CN108699459B

CN108699459B - 航空燃料组合物

Info

Publication number: CN108699459B
Application number: CN201680073505.8A
Authority: CN
Inventors: 卡蒂·桑德贝里; 乌拉·基斯基
Original assignee: Neste Oyj
Current assignee: Neste Oyj
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2021-07-13
Anticipated expiration: 2036-12-14
Also published as: CA3006634A1; CA3006634C; BR112018011763A2; CN108699459A; ES2803557T3; WO2017108529A1; EP3184611B1; US11566193B2; EP3184611A1; US20190002778A1

Abstract

本发明涉及包含航空范围燃料组分和源于可再生来源的柴油范围燃料组分的航空燃料组合物，所述柴油范围燃料组分具有至多约‑20℃的浊点和大于约7mg/100ml的实际胶质，其中所述航空燃料组合物的实际胶质为至多约7mg/100ml。

Description

航空燃料组合物

技术领域

本发明涉及含有可持续柴油范围燃料的高品质航空燃料组合物。

背景技术

存在用由可再生资源产生的燃料代替化石燃料并减少温室气体排放的全球兴趣。例如，使用植物油和废弃的动物脂肪的柴油范围燃料已经常用于运输用燃料，特别是地面运输中。对于还减少空中交通的排放和找到用于航空运输的更加可持续的燃料的需求不断增加。存在在多种标准中被严格规定的不同类型的航空燃料。严格的要求部分地限制了用其他燃料组合物对航空燃料进行改进。

发明内容

在本发明中出人意料地发现，本发明可以提供高品质可持续航空燃料组合物，其通过用由可再生来源产生的柴油范围燃料部分替代常规的石油基航空燃料来满足不同特定航空燃料(包括JET A-1燃料)的所需规格。更特别地，本发明的航空燃料组合物的实际胶质出人意料地保持在目前航空燃料所需的低水平，尽管包含在航空燃料组合物中的柴油范围燃料组分中的实际胶质显著高于所需的。不希望受理论约束，认为本发明的组合物中的降低的实际胶质水平部分由于存在于常规石油基航空燃料中的芳族化合物的增溶能力而实现。

本发明的一个目的是提供一种航空燃料组合物，其包含：

a)航空范围燃料组分和

b)源于可再生来源的柴油范围燃料组分，所述柴油范围燃料组分具有至多约-20℃，特别地至多约-25℃，更特别地至多约-30℃的浊点，以及大于约7mg/100ml的实际胶质，其中所述航空燃料组合物的实际胶质为至多约7mg/100ml。

本发明的另一个方面是提供一种用于生产本发明的航空燃料组合物的方法，其包括将组分a)和组分b)混合。

航空燃料通常也被描述为喷气燃料或航空煤油。术语“航空燃料”意在涵盖满足多种标准中规定的要求的所有种类的喷气燃料。

具体实施方式

存在其中规定了每种类型的特定航空燃料的最低要求的几种标准。其中，航空燃料的某些特性是蒸馏、冰点和闪点。例如，存在在标准DEF Stan91-91、ASTM D1655或ASTMD7566中规定的JET-A和JET-A 1燃料要求。

冰点和实际胶质是JET A和JET A-1型航空燃料的重要特性。这些燃料之间的主要物理差异是冰点。表1示出了包含合成烃的航空涡轮燃料的这些参数的根据D7566的规格限值。

表1

在一个方面，本发明提供了一种航空燃料组合物，其包含：

a)航空范围燃料组分和

b)源于可再生来源的柴油范围燃料组分，所述柴油范围燃料组分具有至多约-20℃的浊点和大于约7mg/100ml的实际胶质，其中所述航空燃料组合物的实际胶质为至多约7mg/100ml。

