PDF《煤基喷气燃料研究现状及展望》

JP-900;

full synthetic jet fuel;

direct coal liquefaction 收稿日期:2014-10-18;

责任编辑:白娅娜 DOI:10.

13226 / j. issn. 1006-6772. 2015. 05.

013 基金项目:国家高技术研究发展计划(863 计划)资助项目(2012AA051007) 作者简介:杨文(1983―),男,内蒙古鄂尔多斯人,工程师,博士后,从事煤制油方面的研究工作. E-mail:yangwen@ csclc. com 引用格式:杨文,吴秀章,陈茂山,等. 煤基喷气燃料研究现状及展望[J]. 洁净煤技术,2015,21(5):52-57. YANG Wen,WU Xiuzhang,CHEN Maoshan,et al. Present status and prospect of coal-based jet fuel[J]. Clean Coal Technology,2015,21(5): 52-57.

2 5 杨 文等:煤基喷气燃料研究现状及展望

2015 年第

5 期0引言伴随着航空业的快速发展,喷气燃料的需求量 不断增加. 我国喷气燃料的消费量以每年 13% 左 右的速度增长,2013 年喷气燃料消费量达到

2200 万t[1] . 传统的喷气燃料都是以石油为原料炼制而 成,而且喷气燃料馏分仅占原油总量的 4% ~ 8% . 因此,世界石油资源枯竭,必将造成喷气燃料的原料 供应不足. 喷气燃料的发展与超音速飞机的发展密 切相关. 未来的超音速飞机存在质量的限制,并且 会产生更高的热负荷[2] . 这两点要求未来的喷气 燃料要具有高密度和优良吸热性能. 然而,石油基 喷气燃料在密度和吸热等性能上已经达到极限,难 以满足未来超音速飞机的要求[3] ,迫切需要寻找新 的原料来制备喷气燃料. 全球范围内煤的储量远超 石油,因此以煤炭为原料制备喷气燃料将具有重大 的战略意义. 煤基喷气燃料最先由美国宾西法尼亚 州立 大学的Schobert 教授提出并研制成功[4] . Schobert 教授研制的煤基喷气燃料具有先进的热稳 定性,即使在

900 H(482 ℃) 条件下仍能长时间保 持稳定,所以这种喷气燃料也被称为 JP-900. 南非 的萨索尔公司通过煤间接液化技术制取煤基全合成 喷气燃料[5] . 该喷气燃料的化学组成和理化性能 与石油基喷气燃料相似,并且已投入商业应用. 另外,由煤直接液化油切割出的喷气燃料馏分段的烃 类组成与 JP-900 非常接近,因此,目前多个研究机 构已开始研究通过煤直接液化制取喷气燃料的相关 技术[6] . 总体而言,煤基喷气燃料目前仍处于起步 阶段. 虽然其优异性能已得到广泛公认,但进行大 规模工业化生产并最终投向市场仍然有很多问题需 要解决. 此外,绝大部分煤化工企业对于煤基喷气 燃料并没有清晰认识,到目前为止,文献中对于煤基 喷气燃料的研究只局限在某一种,并没有全面论述. 鉴于此,笔者系统介绍煤基喷气燃料的研究历史、制 备方法和优异性能,并对其未来发展方向进行展望, 以期推动煤基喷气燃料的发展.

1 JP-900

1999 年,美国宾西法尼亚大学的 Schobert 教授 使用硫化钼催化剂通过两段液化工艺将煤粉液化 (图1)[4] . 液化产物先通过二氯甲烷进行萃取,二 氯甲烷可溶物通过碱洗将其中的酚类副产品去除. 最后用贵金属做催化剂加氢处理剩下的溶液. 通过 这一技术路线得到的煤液化油中富含双环芳香烃、 氢化芳烃和环烷烃,并且这种煤液化油具有很高的 热稳定性. 基于此,Schobert 课题组开发了煤基喷 气燃料制备路线(图2)[7-8] . 首先,将精制煤焦油 和石油基轻循环油以体积比

1 ∶

1 混合,然后对混合 油进行加氢处理. 加氢处理分为