一种75号煤基航空汽油组合物及其制备方法与流程

1.本发明属于燃料油领域，具体地，涉及一种煤基航空汽油组合物及其制备方法。

背景技术：

2.航空汽油又称为航空活塞式发动机燃料，主要用于装备有往复式活塞发动机的飞行器，例如军事领域的武装直升机，无人机，初级教练机以及通用航空领域的农用飞机，气象机，勘探机等等。相比于欧美等发达国家，我国通用航空领域发展较为缓慢，通用航空飞行器以及通用航空机场仅为美国的不足5％，但伴随着我国低空空域管理改革逐步推进，通用航空器正以每年20％以上的增长速率持续高速发展。相对应地，航空汽油作为通用航空领域的燃料，其消费量也保持着 15％以上的增长速率，未来仍将保持着高速增长的消费需求。因此，该领域也吸引着较多的研究目光，例如专利cn 106398783 a中提出了一种100号无铅航空汽油及其制备方法，以工业异戊烷、轻烷基化汽油、工业异辛烷、甲苯、间二甲苯、异丙苯、苯胺、n-甲基苯胺和间甲苯胺为调和组分，调和产品不含铅，满足了未来对环保方面的需求，但调和组分较多且多为纯组分石油化工品，成本较高，氮化物较多，会产生较多的氮氧化物污染物。
3.gb 1787-2018《航空活塞式发动机燃料》中规定了5种型号的航空汽油，分别为75号，95号，100号，无铅91号和低铅100号，组分全部来源于石油。其中75号航空汽油由中国石化北京燕山分公司生产，年产量约8000吨，用于无增压器的小型活塞式航空发动机。随着航空汽油领域的持续的高消费需求，同时伴随着我国能源结构的调整以及对保障能源安全提出的新要求，以煤为原料制备航空汽油提供了相应的解决方案。专利cn 109679692a中提出了一种航空调和油及其制备方法，即以混合碳五、甲基叔丁基醚、异辛烷和煤基混合芳烃为调和组分制得了航空调和油，考察了调和产品的马达法辛烷值，硫含量，馏程，饱和蒸气压和芳烃含量，但并未考察其他重要的指标例如冰点、酸度等，且由于其含有较多的甲基叔丁基醚，因此其热值无法满足指标要求，无法直接作为航空汽油使用。
4.以煤炭为原料，通过煤液化技术包括煤直接液化技术和煤间接液化技术，以及进一步的二次加工过程包括蒸馏切割，催化重整等，可制得煤基航空汽油调和组分。但是如何利用这些调和组分调和出满足gb 1787-2018《航空活塞式发动机燃料》中有关75号航空汽油的各项指标要求的产品，是有难度的，原因在于煤制油路线制备的燃油组分烃组成上往往比较单一，例如煤直接液化路线得到的基本以芳烃和环烷烃为主；而煤间接液化路线得到的基本以链烷烃为主，而燃料本身是不同烃类组成的混合物，需要同时兼顾多个性能指标。因此，如何选择合适的调和组分并确定各自的含量，并尽可能多地利用煤基调和组分，调和出满足国标要求的各项指标，是本领域新的课题。

