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专利号: 202011362303X
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-09-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于废弃油脂加氢脱氧制备第二代生物柴油的工艺,其特征在于包括,

采用以下装置,包括高压水解釜、搅拌釜(1)、离心泵(2)、管式反应器(5)、冷凝器一(7)、压缩机一(9)、锥形倒置塔(10)、螺旋进料机(11)、第一热交换器(3)、第二热交换器(4)和收集罐(8),废弃油脂在高压水解釜中进行高压水解形成脂肪酸,脂肪酸与催化剂一并在搅拌釜(1)中搅拌混合,形成原料混合液;

所述搅拌釜(1)底部出口通过管路连接离心泵(2),离心泵(2)的出口依次通过第一热交换器(3)的冷通道和第二热交换器(4)的冷通道与管式反应器(5)的左端进口由管路连接,管式反应器(5)的左端进口还通过管路连接有氢气钢瓶,以便向管式反应器(5)内通入氢气进行加氢脱氧反应;

所述管式反应器(5)的右端上部出口通过管路与冷凝器一(7)进气口连接,冷凝器一(7)出气口再通过压缩机一(9)与管式反应器(5)的左端进口由管路连接,形成氢气循环利用回路;冷凝器一(7)的出液口与收集罐(8)由管路连接,以将冷凝器一(7)冷凝下来的有机物收集于收集罐(8)中;

所述管式反应器(5)的右端下部出口通过第一热交换器(3)的热通道与锥形倒置塔(10)由管路连接,以便将加氢脱氧反应结束后的反应液通入锥形倒置塔(10)中静置沉淀,锥形倒置塔(10)底部出口通过螺旋进料机(11)与搅拌釜(1)由管路连接,以便将沉降得到的催化剂重新送回搅拌釜(1)中;锥形倒置塔(10)上部的溢流口流出的反应液送入后处理系统;所述第二热交换器(4)的热通道内通入热媒流体;

所述管式反应器(5)内设有搅拌杆,搅拌杆的外侧壁设有扰流翅片,搅拌杆的右端从管式反应器(5)的右端中部穿出并连接电机,电机能够驱动管式反应器(5)内的搅拌杆转动,在搅拌杆外侧壁上扰流翅片转动的作用下,促使管式反应器(5)内的反应液均匀混合;

所述工艺包括以下步骤:

1)废弃油脂经过高压水解得到脂肪酸;

2)将脂肪酸加入搅拌釜(1)中,同时在搅拌釜(1)中加入加氢催化剂和硫化剂,搅拌混合均匀,形成原料混合液;

3)搅拌釜(1)内的原料混合液由离心泵(2)抽出,并经第一热交换器(3)初步预热后,与氢气一并进入第二热交换器(4)中进一步加热升温至反应温度,然后从管式反应器(5)的左端入口进入管式反应器(5)内进行反应;

4)未反应的氢气从管式反应器(5)的右端上部出口排出,经过冷凝器一(7)将氢气夹带的有机物冷凝后,由压缩机一(9)加压为高压氢气,该高压氢气重新回用于管式反应器(5)内,其中冷凝器一(7)冷凝下来的有机物收集于收集罐(8)中;

5)反应结束后的反应混合液从管式反应器(5)的右端下部出口排出,在第一热交换器(3)中与原料混合液进行换热后,进入锥形倒置塔(10)中静置沉淀以将反应产物与加氢催化剂分离,锥形倒置塔(10)底部沉降的加氢催化剂由螺旋进料机(11)送回搅拌釜(1)中,实现加氢催化剂的重复利用;除去加氢催化剂后的反应产物经过后处理,即得到最终产品;

步骤2)中,所述催化剂为过渡金属催化剂,选择为Ni‑Mo‑W/Al2O3加氢脱氧催化剂;

管式反应器(5)内的反应压力为1~10Mpa;

步骤2)中,脂肪酸与加氢催化剂和硫化剂混合形成的原料混合液中,加氢催化剂的质量分数为10‑25%,硫化剂为二硫化碳,硫化剂的体积是脂肪酸体积的1% 2.5%。

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2.如权利要求1所述的一种基于废弃油脂加氢脱氧制备第二代生物柴油的工艺,其特征在于所述后处理系统包括萃取塔(12)和精馏系统,锥形倒置塔(10)上部的溢流口通过管路与萃取塔(12)的下部进口连接,萃取塔(12)的顶部进口通入有碱液,萃取塔(12)的底部出口排出萃取后的碱液,萃取塔(12)的上部出口通过管路与精馏系统连接,以便将萃取脱硫后的反应液送入精馏系统中精馏分离提纯,获得最终的纯品;其中锥形倒置塔(10)上部的溢流口处设置有过滤网。

3.如权利要求2所述的一种基于废弃油脂加氢脱氧制备第二代生物柴油的工艺,其特征在于所述的精馏系统包括精馏塔(13),精馏塔(13)的进料口与萃取塔(12)的上部出口由管路连接,精馏塔(13)的塔顶出气口与冷凝器二(14)、冷阱一(16)和压缩机二(17)依次由管路连接,精馏塔(13)内的真空在压缩机二(17)的运行作用下维持,精馏塔(13)的塔顶出气口排出的蒸汽由冷凝器二(14)冷凝下来,部分凝液作为回流液返回精馏塔(13)塔顶内,其余凝液作为馏出液收集于容器罐一(15)内;精馏塔(13)底部连接有再沸器(18),再沸器(18)将釜液部分加热汽化形成蒸汽,再沸器(18)内的部分釜液进入冷阱二(19)冷却后,作为塔底产品收集于容器罐二(20)内。

4.如权利要求1所述的一种基于废弃油脂加氢脱氧制备第二代生物柴油的工艺,其特征在于步骤1)中,废弃油脂先进行沉淀、过滤、除去水杂的预处理后再进行高压水解,高压水解的温度为70‑90℃,高压水解的压力为0.5‑0.7MPa,高压水解的时间为1‑6小时。

5.如权利要求1所述的一种基于废弃油脂加氢脱氧制备第二代生物柴油的工艺,其特征在于第一热交换器(3)将原料混合液预热至80~350℃,第二热交换器(4)将原料混合液进一步加热至100~500℃,管式反应器(5)内的反应温度为100~500℃;进入管式反应器(5)的左端入口的氢油体积比为100~2000,管式反应器(5)内反应的停留时间为1~48h。

6.如权利要求1所述的一种基于废弃油脂加氢脱氧制备第二代生物柴油的工艺,其特征在于步骤5)中反应产物的后处理过程为:将反应产物从萃取塔(12)的下部进口通入,同时从萃取塔(12)的顶部进口通入碱液,碱液与反应产物在萃取塔(12)内逆流接触萃取,从而对反应产物进行脱硫处理;从萃取塔(12)的上部出口流出的脱硫后反应产物进入精馏塔(13)中精馏分离提纯,获得最终产品;其中,所述碱液质量浓度的20%‑40%的氢氧化钠水溶液,碱液与反应产物的体积比为1 : 1   10。

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