讓飛機(jī)喝上“地溝油”

【創(chuàng)新故事】

在鎮(zhèn)海煉化廠區(qū)內(nèi)，一只白鷺悠然飛過(guò)一棟深藍(lán)色的廠房。

廠房里，我國(guó)首套生物航煤工業(yè)裝置，正在演繹“地溝油”飛上天的綠色傳奇：每年能“吞”掉大約10萬(wàn)噸“地溝油”，再“吐”出4萬(wàn)噸至5萬(wàn)噸清澈的生物航空煤油。

8月初，記者來(lái)到這段傳奇開(kāi)始的地方——中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院(以下簡(jiǎn)稱石科院)，該院高級(jí)工程師渠紅亮拿出他保存的近百篇報(bào)道和圖片，向記者講起我國(guó)生物航煤從無(wú)到有的故事。

“要談判至少得拿出籌碼”

生物航煤是以可再生資源為生產(chǎn)原料的航空煤油。與傳統(tǒng)的石油基航煤相比，生物航煤全生命周期二氧化碳排放可減少50%以上。2008年左右，美國(guó)、芬蘭等國(guó)已成功開(kāi)發(fā)生物航煤工業(yè)裝置。

為響應(yīng)我國(guó)節(jié)能減排號(hào)召，2006年，石科院開(kāi)始了研發(fā)生物航煤的探索。

兩年后的一條重磅新聞加速了這一進(jìn)程。

“2008年，歐盟宣稱，從2012年開(kāi)始對(duì)所有入境航空公司征收航空碳排放稅。”時(shí)任石科院副院長(zhǎng)聶紅回憶，如果這一政策實(shí)施，我國(guó)航空公司要在2012年至2020年間向歐盟繳納約176億元人民幣。

面對(duì)天價(jià)“買路錢”，包括中國(guó)在內(nèi)的多國(guó)提出反對(duì)意見(jiàn)。“我們很清楚，要談判至少得拿出籌碼。”聶紅說(shuō)。

技術(shù)成為最大的籌碼。

但生產(chǎn)生物航煤的關(guān)鍵技術(shù)無(wú)疑是各公司的商業(yè)機(jī)密，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)只能從零開(kāi)始、自主創(chuàng)新。“這是我們義不容辭的責(zé)任。”聶紅和團(tuán)隊(duì)明確目標(biāo)：一定要在歐盟征收碳稅之前拿出我們自己的生物航煤產(chǎn)品!

石科院調(diào)集一半以上的研究室進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。

彼時(shí)，美國(guó)生物航煤的原料主要是大豆油，芬蘭則是菜籽油。“很顯然，這兩種原料都不適合我國(guó)。”石科院臨氫工藝研究室副主任習(xí)遠(yuǎn)兵回憶。

可選項(xiàng)并不少，菜籽油、棉籽油、棕櫚油，以及酸化廢油、俗稱“地溝油”的餐飲廢油等都可作為原料。不過(guò)在我國(guó)，“地溝油”來(lái)源更廣、成本更低。“我國(guó)每年消耗幾千萬(wàn)噸食用油，如果把餐飲廢油變成航空煤油，不僅節(jié)能減碳還降低了‘地溝油’回到餐桌的可能，利國(guó)利民。”習(xí)遠(yuǎn)兵說(shuō)。

與動(dòng)植物油相比，“地溝油”存在收集困難、雜質(zhì)種類多且含量高等棘手問(wèn)題。研發(fā)團(tuán)隊(duì)決定迎難而上。

“確實(shí)有一夜愁白頭的時(shí)候”

要研制什么樣的生物航煤?研發(fā)團(tuán)隊(duì)沒(méi)見(jiàn)過(guò)，沒(méi)頭緒。

“我們就對(duì)標(biāo)石油航煤來(lái)研制，把‘地溝油’變成與石油基航煤基本一致的組分。”渠紅亮分析。

可生物航煤和石油基航煤的原料在組成上區(qū)別很大。石油主要由碳、氫兩種元素組成，含氧量低于0.1%;而“地溝油”等生物油脂由碳、氫、氧3種元素組成，且含氧量高達(dá)10%—15%。氧分子直接影響煉化裝置催化劑的活性和穩(wěn)定性，如何除掉這些氧考驗(yàn)著團(tuán)隊(duì)。

