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CN105038837A - 一种利用菜籽油脚制备烃类燃料的方法 - Google Patents

一种利用菜籽油脚制备烃类燃料的方法 Download PDF

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CN105038837A CN201510440231.9A CN201510440231A CN105038837A CN 105038837 A CN105038837 A CN 105038837A CN 201510440231 A CN201510440231 A CN 201510440231A CN 105038837 A CN105038837 A CN 105038837A
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silicon carbide
spherical
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CN201510440231.9A
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Inventor
王允圃
刘玉环
阮榕生
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Nanchang University
Original Assignee
Nanchang University
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Publication date
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

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Abstract

一种利用菜籽油脚制备烃类燃料的方法，包括以下步骤：（1）按碳化硅球形颗粒:HZSM-5球形催化剂=1:1～10:1的质量比，称取碳化硅球形颗粒和HZSM-5球形催化剂，混合均匀加入石英反应釜中；（2）石英反应釜置于微波裂解仪器中，加热至450～600？℃，60-120？r/min机械搅拌，逐渐添加菜籽油脚，将产生的蒸汽冷凝，得到烃类燃料。本发明工艺简单，裂解快速，所得裂解燃油饱和度高，环烷烃及芳香烃含量可达75%，含氧量低，低温流动性好，热值较高，稳定性强。

