生物燃油转化

       生物质能,就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,是唯一可替代化石能源转化成气态、液态和固态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源。生物质能作为一种洁净而又可再生的能源蕴藏量极其丰富,据估计,全世界每年由光合作用而固定的碳达2×1011吨,含能量达3×1018千焦,可开发的能源约相当于全世界每年耗能量的10倍;生成的可利用干生物质约为1700亿吨,而目前将其作为能源来利用的仅为13亿吨,约占其总产量的0.76%,资源开发利用潜力巨大.

生物航煤是以动植物油脂为原料采用催化加氢等技术生产的航空煤油。提到生物航煤,就不得不说生物柴油。尽管在20世纪80年代美国科学家就提出了生物柴油的概念并对其进行了大量的研究,形成了以脂肪酸甲酯为代表的第一代生物柴油。然而其含氧量太高,热值相对比较低,其组分化学结构与柴油存在明显的不同,因此第一代生物柴油并没有得到广泛的应用。由于第一代生物柴油在使用过程中的弊端,直到近几年,研究者们提出对第一代生物柴油进行加氢脱氧、异构化等反应得到类似柴油组分的烷烃,才形成了第二代生物柴油制备技术。第二代生物柴油在化学结构上与柴油完全相同,具有与柴油相近的黏度和发热值,具有较低的密度和较高的十六烷值、硫含量较低、倾点低以及与柴油相当的氧化安定性等优势,可在柴油中较大比例的添加使用。生物航煤主要由C9~C16的直链烷烃组成,成分与常规石油基喷气燃料类似,并具有较好的低温发动机启动性能及润滑性。相比较于传统航煤,生物航煤可实现减排二氧化碳55-92%,其组成结构和石油基航空喷气燃料相似,可满足航空器动力性能和安全要求,不需更换发动机和燃油系统,具有很高的环保优势。开发生物航煤已被公认为航空业实现碳减排目标的根本途径。

生物航煤的生产工艺主要包括以下三种:费托合成、加氢脱氧、快速热解。(1)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H2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生物航煤[7]。(2)加氢脱氧是指将植物油脂或动物油脂通过深度加氢生成加氢脱氧油。为使生产的加氢脱氧油达到直接与石油基燃料掺混的要求,加氢脱氧油需进一步通过加氢异构反应增加分子支链。(3)快速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。快速热解技术通常与催化技术相结合,进一步对产品进行加氢脱氧处理。综上分析,生物航煤的三种主要生产工艺都会涉及到催化加氢脱氧反应;我们选择加氢脱氧/加氢异构工艺来进行蓖麻油转化制备生物航煤研究。