在全球“雙碳”目標(biāo)加速推進(jìn)與航空業(yè)碳減排壓力日益加劇的背景下，可持續(xù)航空燃料（SAF）作為降低航空領(lǐng)域碳排放的核心解決方案，正迎來政策與市場(chǎng)的雙重驅(qū)動(dòng)。然而，我國(guó)SAF產(chǎn)業(yè)在邁向規(guī)模化、商業(yè)化的過程中仍面臨多重挑戰(zhàn)。當(dāng)前主流的油脂加氫工藝（HEFA）雖然技術(shù)成熟、具備商業(yè)化基礎(chǔ)，并有鎮(zhèn)海煉化等企業(yè)實(shí)現(xiàn)SAF生產(chǎn)并完成適航認(rèn)證，但原料短缺、質(zhì)量不穩(wěn)定、成本高企及工藝設(shè)備適配性不足等問題嚴(yán)重制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
本文將從SAF產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略背景出發(fā)，分析當(dāng)前生產(chǎn)現(xiàn)狀與核心難點(diǎn)，同時(shí)探討原料市場(chǎng)拓展路徑，為我國(guó)SAF產(chǎn)業(yè)消除“瓶頸”、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)與產(chǎn)業(yè)方向建議。
SAF產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略背景
當(dāng)前，全球航空業(yè)碳減排壓力持續(xù)攀升，國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)（IATA）的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前航空業(yè)碳排放占全球總量的2%且呈上升趨勢(shì)，若不加以干預(yù)，到2050年這一占比或達(dá)25%。在此背景下，IATA成員承諾2050年實(shí)現(xiàn)航空業(yè)凈零排放，以契合《巴黎協(xié)定》目標(biāo)。以SAF作為關(guān)鍵解決方案，可減少65%的航空領(lǐng)域碳排放，是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的核心抓手。
從全生命周期碳減排效益看，SAF的環(huán)境價(jià)值已通過實(shí)踐充分驗(yàn)證。與傳統(tǒng)石油基航煤相比，以廢棄油脂為原料生產(chǎn)的SAF，全生命周期碳排放量可降低55%～92%。其碳減排屬性源于原料的可再生性—植物通過光合作用固定二氧化碳，燃燒時(shí)重新釋放，形成碳閉環(huán)。經(jīng)測(cè)算，1套10萬噸/年的SAF裝置，每年可消化10萬噸餐飲廢油，減排二氧化碳8萬噸，相當(dāng)于5萬輛經(jīng)濟(jì)型轎車停開一年的碳減排效果。
政策與經(jīng)濟(jì)層面的雙重驅(qū)動(dòng)，為SAF產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力。在國(guó)際上，《國(guó)際航空碳抵消和減排方案》（CORSIA）明確2027年起全球航線逐步征收碳稅；在國(guó)內(nèi)，《“十四五”民航綠色發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》確立2025年SAF消費(fèi)量達(dá)2萬噸的目標(biāo)，2024年9月啟動(dòng)的SAF應(yīng)用試點(diǎn)中，國(guó)航、東航、南航等航空公司的12個(gè)航班，已在北京、鄭州、成都、寧波機(jī)場(chǎng)完成生物航煤加注。經(jīng)濟(jì)激勵(lì)方面，SAF生產(chǎn)企業(yè)可享受可再生能源電價(jià)附加補(bǔ)貼與增值稅（即征即退政策）。當(dāng)前歐盟ETS碳價(jià)已突破100歐元/噸，使得摻混30%SAF的航煤在碳成本上比傳統(tǒng)航煤低5%～8%。2024年5月，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)綠色低碳轉(zhuǎn)型加強(qiáng)全國(guó)碳市場(chǎng)建設(shè)的意見》，從17個(gè)方面推動(dòng)全國(guó)碳市場(chǎng)優(yōu)化，進(jìn)一步為SAF產(chǎn)業(yè)發(fā)展鋪路。在多重利好下，預(yù)計(jì)2030年我國(guó)SAF市場(chǎng)需求將達(dá)310萬噸，為產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)帶來巨大機(jī)遇。