在本发明中，实际胶质按照IP540标准测量。浊点按照EN23015或ASTM D7689测量。

在本发明的组合物中，任何种类的组分可以用作组分a)，只要该组分满足在多种航空燃料标准中规定的要求即可。在一个实施方案中，组分a)选自石油基航空范围燃料、来源于可再生来源的航空范围燃料及其混合物。在另一个实施方案中，组分a)符合选自ASTMD1655、ASTM D7566和DEFSTAN 91-91的至少一种航空燃料标准。在一个实施方案中，组分a)为常规的JET A或JET A-1燃料。常规的JET A-1燃料通常包含8.4体积％至26.5体积％范围内的芳族化合物、40体积％至60体积％范围内的链烷烃和18体积％至40体积％的环烷烃。JET A-1燃料的馏程通常为从约139℃至约300℃(ASTM D86或EN ISO 3405)。JET A-1燃料的闪点为至少38℃(IP170)。

本发明的航空燃料组合物的组分b)是源于可再生来源的柴油范围燃料，其具有至多约-20℃的浊点和大于约7mg/100ml的实际胶质。在一个实施方案中，浊点为至多约-25℃。在另一个实施方案中，浊点为至多约-30℃。

在此，术语可再生来源意在包括除了从石油原油获得的原料之外的原料。可以用于本发明中的可再生来源包括但不限于来自植物和/或动物和/或鱼和/或昆虫以及来自利用微生物(例如藻类、细菌、酵母和霉菌)的过程的生物油和脂肪，并且合适的还有来源于所述脂肪和油及其混合物的化合物。产生生物油或脂肪的物种可以是天然的或经遗传改造的。生物油和脂肪可以是原始油和脂肪或再循环的油和脂肪。

包含脂肪酸和/或脂肪酸酯和/或脂肪酸衍生物的合适的生物油为基于木材的和其他基于植物的和基于蔬菜的脂肪和油，例如菜籽油(rapeseed oil)、菜籽油(colzaoil)、芥花油、妥尔油、麻风树籽油、向日葵油、大豆油、大麻籽油、橄榄油、亚麻籽油、芥子油、棕榈油、花生油、蓖麻油、椰子油，以及通过基因操作培育的植物中含有的脂肪，基于动物的脂肪(例如猪油、牛脂、鲸油)，和乳中含有的脂肪，以及食品工业的再循环脂肪和以上物质的混合物，以及源于利用微生物(例如藻类、细菌、酵母和霉菌)的过程的脂肪和油。

适合作为新鲜进料的生物油和脂肪可包含C12至C24脂肪酸、其衍生物例如脂肪酸的酸酐或酯以及脂肪酸的甘油三酯和甘油二酯或其组合。脂肪酸或脂肪酸衍生物(例如酯)可通过生物油的水解或通过其分馏或甘油三酯的酯交换反应或利用微生物的微生物过程来产生。

在一个实施方案中，组分b)是石蜡柴油。在一个实施方案中，组分b)通过从生物质气化开始的费-托法(Fischer-Tropsch process)来产生。这种合成路线通常也被称为BTL或生物质制油(biomass to liquid)。在文献中充分确定，可以在高温下使用氧或空气使生物质(例如木质纤维素材料)气化以产生氢和一氧化碳的气体混合物(合成气)。在气体纯化之后，其可以用作费-托合成路线的原料。在费-托合成中，链烷烃由合成气产生。费-托链烷烃的范围从气态组分到蜡状链烷烃并且中间馏出物沸程链烷烃可以通过从产物中蒸馏获得。这种中间馏出物馏分可以用于生产源自费-托的柴油组分。

在另一个实施方案中，组分b)由可再生油，例如植物油、妥尔油或动物脂肪或含有脂肪酸或甘油三酯的各种废物流产生。可以使可再生油的脂肪酸和/或甘油三酯氢化以产生正构链烷烃(正链烷烃)。在文献中充分确定，为了从脂肪酸中去除氧并获得正链烷烃，可以使用各种加氢处理技术，例如使用NiMo、CoMo或NiW催化剂的加氢脱氧。由可再生油获得的正链烷烃通常在中间馏出物范围内沸腾，但在某些情况下可能需要蒸馏以获得柴油燃料组分。

