本实用新型属于柴油精制技术领域，具体涉及一种油脂紫外光催化脱色装置。
背景技术：
催化柴油和焦化柴油占我国柴油总量的50％以上，这些柴油中含有大量的苯胺类、喹啉类、吲哚类和咔唑类含氮化合物。这些氮化物可分为两大类：碱性氮化合物和非碱性氮化合物。苯胺、喹啉及其衍生物属于碱性氮化合物，吲哚、咔唑及其衍生物则属于非碱性氮化合物。柴油中的含氮化合物(尤其是碱性氮化合物)与其它非烃类化合物共存时，能促进这些物质反应生成胶质沉淀，使柴油的安定性变差，产品外观颜色加深，放置几天便会变色和浑浊。若将其用于发动机使用，极易形成积碳，加剧发动机磨损并造成堵塞，从而限制其应用。
通常情况下，通过加氢精制可使这些油品得到精制，并能使所含烯烃饱和以及脱除硫、氧、氮等组分。然而该方法反应条件苛刻，工艺复杂，设备投入大，运行需要加氢资质，目前，国内大部分中小型炼油厂无论是资金还是技术上都很难承受。另外，在进行超深度加氢精制时，过高的反应温度容易引发缩合、脱氢等反应，生成不稳定、易聚合的自由基，形成颜色较深且难脱除的成分，导致产品呈现带有荧光性的黄绿色。考虑到加氢精制的资本投入和存在的问题，这些中小型炼油厂普遍采用酸、碱精制或者用硅胶、白土、活性炭吸附精制等方法进行柴油脱色。然而这些方法都会产生大量的废渣，且重复利用性差，尤其是酸、碱精制基本上为一次性操作，很难回收再利用。至于硅胶、白土、活性炭虽然可以再生，但其脱色过程会因吸附而损失掉20％左右的油品，而且再生过程还会产生大量的废水污染环境。同时，这些废渣基本没有回收再利用的价值，后续处理也很难达到环保要求。
技术实现要素：
针对上述问题，本实用新型提出一种油脂紫外光催化脱色装置，利用纳米级光催化材料对柴油中存在的显色物质和胶质等进行催化分解，避免纯物理吸附带来的油品损失，实现柴油脱色零油耗；同时借助过滤离心、高压反冲洗装置实现催化剂自动分离和循环利用，提高生产效率。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种油脂紫外光催化脱色装置，包括过滤离心单元、控制单元、光催化单元、控温单元和反应搅拌单元；
所述过滤离心单元包括顶部开口的离心筒体、盖体、过滤筛网、刮板和与控制单元相连的离心电机；所述离心筒体为双层结构，外层为固定层，内层为设有若干个通孔的转动层；所述外层与内层之间设有滑动层和集液管道，所述滑动层与所述内层贴合设置，所述集液管道用于将处理过的油脂引到过滤离心单元外部；所述过滤筛网与所述内层贴合设置；所述刮板设于过滤筛网的前方，与过滤筛网的表面贴合；所述离心电机设于离心筒体的底部，其输出轴与内层相连；
所述光催化单元设于过滤离心单元内部，用于催化柴油中的色素物质发生分解；
所述控温单元包括温度传感器和冷凝盘管，所述温度传感器的输出端与控制单元的输入端相连，所述冷凝盘管的控制端与控制单元的输出端相连；
所述反应搅拌单元包括搅拌电机和搅拌桨；所述搅拌电机设于过滤离心单元外部，其输出轴贯穿盖体后与位于过滤离心单元内的搅拌桨相连，其控制端与控制单元相连。
进一步地，所述的一种油脂紫外光催化脱色装置，还包括升降单元，所述升降单元与盖体相连，驱动盖体与离心筒体分离或者结合。
进一步地，所述光催化单元包括若干个紫外灯和纳米光催化剂；所述紫外灯垂直于所述盖体设置，所述冷凝盘管围设在所述紫外灯的外侧，且与所述盖体相连；所述温度传感器与所述顶盖相连，其外部套设有保护套；所述纳米光催化剂以颗粒粉体形式分散于待脱色油脂中；所述紫外灯、冷凝盘管的控制端均与控制单元相连。
进一步地，所述的一种油脂紫外光催化脱色装置，还包括进料组件和出料组件；所述进料组件和出料组件共用一个四通阀；
所述进料组件包括进料管、液体增压泵、进料管接口和单向阀，所述进料管的两端分别与所述四通阀和位于所述盖体上的进料连接口相连；所述进料管接口与液体增压泵相连后通过所述单向阀连接到四通阀；
所述出料组件包括出料管和出液控制阀；所述出料管的两端分别与所述集液管道和四通阀相连；所述出液控制阀的一端与四通阀相连，另一端用于连接管道；