技术实现要素：

5.本发明针对现有75号航空汽油的原料来源仅为石油，原料结构单一的现状，提出一种75号煤基航空汽油及其制备方法，煤基调和组分占比可高于65％。
6.一种75号煤基航空汽油，以组合物总质量计，包括以下组分：煤基重整油 6～25％，优选10～20％；煤基重整拔头油10～30％，优选15～25％；煤基石脑油25～45％，优选30～40％；石油基烷基化汽油20～40％，优选25～30％
7.本发明组合物中可含有适量抗氧剂，抗氧剂加入量可以为20～50mg/l，优选 20-30mg/l。
8.其中，所述的煤基石脑油碳数分布在c4～c11，其中c6～c9组分占比达75％以上；其烃类组成包括正构烷烃，异构烷烃，环烷烃和芳烃，其中主要为环烷烃，占比65～75％，其次是正构烷烃和异构烷烃，占比均在8～15％，芳烃含量占比低于 3％。
9.所述的煤基石脑油生产技术包括但不限于煤直接液化技术和加氢改质技术，具体可通过以下方法获得：煤经过直接液化后得到液化油，再进一步经过加氢改质，随后经过分馏即得到煤基石脑油。
10.其中，所述的煤基重整油碳数分布在c5～c11，其中c7～c9组分占比85％以上；其烃类组成包括正构烷烃，异构烷烃，环烷烃和芳烃，其中主要为芳烃，占比 70～80％，其次是异构烷烃占比10～15％，正构烷烃和环烷烃占比最低，在2～10％。
11.所述的煤基重整油生产技术包括但不限于煤直接液化技术、加氢改质技术和重整技术，具体可通过以下方法获得：煤经过直接液化后得到液化油，再进一步经过加氢改质，随后经过分馏得到煤基石脑油，煤基石脑油经蒸馏后的重组分再进一步送入催化重整单元即可得到煤基重整油。
12.其中，所述的煤基重整拔头油碳数分布在c4～c7，其中c5～c6组分占比达85％以上；其烃类组成包括正构烷烃，异构烷烃，环烷烃和芳烃，其中主要为环烷烃，占比55～65％，其次是正构烷烃和异构烷烃，占比均在18～25％，芳烃含量占比低于3％。
13.所述的煤基重整拔头油生产技术包括但不限于煤直接液化技术、加氢改质技术，具体可通过以下方法获得：煤直接液化后得到液化油，再经过加氢改质和分馏得到煤基石脑油，煤基石脑油送重整反应器前经过蒸馏后的塔顶轻组分即为煤基重整拔头油。
14.其中，所述的石油基烷基化汽油碳数分布在c4～c12，其中主要为c8异构烷烃，占比在78～88％，剩余主要为其他碳数异构烷烃，占比12～18％。所述的石油基烷基化汽油来源于石油炼制过程中的烷基化技术。
15.所述的抗氧剂可以选自本领域任何常规抗氧剂，优选2,6-二叔丁基对甲酚，叔丁基对苯二酚，2,6-二叔丁基酚中的一种或多种。
16.一种75号煤基航空汽油的制备方法，其具体制备方法为：
17.(1)按照配比分别加入煤基重整油，煤基重整拔头油，煤基石脑油，石油基烷基化汽油进行复配，混合搅拌均匀，得到复配汽油；
18.(2)向步骤(1)得到的复配汽油中选择性地加入抗氧剂，随后混合均匀即得到成品的75号煤基航空汽油。
19.本技术中不含四乙基铅。
20.本发明具有以下优点：
21.本技术创造性地提出将煤基汽油调和组分与石油基烷基化汽油组分进行调和，可得到完全满足gb 1787-2018《航空活塞式发动机燃料》中有关75号航空汽油各项指标要求的产品，其中，煤基调和组分占比可高于65％。本发明拓宽了75 号航空汽油的原料来源，有
利于丰富航空汽油的能源结构，保障我国的能源安全，成本较低，制备方法简单，具有工业应用前景和显著的社会效益。
具体实施方式
22.以下结合实施例，进一步说明本发明的具体实施方式。
23.下面的调和产品中，煤基重整油、煤基重整拔头油、煤基石脑油为中国石化石油化工科学研究院的煤制油产品；石油基烷基化汽油为燕山石化炼厂的产品。
24.将煤基重整油，煤基重整拔头油，煤基石脑油，石油基烷基化汽油的微观烃类组成和碳数分布列于表1，表2，表3，表4中。
25.表1煤基重整油分子组成
26.碳数正构烷烃异构烷烃烯烃环烷烃芳烃总计50.400.650.000.050.001.1060.190.410.000.400.391.3972.643.990.044.1326.7237.5281.545.220.001.7726.5535.0890.702.250.000.4816.3019.73100.160.630.000.104.074.96110.000.010.000.010.050.07总计5.9913.360.046.9374.0899.91
27.表2煤基重整拔头油分子组成
