“地沟油”即将飞上天！首批30吨国产生物航煤在镇海炼化出厂
9月26日12点58分，中国石化首套生物航煤工业装置生产的首批30吨可持续航空燃料从镇海炼化出厂，运往空客（中国）天津工厂，让空客在亚洲唯一A320系列总装线新造的大飞机吃上第一桶绿色好油。
6月28日，在位于宁波的中国石化镇海炼化厂区，这套生物航煤工业装置首次产出生物航煤。在此之前，“地沟油”变航空煤油这道看似“变戏法”的技术题，中国石化镇海炼化已经解了10多年。早在2009年，镇海炼化就在中石化科技部的组织下，启动了以餐余废油为原料的生物航煤研发；2014年，就取得了我国第一张生物航煤适航证。我国也成为亚洲第一、世界第四拥有自主研发生物航煤技术的国家。
这套年设计加工能力10万吨的生物航煤工业装置顺利投产，标志着中国生物航煤大规模生产及商业化应用迈出了坚实的一步，如果满负荷运行，这套装置一年就能消化掉一座千万人口城市回收的“地沟油”。
首批出厂的这批可持续航空燃料，经40%的纯生物航煤与石油基航煤调合而成。此前，镇海炼化规模化生产的生物航煤，顺利取得了中国民航局审定的生物航煤适航证书。此次首批生物航煤产品出厂，意味着历时10余年研发的国产生物航煤，即将正式飞上蓝天！
解开两道“方程式”，“地沟油”完成华丽蜕变
我国生物航煤的技术研发，是在一片空白中起步的。2009年，生物航煤在国际上也是一个新鲜名词。此时，中国石化已经启动生物航煤研发。
“生物航煤开发就像解方程式，就是不停验证一个个设想的过程。”全程参与我国生物航煤研发的中国石化石油化工科学研究院高级工程师渠红亮说，他们探索的加氢法制备生物航煤技术，直到2011年才有相关国际标准，所以当时每一步都要摸着石头过河，通过一步步小心求证，把从“地沟油”到航煤的路子打通。
而其中，“地沟油”脱氧和降低凝固点，是最难的两道“方程式”。为了破解这两道“方程式”，中国石化石油化工科学研究院调集一半以上的研究室进行集中技术攻关。
相比于传统石油原料含氧量低于0.1%，“地沟油”的含氧量则高达10%—15%，所以必须要进行脱氧处理。脱氧的原理说起来并不复杂，氢气和氧气反应生成水，这是高中化学的基本常识。但是要在工业装置上实现，却困难重重。
“在加氢脱氧过程中，会生成大量的水，而水又会导致反应的催化剂失活。”渠红亮说，这几乎是一个死循环。而且，这个过程还带来一个附加难题，加入氢气一多，会造成反应器温升过高，最高温度可超过500℃，远超反应器的承受力。
为了解开这道难题，研究院组织了多个研究室同步开展技术攻关。最终，团队创新研发出专用催化剂和工艺标准，实现催化剂的脱氧活性、选择性和氢耗可调，同时，反应器温升过高问题也得到了控制。
脱氧的难题解决了，“地沟油”凝固点难题又摆上了桌面。
飞机在高空飞行，由于外部气温很低，这就要求航空燃油具有很高的流动性，凝固点要低。“国际生物航煤标准是凝固点要低于零下40℃，‘地沟油’加氢精制油的凝固点却高达20℃。”渠红亮说，要让凝固点降低，不是加点防冻液就行，而是要实现分子层面的“异构化”。
“通俗地说，就是一个直棍形状的分子结构容易凝固，而一个树杈状的分子结构凝固点更低。” 渠红亮说，异构化的过程，就是要通过一系列的催化反应，把“地沟油”精制油的主要成分正构烷烃，转化为异构烷烃，达到降低凝固点的效果。
这一过程中，最关键的，还是催化剂的开发。“催化剂的酸性太高了，会造成裂化性能太强，导致无法产出航煤；酸性太低，又无法实现转化。”渠红亮说。
为了研制合适的催化剂，大家天天泡在实验室，用笨办法，对催化剂挨个进行试验，一遍遍做冰点测试，前后花了两年时间，终于研制出新型催化剂，破除了凝固点问题。
至此，以“地沟油”为原料炼制航空煤油的主要技术瓶颈都被打通，为下一步的产业化铺平了道路。
攻下最后的“拦路虎”，生物航煤走向产业化
生物航煤技术从实验室走向产业化的过程，同样可谓过“三关斩六将”。
“实验室是一回事，产业化又是另一回事。在工业化过程中，很多情况是实验室无法预见的。”渠红亮说，实验室完成技术研发，还只是成功了一半。要验证技术的可靠性，并实现长周期的产业化运转，往往会遇到很多意想不到的实际问题。
最大的难题，出在生物航煤工业装置正式投产前夕。
