生物噴氣燃料制備技術研究進展

李 毅，張哲民，渠紅亮，孟祥堃

（1.中國石油化工股份有限公司 科技開發部，北京100728；2.中國石化 石油化工科學研究院，北京100083）

隨著航空事業的迅速發展，噴氣燃料需求量越來越大。噴氣燃料主要來源于石油，而世界范圍內石油資源總量正逐漸減少，噴氣燃料短缺問題日益突出。另一方面，低碳環保在當今社會越來越受到人們的重視，為了防止全球氣候變化給人類生存環境帶來破壞，各行各業都在降低CO2排放。根據歐盟推出的“綠色天空”計劃，從2012年起，所有進出歐盟的航空公司涉及的溫室氣體排放必須納入歐盟碳排放交易體系。為了減少溫室氣體排放，生物噴氣燃料制備技術的開發已引起許多國家的高度重視［1］。

生物噴氣燃料是用可再生的動、植物油或生物質原料生產的噴氣燃料。生產生物噴氣燃料的技術路線可以分為4類［2-4］。第一類是以動、植物油為原料，經加氫處理和異構化生成噴氣燃料；第二類是生物質先氣化生成合成氣，再經費-托（F-T）合成生成合成油，合成油再經加氫改質得到噴氣燃料；第三類是生物質先經快速熱解生成生物油，生物油再經加氫生成噴氣燃料；第四類是以生物質為原料，通過微生物發酵轉化為生物丁醇，生物丁醇脫水生成丁烯，丁烯再聚合得到生物噴氣燃料。生物噴氣燃料的原料在種植過程中吸收大氣中的CO2，在燃燒過程中又向大氣排放CO2，就其全生命周期而言，有相當比例的CO2處于循環狀態，因此具有顯著的碳減排特性。此外，生物噴氣燃料的硫含量低，SO2排放也極低，而且其性質與石油基噴氣燃料接近，能夠實現即加即用，是高效、清潔的可持續能源。

1 動、植物油兩段加氫法生產生物噴氣燃料

1.1 主要化學反應

動、植物油的主要成分是三脂肪酸甘油酯（簡稱甘油三酯）。動、植物油加氫法制備生物噴氣燃料包括動、植物油加氫處理和加氫異構化2個主要過程。加氫處理過程中包含了多種化學反應，其中主要有加氫飽和、加氫脫氧、加氫脫羧基和加氫脫羰基反應，如圖1所示。加氫飽和反應是指動、植物油分子中的脂肪酸碳鏈上不飽和雙鍵的加氫飽和；在加氫脫氧反應中，氧元素以H2O的形式脫除，加氫脫氧反應生成的烷烴的碳數與反應物脂肪酸碳數相等；加氫脫羧反應中，氧元素以CO2形式脫除，加氫脫羰反應中，氧元素以CO和H2O的形式脫除，二者反應均生成比反應物脂肪酸少1個碳的烷烴。加氫處理副反應有裂化、異構化和甲烷化等反應［6-7］。

圖1 動、植物油加氫處理反應網絡［5］Fig.1 The hydrotreating reaction network for vegetable oil or animal fat［5］

動、植物油加氫處理得到的精制油主要是正構烷烴，凝點較高。為了改善其低溫流動性能，還需要進行加氫異構化。正構烷烴異構化過程通常伴有裂化反應，正構烷烴首先異構生成單支鏈異構體，單支鏈異構體在擴散過程中進一步異構化生成多支鏈異構體，或者發生裂解反應，生成裂解產物，此時的裂解產物為正構烴，為二次反應產物。裂解產物中還有異構烴存在，此異構烴可能來源于2種方式，一是多支鏈異構產物的裂解，二是正構烷烴裂解產物的異構化。隨著轉化率的提高，多支鏈異構產物的裂解反應和正構烷烴裂解產物的異構化反應將發生得更多，使得裂解產物中異構烴的含量增多，裂解產物異構體有可能繼續發生二次裂解反應［8］。

