CN111944554A - 一种使用液态催化剂生产生物柴油的均相加氢方法 - Google Patents

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范芮堃
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Abstract

本发明公开了一种使用液态催化剂生产生物柴油的均相加氢方法，原料在临氢条件下，在一种液态催化剂存在下在空塔反应器内进行到加氢反应过程，用以生产生物柴油。

Description

一种使用液态催化剂生产生物柴油的均相加氢方法
技术领域
本发明属于生物可再生能源技术领域，具体涉及一种使用液态催化剂生产生物柴油的均相加氢方法。
背景技术
生物质油来源于植物、动物或微生物等，是可再生资源，它的综合利用得到世界范围的广泛重视，各技术类公司都在致力于以其为原料生产优质清洁能源的研究。生物质油含氧量较高，使得其热稳定性差、热值低，必须经过提质改性才能转化为高品位燃料。
目前世界及我国范围内针对生物质提质的技术主要是催化加氢，但是生物质油中含有大量脂类、不饱和烃、含氧烃类及重金属杂质，这些杂质会导致加氢加热设备结焦、堵塞、腐蚀及固体催化剂床层结焦，压力降升高，催化剂失活等，另含氧烃类加氢后会生成大量水，大量水会使催化剂粉化彻底堵塞反应器，当加氢系统造成以上环境后，会使得整个装置频繁停工清理设备及更换催化剂，且存在安全隐患。
CN102464998B涉及一种动植物油脂催化加氢生产优质柴油的方法与CN103374405B涉及一种生物油脂生产优质低凝点柴油的加氢组合方法，生物质油原料与氢气混合后进入固体催化剂固定床反应器内进行加氢反应，由于此方法一段加氢为固体催化剂固定床反应器，动植物油脂中脂类、不饱和烃、含氧烃类等会使得固定床反应器堵塞，导致装置停工。
CN102911696B涉及生物油脂生产马达燃料的加氢方法，生物油脂与氢气混合后进入固体催化剂固定床反应器内进行加氢反应，同样此方法加氢为固体催化剂固定床反应器，且无预处理设施，动植物油脂中脂类、不饱和烃、含氧烃类等会使得固定床反应器堵塞，导致装置停工。
CN103756716B涉及一种生物质油催化加氢反应装置及其催化剂加氢方法，同样此装置及方法为固体催化剂在床层内反应，容易造成反应器内结焦，堵塞。
针对此以上问题发明人对生物质油加氢技术进行了大量的试验研究，特发明一种使用液态催化剂生产生物柴油的均相加氢方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种使用液态催化剂生产生物柴油的均相加氢方法，具体步骤为：
1.生物质油均相加氢：从罐区来的50-80℃生物质油经过进料泵(1)加压至2.0-16.0Mpa后，与氢气混合进入混合器(2)，再进入进料换热器(3)与加氢精制反应产物换热至100℃-300℃，再进入进料加热炉(4)升温至250℃-450℃与油溶性复合分子液体催化剂混合进入均相反应器(5)，反应温度为250-450℃，压力为2.0-15.0MPa；油溶性复合分子均相液体催化剂放置在催化剂罐(18)中。
2.生物质油加氢精制：均相反应产物再进入热高压分离器(6)中进行气液相分离，热高压分离器(6)顶部的气相与减压塔(11)侧线馏分油混合进入加氢精制反应器(7)中进行加氢精制反应，加氢精制反应器装有一种抗水加氢精制催化剂，热高压分离器(6)分离温度为220-420℃，压力为3.0-20.0MPa；加氢精制反应温度为150-360℃，压力为2.0-15.0MPa，体积空速为：0.1-10.0h-1；加氢精制反应产物进入进料换热器(3)与生物质油原料换热，将原料升温至100℃-300℃，加氢精制反应产物温度降至180℃-280℃再进入空冷器(12)冷却至40℃-60℃，此产物在冷高压分离器(13)及低压分离器(14)中分离出精制油、循环气及低分气，冷高压分离器(13)顶部循环氢进入循环氢压缩机(15)增压后与生物质油原料混合；冷高压分离器(13)的分离温度为40-60℃，压力为2.0-15.0MPa；低压分离器(14)的分离温度为40-60℃，压力为0.3-3.0MPa。
3.生物质油减压蒸馏：热高压分离器(6)底部的液相经过减压进入热低压分离器(9)进行气液相分离，热低压分离器(9)的分离温度为220-380℃，压力为0.3-3.0MPa；热低压分离器(9)底部的液体进入减压加热炉(10)将介质加热至230-390℃后再进入减压蒸馏塔(11)中进行减压分馏，减压蒸馏塔(11)侧线馏分油经过馏分油泵(8)加压至3.0-20.0MPa后与热高压分离器(6)顶部的气相混合进入加氢精制反应器(7)，且减压蒸馏塔(11)底将生物质油均相加氢后的灰分、聚合物、金属杂质等分离出来作为道路沥青添加剂。减压蒸馏塔(11)的操作温度为：塔顶30-110℃，塔底210-360℃；操作压力为：塔顶1-50KPa(绝)，塔底4-60KPa(绝)，且减压塔为填料塔。
4.生物质油反应生成油分馏：低压分离器(14)底部的油相经过加热炉(16)加热至200-360℃后再进入产品分馏塔(17)进行分馏，将反应生成油分馏出生物柴油进入罐区储存，并且产出少量生物石脑油；产品分馏塔(17)的操作温度为：塔顶60-180℃，塔底200-360℃；操作压力为：塔顶0-0.6MPa(表)，塔底0.1-0.8KPa(表)，且产品分馏塔为塔盘塔或填料塔，优先选用塔盘塔。
本发明的有益效果是此步骤可以实现生物质油在使用液态催化剂均相加氢连续长期运转，且可以很好的生物质油中的脂类、不饱和烃、含氧烃类及重金属等杂质。并即可以保证生物质油均相加氢连续运转且保证固定床加氢精制设备不结焦、不腐蚀，不堵塞，增加生产生物柴油装置的开工时间。
附图说明
附图1为本发明一种使用液态催化剂生产生物柴油的均相加氢方法流程图。
图中:1是进料泵、2是混合器、3是进料换热器、4是进料加热炉、5是均相反应器、6是热高压分离器、7是加氢精制反应器、8是馏分油泵、9是热低压分离器、10减压加热炉、11是减压蒸馏塔、12是空冷器、13是冷高压分离器、14是低压分离器、15是循环氢压缩机、16是加热炉、16是产品分馏塔、18是催化剂罐。
具体实施方式
一种使用液态催化剂生产生物柴油的均相加氢方法中的生产生物柴油步骤的基本原理是：
生物质油在带压工况下与氢气混合在复合分子液体催化剂的作用下在空塔加氢反应器内加氢反应，此反应可以将生物质油中的脂类、不饱和烃、含氧烃类等物质加氢裂化、加氢饱和及加氢脱氧。
下面结合附图1和具体实施方式对本发明进行详细说明，但本发明并不局限于实例说明。
实施例1：
生物质油通过进料泵1与循环氢压缩机14出口的循环氢混合进入混合器2，混合均匀后的原料进入原料换热器3与加氢精制反应产物换热,将温度换热至200℃再进入进料加热炉4，将原料加热至320℃再与液态催化剂混合进入均相加氢反应器5进行加氢反应，反应温度为320℃，压力为3.0MPa；自均相反应器5出来的反应产物进入固定床加氢、减压蒸馏及反应生成油分馏等工序生成生物柴油，至此完成了使用液态催化剂生产生物柴油的均相加氢方法的步骤。
实施例2：
生物质油通过进料泵1与循环氢压缩机14出口的循环氢混合进入混合器2，混合均匀后的原料进入原料换热器3与加氢精制反应产物换热,将温度换热至220℃再进入进料加热炉4，将原料加热至340℃再与液态催化剂催化剂混合进入均相加氢反应器5进行加氢反应，反应温度为340℃，压力为6.0MPa；自均相反应器5出来的反应产物进入固定床加氢、减压蒸馏及反应生成油分馏等工序生成生物柴油，至此完成了使用液态催化剂生产生物柴油的均相加氢方法的步骤。
对比例1
生物质油通过进料泵与循环氢压缩机出口的循环氢混合进入混合器2，混合均匀后的原料进入原料换热器与加氢精制反应产物换热,将温度换热至200℃再进入进料加热炉，将原料加热至320℃后进入一种固体催化剂固定床反应器加氢反应，反应温度为340℃，压力为6.0MPa；自固体催化剂固定床反应器出来的反应产物进入固定床加氢精制、减压蒸馏及反应生成油分馏等工序生成生物柴油。
对比例2
生物质油通过进料泵与循环氢压缩机出口的循环氢混合进入混合器2，混合均匀后的原料进入原料换热器与加氢精制反应产物换热,将温度换热至220℃再进入进料加热炉，将原料加热至340℃后进入一种固体催化剂固定床反应器加氢反应，反应温度为340℃，压力为6.0MPa；自固体催化剂固定床反应器出来的反应产物进入固定床加氢精制、减压蒸馏及反应生成油分馏等工序生成生物柴油。
生物质油经过实施例1、实施例2、对比例1及对比例2生物质油使用液态催化剂生产生物柴油的均相加氢方法后，原料与产品对比情况如下：
Figure BDA0002627112390000051
从表可以看出，相对于对比例一、二本发明的实施例一、二的方法得到的生物质油转化率收率均较高，而生焦率则明显减少，几乎没有生焦生成，从而得知本发明的方法可以明显提高生物质油转化率和生物油柴油的收率，降低生焦量，防止结焦，堵塞。此外，使用液态催化剂生产生物柴油的均相加氢方法生产生物柴油品质较高。

