可持续航空燃料生产路线与展望——以中石化石科院为例

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2024-1825

摘要/Abstract

摘要：

可持续航空燃料是当前航空业减排和应对气候变化的重要解决方案之一。本文详细概述了中石化石油化工科学研究院有限公司开发的油脂加氢生产生物航煤（SRJET）技术，同时系统评述了在可持续航煤领域其他相关技术的新进展，并对我国未来可持续航空燃料技术的发展作出展望。文中指出中石化石油化工科学研究院有限公司开发的油脂加氢生产生物航煤技术为我国可持续航空燃料领域的发展奠定了基础。与石油基航煤相比，生物航煤全生命周期二氧化碳减排效果达到75%以上。油脂加氢生产生物航煤技术可作为我国近期的发展方向；生物质气化-费托技术、醇制航煤、糖平台技术和废塑料油技术可作为我国中期的发展方向；二氧化碳加氢技术可作为我国远期的发展方向。

关键词: 可持续航空燃料, 油脂加氢法, 生物质, 加氢转化

Abstract:

Sustainable aviation fuel (SAF) is one of the important solutions for reducing emissions and addressing climate change in the current aviation industry. This article provides a detailed overview of Sinopec’s technology for producing SAF through grease hydrogenation. It also systematically reviews the new developments in other related technologies in the field of SAF, and provides prospects for the future development of SAF technology in China. The grease hydrogenation production of SAF (SRJET) technology developed by Sinopec has laid the foundation for the development of SAF in China. The technology of producing SAF through grease hydrogenation can be considered as a recent development direction in China; biomass gasification Fischer Tropsch technology, alcohol to aviation kerosene, sugar platform technology, and waste plastic oil technology can be considered as the development directions for China’s m id-term; carbon dioxide hydrogenation technology can serve as a long-term development direction for China.

Key words: sustainable aviation fuel, grease hydrogenation, biomass, hydrogenation

中图分类号:

TE626.23

聂红, 习远兵, 葛泮珠, 丁石, 张登前. 可持续航空燃料生产路线与展望——以中石化石科院为例[J]. 化工进展, 2025, 44(5): 2529-2534.

NIE Hong, XI Yuanbing, GE Panzhu, DING Shi, ZHANG Dengqian. Sustainable aviation fuel production technology and prospects[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2025, 44(5): 2529-2534.

