一种微波催化热裂解工业废油的方法

1.本发明涉及工业废油处理技术领域，特别涉及一种微博催化热裂解工业废油的方法。


背景技术：

2.工业废油是一种典型的工业废弃物，但也是一种极有价值的资源。如果处置不当，工业废油会造成严重的环境污染，但如果利用得当，则会成为一种宝贵的再生资源，产生显著的经济效益和社会效益，为国家循环经济和碳排放控制战略贡献力量。目前，工业废油的资源化利用途径主要有两个，一是通过一系列废油再生工艺恢复工业废油的理化特性，使其重新成为新的工业基础原料油或直接加工成工业成品油再利用，二是将工业废油作为生产燃料油、溶剂油、化工中间体的原料进行再加工，以生产燃料、溶剂油、化工中间体、甚至氢等产品为目标进行利用。其中，第二种再利用方式是目前学术界和工业界采用较少的方式，原因是这种方式的技术要求更为复杂，投入产出比相对较低。然而，这并不妨碍这种方式蕴藏的巨大应用潜力，尤其是近年来资源利用多元化、深入化的趋势已越来越明显，工业废油的资源化利用途径也亟待扩展。
3.以往，以第二种方式为目标的工业废油加工工艺大多采用传统热裂解技术工艺进行加工处理，传统的热裂解处理工艺往往存在能耗高，裂解不完全，副产物难以控制，环境污染较严重等现实问题，致使经济效益不佳。在目前公知的工业废油热裂解处理技术中，热效率和产品控制难是影响热裂解工艺效率和经济效益的两个主要问题。首先，传统的热处理方式多采用燃料直热技术对裂解管中的原料进行加热，存在传热不均匀，热量耗散大，环境污染大等难以克服的问题；其次，以往的热裂解处理工艺很少采用催化剂提升裂解反应效率和产品选择性，因此造成裂解过程反应速度慢，能耗高，副产品难以控制等问题难以解决。


