[发明专利]一种α-烯烃制备航空燃油的方法

说明书

技术领域

本发明属于能源化工技术领域，具体是涉及一种α-烯烃制备航空燃油的方法。

背景技术

航空燃油，又称航空生物燃料，是指一些专门为飞行器而设的燃油品种，质素比暖气系统和汽车所使用的燃油高，通常都含有不同的添加物以减低结冰和因高温而爆炸的风险。航空燃油分为两大类：航空汽油(Aviation Gasoline,Avgas)，用于往复式发动机的飞机上。航空煤油(Jet fuel)，用于喷气发动机的飞机上。

航空煤油主要用于高空中飞行的喷气式飞机，一般要求密度适宜、良好的燃烧性能、良好的低温流动性、良好的热安定性和抗氧化安定性。传统航空煤油是由石油炼制中的直馏馏分、加氢裂化和加氢精制等组分及必要的添加剂调和而成，是由不同烃类化合物组成的混合物，化学式为CH3(CH2)nCH3(n为8～16)。使用生物航空燃料替代或补充化石航空燃料是减少航空业温室气体排放、应对欧盟征收碳排放费用的有效措施。公开号为CN103087748A的专利文献公开了一种种航空煤油或柴油的制备方法包括：（1）在酸催化剂存在的条件下，以木质纤维素基平台化合物中的含羰基的平台化合物与呋喃类平台化合物为原料，通过酸催化烷基化反应制取碳链长度在8至16之间的含氧有机化合物；（2）通过对烷基化反应的产物进行加氢，有效除去其中的碳-碳双键和碳-氧双键，制取饱和的含氧有机化合物；（3）采用金属-固体酸双功能催化剂对加氢后的烷基化反应产物加氢脱氧，从而获得碳链长度在8至16之间的具有更高能量密度和稳定性的生物质航空煤油或高品位柴油。

目前，航空生物燃料的生产工艺包括费托合成、加氢脱氧及快速热解三种。费托合成是指在高温、高压下，生物质通过热化学工艺转化为合成气(主要成分是H，和CO)，合成气通过费托合成工艺生成各种烃类和含氧有机化合物，所得产品通过进一步加氢脱氧处理即可制成航空生物燃料。加氢脱氧工艺生产航空生物燃料是将植物油脂或动物油脂通过深度加氢生成加氢脱氧油。该工艺由两步反应组成：(1)首先通过油脂与氢气的反应去除油脂中的氧原子，并使所有烯烃转化成石蜡烃。去除原料油中的氧原子提高了燃料的燃烧热，而去除烯烃提高了燃料的热稳定性和氧化稳定性；(2)通过加氢异构化反应使柴油范围的石蜡烃转化为喷气燃料范围的石蜡烃。最终产品为生物衍生的合成石蜡基煤油，它含有与常规石油基喷气燃料相同类型的分子。生物质热解是指生物质在无氧或缺氧条件下迅速受热分解，最终生成木炭、生物油和不可冷凝气体的热化学过程。热解工艺可加工几乎所有的干燥生物质原料。快速热解技术通常与催化技术相结合，反应在几秒内完成，升温速率为103～104℃/S，反应温度为500℃左右，气相滞留时间不超过2S。通常产物中生物碳约占12％(W)，得到的生物油是超过300种液态烃类的混合物，呈酸性，有较高的含水量。

生物航空燃料的研究和应用目前仍处于试验和安全性评估阶段，生产成本比较高，未能实现大规模商业化生产，所以开发新的低成本的生物航空燃油生产技术是必不可少的。

发明内容

本发明提供了一种α-烯烃制备航空燃油的方法，该方法采用α-烯烃为原料，在特殊催化剂的催化下，制备得到合格的航空燃油，且无废物排放，能源利用率高，投入成本低。

一种α-烯烃制备航空燃油的方法，包括：

（1）将α-烯烃加入到密封的反应器中，通入干气，在压力10MPa以下，温度400℃以下，在催化剂作用下进行反应；所述的催化剂为金属负载催化剂，该催化剂中金属成分包括镍、钨、钼、铂、靶；铂、靶中的至少一种；所述的α-烯烃为C₁₄～C₁₈的α-烯烃；所述的干气为C₁～C₄的烷烃；

（2）将步骤（1）得到的裂化产品进行气液分离：

得到的气体（干气）通入至步骤（1）反应器中作为原料进行反应；

得到的液体经精馏后得到航空汽油、航空煤油和柴油组分，将得到的航空汽油组分和航空煤油组分作为航空燃油产品收集，将得到的柴油组分返回至步骤（1）中作为原料进行反应。

在氢气和催化剂活性组分的作用下，长链CH化合物发生分子间断裂，同时不饱和C=C键被氢气饱和生成烷烃。分子在扩散过程中，支链烷烃在催化剂作用下发生异构。同时，初次裂解产物可能再次接触催化剂和氢气，发生二次裂化，生成小分子CH化合物，导致煤油组分收率下降，副产汽油和C₄以下气体。