本發(fā)明屬于航空燃料，具體涉及一種基于生物質(zhì)秸稈制備可持續(xù)航空燃料的方法。

背景技術(shù)：

1、生物質(zhì)秸稈作為可再生資源，在環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的大背景下，其轉(zhuǎn)化為航空燃料的技術(shù)顯得尤為重要。該技術(shù)不僅能夠減少對化石燃料的依賴，降低碳排放，還能有效利用農(nóng)業(yè)廢棄物，具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2、現(xiàn)有一種生物質(zhì)秸稈制備航空燃料的工藝流程，主要分為三個步驟，依次為：生物質(zhì)秸稈制成合成氣，合成氣制成費托油，費托油加氫裂化、異構(gòu)制成航空燃料。其中，第一步驟涉及將生物質(zhì)通過氣化反應(yīng)轉(zhuǎn)換成富含一氧化碳(co)、二氧化碳(co2)和氫氣(h2)的合成氣；此技術(shù)已被廣泛研究，并且有成熟的應(yīng)用實例。第二步驟是以合成氣為原料在催化劑和適當(dāng)條件下合成液態(tài)烴或碳?xì)浠衔锏墓に囘^程，該技術(shù)最早由德國化學(xué)家弗朗茲·費歇爾和漢斯·托羅普施于1925年開發(fā)。

3、第三步驟加氫裂化是將重質(zhì)油品轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油品的過程，對于生產(chǎn)航空燃料而言，需要特定的異構(gòu)化步驟以滿足航空燃料的低溫性能要求。如何精確控制加氫裂化和異構(gòu)化過程，以得到符合規(guī)格要求的航空燃料，同時保持較高的收率，是需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于生物質(zhì)秸稈制備可持續(xù)航空燃料的方法，能夠顯著提高航空燃料的收率。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

3、一種基于生物質(zhì)秸稈制備可持續(xù)航空燃料的方法，先將生物質(zhì)秸稈制成合成氣，再將合成氣制成費托油，再將費托油加氫裂化異構(gòu)制成航空燃料，費托油加氫裂化異構(gòu)制成航空燃料的操作步驟如下：

4、s1、費托油和氫氣混合后進(jìn)入加氫精制反應(yīng)區(qū)，在加氫精制條件下，與復(fù)合負(fù)載催化劑接觸，得到加氫精制油；分餾加氫精制油，得到包括煤油餾分a1、柴油餾分b1和尾油餾分c1在內(nèi)的餾分；

5、s2、尾油餾分c1進(jìn)入加氫裂化異構(gòu)反應(yīng)區(qū)，在加氫裂化異構(gòu)條件下，與復(fù)合負(fù)載催化劑接觸，得到加氫裂化油；分餾加氫裂化油，得到包括煤油餾分a2、柴油餾分b2和尾油餾分c2在內(nèi)的餾分；尾油餾分c2循環(huán)回加氫裂化異構(gòu)反應(yīng)區(qū)，繼續(xù)進(jìn)行加氫裂化異構(gòu)反應(yīng)；

6、s3、將s1所得煤油餾分a1和s2所得煤油餾分a2混合，即得航空燃料。

7、進(jìn)一步的，s1和s2中，所述復(fù)合負(fù)載催化劑的制備方法如下：

8、a1、將改性納米硅酸鋁、一水合氧化鋁和硝酸銨按質(zhì)量比1：(1-2)：(2-3)混合，擠條，自然晾干，120℃干燥2h，550℃焙燒2h，得復(fù)合載體；

9、a2、將硝酸鎳與偏鎢酸銨按質(zhì)量比1：(3-5)混勻，得混合物；

10、a3、將a2所得混合物浸漬在a1所得復(fù)合載體上，所述混合物與復(fù)合載體的質(zhì)量比為1：(2-3)，然后在120℃烘箱中烘干處理4h，再以500℃焙燒2h，即得復(fù)合負(fù)載催化劑。

