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生物原油化學法精煉生物質(zhì)油技術(shù)綜述

來源:新能源網(wǎng)
時間:2015-11-25 16:06:19
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生物原油化學法精煉生物質(zhì)油技術(shù)綜述彭錦星,范志華,陳冠益(天津大學環(huán)境科學與工程學院,天津大學內(nèi)燃機燃燒學國家重點實驗室,天津 300072)摘要:生物質(zhì)快速熱解制取的生物原油,經(jīng)

彭錦星,范志華,陳冠益

(天津大學環(huán)境科學與工程學院,天津大學內(nèi)燃機燃燒學國家重點實驗室,天津 300072)

  摘要:生物質(zhì)快速熱解制取的生物原油,經(jīng)過精制提質(zhì),具有柴油或汽油的特點,可用于車用燃料。生物原油制取技術(shù)發(fā)展較快,技術(shù)較可控,但其精制提質(zhì)過程復雜,需要突破的技術(shù)障礙明顯。本文對國內(nèi)外的生物原油精制提質(zhì)研究進展與技術(shù)發(fā)展進行了系統(tǒng)的綜述,認為生物油水相制氫和油相制油的技術(shù)路線更具發(fā)展前景,并提出了生物原油分級利用的建議。

  生物質(zhì)能是唯一可替代車用油的可再生能源,因此備受關(guān)注?,F(xiàn)階段常規(guī)液化制取生物油被認為具有優(yōu)勢,包括快速熱解液化制油技術(shù)和超臨界液化制油技術(shù)。與超臨界液化制油技術(shù),快速熱解液化制油技術(shù)更具有技術(shù)經(jīng)濟上的規(guī)模優(yōu)勢。生物質(zhì)快速熱解液化的轉(zhuǎn)化率(液化率)影響因素研究得較清楚,但液化率的提高多以油品性質(zhì)下降為代價。生物油組分復雜、燃料品質(zhì)差,因此通過精制提質(zhì)提高其燃料性質(zhì)或提煉高附加值化學品成為當前的關(guān)注點。當前生物油精制提質(zhì)制取生物質(zhì)油研究包括兩方面:①基礎分析性研究,偏向生物油的分離與分析方法,根本目的在于生產(chǎn)化工原料;②應用性研究,偏向生物油的精制與改性工藝,根本目的是生產(chǎn)車用動力燃料。

  生物油的精制改性方法主要是化學法和生物 法。微生物的中毒是一個關(guān)鍵性的技術(shù)障礙,化學法(主要指催化裂解、加氫裂解)也有耗能高、成本高的缺陷,因此本文針對化學法進行綜述。生物油的可能用途包括:燃燒燃料、動力源、化學品和樹脂、運輸燃料、液體煙霧、脫水糖、有機可燃料的黏合劑、防腐劑、柴油機燃料、膠黏劑等。

  1生物油特性

  如表1所示,生物油與化石燃料相比具有以下幾種特點。

 ?。?)含碳量和含氫量低,含氧量高,最終造成熱值低。25%含水率的生物油熱值為17MJ/kg,2.5kg的生物油約與1kg化石燃油能量相當。

 ?。?)pH值小,顯酸性。生物油的pH值較低,主要是因為生物質(zhì)中攜帶的有機酸,如乙酸等,進入油品造成的,因而油的收集儲存裝置最好是抗酸腐蝕的材料,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)定是有益的。

 ?。?)含灰分高。為了保證高加熱速率,熱裂解液化的物料粒徑一般很小,因而熱裂解生成的炭粒徑也很小,旋風分離器不可能將所有的炭分離下來。因此,可采用過濾熱蒸汽產(chǎn)物或液態(tài)產(chǎn)物的方法更好地分離固體雜質(zhì)。

 ?。?)密度高。生物油的密度比水的密度大,大約為1.2×103kg/m3。

  (5)含水分高。生物油的含水率最大可以達到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,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。