1.2 動、植物油兩段加氫法工藝流程

動、植物油先經加氫處理、再加氫異構化的兩段加氫法生產生物噴氣燃料的基本工藝流程如圖2所示［9］。動、植物油與H2一起進入加氫處理反應器，在加氫處理催化劑作用下進行加氫飽和、加氫脫氧、加氫脫羰／羧基反應；加氫處理產物進入分離器，分離出的氣體脫除酸性氣體后循環使用，精制油再進入加氫異構化反應器，在加氫異構化催化劑作用下發生異構化和選擇性裂化反應；加氫異構化反應產物進一步分離后，得到輕質餾分、生物噴氣燃料餾分和生物柴油餾分。

圖2 動、植物油加氫處理-加氫異構基本工藝流程Fig.2 The hydrotreating-isomerization process flowscheme for vegetable oil or animal fat

動、植物油加氫處理過程中放熱量大，反應器溫升大。為了取熱，可以在反應原料中加入一定量的溶劑，如正構或異構烷烴，也可以將反應產物部分循環。這樣不但降低了原料預熱過程中結焦的程度，稀釋了反應原料中的游離脂肪酸，還可以溶解一部分催化劑表面的焦炭前驅體，延長催化劑的使用壽命［10］。動、植物油中的不飽和物質在高溫下容易結焦，為了降低預熱溫度，動、植物油可以先在低溫下加氫飽和，然后再進行加氫處理［11］。

動、植物油的主要成分為C16和C18的脂肪酸甘油酯，第一段加氫處理得到的精制油主要是C15～C18正構烷烴。正構烷烴的凝點較高，而且飛機用的噴氣燃料主要含C9～C16的烴類，為了改善低溫流動性，調整碳數分布，還需要對植物油加氫處理得到的直鏈烷烴進行異構化和選擇性裂化，使正構烷烴異構化為異構烷烴，同時將C15～C18烷烴選擇性裂化為C9～C16烷烴。異構烷烴的冰點較低，可以在低溫下使用，最后蒸餾分離得到生物噴氣燃料［12］。

1.3 動、植物油的加氫處理

1.3.1 原料及預處理

草本植物油、木本植物油、藻類油脂和動物油脂均可作為加氫法生產生物燃料的原料。此外，餐飲業廢油和油脂加工過程中產生的油腳經過凈化處理后也可用加氫法生產生物噴氣燃料。天然植物油中所含的脂肪酸絕大部分為偶碳直鏈，碳鏈長度為C2～C30，但常見的只有C12、C14、C16、C18、C20和C22幾種。椰子油和棕櫚仁油等含有較多的C12和C14脂肪酸，大豆油、棕櫚油等大多數油脂含有較多的C16和C18脂肪酸［13］，某些微藻品種產出的油脂碳數可以達到C26。

動、植物油的毛油中含有游離脂肪酸、金屬離子、磷脂、膠質等，對加氫處理設備和催化劑有影響，需要進行預處理。油脂精制過程主要包括脫膠、堿煉、脫臭等步驟。原料油中的游離脂肪酸在高溫下對設備有較強的腐蝕作用，植物油中的游離脂肪酸也會影響加氫處理催化劑的活性，如果植物油中游離脂肪酸含量高于5%，在長時間運轉的情況下，加氫處理催化劑活性會下降［14］。

原料植物油中的堿金屬和堿土金屬離子對加氫處理催化劑有毒害作用。堿金屬沉積在催化劑表面，造成堵孔或催化劑活性位中毒，導致催化劑失活［15］。在加氫處理之前應對原料進行預處理，如在原料進入反應器前，采用陽離子交換樹脂床層吸附，或者用稀硫酸、硝酸或鹽酸洗滌的方法除掉原料中的金屬離子，從而延長催化劑的壽命。另外，餐飲業廢油中的氯離子對加氫處理設備也有腐蝕作用。

當原料中含磷脂并同時含有堿金屬時，會形成磷酸鹽，逐漸沉積在催化劑床層的頂部，造成床層堵塞。當原料中無堿金屬時，植物油中含有磷脂，磷脂分解產生磷酸，磷酸催化植物油中的不飽和物聚合，生成的高分子低聚物沉積在催化劑表面，造成催化劑因積炭而失活，而且還可能造成反應器堵塞，使反應器壓降增大［15］。

