[发明专利]一种用地沟油和废机油制备生物柴油的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于生物柴油制备领域，具体涉及一种用地沟油和废机油制备生物柴油装置及方法。

背景技术

生物柴油通常指脂肪酸甲酯或乙酯，是利用各类动植物油脂为原料，与甲醇或乙醇等醇类物质经过酯交换反应，使其最终变成可供内燃机使用的一种燃料。这类生物柴油与石化柴油相比有其明显的缺点：1)粘度大，流动性变差。2) 动力降低 8%-10%. 生物柴油热值与石化柴油热值相比为32.8：35.7，即在相同质量下，动力约为石化柴油的92％。3) 因生物柴油的分子较大，粘度较高，因而影响喷射时程，导致喷射效果不佳。 该类生物柴油的生产技术主要是采用酸碱两步催化法，该技术必须进行酸碱水洗，不可避免的会产生大量的废水及皂化物，处理步骤繁琐。如果甲醇或甘油分离不彻底带入到生物柴油中，会严重降低生物柴油的品质，而且对柴油机造成一定损坏。

发明内容

本发明提供了一种用地沟油和废机油制备生物柴油装置及方法，本发明制得的生物柴油的主要成分为C₁₀-C₁₆的烃类，其粘度、低温流动性、热值都达到了石化柴油的指标，并且具有含硫量比石化柴油低的优点。本发明所述制备方法不仅工艺简单，产品质量好；而且减少了水洗及脱色处理的过程；采用塔式固体床反应器，还具有反应速度快，催化剂可以循环使用，催化剂选择性好的优点。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种用地沟油和废机油制备生物柴油的装置，它包括地沟油沉降池、废机油沉降池、混合器、换热器、塔式固定床反应器、冷凝系统、储气罐、柴油罐和汽油罐，所述地沟油沉降池和废机油沉降池分别与混合器连接，所述混合器与换热器连接，所述换热器通过预热器与塔式固定床反应器下部连接，所述冷凝系统与换热器连接，所述冷凝系统包括与换热器连接的第一冷凝器、与柴油罐连接的第二冷凝器、与汽油罐连接的第三冷凝器和与储气罐连接的第四冷凝器；所述塔式固定床反应器下部为反应釜，反应釜上端连接管式固定床反应器，所述管式固定床反应器分为一级反应器和二级反应器。

对上述技术方案的进一步改进：所述地沟油沉降池和废机油沉降池均设有排污口。

对上述技术方案的进一步改进：所述地沟油沉降池和废机油沉降池通过蒸汽盘管进行加热。

本发明还提供了所述的用地沟油和废机油制备生物柴油的装置制备生物柴油的方法，它包括以下步骤： 

(1) 预处理

将地沟油泵入地沟油沉降池中，加热至60-70℃，静置沉淀2-3小时形成分液层，除去下层固体杂质混合物，负压0.08-0.098MPa下蒸发去除原料中的水分，得到地沟油标样；

废机油的预处理方法与上述地沟油相同，得到废机油标样；

(2) 催化裂解反应

将所述地沟油标样与废机油标样按质量比3：1泵入混合器中，混合得到标准原料油，标准原料油经换热器和预热器加热至200-250℃，泵入塔式固定床反应器，反应釜经加热至400-450℃，形成的标准原料油的蒸汽通过一级反应器在催化裂化催化剂的作用下发生裂解反应，得到一级反应混合物，所述一级反应混合物进入二级反应器，在加氢催化剂的作用下一级反应混合物之间发生加成反应，得到粗产品；

(3) 产品收集

所述粗产品通过冷凝系统，冷凝后分别收集到浅黄色生物柴油、生物汽油及可燃气。

对上述技术方案的进一步改进：所述催化裂化催化剂为MLC-500系列。 

对上述技术方案的进一步改进：所述加氢催化剂为Y型分子筛与?型分子筛。 

对上述技术方案的进一步改进：经冷凝系统馏出温度为200-350℃的组分冷凝后进入柴油罐，馏出温度为60-200℃的组分冷凝后进入汽油罐，不凝气部分进入气柜收集。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

1、本发明以地沟油及废机油混合物制备生物柴油，地沟油裂解过程中产生了部分含氧物，此含氧物为醛类、酮类等，不适合用作柴油机燃料，具有很强的刺激性气味，但加入废机油后，此含氧物在加氢催化剂的作用下与废机油的裂解产物发生反应产生烃类、水、二氧化碳，使裂解反应产物更接近石化柴油的性质，增大产柴油比例。

2、本发明利用塔式固定床反应器用于催化裂解反应，具有加热方便，操作简单，设备投资小，处理量易控，操作成本低的优点；而且催化剂可以循环利用；制得的生物柴油产品质量稳定。