 ?。?)黏度高。生物油的黏度可在很大的范圍內(nèi)變化。室溫下,最低為10mPa·s,若是長期存放于惡劣條件下,可以達到10000mPa·s。水分、熱裂解反應操作條件、物料情況和油品儲存的環(huán)境及時間對其有著極大的影響。

 ?。?)穩(wěn)定性。生物油是通過快速升溫和急速降溫而得,因而體系本身并沒有達到化學平衡,而且存在大量的酚類化合物。由于多酚的慢速聚合和縮合反應而具有“老化”傾向。暴露在具有氧氣和紫外光線環(huán)境下的生物油,隨著外界環(huán)境溫度的升高黏度增大。所以生物油加熱不宜超過80℃,宜避光,避免與空氣接觸保存。

  針對生物油具有高度的氧化性、不穩(wěn)定性、黏稠、腐蝕性、強吸濕性和化學組成復雜等特點,直接用它來取代傳統(tǒng)的石油燃料受到了很大限制。因此,需要對生物油進行精制,提高品質(zhì),達到燃料油使用的要求。

  2生物油的精制

  目前,生物油精制方法可分為物理精制法和化學精制法,即添加溶劑、乳化等物理方法和催化加氫、催化裂解、催化酯化等化學方法。浙江大學姚燕等提出了對生物油升級改性的研究路線,并開展了一系列相關(guān)研究。其核心內(nèi)容是:先將由流化床快速熱裂解反應裝置所產(chǎn)生的生物油在玻璃精餾塔中進行組分分離;再把所得重質(zhì)組分進行催化裂化,使大分子化合物裂解為小分子產(chǎn)物;輕質(zhì)組分在固定床加氫催化反應裝置上進行加氫脫氧反應,最終目的是得到穩(wěn)定性高、含氧量低,燃燒性能近似于汽油或柴油的改性生物油。

  2.1加氫裂解

  加氫過程是在鈷-鉬、鎳-鉬及其氧化物作為催化劑、加入氫氣的一定壓力條件下對生物油進行加氫裂解,將氧以二氧化碳和水的形式脫出的過程。

  ?enol等認為保持催化劑的活性需要加入硫化劑,他們以H2S和CS2作為硫化劑,以NiMo/γ-Al2O3和CoMo/γ-Al2O3為催化劑對脂肪酯(庚酸甲酯、庚酸乙酯、庚酸和庚醇的混合物模型)進行了加氫去氧反應的研究。結(jié)果表明NiMo/γ-Al2O3活性強于CoMo/γ-Al2O3,H2S更有利于含氧脂肪化合物的加氫脫氧,由于H2S增加了催化劑酸性,促進了酸催化反應(水解、酯化、脫水、消除和親核取代反應等)。?enol等還以苯酚作為含氧芳香化合物模型,以NiMo/γ-Al2O3和CoMo/γ-Al2O3為催化劑進行了加氫去氧反應研究。結(jié)果表明,NiMo/γ-Al2O3活性弱于CoMo/γ-Al2O3,H2S抑制了加氫和氫解反應。與含氧脂肪類化合物效果相反,H2S不利于苯酚的加氫脫氧,由于苯酚和含氧脂肪化合物的電子和分子結(jié)構(gòu)不同,造成苯酚活性低于含氧脂肪化合物。

  該方法得到的生物油品質(zhì)較高,但由于設備要求高,磨損大,且技術(shù)要求高,整個過程比較昂貴;同時催化劑的失活和反應器的堵塞制約了這項技術(shù)的發(fā)展。

