煤基费托航空燃料理化与雾化性能研究

本文选取我国自主合成的煤基费托合成航空燃料,对其组分特性、理化性能、雾化性能进行了实验和理论分析研究。煤基费托合成航空燃料主要由链烷烃组分构成,其含量达到99.04%,不含芳香烃组分。理化性能方面,煤基费托合成航空燃料的密度低于标准航空煤油,但有更好的挥发性和低温性能。通过比较煤基费托与标准航空煤油雾化锥角、雾化液滴SMD和液滴尺寸分布指数N值三个表征雾化性能的参数,实验结果表明煤基费托合成航空燃料与标准航空煤油宏观雾化性能相近,但微观上,煤基费托合成航空燃料的雾化液滴SMD更小,且液滴尺寸分布更加均匀。

煤基费托航空燃料燃烧性能及航程

航空替代燃料肩负着能源安全以及环境保护的双重使命。对煤基费托航空燃料的基础燃烧性能及航程进行了实验和理论研究。针对民航客机典型飞行任务,选取装有2台CFM56-7B发动机的B737-800型客机进行全包线飞行的航程评价。研究结果表明,煤基费托航空燃料比石油基航空煤油密度低,但热值高。评价结果表明使用煤基费托燃料的客机航程比使用石油基航空煤油的客机缩短2.1%。同时,虽然煤基费托航空燃料的燃烧边界较石油基航煤略窄,但更易点火且不易积碳。取得的结果对煤基费托航空替代燃料的实际应用具有一定的指导意义。

利用费托合成工艺制备航空生物燃料

航空生物燃料是一种新型的环境友好的可替代燃料。由费托工艺生产的航空生物燃料硫和芳烃含量低,可与常规喷气燃料以最高50∶50的体积比进行掺混,混合后燃料能直接加注到飞机中使用。综述了近年来费托合成工艺在制备航空生物燃料研究中的进展,并且从反应动力学机理,催化剂和反应器三方面进行了详细阐述。

煤基费托航空燃料热氧化安定性研究

煤基费托燃料(FT)被认为是替代石油基航空煤油(RP-3)并可最早实现大规模应用的航空替代燃料,而氧化安定性是其能否应用于未来高性能发动机的一项重要指标。以RP-3为基准,研究了FT和50%质量掺混比的燃料(FT-RP-3 50%)在不同温度、时间下的热氧化安定性,并对氧化产物的色度进行了定量标定。采用层析方法分离并定性和定量了氧化产物中的有色组分。研究结果表明,燃料组成和反应温度是控制有色组分生成和转化沉积的主导因素。色谱分析结果表明,RP-3氧化产物中有色组分的成分主要为烷基萘(60.03%)和烷基苯酚(18.56%)类化合物,而FT氧化产物中有色组分的成分主要为含氧的脂肪族(81.06%)和脂环族(8.66%)类化合物。在RP-3中掺混FT,可使有色组分转化为沉积物的温度从175℃升高至250℃,明显改善了RP-3的热氧化安定性。

Pt/SAPO-11催化费托合成油选择性加氢异构化制备替代喷气燃料

采用自制Pt/SAPO-11催化剂,以煤基费托合成中间馏分油为原料进行选择性加氢异构反应,制备替代喷气燃料。考察了温度对反应的影响,研究了不同总转化率下产物的分布规律,测定了产物的基本理化性质。实验结果表明,温度对总转化率的影响显著,从310℃时的约18%可增至380℃时的约91%;在310~355℃内,异构烃的选择性几乎恒定且超过85%,高于355℃时则下降。随总转化率的增加,原料中不同碳数的正构烃逐渐转化为单支链异构体,进而转变为多支链异构体;总转化率为82.11%时,异构体收率达到最大值（72.60%）。产物的密度、闪点和黏度随总转化率变化很小,冰点随总转化率的升高而下降。当总转化率达47.00%时,产物的各项物性均满足美国军用标准MIL-DTL-83133E中替代喷气燃料的要求。

生物质费托合成制取液体燃料的仿真及分析

以生物质费托合成制取液体燃料工艺为基础,利用Aspen Plus软件建立其流程的仿真模型,研究各单元操作参数变化对航空煤油产量的影响,并在最优工况下对系统进行能量分析。结果表明:生物质气化单元对航油产量的影响主要来自产物合成气中H_(2)与CO物质的量之比(H_(2)/CO),最优操作条件为T=750℃,P=0.1 MPa,进口水蒸气与生物质质量比(S/B)为0.5;加大FT合成温度和压力可增大航油产量和提高能量利用效率,最优费托合成温度为230℃,压力为2.5 MPa;在最优工况下,当收益[火用]仅为航煤[火用]时,系统总[火用]效率为49.67%,若将全部副产品算入收益[火用]中,总[火用]效率为59.48%。

