[發明專利]一種雙級微波串接催化熱解廢棄油脂的裝置

在審

• 申請號: 202011358390.1
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112387227A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 柯林垚;王允圃;吳秋浩;李志;李薇;田曉潔;張樂天;郭舒淇;劉玉環
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12;B01J8/06;C11C3/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 袁紅梅

本發明涉及一種雙級微波串接催化熱解廢棄油脂的裝置，包括進料器、微波吸收劑床層、雙口石英反應瓶、第一級微波熱解裝置、石英催化管、催化劑床層、第二級微波催化裝置、生物油收集裝置、冷凝系統、防倒吸裝置、洗氣裝置、氣體流量監測裝置、抽氣泵和氣體收集裝置。在微波吸收劑床層達到目標熱解溫度后，物料通過進料器加入雙口石英反應瓶進行快速熱解，產生的熱解蒸氣通過催化劑床層進行催化重整，后進入冷凝系統冷凝成生物油，不可冷凝氣體再依次進入防倒吸裝置、洗氣裝置、氣體流量監測裝置、抽氣泵，最后由氣體收集裝置收集。本發明實現了廢棄油脂快速熱解，提高生物油產率；可提高催化效果，并減緩催化劑結焦失活、延長催化劑使用壽命。

技術領域

本發明涉及廢棄油脂資源化利用領域，尤其涉及一種雙級微波串接催化熱解廢棄油脂的裝置。

背景技術

化石燃料的急劇消耗，使能源安全成為重大挑戰。近年來，廢棄油脂轉化富烴燃油的研究日益熱絡。油脂工業是我國糧油食品工業的重要組成部分，在國民經濟中具有十分重要的作用和地位。在食用、加工動植物油脂過程中，不可避免產生廢棄油脂。全球經濟的高速發展，很大程度上提升了人們的生活水平，廢棄油脂產量也隨之劇增。2019年僅我國食用植物油理論產量高達6000萬噸，產生的廢棄油脂總量超過1000萬噸。其龐大的數量和造成的嚴重環境污染使填埋等處理方式不再適用，且會造成資源浪費。合理利用和開發廢棄油脂及其衍生產品具有一定的經濟價值和生態效益。

熱解作為一種廢棄油脂的資源化和高值化利用技術，逐漸受到關注。目前，微波作為一種新型加熱方式，具有即時性、整體性、高效性，能實現熱效應和非熱效應的協同，在加快反應速率和增加產物收率等方面具有明顯優勢。相比于傳統電加熱熱解，微波輔助熱解具有能量利用率高、加熱速度快，因此應用更為廣泛。然而，微波對烴類產物的選擇性不強，制成的生物油因含氧量高依舊存在系列缺陷，如熱值低、熱穩定性差、含水量高、酸度高、粘度高、腐蝕性強，嚴重制約了廢棄油脂微波熱解制烴的發展與應用。為促進生物油脫氧，催化劑通常被引入熱解體系。結合快速熱解和催化重整，有效降低含氧量，大幅度提升了生物油品質。然而傳統的催化反應由電力供熱，不僅能量利用率低，且易造成催化劑結焦失活。微波加熱催化具有更均勻的催化床層溫度分布，其形成的熱點效應還可為消碳反應(C+CO₂＝2CO)供能，促進催化劑上積碳減少，有效延長了催化劑使用壽命。

微波熱解結合微波催化可以提高能量利用效率，提高生物油的產率和品質。然而通常為共用一個微波爐腔，需將原料與催化劑混合放置。這將導致廢棄油脂熱解后產生的灰分堆積在催化劑表面，造成催化劑不可逆失活。同時，受限于同一微波爐腔，熱解和催化溫度不能分別精確調控，不利于催化熱解過程的控制與優化。因此，本發明開發了一種雙級微波串接催化熱解廢棄油脂的裝置，對微波輔助熱解與催化過程進行雙重調控，實現廢棄油脂的高值化利用。

發明內容

本發明為實現廢棄油脂的高值化利用，提供一種雙級微波串接催化熱解廢棄油脂的裝置，具有能量利用率高，生物油產率、品質高，及催化劑使用壽命長等優勢，具有廣闊的工業應用前景。

本發明將通過以下技術方案得以實現：

一種雙級微波串接催化熱解廢棄油脂的裝置，包括進料器、微波吸收劑床層、雙口石英反應瓶、第一級微波熱解裝置、石英催化管、催化劑床層、第二級微波催化裝置、生物油收集裝置、冷凝系統、防倒吸裝置、洗氣裝置、氣體流量監測裝置、抽氣泵、氣體收集裝置。

第一級微波熱解裝置內設有微波吸收劑床層和雙口石英反應瓶，雙口石英反應瓶的上向支管口與進料器相連，右向支管口與第二級微波催化裝置內的石英催化管的左端相連，石英催化管內有催化劑床層，右端通過轉接彎頭與生物油收集裝置相連，生物油收集裝置與冷凝系統相連，冷凝系統通過橡膠軟管依次與防倒吸裝置、洗氣裝置、氣體流量監測裝置、抽氣泵及氣體收集裝置相連。

上述的一種雙級微波串接催化熱解廢棄油脂的裝置，其中：所述的進料器為帶有活動旋塞的可控進料器。