28.碳数正构烷烃异构烷烃烯烃环烷烃芳烃总计41.260.750.000.000.002.0158.837.560.003.700.0020.0968.798.980.0054.481.1473.3970.012.300.002.210.004.52总计18.8919.590.0060.3901.14100.01
29.表3煤基石脑油分子组成
30.碳数正构烷烃异构烷烃烯烃环烷烃芳烃总计40.620.230.000.000.000.8553.061.830.001.270.006.1663.092.380.0017.040.0922.6072.391.890.0022.890.1527.3281.873.550.0019.840.5725.8391.211.100.009.180.3411.83100.322.110.002.140.094.66110.000.640.000.000.000.64总计12.5613.740.0072.371.2499.9
31.表4石油基烷基化汽油分子组成
[0032][0033][0034]
实施例1-10
[0035]
将煤基重整油，煤基重整拔头油，煤基石脑油，石油基烷基化汽油这四种组分进行调和，调和比例列于表5中。
[0036]
表5 75号煤基航空汽油调和配方
[0037][0038]
对于一种新的航空汽油，其优先考察的理化性质可为辛烷值、馏程和蒸气压，因此，将配方1-10调和后的产品首先进行辛烷值、馏程和蒸气压的测定，其结果列于表6中，并与gb 1787-2018中相应的质量指标进行对比。
[0039]
从表6中可以看出，对于配方1，当不加入石油基烷基化汽油调和组分时，调和产品的辛烷值为68，距离≮75的指标相差较远，同时90％蒸发温度高于145℃。
[0040]
对于配方2，当减少20％煤基石脑油而加入20％的烷基化汽油时，产品的辛烷值有显著提高至76，但存在辛烷值卡边的问题，同时10％蒸发温度无法满足≯80℃的要求，主要由于煤基石脑油减少导致整个调和产品中较轻组分减少，因此可降低重调和组分含量，增加石油基烷基化汽油调和组分含量，形成配方3。
[0041]
从配方3中可以看出，当降低煤基重整油的含量至15％而增加烷基化汽油的含量至30％时，调和产品的辛烷值、馏程和蒸气压均满足指标要求。
[0042]
配方4中，当进一步增加烷基化汽油含量至40％时，可以发现辛烷值增加至 82，馏程和蒸气压依然在指标范围内，但过多增加石油基烷基化汽油含量会使得辛烷值高于75过多导致辛烷值浪费，成本增加，可替代石油基的煤基组分占比较低，因此，不宜过度增加石油基烷基化汽油，合适的范围为25～30％。
[0043]
对于配方5，相比于配方3，进一步降低煤基重整油含量至10％而提高煤基重整拔头油含量至30％，产品的初馏点为39.0℃，这主要是由于煤基重整拔头油碳数集中在c5～c6，低于煤基重整油的c7～c9，轻组分过多使得初馏点降低，因此煤基重整拔头油含量不宜超过25％，但也不能过低，当降低其含量至10％时形成配方10时，产品10％蒸发温度卡边为79.7℃，50％蒸发温度为107.4℃，不合格，主要为轻组分含量过低导致，因此，重整拔头油含量合适的范围为15～25％。
[0044]
相比于配方5，可降低重整拔头油含量而增加煤基石脑油含量形成配方6，或者降低重整拔头油含量而增加煤基重整油含量形成配方7，发现配方6和配方7的辛烷值、馏程、蒸气压均满足指标要求。
[0045]
配方8中，进一步增加煤基重整油的含量至30％，发现产品由于芳烃含量过多，蒸气压无法满足指标要求，同时10％，50％，90％蒸发温度均偏离指标较远，因此煤基重整油含量不宜超过25％。
[0046]
配方9中当煤基重整油含量为5％时，辛烷值存在卡边现象，同时由于重组分减少而轻组分增多，导致初馏点低于40℃，不合格，因此煤基重整油合适的比例为10～20％。
[0047]
综合实施例1-10来看，煤基石脑油合适的含量为30～40％。
[0048]
表6 75号煤基航空汽油调和产品的实测辛烷值、蒸气压和馏程
[0049][0050]
对于满足要求的配方3、6、7，进一步加入抗氧剂2,6-二叔丁基对甲酚并混合均匀，加入量为20mg/l，以提高航空汽油的氧化性，抑制胶质生成，并按照 gb 1787-2018考察其他理化性能，其结果列于表7中。
[0051]
表7配方3、配方6、配方7调和的75号煤基航空汽油基本理化性质
[0052][0053][0054]
从表7从可以看出，配方3，配方6，配方7调和得到的75号煤基航空汽油各项理化性质均能满足gb 1787-2018的指标要求，属于本技术优选实施方式。

