2025年航空煤油行業技術分析：生物質基製備技術的創新與發展

  在全球能源轉型與 「雙碳」 目標的大背景下，航空煤油行業正經歷著深刻變革。作為航空業發展的核心動力，航空煤油的穩定供應和可持續生產至關重要。傳統石油基航空煤油受諸多因素制約，生物質基航空煤油製備技術憑藉其可再生、環保等優勢，成為行業關注焦點，為航空煤油的可持續發展開闢了新路徑。

  一、生物質基航空煤油製備技術的多元路徑
  (一)發酵技術：溫和轉化下的燃油生產

  生物質發酵轉化是在溫和條件下製備生物質基液體燃料的重要方式。該過程藉助微生物分解作用，將多糖類大分子解聚，把固態生物質轉化為醇類液體燃油。《2025-2030年全球及中國航空煤油行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，通過酶解發酵，在水浴提供酶解溫度的條件下，酶對粉碎後的生物質進行酶解，溶解出多糖，經高溫滅菌後進行厭氧發酵生成生物乙醇。研究發現，從特定海藻中獲得乙醇收率大於 3%，最終可得到濃度高達 5.5% 的乙醇 。然而，現有發酵技術存在明顯局限，輸入能量較低導致產物中燃料含量一般低於 10%，醇的提純和進一步烴化成為製備航空煤油的必要前置步驟。

  (二)水熱技術：高壓驅動的高效液化

  為提升生物質液化效率，水熱液化提油技術應運而生。以水生或濕生生物質為原料，在中溫(約 200℃)高壓(最大 40MPa)條件下，生物質中的大分子有機物經水解、裂解、開環等反應轉化為小分子中間體，再通過縮聚、縮合等反應生成生物油、氣體產物等。相較於發酵、酶解等方法，水熱液化製取生物燃料效率更高，產物理化性質差異大，便於燃油分離提純。不過，該技術也面臨挑戰，反應需承受高壓、酸 / 鹼腐蝕和局部氧化反應侵蝕，實現反應釜、生物質原料和水熱參數的合理匹配，是未來水熱液化技術規模化發展的關鍵。

  (三)熱解技術：高溫作用下的三相轉化

  高溫同樣能加速生物質大分子解聚。生物質在高溫、惰性氛圍中，經裂解和縮聚反應生成固體生物炭、液體生物油和可燃氣體三相產物。熱解工藝多樣，包括慢速、常規、快速和閃速熱解等。從質量和熱量傳遞角度看，熱解反應中生物質顆粒表面到內部依次生成揮發分和生物質炭，顆粒外部揮發分部分冷凝成液態生物油，內部揮發分的二次熱裂解會降低生物油品質。研究表明，生物油產率隨熱解終溫升高而減小，隨升溫速率升高而增大。但高溫高壓下，熱解所得燃油產品選擇性難以滿足高品質航空煤油需求，需進一步精加工。

  二、生物產品提質製備航空煤油的關鍵技術
  (一)加氫脫氧：降低氧含量的核心技術

  降低生物油氧含量是提升其品質的關鍵，加氫脫氧技術在此發揮重要作用。在高壓及氫氣氛圍下，藉助催化劑催化生物油中含氧組分脫除，將生物油轉化為含氧量低、H/C 比較高的碳氫化合物燃料，從而製備生物質基航空燃料。研究人員篩選出多種高活性催化劑，貴金屬催化劑活性和穩定性高，過渡金屬催化劑成本低，但二者長時間催化易積炭失活。負載型催化劑通過將活性催化組分負載於多孔結構上，提高了生物油脫氧效率。此外，對載體的研究也不斷深入，特殊孔隙結構和活性位點有利於傳熱傳質和反應進行，特殊結構的設計可提高反應產物選擇性、減緩結焦。不同催化劑在加氫脫氧反應中表現各異，如負載鎳磷化催化劑可促進反應脫羧和脫碳;NiMo 氮化催化劑能提高轉化效率;NiW 硫化物催化劑性能較高，可產生高熱值、低芳香度和平均摩爾質量的航空燃油 。

  (二)費托合成：生物氣轉化的重要途徑

  費托合成是將生物氣轉化為高品質清潔液體燃料或高端化學品，進而製備航空煤油的重要方法。航空煤油主要由烷烴、環烷烴或其衍生物、芳香烴及少量烯烴組成，以 C₆ - C₁₈為主的混合燃料，通過生物氣催化轉化可實現其定向製備。目前，鐵基和鈷基催化劑是主流，鐵基催化劑因成本低、穩定性好廣泛應用，加入助劑可改善催化性能;鈷基催化劑活性高，引入其他金屬可構築雙金屬催化劑。負載型費托合成催化劑也成為研究熱點，合理調控金屬與載體相互作用是強化催化劑性能的關鍵。然而，催化過程中的積碳、硫中毒等現象會影響催化劑活性，開發多功能化、複合化催化劑是提高生物質基航空煤油製備效率的關鍵。

  三、生物質基航空燃料煤油製備技術的未來走向

  當前，生物質基航空煤油製備多採用 「兩步法」，但該方法存在工藝流程長、成本高、規模化困難等問題。未來，生物質進一步直接轉化為航空煤油成為發展趨勢，加氫熱解有望實現大分子解聚和熱解油脫氧提質一體化耦合，利用高氫含量固廢作為氫供體的共熱解技術，可實現生物質低成本轉化製備航空燃油。多種原料共熱解組合已展現出良好效果，如塑料與生物質共熱解可提高生物油產率和輕質芳烴含量，改善航空燃料性能;富氫有機固廢與生物質共熱解，在 700℃時原料轉化率達最大值，最佳條件下高附加值芳香烴與烴類化合物總量可達 70% 以上 。但在共熱解過程中，催化劑易中毒失活，尤其是高硫原料熱解時，活性金屬硫中毒問題突出。為此，研究人員提出多種複合催化劑構築方案，如部分催化劑具有較強抗硫性，負載型催化劑通過載體固硫可延長使用壽命，炭基固硫 - 催化加氫複合材料的研發也具有一定潛力。

  綜上所述，在2025年航空煤油行業技術發展進程中，生物質基航空煤油製備技術展現出巨大潛力。從生物質基燃油製備的多元技術路徑，到生物產品提質的關鍵技術，再到未來的發展趨勢，每一個環節都對航空煤油的可持續生產至關重要。儘管目前技術仍存在諸多挑戰，如發酵技術產物燃料含量低、水熱技術條件苛刻、熱解技術產品選擇性不足，以及催化劑在提質過程中的穩定性問題等，但隨著研究的不斷深入和創新，生物質與富氫固廢的催化共熱解以及高性能複合催化劑的研發，將為生物質基航空煤油的大規模應用提供可能，推動航空煤油行業朝著綠色、可持續方向邁進。

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