我國(guó)SAF生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展難點(diǎn)
隨著我國(guó)“雙碳”目標(biāo)推進(jìn)、歐盟2023年9月批準(zhǔn)SAF定義分類與摻混比例法規(guī)、英聯(lián)邦國(guó)家明確SAF添加要求，以及IATA推動(dòng)的2027年航空業(yè)強(qiáng)制添加SAF并征收碳稅的政策落地，我國(guó)SAF大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)已迫在眉睫。
目前，美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）認(rèn)證的SAF生產(chǎn)技術(shù)路線共11條，其中油脂加氫工藝（HEFA）、生物質(zhì)氣化—費(fèi)托合成（G+FT）、醇制航煤（ATJ）、二氧化碳捕集加氫及糖平臺(tái)技術(shù)，是未來SAF增量的主要來源。2035年前，HEFA路線因技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)性較好且具備商業(yè)化運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)，仍是主流選擇，全球已有數(shù)十套相關(guān)生產(chǎn)裝置運(yùn)行，我國(guó)亦采用該路線，以廢棄油脂為原料生產(chǎn)HVO（生物柴油）與SAF。
國(guó)內(nèi)SAF產(chǎn)業(yè)已初步形成產(chǎn)能布局，鎮(zhèn)海煉化、易高生物化工科技、山東三聚、君恒集團(tuán)、嘉澳環(huán)保、海科化工等6家企業(yè)已實(shí)現(xiàn)SAF生產(chǎn)，其中鎮(zhèn)海煉化、君恒集團(tuán)、嘉澳環(huán)保、山東三聚4家企業(yè)獲中國(guó)民航適航認(rèn)證，鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)的SAF成功加注國(guó)產(chǎn)C919民航客機(jī)并完成試飛。此外，海南環(huán)宇、揚(yáng)州建元、安徽邑晟、飛天石化等企業(yè)，也通過HEFA路線生產(chǎn)HVO。
盡管產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好，但當(dāng)前HEFA路線生產(chǎn)HVO與SAF仍面臨四大核心難點(diǎn)：
一是原料短缺制約產(chǎn)能釋放。HEFA路線是目前唯一技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)且可商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的路線，疊加未來航空業(yè)對(duì)SAF的龐大需求，我國(guó)SAF生產(chǎn)高度依賴廢棄油脂原料。雖然我國(guó)是全球最大廢棄食用油生產(chǎn)國(guó)，每年可收集量超500萬噸，但部分廢棄油脂還需供應(yīng)油脂化工、表面活性劑、增塑劑等行業(yè)，有限資源難以滿足SAF工廠滿負(fù)荷生產(chǎn)需求。
二是原料質(zhì)量影響生產(chǎn)穩(wěn)定性。廢棄食用油脂回收呈現(xiàn)“點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)、量少”特點(diǎn)，從千家萬戶收購(gòu)的原料中，含有磷脂、氯離子、金屬離子等雜質(zhì)，且原料來源、成分存在不確定性、多變性、復(fù)雜性、地域性與季節(jié)性差異，給凈化預(yù)處理帶來極大挑戰(zhàn)。國(guó)內(nèi)多數(shù)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的工廠，均遭遇過因原料雜質(zhì)含量高導(dǎo)致的問題，如加氫裝置催化劑中毒、結(jié)焦、板結(jié)、泥化，床層壓力增大，運(yùn)行周期短則40天、長(zhǎng)則數(shù)月，無法連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。同時(shí)，氯離子在加氫過程中生成鹽酸，會(huì)腐蝕生產(chǎn)設(shè)備；高磷含量會(huì)導(dǎo)致催化劑失活、反應(yīng)器床層結(jié)焦，進(jìn)一步影響裝置正常運(yùn)行，而現(xiàn)有廢棄油脂預(yù)處理工藝尚未從根本上解決原料凈化問題。
