一種非食用油脂與廢棄塑料共裂解制備高烷烴含量燃油的方法技術(shù)

一種非食用油脂與廢棄塑料共裂解制備高烷烴含量燃油的方法，按如下步驟：(1)將廢塑料切割破碎成面積小于100cm2的碎片；(2)將廢塑料和非食用油脂按質(zhì)量比1:?1~1:10混合的比例混合；(3)將混合物料送入裂解反應(yīng)器，用氮?dú)庵脫Q出反應(yīng)器中的空氣，升溫，升溫速率為5~300℃/min，當(dāng)反應(yīng)物溫度升溫到達(dá)150℃時(shí)，開啟攪拌裝置，繼續(xù)升溫，裂解反應(yīng)溫度控制在350~600℃，反應(yīng)時(shí)間為2~90min，裂解反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)氣、固分離后，將氣體冷凝即為高烷烴含量的燃料油。本發(fā)明專利技術(shù)針對(duì)塑料結(jié)構(gòu)致密，裂解過程焦化嚴(yán)重的問題，充分利用油脂對(duì)塑料的溶脹效應(yīng)，以及油脂中甘油殘基在特定的裂解條件下釋放游離態(tài)氫原子的特點(diǎn)。獲得產(chǎn)油率85%以上，其中烷烴含量高達(dá)74%的穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的液態(tài)燃油。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種非食用油脂與廢棄塑料共裂解制備高烷烴含量燃油的方法
本專利技術(shù)屬于環(huán)境化學(xué)工程和新能源化工領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
生物燃料相對(duì)于化石燃料最大的優(yōu)點(diǎn)是具有可再生性和零排放性，目前，動(dòng)物油脂和植物油脂（兩者均為甘油三酯）是獲得生物燃料的主要原料。甘油三酯通過熱裂解等熱化學(xué)手段可得到可再生燃油，生產(chǎn)過程有可觀的氫氣富余。與此同時(shí)在市政固體垃圾、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有大量廢氣塑料，因其在自然界難以被生物分解而形成白色污染。塑料的主要成分是聚合烯烴，已經(jīng)開展的廢棄塑料高溫?zé)崃呀饣虼呋呀庵苽洳伙柡蜔N研究較多，很多情況下只能側(cè)重于制造可燃?xì)怏w。例如中國(guó)專利20132002196.3，公開了一種塑料資源化連續(xù)氣化裂解多效爐。這是由于聚合烯烴結(jié)構(gòu)致密，塑料裂解屬于隨機(jī)的自由基反應(yīng)，裂解反應(yīng)往往以碳?xì)滏I的斷裂為優(yōu)先順序，結(jié)果產(chǎn)生大量焦炭，液態(tài)產(chǎn)物得率低下，所得到少量的裂解油中含有大量烯烴、芳烴等不飽和烴，性質(zhì)不穩(wěn)定，抗氧化穩(wěn)定性差。因此需要對(duì)塑料裂解油進(jìn)行加氫處理，中國(guó)專利技術(shù)200810225614.4，公布了一種廢塑料裂解油加氫生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)柴油調(diào)和組分的方法。關(guān)于利用非食用動(dòng)物油脂和植物油脂裂解制備燃油的研究報(bào)道較多。中國(guó)專利技術(shù)201210397793.6提供了一種USY催化裂解生物油脂制備液體燃油的方法，反應(yīng)溫度400～500℃，宣稱甘油三酯裂解率可達(dá)到90%以上，液體燃油得率可以達(dá)到80%以上，產(chǎn)物集中在Ｃ８～Ｃ１０之間。楊寧等以下行床為反應(yīng)器，用超穩(wěn)分子篩平衡催化劑對(duì)植物油進(jìn)行催化裂解研究，在460～560℃的溫度范圍內(nèi)，液體收率大于90%，裂化汽油辛烷值達(dá)到90，且氧、硫、氮及其它重金屬和灰分都未檢出，芳烴和烯烴的含量分別為39.74%和30.79%（楊寧，魏飛，李強(qiáng).下行床催化裂化植物油制備清潔汽油小型熱態(tài)實(shí)驗(yàn)研究[C]//中國(guó)石油學(xué)會(huì)第五屆石油煉制學(xué)術(shù)年會(huì)，2005：633-656.），表明油脂裂解制備烴類燃料的技術(shù)相對(duì)成熟。然而，非食用動(dòng)物油脂和植物油脂與塑料共同裂解目前則鮮有研究工作的報(bào)道。能否充分利用非食用油脂某些理化特性上的優(yōu)勢(shì)，針對(duì)塑料結(jié)構(gòu)致密，裂解過程焦化嚴(yán)重的問題，充分利用油脂對(duì)塑料的溶脹效應(yīng)，以及油脂中甘油殘基在特定的裂解條件下釋放游離態(tài)氫原子的特點(diǎn)，降低塑料裂解的活化能，縮短裂解反應(yīng)時(shí)間，提高裂解產(chǎn)物的飽和度，成為關(guān)鍵性問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，特別是廢棄塑料熱裂解制備燃油效率低下的問題。