由于大颗粒金属杂质会对航空发动机造成损伤，航空煤油对金属离子的要求格外苛刻，20多种金属离子含量都要控制在百万分之一的水平。比如，成品的生物航煤对铁离子的含量要求是在0.1PPM以下，相当于每千克生物航煤中铁离子的含量不得超过0.1毫克。
“相比传统的石油原料，餐饮废油的金属离子含量要高很多。”镇海炼化生物航煤生产区域主管周伟说，这个问题，他们最初就设想到了，所以装置中设计了多种方式对金属离子进行过滤。
临投产前，一个新问题冒了出来。因为装置是碳钢材料的，自身就带有铁离子，在首次启用时，前期装置内腐蚀等留下的铁离子，会导致最终油品无法达标。
为了破解这道难题，生物航煤的技术公关组一次次开会商量。最方便的办法，就是用餐饮废油进行试生产，起到装置清洗的效果。“但是一盘算，这至少要用掉500吨餐饮废油。”周伟说，首批原料一共也只有2000吨。
最终商定的办法，是用石油基航煤，先开机对装置进行清洗。但是这又带来了新问题。清洗置换后，装置内会残留石油基航煤。生物航煤是新事物，两者混合会有什么反应，大家心里没底。
果然，完成清洗后的首次开机，异常情况出现了。
“分馏塔液位在1-100之间剧烈波动，而正常情况下波动幅度应该在1%以内。”控制室里，周伟和攻关组成员的表情都凝重了。大家都知道，这个情况如果一直持续下去，可能导致分馏塔内塔盘被冲翻，那样就只能停工处理了。“好比一个矿泉水瓶中装了一层层托盘，使劲摇晃瓶子，水流会把托盘冲乱一样。”周伟说。
所有人马上聚在一起，紧急会商。“应该是两种材料密度和沸点不同导致的，只要石油基航煤分离干净了，这个现象就没有了。”工艺经理李成钢的一句话，让大家悬着的心放下了。
经过跟踪监测，果然，随着时间推移，液位波动逐步恢复了正常。生物航煤正式投产的最后一个门槛，迈过去了。
打开一个大市场，“地沟油”借风飞天
“地沟油”要飞上天，最终的决定因素在于市场。放眼全球，成本居高不下，依然是限制生物航煤大规模应用的最大障碍。
生物航煤的高成本，主要源于“地沟油”等生物质原料的获取成本。
“地沟油”看似很常见，但是要作为集中供应的原料，却需要成体系的产业链支撑。“我们第一批生物航煤的原料，来自四川成都的两家科技环保公司，餐饮废油是在当地经过深度预处理后再运抵至宁波的。”镇海炼化发展科技部科技室主任黄爱斌说，一系列储运成本的叠加，导致现阶段生物航煤的总体生产成本，是传统石油基航煤的三四倍。
由于四川等地偏重火锅等重油的餐饮形式，餐饮废油收集较为便捷，也形成了相对完整的产业链。“未来，如果可以实现家门口采购地沟油，成本问题将很大程度上得以缓解。”黄爱斌说，当前，迫切需要在宁波及周边城市，就近构建餐饮废油回收产业链。
对于生物航煤市场前景，黄爱斌很乐观：“只要下游市场需求打开，成本问题有望迎刃而解。”
实际上，日趋严格的环保要求，正成为生物航煤在全球应用的“东风”。
近年来，欧盟相继出台“碳排放权交易体系”“可再生能源指令”等一系列环保政策，低碳的要求不断加码，航空业首当其冲，对生物航煤的需求也日益迫切。
在“碳达峰”“碳中和”的总体目标下，国内生物航煤的产业规划也提上了日程。中国民航局在《十四五民航绿色发展专项规划》中，明确提出可持续航空燃料消费要达到5万吨，中航油也把推进生物航煤应用列入2022年重点工作。
“生物航煤的市场前景，可以参考生物柴油。”一位从事能源油品经营的业内人士表示，由于环保压力导致欧洲对生物柴油需求飙升，目前，我们生物柴油产业出口已颇具规模。据海关总署统计，2021年我国生物柴油出口量达到129万吨，同比增长42%。
“航空煤油的使用范围更窄，受政策影响会更直接，相信在环保倒逼下，这一市场很快会放量。”上述业内人士表示。
事实上，长期以来，东航、海航等下游大型客户，一直在密切关注镇海炼化的生物航煤项目。生物航煤的第一笔采购订单，就来自空客天津制造中心。
“得知镇海炼化成功实现规模化试生产，我们便第一时间采购了部分生物航煤，这次主要是用于飞机发动机的调试。”空客公司环境事务相关负责人告诉记者，生物航煤的应用已是市场趋势。
“研发并推广使用生物航煤，既是国家战略，也是国际趋势。”镇海炼化公司代表、党委书记莫鼎革表示，生物质能源全产业链研发、应用、推广的良性循环，不仅能使能源的供给更加多样、更加安全，也会让蓝天更洁净，百姓生活更美好。下一步，在攻克技术难关的基础上，镇海炼化将不断拓展市场，拓展供应链，构建生物航煤“全产业链”。
