一种喷气燃料及其制备方法

技术领域

本公开涉及石油化工技术领域，具体地，涉及一种喷气燃料及其制备方法。

背景技术

喷气燃料用于喷气式发动机，其沸点范围介于汽油和柴油之间，基本相当于煤油，因此又被称为航空煤油。现有的喷气燃料为石油基喷气燃料，主要由原油蒸馏的煤油馏分经精制加工，有时还加入添加剂制得，也可由原油蒸馏的重质馏分油经加氢裂化生产。石油基喷气燃料分宽馏分型、煤油型和重煤油型。我国目前主要有三种石油基喷气燃料，分别为：1号喷气燃料、2号喷气燃料与3号喷气燃料等。

为了确保高空飞行安全可靠，对喷气燃料的质量要求非常严格。主要要求有：良好的燃烧性能；适当的蒸发性；较高的热值和密度；良好的热安定性；良好的低温性；无腐蚀性；良好的洁净性；较小的起电性和着火危险性；适当的润滑性。

然而，现有的石油基喷气燃料的热安定性仍然有待提升，且存在硫、氮含量较高的问题。

发明内容

本公开的目的是解决现有的石油基喷气燃料中存在的热安定性有待提升，且硫、氮含量较高的问题，提供一种喷气燃料及其制备方法。

为了实现上述目的，本公开提供一种喷气燃料，该喷气燃料包括：生物质基喷气燃料、石油基喷气燃料和添加剂，其中，所述生物质基喷气燃料包括C

可选地，所述生物质基喷气燃料的硫含量为0.01～20mg/L，优选为0.01～10mg/L；氮含量为0.01～5.0mg/L，优选为0.01～2.0mg/L；

按照GB/T 9169-2010的方法对所述生物质基喷气燃料进行热安定性试验，试验结果显示：在加热温度为260℃，加热时长为2.5h的情况下，过滤器压力降不大于3.3kPa，优选不大于2.5kPa，管壁评级不大于1。

可选地，所述石油基喷气燃料为3号喷气燃料，所述3号喷气燃料选自直馏喷气燃料、加氢精制喷气燃料或加氢裂化喷气燃料中的任意一种；

所述添加剂包括抗氧剂、抗磨剂和抗静电剂中的至少一种；

优选地，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚，所述抗磨剂为T1602抗磨剂，所述抗静电剂为Stadias 450。

可选地，相对于1重量份的所述生物质基喷气燃料，所述石油基喷气燃料的含量为1～1000重量份，优选为1～200重量份；

以所述喷气燃料的总重量为基准，所述抗氧剂的含量为17～24ppm，所述抗磨剂的含量为12～20ppm，所述抗静电剂的含量为0.5～2.5ppm。

可选地，所述喷气燃料的硫含量为0.1～1500mg/L，优选为1～1000mg/L；氮含量为0.1～10.0mg/L，优选为0.1～2.0mg/L；

按照GB/T 9169-2010的方法对所述喷气燃料进行热安定性试验，试验结果显示：在加热温度为260℃，加热时长为2.5h的情况下，过滤器压力降不大于3.3kPa，优选不大于3.0kPa，管壁评级不大于2。

本公开还提供上述任意一项所述的喷气燃料的制备方法，该方法包括：

将所述生物质基喷气燃料与所述添加剂混合后，搅拌1～30min，然后加入所述石油基喷气燃料，搅拌1～30min，得到所述喷气燃料。

可选地，所述方法还包括：

使单糖或生物质进行催化脱水反应，得到呋喃醛类化合物；

使所述呋喃醛类化合物与羰基化合物进行羟醛缩合反应，得到长链含氧化合物；

对所述长链含氧化合物进行加氢饱和处理，得到加氢饱和产物；

使所述加氢饱和产物进行加氢脱氧反应，得到长链烷烃；

对所述长链烷烃进行异构化处理，分馏出140～260℃馏程范围内的组分，得到所述生物质基喷气燃料。

可选地，所述生物质包括秸秆、玉米芯、木糖、葡萄糖和果糖中的至少一种；

所述呋喃醛类化合物包括糠醛、5-羟甲基糠醛和糠醇中的至少一种；

所述羰基化合物包括丙酮和/或乙酰丙酸；

所述长链含氧化合物的碳原子数为C

所述长链烷烃的碳原子数为C

可选地，所述加氢脱氧反应在加氢脱氧催化剂作用下进行，所述加氢脱氧催化剂包括载体及负载于所述载体上的活性金属，其中所述活性金属选自镍、钼、钨、钴、钯和铂中的至少一种，所述载体为M-(SiO