1.3.2 動、植物油加氫處理催化劑

動、植物油加氫處理一般使用負載型硫化態金屬催化劑，如硫化態NiMo、CoMo和NiMoW催化劑。使用硫化態金屬催化劑可以在比較緩和的條件下將動、植物油加氫處理轉化成長鏈正構烷烴。由于原料動、植物油中一般不含硫或硫含量很低，在使用硫化態金屬催化劑對動、植物油加氫處理時，需要在原料油中添加適量的含硫化合物，或在進料H2中添加H2S，以維持催化劑反應活性，并延長催化劑使用周期［5］。

Veriansyah等［16］考察了負載型還原態金屬催化劑和負載型貴金屬催化劑用于動、植物油加氫處理的可行性。結果表明，還原態金屬催化劑和貴金屬催化劑的動、植物油加氫處理活性低于硫化態金屬催化劑，并且穩定性較差，失活速率快。不同種類貴金屬催化劑的動、植物油加氫處理活性由高到低的順序為 Pd／Al2O3、Pt／Al2O3、Ru／Al2O3。使用還原態金屬催化劑和貴金屬催化劑對動、植物油加氫處理時，主要發生加氫脫羰／脫羧基反應，生成比動、植物油脂肪酸少1個碳原子的脂肪烴。還原態Ni、Pd等金屬具有較強的CO甲烷化活性，使用還原態金屬催化劑和貴金屬催化劑時，動、植物油加氫脫羰基生成的CO繼續與H2反應，生成甲烷和H2O，所以氣態產物中含有大量的甲烷，這樣不僅H2耗量高，而且液態烴產物收率低。

1.3.3 動、植物油加氫處理主要影響因素

動、植物油加氫處理一般采用硫化態金屬催化劑，而硫化態金屬催化劑只有在一定H2S濃度的環境中，才能維持其高活性的硫化態活性結構。當采用硫化態金屬催化劑對動、植物油加氫處理時，由于動、植物油基本不含硫，在長期使用過程中，則會因催化劑中的硫流失而導致催化劑活性降低［17］。另外，動、植物油加氫處理過程中，發生加氫脫氧反應，產生6%～8%的H2O，H2O也會造成硫化態催化劑的硫流失［18］。所以在使用硫化態金屬催化劑對動、植物油加氫處理時，需要在進料H2中配入一定量的H2S，或在原料油中添加一定的含硫化合物，以保持催化劑處于高活性的硫化態，有利于提高催化劑的穩定性，延長催化劑的使用周期。氣相中H2S體積分數在0.3%以上時，可以使催化劑保持硫化態結構［19］。

硫化態金屬催化劑失活的主要原因是，植物油中含有約11%的氧，而基本上不含硫，在加氫處理反應條件下，硫化態金屬催化劑中的一部分硫會生成硫酸鹽，金屬元素的化合價發生變化，部分Mo4＋氧化生成了Mo6＋。催化劑中的金屬由高加氫活性的硫化態轉變為低活性的氧化態，造成了催化劑加氫活性降低，在較高的溫度及酸催化的條件下導致催化劑結焦，進一步降低催化劑的加氫處理活性，最終致使催化劑失活［20］。

反應溫度對動、植物油加氫處理反應過程和反應產物組成有重要的影響。提高反應溫度，加氫脫羰／脫羧基產物與加氫脫氧產物的質量比增加，有利于加氫脫羰／脫羧基反應［21］。提高反應溫度，可以加快反應速率，使脂肪酸甘油脂轉化為長鏈烷烴的轉化率增加。在反應溫度較低時，脂肪酸甘油脂轉化不完全，有高沸點的中間產物存在，使液態烴產物中重組分量多，而且可能還會有游離脂肪酸存在，使得產物的酸值高。在較高的反應溫度下，有裂化反應發生，使植物油裂化成為汽油組分甚至氣態烴。

動、植物油加氫處理過程中，提高反應壓力，加氫脫羰／脫羧基產物與加氫脫氧產物的質量比降低，有利于加氫脫氧反應［5，21］。提高反應壓力有利于植物油加氫處理反應的進行，與加氫脫羧反應相比，植物油加氫脫氧反應需要更多的H2，因此提高反應壓力可促進植物油加氫脫氧反應的發生。加氫脫氧反應將消耗更多的H2。