提供一種利用非食用油脂與廢塑料共同裂解制備高烷烴含量的燃料油的方法，降低裂解反應(yīng)活化能，提升兩者共裂解燃油總得率、同時(shí)改善燃料油的品質(zhì)。本專利技術(shù)是通過如下步驟實(shí)現(xiàn)。（1）將廢塑料切割破碎成面積小于100cm2的碎片。（2）將廢塑料和非食用油脂按質(zhì)量比1:1~1:10混合的比例混合。（3）將混合物料送入裂解反應(yīng)器，用氮?dú)庵脫Q出反應(yīng)器中的空氣，升溫，升溫速率為5~300℃/min，當(dāng)反應(yīng)物溫度升溫到達(dá)150℃時(shí)，開啟攪拌裝置，繼續(xù)升溫，裂解反應(yīng)溫度控制在350~600℃，反應(yīng)時(shí)間為5~90min，裂解反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)氣、固分離后，氣體冷凝后的液體即為高烷烴含量的燃料油。本專利技術(shù)中所述的非食用油脂是指廢棄植物油脂、廢棄的動(dòng)物油以及非食用性的植物油脂。本專利技術(shù)所述的廢棄塑料是指廢棄的低密度聚乙烯、廢棄的高密度聚乙烯、廢棄的聚丙烯、廢棄的聚氯乙烯和廢棄的聚苯乙烯。本專利技術(shù)所述的裂解反應(yīng)器是高壓容器，不銹鋼材質(zhì)。本專利技術(shù)中所獲得的裂解產(chǎn)物中液態(tài)產(chǎn)物得率可達(dá)85%以上，其中烷烴含量高達(dá)74%以上，經(jīng)過精餾的液態(tài)燃油抗氧化穩(wěn)定性總不溶物小于0.5mg/100ml（GB252-200檢測(cè)法）。本專利技術(shù)首先是利用油脂熱導(dǎo)性好以及對(duì)塑料的溶脹效應(yīng)，降低塑料裂解的活化能，縮短裂解反應(yīng)時(shí)間，達(dá)到控制焦化反應(yīng)，提高液態(tài)燃油得率的目的。其次是利用油脂中甘油殘基在特定的裂解條件下釋放游離態(tài)氫原子的特點(diǎn)，促進(jìn)長(zhǎng)鏈聚合烯烴裂解形成的帶正電荷片段，及時(shí)得到加氫而穩(wěn)定下來，抑制端烯烴、多不飽和烴、芳烴的形成，把廢塑料的氫碳比較高的優(yōu)勢(shì)，和非食用油脂化學(xué)反應(yīng)活性優(yōu)勢(shì)巧妙結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了非食用油脂和廢棄塑料在液態(tài)燃油轉(zhuǎn)化過程中優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。開發(fā)優(yōu)質(zhì)液態(tài)燃料，最大可能地利用了非食用油脂可再生生物質(zhì)資源，防止餐飲廢油回流餐桌，也為解決廢塑料的環(huán)境污染問題提供了創(chuàng)新方法，同時(shí)為食品安全和環(huán)境保護(hù)提供了一項(xiàng)可行的技術(shù)。本專利技術(shù)突出優(yōu)點(diǎn)是。（1）利用油脂熱導(dǎo)性好以及對(duì)塑料的溶脹效應(yīng)，降低塑料裂解的活化能，縮短裂解反應(yīng)時(shí)間，達(dá)到控制焦化反應(yīng)，提高液態(tài)燃油得率的目的。（2）利用油脂中甘油殘基在特定的裂解條件下釋放游離態(tài)氫原子的特點(diǎn)，促進(jìn)長(zhǎng)鏈聚合烯烴裂解形成的帶正電荷片段，及時(shí)得到加氫而趨于穩(wěn)定，抑制端烯烴、多不飽和烴、芳烴的形成，提升油品質(zhì)量。（3）本項(xiàng)專利技術(shù)把廢塑料的氫碳比較高的優(yōu)勢(shì)，和非食用油脂化學(xué)反應(yīng)活性優(yōu)勢(shì)巧妙結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了非食用油脂和廢棄塑料在液態(tài)燃油轉(zhuǎn)化過程中優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。開發(fā)優(yōu)質(zhì)液態(tài)燃料，最大可能的利用了非食用油脂可再生生物質(zhì)資源，防止餐飲廢油回流餐桌，也解決了廢塑料的環(huán)境污染問題，同時(shí)為食品安全和環(huán)境保護(hù)提供了一項(xiàng)可行的技術(shù)，具有突出的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，其開發(fā)利用前景光明。具體實(shí)施方式本專利技術(shù)將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1。