所述液体增压泵、单向阀、出液控制阀和四通阀均与控制单元相连。
进一步地，所述的一种油脂紫外光催化脱色装置，还包括清洗液管接口，所述清洗液管接口与所述液体增压泵相连。
进一步地，所述的一种油脂紫外光催化脱色装置，还包括压力传感器，所述压力传感器设于进料管内，用于控制液体增压泵的启停，所述压力传感器的输出端与控制单元相连。
进一步地，所述的一种油脂紫外光催化脱色装置，还包括可视探头和液位探头，所述液位探头用于检测过滤离心单元中液体的高度；所述可视探头用于观察过滤离心单元内柴油残量以及光催化反应过程；所述可视探头和液位探头均与控制单元连接。
进一步地，所述控制单元包括单片机芯片，还包括分别与单片机芯片相连的触控显示屏、时间继电器、液位控制器、离心转速调节器、反冲洗电机控制器、紫外灯调节器、反应温度控制器、液压调节器；
所述反应温度控制器与所述冷凝盘管相连；所述离心转速调节器与所述离心电机相连；所述反冲洗电机控制器与液体增压泵相连；所述液位控制器分别与所述液位探头和液体增压泵相连；所述液压调节器与液压升降器相连；所述紫外灯调节器与紫外灯相连。
进一步地，所述的一种油脂紫外光催化脱色装置，还包括分别与单片机芯片相连的搅拌转速异常报警器、离心转速异常报警器、增压泵压力异常报警器，分别用于检测搅拌电机的转速值、离心电机的转速值和液体增压泵的压力值。
进一步地，所述升降单元为液压升降器。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的一种油脂紫外光催化脱色装置，采用光催化反应脱色，油品损耗接近零；集成度高，可实现光催化反应精确控制和催化剂自动分离及循环利用；连续化操作，工作效率高；可视化设计，便于观察光催化效果，避免紫外光辐射伤害。
附图说明
图1为本实用新型一种实施例中柴油紫外光催化脱色装置结构示意图；
图中：1、触控显示屏，2、主开关，3、搅拌电机，4、紫外灯，5、冷凝盘管，6、升降单元，7、搅拌桨，8、离心电机，9、增压泵，10、清洗液管接口，11、反冲洗单向阀，12、出液接口，13、出液控制阀，14、过滤筛网，15、盖体，16、液位探头接口，17、顶盖，18、设备壳体，19、离心转子，20、温度传感器，21、可视探头，22、进料管接口，23、四通阀，24、进料连接口。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。
如图1所示，一种油脂紫外光催化脱色装置，包括过滤离心单元、控制单元、光催化单元、控温单元、搅拌单元、升降单元6、进料组件、出料组件和主开关2；所述主开关2用于控制整个油脂紫外光催化脱色装置的开启或关闭；
所述过滤离心单元包括顶部开口的离心筒体、盖体15、过滤筛网14、刮板(图中未示出)和与控制单元相连的离心电机8；所述离心筒体为双层结构，外层为固定层(可以选用不锈钢板)，内层为设有若干个通孔的转动层(可以选用多孔不锈钢板)；所述外层与内层之间设有滑动层和集液管道，所述滑动层(可以选用滑动不锈钢筒)与所述内层贴合设置，当进行光催化脱色时，所述滑动层(滑动不锈钢筒)遮住内层上的通孔，当进行离心过滤时，所述滑动层(滑动不锈钢筒)转动，不覆盖内层上的通孔，使得液体可以进入到所述内层和外侧之间；所述集液管道用于将处理过的油脂引到过滤离心单元的外部；所述过滤筛网14与所述内层贴合设置；所述刮板设于过滤筛网14的前方，与过滤筛网14的表面贴合；所述离心电机8设于离心筒体的底部，离心转子19与所述内层相连；在离心力作用下，光催化剂沉积在过滤筛网14上，利用刮板进行刮削，脱色后的柴油经位于离心筒体中间的集液管道流入产品收集罐；
所述升降单元6与所述盖体15相连，其控制端与控制单元相连，驱动盖体15与离心筒体分离或者结合；在本实用新型的一种具体实施例中，所述升降单元6采用液压升降机，其与所述盖体15焊接在一起，通过行程开关进行启停控制；所述盖体15为圆形；