无论是通过费-托合成由生物质产生的还是通过可再生油的氢化产生的石蜡组分均是优异的柴油燃料组分。然而，形成的正链烷烃具有差的低温流动特性并且通常需要异构化以改善其低温流动特性。在本发明的一个实施方案中，石蜡柴油是异构化的石蜡柴油。正链烷烃的异构化在文献中被很好地确定并且可以例如通过使用Pt-SAPO-11催化剂来实现。通过氢化随后是异构化由可再生油生产柴油燃料的一个实例可以见于公布US8,278,492中。

组分b)的馏程通常为180℃至320℃。组分b)的闪点高于55℃(EN ISO2719)。

在一个实施方案中，组分b)的实际胶质为至多约15000mg/ml。

组分b)通常包含至多约0.5体积％的量的芳族化合物、约80体积％至约95体积％的量的异链烷烃，其余的为正链烷烃。

本发明的航空燃料组合物还可以包含大量的另外的石油基柴油范围燃料。可以将这些柴油组分引入本发明的航空燃料组合物中，只要满足Jet A-1或Jet A规格即可。

在一个实施方案中，本发明的航空燃料组合物包含至多约20体积％的组分b)。在另一个实施方案中，组合物包含至多约15体积％的组分b)。在又一个实施方案中，组合物包含至多约10体积％的组分b)。

在一个实施方案中，本发明的航空燃料组合物包含至少约80体积％的组分a)。在另一个实施方案中，组合物包含至少约85体积％的组分a)。在又一个实施方案中，组合物包含至少约90体积％的组分a)。

在一个实施方案中，本发明的航空燃料组合物具有符合根据ASTM D1655、DEF-STAN 91-91或ASTM D7566的规格的冰点。

在一个实施方案中，本发明的航空燃料组合物符合选自ASTM D1655、ASTM D7566、DEFSTAN 91-91、JET A和JET A-1的至少一种航空燃料标准。

在另一个方面中，本发明提供了一种用于生产本发明的航空燃料组合物的方法，其包括将组分a)和组分b)混合。

给出以下实施例用于进一步说明本发明而不是将本发明限制于此。实施例

实施例1

以下表示为样品3和4的本发明的两种航空燃料共混物是由分别表示为样品1和2的柴油范围燃料组分和航空范围燃料组分制备的。

1.可再生柴油范围燃料；组分b)

2.来自Neste Refiner的石油基JET A-1；组分a)

3.10体积％的样品1和90体积％的样品2

4.15体积％的样品1和85体积％的样品2

样品1是氢化且异构化的柴油范围燃料。

对于以上样品1.-4.用表1中给出的方法确定冰点和实际胶质，并且示于表2中。

表2

特性/样品	1	2	3	4
					冰点，℃	-29.9	-67.0	-56.3	-52.7
实际胶质，mg/100ml	10384	2	2	2

结果表明，3号和4号样品符合对于JET A-1燃料的严格的D7566要求。

结果还表明，可以通过将常规石油航空燃料与至多15体积％的来源于可再生来源的具有非常高实际胶质含量(10384mg/100ml)的柴油范围燃料混合来获得满足所需规格的高品质航空范围燃料。基于石油航空燃料和柴油燃料的比例的线性计算将得到样品3的1038.4mg/100ml和样品4的1557.6mg/100ml。

实施例2

研究了芳族化合物对来源于可再生来源的两种不同柴油范围燃料的实际胶质形成的影响。组分b1是实施例1中描述的浊点为-33℃的样品1。组分b2的浊点为-15℃。使用存在于常规石油航空燃料中的正丙基苯作为实验中的芳族参考化合物。表3示出了柴油组分的实际胶质和具有不同正丙基苯含量的组分的共混物的实际胶质。

表3

表3的结果表明，实际胶质由于正丙基苯的增溶作用而部分减少。

对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术进步，本发明的概念可以以多种方式实施。本发明及其实施方案不限于上述实施例，而是可在权利要求书的范围内变化。