1.4 動、植物油加氫處理精制油加氫異構化

動、植物油加氫處理得到的精制油主要含有C15～C18的長鏈正構烷烴。長鏈正構烷烴的加氫異構化反應催化劑通常是金屬和酸性載體組成的雙功能催化劑，其中金屬提供加氫／脫氫功能，分子篩等酸性載體提供異構化功能［22-23］。具有加氫／脫氫活性的金屬組分一般選自元素周期表中Ⅷ族和ⅥB族元素，可分為貴金屬和非貴金屬，其中貴金屬應用較多；貴金屬以Pt和Pd為主，多以金屬單質形式使用。非貴金屬主要有Mo、Ni、Co和W，多以相互結合的硫化物形態使用，這樣能夠提高催化劑的活性和穩定性。酸性載體主要有無定型氧化物或氧化物混合物；硅酸鋁類分子篩，如ZSM-5、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-48等；磷酸鋁類分子篩，如SAPO-11、SAPO-31、SAPO-41等。正構烷烴加氫異構化催化劑的異構選擇性主要取決于催化劑酸性組分的酸性質，弱酸和中等強度的酸對異構化反應有利，酸性強則裂化加劇，催化劑的活性則由酸性組分中B酸中心的數量和加氫組分的活性共同決定。具有擇形性的小孔或中孔結構的催化劑利于植物油加氫產物的異構化和裂化反應［24］。

正構烷烴的異構化反應以生成單甲基異構體為主，也產生少量的多支鏈烷烴，多支鏈烷烴一般具有較低的沸點和冰點。反應產物中多支鏈異構體的含量一方面與所采用催化劑種類有關，還與轉化率有關。大孔分子篩的異構化產物中，雙支鏈異構體比例較大；分子篩孔徑變小時，異構化產物中單支鏈異構體比例較大。對正十六烷進行加氫異構化時，采用中孔的 Pt／ZSM-5、Pt／ZSM-22、Pt／SAPO-11分子篩催化劑時，異構化產物中多甲基支鏈異構體非常少；采用大孔的Pt／HY、Pt／Hβ分子篩催化劑和中孔的Pt／MCM-41分子篩催化劑時，在中等程度的轉化率下有雙支鏈和三支鏈異構體生成。Pt／MCM-41因為弱酸性、中孔和Pt的高度分散，表現出最高的正十六烷異構化選擇性和多支鏈異構體收率。以Pt／SAPO-11為催化劑，正十六烷異構化反應生成的異構產物中，大部分為單甲基支鏈產物，只有在轉化率較高時，二甲基及多甲基支鏈產物才明顯增多［8，25］。

動、植物油加氫法生產生物噴氣燃料時，由于動、植物油加氫處理后得到的是C15～C18正構烷烴，其碳數分布不符合噴氣燃料的要求，在異構化的同時，需要進行選擇性裂化。對大豆油加氫處理，得到C15～C18正構烷烴，進行選擇性裂化，液態烴產物中含有50%的C9～C15，最后再進行加氫異構化，制備出的生物噴氣燃料相對于原料大豆油的收率為36%，其密度為759kg／m3，閃點53℃，冰點可達-52.6℃［26］。以麻瘋樹油和亞麻薺油為原料制備出的生物噴氣燃料的性質列于表1。

表1 麻瘋樹油和亞麻薺油制備的生物噴氣燃料性質Table 1 Bio-jet fuel properties from jatropha curcas oil and linseed oil

以牛油為原料，第一段使用NiMo／Al2O3加氫處理催化劑，在反應溫度370℃、壓力4.5MPa、空速1.0h-1的條件下進行加氫處理，加氫處理生成H2O 5.3%、氣態烴7.6%、精制油收率88.2%；第二段采用Pt／Al2O3-SiO2加氫異構化催化劑，在溫度360℃、壓力4.0MPa、空速0.7h-1的條件下對加氫處理后的精制油進行加氫異構化，得到的液態烴的碳數分布列于表2，從其中分離出的生物噴氣燃料組分的冰點為-55℃［27］。

表2 牛油兩段加氫產物的碳數分布Table 2 Carbon number distribution of product from two-stage hydrogenation of beef tallow

