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(lái)，各國(guó)對(duì)于溫室氣體的排放要求越來(lái)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(duì)航空生物燃料，我國(guó)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(duì)航空生物燃料的應(yīng)用趨勢(shì)、技術(shù)問題等進(jìn)行了綜述，并針對(duì)我國(guó)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(shì)

中圖分類號(hào)：TE667 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(lái)源，需求量自然是越來(lái)越多。石油屬于不可再生資源，開采時(shí)間較長(zhǎng)，這就造成航空能源面臨著資源匱乏的問題。同時(shí)航空煤油在使用過(guò)程中產(chǎn)生二氧化碳，這對(duì)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(gè)重要課題。

1 我國(guó)航空燃料消費(fèi)及二氧化碳排放

1.1 我國(guó)航空燃料的消費(fèi)情況

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

1.2 我國(guó)航空產(chǎn)業(yè)的二氧化碳排放情況

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

2 我國(guó)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(duì)二氧化碳排放量的重視程度也越來(lái)越高。而且我國(guó)航空業(yè)也在不斷擴(kuò)大，石油資源越來(lái)越少，因此我國(guó)也開始研究航空生物燃料的使用。2012年，中國(guó)石油化工股份有限公司提出了1號(hào)生物航煤試航審定的申請(qǐng)，這標(biāo)志著我國(guó)在航空生物燃料研發(fā)上邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

（1）Sinopec與空中客車、中國(guó)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(guó)國(guó)航進(jìn)行的航空生物燃料的開發(fā)：2009年中國(guó)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(guó)波音公司和中國(guó)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(guó)旅客輸送量會(huì)越來(lái)越多，如果不積極進(jìn)行生物航空燃料開發(fā)，那么我國(guó)航空系統(tǒng)二氧化碳的排放量將會(huì)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(lái)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(yáng)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(wàn)噸級(jí)的商業(yè)示范化裝置。

目前，針對(duì)航空生物燃料，我國(guó)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(jí)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(duì)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(lái)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(guò)高，會(huì)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(dòng)植物油脂，第一段使用的是NiMo/Al2O，在200 ℃～500 ℃、2～15 MPa的條件下實(shí)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(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，航空業(yè)也迅速發(fā)展，我國(guó)航空對(duì)燃料的需求量大大超過(guò)了生產(chǎn)量，我國(guó)對(duì)國(guó)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(shì)在必行。從環(huán)保角度分析，我國(guó)航空二氧化碳的排放量與日俱增，對(duì)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(zhǎng)。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(duì)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(guó)應(yīng)采取通過(guò)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(huì)有一個(gè)廣闊的市場(chǎng)。

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