图/表 5

参考文献 31

1	王圣, 杨鹤, 闫瑞, 等. 生物航煤生产技术的发展现状[J]. 生物工程学报, 2022, 38(7): 2477-2488.
	WANG Sheng, YANG He, YAN Rui, et al. Development of bio-jet fuel production technology: A review[J]. Chinese Journal of Biotechnology, 2022, 38(7): 2477-2488.
2	孙克乙, 陈伟, 管育林, 等. 生物航煤产业发展现状与建议[J]. 油气与新能源, 2024, 36(4): 49-56.
	SUN Keyi, CHEN Wei, GUAN Yulin, et al. Current status and development strategy of aviation biofuel industry[J]. Petroleum and New Energy, 2024, 36(4): 49-56.
3	周建华, 葛泮珠, 黄爱斌, 等. 油脂加氢生产生物喷气燃料(SRJET)技术及工业应用[J]. 石油炼制与化工, 2023, 54(12): 1-5.
	ZHOU Jianhua, GE Panzhu, HUANG Aibin, et al. Srjet technology for hydrogenation of waste oils and fats to produce bio-jet fuel and its commercial application[J]. Petroleum Processing and Petrochemicals, 2023, 54(12): 1-5.
4	LONG Feng, LIU Weiguo, JIANG Xia, et al. State-of-the-art technologies for biofuel production from triglycerides: A review[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2021, 148: 111269.
5	聂红, 孟祥堃, 张哲民, 等. 适应多种原料的生物航煤生产技术的开发[J]. 中国科学: 化学, 2014, 44(1): 46-54.
	NIE Hong, MENG Xiangkun, ZHANG Zhemin, et al. Development of technology for producing bio-jet fuel from several feedstocks[J]. Scientia Sinica Chimica, 2014, 44(1): 46-54.
6	ANDERSSON E. Maximizing profitability in HVO production[C]//European Refining Technology Conference (ERTC) 25th Annual Meeting, 2020.
7	王一方, 李春桃. 一种废弃油脂的纯化系统及纯化方法: CN114574287A[P]. 2022-06-03.
	WANG Yifang, LI Chuntao. A purification system and method for waste oils and fats: CN114574287A[P]. 2022-06-03.
8	WATKINS B, BAILLIE C. New catalyst system to produce renewable diesel and SAF[J]. Hydrocarbon Processing, 2024, 103(1): 20-28.
9	YAKOVLEV V A, KHROMOVA S A, SHERSTYUK O V, et al. Development of new catalytic systems for upgraded bio-fuels production from bio-crude-oil and biodiesel[J]. Catalysis Today, 2009, 144(3/4): 362-366.
10	金昌磊, 马波, 张喜文, 等. 正构烷烃加氢异构化反应机理的研究进展[J]. 工业催化, 2008, 16(1): 1-4.
	JIN Changlei, MA Bo, ZHANG Xiwen, et al. Advances in studies on mechanisms for n-alkane hydroisomerization[J]. Industrial Catalysis, 2008, 16(1): 1-4.
11	FREY Stanley Joseph, WANG Haiyan, BOZZANO Andrea G. Process for producing jet fuel from isomerizing a biorenewable feed: WO2023122541A1[P]. 2023-06-29
12	ANDERSSON Asbjørn Sune, ALKILDE Ole Frej, DUONG Thi Hong Diep. 联合生产航空燃料和柴油的方法: CN112888764A[P]. 2021-06-01.
	ANDERSSON Asbjørn Sune, ALKILDE Ole Frej, DUONG Thi Hong Diep. Method for co-production of aviation fuel and diesel: CN112888764A[P]. 2021-06-01.
13	姚飞飞, 韩瑞敏, 闫晓慧, 等. 一种利用废弃油脂加氢制备生物航煤的方法: CN117229804A[P]. 2023-12-15.
	YAO Feifei， HAN Ruimin, YAN Xiaohui, et al. A method for preparing bio aviation kerosene by hydrogenation of waste oil and fat: CN117229804A[P]. 2023-12-15.
14	VILJA J, SANDBERG K, LAMMINPAA K, et al. An aviation fuel component: WO2024003463A1[P]. 2024-01-04.
15	相宏伟, 杨勇, 李永旺. 煤炭间接液化: 从基础到工业化[J]. 中国科学: 化学, 2014, 44(12): 1876-1892.
	XIANG Hongwei, YANG Yong, LI Yongwang. Indirect coal-to-liquids technology from fundamental research to commercialization[J]. Scientia Sinica Chimica, 2014, 44(12): 1876-1892.
16	PARTINGTON Roy, CLARKSON Jay, PATERSON James, et al. Quantitative carbon distribution analysis of hydrocarbons, alcohols and carboxylic acids in a Fischer-Tropsch product from a Co/TiO₂ catalyst during gas phase pilot plant operation[J]. Journal of Analytical Science and Technology, 2020, 11(1): 42.
17	LI Jie, YANG Guohui, YONEYAMA Yoshiharu, et al. Jet fuel synthesis via Fischer–Tropsch synthesis with varied 1-olefins as additives using Co/ZrO₂–SiO₂ bimodal catalyst[J]. Fuel, 2016, 171: 159-166.
18	卓叶欣, 朱玲君, 王树荣. 生物质气化制取合成气及选择性费托合成烃类燃料的研究现状[J]. 可再生能源, 2020, 38(12): 1569-1576.
	ZHUO Yexin, ZHU Lingjun, WANG Shurong. Research status on conversion of syngas derived from biomass to hydrocarbon fuels via selective Fischer-Tropsch synthesis[J]. Renewable Energy Resources, 2020, 38(12): 1569-1576.
19	MARTÍNEZ DEL MONTE D, VIZCAÍNO A J, DUFOUR J, et al. Effect of K, Co and Mo addition in Fe-based catalysts for aviation biofuels production by Fischer-Tropsch synthesis[J]. Fuel Processing Technology, 2019, 194: 106102.
20	KANDARAMATH HARI Thushara, YAAKOB Zahira, BINITHA Narayanan N. Aviation biofuel from renewable resources: Routes, opportunities and challenges[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, 42: 1234-1244.
21	DAHAL Karna, BRYNOLF Selma, XISTO Carlos, et al. Techno-economic review of alternative fuels and propulsion systems for the aviation sector[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2021, 151: 111564.
22	陈伦刚, 张兴华, 张琦, 等. 木质纤维素解聚平台分子催化合成航油技术的进展[J]. 化工进展, 2019, 38(3): 1269-1282.
	CHEN Lungang, ZHANG Xinghua, ZHANG Qi, et al. Progress in aviation biofuel technology by catalysis synthesis of platform molecules from lignocelluloses depolymerization[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2019, 38(3): 1269-1282.
23	张兴华, 房振全, 马隆龙, 等. 一种由糠醇和异戊二烯制备高密度航油组分的方法: CN117550945A[P]. 2024-02-13.
	ZHANG Xinghua, FANG Zhenquan, MA longlong, et al. A method for preparing high-density aviation fuel components from furfuryl alcohol and isoprene: CN117550945A[P]. 2024-02-13.
24	LOUW Janus, FARZAD Somayeh, GÖRGENS Johann F. Production of biobased polyethylene terephthalate and its precursors for diversification in the global sugarcane industry[J]. Biochemical Engineering Journal, 2024, 210: 109404.
25	ZHANG Tong, LI Zhongrui, GUO Lei, et al. Selective CO₂ hydrogenation to liquid fuels over Na-decorated FeMgMnO _x catalyst with high carbon efficiency[J]. Materials Today Chemistry, 2024, 38: 102061.
26	NI Xiaoming, TAN Yisheng, HAN Yizhuo, et al. Synthesis of isoalkanes over Fe-Zn-Zr/HY composite catalyst through carbon dioxide hydrogenation[J]. Catalysis Communications, 2007, 8(11): 1711-1714.
27	WANG Wei, TOSHCHEVA Ekaterina, RAMIREZ Adrian, et al. Bimetallic Fe–Co catalysts for the one step selective hydrogenation of CO₂ to liquid hydrocarbons[J]. Catalysis Science & Technology, 2023, 13(5): 1527-1540.
28	CHOI Yo Han, JANG Youn Jeong, PARK Hunmin, et al. Carbon dioxide Fischer-Tropsch synthesis: A new path to carbon-neutral fuels[J]. Applied Catalysis B: Environmental, 2017, 202: 605-610.
29	ZHANG Lei, DANG Yaru, ZHOU Xiaohong, et al. Direct conversion of CO₂ to a jet fuel over CoFe alloy catalysts[J]. The Innovation, 2021, 2(4): 100170.
30	KUMAR Amit, TIWARI Arun Kumar, CEARNAIGH Deóis Ua. Comparative analysis of Benchmark and Aeon Blue technologies for sustainable eFuel production: Integrating direct air capture and green hydrogen approaches[J]. Energy Conversion and Management, 2024, 308: 118384.
31	陈世国. 我国废塑料回收利用产业的现状与建议[J]. 塑料助剂, 2023(6): 50-53.
	CHEN Shiguo. The waste plastic recycling and utilization industry in China: Current situation and suggestions[J]. Plastics Additives, 2023(6): 50-53.