优选地，所述M为无定形结构的Nb

优选地，所述载体为由M和SiO

可选地，所述加氢脱氧反应包括：所述加氢饱和的产物于含有所述加氢脱氧催化剂的固定床反应器中进行加氢脱氧反应，其中，反应温度为100℃～400℃，反应压力为0.5MPa～15MPa，质量空速为0.1h

通过上述技术方案，本公开提供的喷气燃料中含有生物质基喷气燃料，由于生物质基喷气燃料相较于石油基喷气燃料具有更优异的热安定性以及更低的硫、氮含量，因此，本公开的喷气燃料的热安定性更好，且硫、氮含量更低。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本公开的第一方面提供一种喷气燃料，该喷气燃料可以包括：生物质基喷气燃料、石油基喷气燃料和添加剂，其中，所述生物质基喷气燃料包括C

本公开提供的喷气燃料中含有生物质基喷气燃料，由于生物质基喷气燃料相较于石油基喷气燃料具有更优异的热安定性以及更低的硫、氮含量，因此，本公开的喷气燃料的热安定性更好，且硫、氮含量更低。

此外，本公开中使用的生物质基喷气燃料以单糖或生物质为原料，经催化脱水、羟醛缩合以及加氢脱氧后制得，具有可再生、碳排放低等优点，将其用作喷气燃料不仅能够拓宽喷气燃料的来源，缓解石油危机，还能够实现废弃生物质的再利用。

根据本公开，所述生物质基喷气燃料的硫、氮含量可以在一定的范围内变化，例如，所述生物质基喷气燃料的硫含量可以为0.01～20mg/L，优选为0.01～10mg/L；氮含量可以为0.01～5.0mg/L，优选为0.01～2.0mg/L。所述生物质基喷气燃料具有优异的热安定性，例如，当按照GB/T 9169-2010的方法对所述生物质基喷气燃料进行热安定性试验时，试验结果显示：在加热温度为260℃，加热时长为2.5h的情况下，过滤器压力降不大于3.3kPa，优选不大于2.5kPa，管壁评级不大于1。

根据本公开，所述石油基喷气燃料可以为3号喷气燃料，所述3号喷气燃料可以选自直馏喷气燃料、加氢精制喷气燃料或加氢裂化喷气燃料中的任意一种。

根据本公开，所述添加剂可以在一定的范围内选择，例如，所述添加剂可以包括抗氧剂、抗磨剂和抗静电剂中的至少一种。优选地，所述抗氧剂可以为2,6-二叔丁基对甲苯酚，所述抗磨剂可以为T1602抗磨剂，所述抗静电剂可以为Stadias 450。

根据本公开，所述喷气燃料中各组分的含量可以在一定的范围内变化，例如，相对于1重量份的所述生物质基喷气燃料，所述石油基喷气燃料的含量可以为1～1000重量份，优选为1～200重量份；以所述喷气燃料的总重量为基准，所述抗氧剂的含量可以为17～24ppm，所述抗磨剂的含量可以为12～20ppm，所述抗静电剂的含量可以为0.5～2.5ppm。

根据本公开，所述喷气燃料的硫、氮含量较低，具体地，所述喷气燃料的硫含量可以为0.1～1500mg/L，优选为1～1000mg/L；氮含量可以为0.1～10.0mg/L，优选为0.1～2.0mg/L；；所述喷气燃料的热安定性较好，具体地，按照GB/T 9169-2010的方法对所述喷气燃料进行热安定性试验，试验结果显示：在加热温度为260℃，加热时长为2.5h的情况下，过滤器压力降不大于3.3kPa，优选不大于3kPa，管壁评级不大于2。

本公开的第二方面提供上述任意一项所述的喷气燃料的制备方法，该方法可以包括：将所述生物质基喷气燃料与所述添加剂混合后，搅拌1～30min，然后加入所述石油基喷气燃料，搅拌1～30min，得到所述喷气燃料。

本公开的制备方法具有简单、快速的优点。

根据本公开，所述方法还可以包括制备所述生物质基喷气燃料的操作：使单糖或生物质进行催化脱水反应，得到呋喃醛类化合物；使所述呋喃醛类化合物与羰基化合物进行羟醛缩合反应，得到长链含氧化合物；对所述长链含氧化合物进行加氢饱和处理，得到加氢饱和产物；使所述加氢饱和产物进行加氢脱氧反应，得到长链烷烃；对所述长链烷烃进行异构化处理，分馏出140～260℃馏程范围内的组分，得到所述生物质基喷气燃料。