  2.2催化裂解

  該過程在催化劑存在的條件下對生物油進行裂解,將氧以二氧化碳、水或者一氧化碳的形式脫出。

  Pattiya等采用ZSM-5、Al-MCM-41、Al-MSU-F和MI-575等催化劑對木薯根進行了快速催化裂解。結(jié)果表明,4種催化劑都增加了芳香烴,減少了木質(zhì)素氧化物,這意味著對生物油的熱值和黏度的提高。其中ZSM-5的效果最好,只有MI-575促進了乙酸的形成。Antonakou等采用了3種不同Si/Al比的Al-MCM-41催化劑和3種包含不同金屬的介孔分子篩催化劑(Cu-Al-MCM-41、Fe-Al-MCM-41和Zn-Al-MCM-41)對生物質(zhì)進行了快速熱解研究。分別加入6種催化劑后生物油中苯酚類含量有所增加,含氧化合物含量降低,有利于提高生物油的穩(wěn)定性。低Si/Al比、Fe-Al-MCM-41和Cu-Al-MCM-41催化有利于提高生物油中苯酚類含量。

  Adam等研究了Al-MCM-41類催化劑對云杉熱解的影響,結(jié)果表明,加入此類催化劑生物油中左旋葡萄糖消失,乙酸和呋喃類化合物含量增加,含甲氧基類的大分子苯酚類化合物含量大量減少,該類催化劑的孔徑擴大和銅離子的加入抑制了這種影響。Adam等還研究了4種Al-MCM-41催化劑、1種FCC商業(yè)催化劑、2種SBA-15催化劑對生物質(zhì)快速裂解的影響。結(jié)果表明,生物油有機相中烴和苯酚增加,同時羰基和酸減少。所有催化劑都增加了需要的化合物,減少了不合需要的化合物。隨著Al-MCM-41催化劑的孔徑擴大,生物油的不合需要的成分增加速度超過了需要的成分。銅離子的加入增加了生物油中的需要成分。Al-SBA-15催化劑增加了許多需要的成分,同時也增加了不合需要的成分。以云杉做為原料,F(xiàn)CC催化劑效果最好。以奇崗作為原料,Al-MCM-41催化劑的效果最好。生物質(zhì)種類對需要的生物油成分影響不大。

  Ooi等制備了SBA-15、Al-containing SBA-15催化劑,并對脂肪酸混合物進行了催化裂解,結(jié)果顯示Al-containing SBA-15催化劑可以提高汽油組分。

  Aho等利用Beta、Y、ZSM-5和Mordenite等作催化劑,研究了沸石催化劑的結(jié)構(gòu)對生物質(zhì)油快速裂解的影響。結(jié)果顯示,使用催化劑ZSM-5的生物油含酮類多于其它床料,含醇類和酸類少于其它床料。催化劑Mordenite的生物油含多芳香烴類少于其它床料。Aho等用β型沸石催化劑進行了生物質(zhì)快速裂解研究,結(jié)果表明催化劑酸性越強,生物油有機成分含量越少,水分和多芳香烴增加。

  Adjaye等采用HZSM-5、H-Y、Hmordenite、Silicalite和Silica-alumina 5種催化劑對生物質(zhì)進行了快速熱解研究。其產(chǎn)烴率(質(zhì)量分數(shù))分別為27.9%、14.1%、4.4%、5%和13.2%。催化劑HZSM-5和Hmordenite產(chǎn)生的芳香烴含量大于脂肪烴。催化劑H-Y、Silicalite和Silica-alumina產(chǎn)生的脂肪烴含量大于芳香烴。芳香烴主要是甲苯、二甲苯和三甲苯等。脂肪烴主要是環(huán)戊烯、環(huán)丙烷、戊烷和己烯等C6~C9的脂肪烴。

  lknur等以活性氧化鋁和鈉長石作催化劑對生物質(zhì)進行了催化裂解,結(jié)果表明生物油產(chǎn)量降低,但是生物油含氧量減少。Triantafyllidis等利用MSU-S催化劑對櫸木進行了快速裂解,結(jié)果顯示,MSU-S催化劑減低了生物油和焦炭的產(chǎn)率,它有利于生成稠環(huán)芳烴和高分子化合物。Yorgun等用活性氧化鋁作催化劑對生物質(zhì)做了快速裂解研究,結(jié)果顯示該催化劑對生物油的產(chǎn)率和產(chǎn)物分布影響不是很大,主要是脂肪類芳香烴含量有顯著提高。Vitolo等利用HZSM-5和H-Y進行催化裂解,得到的油的品質(zhì)有所改善。芳香族化合物增多,熱值也得到增加。

