一种废弃食用油脂重整制取高纯氢气的方法及实现该方法的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种废弃食用油脂重整制取高纯氢气的方法，包括如下步骤：1)载体的制备：采用具有壳核结构的金属氧化物作为载体对废弃食用油脂进行重整制氢；2)废弃食用油脂的预处理：将地沟油进行沉淀、过滤，得到澄清的油脂液体；3)通过控制金属氧化物氧载体颗粒循环速率和油脂液体的流量，使油脂液体在燃料反应器内经氧化还原反应生成高纯H2，同时金属氧化物载体恢复至初始状态重新循环利用。本发明专利技术采用高活性、抗积碳及烧结的壳核双层状金属氧化物载体对废弃食用油脂进行重整制氢，工艺简单，易于操作控制，只需调控反应器温度或是燃料流速即可控制反应过程。

【技术实现步骤摘要】
一种废弃食用油脂重整制取高纯氢气的方法及实现该方法的装置
本专利技术属于环保及能源利用
，具体涉及一种废弃食用油脂重整制取高纯氢气的方法及实现该方法的装置。
技术介绍
氢能是一种清洁、高效、无二次污染的理想能源，具有重量轻、热值高、运输方便等优点，随着氢燃料电池在世界各大汽车公司相继试用，氢能的应用范围正在不断扩大。当前全球大部分氢气来源于化石燃料的水蒸气重整或部分氧化，而这些化石燃料存在储量有限、不可再生、污染严重等缺点。因此，寻找一种总量较大、来源丰富、二次污染小的理想氢源对于缓解我国能源危机状况、减少温室气体排放，改善自然环境，促进人类可持续发展有重要的意义。废弃食用油脂作为氢源，不但可以缓解我国能源危机状况，提升经济和社会效益，更是可以切断不法分子的非法再出售途径，同时减轻对环境的危害。废弃食用油脂(地沟油)来源广泛，如宾馆、餐厅的剩饭菜、下水道油腻漂浮物经简单加工提炼出的油；劣质猪内脏、猪皮加工后提炼后产出的油及油炸食品反复使用的油等，这些废弃食用油脂质量差、过氧化值、酸价、水分严重超标，常含有醛、酮、内酯、重金属以及黄曲霉素(毒性是砒霜的100倍)等有害物质。长期摄入地沟油，易造成人肝、心和肾肿大病变或癌变。地沟油通常还伴随生活污水与垃圾，易造成细菌及蚊虫大量繁殖，流向江河会造成水体营养化，对环境危害也巨大。据统计我国地沟油年产近450万吨，而其中仅8％得到工业回收利用。目前地沟油主要的处理途径为初加工或简单的深加工制成硬脂酸原料、添加剂、脱模油等，如公开号为CN103060021A专利技术专利，公布了地沟油作为生物醇油稳定剂的方法。该专利技术指出，地沟油可以提高生物醇油稳定性和燃料热值。专利号为ZL201310232533.8的专利技术专利指出了一种将地沟油与马来酸酐反应得到马来地沟油，再与醇胺反应生成马来地沟油酸醇酰胺的方法，所的马来地沟油酸醇酰胺可作为防锈剂应用在切削液、防锈水等产品中。公开号为CN104559702A公布了一种利用地沟油生产的醇酸漆及其制备方法，为地沟油的合理合法化的利用开辟了一条新途径，降低了油漆生产的成本，提高了经济效益。专利号为ZL201410010386.4的专利技术专利提供了一种利用地沟油制备羟基脂肪酸的方法，提升了产品的附加值。专利号为CN104261986A专利技术专利公布了一种将地沟氢化作化肥防结剂的方法，本专利技术的化肥防结剂具有防结性能好，用量少，成本低等特点。专利号为CN104559436A的专利技术专利公布了一种采用以地沟油为原料制备脱墨剂的方法，可使地沟油得带充分的利用。然而，这些方法存在加工简单、易污染环境、工业应用面小等问题。将地沟油制成生物柴油技术，近年来研究较热，专利号为CN104479884A专利技术专利提供了一种地沟油制备柴油的方法，但也因地沟油成分复杂，该技术也存在工艺复杂，过程难以控制，转化率低、成本高等问题，难以产业化。