[发明专利]将生物质转化为喷气燃料

说明书

本发明涉及用于由生物质材料形成烃原料的方法和系统，以及由其形成的烃原料。本发明还涉及用于由烃原料形成生物来源喷气燃料的方法和系统，以及由其形成的生物来源喷气燃料，以及在该方法期间形成的中间经处理烃原料。

技术领域

本发明涉及用于由生物质材料形成烃原料的方法和系统，以及由其形成的烃原料。本发明还涉及用于由烃原料形成生物来源喷气燃料的方法和系统，以及由其形成的生物来源喷气燃料，以及在该方法期间形成的中间经处理烃原料。

背景技术

能源需求多年来由于在个人和商业能力方面对技术的更大依赖性、增长的全球人口和发展中国家完成的所需技术进步而增大。能源通常主要来源于化石燃料，但是，随着这类资源供应下降，寻找提供能量的替代方法的研究受到更多重视。另外，对燃烧化石燃料的环境影响的认识的提高以及对减少温室气体排放的承诺显著增加了对更加绿色的能源的需求。

生物燃料被认为是一种有前景的更加环境友好的化石燃料(特别地，柴油、石脑油、汽油和喷气燃料)的替代物。目前，这类材料仅通过共混而部分地被生物来源燃料替代。由于与一些生物燃料的形成相关的成本，制造完全来源于生物质材料的燃料尚不是商业可行的。即使在生物来源燃料与化石燃料组合的情况下，共混一些生物来源燃料的困难可能导致延长的处理时间和更高的成本。

术语生物质通常用于由植物系来源(比如玉米、大豆、亚麻籽、油菜籽、甘蔗和棕榈油)形成的材料，但是该术语涵盖由任何近期存活的生物或其代谢副产物形成的材料。生物质材料与化石燃料相比包含更少量的氮和硫，并且不产生净的大气CO₂水平增加，因此经济上可行的生物来源燃料的形成会是对环境有益的。

高品质的化石燃料(比如柴油和喷气燃料)通过精炼原油来形成。由炼油厂生产的喷气燃料可以包含直馏或经加氢处理的产物或其共混物。直馏煤油一般需要通过硫醇氧化、粘土处理或加氢处理的进一步处理，并且任选地与其他物流共混，以产生满足喷气燃料产品的所有必要的化学、物理、经济和库存要求的燃料。

对于被视为可替代原油系喷气燃料的生物燃料来说，其还必需满足这些材料的标准化的化学和物理性质，如在“含合成烃的航空涡轮燃料的标准规格(StandardSpecification for Aviation Turbine Fuel Containing Synthesized Hydrocarbons)”ASTM D7566中所定义。替代喷气燃料所需的标准分析和性质以四个测试层级列出，以确保替代燃料被认为符合目的并且实际上可与化石燃料系材料互换。特别地，层级1定义了所需的燃料规格性质(在表1中示出)。虽然这些规格性质被认为不足以确定替代喷气燃料是否符合目的，但是它们代表了用于确定新型转化途径是否可以产生可行的喷气燃料的良好起点。

表1

任何喷气燃料(或用于形成喷气燃料的烃原料)的特别重要的要求是：i)硫的存在量，和ii)材料的冰点。含硫烃的燃烧导致形成硫氧化物。硫氧化物被认为有助于形成气溶胶和颗粒物(碳烟)，其可能导致流动降低或燃烧机的过滤器和构件中的阻塞。此外，已知硫氧化物造成涡轮叶片的腐蚀，因此燃料中的高硫含量是非常不期望的。然而，喷气燃料中包含至少一些硫系化合物可以是有益的。已知含硫组分吸附到燃烧机的金属部件的表面上，为这些部件提供润滑作用，由此减少发动机磨损。防御标准(Defence Standard)91-91和ASTM D1655记载了喷气燃料可以含有最多300ppm的硫，但是许多国家规定了要求更低的水平。