技术实现要素：

4.有鉴于此，为了克服现有工业废油热裂解技术存在的热量损失大，反应效率低，产品选择性差，环境污染大等问题，本发明提供了一种微波催化热裂解工业废油的方法，本发明提供的方法不但能有效提高传热效率和传热均匀度，还能大幅减少矿物燃料使用，从而减少因矿物燃料燃烧造成的污染物排放和温室气体排放等问题，并且减少了不可预知副产品的产出，从而有效地增加了产品的经济效益。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：(1)采用微波反应器加热和微波进料加热相结合的微波加热方式提升物料反应温度，同时采用冷流并入调控和微波功率调控相结合的方式控制反应过程温度，防止反应过程出现飞温现象，以保护催化剂及防止结焦；(2)采用经过氢离子和稀土金属离子置换的y型分子筛作为催化剂，占固定床填料的20％-25％(质量百分比)，并用铝硅酸盐作为固定床担体，占固定床填料的75％-80％(质量百分比)，固定床填料具有高催化活性和选择性，能够在一定温度下高效地将大分子有机物选择
性地裂解为燃料油、溶剂油及化工中间体原料；(3)采用分馏塔对不同温度段的反应产物进行分离和收集，可以得到不同的产品馏分，较重的馏分为柴油，其次为煤油和溶剂油，再次为汽油和化工中间体原料油，最轻的部分为氢气、甲烷等气体；(4)微波加热和催化裂化相结合可以大幅降低处理过程能耗，同时热量传导更快，更均匀，反应速度更快，也更加环保。
6.为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种微波催化热裂解工业废油的方法，将工业废油经进料装置送入反应器，并采用微波加热方法对进料装置和反应器进行加热使工业废油进行热裂解反应，在反应器出口设置分馏装置收集不同馏分的产物；
7.所述反应器中设置催化反应固定床；所述催化反应固定床包括催化剂填料；所述催化剂填料为铝硅酸盐和经氢离子和稀土金属离子置换处理的y型分子筛的混合物。
8.优选地，所述经氢离子和稀土金属离子置换处理的y型分子筛和铝硅酸盐的质量比为(20-25)：(75-80)。
9.优选地，所述经氢离子和稀土金属离子置换处理的y型分子筛的制备方法包括以下步骤：
10.(1)将y型分子筛在酸性溶液中浸泡处理，得到氢离子置换的y型分子筛；
11.(2)将步骤(1)所得氢离子置换的y型分子筛在稀土的酸溶液中进行置换处理，马弗炉焙烧后得到经过氢离子和稀土金属离子置换的y型分子筛。在本发明中，所述焙烧的目的为稳固金属离子。
12.进一步优选地，步骤(1)所述酸性溶液为盐酸溶液；所述盐酸溶液浓度为0.1m-0.2m。
13.进一步优选地，步骤(1)所述浸泡处理时间为10-15min。
14.进一步优选地，步骤(2)所述置换处理时间为24-30h。
15.进一步优选地，步骤(2)所述所述焙烧温度为300℃，焙烧时间为0.5-1h。
16.优选地，所述采用微波加热方法对进料装置和反应器进行加热时还包括采用冷流和微波功率调节器对反应温度进行控制。
17.有益技术效果：
18.1.本发明采用了微波反应器加热和微波进料加热相结合的微波加热处理技术，使热量传导更快，更均匀，减少了能量损耗，降低了能耗，提升了反应效率，同时由于没有燃料消耗，工艺过程产生的废气少，更加环保。
19.2.本发明采用了经过氢离子和稀土金属离子置换的y型分子筛催化剂填料固定床作为反应器，能够在一定温度下高效地将大分子有机物选择性地裂解为燃料油、溶剂油及化工中间体原料，降低了能耗，提升了生产效率，同时减少了副产物，增加了目标产物产量和品种，提升了经济效益。
20.3.本发明采用分馏塔对不同沸程的反应产物进行分离和收集，可以得到不同的产品馏分，确保了目标产品的纯度，提升了产品的经济效益。
21.4.该工艺技术方案实现简单，能耗较以往大幅降低，容易地进行大规模推广应用。
具体实施方式
22.为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
23.实施例1
24.制备经氢离子和稀土金属离子置换处理的y型分子筛
25.(1)将y型分子筛在0.1m盐酸溶液中浸泡处理10min，得到氢离子置换的y型分子筛；
26.(2)将步骤(1)所得氢离子置换的y型分子筛在稀土的酸溶液中进行置换处理24h，处理完成后置于马弗炉300℃焙烧1h后得到经过氢离子和稀土金属离子置换的y型分子筛。
27.微波催化热裂解工业废油的方法为：
28.将工业废油经进料装置送入反应器，并采用微波加热方法对进料装置和反应器进行加热使工业废油进行热裂解反应，并在加热时采用冷流和微波功率调节器对反应温度进行控制，在反应器出口设置分馏装置收集不同馏分的产物；所述反应器中设置催化反应固定床；所述催化反应固定床包括催化剂填料；所述催化剂填料为铝硅酸盐和经氢离子和稀土金属离子置换处理的y型分子筛的混合物，经氢离子和稀土金属离子置换处理的y型分子筛和铝硅酸盐的质量比为20：80。
29.将本发明实施例1提供的工业废油的处理方法与传统热裂解处理的方法处理同一的工业废油，并对其处理结果进行比较，结果见表1。
30.表1
[0031][0032]
由表1可知，本发明提供的微波催化热裂解处理工业废油的方法，相较于传统热裂解的方法处理工业废油，本发明提供的方法能耗更低，并且废气排放量少，净收益高。
[0033]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种微波催化热裂解工业废油的方法，其特征在于，将工业废油经进料装置送入反应器，并采用微波加热方法对进料装置和反应器进行加热使工业废油进行热裂解反应，在反应器出口设置分馏装置收集不同馏分的产物；所述反应器中设置催化反应固定床；所述催化反应固定床包括催化剂填料；所述催化剂填料为铝硅酸盐和经氢离子和稀土金属离子置换处理的y型分子筛的混合物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述经氢离子和稀土金属离子置换处理的y型分子筛和铝硅酸盐的质量比为(20-25)：(75-80)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述经氢离子和稀土金属离子置换处理的y型分子筛的制备方法包括以下步骤：(1)将y型分子筛在酸性溶液中浸泡处理，得到氢离子置换的y型分子筛；(2)将步骤(1)所得氢离子置换的y型分子筛在稀土的酸溶液中进行置换处理，马弗炉焙烧后得到经过氢离子和稀土金属离子置换的y型分子筛。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述酸性溶液为盐酸溶液；所述盐酸溶液浓度为0.1m-0.2m。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述浸泡处理时间为10-15min。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述置换处理时间为24-30h。7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述所述焙烧温度为300℃，焙烧时间为0.5-1h。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用微波加热方法对进料装置和反应器进行加热时还包括采用冷流和微波功率调节器对反应温度进行控制。

技术总结
本发明提供了一种微波催化热裂解工业废油的方法，属于工业废油处理技术领域。本发明的方法采用微波对流经固定床催化反应器的工业废油进行加热，使其达到催化裂解所需温度，且固定床催化填料采用经氢离子和稀土金属离子置换处理的Y型分子筛与硅铝酸盐担体复合催化剂填料。该处理工艺热量分布均匀、加热速率快，且具有反应速率快、裂解过程较完全、目标产品收率高、副产物少等优点。副产物少等优点。


技术研发人员：吴云
受保护的技术使用者：重庆工商大学
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/7/18