[发明专利]一种以低品质油脂为原料生物—化学催化偶联制备生物航空燃料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物化工及可再生能源领域，具体地说是以品质油脂为原料，通过生物—化学催化偶联过程生产生物航空燃料或其调和组分的方法。

背景技术

生物航空燃料，又称生物航煤，是指来源于生物质，符合石化航煤标准，性质和组成与石化航煤接近，可用于航空发动机的燃料。与原油精炼制备得到的传统石化航煤不同，生物航空燃料作为一种可再生能源，其来源包括动植物油脂、藻油、木质纤维素等多种生物质。

2005年，欧盟碳税政策的提出直接刺激了生物航空燃料技术的发展。2008年，在欧盟碳税政策提出3年后，英国维珍航空在一架波音-747飞机上进行了生物航空燃料验证性首飞，同年，一个致力于推动生物航空燃料开发和商业化进程的国际化组织—可持续航空生物燃油用户组织(SAFUG)成立，生物航空燃料从此进入快速发展阶段。目前，支持生物航空燃料发展计划的航空公司包括欧美等部分航空公司，其总航空燃油消耗量占全球民航总油耗的15％。

其中，对生物航空燃料研究起步较早的是美国的UOP-Honeywell公司和合成油品公司，其最先利用各自技术实现了油脂向生物航空燃料转化工艺的产业化放大。我国的生物航空燃料研究起步较晚，2013年4月，东方航空公司利用空客-A320实施了我国首次生物航空燃油验证试飞，从此，我国成为世界第四个可实现生物航空燃料自主生产的国家。

由于用于生物航空燃料合成的生物质原料来源和组成差异较大，用于生物航空燃料的生产工艺也不尽相同。根据生物质的结构特点，目前，用于生物质原料合成生物航空燃料的生产工艺主要有直接加氢处理工艺、生物质F-T合成工艺和生物质热解工艺。加氢处理工艺的原料通常为油脂，目前，使用该工艺并已经将该工艺完全工业化的是美国UOP Honeywell所开发的Bio-SPK工业和合成油品公司所开发的Bio-Synfining工艺，该工艺以动植物油脂(如大豆油、菜籽油、藻油、棕榈油和动物油脂等)为原料，首先利用加氢脱氧过程去除油脂分子中的氧，将油脂转化为不含氧的烃类物质，然后，对获得的烃类进行加氢裂解和加氢异构处理，使得产品的碳原子数落在航空燃料要求范围内，且异正构烷烃之比符合航空燃料要求。

生物质F-T合成生物航空燃料工艺又被称为生物质间接液化工艺。与传统煤气化后F-T合成烃类工艺类似，生物质F-T合成生物航空燃料过程是以生物质为原料，首先在温度780-890℃，部分氧气存在条件下，在气化炉中对生物质进行气化，得到含H₂,CO,CO₂,CH₄等多种组分的混合气体组分和含焦油、多种有机物的液体组分。其中，混合气组分经分离净化后得到主要由H₂和CO组成的F-T反应合成气。经净化后得到的F-T反应合成气在Fe基或Co基催化剂的作用下发生Fischer-Tropsch反应，可制备得到含气态烃组分(含1-4个碳原子)、石脑油组分(含5-8个碳原子)、喷气燃料组分(含9-14个碳原子)、柴油组分(含11-18个碳原子)以及石蜡组分(含19个及以上碳原子)的烃类混合物。其中，碳原子数在5个及以上的组分经冷凝和精馏后可收集得到航空燃料。产物中的重质组分，如柴油组分和石蜡组分可被重新加氢裂解&加氢异构以制备得到航空燃料。

生物质热解工艺又称为生物质的直接液化-Thermal Depolymerization(TDP)，该工艺是将生物质首先在5-20MPa、250-350℃条件下或0.1-0.5MPa和350-550℃条件下发生裂解、解聚、脱水等反应得到热解蒸汽，热解蒸汽经冷却后可得到黑色粘稠的生物油(Bio-oil)中间液相产物，目前用于生物质热解过程主要有快速裂解、微波裂解、真空裂解等。由于TDP过程得到的生物油粘度大，且成分复杂、氧含量高，因此，通常将生物油再次进行加氢脱氧、选择性裂解&异构处理后制备得到生物航空燃料

目前，由于生物航空燃料相关研究发展时间较短，虽然已经有相应工艺实现了生物航空燃料的生产和产品的商业化使用，但当前工艺生产成本均远高于航空燃料售价。因此，扩展可用于生物航空燃料生产的廉价原料，并根据原料探索可行的生产工艺，是目前生物航空燃料研究的重要方向。

发明内容

本发明提供了一种以低品质油脂为原料，生物-化学催化偶联制备航空燃料或其相应调和组分的方法。

所述发明可在釜式反应器固定床式反应器中实现，具体所采用的技术方案包括以下步骤：

(1)生物催化反应：

采用搅拌式反应器: