一种喷气燃料及其制备方法与流程

本技术涉及煤化工，具体涉及一种喷气燃料及其制备方法。

背景技术：

1、传统的3#喷气燃料都是以石油为原料炼制而成，而且其原料馏分仅占原油总量的4％-8％。石油基喷气燃料的密度、热值等性质均已达到极限，其生产和供应受全球市场和国际形势的制约。石油基航空煤油已经难以满足未来超音速飞机的要求，而煤基特种燃料在密度、冰点、热稳定性等性质方面具有替代石油基航空煤油的巨大优势及开发潜力。目前。煤制航空煤油替代石油技术路线主要有煤直接液化、间接液化及煤焦油加氢。

2、煤间接液化-费托合成制喷气燃料：煤间接液化是将碳基原料转化成喷气燃料的过程，主要经过三步：煤粉转化为合成气；合成气转化为粗油；粗油重整制备航空燃油。

3、目前，世界范围内已经成功通过费托油制备得到煤基航空燃料，主要方法分为两种：半合成航空燃料和全合成航空燃料。半合成航空燃料技术比较成熟，已经被商业化应用。全合成航空燃料未采用石油基燃料进行复配，目前还未被正式商业化应用，在2010年9月份，首次进行了载客航班飞行试用。

4、费托燃料作为目前研究最热门的煤基燃料，具有超低硫、低芳烃和低灰分诸多优点，且诸多性质都符合燃油标准，甚至远优于标准，但是仍存在一些不符合标准的性质，使其无法被直接使用。其缺点主要如下：①低温费托油中芳烃含量低，不能满足喷气燃料的最低密度要求；②润滑性低，无法满足润滑性的要求；③密封性差，无法满足密封性要求；④冰点高，不能满足要求；⑤制备流程复杂。

5、煤直接液化油制备喷气燃料：煤直接液化油是优良的煤基喷气燃料的原料油。神华集团针对煤基喷气燃料的研究已经取得了突破性进展。其制备得到的煤基喷气燃料具有硫和氮含量低，比重大，热容高，热安定性高和体积热值高等优点，多项指标优于石油基航空燃料，基本满足3号喷气燃料的标准，但酸值和净热值不满足标准，需要对油品进行提质改性。

6、煤焦油加氢制备喷气燃料：煤焦油是煤干馏过程中得到的一种液体产物，高温干馏(1000℃)得到的焦油称为高温煤焦油，中低温干馏(600-900℃)得到的焦油称为中低温煤焦油。

7、高温煤焦油的稠环芳烃含量高，可以进一步分离出多种化学品，而中低温煤焦油更适于制备燃料。但是由于中低温煤焦油中含有大量的氮、硫、氧等杂原子，不仅对发动机产生损坏，还会排放大量的氮氧化物和硫氧化物，污染环境。因此必须对煤焦油进行加氢提质，脱除氮、硫、氧等杂原子，并提高h/c比，以制备汽油、煤油、柴油等燃料。

8、目前，美国宾夕法尼亚应用研究公司已成功制备出可用作航空燃油的jp-900。jp-900为可替代的煤基喷气燃料，具有推动力高和散热能力好的特性。但是jp-900的氢含量、燃烧热和api比重低。煤基喷气燃料密度高，燃烧热较低，符合喷气燃料的发展趋势。而jp-10和rj-5主要是化学合成油，价格较高，因此煤基喷气燃料具有良好的应用前景。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种利用中低温煤焦油制备喷气燃料的工艺方法。本技术依据煤焦油富含大量芳烃及直链烷烃化合物的分子组成特点，利用煤焦油预处理技术、煤焦油固定床加氢等技术，利用煤焦油制备一种突破石油基喷气燃料的密度、热值等性质极限的煤基喷气燃料产品。针对石油基喷气燃料的生产和供应受全球市场和国际形势制约的困境，提供一个具有替代石油基航空煤油的巨大优势及开发潜力的方法技术路线。

2、根据本技术的一方面，提供一种喷气燃料的制备方法，包括：以中低温煤焦油为原料，进行延迟焦化、加氢精制、加氢裂化、沸腾床、悬浮床、切割馏分中的一种或多种预处理，预处理后的煤焦油中s＜1000ppm，n＜6000ppm，c1＜20ppm，沥青质＜8％，胶质＜25％，金属＜20ppm。对预处理后的中低温煤焦油依次进行一级精馏-加氢精制-二级精馏-加氢改质-三级精馏处理，得喷气燃料空白油。

