一種航空燃油生產(chǎn)裝置及生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新的航空燃油生產(chǎn)裝置及生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界航空業(yè)的不斷發(fā)展，對航空煤油的需求與日倶增。目前，全球航空運輸業(yè) 每年消耗15-17億桶航空煤油，其原料來源均為石油。隨著全球石油儲量的減少，石油價格 的波動，航空能源安全性、經(jīng)濟性等問題愈顯突出。此外，航空煤油在飛行器中燃燒產(chǎn)生的 二氧化碳基本排放在大氣的平流層中，產(chǎn)生了很強的溫室效應(yīng)，因此航空業(yè)面臨著嚴峻的 二氧化碳減排的挑戰(zhàn)。為了解決這些問題，唯有采用替代燃料尤其是生物航空煤油。以動植 物油脂為原料，采用加氫法制備的生物航空煤油是一種環(huán)境友好的燃料，具有原料來源廣、 二氧化碳零排放及可再生的特點，且化學(xué)結(jié)構(gòu)與石油基航空煤油相近，二者能夠相溶，是未 來石油基航空煤油最具潛力的替代品之一，也是目前研究的熱點之一。
[0003] 但是，生物航空煤油發(fā)展的首要問題是原料來源。目前，全球已進行27次生物航 空煤油試驗飛行，所用燃料（加氫石蠟煤油，SPK)均以動植物油或藻類油為原料，采用加氫 工藝生產(chǎn)?？墒秤脛又参镉椭米髟先菀滓l(fā)"與人爭糧"的矛盾。我國是一個農(nóng)業(yè)大 國，生物質(zhì)資源十分豐富。生物質(zhì)能的開發(fā)利用要求人們恢復(fù)植被，最終形成〇)2的收支平 衡，使用這種能源幾乎不會產(chǎn)生SO2污染，并且有利于回收利用有機廢棄物。其中生物質(zhì)熱 解液化備受人們關(guān)注，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物油后，其能量密度得到大幅提高（如秸桿可提高 約10倍），故生物油的運輸和儲藏要比生物質(zhì)容易許多。生物油的用途非常廣泛：可以作 為燃料油直接燃燒使用（燃燒時只需對現(xiàn)有熱力設(shè)備略加改造即可）；提質(zhì)后可單獨或與 化石燃料混合用于內(nèi)燃機；生物油是復(fù)雜有機化合物的混合物，從中可以分離提取出具有 特殊用途或高附加值的化學(xué)品?？傊?，生物質(zhì)催化裂化液化作為大規(guī)模轉(zhuǎn)化利用生物質(zhì)的 一個重要技術(shù)手段已越來越為人們所重視。但是，由于生物油酸值高、氧含量高、成分復(fù)雜 等原因不能直接用作飛機發(fā)動機燃油，它需要進一步精制提高油品質(zhì)量。同時我國人口眾 多，餐飲廢油和地溝油產(chǎn)量巨大，不法商販為牟取暴利使地溝油重回餐桌，對人們的健康造 成極大的危害。如何變廢為寶進行生物油和餐飲廢油的資源化利用成為當前急需解決的問 題。
[0004] 該專利主要以生物原料提質(zhì)制備航空燃油。利用廢棄油脂轉(zhuǎn)化制備的生物柴油， 加氫異構(gòu)化獲得航空生物燃料的烷烴組分；再從秸桿類生物質(zhì)熱解制取的生物油，催化裂 解制得航空生物燃料的芳烴組分，通過有機調(diào)和兩種組分（烷烴組分與芳烴組分）的比例， 通過精餾切割組分獲得高品質(zhì)航空燃油。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的是提供一種利用生物質(zhì)為原料，制備航空煤油的裝置。降低了 航空煤油的生產(chǎn)成本，而且結(jié)構(gòu)緊湊、控制簡單、價格便宜。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案完成：