  Ate?等采用商業(yè)催化劑DHC-32和HC-K 1.3Q分別對大戟屬植物與芝麻稈進行了催化熱解研究。實驗結(jié)果顯示,以大戟屬植物為原料,加入催化劑后含氧化合物的含量增加,可能與大戟屬植物的萜類化合物結(jié)構(gòu)有關(guān)。而以芝麻稈為原料,加入催化劑后含氧化合物的含量減少。研究表明,生物油中含氧化合物的減少不僅與催化劑相關(guān),而且受到生物質(zhì)本身結(jié)構(gòu)的影響。

  中國科學院過程研究所的Lu等利用在線紅外檢測技術(shù)分析了以HUSY/γ-Al2O3、REY/γ-Al2O3和HZSM-5/γ-Al2O3為催化劑的麥秸稈的熱解產(chǎn)物。研究認為脫去酸的C=O比醛和酮更難。催化劑HUSY/γ-Al2O3和REY/γ-Al2O3具有好的脫氧效果。HZSM-5/γ-Al2O3對異構(gòu)烴和芳香烴有好的選擇性。

  Li等用平衡催化劑FCC對棉籽油進行了催化裂解,最多可得到輕油(≤360℃)65.6%,汽油(≤205℃)33.7%。Zhang等用Sulfided Co-Mo-P為催化劑對生物油進行了精制,結(jié)果顯示熱值大幅度提高,由醇溶變?yōu)橛腿堋9鶗詠喌仍诠潭ù卜磻鲀?nèi)采用不同催化劑進行了生物質(zhì)快速裂解油的催化裂解。在質(zhì)量空速3.7h-1、溫度380℃時,獲得了較高的精制生物油產(chǎn)率(44.68%),用HZSM-5(50)催化劑得到了較高的有機相產(chǎn)率而用高嶺土催化劑時結(jié)焦量較低。催化劑再生實驗表明,結(jié)焦是催化裂解中致使催化劑失活和使用壽命降低的主要原因。產(chǎn)物分析表明,精制油中的含氧化合物,如有機酸、酯、醇、酮、醛的含量大大降低,而不含氧的芳香族碳氫化合物和多環(huán)芳香碳氫化合物含量有所增加。

  該技術(shù)比較方便和經(jīng)濟,可以同時脫氧和減小分子碎片,許多學者致力于這方面的研究。文獻中提到的催化劑有H-Beta-25、H-Y-12、H-ZSM-5-23、Al-MCM-41、Cu-Al-MCM-41、FCC、SBA-15、Al-SBA-15、MCM-1、MCM-2、MCM-3、Cu-MCM、Fe-MCM、Zn-MCM等。但這種方法目前得到的精制油的質(zhì)量不是很理想,且得率較低。

  2.3催化酯化技術(shù)

  催化酯化技術(shù)是通過催化劑催化將生物油中的酸轉(zhuǎn)化為酯,從而達到降低酸性的目的。Mahfud等通過高沸點醇類和酸性催化劑對生物油進行減壓蒸餾,催化酯化后的生物油水分明顯降低,熱值也明顯升高。但是距離內(nèi)燃機的燃料要求還有很大距離。熱值是柴油的一半多;黏度是柴油的2~6倍;pH值、閃點低于柴油;密度高于柴油。