根据本公开，所述生物质可以包括秸秆、玉米芯、木糖、葡萄糖和果糖中的至少一种；所述呋喃醛类化合物可以包括糠醛、5-羟甲基糠醛和糠醇中的至少一种；所述羰基化合物可以包括丙酮和/或乙酰丙酸；所述长链含氧化合物的碳原子数可以为C

在本公开中，具体地，使单糖或生物质进行催化脱水反应的方法可以是领域内常规的，例如可以使单糖或生物质在酸催化下进行催化脱水，以得到呋喃醛类化合物，用于催化的酸例如可以是有机酸、无机酸、酸式盐、路易斯酸或者固体酸等。

所述羟醛缩合反应可以在碱催化剂作用下进行，所述碱催化剂可以为无机碱，所述无机碱可以选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种，所述无机碱的摩尔浓度可以为0.05mol/L～1mol/L。

所述加氢饱和处理可以在加氢饱和催化剂作用下进行，所述加氢饱和催化剂可以包括镍和二氧化硅的复合物，其中二氧化硅为无定形结构，镍为晶体结构。所述复合物的化学式可以为Ni-(SiO

所述加氢饱和处理可以包括：将所述长链含氧化合物溶于有机溶剂，所得溶液于含有所述加氢饱和催化剂的固定床反应器中进行加氢饱和反应，其中所述有机溶剂为含氧溶剂，所述含氧溶剂可以选自甲醇、乙醇和丙酮中的一种或多种，所述溶液中的长链含氧化合物的质量百分数可以为0.5％～50％。所述加氢饱和反应的温度可以为0℃～200℃，反应压力可以为0.5MPa～15MPa，质量空速可以为0.1h-1～10h-1，氢油体积比可以为50～3000。

根据本公开，所述加氢脱氧反应可以在加氢脱氧催化剂作用下进行，所述加氢脱氧催化剂可以包括载体及负载于所述载体上的活性金属，其中所述活性金属可以选自镍、钼、钨、钴、钯和铂中的至少一种，所述载体可以为M-(SiO

优选地，所述M为无定形结构的Nb

优选地，所述载体为由M和SiO

根据本公开，所述加氢脱氧反应可以包括：所述加氢饱和的产物于含有所述加氢脱氧催化剂的固定床反应器中进行加氢脱氧反应，其中，反应温度可以为100℃～400℃，反应压力可以为0.5MPa～15MPa，质量空速可以为0.1h

所述异构化处理可以在临氢异构催化剂作用下进行，所述临氢异构催化剂可以包括载体及负载于载体上的活性金属，其中，所述活性金属选自镍、钼、钨、钴、钯和铂中的一种或多种，所述载体选自ZSM5、ZSM12、ZSM22、ZSM23、ZSM35、ZSM48、SAPO11、Beta和Y分子筛中的一种或多种。

所述异构化处理可以包括：将长链烷烃于含有所述临氢异构催化剂的固定床反应器中进行异构化处理，其中，所述反应温度可以为100℃～450℃，反应压力可以为0.5MPa～15MPa，质量空速可以为0.1h-1～10h-1，氢油体积比可以为50～3000。

下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。本公开实施例中涉及的原料、试剂、仪器和设备，如无特殊说明，均可通过购买获得。

本公开实施例中涉及的生物质基喷气燃料通过如下方法制得：

将单糖或生物质在酸催化剂作用下进行催化脱水反应，生成呋喃醛类化合物；将生成的呋喃醛类化合物与丙酮在碱催化剂作用下进行羟醛缩合反应，得到C

实施例1

采用如下方法制备喷气燃料：

向2L反应釜中加入生物质基喷气燃料500g，然后依次加入2,6-二叔丁基对甲酚20mg、T1602抗磨剂15mg和Stadias450抗静电剂1mg，搅拌30min后，再加入3号喷气燃料500g(所述3号喷气燃料为燕山石化加氢精制喷气燃料)，搅拌30min得到本实施例的喷气燃料S1。

其中，本实施例中所涉及的生物质基喷气燃料的馏程为140～260℃，且以该生物质基喷气燃料的总重量为基准，170～240℃馏程范围内的组分的含量为82wt％；该生物质基喷气燃料的硫含量为0.9mg/L，氮含量为0.4mg/L，当按照GB/T 9169-2010的方法对该生物质基喷气燃料进行热安定性试验时，试验结果显示：在加热温度为260℃，加热时长为2.5h的情况下，过滤器压力降为1.2kPa，管壁评级为1。