Claims (4)

1.一种使用液态催化剂生产生物柴油的均相加氢方法，其特征是：原料在临氢条件下，在一种液态催化剂存在下在空塔反应器内进行到加氢反应过程，用以生产生物柴油。
2.根据权利要求1的均相加氢预处理反应使用一种液体催化剂，该催化剂特征含有ⅢB、ⅥB和Ⅷ族元素的混合物。
3.根据权利要求1空塔反应器是一种均相加氢反应器，其操作压力2.0-15.0MPa，操作温度220-450℃，且此空塔反应器高径比为2-20。
4.根据权利要求1一种使用液态催化剂生产生物柴油的均相加氢方法,其特征在于采用液体催化剂均相加氢预处理工艺与固定床加氢耦合工艺在临氢条件生产生物柴油，所涉及的方法步骤在于：(A)生物质油均相加氢反应：生物质油在临氢及液态催化剂状态下进行进入一个均相加氢反应器反应；(B)生物质油固定床加氢：热高分气相与减压蒸馏塔侧线馏分油进入固定床加氢反应器反应；(C)生物质油减压蒸馏：热高分液相减压后进入减压蒸馏塔分离出侧线馏分油；(D)生物质油反应生成油分馏：反应生成油进入产品分馏塔分离为生物柴油和生物石脑油。
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