  中國林業(yè)科學院林產(chǎn)化學研究所的Xu等制備了介孔分子篩催化劑SO42-/Zr-MCM-41并對生物油進行了催化酯化的研究。結(jié)果顯示,精制前生物油的含水率、pH值、熱值、密度分別為33%、2.82、14.3MJ、1.16kg/L,精制后的生物油分為重油和輕油兩部分,重油的含水率、pH值、熱值、密度分別為5.0%、5.35、24.5MJ、0.95kg/L,輕油的含水率、pH值、熱值、密度分別為0.5%、7.06、21.5MJ、0.91kg/L。中國林業(yè)科學院林產(chǎn)化學研究所的Xu等制備了催化劑SO42-/ZrO2、SO42-/SnO2、SO42-/TiO2并對生物油進行了催化酯化的研究。結(jié)果顯示,精制前生物油的含水率、pH值、熱值、密度分別為33%、2.82、14.3MJ、1.16kg/L,催化劑SO42-/ZrO2精制后的生物油分為重油和輕油兩部分,重油的含水率、pH值、熱值、密度分別為5.0%、5.35、24.5MJ、0.95kg/L,輕油的含水率、pH值、熱值、密度分別為0.5%、7.06、21.5MJ、0.91kg/L。

  徐瑩等制備了K2CO3/γ-Al2O3-NaOH固體堿催化劑并對生物油催化酯化改質(zhì)進行了研究。實驗結(jié)果表明,生物油經(jīng)催化酯化改質(zhì)后,運動黏度顯著降低,流動性增強,穩(wěn)定性提高;改質(zhì)后生物油的pH值由2.60提高到5.35,運動黏度降低了86.2%,熱值提高了45.8%;同時,改質(zhì)后的生物油中酸類物質(zhì)含量減少、酯類物質(zhì)含量增加,揮發(fā)性和難揮發(fā)性的有機羧酸轉(zhuǎn)化為酯。張琦等分別以機械混合法和浸漬法制備了SO42-/SiO2-TiO2固體酸催化劑,以乙醇和乙酸的酯化反應為模型反應考察了不同SiO2含量及不同溫度焙燒的催化劑的活性。結(jié)果表明,機械混合法制備的400℃焙燒的SO42-/40%SiO2-TiO2催化劑活性最高,部分回流時,乙酸幾乎全部轉(zhuǎn)化,全回流反應100min時,其乙酸轉(zhuǎn)化率達到84%。

  該技術(shù)可以有效降低生物油的pH值,提高分子鏈長度,有利于增加熱值。但由于生物油具有極性,造成分子篩選擇性較差,可能引起其它交叉反應,同時生物油本身含有水,有可能對酯化反應有所抑制。

  2.4乳化技術(shù)

  乳化技術(shù)是簡單的將柴油、生物油和乳化劑按照一定比例進行混合從而滿足燃料要求的一種技術(shù)。Chiaramonti等認為乳化劑含量越高,乳液穩(wěn)定性和黏度越高。乳化劑的用量為0.5%~2%,乳液黏度較好,如果乳化劑的用量為4%,可以加添加劑降低黏度。生物油量增加,乳液黏度增加。剛生產(chǎn)的生物油利于乳化,70℃存放穩(wěn)定性可達到3天。

  Ikura等認為影響乳液穩(wěn)定性最關(guān)鍵的3個因素是生物油濃度、表面活性劑濃度和單位體積輸入能量。實驗先將生物油進行離心分離,分離后的生物油再和原生物油進行混合乳化。實驗結(jié)果證明,離心分離后的生物油的熱值是柴油的33%。生物油的十六烷值僅為5.6。隨生物油的濃度增加,乳液的熱值和十六烷值降低。

  混合后形成穩(wěn)定的乳液需要加入表面活性劑的總質(zhì)量分數(shù)為0.8%~1.5%。10%~20%的生物油乳液的黏度比生物油的黏度低。乳液的腐蝕性是生物油的一半。

  山東理工大學的于濟業(yè)等在使用穩(wěn)定劑的情況下將生物油按照一定比例加入柴油中,利用均勻技術(shù)制出乳化燃油。實驗結(jié)果表明:當生物油的含量為10%,穩(wěn)定劑含量為4%~6%時,乳化燃油的穩(wěn)定時間可以達到120h以上;將乳化油燃料用于泰山-25拖拉機時,發(fā)動機運轉(zhuǎn)正常。

