[發明專利]一種航空燃油生產裝置及生產方法

有效

• 申請號: 201510555762.2
• 申請日: 2015-09-01
• 公開（公告）號: CN105176605B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 陳冠益;單銳;顏蓓蓓;張穎;姚金剛;田沙沙;馬文超
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C10L1/04
• 分類號: C10L1/04;C10L5/46;C10L5/44;C10G1/08;B09B3/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及一種新的航空燃油生產裝置及生產方法。

背景技術

隨著世界航空業的不斷發展，對航空煤油的需求與日俱增。目前，全球航空運輸業每年消耗15-17億桶航空煤油，其原料來源均為石油。隨著全球石油儲量的減少，石油價格的波動，航空能源安全性、經濟性等問題愈顯突出。此外，航空煤油在飛行器中燃燒產生的二氧化碳基本排放在大氣的平流層中，產生了很強的溫室效應，因此航空業面臨著嚴峻的二氧化碳減排的挑戰。為了解決這些問題，唯有采用替代燃料尤其是生物航空煤油。以動植物油脂為原料，采用加氫法制備的生物航空煤油是一種環境友好的燃料，具有原料來源廣、二氧化碳零排放及可再生的特點，且化學結構與石油基航空煤油相近，二者能夠相溶，是未來石油基航空煤油最具潛力的替代品之一，也是目前研究的熱點之一。

但是，生物航空煤油發展的首要問題是原料來源。目前，全球已進行27次生物航空煤油試驗飛行，所用燃料(加氫石蠟煤油，SPK)均以動植物油或藻類油為原料，采用加氫工藝生產。可食用動植物油脂用作原料容易引發“與人爭糧”的矛盾。我國是一個農業大國，生物質資源十分豐富。生物質能的開發利用要求人們恢復植被，最終形成CO₂的收支平衡，使用這種能源幾乎不會產生SO₂污染，并且有利于回收利用有機廢棄物。其中生物質熱解液化備受人們關注，生物質轉化為生物油后，其能量密度得到大幅提高(如秸稈可提高約10倍)，故生物油的運輸和儲藏要比生物質容易許多。生物油的用途非常廣泛：可以作為燃料油直接燃燒使用(燃燒時只需對現有熱力設備略加改造即可)；提質后可單獨或與化石燃料混合用于內燃機；生物油是復雜有機化合物的混合物，從中可以分離提取出具有特殊用途或高附加值的化學品。總之，生物質催化裂化液化作為大規模轉化利用生物質的一個重要技術手段已越來越為人們所重視。但是，由于生物油酸值高、氧含量高、成分復雜等原因不能直接用作飛機發動機燃油，它需要進一步精制提高油品質量。同時我國人口眾多，餐飲廢油和地溝油產量巨大，不法商販為牟取暴利使地溝油重回餐桌，對人們的健康造成極大的危害。如何變廢為寶進行生物油和餐飲廢油的資源化利用成為當前急需解決的問題。

該專利主要以生物原料提質制備航空燃油。利用廢棄油脂轉化制備的生物柴油，加氫異構化獲得航空生物燃料的烷烴組分；再從秸稈類生物質熱解制取的生物油，催化裂解制得航空生物燃料的芳烴組分，通過有機調和兩種組分(烷烴組分與芳烴組分)的比例，通過精餾切割組分獲得高品質航空燃油。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種利用生物質為原料，制備航空煤油的裝置。降低了航空煤油的生產成本,而且結構緊湊、控制簡單、價格便宜。

本發明通過以下技術方案完成:

一種航空燃油生產裝置；包括催化裂化反應釜、加氫反應釜、調和裝置和精餾塔；催化裂化反應器上設置有原料和氮氣的進料管；在反應器底部出口連接至氣液分離器；加氫反應釜上設置有原料和氫氣進料管；在反應器底部出口連接至氣液分離器；氣液分離器出口連接調和裝置進口；在調和裝置底部經過冷凝器連接至分離器；分離器出口連接精餾塔，精餾塔內設置有填料層，填料層頂端出口連接冷凝器；冷凝器出口連接的回流器下端連接產品收集罐。

所述催化裂化反應釜、加氫反應釜和調和裝置中設置有攪拌器。

所述催化裂化反應釜的原料和氮氣進料管是：生物油原料罐由輸送管連接到進料泵，再連接至緩沖器，緩沖器連接預熱器，預熱器出口連到催化裂化反應釜的進料管，同時，氮氣瓶由氣路連接至質量流量計，流量計直接連接到原料緩沖器；緩沖器的出口管路連接至預熱器，再由管路連接至催化裂化反應釜。

所述加氫反應釜上的原料和氫氣進料管是：生物柴油原料罐由輸送管連接到進料泵，再由進料管連接到緩沖器；同時氫氣瓶由氣路連接至質量流量計，再由氣路連接至緩沖器；緩沖器的出口管路連接至預熱器，再由管路連接至加氫反應釜。

所述調和裝置和氣液分離器之間設置有進料泵。

所述分離器和精餾塔之間設置有進料泵。

本發明的一種航空燃油生產方法，步驟如下：

1)生物油原料罐中的生物油由進料泵輸送，經過緩沖器、預熱器后進入帶有機械攪拌的催化裂化反應釜中，加入生物油和催化劑；然后氮氣有質量流量器控制進入催化裂化反應釜充當保護氣；攪拌下加熱到開始反應，反應產物經冷凝器冷凝進入氣液分離器中，分離后由泵輸送到調和裝置中，氣相產物經簡單處理后可進行循環利用；