技术特征：

1.一种75号煤基航空汽油组合物，以组合物总质量计，包括以下组分：煤基重整油6～25％，煤基重整拔头油10～30％，煤基石脑油25～45％，石油基烷基化汽油20～40％。2.一种75号煤基航空汽油组合物，以组合物总质量计，包括以下组分：煤基重整油10～20％，煤基重整拔头油15～25％，煤基石脑油30～40％，石油基烷基化汽油25～30％。3.按照权利要求1所述的组合物，其中，还加入抗氧剂，抗氧剂加入量为20～50mg/l，优选20～30mg/l。4.按照权利要求1所述的组合物，其中，所述的煤基石脑油碳数分布在c4～c11，其中c6～c9组分占比75％以上；其烃类组成包括正构烷烃，异构烷烃，环烷烃和芳烃，其中环烷烃占比65～75％，其次是正构烷烃和异构烷烃，占比均在8～15％，芳烃含量占比低于3％。5.按照权利要求1所述的组合物，其中，所述的煤基石脑油生产技术包括：煤经过直接液化后得到液化油，再进一步经过加氢改质和分馏，得到煤基石脑油。6.按照权利要求1所述的组合物，其中，所述的煤基重整油碳数分布在c5～c11，其中c7～c9组分占比85％以上；其烃类组成包括正构烷烃，异构烷烃，环烷烃和芳烃，其中芳烃占比70～80％，其次是异构烷烃占比10～15％，正构烷烃和环烷烃占比2～10％。7.按照权利要求1所述的组合物，其中，所述的煤基重整油生产技术包括：煤经过直接液化后得到液化油，再进一步经过加氢改质和分馏，得到煤基石脑油，煤基石脑油经蒸馏后的重组分再进一步送入催化重整单元，得到煤基重整油。8.按照权利要求1所述的组合物，其中，所述的煤基重整拔头油碳数分布在c4～c7，其中c5～c6组分占比85％以上；其烃类组成包括正构烷烃，异构烷烃，环烷烃和芳烃，其中环烷烃占比55～65％，其次是正构烷烃和异构烷烃，占比均在18～25％，芳烃含量占比低于3％。9.按照权利要求1所述的组合物，其中，所述的煤基重整拔头油生产技术包括：煤直接液化后得到液化油，再经过加氢改质和分馏得到煤基石脑油，煤基石脑油送重整反应器前经过蒸馏后的塔顶轻组分即为煤基重整拔头油。10.按照权利要求1所述的组合物，其中，所述的石油基烷基化汽油碳数分布在c4～c12，其中c8异构烷烃占比在78～88％，剩余主要为其他碳数异构烷烃，占比12～18％。11.按照权利要求1所述的组合物，其中，所述的石油基烷基化汽油来源于石油炼制过程中的烷基化技术。12.按照权利要求1所述的组合物，其中，所述的抗氧剂选自2,6-二叔丁基对甲酚，叔丁基对苯二酚，2,6-二叔丁基酚中的一种或多种。13.一种75号煤基航空汽油的制备方法，包括：(1)按照配比，分别加入煤基重整油，煤基重整拔头油，煤基石脑油，石油基烷基化汽油进行复配，混合搅拌均匀，得到复配汽油；(2)向步骤(1)得到的复配汽油中选择性地加入抗氧剂，混合均匀，即得到成品的75号煤基航空汽油。

技术总结

本发明涉及一种75号煤基航空汽油组合物，以组合物总质量计，包括以下组分：煤基重整油6～25％，煤基重整拔头油10～30％，煤基石脑油25～45％，石油基烷基化汽油20～40％。各组分通过调和混匀制得成品。与现有技术相比，该75号煤基航空汽油主要以煤炭为原料来源，并能够满足GB 1787-2018《航空活塞式发动机燃料》中对75号航空汽油的所有指标要求，拓宽了75号航空汽油的原料来源，有利于丰富航空汽油的能源结构，保障我国的能源安全，成本较低，制备方法简单，具有工业应用前景和显著的社会效益。具有工业应用前景和显著的社会效益。