  2.5重整制氫

  重整制氫是將生物油在催化劑的催化下轉(zhuǎn)化為氫氣的技術(shù)。Czernik等提出生物質(zhì)快速裂解兩步法制取氫氣,第一步制取生物油,第二步生物油水蒸氣重整制氫。采用了一種用于重整石腦油的C11-NK商業(yè)化催化劑和4種研究用的催化劑,研究表明由于商業(yè)催化劑的水氣傳遞速度快,其產(chǎn)氫率高于其它4種催化劑,但其余4種催化劑的耐磨性要好于商業(yè)化催化劑。Garcia等利用許多商業(yè)化和研究用的鎳基催化劑對生物油水相部分進行了催化重整。針對催化劑容易產(chǎn)生積炭而失活的缺點,提出兩種策略,一是加入鎂和鑭提高水蒸氣的吸附,二是加入鈷和鉻減少表面反應速度。實驗表明新型催化劑的失活造成氫氣和二氧化碳減少,一氧化碳、甲烷、苯和其它芳香類化合物增加。實驗結(jié)果同時顯示,由于水氣傳遞活性高造成用于天然氣和原油重整的G-91、C11-NK、46-1和46-4等商業(yè)催化劑比研究用催化劑的產(chǎn)氫率高。

  Davidian等利用連續(xù)兩步制氫的路線,以兩種鎳基催化劑對生物油進行了制氫實驗,產(chǎn)氫率在45%~50%。催化劑Ni/Al2O3促進了炭絲的形成,催化劑Ni–K/La2O3–Al2O3促使炭以無定形炭層形式沉積。Iojoiu等提出了連續(xù)式兩步制氫的路線,第一步催化裂解,第二步催化劑再生。從熱平衡的角度整個路線可以實現(xiàn)自熱,減少了能量輸入,與同溫下的傳統(tǒng)水蒸氣重整制氫相比更有優(yōu)勢。實驗采用了Pt/Ce0.5Zr0.5O2 on power,Pt/Ce0.5Zr0.5O2 on monolith,Rh/Ce0.5Zr0.5O2 on power,Rh/Ce0.5Zr0.5O2 on monolith 4種催化劑,穩(wěn)定產(chǎn)氫率可達50%。Domine等比較了Pt/Ce0.5Zr0.5O2 on monolith和Rh/Ce0.5Zr0.5O2 on monolith兩種催化劑,結(jié)果顯示Pt基催化劑的催化活性強于Rh基催化劑。在蒸汽/炭摩爾比為10時,加入Pt基催化劑產(chǎn)氫產(chǎn)率最高可達70%。

  Wu等采用兩步法固定床催化,由于貴金屬與生物油直接接觸難免造成催化劑失活,第一步采用廉價白云石做為催化劑,第二步采用Ni/MgO作為催化劑。實驗表明,最重要的影響因素包括溫度、水蒸氣/炭摩爾比、材料空速等。第一步高溫(>850℃)和高水蒸氣炭摩爾比(>12)是必須的。潛在的氫氣產(chǎn)率可達81.1%。

  王兆祥等制備了C12A7-K2O和C12A7-O-催化劑。比較了C12A7-K2O和C12A7-O-兩種催化劑對生物油進行催化水蒸氣重整制氫的性能,結(jié)果表明C12A7-K2O的效果要明顯優(yōu)于C12A7-O-。在750℃時用C12A7-K2O催化劑得到63.7%的較高氫氣產(chǎn)率。鉀的加入大大提高了催化劑生物油水蒸氣重整制氫的性能。賢暉等采用C12A7-O-和C12A7-MgO兩種催化劑對生物油進行催化裂解制氫,結(jié)果表明C12A7-MgO的催化活性要明顯優(yōu)于C12A7-O-,在750℃時氫氣產(chǎn)率可以達到44%。MgO的添加不僅增強了催化反應活性,提高了氫氣的產(chǎn)率,并且有效地抑制了積炭的生成,使得催化劑的活性壽命大大延長。