[0007] -種航空燃油生產(chǎn)裝置；包括催化裂化反應(yīng)釜、加氫反應(yīng)釜、調(diào)和裝置和精餾塔； 催化裂化反應(yīng)器上設(shè)置有原料和氮氣的進料管；在反應(yīng)器底部出口連接至氣液分離器；加 氫反應(yīng)釜上設(shè)置有原料和氫氣進料管；在反應(yīng)器底部出口連接至氣液分離器；氣液分離器 出口連接調(diào)和裝置進口；在調(diào)和裝置底部經(jīng)過冷凝器連接至分離器；分離器出口連接精餾 塔，精餾塔內(nèi)設(shè)置有填料層，填料層頂端出口連接冷凝器；冷凝器出口連接的回流器下端連 接產(chǎn)品收集罐。
[0008] 所述催化裂化反應(yīng)釜、加氫反應(yīng)釜和調(diào)和裝置中設(shè)置有攪拌器。
[0009] 所述催化裂化反應(yīng)釜的原料和氮氣進料管是：生物油原料罐由輸送管連接到進料 栗，再連接至緩沖器，緩沖器連接預(yù)熱器，預(yù)熱器出口連到催化裂化反應(yīng)釜的進料管，同時， 氮氣瓶由氣路連接至質(zhì)量流量計，流量計直接連接到原料緩沖器；緩沖器的出口管路連接 至預(yù)熱器，再由管路連接至催化裂化反應(yīng)釜。
[0010] 所述加氫反應(yīng)釜上的原料和氫氣進料管是：生物柴油原料罐由輸送管連接到進料 栗，再由進料管連接到緩沖器；同時氫氣瓶由氣路連接至質(zhì)量流量計，再由氣路連接至緩沖 器；緩沖器的出口管路連接至預(yù)熱器，再由管路連接至加氫反應(yīng)釜。
[0011] 所述調(diào)和裝置和氣液分離器之間設(shè)置有進料栗。
[0012] 所述分離器和精餾塔之間設(shè)置有進料栗。
[0013] 本發(fā)明的一種航空燃油生產(chǎn)方法，步驟如下：
[0014] 1)生物油原料罐中的生物油由進料栗輸送，經(jīng)過緩沖器、預(yù)熱器后進入帶有機械 攪拌的催化裂化反應(yīng)釜中，加入生物油和催化劑；然后氮氣有質(zhì)量流量器控制進入催化裂 化反應(yīng)釜充當保護氣；攪拌下加熱到開始反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷凝器冷凝進入氣液分離器中， 分離后由栗輸送到調(diào)和裝置中，氣相產(chǎn)物經(jīng)簡單處理后可進行循環(huán)利用；
[0015] 2)步驟（1)完成后，生物柴油原料罐中的生物柴油由進料栗經(jīng)過緩沖器、預(yù)熱器 后輸送到帶有機械攪拌的加氫反應(yīng)釜中，加入生物柴油和催化劑，然后氫氣有質(zhì)量流量器 控制進入加氫反應(yīng)釜中并升壓至4MPa ;加氫反應(yīng)釜在攪拌下加熱后開始反應(yīng)；反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng) 冷凝器冷凝進入氣液分離器中，分離后由栗輸送到調(diào)和裝置中；
[0016] 3)將催化裂解反應(yīng)物和加氫反應(yīng)物攪拌后經(jīng)過冷凝器后進入分離器進行分離；
[0017] 4)將步驟（3)的產(chǎn)物由進料栗打入精餾塔進行精餾，精餾產(chǎn)物由收集器進行收 集。
[0018] 所述步驟（1)加入生物油與催化劑的質(zhì)量比為1:0. 12~0. 15 ;催化裂化反應(yīng)釜3 反應(yīng)溫度為450 °C~500 °C。催化劑優(yōu)選HZSM-5。
[0019] 所述步驟（2)加入生物柴油與催化劑質(zhì)量比為1:0. 06~0. 08,加氫反應(yīng)釜4反應(yīng) 溫度350°C~400°C。催化劑優(yōu)選Ni/Si02。
[0020] 生物油原料罐中的生物油優(yōu)選為秸桿熱解后的生物油；生物柴油原料罐中的生物 柴油優(yōu)選為廢油脂制備的生物柴油；精餾塔6進行的精餾方法可以是間歇、減壓操作，可在 不同理論塔板處采集產(chǎn)物；精餾產(chǎn)物由收集10進行收集。
[0021] 本發(fā)明的優(yōu)點：
[0022] (1)本發(fā)明的利用的原料為廢油脂制備的生物柴油和秸桿熱解后的生物油，原料 成本低廉，變廢為寶；
[0023] (2)制備航空裝置結(jié)構(gòu)緊湊、控制簡單、價格便宜；
[0024] (3)制備方法簡單新穎，產(chǎn)品滿足航空燃油標準。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的工藝流程原理框圖；
