油加热系统(“地沟油”成航空燃料，中石化油脂加氢技术路线专利大揭秘)

Posted 2023-05-31

篇首语：知道如何活用知识最重要，知道知识的来龙去脉次之，拥有知识再次之。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了油加热系统(“地沟油”成航空燃料，中石化油脂加氢技术路线专利大揭秘)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

油加热系统(“地沟油”成航空燃料，中石化油脂加氢技术路线专利大揭秘)

知情郎·眼|侃透公司专利事儿

地沟油变废为宝，成了航空燃料？

是的，且已是成熟技术，逐步商用化了。

日前，日本成田机场宣布，将引入日本企业以废弃食用油（俗称地沟油）等为原材料制造的可持续航空燃料。

据外媒披露，由于日本使用的食用油主要来源于植物，与传统航空燃料相比，新燃料预计能使碳排量减少八成左右，对环境造成的影响将大幅下降，日本对发展可持续航空燃料寄予了期待。

据估算，包括家庭和餐饮店在内，日本每年大约产生50万吨废弃食用油，其中4/5来自餐饮和食品加工等行业，1/5来自家庭，相关法律禁止向下水道超标排放废油，整体回收率达八成左右。

因此，在能源稀缺的日本，这些废油也被称为“城市油田”。

01地沟油涨价成香饽饽

最有趣的新闻是，据日媒报道，日本当地的废油的收购价格出现明显上涨，部分地区较去年翻了一番，甚至在个别餐饮街还出现了夜间偷盗废弃食用油的现象。

机构预测，日本废弃食用油的价格预计还将继续上升。日本政府计划到2030年，将国内航空公司燃料的10%替换为可持续航空燃料。

知情郎感慨，在中国没地方处理的地沟油在日本还成了香饽饽！

最近俄乌局势不明，油价居高不下，坑苦了贫油国！家家户户都在开源节流，居然把心思放在地沟油上了。

大家很好奇，如何把地沟油变成航空燃油的，毕竟，虽说是近亲，但实际里面的构成已截然不同。

到底哪些公司在研究这技术，进展几何？

02霍尼韦尔引领行业技术风标？

专门查了下资料，有些美国巨头公司一直在琢磨这方面业务。

比如，霍尼韦尔航空航天集团。

人家在今年5月，曾表示公司和华东能源在合作研究，以餐厨余油和动物脂肪作为原料生产可持续航空燃料。

工艺上如何处理？

公司高管称，“霍尼韦尔Ecofining工艺可将植物油、动物脂肪、海藻油、地沟油等废弃油加工成为霍尼韦尔可持续航空燃料，该可持续航空燃料的产品质量可以达到甚至超过石油基航空燃料的质量，整体性能更清洁、更优异，可以与石油基航空燃料混合且无需对飞机进行任何技术更改。”

现实情况是，国内地沟油，如回收的食用油、反复使用的炸油等，最大来源为城市大型饭店下水道的隔油池。

中国每年大约有500万吨从食物供应链中产生的“地沟油”，而给这些地沟油找个更好的归宿，也就成了解决食品安全问题的一项难题。

国内很多机构都在寻找巨头合作研究技这类技术。

把地沟油转化成航空燃料、航空煤油，是主要方向之一。

霍尼韦尔Ecofining工艺，也就成了国内急需引进并深度研发的技术。

这技术大名鼎鼎！

2021年12月，美国联合航空公司顺利实现采用100%可持续航空燃料的首次客机运营，航线从芝加哥奥黑尔国际机场到华盛顿里根国家机场。

此次飞行所使用的可持续航空燃料即通过霍尼韦尔UOP的Ecofining技术所生产。

作为目前世界上唯一经过商业验证的、能100%生产可持续航空燃料的工艺，霍尼韦尔的 Ecofining工艺用于生产全球超过80%的绿色航煤和超过50%的绿色柴油。

目前，霍尼韦尔UOP已在全球11个国家和地区授权25套Ecofining工艺装置，用于加工12种不同类型的可再生原料。

无独有偶，6月19日，荷兰皇家航空公司首度启用一架以生物燃料为动力的波音777-200型客机执飞洲际航线。

该公司使用的生物燃料，正是以地沟油为原料提炼、加工而来。

最逗的是，2011年，负责为荷航提供生物燃油的SkyNRG公司曾专门通过代理公司到青岛一家以“地沟油”为原料生产生物柴油的民营企业考察，因为中国的地沟油原料丰富，量大管饱关键还便宜！

一位长期研究生物航煤的专家曾表示：“我国的地沟油根本就没有回收渠道，更何况，油料本身都没有经过分类，沉淀物过多，利用成本太高，燃料来源与经济性问题依然是生物航煤大规模发展的门槛。”