三是原料成本高企擠壓利潤(rùn)空間。用餐廚廢棄油脂生產(chǎn)HVO與SAF，兼具“防止地溝油污染環(huán)境、回流餐桌”與“生產(chǎn)綠色可再生能源、實(shí)現(xiàn)碳閉環(huán)”的雙重環(huán)保價(jià)值。歐盟在可再生能源政策中，對(duì)以廢棄油脂為原料生產(chǎn)的生物燃料給予“雙倍碳積分”獎(jiǎng)勵(lì)，等效于其他原料生產(chǎn)的生物燃料的兩倍，這一政策促使我國(guó)廢棄油脂加工成的工業(yè)級(jí)混合油（UCO）大量出口歐盟，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)SAF原料供應(yīng)更加短缺、價(jià)格持續(xù)上漲且居高不下。盡管我國(guó)2024年11月取消了UCO出口退稅，但海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，UCO出口量仍在增加、價(jià)格繼續(xù)走高，嚴(yán)重影響國(guó)內(nèi)生物質(zhì)燃料生產(chǎn)企業(yè)的成本控制與利潤(rùn)水平。
四是工藝與設(shè)備適配性待優(yōu)化。當(dāng)前HEFA路線生產(chǎn)生物質(zhì)燃料多采用固定床加氫模式，部分工廠沿用柴油加氫的工藝路線與催化劑，且各工廠反應(yīng)器形式、催化劑及級(jí)配方案存在差異。由于油脂原料與石化柴油性質(zhì)不同，各工廠在產(chǎn)品收率、輔料消耗、空速等關(guān)鍵指標(biāo)上差距明顯，亟須進(jìn)一步完善、改進(jìn)工藝路線，探索最優(yōu)運(yùn)行條件。
HEFA路線生產(chǎn)SAF的工藝完善、創(chuàng)新及發(fā)展思路
天然油脂與化石燃料在核心性質(zhì)上存在本質(zhì)差異，精準(zhǔn)掌握其特性是針對(duì)性優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備、革新工藝路線的前提，更是實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)燃料（如SAF、HVO）高質(zhì)量、低成本量產(chǎn)的關(guān)鍵。
1.天然油脂的六大核心特點(diǎn)
一是高不飽和程度：碘價(jià)范圍在70～110g碘/100g，遠(yuǎn)高于化石原料，意味著加氫反應(yīng)需求更高，需針對(duì)性設(shè)計(jì)反應(yīng)條件。
二是高氧含量：天然油脂氧含量約11%，顯著超過石化柴油原料0.1%的氧含量指標(biāo)，對(duì)脫氧工藝的效率與深度提出嚴(yán)格要求。
三是集中的碳鏈分布：碳原子數(shù)多集中于C16和C18，且均為偶碳結(jié)構(gòu)，碳鏈分布的規(guī)律性為產(chǎn)物組分調(diào)控提供了便利。
四是低雜質(zhì)基數(shù)：幾乎不含硫、氮等有害雜質(zhì)，芳烴含量極低，從源頭降低了后續(xù)脫硫、脫氮等凈化工藝的負(fù)荷。
五是固定的氧存在形式：氧主要以羧酸、甘三醇結(jié)構(gòu)存在，化學(xué)形態(tài)穩(wěn)定，為定向脫氧反應(yīng)路徑的設(shè)計(jì)提供了明確靶點(diǎn)。
六是國(guó)內(nèi)原料的特殊雜質(zhì)問題：國(guó)內(nèi)常用的廢棄油脂（如地溝油）中，金屬離子、氯離子、磷含量較高，成為影響設(shè)備壽命與催化劑活性的關(guān)鍵痛點(diǎn)，需專項(xiàng)優(yōu)化預(yù)處理工藝。
2.國(guó)內(nèi)HVO、SAF工廠反應(yīng)器類型
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)HVO、SAF生產(chǎn)工廠的核心設(shè)備—加氫反應(yīng)器，主要分為兩大類型，不同類型需結(jié)合天然油脂特性進(jìn)一步優(yōu)化以匹配生產(chǎn)需求：