航空生物燃料生产工艺研究进展

航空生物燃料主要由链长为8～16的直链烷烃组成,具有较好的低温发动机启动性能及润滑性。对航空生物燃料的原料来源、生产过程(包括费托合成、加氢脱氧、快速热解及生物化学转化工艺)进行了综述。其中,费托合成及加氢脱氧工艺成功的关键在于催化剂的选择,随使用的催化剂和操作条件的不同,合成的产品也不同。Co基和Fe基催化剂是常用的费托合成催化剂,而Ni基催化剂因具有较高的加氢脱氧活性被广泛应用于加氢脱氧制备航空生物燃料。对生物燃料应用于航空领域所面临的问题进行了讨论,指出解决生物燃料原料供给、降低生产成本是促使航空生物燃料工业化的关键因素。

航空生物燃料制备技术及应用前景

利用生物质合成的航空生物燃料与化石航煤接近,可直接替代化石航煤,无需开发新的燃料运输系统,是实现航空业碳减排并降低燃油成本的重要措施之一。目前制备航空生物燃料的技术主要有油脂加氢、生物质气化-费托合成、生物质水相催化等,其中油脂加氢技术工艺简单、技术成熟度高,但受制于原料供应量及价格因素的限制;生物质水相催化合成生物燃料技术虽然尚处于小试研究阶段,但由于其原料来源广泛、工艺条件缓和、产品分布灵活可控,未来具有一定的发展前景;生物质气化-费托合成技术工艺较为复杂,操作条件苛刻,但该工艺较为成熟,副产品可直接进行综合利用,与现有石化装置可进行一体化建设,且农林废弃物等生物质资源量大、供应充足。因此,生物质气化-费托合成技术将成为未来的主要发展方向,尤其适合我国国情。我国发展航空生物燃料具有良好的人力资本和社会需求,应创建以企业为主体,研究机构、大学、政府部门、科技中介、金融组织共同参与的生物燃料创新体系,努力强化自主技术研发;同时要加大政策支持力度,可考虑将航空碳税补贴给航空生物燃料企业。

航空生物燃料制备技术综述及展望

开发可再生航空生物替代燃料是航空运输业实现航空碳减排并降低燃油成本的重要措施之一。本文简要介绍了航空生物燃料的3种合成技术,费托合成技术、氢化处理技术以及生物合成烃技术,并对各种技术的应用前景作了简单对比和分析。

合成气制航空煤油工艺催化剂进展

由于石油资源日益枯竭,非石油基航空煤油的生产路线得到越来越广泛的关注。其中,合成气制备航空煤油工艺是最有工业化前景的航空替代燃料生产路线之一。该工艺的主要优势是原料成本低,同时生产的航空煤油清洁、十六烷值高,可以减少有害气体排放。回顾了近年来合成气制备航空煤油工艺催化剂的最新进展。传统合成气制航空煤油催化剂采用铁基和钴基催化剂,工艺流程复杂,成本较高。新型金属-分子筛双功能催化剂可以实现合成气一步法直接高选择制备航空煤油,为工业化生产航空煤油提供了重要的新思路,有望成为未来生产航空煤油的重要替代路线。

煤基液体燃料-电多联产系统元素利用与节能性分析

煤基液体燃料与电力生产的集成是实现煤炭利用与洁净化生产的可行方案之一。本文通过计算两种不同集成特征的煤基液体燃料-电多联产系统的碳、氢元素利用率以及节能率,分析了多联产系统的元素利用和能量转换规律。结果表明,元素利用率和节能率均随循环比r的增加而增大。未反应气体循环可以有效提高元素利用率,同时使节能性增强。采用水煤气变换的循环串联多联产系统具有最佳的节能效率和元素利用率,最大节能率达19.45%,比无水煤气变换过程的循环串联多联产系统最大节能率高5.62%。且在化动比λ为3.89时,碳、氢利用率分别达到峰值,为29.08%以及37.89%。但当0.52≤λ≤1.94时,两种多联产系统具有相近的碳利用率,此时无变换多联产系统能达到最优的氢利用率为32.97%,比相同条件下有变换多联产系统高3.50%。

企业动态

英国航空公司将于2014年使用费托合成生物喷气燃料2010年2月15日,英国航空公司与美国Solena集团共同宣布。

打通煤制油“最后一公里”

我国"富煤、贫油和少气"的能源结构以及超过70%的原油对外依存度决定了必须尽快发展煤基液体燃料生产技术。作为煤间接液化制油过程中最终实现合成油商品化的关键技术,百万吨级煤基浆态床费托合成产物加氢提质CFHL技术打通了煤制油的"最后一公里"。该项目也因此获得了中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖。