[發明專利]一種過熱水蒸氣輔助生物油脂催化裂解的方法

在審

• 申請號: 202010168557.1
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111548863A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 徐俊明;龍鋒;蔣霞;蔣劍春;翟巧龍
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C11C3/00
• 分類號: C11C3/00;C10L1/02
• 代理公司: 南京申云知識產權代理事務所(普通合伙) 32274
• 代理人: 蘇秋麗;邱興天

本發明公開了一種過熱水蒸氣輔助生物油脂催化裂解的方法，屬于生物質能源高值化利用技術領域。在過熱水蒸氣的輔助下對生物油脂進行催化裂解制備烯烴含量較高的生物燃油；所述過熱水蒸氣的溫度為500～600℃。本發明催化裂解過程中使用過熱水蒸氣一方面為生物油脂的催化裂解提供熱源，過熱水蒸氣傳熱性能較好，有利于提高生物油脂的催化裂解轉化率；另一方面過熱水蒸氣熱解產生質子氫，可以輔助烯烴的形成，提高烯烴和烷烴的得率。

技術領域

本發明屬于生物質能源高值化利用技術領域，具體涉及一種過熱水蒸氣輔助生物油脂催化裂解的方法。

背景技術

目前，可再生能源的利用研究越來越多，其中以生物油脂為原料制備生物燃油的研究得到了許多科研人員的關注。生物油脂的利用有幾種途徑：第一，酯交換法制備第一代生物柴油，在酸和堿催化劑的條件下發生酯交換反應形成的脂肪酸酯能夠在發動機里燃燒提供熱量。第二，油脂的催化裂解制備生物燃油，在外加熱源的條件下，利用堿金屬或者分子篩催化劑的催化作用，脂肪酸能夠得到有效的脫氧，獲得一系列的碳氫化合物，其分子結構分布于石油組分的分子分布十分相似，也能夠作為一種很好的燃料。特別是在芳構化或者異構化之后能夠制備到各種燃料，包括：生物航煤、生物汽油、生物柴油等等。第三，脂肪酸原料在氫氣和加氫催化劑的作用下，能夠脫氧形成碳鏈分布在C₁₅-C₁₈左右的烷烴，可以直接當作柴油應用。

生物油脂的催化裂解是生產可再生液體燃料的又一重要途徑，催化裂解能夠有效地脫除羧酸中的氧，大多數堿催化裂解的產物主要是75％左右的液體燃料、2％-5％的水、15％-20％的氣體產物，5％-10％的固體產物，其中液體燃料的組分主要由烯烴和烷烴組成，占比70％-80％，還有少部分的芳烴和烯烴。許多研究者用負載的分子篩催化劑對生物油脂進行催化裂解，比如用CaO/ZSM-5裂解生物油脂比堿催化裂解能夠獲得更多的芳烴化合物，這樣液體燃油更適合于生物航油的應用。但是裂解轉化率基本沒有改變，只是ZSM-5的芳構化作用使得烴類的結構變化。還有利用MgO(ZnO)/SBA-15和MgO(ZnO,Al₂O₃)/MCM-41等催化劑進行裂解，能夠有效的提高裂解液體得率或者會使得產物的酸值變高等。但是，這些負載分子篩的催化劑的制備成本相對高，如果考慮到生物油脂的工業化，則需要考慮催化劑的成本問題，多數高溫催化裂解都是應用堿催化劑(CaO、Na₂CO₃等)，催化裂解獲得的液體燃料組分與石油的組分非常相似，其中高烯烴和烷烴組分賦予液體組分很好的理化性能，其各種理化性質包括冷凝點、酸值、熱重、密度、粘度和冰點都與商用燃油非常相似。其裂解油組分后面通過芳構化或者異構化和部分加氫之后調控其分子組成結構，能夠制得油品符合商用燃油的使用標準。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種過熱水蒸氣輔助生物油脂催化裂解的方法，利用過熱水蒸氣供熱實現高效的傳熱，在過熱水蒸氣的作用下提高烷烴和烯烴的含量，特別烯烴的含量提高將近10％。

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種過熱水蒸氣輔助生物油脂催化裂解的方法，在過熱水蒸氣的輔助下對生物油脂進行催化裂解制備烯烴含量較高的生物燃油；所述過熱水蒸氣的溫度為500～600℃。

所述的過熱水蒸氣輔助生物油脂催化裂解的方法，具體包括以下步驟：

(1)將催化劑加入到裂解反應釜的催化劑籠中，開啟攪拌；

(2)裂解反應釜與過熱水蒸氣發生裝置密封連接，打開過熱水蒸氣發生裝置上的氣體閥門向裂解反應釜中通入過熱水蒸氣，過熱水蒸氣的流速根據裂解反應釜內的設定溫度進行調整：當裂解反應釜內的溫度低于設定溫度時，則提高過熱水蒸氣的流速，當裂解反應釜內的溫度高于設定溫度時，則減小過熱水蒸氣的流速，控制裂解反應釜內的溫度為設定溫度；實現了過熱水蒸氣為裂解反應釜提供熱源的功能，節約能源；