動、植物油經過兩段加氫法可以制備出冰點滿足要求的生物噴氣燃料組分，但收率較低。動、植物油經過兩段加氫法制備出的生物噴氣燃料組分硫含量低、熱值較高，由于不含芳烴，需要和石油基噴氣燃料調配使用。

1.5 動、植物油加氫處理／異構化同時進行的工藝

動、植物油先經加氫處理，然后再臨氫異構化，可以得到低溫流動性好的產品，但工藝比較復雜。使用具有加氫處理和異構化多功能的催化劑時，可在1個反應器中同時進行動、植物油加氫處理和加氫異構化反應。Mccall等［28］使用多功能催化劑，采用一步法工藝，在反應溫度300℃、壓力5.0MPa、空速0.3h-1的條件下對大豆油進行加氫處理和異構化，液態烴收率91%，噴氣燃料組分收率24%，噴氣燃料組分中異構烴／正構烴比為4.5。

1.6 動、植物油加氫法生產生物噴氣燃料技術的工業應用

UOP公司與意大利Eni公司合作開發的Ecofining兩段加氫工藝［29］，以動、植物油，如麻風樹油、亞麻薺油、豆油、菜籽油、棕櫚油、妥爾油、牛油為原料，生產用作車用柴油優質調和組分的生物柴油。第一段是動、植物油加氫處理得到正構烷烴，第二段通過異構化將正構烷烴轉變為支鏈烷烴以改善其低溫性能。兩段加氫共消耗H22.2%～2.5%，可以得到體積收率88%～98%的生物柴油和體積收率1%～10%的石腦油，還有少量甲烷和丙烷。在開發Ecofining工藝生產生物柴油的同時，UOP公司還開發了采用Ecofining工藝生產生物噴氣燃料的技術［12］。該技術與原來生產生物柴油的Ecofining技術相似，第一段對原料油進行加氫處理，去掉甘油三脂中的氧，得到C15～C18直鏈烷烴及副產品丙烷；第二段不同于Ecofining工藝，采用了選擇性裂化／異構化催化劑，對C15～C18直鏈烷烴進行選擇性裂化，目的是得到C10～C14的噴氣燃料。這項技術生產生物噴氣燃料的體積收率為50%～70%，生產出的生物噴氣燃料組分滿足石油基航空煤油規格的所有要求（閃點、冰點和安定性），由于它不含芳烴，必須與石油基常規噴氣燃料調和使用。該技術在美國得克薩斯州建有5kt／a示范裝置，生產的生物噴氣燃料與常規JP-8噴氣燃料以50／50比例調和使用。美國Alt航空燃料公司采用UOP公司提供的技術，投資建設生物噴氣燃料工業裝置，建在美國華盛頓州Anacortes的Tesoro石油公司的煉油廠中，以美國蒙大拿州盛產的亞麻薺油為原料，采用兩段加氫技術生產生物噴氣燃料和生物柴油，規模為300kt／a，2012年投產［1］。中國石化石油化工科學研究院生物噴氣燃料生產技術于2012年2月在工業裝置上進行了應用試驗，成功生產出合格的生物噴氣燃料。

2 生物質氣化／F-T合成／加氫法制備生物噴氣燃料

以纖維素、木質素等生物質為原料，先氣化生成合成氣，合成氣經F-T合成得到合成油，合成油再經加氫裂化、加氫異構化生產生物噴氣燃料［3］。生物質氣化得到的合成氣與煤和天然氣生產的合成氣組成不一樣。用煤和天然氣生產的合成氣組分主要是H2和CO，只有少量CO2；而用生物質生產的合成氣中含有較多的CO2，H2較少，造成H2／CO比低、CO2／CO比高，因此用常規方法氣化生物質原料得到的合成氣，其組成不適合用于F-T合成法生產合成油。在生物質氣化反應器的下游還要通過水煤氣變換反應脫除CO2，或通過外供H2，使合成氣組成滿足F-T合成的要求。F-T合成一般在固定床或漿態床反應器中進行，可以使用Co基催化劑，也可使用Fe基催化劑。F-T合成油的主要組分是C5～C80的正構烷烴，還含有少量烯烴，低碳醇、有機酸等含氧化合物。F-T合成油首先要進行加氫處理，脫除含氧化合物，使烯烴加氫飽和，然后再進行裂化和異構化，最后蒸餾得到噴氣燃料組分。

