席帅; 李建飞; 邓浩; 杨莉莉; 杨昆忠
【期刊名称】《《江西化工》》
【年(卷),期】2019(000)005
【总页数】3页(P116-118)
【作 者】席帅; 李建飞; 邓浩; 杨莉莉; 杨昆忠
【作者单位】江西南大融汇环境技术有限公司 江西南昌330000; 九江市共青城市生态环境局 江西九江332020; 广州科广企业管理咨询有限公司 广东广州510000
【正文语种】中 文
随着全球航空运输业发展，作为目前主流航空发动机原料的航空煤油消耗量在日渐增大。
据统计，2005年至2010年五年间，全球每天要消耗500万～600万桶柴油燃料和喷气燃料，而航空运输业一年要消费15～17×108桶航空煤油[1]。航空飞行器在快速运输及应急救援等方面发挥着重要作用，飞机出行也已经进入了许多民众出行的选择之中，可以预见，航空煤油消耗量在一段时间内将出现持续性增长。但是面对着全球环境危机以及石油等资源短缺等问题，长期依赖于化石能源将无法实现全球可持续发展，而生物质作为具有长效资源化利用前景的资源，由生物质转化为适用于航空飞行器使用的燃料成为了传统航空煤油变革方向之一，以下即介绍生物质制备航空煤油发展现状。 模压制品线圈骨架一、航空煤油基本性状与特点
航空煤油[2](jet fuel)，是来自于石油分馏170～250℃的产物，加入特殊的添加剂能够在航空发动机中稳定燃烧，推动涡轮旋转，为飞行器提供足够的动力实现高速飞行，碳数在8～16的长链烷烃，俗称3号喷气燃料，其技术指标见表1。航空发动机目前已逐步由第二代涡轮喷气发动机过渡至第三代航空涡轮风扇发动机，不同型号的航空发动机对应着不同的燃烧室结构，对航空煤油的个别性质也有不一样的要求，在我国目前有6种不同牌号的航空煤油，具体如下表2。
表1 3号气体燃料技术指标性能指标项目指标组成总酸值/(mg/KOH/g)不大于0.015芳烃含量(体积分数)/%不大于20.0烯烃含量(体积分数)/%不大于5.0总硫含量(质量分数)/%不大于0.20挥发性闪点(闭口)/℃不低于38密度(20℃)/(kg/ m3)778^830流动性冰点/℃不高于-47黏度/(mm2/s)20℃不大于1.25-20℃不大于8.0燃烧性净热值/(MJ/kg)不小于42.8烟点/mm不大于25.0萘系烃含量(体积分数)/%不大于3.0导电性电导率(20℃)/(Ps/m)50^450
表2 我国各牌号航空煤油规格牌号类型结晶点用途RP-1煤油型不高于-60℃军民通用RP-2煤油型不高于-50℃军民通用RP-3煤油型不高于-47℃军民通用RP-4宽馏分型不高于-50℃应急备用RP-5重煤油型不高于-46℃海军舰载飞机RP-6重煤油型不高于-47℃军用飞机
由于航空飞行安全的重要性，保证航空燃料稳定燃烧至关重要，因而其技术指标也较为繁多。总体看来，航空煤油密度适宜，热值高，燃烧性能好，能迅速、稳定、连续、完全燃烧；低温流动性好，能满足寒冷低温地区和高空飞行对油品流动性的要求；热性和抗氧化性好，可以满足超音速高空飞行的需要；洁净度高，无机械杂质及水分等有害物质，硫含量尤其是硫醇性硫含量低，对机件腐蚀小[3]。但同时航空运输业C02排放量占世界总排放量2%，其消耗量也占据总燃料消耗量的10%
二、生物质制备航空煤油工艺
面对资源危机与航空煤油消耗量持续增长的矛盾，由生物质制备航空煤油是实现航空运输业持续性发展，并向未来洁净高速方向发展研究思路之一。目前由生物质制备航空煤油主要有以下四种工艺[4]。
(一)气化-费托合成工艺
气化-费托合成工艺[5]是先将秸秆、稻草等生物质气化生成合成气(CO和H2的混合物)，再以合成气为原料，将其催化转化为液态直链烃燃料，简称F-T合成。而产生的烃的范围取决于该工艺的催化剂，压力和温度条件。根据温度的差异，可以分为高温费托合成和低温费托合成。费托合成航空煤油关键在于碳链的增长，因此需选择有利于生成长链烷烃的催化剂。常用的催化剂为CO基和Fe基催化剂。合成生物质航空煤油可以减少温室气体排放，气化-费托合成工艺具有较广的适用范围，对于如废木和农业残余物等生物质经过必要的预处理后，也可进入工艺路线，制备生物质航空煤油。但是该工艺需要较高温度且成本相当昂贵，从长远角度着想并不适宜一直使用。
(二)加氢工艺
加氢处理工艺是利用植物油，动物脂肪或废油中的甘油三酯和脂肪酸进行氢化脱氧合成石蜡煤油的工艺[6]。其工艺原理如下图1