  該技術(shù)簡單,但能量投入較大,乳化后存放時間不能過長。可采用在線乳化,乳化后馬上使用,從而避免由于穩(wěn)定性差而造成的損失。

  2.6制取化學品

  以生物油為原料,通過催化劑實現(xiàn)生物油的成分向某一類化合物或者某一餾程化合物定向轉(zhuǎn)化的技術(shù)。生物油的主要成分是酚類、醛類、呋喃類、烴類和羰基化合物。應針對不同目標主成分進行加工。

  Bridgwater等以木質(zhì)素為有效原料,提出利用生物油中的酚類生產(chǎn)酚醛樹脂的方法。然后作為膠黏劑應用于人造板行業(yè)。Roman等提出了生產(chǎn)呋喃類化合物的工藝路線。

  生物油制取化學品需要長期的研究,目前技術(shù)還不成熟,特別是分離難度大和前期定向裂解的選擇性。需要建立以幾種化合物為構(gòu)件的技術(shù)平臺。

  3展望

  生物油將來用于燃料和化工原料的前景非常光明,但是還有許多問題需要解決。用于精制生物油的設備需要進一步改進。以生物油作為燃料的發(fā)動機需要一定的改造。生物質(zhì)裂解的機理需要進一步完善。以某一類化合物、某一段餾程或者某一段分子量范圍進行定向裂解。生物油在現(xiàn)階段實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,需要多聯(lián)產(chǎn)的工藝。生物油在短期內(nèi)的目標產(chǎn)物是燃料,但從長遠來看,需要用作化學原料,從而提高產(chǎn)品附加值?,F(xiàn)有精制技術(shù)都存在一些技術(shù)瓶頸問題,表2總結(jié)了目前的精制技術(shù)的優(yōu)缺點和解決方法。

  生物油作為一種復雜混合物,具有酸性高、穩(wěn)定性差、含氧量高、熱值低、含水率高等缺點。對于酸性高,可以保持酸性用來制除菌劑,或者加入醇類降低酸性;對于穩(wěn)定性差,主要是快速熱裂解反應不是平衡反應而且不飽和鍵多,可通過加氫減少不飽和鍵或者延長保存時間;對于含氧量高,可以保持用來制備汽油或者汽油添加劑以提高辛烷值,也可加氫脫氧用來制備柴油以提高十六烷值;對于熱值低,可以保持作化學品,也可以加氫提高熱值;對于含水率高,可以保持水直接乳化摻燒,也可以脫水。

  生物油可以首先進行離心分離,針對生物油灰分高的特點,將灰分部分作為路基基料。然后進行水相和油相分離,然后充分利用生物油水分多的特點將水相部分進行重整制氫。然后將油相進行餾分,將輕組分改性制取生物汽油,重組分進行催化裂解后制取內(nèi)燃機燃料。

  生物油精制技術(shù)中很重要的一個環(huán)節(jié)就是分離技術(shù),如何分離混合物得到最高經(jīng)濟性是當前一個很關(guān)鍵的問題。當前應用于生物油的分離技術(shù)主要是蒸餾和萃取。蒸餾和反應脫節(jié),造成一些熱量的浪費,而且容易生成恒沸物,從而增加分離難度。萃取的方法不同、溶劑不同,很難進行比較。傳統(tǒng)的分離技術(shù)已經(jīng)很難滿足生物油的分離要求。將新型的分離技術(shù)應用于生物油精制,將會得到煥然一新的結(jié)果。特別是膜分離技術(shù)、超臨界流體技術(shù)、等離子體技術(shù)、離子液體技術(shù)以及生物分離技術(shù)的應用,將會為生物油精制開拓新的局面。