[发明专利]一种生产航空生物燃料的加氢方法

说明书

本发明属于可再生能源加工领域，涉及一种生产航空生物燃料的加氢方法。该方法包括以下步骤：(1)原料油与第一循环氢、第一富氢气相混合后在加氢处理单元中脱除杂质；(2)加氢处理产物进入高压汽提塔，第二富氢气相从塔底注入，汽提分离轻组分，汽提塔顶气相经气体净化单元提纯后循环使用；(3)高压汽提塔底精制油与新氢及第二循环氢混合后进入加氢转化单元，进行选择性裂化和异构化反应；(4)加氢转化产物经气液分离，得到的富氢气相分别送至加氢处理单元和高压汽提塔，液相经分馏单元分离后得到航空生物燃料产品及副产品。本发明不仅工艺流程紧凑，还具有装置能耗低、占地面积小、设备投资少等优点。

技术领域

本发明属于可再生能源加工领域，更具体地，涉及一种生产航空生物燃料的加氢方法。

背景技术

随着世界航空业的快速发展，传统化石航空燃料(航空煤油)成为航空业最大的排放源，其CO₂排放量占航空业总排放量的90％，虽然航空业温室气体排放量仅占人类所有温室气体排放的2％～3％，但航空煤油燃烧后产生温室效应的能力及危害远远大于其它行业，航空业面临严峻的CO₂减排挑战。

利用动植物油脂或农林废弃物等可再生生物质制备的航空生物燃料，全生命周期的温室气体排放量明显低于化石航空喷气燃料，温室气体可减排50％以上。航空生物燃料具有原料来源广泛、环境友好及可再生的特点，且化学结构和物化性质与化石航煤接近，因此，航空生物燃料是具有潜力的化石航空燃料替代品。

由于我国生物航煤技术还处于开发阶段，目前国内公知的加工流程采用了两段加氢工艺，即原料油先经加氢处理单元(第一段加氢)，其反应产物经降压后在低压蒸汽汽提塔中脱除硫、氮、碳氧化物，并通过真空脱水处理，将水含量控制在300μg/g以下，再经升温升压后送至加氢转化单元(第二段加氢)，反应后的产物经降压和分馏得到生物航煤、柴油、石脑油及气体。

两段加氢工艺需要两套独立的高压反应系统及相关高压设备，不仅在加氢处理产物的脱硫、脱水过程中和加氢转化单元原料的升压过程中消耗了大量的能量，造成生物航煤技术的能耗较高，而且加氢处理产物的分离流程较长，导致设备数量多、占地面积大和投资成本高等多种问题。

相对于两段加氢工艺的上述缺点，一段加氢流程可避免反应器之间的大幅降温、降压过程，能耗低、流程短、占地少，具有很大的优势。然而，如何脱除加氢处理产物中硫、氮、碳氧化物和水，从而避免加氢转化单元的贵金属催化剂中毒失活，成为生物航煤一段加氢工艺的关键所在。

目前有关动植物油脂加氢制备马达燃料的专利如：CN102464997A、CN102504866A、CN103374401A、EP1744767、EP1744768、US20090158637A1和US20080284962A1等公开了由动植物油或掺混矿物油生产生物柴油的工艺，但未提及如何脱除加氢生成水的有效手段，因此催化剂活性将受到生成水的严重影响，装置往往无法长周期运行。

CN102027098A公开了一种从可再生原料中生产运输燃料的方法，如植物油和动物油中制备柴油沸程产物和航空沸程产物的方法。该方法包括，通过氢化和脱氧将可再生原料进行处理来提供烃类馏分，然后进行异构化和选择性裂化来形成柴油沸程产物和航空沸程产物。一部分柴油沸程产物、航空沸程产物、石脑油产物、LPG或它们的任何组合，可任选的在选择性热高压氢气汽提器中用作精馏剂，来减少汽提器顶流出物流中携带的产物量。该方法中存在以下问题：

1)新氢消耗量大。该工艺流程中在异构化和选择性加氢反应部分无循环氢系统，仅以新氢注入来维持反应所需的氢油体积比(一般为几百或几千)，因此需要大量的氢气；另外，该工艺将新氢注入高压汽提塔，为满足汽提效果，汽提用氢的消耗量也较大。