Claims

1.一种航空燃料组合物，包含：

a)航空范围燃料组分，其中组分a)为包含8.4体积％至26.5体积％范围内的芳族化合物、40体积％至60体积％范围内的链烷烃和18体积％至40体积％范围内的环烷烃的常规的JET A-1，和

b)由费-托合成产物或可再生来源的氢化脂肪酸和/或甘油三酯材料产生的可再生来源的石蜡柴油的柴油范围燃料组分，其中所述柴油范围燃料组分具有至多-30℃的浊点以及大于7mg/100ml的按照IP540标准的实际胶质含量；

所述航空燃料组合物包含10体积％至20体积％的组分b)和至少80体积％的组分a)，其中，由于组分a)中的芳族化合物的增溶活性，所述航空燃料组合物的按照IP540标准的实际胶质含量为至多7mg/100ml，以及

其中所述航空燃料组合物符合选自ASTM D1655、ASTM D7566、DEFSTAN 91-91、JET A和JET A-1的至少一种航空燃料标准。

2.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中组分a)选自石油基航空范围燃料、可再生来源的航空范围燃料及其混合物。

3.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中组分a)符合选自ASTM D1655、ASTMD7566和DEFSTAN 91-91的至少一种航空燃料标准。

4.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中所述石蜡柴油是异构化的石蜡柴油。

5.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中组分b)包含至多0.5体积％的量的芳族化合物、80体积％至95体积％的量的异链烷烃，其余的为正链烷烃。

6.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中组分b)的实际胶质为至多15000mg/ml。

7.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中所述组合物还包含石油基柴油范围燃料组分，其中还包含所述石油基柴油范围燃料组分的所述组合物符合选自JET A和JET A-1的至少一种航空燃料标准。

8.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中所述组合物包含10体积％至15体积％的组分b)。

9.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中所述组合物包含至少85体积％的组分a)。

10.根据权利要求1所述的航空燃料组合物，其中所述航空燃料组合物的冰点符合根据ASTM D1655、DEFSTAN 91-91或ASTMD 7566的规格。

11.一种用于生产航空燃料组合物的方法，所述方法包括：

提供

b)由费-托合成产物或可再生来源的氢化脂肪酸和/或甘油三酯材料产生的可再生来源的石蜡柴油的柴油范围燃料组分，其中所述柴油范围燃料组分具有至多-30℃的浊点以及大于7mg/100ml的按照IP540标准的实际胶质含量；以及

通过将组分a)和组分b)以包含10体积％至20体积％的组分b)和至少80体积％的组分a)的量混合来获得所述航空燃料组合物，

其中，由于组分a)中的芳族化合物的增溶活性，获得的航空燃料组合物的按照IP540标准的实际胶质含量为至多7mg/100ml，以及

其中获得的航空燃料组合物符合选自ASTM D1655、ASTM D7566、DEFSTAN 91-91、JET A和JET A-1的至少一种航空燃料标准。

12.根据权利要求11所述的方法，其中组分a)选自石油基航空范围燃料、可再生来源的航空范围燃料及其混合物。

13.根据权利要求11所述的方法，其中组分a)符合选自ASTM D1655、ASTM D7566和DEFSTAN 91-91的至少一种航空燃料标准。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述石蜡柴油是异构化的石蜡柴油。

15.根据权利要求11所述的方法，其中组分b)包含至多0.5体积％的量的芳族化合物、80体积％至95体积％的量的异链烷烃，其余的为正链烷烃。

16.根据权利要求11所述的方法，其中组分b)的按照IP540标准的实际胶质含量为至多15000mg/ml。

17.根据权利要求11所述的方法，其中所述方法还包括向所述组合物中引入石油基柴油范围燃料组分，

其中还包含所述石油基柴油范围燃料组分的所述组合物符合选自JET A和JET A-1的至少一种航空燃料标准。

18.根据权利要求11所述的方法，其中所述组合物包含10体积％至15体积％的组分b)。

19.根据权利要求11所述的方法，其中所述组合物包含至少85体积％的组分a)。

20.根据权利要求11所述的方法，其中所述航空燃料组合物的冰点符合根据ASTMD1655、DEFSTAN 91-91或ASTMD 7566的规格。