一种非食用油脂与废弃塑料共裂解制备高烷烃含量燃油的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境化学工程和新能源化工领域。
【背景技术】
[0002]生物燃料相对于化石燃料最大的优点是具有可再生性和零排放性，目前，动物油脂和植物油脂(两者均为甘油三酯)是获得生物燃料的主要原料。甘油三酯通过热裂解等热化学手段可得到可再生燃油，生产过程有可观的氢气富余。与此同时在市政固体垃圾、农业生产中有大量废气塑料，因其在自然界难以被生物分解而形成白色污染。塑料的主要成分是聚合烯烃，已经开展的废弃塑料高温热裂解或催化裂解制备不饱和烃研究较多，很多情况下只能侧重于制造可燃气体。例如中国专利20132002196.3，公开了一种塑料资源化连续气化裂解多效炉。这是由于聚合烯烃结构致密，塑料裂解属于随机的自由基反应，裂解反应往往以碳氢键的断裂为优先顺序，结果产生大量焦炭，液态产物得率低下，所得到少量的裂解油中含有大量烯烃、芳烃等不饱和烃，性质不稳定，抗氧化稳定性差。因此需要对塑料裂解油进行加氢处理，中国发明200810225614.4，公布了一种废塑料裂解油加氢生产优质柴油调和组分的方法。
[0003]关于利用非食用动物油脂和植物油脂裂解制备燃油的研究报道较多。中国发明201210397793.6提供了一种USY催化裂解生物油脂制备液体燃油的方法，反应温度400?5000C，宣称甘油三酯裂解率可达到90%以上，液体燃油得率可以达到80%以上，产物集中在C 8?C I O之间。杨宁等以下行床为反应器，用超稳分子筛平衡催化剂对植物油进行催化裂解研究，在460?560 0C的温度范围内，液体收率大于90%，裂化汽油辛烷值达到90，且氧、硫、氮及其它重金属和灰分都未检出，芳烃和烯烃的含量分别为39.74%和30.79%(杨宁，魏飞，李强.下行床催化裂化植物油制备清洁汽油小型热态实验研究[C]//中国石油学会第五届石油炼制学术年会，2005:633 - 656.)，表明油脂裂解制备烃类燃料的技术相对成熟。
[0004]然而，非食用动物油脂和植物油脂与塑料共同裂解目前则鲜有研究工作的报道。能否充分利用非食用油脂某些理化特性上的优势，针对塑料结构致密，裂解过程焦化严重的问题，充分利用油脂对塑料的溶胀效应，以及油脂中甘油残基在特定的裂解条件下释放游离态氢原子的特点，降低塑料裂解的活化能，缩短裂解反应时间，提高裂解产物的饱和度，成为关键性问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有技术不足，特别是废弃塑料热裂解制备燃油效率低下的问题。提供一种利用非食用油脂与废塑料共同裂解制备高烷烃含量的燃料油的方法，降低裂解反应活化能，提升两者共裂解燃油总得率、同时改善燃料油的品质。
[0006]本发明是通过如下步骤实现。
[0007](I)将废塑料切割破碎成面积小于100 cm2的碎片。
[0008](2)将废塑料和非食用油脂按质量比1: 1-1:10混合的比例混合。
[0009](3 )将混合物料送入裂解反应器，用氮气置换出反应器中的空气，升温，升温速率为5~300 V /min,当反应物温度升温到达150°C时，开启搅拌装置，继续升温，裂解反应温度控制在350~600 0C，反应时间为5~90 min,裂解反应产物经气、固分离后，气体冷凝后的液体即为高烷烃含量的燃料油。
[0010]本发明中所述的非食用油脂是指废弃植物油脂、废弃的动物油以及非食用性的植物油脂。
[0011]本发明所述的废弃塑料是指废弃的低密度聚乙烯、废弃的高密度聚乙烯、废弃的聚丙稀、废弃的聚氯乙稀和废弃的聚苯乙稀。
[0012]本发明所述的裂解反应器是高压容器，不锈钢材质。
[0013]本发明中所获得的裂解产物中液态产物得率可达85%以上，其中烷烃含量高达74%以上，经过精馏的液态燃油抗氧化稳定性总不溶物小于0.5mg/100ml (GB252-200检测法)。
[0014]本发明首先是利用油脂热导性好以及对塑料的溶胀效应，降低塑料裂解的活化能，缩短裂解反应时间，达到控制焦化反应，提高液态燃油得率的目的。
[0015]其次是利用油脂中甘油残基在特定的裂解条件下释放游离态氢原子的特点，促进长链聚合烯烃裂解形成的带正电荷片段，及时得到加氢而稳定下来，抑制端烯烃、多不饱和烃、芳烃的形成，把废塑料的氢碳比较高的优势，和非食用油脂化学反应活性优势巧妙结合，实现了非食用油脂和废弃塑料在液态燃油转化过程中优势互补。开发优质液态燃料，最大可能地利用了非食用油脂可再生生物质资源，防止餐饮废油回流餐桌，也为解决废塑料的环境污染问题提供了创新方法，同时为食品安全和环境保护提供了一项可行的技术。
[0016]本发明突出优点是。
[0017](I)利用油脂热导性好以及对塑料的溶胀效应，降低塑料裂解的活化能，缩短裂解反应时间，达到控制焦化反应，提高液态燃油得率的目的。
[0018](2)利用油脂中甘油残基在特定的裂解条件下释放游离态氢原子的特点，促进长链聚合烯烃裂解形成的带正电荷片段，及时得到加氢而趋于稳定，抑制端烯烃、多不饱和烃、芳烃的形成，提升油品质量。
[0019](3)本项发明把废塑料的氢碳比较高的优势，和非食用油脂化学反应活性优势巧妙结合，实现了非食用油脂和废弃塑料在液态燃油转化过程中优势互补。开发优质液态燃料，最大可能的利用了非食用油脂可再生生物质资源，防止餐饮废油回流餐桌，也解决了废塑料的环境污染问题，同时为食品安全和环境保护提供了一项可行的技术，具有突出的社会、环境和经济效益，其开发利用前景光明。
【具体实施方式】
[0020]本发明将通过以下实施例作进一步说明。
[0021]实施例1。
[0022](I)将废弃的低密度聚乙烯塑料30克切割成面积为4 cm2的近正方形碎片。
[0023](2)将步骤(I)废弃的低密度聚乙烯塑料碎片和光皮树油按质量比1:1混合。
[0024](3)将步骤(2)混合物料送入裂解反应器，用氮气置换出反应器中的空气，升温，升温速率为20 V /min,当反应物温度升温到达150°C时，开启搅拌装置，继续升温，将裂解反应温度控制在400°C，反应时间为20 min,裂解反应产物经气、固分离后，气体产物中可冷凝的液体得到液态燃料油51.3克。经分析其中烷烃含量高达74%，经过精馏的液态燃油抗氧化稳定性总不溶物小于0.5mg/100ml (GB252-200检测法)。
[0025]实施例2。
[0026](I)将废弃的高密度聚乙烯塑料30克切割成面积为3 cm2的近正方形碎片。
[0027](2)将步骤(I)废弃的高密度聚乙烯塑料碎片和光皮树油按质量比1: 1.5混合。
[0028](3)将步骤(2)混合物料送入裂解反应器，用氮气置换出反应器中的空气，升温，升温速率为25 V /min,当反应物温度升温到达150°C时，开启搅拌装置，将裂解反应温度控制在450°C，反应时间为18 min,裂解反应产物经气、固分离后，气体产物中可冷凝的液体得到液态燃料油64克。经分析其中烷烃含量高达76%，经过精馏的液态燃油抗氧化稳定性总不溶物小于0.6mg/100ml (GB252-200检测法)。
[0029]实施例3。
[0030](I)将废弃的聚丙烯塑料30克切割成面积为2 cm2的近正方形碎片。
[0031](2)将步骤(I)废弃的聚丙烯塑料碎片和光皮树油按质量比1: 2混合。
[0032](3)将步骤(2)混合物料送入裂解反应器，用氮气置换出反应器中的空气，升温，将升温速率为30 V /min,当反应物温度升温到达150°C时，开启搅拌装置，裂解反应温度控制在500 0C，反应时间为17 min，裂解反应产物经气、固分离后，气体产物中可冷凝的液体得到液态燃料油77克。经分析其中烷烃含量高达75.2%，经过精馏的液态燃油抗氧化稳定性总不溶物小于0.56mg/100ml (GB252-200检测法)。
[0033]以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明实施的范围并不受其限制。
【主权项】
1.一种非食用油脂与废弃塑料共裂解制备高烷烃含量燃油的方法，其特征是按如下步骤: (1)将废塑料切割破碎成面积小于100Cm2的碎片； (2)将废塑料和非食用油脂按质量比1:1-1:10混合的比例混合； (3)将混合物料送入裂解反应器，用氮气置换出反应器中的空气，升温，升温速率为5-300 V Mn,当反应物温度升温到达150°C时，开启搅拌装置，继续升温，裂解反应温度控制在350~600 °C，反应时间为2~90 min，裂解反应产物经气、固分离后，将气体冷凝。2.根据权利要求1所述的非食用油脂与废弃塑料共裂解制备高烷烃含量燃油的方法，其特征是所述的非食用油脂为废弃植物油脂、废弃的动物油或非食用性的植物油脂。3.根据权利要求1所述的非食用油脂与废弃塑料共裂解制备高烷烃含量燃油的方法，其特征是所述的废弃塑料为废弃的低密度聚乙烯、废弃的高密度聚乙烯、废弃的聚丙烯、废弃的聚氯乙稀或废弃的聚苯乙稀。
【专利摘要】一种非食用油脂与废弃塑料共裂解制备高烷烃含量燃油的方法，按如下步骤：(1)将废塑料切割破碎成面积小于100cm2的碎片；(2)将废塑料和非食用油脂按质量比1:？1~1:10混合的比例混合；(3)将混合物料送入裂解反应器，用氮气置换出反应器中的空气，升温，升温速率为5~300℃/min，当反应物温度升温到达150℃时，开启搅拌装置，继续升温，裂解反应温度控制在350~600℃，反应时间为2~90min，裂解反应产物经气、固分离后，将气体冷凝即为高烷烃含量的燃料油。本发明针对塑料结构致密，裂解过程焦化严重的问题，充分利用油脂对塑料的溶胀效应，以及油脂中甘油残基在特定的裂解条件下释放游离态氢原子的特点。获得产油率85%以上，其中烷烃含量高达74%的稳定优质的液态燃油。
【IPC分类】C10G3/00, C10G1/00
【公开号】CN105038834
【申请号】CN201510440217
【发明人】刘玉环, 王允圃, 王小亮, 阮榕生
【申请人】南昌大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月24日