一種利用生物柴油制備航空液體燃料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用生物柴油（脂肪酸甲酯）制備航空液體燃料的方法。向原料生物柴油中加入其2～3倍體積的水-甲醇混合液，并加入生物柴油重量1～5%的堿，于30～100°C水解，水解后于電解槽中電解合成得到長碳鏈的烷烴；將上述電解后長碳鏈的烷烴在常壓下于300°C～450°C，經(jīng)催化劑，以0.2～2.0h-1的體積空速下作用進(jìn)行催化裂化；而后在于常壓下220°C～350°C，以絲光沸石作為催化劑，體積空速控制在0.5～2.5h-1異構(gòu)化反應(yīng)；異構(gòu)化反應(yīng)后的產(chǎn)品經(jīng)蒸餾處理，收集切割溫度在105～240°C之間的餾分即可得到精制的航空燃料調(diào)和組分。本發(fā)明工藝簡單、穩(wěn)定，反應(yīng)條件溫和，能耗低，產(chǎn)品收率高。
【專利說明】一種利用生物柴油制備航空液體燃料的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及清潔能源生產(chǎn)領(lǐng)域，具體的說是一種利用生物柴油制備航空液體燃料 的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，航空運(yùn)輸業(yè)在經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程中扮演的角色越來越重要，人員空運(yùn)與貨物 空運(yùn)的數(shù)量以每年4. 9%和5. 3%的速率增長，航空燃油的使用也占到整個石油產(chǎn)品產(chǎn)量的 8%。據(jù)統(tǒng)計，2008年全球航空運(yùn)輸業(yè)排放的二氧化碳高達(dá)6. 77億噸，雖然航空運(yùn)輸業(yè)的二 氧化碳排放量僅占全球總排放量的2 %，作為跨區(qū)域的全球性航空業(yè)來說，其影響仍是不容 忽視的。為了減少航空排放對環(huán)境的影響，國際航空運(yùn)輸協(xié)會（IATA)承諾到2050年實(shí)現(xiàn) 碳的凈排放量比2005年減少50%。從2012年起，歐盟為了達(dá)到航空減排目標(biāo)，將對所有抵 達(dá)和離開歐盟境內(nèi)的商業(yè)航班征收碳排放稅。2000多家航空公司將被納入歐盟排放交易體 系，其中包括35家中國公司。屆時，全球航空公司每年成本將增加35億歐元，包括中國在 內(nèi)的世界各國航空公司都在積極尋求解決方案來應(yīng)對航空燃料價格急劇波動和航空碳減 排的雙重壓力。雖然通過提高飛機(jī)燃燒效率和航空公司營運(yùn)效率能夠起到一定的作用，但 是無法從根本上實(shí)現(xiàn)碳排放減少。因此，開發(fā)第二代可再生航空生物替代燃料是航空業(yè)減 排和降低燃油成本的一大出路。國際航空運(yùn)輸協(xié)會報告稱，第二代生物燃料有望于2012年 開始在航空運(yùn)輸業(yè)正式商用，可以減少最高達(dá)96%的溫室氣體排放。
[0003] 歐盟生物柴油2005年生產(chǎn)能力在607萬t，到2010年生物柴油推廣達(dá)830萬t。 從1993年起日本開始了對生物柴油的研究試驗(yàn)，并在1999年建立了用煎炸油為原料生產(chǎn) 生物柴油的工業(yè)化實(shí)驗(yàn)裝置，生產(chǎn)能力為259L/d。目前日本生物柴油年產(chǎn)量可達(dá)40萬t。 我國生物柴油行業(yè)于2001年正式起步，目前已經(jīng)成立多家生產(chǎn)企業(yè)，生物柴油年產(chǎn)量可達(dá) 100萬t左右。然而，生物柴油由于含氧量高（10%左右）且冷凝點(diǎn)過高，無法直接用作航空 燃料使用。當(dāng)前針對生物柴油等含氧原料生產(chǎn)航空燃油的工藝主要是催化脫羧工藝和加氫 脫氧工藝，催化脫羧工藝主要是以地溝油為原料通過濾渣、脫鹽、脫水、脫色處理后，加入脫 羧催化劑反應(yīng)得到生物航空煤油。而加氫脫氧方法反應(yīng)溫度高，操作壓力大，收率低，對催 化劑使用要求較高。典型的工藝包括Syntroleum公司開發(fā)Bio_Synfining?process技術(shù)， 以及Honeywell U0P公司開發(fā)Ecofining?SPK process技術(shù)。采用電解脫氧技術(shù)將生物柴 油(脂肪酸甲酯）轉(zhuǎn)化成航空液體燃料的研究未見報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于提供一種利用生物柴油制備航空液體燃料的方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種利用生物柴油制備航空液體燃料的方法，將生物柴油經(jīng)電解合成、催化裂化/ 異構(gòu)化反應(yīng)、常壓蒸餾，具體為：
[0007] 電解合成：向原料生物柴油(脂肪酸甲酯，C14-C2(l沖加入其2?3倍體積的水-甲 醇混合液，并加入原料質(zhì)量百分比1?5%的堿，于30?100° C水解，水解后于電解槽中電 解合成得到長碳鏈的烷烴；
[0008] 催化裂化/異構(gòu)化反應(yīng)：將上述電解后長碳鏈的烷烴在常壓下于300° C? 450° C，經(jīng)催化劑，以0. 2?2. 01Γ1的體積空速下作用進(jìn)行催化裂化；而后在于常壓下 220° C?350° C，以絲光沸石作為催化劑，體積空速控制在0. 5?2. 51Γ1異構(gòu)化反應(yīng)；