根据国际能源署报告，可持续航空燃料目前在航空燃料使用量中所占比例不足0.1%。既然技术层面成熟、脱碳效果显著，应用时无需对飞机和机场基础设施进行改造，为何可持续航空燃料对传统燃料的取代进程不如想象中快？

这涉及到新型燃料大范围商业推广的两项关键要素，一是原料的规模化供应，二是经济性竞争力。

罗兰贝格公司2020年7月发布的报告提出，即使采用目前最具成本效益的HEFA（加氢处理的酯和脂肪酸）方式生产，可持续航空燃料仍比传统的航空燃料要贵得多，约为后者的2.5倍。要使其得到更广泛应用，必须降低生产成本，低于传统航空燃料加上碳补偿的成本。

直白点说，收集和处理地沟油成本过高，这玩意不仅脏且分散。

目前，国内地沟油主要用于炼制生物柴油，如车用柴油、锅炉燃油等，但距离航空燃料，还有漫长的道路。

03中石化披露了工艺细节

据说，中石化开发设计的生物航煤工业装置，可以规模化实现将地沟油等餐余废油提炼产出生物航煤。

这是目前较靠谱的技术公开披露，简略解释了工艺流程。

2022年6月28日，中国首套生物航煤工业装置在中国石化镇海炼化首次产出生物航煤，且与传统石油基航空煤油相比，生物航煤全生命周期二氧化碳排放最高可减排50%以上。

该装置年设计加工能力10万吨，一年基本能消化掉一座千万人口城市回收来的地沟油，每年可减排二氧化碳约8万吨，相当于植树近5亿棵。

当然，将地沟油转化为能源燃料并不容易。

一方面，生物航煤的原料种类很多（多数为餐饮废油、动植物油脂等），含有硫、氯、金属元素以及大量脂肪酸类化合物杂质。

这些都需要一一去除！

另一方面，地沟油的含氧量太高，氧分子直接影响了炼化装置催化剂的活性和稳定性。

这使生物航煤规模化生产困难重重！

和传统的石油相比，地沟油的含氧量高达11%，和石油的含氧量相差超过100倍，氧分子直接影响了炼化装置催化剂的活性和稳定性。

此外，地沟油中还含有硫、氯、金属元素以及大量脂肪酸类化合物杂质，这也都要一一去除。

为此，中国石化自主开发了专用催化剂和工艺，并经过了工业规模装置示范验证。

该项目开发历程

2009年，中国石化启动生物航煤的研发工作，成功开发出具有自主知识产权的生物航煤生产技术。

2014年2月，中国第一张生物航煤适航证正式颁发。我国成为世界少数几个拥有生物航煤自主研发生产技术并成功投入商业运营的国家。

2020年8月，中国首套生物航煤大型工业化装置在镇海炼化建成。

2022年5月，中国石化镇海炼化油脂加氢（HEFA）路线生物航煤产品通过可持续生物材料圆桌会议认证（Roundtable on Sustainable Biomaterials），成为亚洲第一家获得全球RSB可持续生物航空燃料认证的企业。认证表明镇海炼化生物航煤装置原料、生产工艺及产品，均符合RSB生物燃料可持续发展的基本原则与标准，获得全球可持续生物材料的应用认可。

