航空生物燃料技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

張宇瀚

摘 要：近年來，各國對于溫室氣體的排放要求越來越嚴(yán)格，石油能源也開始面臨枯竭，在這一背景下，航空生物燃料技術(shù)開始得到發(fā)展。針對航空生物燃料，我國已經(jīng)研制出多種制備方法，其中代表性的就是生物油改性制備法，該文主要針對航空生物燃料的應(yīng)用趨勢、技術(shù)問題等進(jìn)行了綜述，并針對我國航空生物燃料技術(shù)的發(fā)展提出建議。

關(guān)鍵詞：航空生物燃料 技術(shù)問題 應(yīng)用趨勢

中圖分類號：TE667 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（c）-0109-02

隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，航空行業(yè)也得到迅猛發(fā)展，航空燃油需要也與日俱增。而石油作為航空燃油的主要來源，需求量自然是越來越多。石油屬于不可再生資源，開采時間較長，這就造成航空能源面臨著資源匱乏的問題。同時航空煤油在使用過程中產(chǎn)生二氧化碳，這對環(huán)境的影響是巨大的，如何減少航空業(yè)二氧化碳的排放是一個重要課題。

1 我國航空燃料消費及二氧化碳排放

1.1 我國航空燃料的消費情況

我國航空燃料從1986—1995年從5.4萬BPD到10萬BPD屬于平穩(wěn)增長時期，但是從1995年有一個明顯的增長，尤其是到了2006年以后，生產(chǎn)力明顯跟不上消費量的增加，到2015年航空燃料達(dá)到了近55萬BPD。今后的航空燃料需求增長率可能會有所減緩，但是仍然是處于上升趨勢。

1.2 我國航空產(chǎn)業(yè)的二氧化碳排放情況

據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，到2015年二氧化碳排放量最大的是美國，它占全球航班二氧化碳排放量的1/4。我國的二氧化碳排放量占全球第二，占總排放量的8%。我國面積大、人口多，國內(nèi)航班的二氧化碳排放量是國際航班排放量的2.8倍。就目前國際航班二氧化碳排放量來看，我國比美國、英國、德國、UAE、日本都要少，目前排第六位，但是考慮今后我國國際航班的快速建設(shè)，我國國際航班二氧化碳排放量也會增加。

2 我國航空生物燃料的開發(fā)

隨著環(huán)境保護(hù)政策的加強(qiáng)，全球航空業(yè)對二氧化碳排放量的重視程度也越來越高。而且我國航空業(yè)也在不斷擴(kuò)大，石油資源越來越少，因此我國也開始研究航空生物燃料的使用。2012年，中國石油化工股份有限公司提出了1號生物航煤試航審定的申請，這標(biāo)志著我國在航空生物燃料研發(fā)上邁出了堅實的一步。

（1）Sinopec與空中客車、中國東方航空生物燃料的開發(fā)：2012年8月，空中客車與清華大學(xué)簽署協(xié)議，開始研究以廢食用油、海藻為生物的原料進(jìn)行生物燃料的開發(fā)。2006年Sinopec旗下的石油化工科學(xué)研究院開始探討以棕櫚油和菜籽油為原料的航空燃料生產(chǎn)。2012年成功進(jìn)行了以棕櫚油和菜籽油等為原料的航空用油的生產(chǎn)方式。

（2）CNPC與波音公司、UOP、中國國航進(jìn)行的航空生物燃料的開發(fā)：2009年中國石油天然氣公司與UOP共同開始探討以生物質(zhì)為原料的柴油及航空燃料生產(chǎn)技術(shù)。波音研發(fā)與技術(shù)部和中科院在青島共同開發(fā)藻類種植、收割和加工技術(shù)。在2011年首次進(jìn)行了航空生物燃料的試飛。2012年，美國波音公司和中國的COMAC公司在北京航空科技研究所研究開發(fā)了以廢食用油為燃料的航空生物燃料技術(shù)及二氧化碳減排技術(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國旅客輸送量會越來越多，如果不積極進(jìn)行生物航空燃料開發(fā)，那么我國航空系統(tǒng)二氧化碳的排放量將會是巨大的。如果使用廢食用油為原料進(jìn)行生物航空燃料開發(fā)，既經(jīng)濟(jì)又節(jié)能，將為環(huán)境治理帶來良好的途徑。

（3）其他：2012年，EADS與ENN Group達(dá)成協(xié)議，開始探索以微細(xì)藻類為原料的航空燃料生產(chǎn)，并且已經(jīng)在內(nèi)蒙古創(chuàng)建示范基地。2013年陽光凱迪新能源集團(tuán)開始研發(fā)以秸稈、樹枝等農(nóng)林業(yè)廢舊物加工生產(chǎn)航空燃料。并且到目前為止，已經(jīng)建設(shè)出了萬噸級的商業(yè)示范化裝置。

目前，針對航空生物燃料，我國已經(jīng)研制出多種制備方法，其中代表性的就是生物油改性制備法，常見的制備方式有催化裂解法、催化加氫法、分級精制法等等。在生物油中，有大量不飽和鍵，并含有醛類、酮類、酚類物質(zhì)，對生物油進(jìn)行加氫脫氧處理可以有效提升生物油飽和度，使氧元素以CO2和H2O的方式脫出，以此來提升生物油能量密度與穩(wěn)定性。催化裂解生物油植被法有著良好的發(fā)展前景，但是還存在結(jié)焦率高、產(chǎn)率低、催化劑活性差的不足，且如果溫度過高，會導(dǎo)致生物質(zhì)油出現(xiàn)聚合反應(yīng)，因此，還需要進(jìn)行進(jìn)一步研究。目前，發(fā)展最為成熟的就是油脂兩段加氫技術(shù)，這屬于第二代生物柴油生產(chǎn)技術(shù)，其原料采用精制動植物油脂，第一段使用的是NiMo/Al2O，在200 ℃～500 ℃、2～15 MPa的條件下實現(xiàn)加氫脫氧、加氫飽和與加氫脫羧反應(yīng)，生成直鏈烷烴、丙烷等。第二段則使用Pt/SAPO-11/Al2O3作為催化劑，在200 ℃～500 ℃環(huán)境下，將直鏈烷烴進(jìn)行深度異構(gòu)化處理，生成C9～C16烷烴，也就是航空生物材料。

3 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，航空業(yè)也迅速發(fā)展，我國航空對燃料的需求量大大超過了生產(chǎn)量，我國對國外原油依存度逐年提高，從用油安全的角度考慮，生物能源開發(fā)勢在必行。從環(huán)保角度分析，我國航空二氧化碳的排放量與日俱增，對環(huán)境造成了巨大的壓力。而航空生物燃料在二氧化碳的排放上要大大低于石油燃料的排放量，以生物質(zhì)、廢食用油為原料開發(fā)的航空生物燃料既能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源，又能夠減少溫室氣體的排放量。從能源角度考慮，石油屬于不可再生資源，開采周期長。而航空生物燃料的原材料是可再生的植物油或生物質(zhì)，加強(qiáng)航空生物燃料的研發(fā)，對于世界能源起到了有效的保護(hù)作用。但是這需要政府及相關(guān)部門的支持，擴(kuò)大研究和生產(chǎn)規(guī)模，并逐步降低其生產(chǎn)成本。我國應(yīng)采取通過整合資源和多方協(xié)作的方式，不斷提高航空生物燃料的生產(chǎn)技術(shù)，相信航空生物燃料會有一個廣闊的市場。

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