因此，开发高效、低成本、环境友好的地沟油高效制氢技术，使地沟油变成一种有利的工业资源，对缓解我国能源危机状况，减少温室气体排放，具有重要的意义，也具有重大的社会价值和应用推广价值。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种废弃食用油脂重整制取高纯氢气的方法，该方法克服当前废弃食用油脂(地沟油)初加工或简单深加工存在技术落后，污染环境，操作条件恶劣、难以工业化等问题，高效、环保、低成本地处理废弃食用油脂，获得高纯氢气同时还可以获得合成气，同时切断不法商贩的再出售途径，其克服现有技术的缺陷。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：一种废弃食用油脂重整制取高纯氢气的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)载体的制备：制备壳核结构金属氧化物固体载体；2)废弃食用油脂的预处理：将地沟油进行沉淀、过滤，得到澄清的油脂液体；3)通过控制金属氧化物固体载体颗粒循环速率和油脂液体的流量，使油脂液体在燃料反应器内被部分氧化生成合成气，同时氧载体被还原为低价态金属氧化物；4)将燃料反应器得到的低价态氧化物输送至蒸汽重整反应器，在此反应器内被水蒸气部分氧化同时生成高纯H2；5)将蒸汽重整反应器内金属氧化物载体输送至空气反应器内，被空气完全氧化，恢复至初始状态重新循环利用。本专利技术采用固体金属氧化物载体对废弃食用油脂进行重整制氢，过程没有分子氧的参与，抑制了NOx等污染物的生成，环境友好。在本专利技术中，各个反应器的作用是：燃料反应器，用于实现金属氧化物载体与废弃食用油脂的反应，生成CO与H2，同时金属氧化物载体被还原为低价态的金属氧化物；蒸汽重整反应器，用于实现水蒸气与低价态的金属氧化物载体的制氢反应，生成高纯H2，同时氧载体被水蒸气氧化为较高价态的氧化物；空气反应器，用于实现较高价态金属氧化物被空气完全氧化，恢复金属氧化物载体初始状态；旋风分离器，用于实现反应器出口气体中夹带的金属氧化物载体颗粒的气固分离，分离后的金属氧化物载体颗粒由旋风分离器的料腿回流到相应反应器，分离后的气体由出口排出。优选地，所述步骤1中金属氧化物载体的制备方法是：首先将硝酸盐溶解，加入柠檬酸和乙二醇混合搅拌溶解3小时，其次加入Fe2O3纳米颗粒，采用超声波进行分散并升温，即为前驱体，所述前驱体在105℃下烘干12小时，其次进行初级煅烧，其温度为300～400℃，时间为3小时，最后进行二级煅烧，其温度为900～1000℃，时间为8小时，即得到结构为钙钛矿壳体及Fe2O3核体的壳核双层结构的金属氧化物载体。优选地，所述步骤1中金属氧化物载体的制备方法是：将Fe(NO3)31份、La(NO3)28份和Sr(NO3)22份连续搅拌下溶于200份的60℃纯净水中，持续搅拌依次加入柠檬酸25份和乙二醇38份，溶解3小时，加入Fe2O3纳米颗粒11份，超声波分散2小时，升温至90℃，所得前驱体105℃下烘干12小时，350℃初级煅烧3小时，950℃二级煅烧8小时，即得到结构为钙钛矿壳体及Fe2O3核体的壳核双层结构的金属氧化物载体Fe2O3@La0.8Sr0.2FeO3。本专利技术中上述份数为物质的量比例。优选地，所述步骤1中金属氧化物载体的制备方法是：将Mn(NO3)31份、La(NO3)28份和Sr(NO3)22份连续搅拌下溶于200份的60℃纯净水中，持续搅拌依次加入柠檬酸25份和乙二醇38份，溶解3小时，加入Fe2O3纳米颗粒11份，超声波分散2小时，升温至90℃，所得前驱体105℃下烘干12小时，350℃初级煅烧3小时，950℃二级煅烧8小时，即得到结构为钙钛矿壳体及Fe2O3核体的壳核双层结构的金属氧化物载体Fe2O3@La0.8Sr0.2MnO3。