Description

一种利用菜籽油脚制备烃类燃料的方法
技术领域
本发明属于生物质能源转化技术领域。
背景技术
世界能源大多为石油衍生物和石油的不同馏分，航空煤油是石油产品之一，主要由不同馏分的烃类化合物组成。我国石油资源较为匮乏，其透支消耗也严重威胁国土安全和制约经济发展，可再生能源的研究开发成为一个迫在眉睫的问题。生物燃料被定义为从生物质能源中生产的气态或液态燃料，在生物燃料中受到广泛关注的可再生烃类燃料近年来有显著进展，相比传统生物柴油，高质量的烃类燃料具有黏度小，低温流动性好，十六烷值高等特点。
我国是一个植物油生产大国，在利用玉米、棉籽、菜籽、大豆等原料生产油脂的过程中会产生大量的油脚副产物，近几年来油脂工业得到了快速发展，每年的油脂精炼加工能力超过5100万t，在精炼加工过程中产生的油脚和皂脚在1000万t以上，而这些皂脚的排放会造成巨大的环境污染，因此利用廉价皂脚转化为可再生烃类燃料意义重大。
油脚中主要含脂肪酸盐，即油脂中的游离脂肪酸与氢氧化钠反应生成的脂肪酸钠。含有原料油脂的全部脂肪酸，并以肥皂的形式存在，含有较少的中性油及较多的色素和电解质。在将皂脚分离的过程会夹带着部分中性油、脂肪酸和色素等杂质，其成分随工艺条件不同而异，大致为：中性油(甘油酯)为8%~27%，皂(脂肪酸钠)为30%~40%，其余主要为水，还有少量的游离脂肪酸、磷脂和类脂物和色素等物质，其总脂肪酸含量高达40%~60%。现在国内皂脚多用于饲料、制皂和制作酸化油，把它做成燃料油的研究较少。
发明内容
本发明的目的提供一种利用菜籽油脚制备烃类燃料的方法。该方法所得裂解燃油饱和度高，环烷烃及芳香烃含量可达75%，含氧量低，低温流动性好，热值较高，稳定性强。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种利用菜籽油脚制备烃类燃料的方法，其特征包括以下步骤。
（1）按碳化硅球形颗粒:HZSM-5球形催化剂=1:1～10:1的质量比，称取碳化硅球形颗粒和HZSM-5球形催化剂，混合均匀加入石英反应釜中。
（2）石英反应釜置于微波裂解仪器中，加热至450～600℃，60-120r/min机械搅，逐渐添加菜籽油脚，将产生的蒸汽冷凝，得到烃类燃料。
本发明所述的碳化硅球形颗粒直径为5mm-20mm。
本发明所述的HZSM-5球形催化剂颗粒直径为5mm-20mm，Si/C=20-50，比表面积为350-450m2/g。
油脚因其具有高介电常数，在微波场中能够迅速升温发生裂解反应，反应体系中添加碳化硅球形颗粒及HZSM-5球形催化剂，微波场中形成高热催化床层，油脚进入反应体系后迅速发生界面催化反应，有利提高热解烃类燃料的饱和度，增加其稳定性。
本发明具有以下优点。
1、突破菜籽油脚生产生物柴油的局限性，提供一种菜籽油脚制备高饱和度烃类燃油的新方法。
2、采用碳化硅球形颗粒与HZSM-5球形催化剂混合加入反应釜，微波场中形成高热催化床层，并通过机械搅拌增加反应界面，HZSM-5催化剂在微波反应体系中促进菜籽油脚发生环化反应，提高烃类燃料的饱和度。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
实施例1。
将500g球形碳化硅（直径10mm）、250gHZSM-5球形催化剂（直径10mm，Si/C=30，比表面积400m2/g）加入带有机械搅拌，冷凝管的三口石英瓶中，置于微波裂解仪中，固定功率升温至550℃，机械搅拌80r/min，逐渐添加500g菜籽油脚，30min滴完，继续保持550℃催化裂解无馏分生成，微波裂解得到烃类燃料358g，GC-MS分析，裂解燃油中饱和烃类含量90.2%，其中环烷烃和芳香烃含量达81.7%。
实施例2。
将500g球形碳化硅（直径5mm）、100gHZSM-5球形催化剂（直径5mm，Si/C=25，比表面积360m2/g）加入带有机械搅拌，冷凝管的三口石英瓶中，置于微波裂解仪中，固定功率升温至500℃，机械搅拌60r/min，逐渐添加500g菜籽油脚，30min滴完，继续保持500℃催化裂解无馏分生成，微波裂解得到烃类燃料327g，GC-MS分析，裂解燃油中饱和烃类含量87.6%，其中环烷烃和芳香烃含量达76.2%。
实施例3。
将500g球形碳化硅（直径15mm）、250gHZSM-5球形催化剂（直径15mm，Si/C=30，比表面积420m2/g）加入带有机械搅拌，冷凝管的三口石英瓶中，置于微波裂解仪中，固定功率升温至550℃，机械搅拌90r/min，逐渐添加500g菜籽油脚，30min滴完，继续保持550℃催化裂解无馏分生成，微波裂解得到烃类燃料343g，GC-MS分析，裂解燃油中饱和烃类含量88.4%，其中环烷烃和芳香烃含量达78.9%。
实施例4。
将500g球形碳化硅（直径20mm）、200gHZSM-5球形催化剂（直径20mm，Si/C=50，比表面积450m2/g）加入带有机械搅拌，冷凝管的三口石英瓶中，置于微波裂解仪中，固定功率升温至600℃，机械搅拌80r/min，逐渐添加500g菜籽油脚，30min滴完，继续保持600℃催化裂解无馏分生成，微波裂解得到烃类燃料313g，GC-MS分析，裂解燃油中饱和烃类含量83.6%，其中环烷烃和芳香烃含量达75.1%。
实施例5。
将500g球形碳化硅（直径10mm）、500gHZSM-5球形催化剂（直径10mm，Si/C=30，比表面积400m2/g）加入带有机械搅拌，冷凝管的三口石英瓶中，置于微波裂解仪中，固定功率升温至450℃，机械搅拌60r/min，逐渐添加500g菜籽油脚，30min滴完，继续保持450℃催化裂解无馏分生成，微波裂解得到烃类燃料303g，GC-MS分析，裂解燃油中饱和烃类含量81.1%，其中环烷烃和芳香烃含量达74.3%。

Claims (3)

1.一种利用菜籽油脚制备烃类燃料的方法，其特征是包括以下步骤：
（1）按碳化硅球形颗粒:HZSM-5球形催化剂=1:1～10:1的质量比，称取碳化硅球形颗粒和HZSM-5球形催化剂，混合均匀加入石英反应釜中；
（2）石英反应釜置于微波裂解仪器中，加热至450～600℃，60-120r/min机械搅拌，逐渐添加菜籽油脚，将产生的蒸汽冷凝，得到烃类燃料。
2.根据权利要求1所述的利用菜籽油脚制备烃类燃料的方法，其特征是所述的碳化硅球形颗粒直径为5mm-20mm。
3.根据权利要求1所述的利用菜籽油脚制备烃类燃料的方法，其特征是所述的HZSM-5球形催化剂颗粒直径为5mm-20mm，Si/C=20-50，比表面积为350-450m2/g。
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