（1）將廢棄的低密度聚乙烯塑料30克切割成面積為4cm2的近正方形碎片。（2）將步驟（1）廢棄的低密度聚乙烯塑料碎片和光皮樹油按質(zhì)量比1:1混合。（3）將步驟（2）混合物料送入裂解反應(yīng)器，用氮?dú)庵脫Q出反應(yīng)器中的空氣，升溫，升溫速率為20℃/min，當(dāng)反應(yīng)物溫度升溫到達(dá)150℃時(shí)，開啟攪拌裝置，繼續(xù)升溫，將裂解反應(yīng)溫度控制在400℃，反應(yīng)時(shí)間為20min，裂解反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)氣、固分離后，氣體產(chǎn)物中可冷凝的液體得到液態(tài)燃料油51.3克。經(jīng)分析其中烷烴含量高達(dá)74%，經(jīng)過精餾的液態(tài)燃油抗氧化穩(wěn)定性總不溶物小于0.5mg/100ml（GB252-200檢測(cè)法）。實(shí)施例2。（1）將廢棄的高密度聚乙烯塑料30克切割成面積為3cm2的近正方形碎片。（2）將步驟（1）廢棄的高密度聚乙烯塑料碎片和光皮樹油按質(zhì)量比1:1.5混合。（3）將步驟（2）混合物料送入裂解反應(yīng)器，用氮?dú)庵脫Q出反應(yīng)器中的空氣，升溫，升溫速率為25℃/min，當(dāng)反應(yīng)物溫度升溫到達(dá)150℃時(shí)，開啟攪拌裝置，將裂解反應(yīng)溫度控制在450℃，反應(yīng)時(shí)間為18min，裂解反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)氣、固分離后，氣體產(chǎn)物中可冷凝的液體得到液態(tài)燃料油64克。經(jīng)分析其中烷烴含量高達(dá)76%，經(jīng)過精餾的液態(tài)燃油抗氧化穩(wěn)定性總不溶物小于0.6mg/100ml（GB252-200檢測(cè)法）。實(shí)施例3。（1）將廢棄的聚丙烯塑料30克切割成面積為2cm2的近正方形碎片。（2）將步驟（1）廢棄的聚丙烯塑料碎片和光皮樹油按質(zhì)量比1:2混合。（3）將步驟（2）混合物料送入裂解反應(yīng)器，用氮?dú)庵脫Q出反應(yīng)器中的空氣，升溫，將升溫速率為30℃/min，當(dāng)反應(yīng)物溫度升溫到達(dá)150℃時(shí)，開啟攪拌裝置，裂解反應(yīng)溫度控制在500℃，反應(yīng)時(shí)間為17min，裂解反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)氣、固分離后，氣體產(chǎn)物中可冷凝的液體得到液態(tài)燃料油77克。經(jīng)分析其中烷烴含量高達(dá)75.2%，經(jīng)過精餾的液態(tài)燃油抗氧化穩(wěn)定性總不溶物小于0.56mg/100ml（GB252-200檢測(cè)法）。以上本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種非食用油脂與廢棄塑料共裂解制備高烷烴含量燃油的方法，其特征是按如下步驟：（1）將廢塑料切割破碎成面積小于100?cm2的碎片；（2）將廢塑料和非食用油脂按質(zhì)量比1:?1~1:10混合的比例混合；（3）將混合物料送入裂解反應(yīng)器，用氮?dú)庵脫Q出反應(yīng)器中的空氣，升溫，升溫速率為5~300?℃/min，當(dāng)反應(yīng)物溫度升溫到達(dá)150℃時(shí)，開啟攪拌裝置，繼續(xù)升溫，裂解反應(yīng)溫度控制在350~600?℃，反應(yīng)時(shí)間為2~90?min，裂解反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)氣、固分離后，將氣體冷凝。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種非食用油脂與廢棄塑料共裂解制備高烷烴含量燃油的方法，其特征是按如下步驟：（1）將廢塑料切割破碎成面積小于100cm2的碎片；（2）將廢塑料和非食用油脂按質(zhì)量比1:1~1:10混合的比例混合；（3）將混合物料送入裂解反應(yīng)器，用氮?dú)庵脫Q出反應(yīng)器中的空氣，升溫，升溫速率為5~300℃/min，當(dāng)反應(yīng)物溫度升溫到達(dá)150℃時(shí)，開啟攪拌裝置，繼續(xù)升溫，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉玉環(huán)，王允圃，王小亮，阮榕生，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南昌大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江西;36