸渍3h，所得产物在500℃、N2气氛下焙烧4h得K2CO3/γ-Al2O3-NaOH固体碱催化剂。
其中所述的包覆剂由以下重量份的组分构成：
多乙烯多胺 30份；
酸解蓖麻油 60份；
二甲氧基甲基苯基硅烷 20份。
一种基于上述制备方法的生物重油生产燃料油的生产装置，同实施例1。

Claims (6)

1.一种生物重油生产燃料油的方法，所述生物重油是生产生物柴油时产生的副产物，采用固体酸碱两步法制取生物柴油时，经过两步酯化处理的原料进入高温蒸馏釜进行精馏提纯，精馏出的轻组分为生物柴油，剩余的蒸馏釜底料即为生物重油，其特征在于该方法包括以下步骤：
1）、脱水脱盐：将生物重油与8～12 wt%的碳酸钠溶液充分混合后，经管式炉对流区加热到120～130℃，进行脱水脱盐，使生物重油中的含水量降到0. 5%以下；
2）、催化酯化：向酯化反应器中，依次加入步骤1）中得到的生物重油、无水乙醇和固体碱催化剂，在50～80℃下采用全回流的方式进行反应，每隔20～30min取一次样，待pH大于5时停止反应；
3）、步骤2）中产物经高温离心油泵经管式炉辐射区加热320～330℃后进入分馏塔，控制塔顶温度115～120℃，塔顶采出的轻油气和蒸发塔顶出来的轻油一起经轻油冷凝器冷却后排出，塔底采出油即为燃料油粗产品；
4）、步骤3）中的产物转至均质机处理，后经10μm精细过滤器滤出，转移至燃料油混料罐；
5）、向燃料油混料罐中加入 0.5～1.5wt%包覆剂，使燃料油被包覆成小分子团物质，有利于燃料油的分散稳定性和充分燃烧，均匀混合后，将产物转移至燃料油储罐；
所述的包覆剂由以下重量份的组分构成：
多乙烯多胺 20～30份；
酸解蓖麻油 50～60份；
二甲氧基甲基苯基硅烷 10～20份；
上述生物重油生产燃料油的方法所用生产装置，包括管式炉、蒸发塔、分馏塔和离心油泵，还包括酯化反应器、均质机、精细过滤器、混料罐、燃料油储罐和冷凝器，所述管式炉包括对流区和辐射区，生物重油进料离心油泵与管式炉对流区通过管道联通，管式炉对流区与蒸发塔进料口联通，蒸发塔出料口与酯化反应器和管式炉辐射区通过管道联通，管式炉辐射区与分馏塔联通；所述蒸发塔和分馏塔顶部设有轻油出口，所述轻油出口末端连接有冷凝器；所述分馏塔出料口后通过管道依次连接有均质机、精细过滤器、混料罐和燃料油储罐。
2.根据权利要求1的一种生物重油生产燃料油的方法，其特征在于：步骤2） 中所述的固体碱催化剂为K2CO3/γ-Al2O3-NaOH固体碱催化剂。
3.根据权利要求2的一种生物重油生产燃料油的方法，其特征在于：所述的K2CO3/γ-Al2O3-NaOH固体碱催化剂的制备方法为：将γ-Al2O3粉末与K2CO3的混合物研磨，加入总质量10～20%的去离子水调成糊状，搅拌均匀后真空干燥；而后于0.5～1mol/L的NaOH水溶液浸渍1～3h，所得产物在450～500℃、N2气氛下焙烧2～4h得K2CO3/γ-Al2O3-NaOH固体碱催化剂。
4.根据权利要求3的一种生物重油生产燃料油的方法，其特征在于：所述的γ-Al2O3粉末200目。
5.根据权利要求3的一种生物重油生产燃料油的方法，其特征在于：所述的γ-Al2O3粉末与K2CO3的质量比为4～5∶1。
6.根据权利要求1的一种生物重油生产燃料油的方法，所述的精细过滤器为板框式过滤器。
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