图1 加氢工艺基本原理
第一步是加氢脱氧处理，即在催化剂的作用下，将甘油三酷和脂肪酸中的氧原子脱除，不饱和键加氢生成C8～C22正构烷烃，提高产品稳定性；第二步为裂化和加氢异构化过程，是将第一步中所得烷烃进一步裂化和异构化，提高产品的低温流动性，以将链烷烃的碳数目降低到喷气燃料的范围(碳C8～C16的数目)，获得生物航空煤油。加氢处理生产的可再生喷气燃料是高能生物燃料，其具有高十六烷值，高热稳定性和低尾气排放等特点，但是对催化剂和氢产能要求较高。
Deepak Verma[7]等以NiMo为活性金属，负载于分层介孔分子筛，在375℃，1 MPa、空速1 h-1(空速表示在规定的条件下，单位时间单位体积催化剂处理的原料油的体积)的条件下采用两步法加氢催化转化藻油，得到了32.8%的煤油成分；随后，又以麻疯树油为原料，5 wt% NiO，24 wt% WO3/SiO2-Al2O3为催化剂，在420℃，8MPa，空速1 h-1的条件下制备航空燃料，获得了33.2%的煤油成分。总体来看，通过加氢工艺将生物质转化为航空煤
油前景较为广泛。
(三)生物丁醇/异丁醇脱水——聚合工艺
生物异丁醇转化技术路线是以木质纤维素为原料，将其转化为醇，再经脱水、聚合、加氢改质制成生物航煤产品[8]。Wang Tiejun[9]等人在300℃条件下利用Ni-HZSM-5/MCM-41催化剂对生物质的糖/多元醇在进行水相催化转化得到芳烃含量高达84.3%的液体燃料。目前虽然异丁醇生产技术己经成熟，生物异丁醇制生物航油还存在生产工艺路线和生产周期长，投资成本高等缺点，并且还需要进一步开发高效生物丁醇/异丁醇生产菌株，以此提高生产效率。
(四)热化学转化工艺
热化学转化工艺是在无氧或缺氧条件下利用热能将秸秆、稻壳等农林废弃物迅速分解得到生物油等液体产品，再经加氢改质制备出生物航空煤油。生物油可经过催化加氢、催化裂解、气相催化等方法改性转化为生物航空燃料。研究发现，利用此技术路线可能会生产出第二代烷烃类生物燃料，但投资成本很高[10]。UOP公司[11]曾将生物油预处理后经加氢脱
氧和加氢裂化生产出了烷烃类生物燃料。但是由于生物油油品性质很差以及后续加工流程复杂等原因，其技术进展缓慢。
三、生物质制备航空煤油发展展望
生物航空煤油是一种可再生的绿清洁能源，主要成分是C8～C16的烷烃、环烷烃，还有少量的芳香烃、烯烃等[12]。生物航空煤油具有润滑性、无腐蚀性、含硫量低、闪点高、低温流动性能好、性高、燃烧后排放量低等特点，同时使用生物航空煤油不用替换发动机和燃油装置，容易受到航空公司的青睐，有利于实现航空运输业减排、绿、可持续发展的目标[13]。相对其它行业，航空业燃烧航空煤油排放量及对地球环境和气候造成的危害很大。有数据显示[14]，与使用传统的石油基航空煤油相比，使用生物航空燃料，在全生命周期中温室气体排放量最低可以减少50%以上，最高可以减少90%。2013年4月，中国自主研发的1号生物航煤首次试飞成功，而1号生物航煤则是由地沟油和棕榈油加氢转化而来。总体来看，油脂加氢转化工艺是具有比较大发展潜力的生物质航空煤油制备工艺，除中国外，国外不少航空公司也采用该工艺制备生物航空煤油，但是其氢油比高、氢耗高、催化剂制备耗能高等缺点不容忽视。对于油脂加氢转化工艺，应进一步开展多学科合作，
出催化剂催化加氢关键结构，以此降低催化剂合成消耗；在原料供给则需进一步探讨，研究实践适合中国基本国情的油料作物种养殖及收集处理技术，以此促进生物质航空煤油发展。
参考文献生物航煤
【相关文献】
[1]朱重阳，甘志文.生物质组分对航空煤油基础燃烧特性的影响研究[J].可再生能源，2017，35(12)：1751-1758.
电极片[2]郝亚杰.麻疯树油一步加氢催化制备生物航空煤油的研究[D].云南师范大学，2017.
[3]张少朋.废弃猪油、棕榈油固定床一步加氢制备航空煤油的实验研究[D].云南师范大学，2017.空压机管道
[4]胡徐腾.液体生物燃料：从化石到生物质.北京：化学工业出版社，2013.
[5]舟丹.航空生物燃料[J].中外能源，2014，19(08)：6.
[6]张玉玺.生物航空煤油的发展现状[J].当代化工，2013，42(09)：1316-1318.led视频处理器
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