一种废弃食用油芳构化制备轻质芳烃的方法技术

本发明专利技术公开了一种废弃食用油芳构化制备轻质芳烃的方法，包括以下步骤：(1)将废弃食用油，或者将废弃食用油与溶剂混合，预热汽化后送入装填有催化剂的固定床反应器内进行反应；(2)将步骤(1)得到的反应产物冷凝、分离，得到芳烃。本发明专利技术提供的方法所得的芳构化产物中大部分就是芳烃，只有微量的含氧化合物，油脂分子中的氧原子基本上都转化为水或二氧化碳的形式，因此仅需采用溶剂萃取或萃取蒸馏法除去水分，即可得到芳烃产物，并且属于连续操作，适于工业化大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种废弃食用油芳构化制备轻质芳烃的方法
本专利技术涉及一种制备轻质芳烃的方法，特别涉及一种废弃食用油芳构化制备轻质芳烃的方法。
技术介绍
食用油在人们日常饮食中不可或缺，但使用后必然会产生为数不少的废弃食用油。据统计，中国废弃食用油的产量也高达500万吨/年。目前，全球对废弃食用油并未形成有效利用，这导致在经济利益的刺激下，有不少人学会了“物尽其用”，通过土法技巧将其重加工为食用油，达到鱼目混珠的程度，严重危害人类的身体健康。此外，废弃食用油还会随着城市排水网络进入江河湖泊，促使有机物大量滋生，造成蓝藻水华等环境污染问题。利用新工艺、新技术将废弃食用油转化为高附加值化学品，可以对废弃食用油进行废物利用，减少其进入生态系统中造成的环境污染及对人们身体健康的危害。芳烃，尤其是苯、甲苯、二甲苯(简称BTX)是有机化工的基本原料，其产业链贯穿人们的衣、食、住、行等各方面。随着世界人口的不断增长以及东半球工业化程度的迅速提高，工程塑料、橡胶防老剂、染料、聚酯等芳烃下游行业产能的扩张，带动了对芳烃的需求迅猛增长。现今芳烃大多产自石油路线的催化重整、裂解加氢抽提，随着石油资源的逐渐枯竭与原油重质化程度的加剧，致使原油价格不断攀升，以原油为原料的传统工艺受到了猛烈的抨击。此外，传统的石油化工生产过程中极易造成酸雨、温室效应、废渣、废水等环境污染问题。因此，寻求新的、可持续的、清洁的芳烃生产路径对于提高全球芳烃产能及缓解环境污染问题都具有重要的战略意义。近年来，国内外的芳构化工艺研究主要集中在低碳烃与甲醇，催化剂则以改性HZSM-5分子筛为主要研究对象。专利CN102030605A公开了一种低碳烃芳构化方法，原料低碳烃先后经过分别含有HZSM-5分子筛和氢型丝光沸石芳构化催化剂的反应区，在不降低芳烃产率的前提下，明显提高了利用价值高的苯和二甲苯的含量。专利CN104098418A公开了一种甲醇芳构化工艺，原料甲醇先进入反应器管程，经改性ZSM-5分子筛催化反应得到的产物再进入壳程，同样与改性HZSM-5分子筛催化剂接触，转化所得的液体产物经分离得到芳烃。尽管低碳烃和甲醇制芳烃技术取得了一定的进展，但低碳烃的主要来源为石油和天然气，甲醇主要来自于煤炭。然而石油在使用的过程中，会排放大量有害物质，如二氧化碳、氮化物、硫化物，特别是苯等致癌物质的碳氢化合物，都会对人体和自然环境造成很大的威胁；煤炭的开采和利用同样造成了严重的生态破坏和环境污染，如地表塌陷、水土资源的流失与污染、大气环境的污染等。另外，随着生活水平的不断提高，人口数量的不断增加，能源的需求量越来越高，而一味地依靠不可再生的石油和煤炭，不利于全球的可持续发展。再者，在低碳烃或甲醇的芳构化反应中，大多需设计为多段式的反应，才能有效提高产物中芳烃的含量，工艺流程比较繁琐。并且低碳烃的芳构化反应属吸热反应，需在较高的反应温度(600～1000℃)下才能进行。专利CN106281404A公开了一种油脂真空热解气相重组制备芳烃化合物的方法，将原料油脂装入预先放有催化剂的反应装置中，在真空条件下以10-50℃/min升温速率升温到500-800℃，然后进行催化重整反应10～30min，热解气经冷凝获得含芳烃化合物的液体产物。该专利存在以下缺陷：(1)其为真空热裂解工艺，属于间歇操作，每生产一釜产品后就得降温将催化剂分离出来后再加入原料，再升温，不适用于进行大规模生产。(2)在反应过程中废弃油脂与催化剂接触时间过长，很容易导致生成的芳烃进一步结焦生碳，降低了芳烃收率的同时也缩短了催化剂的使用寿命。(3)在真空下进行操作，适用范围窄，能耗也较高。(4)没有将反应得到的气体产物循坏利用，而是直接排放，一方面会降低芳烃收率，另一方面也容易造成环境污染。(5)其直接将液相油脂与固态催化剂混合后再加温反应(冷进料)，会导致芳构化产物中含有大量的含氧化合物，油脂分子中的氧原子基本以含氧碳化物的形式留在了液相产物中，导致芳烃收率较低。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种废弃食用油芳构化制备轻质芳烃的方法。技术方案：本专利技术所述废弃食用油芳构化制备轻质芳烃的方法，包括以下步骤：(1)将废弃食用油，或者将废弃食用油与溶剂混合，预热汽化后送入装填有催化剂的固定床反应器内进行反应；(2)将步骤(1)得到的反应产物冷凝、分离，得到芳烃。步骤(1)中，当废弃食用油与溶剂混合时，所述的溶剂为水、醇或者两者的混合物。