在喷气燃料S1中，相对于1重量份的生物质基喷气燃料，石油基喷气燃料(3号喷气燃料)的含量为1重量份；以喷气燃料S1的总重量为基准，抗氧剂(2,6-二叔丁基对甲酚)的含量为20ppm，抗磨剂(T1602抗磨剂)的含量为15ppm，抗静电剂(Stadias450抗静电剂)的含量为1ppm。

实施例2

采用如下方法制备喷气燃料：

向2L反应釜中加入生物质基喷气燃料400g，然后依次加入2,6-二叔丁基对甲酚20mg、T1602抗磨剂15mg和Stadias450抗静电剂1mg，搅拌30min后，再加入3号喷气燃料600g(所述3号喷气燃料为燕山石化加氢精制喷气燃料)，搅拌30min得到本实施例的喷气燃料S2。

其中，本实施例中所涉及的生物质基喷气燃料的馏程为140～260℃，且以该生物质基喷气燃料的总重量为基准，170～240℃馏程范围内的组分的含量为78wt％；该生物质基喷气燃料的硫含量为1.2mg/L，氮含量为0.4mg/L，当按照GB/T 9169-2010的方法对该生物质基喷气燃料进行热安定性试验时，试验结果显示：在加热温度为260℃，加热时长为2.5h的情况下，过滤器压力降为1.2kPa，管壁评级为1。

在喷气燃料S1中，相对于1重量份的生物质基喷气燃料，石油基喷气燃料(3号喷气燃料)的含量为1.5重量份；以喷气燃料S1的总重量为基准，抗氧剂(2,6-二叔丁基对甲酚)的含量为20ppm，抗磨剂(T1602抗磨剂)的含量为15ppm，抗静电剂(Stadias450抗静电剂)的含量为1ppm。

实施例3

采用如下方法制备喷气燃料：

向2L反应釜中加入生物质基喷气燃料300g，然后依次加入2,6-二叔丁基对甲酚20mg、T1602抗磨剂15mg和Stadias450抗静电剂1mg，搅拌30min后，再加入3号喷气燃料700g(所述3号喷气燃料为燕山石化加氢精制喷气燃料)，搅拌30min得到本实施例的喷气燃料S3。

其中，本实施例中所涉及的生物质基喷气燃料的馏程为140～260℃，且以该生物质基喷气燃料的总重量为基准，170～240℃馏程范围内的组分的含量为71wt％；该生物质基喷气燃料的硫含量为0.8mg/L，氮含量为0.2mg/L，当按照GB/T 9169-2010的方法对该生物质基喷气燃料进行热安定性试验时，试验结果显示：在加热温度为260℃，加热时长为2.5h的情况下，过滤器压力降为1.4kPa，管壁评级为1。

在喷气燃料S1中，相对于1重量份的生物质基喷气燃料，石油基喷气燃料(3号喷气燃料)的含量为2.3重量份；以喷气燃料S1的总重量为基准，抗氧剂(2,6-二叔丁基对甲酚)的含量为20ppm，抗磨剂(T1602抗磨剂)的含量为15ppm，抗静电剂(Stadias450抗静电剂)的含量为1ppm。

实施例4

采用如下方法制备喷气燃料：

向2L反应釜中加入生物质基喷气燃料200g，然后依次加入2,6-二叔丁基对甲酚20mg、T1602抗磨剂15mg和Stadias450抗静电剂1mg，搅拌30min后，再加入3号喷气燃料800g(所述3号喷气燃料为燕山石化加氢精制喷气燃料)，搅拌30min得到本实施例的喷气燃料S4。

其中，本实施例中所涉及的生物质基喷气燃料的馏程为140～260℃，且以该生物质基喷气燃料的总重量为基准170～240℃馏程范围内的组分的含量为68wt％；该生物质基喷气燃料的硫含量为0.6mg/L，氮含量为0.2mg/L，当按照GB/T 9169-2010的方法对该生物质基喷气燃料进行热安定性试验时，试验结果显示：在加热温度为260℃，加热时长为2.5h的情况下，过滤器压力降为1.3kPa，管壁评级为1。

