[发明专利]一种过热水蒸气辅助生物油脂催化裂解的方法

说明书

本发明公开了一种过热水蒸气辅助生物油脂催化裂解的方法，属于生物质能源高值化利用技术领域。在过热水蒸气的辅助下对生物油脂进行催化裂解制备烯烃含量较高的生物燃油；所述过热水蒸气的温度为500～600℃。本发明催化裂解过程中使用过热水蒸气一方面为生物油脂的催化裂解提供热源，过热水蒸气传热性能较好，有利于提高生物油脂的催化裂解转化率；另一方面过热水蒸气热解产生质子氢，可以辅助烯烃的形成，提高烯烃和烷烃的得率。

技术领域

本发明属于生物质能源高值化利用技术领域，具体涉及一种过热水蒸气辅助生物油脂催化裂解的方法。

背景技术

目前，可再生能源的利用研究越来越多，其中以生物油脂为原料制备生物燃油的研究得到了许多科研人员的关注。生物油脂的利用有几种途径：第一，酯交换法制备第一代生物柴油，在酸和碱催化剂的条件下发生酯交换反应形成的脂肪酸酯能够在发动机里燃烧提供热量。第二，油脂的催化裂解制备生物燃油，在外加热源的条件下，利用碱金属或者分子筛催化剂的催化作用，脂肪酸能够得到有效的脱氧，获得一系列的碳氢化合物，其分子结构分布于石油组分的分子分布十分相似，也能够作为一种很好的燃料。特别是在芳构化或者异构化之后能够制备到各种燃料，包括：生物航煤、生物汽油、生物柴油等等。第三，脂肪酸原料在氢气和加氢催化剂的作用下，能够脱氧形成碳链分布在C₁₅-C₁₈左右的烷烃，可以直接当作柴油应用。

生物油脂的催化裂解是生产可再生液体燃料的又一重要途径，催化裂解能够有效地脱除羧酸中的氧，大多数碱催化裂解的产物主要是75％左右的液体燃料、2％-5％的水、15％-20％的气体产物，5％-10％的固体产物，其中液体燃料的组分主要由烯烃和烷烃组成，占比70％-80％，还有少部分的芳烃和烯烃。许多研究者用负载的分子筛催化剂对生物油脂进行催化裂解，比如用CaO/ZSM-5裂解生物油脂比碱催化裂解能够获得更多的芳烃化合物，这样液体燃油更适合于生物航油的应用。但是裂解转化率基本没有改变，只是ZSM-5的芳构化作用使得烃类的结构变化。还有利用MgO(ZnO)/SBA-15和MgO(ZnO,Al₂O₃)/MCM-41等催化剂进行裂解，能够有效的提高裂解液体得率或者会使得产物的酸值变高等。但是，这些负载分子筛的催化剂的制备成本相对高，如果考虑到生物油脂的工业化，则需要考虑催化剂的成本问题，多数高温催化裂解都是应用碱催化剂(CaO、Na₂CO₃等)，催化裂解获得的液体燃料组分与石油的组分非常相似，其中高烯烃和烷烃组分赋予液体组分很好的理化性能，其各种理化性质包括冷凝点、酸值、热重、密度、粘度和冰点都与商用燃油非常相似。其裂解油组分后面通过芳构化或者异构化和部分加氢之后调控其分子组成结构，能够制得油品符合商用燃油的使用标准。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种过热水蒸气辅助生物油脂催化裂解的方法，利用过热水蒸气供热实现高效的传热，在过热水蒸气的作用下提高烷烃和烯烃的含量，特别烯烃的含量提高将近10％。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种过热水蒸气辅助生物油脂催化裂解的方法，在过热水蒸气的辅助下对生物油脂进行催化裂解制备烯烃含量较高的生物燃油；所述过热水蒸气的温度为500～600℃。

所述的过热水蒸气辅助生物油脂催化裂解的方法，具体包括以下步骤：

(1)将催化剂加入到裂解反应釜的催化剂笼中，开启搅拌；

(2)裂解反应釜与过热水蒸气发生装置密封连接，打开过热水蒸气发生装置上的气体阀门向裂解反应釜中通入过热水蒸气，过热水蒸气的流速根据裂解反应釜内的设定温度进行调整：当裂解反应釜内的温度低于设定温度时，则提高过热水蒸气的流速，当裂解反应釜内的温度高于设定温度时，则减小过热水蒸气的流速，控制裂解反应釜内的温度为设定温度；实现了过热水蒸气为裂解反应釜提供热源的功能，节约能源；