第一類型是固定床反應(yīng)器：包括下流式、上流式兩種主流形式，具有操作穩(wěn)定、產(chǎn)物純度高的優(yōu)勢(shì)，但需針對(duì)天然油脂高不飽和、高氧含量的特點(diǎn)，優(yōu)化物料分布與反應(yīng)溫度梯度，避免局部反應(yīng)過于劇烈。
第二類型是分段進(jìn)料式反應(yīng)器：通過分段進(jìn)料實(shí)現(xiàn)反應(yīng)負(fù)荷均勻分配，可緩解單一進(jìn)料導(dǎo)致的床層熱點(diǎn)問題，更適配天然油脂加氫過程先脫氧、后改質(zhì)的多步反應(yīng)需求，需進(jìn)一步優(yōu)化各段進(jìn)料比例與反應(yīng)參數(shù)。
3.工藝創(chuàng)新方向
針對(duì)天然油脂特性與現(xiàn)有生產(chǎn)痛點(diǎn)，國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)已探索出多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，為HEFA路線升級(jí)提供方向：
（1）非硫化態(tài)催化劑加氫工藝（中科院青島能源與過程研究所）：具有投資少、空速大、無需注硫、無硫黃回收裝置、反應(yīng)壓力低（僅3MPa）的優(yōu)勢(shì)，已完成上千小時(shí)中試評(píng)價(jià)。
（2）沸騰床加氫反應(yīng)器（中國(guó)石化大連院）：可適應(yīng)高雜質(zhì)地溝油原料，提升原料適應(yīng)性與生產(chǎn)穩(wěn)定性。
（3）液相床加氫工藝：突破傳統(tǒng)氣相床加氫模式，使反應(yīng)器床層溫度均勻，避免局部過熱，尤其適配高碘值不飽和烴的加氫反應(yīng)。
（4）原料凈化預(yù)處理工藝（國(guó)內(nèi)某油脂研究院）：針對(duì)廢棄油脂雜質(zhì)問題，優(yōu)化預(yù)處理環(huán)節(jié)，提升原料純度。
（5）固定床加氫工藝與新型催化劑（中國(guó)石化石科院）：改進(jìn)傳統(tǒng)固定床工藝，研發(fā)適配天然油脂的新型加氫精制催化劑，提升反應(yīng)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。
（6）原料油有機(jī)氯脫除工藝（中國(guó)石化大連院）：解決氯離子導(dǎo)致的設(shè)備腐蝕與催化劑中毒問題，保障裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。
4.拓展原料市場(chǎng)
一是廢棄動(dòng)物油脂，如屠宰場(chǎng)副產(chǎn)物；二是硬脂酸，工業(yè)級(jí)脂肪酸衍生物；三是微藻油，可持續(xù)性強(qiáng)、油脂含量高的新型原料；四是脂肪酸，工業(yè)提純產(chǎn)物，可直接用于加氫；五是非食用木本油子，如麻風(fēng)樹籽油，不與糧食爭(zhēng)地，環(huán)保性突出。
結(jié) 語
未來，生物質(zhì)燃料（SAF/HVO）產(chǎn)業(yè)需持續(xù)以天然油脂特性為核心出發(fā)點(diǎn)，聚焦三大方向突破：
一是工藝與催化劑革新。深化加氫工藝路線優(yōu)化，研發(fā)更適配天然油脂高不飽和、高氧特性的高效催化劑，進(jìn)一步降低反應(yīng)壓力、溫度等能耗指標(biāo)；
二是“瓶頸”消除。針對(duì)原料供給、生產(chǎn)成本、雜質(zhì)處理等核心“瓶頸”，通過技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，提升原料利用率、降低單位生產(chǎn)成本；
三是產(chǎn)業(yè)價(jià)值落地。以高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)，推動(dòng)SAF在航空業(yè)的規(guī)模化應(yīng)用，助力航空業(yè)碳減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，為我國(guó)“雙碳”戰(zhàn)略落地提供堅(jiān)實(shí)的能源支撐。
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