在喷气燃料S1中，相对于1重量份的生物质基喷气燃料，石油基喷气燃料(3号喷气燃料)的含量为4重量份；以喷气燃料S1的总重量为基准，抗氧剂(2,6-二叔丁基对甲酚)的含量为20ppm，抗磨剂(T1602抗磨剂)的含量为15ppm，抗静电剂(Stadias450抗静电剂)的含量为1ppm。

实施例5

采用如下方法制备喷气燃料：

向2L反应釜中加入生物质基喷气燃料100g，然后依次加入2,6-二叔丁基对甲酚20mg、T1602抗磨剂15mg和Stadias450抗静电剂1mg，搅拌30min后，再加入3号喷气燃料900g(所述3号喷气燃料为燕山石化加氢精制喷气燃料)，搅拌30min得到本实施例的喷气燃料S5。

其中，本实施例中所涉及的生物质基喷气燃料的馏程为140～260℃，且以该生物质基喷气燃料的总重量为基准，170～240℃馏程范围内的组分的含量为64wt％；该生物质基喷气燃料的硫含量为1.3mg/L，氮含量为0.3mg/L，当按照GB/T 9169-2010的方法对该生物质基喷气燃料进行热安定性试验时，试验结果显示：在加热温度为260℃，加热时长为2.5h的情况下，过滤器压力降为1.3kPa，管壁评级为1。

在喷气燃料S1中，相对于1重量份的生物质基喷气燃料，石油基喷气燃料(3号喷气燃料)的含量为9重量份；以喷气燃料S1的总重量为基准，抗氧剂(2,6-二叔丁基对甲酚)的含量为20ppm，抗磨剂(T1602抗磨剂)的含量为15ppm，抗静电剂(Stadias450抗静电剂)的含量为1ppm。

实施例6

采用如下方法制备喷气燃料：

向2L反应釜中加入生物质基喷气燃料50g，然后依次加入2,6-二叔丁基对甲酚20mg、T1602抗磨剂15mg和Stadias450抗静电剂1mg，搅拌30min后，再加入3号喷气燃料950g(所述3号喷气燃料为燕山石化加氢精制喷气燃料)，搅拌30min得到本实施例的喷气燃料S6。

其中，本实施例中所涉及的生物质基喷气燃料的馏程为140～260℃，且以该生物质基喷气燃料的总重量为基准，170～240℃馏程范围内的组分的含量为87wt％；该生物质基喷气燃料的硫含量为1.0mg/L，氮含量为0.3mg/L，当按照GB/T 9169-2010的方法对该生物质基喷气燃料进行热安定性试验时，试验结果显示：在加热温度为260℃，加热时长为2.5h的情况下，过滤器压力降为1.0kPa，管壁评级为1。

在喷气燃料S1中，相对于1重量份的生物质基喷气燃料，石油基喷气燃料(3号喷气燃料)的含量为19重量份；以喷气燃料S1的总重量为基准，抗氧剂(2,6-二叔丁基对甲酚)的含量为20ppm，抗磨剂(T1602抗磨剂)的含量为15ppm，抗静电剂(Stadias450抗静电剂)的含量为1ppm。

实施例7

利用实施例1的方法制备喷气燃料S7，不同的是：本实施例中，生物质基喷气燃料的用量为5g，3号喷气燃料的用量为995g。在喷气燃料S7中，相对于1重量份的生物质基喷气燃料，石油基喷气燃料(3号喷气燃料)的含量为199重量份。

实施例8

利用实施例1的方法制备喷气燃料S8，不同的是：本实施例中，生物质基喷气燃料的用量为10g，3号喷气燃料的用量为990g。在喷气燃料S8中，相对于1重量份的生物质基喷气燃料，石油基喷气燃料(3号喷气燃料)的含量为99重量份。

对比例

采用如下方法制备喷气燃料：

向2L反应釜中加入3号喷气燃料1000g(所述3号喷气燃料为燕山石化加氢精制喷气燃料)，然后依次加入2,6-二叔丁基对甲酚20mg、T1602抗磨剂15mg和Stadias450抗静电剂1mg，搅拌30min得到喷气燃料D1。

测试例

采用领域内的常规方法，对实施例1～8以及对比例制备的喷气燃料进行相关性质参数测试，测试结果如表1所示。

表1

由表1可以看出，本公开提供的喷气燃料中含有生物质基喷气燃料，由于生物质基喷气燃料相较于石油基喷气燃料具有更优异的热安定性以及更低的硫、氮含量，因此本公开的喷气燃料的热安定性更好，且硫、氮含量更低。

以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。