序号	技术路线名称	生产原料	掺混比例/%
1	加氢酯和脂肪酸煤油（HEFA-SPK）	餐饮废油、废弃动物油脂、其他油基生物质	50
2	费托合成煤油（FT-SPK）	农林废弃物、城市固体废物	50
3	加氢发酵糖合成异构烷烃（HFS-SIP）	甘蔗、蔗糖等糖类	10
4	含芳烃的费托合成煤油（FT-SPK/A）	农林废弃物、城市固体废物、能源作物等	50
5	醇制合成煤油（ATJ-SPK）	淀粉、糖、纤维素等生物质、工业生产过程中排放的废弃	50
6	催化水热解法制备合成煤油（CHJ）	大豆油、麻风果油、茶花油、亚麻芥油和卡里纳塔油等	50
7	加氢处理烃、酯和脂肪酸合成煤油（HC-HEFA SPK）	海藻类	10
8	可再生原料与原料中间馏分共加工的费托合成煤油（co-processed HEFA）	餐厨废油、废弃动物油脂、其他油基生物质与原油	5
9	可再生原料与原料中间馏分共加工的费托合成煤油（co-processed FT）	农林废弃物、城市固体废物与原油	5
10	含芳烃的醇制航煤（ATJ-SKA）	淀粉、糖、纤维素等生物质、其他形式的氢和碳的转化	50
11	共加氢处理合成煤油（co-hydroprocessed synthesized kerosene）	煤、天然气、生物质、脂肪酸酯、脂肪酸等非石油来源	10