11、進(jìn)一步的，a1中，所述改性納米硅酸鋁的制備方法如下：

12、a11、按重量份數(shù)計，取硬脂酸7-9份，加熱熔化后，加入九水硝酸鋁5份，攪拌溶解，降溫至90℃，得溶解液；取七水硫酸鈷0.2份，溶于0.5份水中，得硫酸鈷溶液；取硅酸乙酯3份，與溶解液及硫酸鈷溶液混勻，自然冷卻至室溫，得凝膠；

13、a12、將a11所得凝膠在500℃下煅燒3-5h，得納米原粉，然后升溫至700-900℃，繼續(xù)煅燒2-3h，得鈷摻雜硅酸鋁；

14、a13、將a12所得鈷摻雜硅酸鋁浸泡在有機(jī)硅烷中，30-50min后，濾出，35-40℃烘干1-2h，即得改性納米硅酸鋁。

15、進(jìn)一步的，a13中，所述有機(jī)硅烷包括3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和/或3-氨基丙基三乙氧基硅烷。

16、進(jìn)一步的，s1中，所述加氫精制條件為：氫分壓2.0-15.0mpa，反應(yīng)溫度250-400℃，氫油體積比(100-1000)：1，體積空速0.5-10.0h-1。

17、進(jìn)一步的，s1中，所述加氫精制條件為：氫分壓10.0mpa，反應(yīng)溫度315℃，氫油體積比450：1。

18、進(jìn)一步的，s2中，所述加氫裂化異構(gòu)條件為：氫分壓2.0-15.0mpa，反應(yīng)溫度300-450℃，氫油體積比(100-1500)：1，體積空速0.5-5.0h-1。

19、進(jìn)一步的，s2中，所述加氫裂化異構(gòu)條件為：氫分壓10.0mpa，反應(yīng)溫度370℃，氫油體積比800：1。

20、進(jìn)一步的，s1中，煤油餾分a1和柴油餾分b1的切割點溫度為200-300℃；s2中，煤油餾分a2和柴油餾分b2的切割點溫度為200-300℃。

21、本申請具有以下有益效果：

22、1、本發(fā)明采用復(fù)合負(fù)載催化劑，該催化劑的原料組分改性納米硅酸鋁、一水合氧化鋁和硝酸銨之間存在復(fù)雜的協(xié)同作用，這些作用共同決定了復(fù)合載體的物理化學(xué)性質(zhì)和最終優(yōu)異的催化性能；而引入的鎳和鎢組分作為活性中心，具有優(yōu)異的加氫和異構(gòu)化能力，這對于提升加氫裂化異構(gòu)化反應(yīng)的效率至關(guān)重要，這些金屬組分高度分散在具有高比表面積和優(yōu)良孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)合載體上，使得催化劑在保持高活性的同時，還具有良好的選擇性和穩(wěn)定性，使得反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率得到顯著提高，使得更多的原料(費托油)能夠有效地轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)品(航空燃料)。

23、2、改性納米硅酸鋁的制備中，鈷摻雜可以增強(qiáng)硅酸鋁的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，而3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷的表面改性則有助于提高其在有機(jī)反應(yīng)環(huán)境中的分散性和反應(yīng)性，這種改性納米硅酸鋁作為催化劑載體，為活性組分提供了更大的比表面積和更優(yōu)的孔隙結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)了催化反應(yīng)的效率，提高了目標(biāo)產(chǎn)物的收率。

24、3、改性納米硅酸鋁表面的改性處理可以增強(qiáng)其與一水合氧化鋁的結(jié)合力，從而在高溫焙燒過程中保持結(jié)構(gòu)的完整性和催化活性，并且有助于改善納米粒子在一水合氧化鋁基質(zhì)中的分散性，避免團(tuán)聚現(xiàn)象，這對維持催化劑的高活性至關(guān)重要；硝酸銨在焙燒過程中分解產(chǎn)生氣體，有助于更好地形成多孔結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步增加催化劑的比表面積，為催化反應(yīng)提供更多的活性位點；在硝酸銨分解過程中，一水合氧化鋁與其協(xié)同生效，維持結(jié)構(gòu)完整性，確保催化劑在經(jīng)歷熱分解后仍具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，為催化劑的性能保持提供有力保障。