生物質氣化／F-T合成／加氫改質法生產生物噴氣燃料，國外已進行了工業化示范，有些工業裝置也在建設中。芬蘭Neste Oil公司在芬蘭Varkaus建設了生物噴氣燃料和生物柴油示范裝置。該裝置以木材及其廢棄物為原料，通過氣化／F-T合成／加氫改質法生產生物噴氣燃料和生物柴油。Choren公司在德國Freiberg建設了生產能力15kt／a的示范裝置，也是以木材及其廢棄物為原料，采用生物質氣化／F-T合成／加氫改質法生產生物噴氣燃料。美國Rentech公司在加州Rialto可再生能源中心建設的示范裝置設計生產能力為32kt／a，通過氣化／F-T合成／加氫改質法生產生物噴氣燃料、生物柴油、化學品和特種蠟；在示范裝置的基礎上，還計劃在密西西比州的Natchez建設1300kt／a的工業裝置［1］。

3 生物質熱解／加氫法制備生物噴氣燃料

以纖維素、木質素等生物質（如樹枝、植物秸稈、廢木材、廢紙）為原料，在常壓循環流化床反應器中，在無氧存在的條件下，用熱砂快速將生物質加熱到500℃左右，生物質在反應器中被熱裂解，生成含有機分子的蒸汽，蒸汽被迅速移出反應器進行快速冷凝，可以獲得65%～75%的生物質油［1］。

生物質油成分十分復雜，所含化合物種類多達數百種，在貯存和處理過程中不同成分會發生交互反應，如羥基與羧基之間的酯化反應、羥基與羰基之間的醚化反應、不飽和鍵聚合反應等。因為生物質快速裂解過程并未達到熱力學平衡，所以生物質油的物理化學性質不穩定，其成分隨貯存時間和溫度而改變，導致黏度增加，達到一定程度時，生物質油就會發生相分離［30］。生物油氧含量高，氧主要來源于纖維素、半纖維素和木質素熱解產生的酚類和聚酚類化合物的各種含氧官能團。含氧量高給生物油作為高品位能源的應用帶來一些問題，如熱穩定性差、熱值低、低揮發性、腐蝕性等，必須經過適當提質才能轉化為優質燃料油。

在生物質油提質技術中，催化加氫能顯著降低生物油氧含量，提高能量密度［31］。而生物油中氧含量遠高于硫和氮含量，因此，生物油的催化加氫主要為加氫脫氧。生物油中含有大量酚、醛、酮類，因此脫氧主要通過與H2反應，造成C—O鍵的斷裂，氧元素以H2O或CO2的形式除去。適度加氫可以使反應性較強的不飽和化合物轉變為飽和化合物，或使不穩定的醛基轉化，提高生物油的穩定性。生物油成分復雜，受熱極不穩定，溫度超過80℃時，生物油自身的聚合反應很強烈，容易結焦，導致設備堵塞、催化劑失活。為了防止結焦，可采用兩段加氫法，第一段為預處理，不使用催化劑，在270℃的低溫下對生物質油加氫預處理，得到熱穩定的生物油，同時生成焦炭；第二段采用硫化態CoMo／Al2O3或NiMo／Al2O3催化劑對預處理后的生物油進行催化加氫處理。在生物油加氫處理時，可以加入甲酸、四氫化奈等供氫劑，以降低氫耗。在壓力5.0～12.0MPa、溫度270～400℃的固定床反應器中，采用CoMo和NiMo催化劑對生物質油催化加氫，處理后生物質油的烴類質量分數從原來的10%～20%提高到70%～75%，而酚類質量分數從40%下降到18%［30］。生物質熱解／加氫法制備出的生物噴氣燃料的性質如表3所示［3］。

表3 生物質熱解油制備的噴氣燃料的性質Table 3 Bio-jet fuel properties from biomass pyrolysis oils and blends