[0026] 圖2為本航空煤油制備裝置一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 其中：
[0028] 生物油原料罐-1、生物柴油原料罐-2、催化裂化反應(yīng)釜-3、加氫反應(yīng)釜-4、調(diào)和裝 置-5、精餾塔_6、氣液分離器-7、分離器-8、冷凝器-9、收集器-10、冷凝器-11、進料栗-12、 回流器-13、預(yù)熱器-14、質(zhì)量流量計-15、緩沖器-16。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，下面的實施例是為了使本領(lǐng)域的 技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明，但并不對本發(fā)明作任何限制。
[0030] 請參照圖2所示，其中，圖2是本本航空煤油制備裝置一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖：一 種航空燃油生產(chǎn)裝置；包括催化裂化反應(yīng)釜（3)、加氫反應(yīng)釜（4)、調(diào)和裝置（5)和精餾塔 (6);催化裂化反應(yīng)器（3)上設(shè)置有原料和氮氣的進料管；在反應(yīng)器底部出口連接至氣液分 離器（7);加氫反應(yīng)釜（4)上設(shè)置有原料和氫氣進料管；在反應(yīng)器底部出口連接至氣液分離 器（7);氣液分離器（7)出口連接調(diào)和裝置（5)進口；在調(diào)和裝置（5)底部經(jīng)過冷凝器（11) 連接至分離器（8);分離器（8)出口連接精餾塔（6)，精餾塔內(nèi)設(shè)置有填料層，填料層頂端出 口連接冷凝器（9);冷凝器出口連接的回流器（13)下端連接產(chǎn)品收集罐。催化裂化反應(yīng)釜、 加氫反應(yīng)釜和調(diào)和裝置中設(shè)置有攪拌器。
[0031] 所述催化裂化反應(yīng)釜（3)的原料和氮氣進料管是：生物油原料罐（1)由輸送管連 接到進料栗（12)，再連接至緩沖器（16)，緩沖器（16)連接預(yù)熱器（14)，預(yù)熱器（14)出口連 到催化裂化反應(yīng)爸（3)的進料管，同時，氮氣瓶由氣路連接至質(zhì)量流量計（15)，流量計（15) 直接連接到原料緩沖器（16);緩沖器的出口管路連接至預(yù)熱器（14)，再由管路連接至催化 裂化反應(yīng)釜（3)。
[0032] 所述加氫反應(yīng)釜（4)上的原料和氫氣進料管是：生物柴油原料罐（2)由輸送管連 接到進料栗（12)，再由進料管連接到緩沖器（16);同時氫氣瓶由氣路連接至質(zhì)量流量計 (15)，再由氣路連接至緩沖器（16);緩沖器的出口管路連接至預(yù)熱器（14)，再由管路連接 至加氫反應(yīng)爸（4)。
[0033] 所述調(diào)和裝置（5)和氣液分離器（7)之間設(shè)置有進料栗（12)。
[0034] 所述分離器（8)和精餾塔（6)之間設(shè)置有進料栗（12)。
[0035] 實施例1
[0036] 在本發(fā)明的實際應(yīng)用過程中，包括以下具體步驟：
[0037] (1)首先生物油原料罐1中的（秸桿熱解后的）生物油由進料栗12輸送，經(jīng)過緩 沖器16、預(yù)熱器14后進入帶有機械攪拌的釜式反應(yīng)器3中，加入量為100kg，然后加入催化 劑HZSM-5質(zhì)量為12kg。然后氮氣有質(zhì)量流量器15控制進入反應(yīng)釜3充當保護氣，流速為 150L/h。反應(yīng)釜攪拌下加熱升溫至450°C，反應(yīng)時間為5h，反應(yīng)完成后，產(chǎn)物經(jīng)冷凝器冷凝 進入氣液分離器7中，氣相產(chǎn)物經(jīng)簡單處理后可進行循環(huán)利用，分離后進入調(diào)和反應(yīng)裝置5 中。
[0038] (2)步驟⑴完成后，生物柴油原料罐2中的