所述控温单元包括温度传感器20和冷凝盘管5，所述温度传感器20的输出端与控制单元的输入端相连，所述冷凝盘管5的控制端与控制单元的输出端相连；所述温度传感器20与所述盖体15相连，其外部套设有保护套，用于测量脱色过程中的反应温度；
所述光催化单元设于过滤离心单元内部，用于催化柴油中的色素物质发生分解，其包括若干个紫外灯4和纳米光催化剂；所述紫外灯4垂直于所述盖体15设置，优选地，紫外灯4与盖体15连接部分为抗紫外UPVC材料和绝缘材料构成，紫外灯4采用梯度安装方式；所述纳米光催化剂以颗粒粉体形式分散于待脱色油品中；所述冷凝盘管5围设在所述紫外灯4的外侧，且与所述盖体15相连；所述紫外灯4、冷凝盘管5的控制端均与控制单元相连。
所述反应搅拌单元包括搅拌电机3和搅拌桨7；所述搅拌电机3设于过滤离心单元外部，其输出轴贯穿盖体15后与位于过滤离心单元内的搅拌桨7相连，其控制端与控制单元相连；可实现0～3000rpm/min无极调节。
所述进料组件和出料组件共用一个四通阀23；所述进料组件包括进料管、液体增压泵9、进料管接口22和单向阀11，所述进料管的两端分别与所述四通阀23和位于所述述盖体15上的进料连接口24相连；所述进料管接口22与液体增压泵9相连后通过所述单向阀11连接到四通阀23；
所述出料组件包括出料管和出液控制阀13；所述出料管的两端分别与所述集液管道和四通阀23相连；所述出液控制阀13的一端与四通阀23相连，另一端(即出液接口12)用于连接管道；
所述液体增压泵9、单向阀11、出液控制阀13和四通阀23均与控制单元相连。
在本实施例的一种具体实施方式中，所述柴油紫外光催化脱色装置还包括清洗液管接口10，所述清洗液管接口10与所述液体增压泵9相连，所述清洗液管接口10、液体增压泵9和单向阀11共同形成高压反冲单元，用于使用脱色后的柴油对粘附在过滤筛网14上的催化剂进行冲洗，防止筛孔堵塞无法离心分离。进一步地，还包括压力传感器，所述压力传感器设于进料管内，用于控制液体增压泵9的启停，所述压力传感器的输出端与控制单元相连。
在本实施例的一种具体实施方式中，所述柴油紫外光催化脱色装置还包括可视探头21和液位探头，所述液位探头用于检测过滤离心单元中液体的高度；所述可视探头21用于观察过滤离心单元内柴油残量以及光催化反应过程；所述可视探头21和液位探头均与控制单元连接；二者均设于安装在盖体15上的液位探头接口16内，所述探头接口为不锈钢管。
在本实施例的一种具体实施方式中，所述纳米光催化剂，可以是铋酸盐、钛酸盐、铌酸盐、锗酸盐、钒酸盐、钽酸盐和铟酸盐及氮化物、磷化物、硼化物、硫化物和氮氧化物中的一种或几种；还可以是TiO2、ZnO、CdS、SiC、WO3、In2O3、SnO2、SiO2、Fe2O3等氧化物中的一种或几种。
在本实施例的一种具体实施方式中，所述控制单元包括单片机芯片，还包括分别与单片机芯片相连的触控显示屏1、时间继电器、液位控制器(其包括液位开关、电磁阀、电磁继电器、开关电源，其中电磁阀连接在电磁继电器后端，电磁继电器与开关电源相连，液位开关与电磁继电器相连，控制继电器的吸合。实际上整体由控制单元进行控制)、搅拌转速调节器、离心转速调节器、反冲洗电机控制器、紫外灯4调节器、反应温度控制器、液压调节器；
所述反应温度控制器与所述冷凝盘相连；所述离心转速调节器与所述离心电机8相连；所述反冲洗电机控制器与液体增压泵9相连；所述液位控制器分别与所述液位探头和液体增压泵9相连；所述液压调节器与液压升降器相连；所述紫外灯4调节器与紫外灯4相连。
进一步地，所述的一种油脂紫外光催化脱色装置，还包括分别与单片机芯片相连的搅拌转速异常报警器(传感器)、离心转速异常报警器(传感器)、增压泵9压力异常报警器(传感器)，分别用于检测搅拌电机3的转速值、离心电机8的转速值和液体增压泵9的压力值。
综上所述：上述方案的工作原理为：