4 生物丁醇路線制備生物噴氣燃料

以生物質為原料，采用生物丁醇法也可制備噴氣燃料［32-33］。生物丁醇法制備噴氣燃料包括生物質發酵轉化為丁醇、丁醇脫水制丁烯、丁烯低聚、加氫精制等環節。傳統的生物丁醇制備方法是以玉米、小麥等淀粉原料經過糖化發酵制備噴氣燃料，原料占生產成本的60%～70%。木質纖維素是自然界中廉價且豐富的可再生資源，木質纖維素制丁醇技術的開發受到了人們的重視。美國Cobalt技術公司開發的生物丁醇技術以各種生物質和生物質殘渣如鋸末為原料，在生物反應器中通過微生物菌種將生物質轉化為生物丁醇，再采用美國海軍開發的技術轉化為生物航空燃料和生物柴油。國內吉林吉安生化公司與中國科學院過程研究所、上海生命科學院等單位合作，自主開發了以玉米芯或秸稈等農林廢棄物為原料生產生物丁醇的技術，已建成中試裝置［1］。

5 結束語

動、植物油加氫法大規模工業化生產生物噴氣燃料的首要問題是原料。生物噴氣燃料的原料要以非食用油作為首選，要不與人爭糧，不與糧爭地，同時也要考慮生物的多樣性，作物的地區經濟性。采用餐飲廢油和油脂加工廠的油腳等廢棄油脂作為原料也可以制備生物噴氣燃料，但廢棄油脂含雜質較多，直接對其進行加氫處理，容易造成催化劑失活，并且腐蝕設備，使用前需要對這種原料進行凈化處理。麻瘋樹油是一種工業化可以選擇的原料，麻風樹籽產油量可高達30%～40%。麻風樹有極強的適應能力，即使在干旱、貧瘠的土地上也能生長，因此不會占用耕地。另外，微藻油也是一種可以選擇的原料，微藻不會占用土地和淡水，只要有陽光和海水就能生長，甚至在廢水和污水中也能生長；微藻不但生長迅速，還通過光合作用吸收CO2，可利用微藻進行生物固碳。用微藻生產生物噴氣燃料主要有微藻培養、收集、脫水、萃取微藻油和微藻油加工等幾個步驟，其中微藻培養和萃取微藻油是核心步驟，也是工業生產的難點。

在動、植物油兩段加氫法生產生物噴氣燃料過程中，要解決原料油預處理、原料預熱易結焦、設備腐蝕、反應放熱、酸性氣體脫除等技術問題。原料中的氯和游離脂肪酸等會引起設備的腐蝕，需要選用耐酸材質或需采取防腐措施。原料油高溫預熱會結焦，需要用反應產物進行稀釋，或采取先低溫加氫飽和再高溫下加氫處理的工藝。動、植物油加氫處理過程中，放出大量反應熱，需要采取有效措施控制反應器溫升。動、植物油加氫處理生成H2O，加氫處理催化劑要抗H2O。加氫處理生成的甲烷、CO、CO2等都必須脫除，否則會影響H2分壓，降低催化劑活性，反應產物中的CO2會溶解在水中形成碳酸，加快腐蝕。為了降低生產成本，動、植物油加氫處理后的精制油可先進行分離，C8以下的正構烷烴用作蒸汽裂解制烯烴原料，C9～C16正構烷烴加氫異構化生產生物噴氣燃料，C17以上的烷烴加氫異構化生產生物柴油。

隨著我國農、林業生產的快速發展，每年可供利用的農作物秸稈是一個數量很大的生物質原料資源，所以還應該大力開發生物質氣化／F-T合成／加氫改質法生產生物噴氣燃料的技術。在該路線中，不但要降低原料的收集和運輸成本，更重要的是開發新型生物質氣化技術，以減少投資、降低生產成本。還要加快生物質快速熱解／加氫改質技術和生物丁醇技術的開發，建設示范裝置，生產出批量的生物噴氣燃料，進行發動機臺架試驗。

生物噴氣燃料大規模商業應用的道路并不平坦。目前小規模生產噴氣燃料的成本是源自石油的噴氣燃料成本的2～3倍，經濟性是問題。另外，大規模種植用于生產生物噴氣燃料的非食用油料作物以及大規模收集廢棄油脂，還需要國家政策的引導和全社會的積極配合。

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