3、根据本技术的一些实施例，对预处理后的煤焦油进行精馏，并分离出130-360℃的第一馏分；

4、对所述第一馏分进行加氢精制反应；

5、从经过加氢精制反应的第一馏分中分离出130-320℃的第二馏分；

6、对所述第二馏分进行加氢改质反应；

7、从经过加氢改质反应的第二馏分中分离出150-240℃的馏分作为喷气燃料空白油；＜140℃的轻组分和＞240℃的重组作为喷气燃料空白油调和组分，用于调整喷气燃料空白油的闪点、密度、馏程等性质。

8、或从经过加氢改质反应的第二馏分中分离出140-280℃的馏分作为喷气燃料空白油；＜140℃的轻组分和＞280℃的重组作为喷气燃料空白油调和组分，用于调整喷气燃料空白油的闪点、密度、馏程等性质。

9、或从经过加氢改质反应的第二馏分中分离出190-280℃的馏分作为喷气燃料空白油；＜190℃的轻组分和＞280℃的重组作为喷气燃料空白油调和组分，用于调整喷气燃料空白油的闪点、密度、馏程等性质。

10、根据本技术的一些实施例，所述加氢精制反应包括：一级精制反应和二级精制反应；所述一级精制反应和所述二级精致反应分别在一级精制反应器和二级精致反应器中进行；

11、其中，所述一级精制反应器装填煤焦油加氢制石脑油和柴油所用的精制催化剂，降低催化剂的投入成本；

12、所述二级精制反应器中装填有喷气燃料精制剂。所述喷气燃料精制剂主要活性组分包括woo≥14w％、mo3≥6.0w％和nio≥3.5w％。

13、根据本技术的一些实施例，所述一级精制反应器和二级精制反应器可合并为一级，均装填喷气燃料精制剂。

14、根据本技术的一些实施例，所述加氢精制反应器的反应温度为320-420℃，压力为13-16mpa，空速为0.25-0.8h-1，氢油比为(800-1500):1；并且一级加氢精制反应完成后，所述第一馏分中s≤10ppm、n≤100ppm，所述二级加氢精制反应完成后，所述第一馏分中s≤2ppm、n≤2ppm。

15、其中，可选地，所述一级精制反应器的反应温度为360-400℃，压力为13.5-16.0mpa，空速为0.35-0.8h-1，氢油比为(1200-1500)：1。

16、根据本技术的一些实施例，所述加氢改质反应包括：临氢异构反应和补充精制反应；所述加氢改质反应可提高馏分油的低温流动和热稳定性等性质。

17、根据本技术的一些实施例，所述临氢异构反应和补充精制反应分别在临氢异构反应和补充精制反应器中进行；所述异构反应器中装填有异构催化剂，所述异构催化剂主要组成包括：铂系列贵金属0.25-0.40w％、其余为氧化铝和分子筛；所述补充精制反应器中装填有镍系的补充精制催化剂，所述补充精制催化剂主要组成包括：nio为25-40w％和助剂为5-8w％。

18、临氢异构反应器中装填铂系列贵金属加氢异构催化剂，提高油品的低温流动，该反应器中反应温度为300-380℃、压力为2-6mpa、氢油比为(400-1000)：1、空速为0.35-1.2h-1。

19、根据本技术的一些实施例，本技术的补充精制反应器中的镍系的补充精制催化剂，进行芳烃饱和反应，调整油品中的烃类组成。补充精制反应器的反应温度为130-300℃、压力为2-6mpa、氢油比(400-1000)：1、空速0.35-1.2h-1。

20、根据本技术的一些实施例，本技术的制备方法还包括对所述喷气燃料空白油进行聚结器吸附和超精过滤，去除喷气燃料生产或者其他环节产生的粉尘、催化粉末、水分。

21、与现有技术相比，本技术至少包括如下有益效果：

22、本技术提供一种煤焦油制喷气燃料及其制备方法，利用煤焦油加氢技术、精馏和超精过滤等技术，发明了一种两段加氢、多级精馏和多级净化的煤焦油加氢精馏净化制备煤基喷气燃料组合方法。

23、本技术的方法设置三级精馏，方法上从制备喷气燃料的加氢原料馏分、加氢中间馏分和喷气燃料空白油馏，采用分多点控制和多点调节的手段，保障最终喷气燃料的各项产品性质满足相应的技术要求。精馏段产生的调和组分，增加了喷气燃料的各项产品性质调整的灵活性。

24、本技术的制备工艺设计两段加氢和三级加氢精制，利用成熟的固定床加氢技术，通过两段多级加氢方法，可深度脱除硫、氮、氧、金属、胶质沥青质等杂质，可灵活调整油品的烃类组成，提高油品的低温流动性和热稳定性等性质。

25、本技术设计两级净化，采用成熟的吸附和超精过滤技术，去除喷气燃料生产或者其他环节产生的粉尘、催化粉末、水分等其他对喷气燃料的洁净性、导电性等性质的影响因素。