2022年6月28日，中国首套生物航煤工业装置首次产出生物航煤，意味着我国生物航煤可实现规模化生产。

04专利维度看中石化油脂加氢路线

中国石化镇海炼化油脂加氢（HEFA）路线，简单解释下。

油脂加氢，可增加油的氧化稳定性和保存期限，是改变油脂物理、化学性质的常用方法，也是油脂工业中非常重要的一个催化过程。

一般工艺流程为：挤练油—脱气、脱水、预热—加氢反应—冷却一过滤一催化剂(回用)和净油（后复炼）。

具体的化学作用就不提了。

中石化关于油脂加氢方面的专利有很多，6751件中国专利；但在中国石化镇海炼油旗下的专利就不多了，只有17件。

亚洲第一家获得全球RSB可持续生物航空燃料认证的企业是中国石化镇海炼化，所以重点关注他家专利。

17件油脂加氢专利如下：

序号	标题 (中文)	标题 (英文)	公开号
1	一种生产化工原料的加氢裂化方法	Hydrocracking method for producing chemical raw material	CN1955257B
2	一种两段加氢裂化方法	Two-stage hydrocracking method	CN100549139C
3	一种中间馏分油循环的加氢裂化方法	Hydrocracking method of midbarrel oil circulation	CN100513531C
4	一种组合加氢裂化方法	Combined hydrocracking method	CN100497543C
5	一种并列式加氢裂化方法	Parallel hydrocracking method	CN100497545C
6	一种加氢裂化方法	Hydrocracking method	CN100497547C
7	加氢裂化方法	Hydrocracking method	CN100439478C
8	一种劣质催化裂化柴油的组合加工方法	Combined processing method of faulty catalytic cracking diesel oil	CN100439479C
9	一种组合加氢裂化方法	Combined hydrocracking method	CN101003746A
10	一种生产化工原料的加氢裂化方法	Hydrocracking method for producing chemical raw material	CN1955257A
11	加氢裂化方法	Hydrocracking method	CN1955258A
12	一种并列式加氢裂化方法	Parallel hydrocracking method	CN1955259A
13	一种加氢裂化方法	Hydrocracking method	CN1955260A
14	一种中间馏分油循环的加氢裂化方法	Hydrocracking method of midbarrel oil circulation	CN1955261A
15	一种两段加氢裂化方法	Two-stage hydrocracking method	CN1955262A
16	一种劣质催化裂化柴油的组合加工方法	Combined processing method of faulty catalytic cracking diesel oil	CN1955263A
17	一种将炼油装置和化肥装置联合起来的生产装置	Production arrangement for uniting oil refining apparatus with fertilizer apparatus	CN2534184Y

另外，在德高行全球专利数据库中，检索中石化、地沟油、生物航煤等关键词后，发现确有专利，一种利用废动植物油脂生产航空生物燃料的方法（CN201510263141.7）。

专利名称	一种利用废动植物油脂生产航空生物燃料的方法
授权公告号	CN106281401B
授权公告日	20180814
专利摘要	本发明公开了一种利用废动植物油脂生产航空生物燃料的方法。原料油经过预处理单元、加氢处理单元、脱气脱水单元、加氢转化单元、精馏单元；得到优质航空煤油产品。本发明在完全以废动植物油脂为原料的条件下，成功生产出符合ASTM?D7566?11标准的生物航煤产品，同时有效解决了动植物油脂加氢生成水、金属沉积和积碳等导致催化剂中毒的问题，实现了装置的大规模、长周期运行。
专利权人	中国石化工程建设有限公司中石化炼化工程（集团）股份有限公司

背景技术与解决的现实问题

随着世界航空业的快速发展，传统化石航空燃料(航空煤油)成为航空业最大的排放源，其CO2排放量占航空业总排放量的90％，虽然航空业温室气体排放量仅占人类所有温室气体排放的2％～3％，但航空煤油燃烧后产生温室效应的能力及危害远远大于其它行业，航空业面临严峻的CO2减排挑战。利用动植物油脂或农林废弃物等可再生生物质制备的航空生物燃料，全生命周期的温室气体排放量明显低于化石航空喷气燃料，温室气体可减排50％以上。航空生物燃料具有原料来源广泛、环境友好及可再生的特点，且化学结构和物化性质与化石航煤接近，因此，航空生物燃料是具有潜力的化石航空燃料替代品。

餐厨废油是废弃动植物油脂的重要组成之一，来自于食品生产经营单位在经营过程中产生的不能再食用的动植物油脂，如果直接排放，不仅造成资源的浪费，还严重污染环境。

餐饮废油加工成航空生物燃料是一条资源循环利用的合理途径，一方面可降低航空生物燃料的生产成本；另一方面还可减少航空业的碳排放。全球已有较多的公司参与植物油加氢制备燃料的技术研究，但主要集中于柴油的生产技术，植物油加氢生产柴油技术与生产喷气燃料技术有众多相似之处，都要经过加氢脱氧和精制油的异构降凝处理步骤。

目前有关动植物油脂加氢制备马达燃料或与本专利方法相近的国内专利如： CN102464997A公开了一种以市售生物油脂为主要原料制备生物柴油的方法，在加氢操作条件下，原料油与氢气先后通过低温加氢反应器和高温加氢反应器，生产得到石脑油和柴油调和产品。

CN102464998A公开了一种动植物油脂催化加氢生产优质柴油的方法，动植物油脂在氢气和催化剂存在的情况下进行加氢脱氧和烯烃饱和反应，加氢反应流出物分离出气体和水后，液相分馏得到的柴油组分和其它改质原料混合进入加氢改质反应器，发生异构反应，然后分馏得到气体、石脑油和柴油馏分。

CN102504866A公开了一种以餐厨废油和矿物柴油混合加氢制备生物柴油的方法，首先将餐厨废油进行预处理脱盐脱水，然后进入第一段加氢单元脱氧脱金属，得到的一段加氢生成油与矿物柴油混合后进入第二段加氢单元，二段生成油经分馏得到十六烷值较高的生物柴油。

