November 26, 2020

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ASTM任务小组计划修订航空发动机燃料规范

ASTM task force target amendments to aviation turbine fuels specification

ASTM task force target amendments to aviation turbine fuels specification
Photo courtesy of Fulcrum BioEnergy
Fulcrum生物能源公司领导的一个ASTM任务小组正在致力于对航空发动机燃料规范进行修订,从而加快引入替代性燃料。Fulcrum公司成立于2007年,是一家将废弃物转变为燃料的私营公司。美国加利福尼亚州的Pleasanton公司已经研发出了使用生活垃圾或市政固体废弃物作为原材料生产低碳喷气燃料和柴油的专利工艺。

Fulcrum的第一家工厂--Sierra生物燃料厂目前正在建设中,预计2020年中期开始运营。该工厂投产后,计划每年使用175,000吨垃圾生产1100万加仑燃料。Sierra工厂位于内华达州里诺东约20英里,建成后将是美国第一家专业从事将填埋垃圾转化生成可再生运输燃料的商业级工厂。

它是一家采用费托合成工艺的标准工厂,主要产品是包括各种碳数的费托碳氢化合物产品。这一“合成原油”还需要升级成喷气燃料、柴油或汽油等最终运输燃料。升级后的费托碳氢化合物可作为混合原料,生产符合ASTM D7566标准的喷气燃料。

2019年6月25日,任务小组采取了工业措施,采用传统炼厂物流协同处理费托碳氢化合物产品,生产喷气燃料。Fulcrum公司的燃料执行董事Bruno Miller和Fulcrum公司的独立顾问Robert L. Freerks在美国科罗拉多州丹佛举行的ASTM D02会议上提交的讨论文件概述了ASTM费托协同处理任务小组为变更ASTM D1655工业规范采取的措施。Miller和Freerks是该任务小组的协同领导人。

ASTM task force target amendments to aviation turbine fuels specificationASTM D1655是关于传统石油衍生喷气燃料的国际性标准,这一燃油标准在1959年首次批准实施,主要规定了Jet A 和Jet A-1航空发动机燃料的要求。Jet A-1是全球范围内使用的航空燃料规范,而Jet A燃料则仅在美国和机构加拿大机场使用。

ASTM D7566发布于2009年9月份,对含有合成烃的航空燃料进行了分级,其中的再识别条款允许将达到ASTM D7566规范的燃料再划分为常规燃料,并纳入现有基础设施和ASTM D1655。D7566标准规定合成混合物的上限是50%,其他必须是传统Jet-A型燃料。

Fulcrum和其他任务小组成员认为ASTM D1655规范的修订能够使费托合成原油与标准原油原料在传统炼厂进行协同处理,从而“加快将可再生原料引入中间馏分池”。协同处理可使炼化企业对适当的升级能力进行平衡,不需再使用专用的费托合成原油处理装置。2018年批准了酯和脂肪酸的协同处理。费托协同任务小组正在采用这一方法。

任务小组的研究措施主要侧重于生成和编制D1655规范修订的支持数据。在提交的讨论文件中,Miller和 Freerks着重强调了在传统炼厂进行费托合成烃和原油协同处理,生产喷气燃料的可行性。烃的主要成分是石蜡和异链烷烃,还有少量的含氧物质、异质原子和金属,预计不会对喷气燃料或柴油生产造成负面影响。炼化工艺将去除含有的微量污染物。费托衍生烃量在喷气燃料馏程范围内,而且纯度较高,在100°F和1100°F (37°C和600°C)温度范围内为95%。

任务小组讨论的测试方法包括对采用传统石油工艺流程生产的喷气燃料和采用90%的石油和10%的费托合成原油协同处理生产的燃料进行组分对比,测试方法遵循现有的炼化产品评估工艺,仅对热稳定性和运动黏度的测试进行了微小的变更。D3241热稳定性测试的运行温度条件为280°C, 从而确保协同处理的喷气燃料达到并超过稳定性要求,同时可避免线性石蜡含量引起的APU冷启动问题。运动黏度评估的运行温度为-40°C。

Fulcrum已经完成了装置的初步中试,包括两个样品生成烃产品的氢化裂解/异构化反应。在Intertek完成蒸馏和初始测试后,从两个样品中产出了10加仑喷气燃料。

燃料样品被送到了代顿大学研究所进行独立分析,同时该研究所将编制一份燃料生产结果汇总报告。该机构是位于俄亥俄州的代顿大学下属的专业研究机构。

Miller说,代顿大学研究所成功完成了初步测试,确定费托协同处理不会对喷气燃料的质量产生不利影响。他还说,该机构目前开展的几项其他测试也正处在收尾阶段,同时起草了研究报告,目前费托协同处理任务小组正在进行审核,预计将在10月初最终完成。

虽然测试方法采用的原油和费托合成原油比例为9:1,费托协同处理任务小组计划提出将费托原料在炼厂物流中的比例限制设定为5%,与EFA协同处理任务小组采用的方法类似。该任务小组希望对在2019年12月8-12日举行的新奥尔良ASTM会议上对ASTM D1655变更进行投票表决,即在该标准中纳入传统炼化原料中包括5%合成气衍生费托合成原油的规定。
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