【摘要】：目前，包括中國在內(nèi)的世界各國航空公司都在積極尋求解決方案來應(yīng)對航空燃料價(jià)格急劇波動(dòng)和航空碳減排的雙重壓力。開發(fā)第二代可再生航空生物替代燃料是航空業(yè)減排和降低燃油成本的重要出路。 本文簡要分析了航空燃料制備的典型技術(shù)（主要包括常規(guī)煉制工藝、非傳統(tǒng)原料煉制工藝、費(fèi)托合成技術(shù)、氫化處理技術(shù)、生物合成烴技術(shù)、裂解工藝、轉(zhuǎn)酯化技術(shù)以及其它發(fā)酵工藝），并對各種工藝進(jìn)行了對比。同時(shí)，本文以生物柴油和脂肪酸為原料，采用柯爾貝電解聯(lián)合催化裂化工藝制得可再生航空生物燃料，該產(chǎn)品具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、低溫流動(dòng)性以及安全性能，完全可以作為現(xiàn)有航空燃料的替代產(chǎn)品或調(diào)合組分，而且不需要對現(xiàn)有的燃料設(shè)施進(jìn)行改造。 柯爾貝電解工藝主要是去除原料中的氧。研究結(jié)果表明：鉑電極具有較好的穩(wěn)定性能，較高的電解溫度和電壓有利于該反應(yīng)的進(jìn)行，優(yōu)化的電解溫度為45±5°C；乙醇溶劑適用于酸性電解體系，而甲醇更適于弱酸性或者中性電解體系；當(dāng)采用甲醇作溶劑時(shí)，電解電壓不能低于7.5V。標(biāo)準(zhǔn)三電極體系電化學(xué)測試（循環(huán)伏安測試、線性伏安掃描、塔菲爾曲線測試）結(jié)果表明：柯爾貝電解是完全不可逆的合成過程，且電解過程中的電子轉(zhuǎn)移數(shù)是1。 NKC-7、NKC-11、HY、NKC-12催化劑用于催化裂化/異構(gòu)化實(shí)驗(yàn)來制備碳鏈個(gè)數(shù)在5~15的寬切割組分航空燃料。通過催化劑的表征及失活特性分析表明NKC-7具有較好的催化裂化穩(wěn)定性。優(yōu)化的催化裂化反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度485°C，物料流量0.600mL/min，催化劑用量15g （質(zhì)量空速為2.2h-1）。該反應(yīng)條件下航空燃料組分的產(chǎn)率在90%以上。本文還建立了集總反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型并利用龍格庫塔方程和非線性最小二乘法對催化裂化工藝進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)參數(shù)的估算。 本文建立了成本分析模型對航空生物燃料的生產(chǎn)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評估，該模型以廢棄油脂為原料，生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)1萬噸航空燃料。分析結(jié)果表明：采用該工藝技術(shù)生產(chǎn)航空燃料的總投資額為2410萬元，，生產(chǎn)成本為7780萬元每年，其中原料價(jià)格所占比重接近88%。 本文以能源微藻等能源作物為原料，對可再生航空生物燃料進(jìn)行全生命周期評價(jià)。結(jié)果表明：雖然以微藻為原料生產(chǎn)并使用1MJ的生物燃料所產(chǎn)生的二氧化碳當(dāng)量值最低，但是仍達(dá)到0.285kg eq-CO_2/MJ生物燃料。開發(fā)廢棄油脂資源作為我國發(fā)展可再生生物燃料的主要原料將會(huì)帶來極大的環(huán)保效益和社會(huì)效益。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK16

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2640480