[0009] 常壓蒸餾：異構(gòu)化反應(yīng)后的產(chǎn)品經(jīng)蒸餾處理，收集切割溫度在105?240° C之間 的餾分即可得到精制的航空燃料調(diào)和組分。
[0010] 將上述切割溫度高于240° C的餾分再次催化裂化反應(yīng)。
[0011] 將所述含氧量保持在1〇?15%的生物柴油，通過電解合成將原料生物柴油中的氧 完全脫除。
[0012] 所述催化裂化的催化劑為沸石分子篩、ZSM-5, ZSM-11，ZSM-22, ZSM-23, HY分子篩 或NaY分子篩。
[0013] 所述電解合成過程中電流密度高于50mA/cm2 ;陽極材料為鉬，玻碳或不銹鋼。
[0014] 所述生物柴油的水解和電解的過程于同一個反應(yīng)裝置中同時進(jìn)行；催化裂化與異 構(gòu)化反應(yīng)可在同一反應(yīng)器內(nèi)同時進(jìn)行。
[0015] 本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)：與現(xiàn)有加氫裂化技術(shù)相比較，本發(fā)明工藝簡單、穩(wěn)定，反應(yīng) 條件溫和，能耗低，產(chǎn)品收率高，具有良好的安全穩(wěn)定性能和燃燒性能，同時可顯著解決生 物柴油凝固點(diǎn)高，含氧量高，易被氧化的難題。制得的航空燃油產(chǎn)品硫含量低，冷凝點(diǎn)可 達(dá)-40° C以下，粘度符合要求，燃燒充分，污染小，可以用作當(dāng)前商用航空燃料的調(diào)和組 分。采用本發(fā)明的工藝生產(chǎn)過程沒有污廢外排，符合目前國內(nèi)環(huán)保要求。同時生產(chǎn)過程中 副廣商品質(zhì)的氧氣、石錯、丙稀等，適于大規(guī)1旲工業(yè)化生廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 實(shí)施例1
[0018] 電解合成：向原料生物柴油(脂肪酸甲酯，C14-C2(l沖加入其2倍體積的水-甲醇混 合液，并加入原料重量百分比3%的氫氧化鈉維持溫度在45° C，使生物柴油中脂肪酸甲酯 水解成脂肪酸/脂肪酸鹽。然后對水解后的混合溶液進(jìn)行電解，陽極采用鉬電極，控制電流 密度為150mA/cm 2，長碳鏈的烷烴將會在鉬電極表面析出，而原料中的氧則會以二氧化碳的 形式逸出。同時，電極表面析出高附加值的氫氣可廣泛應(yīng)用于相關(guān)化工行業(yè)。其中，水-甲 醇混合液中水和甲醇體積相同。
[0019] 本實(shí)施例中生物柴油原料中脂肪酸甲酯組成列表
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用生物柴油制備航空液體燃料的方法，將生物柴油經(jīng)電解合成、催化裂化/ 異構(gòu)化反應(yīng)、常壓蒸餾，其特征在于： 電解合成：向原料生物柴油(脂肪酸甲酯，C14-c2(l沖加入其2?3倍體積的水-甲醇混 合液，并加入原料質(zhì)量百分比1?5%的堿，于30?100° C水解，水解后于電解槽中電解合 成得到長碳鏈的烷烴； 催化裂化/異構(gòu)化反應(yīng)：將上述電解后長碳鏈的烷烴在常壓下于300° C?450° C， 經(jīng)催化劑，以0. 2?2. 01Γ1的體積空速下作用進(jìn)行催化裂化；而后在于常壓下220° C? 350° C，以絲光沸石作為催化劑，體積空速控制在0. 5?2. 51Γ1異構(gòu)化反應(yīng)； 常壓蒸餾：異構(gòu)化反應(yīng)后的產(chǎn)品經(jīng)蒸餾處理，收集切割溫度在105?240° C之間的餾 分即可得到精制的航空燃料調(diào)和組分。
2. 按權(quán)利要求1所述的利用生物柴油制備航空液體燃料的方法，其特征在于：將切割 溫度高于240° C的餾分再次催化裂化反應(yīng)。
3. 按權(quán)利要求1所述的利用生物柴油制備航空液體燃料的方法，其特征在于：將所述 含氧量保持在10?15%的生物柴油，通過電解合成將原料生物柴油中的氧完全脫除。
4. 按權(quán)利要求1所述的利用生物柴油制備航空液體燃料的方法，其特征在于：所述催 化裂化的催化劑為沸石分子篩、ZSM-5, ZSM-11，ZSM-22, ZSM-23, HY分子篩或NaY分子篩。
5. 按權(quán)利要求1所述的利用生物柴油制備航空液體燃料的方法，其特征在于：所述電 解合成過程中電流密度高于50mA/cm2 ;陽極材料為鉬、玻碳、石墨或不銹鋼。
6. 按權(quán)利要求1所述的利用生物柴油制備航空液體燃料的方法，其特征在于：所述生 物柴油的水解和電解的過程于同一個反應(yīng)裝置中同時進(jìn)行；催化裂化與異構(gòu)化反應(yīng)可在同 一反應(yīng)器內(nèi)同時進(jìn)行。
【文檔編號】C10G55/06GK104099120SQ201310125497
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月11日
【發(fā)明者】劉廣瑞, 吳晉滬, 王辛影, 武景麗 申請人:中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所