本专利技术中上述份数为物质的量比例。优选地，所述燃料反应器温度为800℃～1000℃，所述蒸汽重装反应器温度为850℃～1000℃，所述空气反应器温度为800℃～1000℃。燃料反应器、蒸汽重装反应器和空气反应器温度的设定根据油脂液体和金属氧化物载体的反应温度和时间而确定。本专利技术的另一个目的在于提供一种实现废弃食用油脂重整制取高纯氢气的方法的装置，该装置实现了能量的梯级利用，提高了能源转换效率；并可通过改变进料与载体配比对实现对燃料反应器中CO/H2比例进行调变，对后续工艺有更强的适应性。本专利技术提供了一种实现废弃食用油脂重整制取高纯氢气的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废弃食用油脂重整制取高纯氢气的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)载体的制备：制备壳核结构金属氧化物固体载体；2)废弃食用油脂的预处理：将地沟油进行沉淀、过滤，得到澄清的油脂液体；3)通过控制金属氧化物固体载体颗粒循环速率和油脂液体的流量，使油脂液体在燃料反应器内被部分氧化生成合成气，同时金属氧化物载体被还原为低价态金属氧化物；4)将燃料反应器得到的低价态氧化物输送至蒸汽重整反应器，在此反应器内被水蒸气部分氧化同时生成高纯H2；5)将蒸汽重整反应器内金属氧化物载体输送至空气反应器内，被空气完全氧化，恢复至初始状态重新循环利用。

【技术特征摘要】
1.一种废弃食用油脂重整制取高纯氢气的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）载体的制备：制备壳核结构金属氧化物固体载体；2）废弃食用油脂的预处理：将地沟油进行沉淀、过滤，得到澄清的油脂液体；3）通过控制金属氧化物固体载体颗粒循环速率和油脂液体的流量，使油脂液体在燃料反应器内被部分氧化生成合成气，同时金属氧化物固体载体被还原为低价态金属氧化物；4）将燃料反应器得到的低价态金属氧化物输送至蒸汽重整反应器，在此反应器内被水蒸气部分氧化同时生成高纯H2；5）将蒸汽重整反应器内金属氧化物固体载体输送至空气反应器内，被空气完全氧化，恢复至初始状态重新循环利用；所述步骤1）中金属氧化物固体载体的制备方法是：将Fe(NO3)31份、La(NO3)28份和Sr(NO3)22份连续搅拌下溶于200份的60℃纯净水中，持续搅拌依次加入柠檬酸25份和乙二醇38份，溶解3小时，加入Fe2O3纳米颗粒11份，超声波分散2小时，升温至90℃，所得前驱体105℃下烘干12小时，350℃初级煅烧3小时，950℃二级煅烧8小时，即得到结构为钙钛矿壳体及Fe2O3核体的壳核双层结构的金属氧化物固体载体Fe2O3@La0.8Sr0.2FeO3；或者所述步骤1）中金属氧化物固体载体的制备方法是：将Mn(NO3)31份、La(NO3)28份和Sr(NO3)22份连续搅拌下溶于200份的60℃纯净水中，持续搅拌依次加入柠檬酸25份和乙二醇38份，溶解3小时，加入Fe2O3纳米颗粒11份，超声波分散2小时，升温至90℃，所得前驱体105℃下烘干12小时，350℃初级煅烧3小时，950℃二级煅烧8小时...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏国强，何方，赵增立，李海滨，黄振，郑安庆，王小波，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44