[發明專利]一種使用生物材料生產液體烴的方法、液體烴及航空燃料

有效

• 申請號: 201710037268.6
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN108315050B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 田志堅;閻立軍;王從新;羅琛;劉雪斌;曲煒;遲克彬;李鵬;馬懷軍
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司;中國科學院大連化學物理研究所;碧辟（中國）投資有限公司
• 主分類號: C10G67/02
• 分類號: C10G67/02;C10G3/00;C10L1/04
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 王玉雙;鮑俊萍

一種使用生物材料生產液體烴的方法、液體烴及航空燃料，該方法包括：反應步驟，將進料和氫氣在一個反應器中、一種催化劑上進行加氫飽和反應、脫氧反應、烷烴異構化反應和裂解反應，生成液體烴組分、氣體組分和水；分離步驟，將液體烴組分與氣體組分及水分離；蒸餾步驟，蒸餾來自分離步驟的液體烴組分，收集沸點在130?290℃的液體烴組分；循環步驟，循環來自分離步驟的液體烴組分或來自蒸餾步驟的沸點高于290℃的液體烴組分，并將其加入到新鮮進料中；其中，所用催化劑為十元環一維孔道分子篩負載第VIII族金屬的負載型催化劑。本發明所涉及的方法通過循環步驟稀釋進料，緩解了反應放熱，降低了反應熱效應對催化劑的影響。

技術領域

本發明涉及化工領域，具體涉及使用生物材料生產液體烴的方法、液體烴及航空燃料。

背景技術

航空燃料是國家重大戰略資源類物資，在民用和軍用領域有著極其重要的社會和經濟利用價值。航空燃料主要包括航空汽油、航空柴油和航空煤油等。其中航空煤油是三大成品油之一煤油的主要品種，目前占煤油產量的95％左右。航空煤油有許多種類，一般由碳鏈長度在9至16之間的烴類化合物如鏈狀烷烴、芳烴和環烷烴組成，沸點在130-290℃之間。

目前，航空燃料主要以石油為原料生產，來源于石油的直餾餾分和經加氫裂化以及加氫精制的產物。此外，利用煤氣化制得的合成氣為原料也能生產航空煤油。但隨著石油和煤等一次性能源的日益減少，近年來，原油和煤的價格不斷攀升，航空燃料的價格也隨之上漲。同時，由于石油和煤都含有氮、硫等元素，因此，在其轉化及其產品使用過程中不可避免產生對環境有危害的有毒氣體。基于此，一些國家對于化石能源產品的利用出臺了相關的限制政策。以上因素促使研究者開始尋求可替代化石能源的新型能源。自然界中存在很多含碳的可再生的生物材料。經過加氫、脫氧等反應可以將生物材料中含有的油脂類物質轉化為航空燃料。該過程中產生的二氧化碳可通過植物的光合作用消耗，對環境幾乎不會造成影響。從這個角度來說，發展使用生物材料來制備航空燃料的生產技術對保護環境和滿足能源需求具有重要意義。

此外，油脂加氫轉化過程屬于強放熱反應。以大豆油為例，大豆油生成異構烷烴過程中所涉及的各反應進行熱力學分析結果顯示，過程總焓變分別為：-1562kJ/mol(加氫脫氧方式)、-1150kJ/mol(加氫脫羰方式)和-1247kJ/mol(加氫脫羧方式)。在反應過程中如果熱量不能及時被帶走，將可能使催化劑的活性金屬組分燒結，大大降低催化劑的使用壽命。

目前以生物材料為原料制備航空燃料的工藝主要依靠兩步法實現，兩步法工藝的第一步為原料的加氫飽和反應和脫氧反應；第二步為經過分離凈化后的正構烷烴通過異構化反應或裂解反應生成異構烷烴和短支鏈烷烴。

例如，動植物油脂所含脂肪酸碳鏈碳原子數約為12-24(其中以16和18居多)，其經過加氫飽和反應和脫氧反應會生成正構烷烴、水和其他一些副產物，經分離凈化后的長鏈正構烷烴在進一步發生異構化和裂解反應可生成碳原子數為9-16的異構烷烴，可作為航空煤油使用。

US2009229172A1公開了一種以油脂為原料，經過加氫脫氧和加氫異構兩個單獨反應區轉化，并通過分別循環一部分第一和第二反應區的產物至兩個反應區中，最終生產異構烷烴(柴油和航煤組分)的方法；

CN103897718A公開了一種以油脂為原料，經過加氫-脫氧和異構-裂化兩個單獨反應階段轉化，并通過循環第二反應階段(異構-裂化)的柴油產物至第二反應階段中，最終生產柴油和航煤餾分的方法；

EP2141217A1公開了一種以油脂為原料，經過加氫脫氧和加氫異構兩個單獨反應階段轉化，并通過循環第二反應階段(加氫異構)的產物(大于200℃餾分)至第二反應階段中，最終生產異構烷烴的方法；

US2009158637A1公開了一種以油脂為原料，經過加氫-脫氧、異構、選擇性裂化三個單獨反應階段轉化，并通過循環第一反應階段(加氫-脫氧)的產物至第一反應階段中，最終烴類產品的方法。