待脱色柴油经位于离心筒体顶部的盖体、高压反冲单元或是进料组件进入离心筒体(即过滤离心单元)内，位于离心筒体内的光催化材料在紫外灯照射下催化柴油中的色素物质发生分解，从而实现柴油脱色。在此过程中，需要不断搅拌，以促进柴油和催化剂不断接触，提高催化效果；同时，所述滑动不锈钢筒覆盖所述内层上的通孔，防止未脱色柴油进入集液管道；反应结束后，离心电机和出液控制阀开启，所述滑动不锈钢筒不覆盖所述内层上的通孔，搅拌电机停止工作，沉积在过滤筛网上的催化剂在旋转过程中通过固定挂板进行剥离。离心完成后，增压泵电机启动，出液控制阀关闭，离心电机停止工作，当反冲达到设定时间后，增压泵停止工作，反冲结束，滑动不锈钢筒覆盖所述内层上的通孔。整个反应过程可通过内部可视探头(具体实施时：可以选用摄像头，设置在防紫外透明罩内，这个透明罩的材料可以是透明陶瓷、抗紫外玻璃等)，在液晶显示屏上进行实时监控，从而对内部催化反应进行实时观察而不受紫外线危害。
上述操作可通过液晶显示屏设定程序自动操作，也可进行手动触屏操作，当反应过程出现异常时，传感器发出报警，反应自动终止，冷凝系统会将反应温度降到室温，然后系统自动停机，并进行臭氧排除(仅限使用带臭氧紫外灯时)。
实施例2
基于实施例1，在本实施例中，所述柴油紫外光催化脱色装置包括设备壳体18和顶盖17；实施例1中所有的部件均设于所述设备壳体18内。
综上所述：上述方案的具体工作过程为：
打开顶盖，启动升降单元，盖体与所述离心筒体完全分开后，加入纳米光催化脱色剂，此时，若采取间歇脱色则可将待脱色柴油一并加入。启动升降单元，使得盖体与所述离心筒体完全盖合后，四通阀开启到进料方向，液体增压泵启动，滑动不锈钢筒覆盖所述内层上的通孔，当液位探头探测到的液位高度达到设定高度后，停止进料，四通阀关闭。启动搅拌电机和紫外灯，冷凝盘管内通循环冷凝水，设定需要的反应时间、搅拌转速、反应温度。反应结束后，关闭搅拌电机和紫外灯，滑动不锈钢筒和出料控制阀开启，启动离心电机，设定离心转速、离心时间，四通阀开启到出料方向，脱色后的柴油进入成品罐。离心完毕，出料控制阀关闭，液体增压泵开启，进行反冲洗操作，达到预定反冲洗时间后，液体增压泵关闭，用于反冲洗进入离心筒体内的柴油经离心筒体底部过滤筛网进入出料管道，通过可视探头观察过滤离心单元内柴油残量，符合要求后，关闭滑动不锈钢筒和出料控制阀。
实施例3
基于实施例1和实施例2中的柴油紫外光催化脱色装置进行实验，将5L色度为7.5的柴油加入过滤离心单元，添加3％柴油质量的纳米氧化钛(TiO2)，在反应温度25℃，搅拌转速350rpm条件下反应60min，过滤离心，得到色度为2.0的脱色柴油，室温放置3个月颜色无明显变化。
实施例4
基于实施例1和实施例2中的柴油紫外光催化脱色装置进行实验，将6L色度为7.5的柴油加入过滤离心单元，添加2％柴油质量的纳米钒酸铋(BiVO4)，在反应温度30℃，搅拌转速500rpm条件下反应45min，过滤离心，得到色度为2.0的脱色柴油，室温放置1.5个月颜色无明显变化。
实施例5
基于实施例1和实施例2中的柴油紫外光催化脱色装置进行实验，将4L色度为7.5的柴油加入过滤离心单元，添加2.5％柴油质量的纳米BiVO4/TiO2复合光催化剂，在反应温度25℃，搅拌转速450rpm条件下反应120min，过滤离心，得到色度为1.5的脱色柴油，室温放置2个月颜色无明显变化。
实施例6
基于实施例1和实施例2中的柴油紫外光催化脱色装置进行实验，将5L色度为7.5的柴油加入过滤离心单元，添加3％柴油质量的纳米钨酸铋(Bi2WO6)，在反应温度25℃，搅拌转速350rpm条件下反应60min，过滤离心，得到色度为1.5的脱色柴油，室温放置1.5个月颜色无明显变化。
实施例7
基于实施例1和实施例2中的柴油紫外光催化脱色装置进行实验，将4L色度为7.5的柴油加入过滤离心单元，添加4％柴油质量的类石墨相氮化碳g-C3N4，在反应温度30℃，搅拌转速450rpm条件下反应90min，过滤离心，得到色度为2.5的脱色柴油，室温放置1个月颜色无明显变化。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。