加氫精制是煉油過(guò)程中脫氧、去雜質(zhì)的重要技術(shù)手段。但生物油脂含氧量多，要加的氫也成倍增加。這就導(dǎo)致加氫精制過(guò)程中產(chǎn)生的總熱量巨大，造成反應(yīng)器溫升過(guò)大，最高溫累積可達(dá)500℃以上，遠(yuǎn)超反應(yīng)器的承受力。

“控制反應(yīng)溫度的方法沒(méi)有前車之鑒，只能大膽地試、去闖!”石科院加氫催化劑研究室主任楊清河說(shuō)，大家基本上天天泡在實(shí)驗(yàn)室，為一些技術(shù)細(xì)節(jié)反復(fù)做實(shí)驗(yàn)，直到結(jié)果出來(lái)才休息，“確實(shí)有一夜愁白頭的時(shí)候”。

最終，他們創(chuàng)新研發(fā)出專用催化劑和工藝，使得催化劑的脫氧活性、選擇性和氫耗可調(diào)，反應(yīng)器溫升得到有效控制，并經(jīng)過(guò)工業(yè)規(guī)模裝置示范驗(yàn)證。

2011年12月，中國(guó)石化在鎮(zhèn)海煉化杭州石化生產(chǎn)基地生產(chǎn)出生物航煤產(chǎn)品“1號(hào)航煤”。

2013年4月24日凌晨，一架“喝”了“1號(hào)航煤”的客機(jī)在上海虹橋機(jī)場(chǎng)試飛成功。中國(guó)成為世界上第4個(gè)擁有生物航煤自主研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)的國(guó)家。

“我們要把生物航煤技術(shù)儲(chǔ)備好”

“地溝油”變航空煤油，這只是第一步。從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化，還有很多關(guān)要過(guò)。

為實(shí)現(xiàn)我國(guó)生物航煤規(guī)模化生產(chǎn)，中國(guó)石化要求鎮(zhèn)海煉化打造一套生產(chǎn)能力為10萬(wàn)噸每年的生物航煤裝置。

鎮(zhèn)海煉化開(kāi)始了大型改造工程。鎮(zhèn)海煉化煉油四部生產(chǎn)經(jīng)理李成剛告訴記者，他們共拆除報(bào)廢設(shè)備104臺(tái)、管線6000米，保護(hù)性拆除設(shè)備14臺(tái)、管線300米，提出圖紙優(yōu)化建議300多條、現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)資料180多份，提出審圖建議超過(guò)1000條。

“每一個(gè)數(shù)據(jù)背后都是巨大的工作量。最終，我們花了近3年時(shí)間把一套1982年的老裝置改造成生物航煤生產(chǎn)裝置。”李成剛說(shuō)。

“1號(hào)航煤”生產(chǎn)時(shí)，由于反應(yīng)過(guò)于劇烈，加氫工藝溫度上升速度很快超過(guò)范圍。在場(chǎng)所有人高度緊張。“要不要暫停項(xiàng)目?”“時(shí)間和成本耗不起!”團(tuán)隊(duì)不斷調(diào)整方案，終于克服了困難。

在鎮(zhèn)海煉化生物航煤生產(chǎn)車間，這樣的緊張局面隨時(shí)可能出現(xiàn)。

“生產(chǎn)中的許多問(wèn)題是實(shí)驗(yàn)室看不見(jiàn)的，出現(xiàn)問(wèn)題必須有預(yù)案及時(shí)應(yīng)對(duì)，不可能再回實(shí)驗(yàn)室去。”聶紅感慨，“用不到10年時(shí)間實(shí)現(xiàn)生物航煤的規(guī)模化生產(chǎn)，確實(shí)是一件值得自豪的事。”

今年4月，鎮(zhèn)海煉化生物航煤正式獲得可持續(xù)生物材料圓桌會(huì)議認(rèn)證頒發(fā)的RSB可持續(xù)認(rèn)證證書(shū)，標(biāo)志著我國(guó)生物航煤產(chǎn)品具備進(jìn)入歐洲及國(guó)際航空減排市場(chǎng)資質(zhì)。6月，我國(guó)首套生物航煤工業(yè)裝置成功產(chǎn)出生物航煤。

在首都北京和東海沿岸，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)還在努力——降低生物航煤成本，提高產(chǎn)品收率，開(kāi)發(fā)更高效低碳的生產(chǎn)技術(shù)。“我們要把生物航煤技術(shù)儲(chǔ)備好，隨時(shí)響應(yīng)國(guó)家號(hào)召!”李成剛的話道出了中國(guó)生物航煤人的心聲。