优选地，所述的醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇或异丁醇中的一种或几种。步骤(1)中，当废弃食用油与溶剂混合时，废弃食用油与溶剂按废弃食用油质量浓度大于等于1％，小于100％的比例混合。优选地，废弃食用油质量浓度为5％～95％，更优选地，废弃食用油质量浓度为5％～30％。步骤(1)中，预热温度为150～500℃，优选为350～500℃。步骤(1)中，所述的催化剂是HZSM-5、Hβ、HY、H-SAPO-34、H-SAPO-11、HZSM-35、NKF-5A、NKF-13X、SBA-15、MCM-41或MCM-22沸石中的一种或几种复合，优选是Hβ、HY、HZSM-35、NKF-5A中的一种或几种复合。步骤(1)中，所述的催化剂是以HZSM-5、Hβ、HY、H-SAPO-34、H-SAPO-11、HZSM-35、NKF-5A、NKF-13X、SBA-15、MCM-41或MCM-22沸石中的一种或几种为载体，以锌、镧、银、镁、钾、钒、铝、铼、铽、铈、铁、镓、钼、镍、锰、铬、铜、锡、铂或钴中的一种或几种为活性组分的催化剂，其中，活性组分占催化剂总重量的比例为大于0，小于等于30％，优选1％～10％。优选地，所述的催化剂以HZSM-5为载体，锌、锡、镓中的一种或几种为活性组分。步骤(1)中，反应温度为300～600℃，反应压力为0.01～10.0MPa，质量空速为0.01～10.0h-1。步骤(2)中，将步骤(1)得到的反应产物经冷凝分离得到气相产物、液相油相产物以及液相水，液相油相产物经溶剂萃取或萃取蒸馏法分离得到芳烃和非芳烃。所述的溶剂萃取法或萃取蒸馏法所用的溶剂为二甘醇、环丁砜、N-甲基吡络烷酮、N-甲酰吗啉中的一种或几种。所述的气相产物及液相油相产物中的非芳烃成分返回到反应器继续反应。有益效果：本专利技术相对现有技术，具有以下优点：(1)本专利技术提供的方法是固定床连续催化工艺，属于连续操作，通过不停的加入原料能不间断的生产芳烃产品，无需不停的降温、升温和洗涤催化剂，适于工业化大规模生产。(2)本专利技术提供的方法在常压、减压、增压状态下均可进行，适用范围较宽，能耗相对较低。(3)本专利技术提供的方法将反应过程中所得到的气体产物进行循坏利用，一方面减少了其造成的环境污染，另一方面也有利于气相产物中的烷烃、烯烃进一步转化生成芳烃以提高最终芳烃收率。此外，由于烷烃芳构化需要在较高的温度下进行(如CN103539620A所述)，而本专利申请所述的废弃食用油芳构化反应是放热反应，其放出的热量正好可以用来进行产物的循环利用——烷烃芳构化，从而节约能耗。(4)本专利技术提供的方法进料原料为油脂与水、乙醇或甲醇等溶剂的混合物。醇类溶剂有利于与油脂形成协同芳构化效应，提高芳烃收率，此外醇类本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废弃食用油芳构化制备轻质芳烃的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废弃食用油，或者将废弃食用油与溶剂混合，预热汽化后送入装填有催化剂的固定床反应器内进行反应；(2)将步骤(1)得到的反应产物冷凝、分离，得到芳烃。

【技术特征摘要】
1.一种废弃食用油芳构化制备轻质芳烃的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废弃食用油，或者将废弃食用油与溶剂混合，预热汽化后送入装填有催化剂的固定床反应器内进行反应；(2)将步骤(1)得到的反应产物冷凝、分离，得到芳烃。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，当废弃食用油与溶剂混合时，所述的溶剂为水、醇或者两者的混合物。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，当废弃食用油与溶剂混合时，废弃食用油与溶剂按废弃食用油质量浓度大于等于1％，小于100％的比例混合。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，预热温度为150～500℃。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的催化剂是HZSM-5、Hβ、HY、H-SAPO-34、H-SAPO-11、HZSM-35、NKF-5A、NKF-13X、SBA-15、MCM-41或MCM-22沸石中的一种或几种复合。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的催化剂是以HZSM-5、Hβ、H...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，褚效中，赵宜江，徐继明，李乔琦，吴飞跃，朱凤霞，蒋梦婷，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32