序号	技术路线名称	生产原料	掺混比例/%
1	加氢酯和脂肪酸煤油（HEFA-SPK）	餐饮废油、废弃动物油脂、其他油基生物质	50
2	费托合成煤油（FT-SPK）	农林废弃物、城市固体废物	50
3	加氢发酵糖合成异构烷烃（HFS-SIP）	甘蔗、蔗糖等糖类	10
4	含芳烃的费托合成煤油（FT-SPK/A）	农林废弃物、城市固体废物、能源作物等	50
5	醇制合成煤油（ATJ-SPK）	淀粉、糖、纤维素等生物质、工业生产过程中排放的废弃	50
6	催化水热解法制备合成煤油（CHJ）	大豆油、麻风果油、茶花油、亚麻芥油和卡里纳塔油等	50
7	加氢处理烃、酯和脂肪酸合成煤油（HC-HEFA SPK）	海藻类	10
8	可再生原料与原料中间馏分共加工的费托合成煤油（co-processed HEFA）	餐厨废油、废弃动物油脂、其他油基生物质与原油	5
9	可再生原料与原料中间馏分共加工的费托合成煤油（co-processed FT）	农林废弃物、城市固体废物与原油	5
10	含芳烃的醇制航煤（ATJ-SKA）	淀粉、糖、纤维素等生物质、其他形式的氢和碳的转化	50
11	共加氢处理合成煤油（co-hydroprocessed synthesized kerosene）	煤、天然气、生物质、脂肪酸酯、脂肪酸等非石油来源	10

[1]	曹湘洪, 周峰, 姜睿, 刘诗哲, 方向晨, 亢万忠, 乔金樑, 聂红. 加快我国生物基材料产业发展的对策[J]. 化工进展, 2025, 44(5): 2385-2393.
[2]	钟家伟, 谭涛, 谢君, 陈勇. 生物质高值能源转换技术[J]. 化工进展, 2025, 44(5): 2524-2528.
[3]	周郭宁, 朱昊辰, 贺文智, 李光明. 水热技术用于农业废弃物处理的研究进展Ⅰ：生物原油制备[J]. 化工进展, 2025, 44(4): 2297-2312.
[4]	周郭宁, 朱昊辰, 贺文智, 李光明. 水热技术用于农业废弃物处理的研究进展Ⅱ：水热炭化[J]. 化工进展, 2025, 44(4): 2313-2327.
[5]	邱泽刚, 石亚斐, 李志勤. 生物质衍生芳香族含氧化合物中C—O键断裂研究进展[J]. 化工进展, 2025, 44(3): 1183-1193.
[6]	廖旭, 王玮, 黄文婷, 熊文涛, 王泽宇, 覃佐东, 林金清. 生物质基催化剂在二氧化碳转化为环状碳酸酯中的研究进展[J]. 化工进展, 2025, 44(2): 834-846.
[7]	方碧瑶, 邱健豪, 李伊馨, 姚建峰. 木质纤维素基生物质炭改性半导体及其光催化应用[J]. 化工进展, 2025, 44(2): 957-970.
[8]	祁帅杰, 黄亚继, 徐鹏程, 齐景伟, 李志远, 时浩, 赵佳琪, 高嘉炜, 刘俊, 张煜尧. 废弃木质建筑模板与典型生物质热解产物分布及特性对比[J]. 化工进展, 2025, 44(2): 1120-1128.
[9]	宋顺明, 张敬雯, 张良清, 邱佳容, 陈剑锋, 曾宪海. 生物质基多元醇催化转化制备二醇[J]. 化工进展, 2025, 44(1): 228-252.
[10]	何世坤, 张荣花, 李昊阳, 潘晖, 冯君锋. 脱铝分子筛固体酸催化葡萄糖制备5-羟甲基糠醛[J]. 化工进展, 2024, 43(S1): 374-381.
[11]	胡婷霞, 赵立欣, 姚宗路, 霍丽丽, 贾吉秀, 谢腾. 双金属催化剂在生物质焦油催化蒸汽重整领域的研究进展[J]. 化工进展, 2024, 43(8): 4354-4365.
[12]	石佳博, 张宇轩, 陈雪峰, 谭蕉君. 单宁酸-纳米协同改性胶原纤维多孔材料的制备及其油水分离性能[J]. 化工进展, 2024, 43(8): 4624-4629.
[13]	赵伟刚, 张倩倩, 蓝钰玲, 闫雯, 周晓剑, 范毜仔, 杜官本. 真空绝热板芯材的研究进展与展望[J]. 化工进展, 2024, 43(7): 3910-3922.
[14]	江慧珍, 罗凯, 王艳, 费华, 吴登科, 叶卓铖, 曹雄金. 废弃生物质复合相变材料的构建与应用[J]. 化工进展, 2024, 43(7): 3934-3945.
[15]	张子杭, 王树荣. 生物质热解转化与产物低碳利用研究进展[J]. 化工进展, 2024, 43(7): 3692-3708.