技術(shù)特征：

1.一種基于生物質(zhì)秸稈制備可持續(xù)航空燃料的方法，先將生物質(zhì)秸稈制成合成氣，再將合成氣制成費托油，再將費托油加氫裂化異構(gòu)制成航空燃料，其特征在于，費托油加氫裂化異構(gòu)制成航空燃料的操作步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物質(zhì)秸稈制備可持續(xù)航空燃料的方法，其特征在于，s1和s2中，所述復(fù)合負(fù)載催化劑的制備方法如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于生物質(zhì)秸稈制備可持續(xù)航空燃料的方法，其特征在于，a1中，所述改性納米硅酸鋁的制備方法如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于生物質(zhì)秸稈制備可持續(xù)航空燃料的方法，其特征在于，a13中，所述有機(jī)硅烷包括3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和/或3-氨基丙基三乙氧基硅烷。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物質(zhì)秸稈制備可持續(xù)航空燃料的方法，其特征在于，s1中，所述加氫精制條件為：氫分壓2.0-15.0mpa，反應(yīng)溫度250-400℃，氫油體積比(100-1000)：1，體積空速0.5-10.0h-1。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于生物質(zhì)秸稈制備可持續(xù)航空燃料的方法，其特征在于，s1中，所述加氫精制條件為：氫分壓10.0mpa，反應(yīng)溫度315℃，氫油體積比450：1。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物質(zhì)秸稈制備可持續(xù)航空燃料的方法，其特征在于，s2中，所述加氫裂化異構(gòu)條件為：氫分壓2.0-15.0mpa，反應(yīng)溫度300-450℃，氫油體積比(100-1500)：1，體積空速0.5-5.0h-1。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于生物質(zhì)秸稈制備可持續(xù)航空燃料的方法，其特征在于，s2中，所述加氫裂化異構(gòu)條件為：氫分壓10.0mpa，反應(yīng)溫度370℃，氫油體積比800：1。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于生物質(zhì)秸稈制備可持續(xù)航空燃料的方法，其特征在于，s1中，煤油餾分a1和柴油餾分b1的切割點溫度為200-300℃；s2中，煤油餾分a2和柴油餾分b2的切割點溫度為200-300℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于生物質(zhì)秸稈制備可持續(xù)航空燃料的方法，先將生物質(zhì)秸稈制成合成氣，再將合成氣制成費托油，再將費托油加氫裂化異構(gòu)制成航空燃料，費托油加氫裂化異構(gòu)制成航空燃料的操作步驟如下：S1、費托油和氫氣混合進(jìn)入加氫精制反應(yīng)區(qū)，在加氫精制條件下，與復(fù)合負(fù)載催化劑接觸，得加氫精制油，其分餾得到煤油餾分a1、柴油餾分b1和尾油餾分c1；S2、尾油餾分c1進(jìn)入加氫裂化異構(gòu)反應(yīng)區(qū)，在加氫裂化異構(gòu)條件下，與復(fù)合負(fù)載催化劑接觸，得加氫裂化油，其分餾得到煤油餾分a2、柴油餾分b2和尾油餾分c2；尾油餾分c2循環(huán)回加氫裂化異構(gòu)反應(yīng)區(qū)；S3、將煤油餾分a1和煤油餾分a2混合，即得航空燃料。本發(fā)明能夠顯著提高航空燃料的收率。

技術(shù)研發(fā)人員：韓瑞敏,姚飛飛,閆曉慧,劉洪來,欒好亞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南省君恒實業(yè)集團(tuán)生物科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21