CN103374401A公开了一种生物油脂和煤油馏分组合生产优质煤油的加氢方法，生物油脂与循环氢混合通过加氢处理反应区，分离得到的液体与煤油原料油混合加氢精制，然后在加氢改质单元发生异构化反应，生成物流经分馏得到石脑油和优质煤油产品，不仅可以有效改善生物油脂作为燃料油的储存安定性，而且可以直接生产优质煤油产品。

CN103897718A公开了一种由动物油脂生产柴油馏分和航空燃料馏分的方法，首先将动植物油脂进行转化-络合-吸附工艺精炼，得到杂质含量较低的精炼油脂，再将精炼油脂进行加氢和脱氧处理，得到饱和直链烷烃和丙烷。直链烷烃经加氢异构和裂化之后的产物分离得到柴油和航空燃料馏分，副产物石脑油和丙烷经水蒸气重整制氢供系统使用。不足之处在于，该方法中的精炼步骤较为复杂，且存在加氢脱氧生成水导致异构催化剂中毒问题。

EP1744767和EP1744768公开了一种以动植物油脂生产柴油馏分的方法，主要为动植物油脂经过加氢处理和加氢异构单元生产出低凝点柴油组分，但是对原料要求碳数在12 ～16个之间或需要对原料进行稀释，而且在加氢过程中生成水使得异构化催化剂无法长周期稳定运行。

US20090158637A1公开了一种以生物可再生原料生产航空燃料的方法，动植物油脂经过加氢处理和脱氧生成碳数为8～24的正构烷烃，再通过加氢异构和选择性加氢裂化生产部分碳数为9～15的航空煤油产品或调和组分。

US20080284962A1公开了一种以动植物油脂生产航空燃料和液化石油气的方法，原料油经过加氢处理之后生成正构烷烃，经过加氢异构反应，生成异构烷烃和重组分，重组分循环进入加氢异构单元，异构烷烃经分馏得到航空燃料。

包括上述方法的动植物油脂加氢生产马达燃料的过程中，遇到的问题主要表现在两个方面。一方面是装置难以大规模、长周期运行，其原因例如：

动植物原料油中含有的金属和胶质类物质容易引起催化剂床层结焦或结垢；动植物油脂中氧含量较高，在加氢过程中生成水，对催化剂的活性产生了严重影响；动植物油脂的加氢脱羧基和加氢脱羰基过程产生一氧化碳与加氢催化剂的钴、镍活性组分发生反应，造成催化剂中毒失活。另一方面是对原料质量要求较高而产品质量较低，大多数生产方法需要将动植物油脂和石油组分掺炼，或者需要对原料进行较为复杂的预处理，而且所获得的产品往往不能完全满足“源自加氢的酯和脂肪酸加氢合成石蜡煤油组分(HEFA-SPK)”的质量要求。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种利用废动植物油脂生产航空生物燃料的方法。通过采用多级加氢反应器和优化控制反应条件，提高动植物油的加氢转化率和产品的收率；并在工艺流程中增加了脱气脱水单元，将加氢处理产物中的硫化氢和水及时脱除，有效地减小了其对后续加氢转化催化剂的毒害作用，能够以餐厨废油为主的废动植物油脂生产出合格的航空生物燃料，实现了装置的连续化、工业化生产。

本发明的目的是提供一种利用废动植物油脂生产航空生物燃料的方法。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、采用了多级加氢反应器，通过优化使用催化剂的级配技术和控制反应器操作条件，可以完全以废动植物油脂为原料油生产出符合ASTM D7566-11标准的生物航煤产品；

2、通过将循环精制油加热后与经预处理的新鲜原料混合进入反应器，一方面避免了新鲜原料油中有机酸对加热炉管的腐蚀，另一方面起到了稀释原料的作用，降低了反应的苛刻度，减缓了催化剂床层的结焦或结垢，提高了装置运行的稳定性。此外，还可以根据原料性质调节精制油的循环量，从而控制加氢处理的深度，增大了装置的操作灵活性；

3、通过变压吸附单元将加氢处理高分气中提纯后循环利用，节约了氢气和能耗；

4、通过对加氢处理生成油进行脱气脱水处理，解决了生物油脂加氢生成水导致后续分子筛催化剂中毒的问题，大大延长了装置的操作周期；

5、采用精馏塔对产品进行分离切割，有效避免了相邻馏分之间的重叠，提高了分离的精度，保证了生物航煤馏分的质量和收率。

【转载请注明德高行·知情郎】