[科普中國]-熱解油

目錄1.釋義2.特性3.應(yīng)用釋義

生物油（熱解油）是含氧量極高的復(fù)雜有機(jī)成分的混合物，這些混合物主要是一些分子量大的有機(jī)物,其化合物種類有數(shù)百種之多，從屬于數(shù)個化學(xué)類別，幾乎包括諸如醚、酯、醛、酮、酚、有機(jī)酸、醇等所有種類的含氧有機(jī)物。不同生物質(zhì)的生物油在主要成分的相對含量基本相同**,**在所有生物油中,苯 酚、蒽、萘和一些酸的含量相對較大。

特性熱解油(bio—oil)性質(zhì)：2熱解油通常是黑色到紅棕色，取決于其化學(xué)組成和碳微粒的存在。密度約為1 200 kg/m，高于燃料油，也大大高于原生物質(zhì)。粘度為25 cP到1 000 cP，取決于水的含量。由于大量的含氧化合物的存在，它是有極性的，不能與碳?xì)淙剂舷嗷?。氮含量比石油少；不含金屬和硫化物。生物質(zhì)降解的產(chǎn)物含有有機(jī)酸(如甲酸和乙酸)，PH約為2～4。儲存容器要用防酸材料如不銹鋼和聚烯烴材料。中和熱解油是不當(dāng)?shù)?，會引起聚合反?yīng)。熱解油中的水是單相溶液中的一部分。(親水)熱解油通常含水12%～35%，并且不能用常規(guī)的方法(例如蒸餾)除去。當(dāng)水含量高到30%～45%時，才會分相。在燃燒時，水的高含量有有益的影響，例如可降低粘度，改善穩(wěn)定性，降低燃燒溫度和減少NO2釋放。發(fā)熱值為19 MJ/kg(常規(guī)燃油為42～44 MJ/kg)。

液體燃料的生物油特點(diǎn)：可以代替常規(guī)燃料應(yīng)用于鍋爐、內(nèi)燃機(jī)和渦輪機(jī)上；含水率為25%時熱值為17 MJ/kg，相當(dāng)于汽油/柴油燃料熱值的40%；不能和烴類燃料混合；不如化石燃料穩(wěn)定；在使用前需進(jìn)行性能測定。

(1)含水率生物油的含水率最大可以達(dá)到30%～45%，油品中的水分主要來自于物料所攜帶的表面水和熱裂解過程中的脫水反應(yīng)。水分有利于降低油的黏度，提高油的穩(wěn)定性，但降低了油的熱值。

(2)pH值生物油的pH值較低，主要是因?yàn)樯镉椭泻杏袡C(jī)酸，如蟻酸、醋酸等造成的。因而油的收集貯存裝置最好采用抗酸腐蝕的材料，例如，不銹鋼或聚烯烴類化合物。由于中性的環(huán)境有利于多酚成分的聚合，所以酸性環(huán)境對于油的穩(wěn)定性是有益的。

(3)密度生物油的密度比水的密度大，大約為1.2 x10 kg/m。

(4)高位熱值25%含水率的生物油的熱值為17 MJ/kg，相當(dāng)于40%同等質(zhì)量的汽油或柴油。這意味著2．5 kg的生物油才相當(dāng)于1 kg化石燃油的發(fā)熱量。

(5)黏度生物油的黏度可在很大范圍內(nèi)變化。室溫下，最低為10 cP，若是長期存放于不好的條件下，可以達(dá)到10000 cP。水分、熱裂解反應(yīng)操作條件、物料情況和油品貯存的環(huán)境及時間對其有著極大的影響。

(6)固體雜質(zhì)為了保證高加熱速率，熱裂解液化的物料粒徑一般很小，因而熱裂解生成的生物質(zhì)炭的粒徑也很小，旋風(fēng)分離器不可能將所有的炭微粒分離下來，因此，可采用過濾熱蒸汽產(chǎn)物或液態(tài)產(chǎn)物的方法以更好地分離固體雜質(zhì)。

(7)穩(wěn)定性生物油一個關(guān)鍵的特性是由于多酚的慢速聚合和縮合反應(yīng)而具有“老化”傾向。暴露在具有氧氣和紫外光線環(huán)境下的生物油，其黏度隨著環(huán)境溫度的升高而增大。所以生物油加熱不宜超過80℃，宜避光，不宜與空氣接觸保存。

(8)生物油品質(zhì)目前還沒有一個明確的生物油質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)燃料有其品質(zhì)判定的標(biāo)準(zhǔn)，因此有必要建立一個針對于不同用途的生物油品質(zhì)的評定標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)用熱解油能夠作為化石燃料的替代品產(chǎn)生熱、電和化學(xué)物質(zhì)。短期內(nèi)可應(yīng)用于燒鍋爐和熱電發(fā)電。長期考慮可應(yīng)用于渦輪和柴油機(jī)。將熱解油升級為交通油，技術(shù)上是可行的，但需進(jìn)一步的研發(fā)。通過熱解油提煉和衍生可獲取大量更廣泛的化學(xué)物質(zhì)。

（1）加熱熱解油中含有相當(dāng)一部分水,其熱值比化石燃料的低。不過，火焰燃燒實(shí)驗(yàn)表明快速熱解油可以替代重油和輕油用于工業(yè)鍋爐。雖然點(diǎn)燃、粘度、發(fā)熱值、穩(wěn)定性和ph有很大的不同，其燃燒特性更接近輕質(zhì)油?；鹧嫒紵龑?shí)驗(yàn)中所發(fā)現(xiàn)的問題與熱解油不同的特性有關(guān)，這些問題可以在實(shí)際應(yīng)用中解決。用作鍋爐/爐子的燃料是熱解油的最直接應(yīng)用；同時熱解油可以適用于與煤共燃的鍋爐發(fā)電。生物油還可作為柴油機(jī)的代用燃料。

（2）發(fā)電熱解油可以直接用于發(fā)電。過去的幾年里，熱解油在不同的柴油發(fā)動機(jī)以及改進(jìn)的雙油料發(fā)動機(jī)上的試驗(yàn)運(yùn)行已達(dá)幾百小時。發(fā)動機(jī)的運(yùn)行及測試結(jié)果是 令人鼓舞的。然而，熱解油替代柴油的一些問題還有待解決，尤其是其酸性（pH=3）， 油煙形成和再聚合的問題。

（3）合成氣只有生物質(zhì)才能生產(chǎn)出“綠色”的碳?xì)浠衔?。以固體生物質(zhì)為原料生產(chǎn)合成氣和以熱解油為原料生產(chǎn)合成氣的對比表明以熱解油氣化大規(guī)模生產(chǎn)更受鼓舞。以純氧氣化熱解油產(chǎn)生合成氣，再經(jīng)過FT合成生產(chǎn)碳?xì)浠衔镌诩夹g(shù)和經(jīng)濟(jì)上是可行的。

（4）化學(xué)物質(zhì)生物油用于提取化學(xué)品：可制取特殊化學(xué)品；可制取多酚、化肥、農(nóng)藥和具有環(huán)保要求的化學(xué)品；生產(chǎn)高價值的化學(xué)品可以提高生物油利用的經(jīng)濟(jì)效益。