桑小義，李會峰，李明豐，李大東

(中國石化 石油化工科學研究院, 北京 100083)

生物質(zhì)熱解油的特性及精制

桑小義，李會峰，李明豐，李大東

(中國石化 石油化工科學研究院, 北京 100083)

生物質(zhì)熱解油是生物質(zhì)通過快速熱解而得到的液體產(chǎn)物，可作為理想的石油替代能源。綜述了生物質(zhì)熱解油的研究現(xiàn)狀，重點介紹了生物質(zhì)熱解油的性質(zhì)、預(yù)處理方法和化學組成，討論了目前采用的精制生物質(zhì)熱解油方法，如催化加氫、催化裂化、乳化、催化酯化和水蒸氣重整的特點，展望了生物質(zhì)熱解油的研究方向，并提出了相關(guān)建議。

生物質(zhì)熱解油；性質(zhì)；預(yù)處理；化學組成；精制

近年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，對能源的需求也日益增長。按目前統(tǒng)計的石油的消耗速度，石油能源在50年內(nèi)將所剩無幾[1]。2012年，中國石油消費量已達到5.03億噸，對外依賴度達到58%[2]。據(jù)統(tǒng)計，到2015年石油的對外依賴度將大于60%[3]。隨著石油資源的日益減少，以及所帶來的嚴重的環(huán)境問題，尋找資源豐富、環(huán)境友好的清潔替代燃料已成為人們研究的焦點。

在眾多的石油補充與替代燃料中，唯有生物質(zhì)熱解油既屬于可再生能源，又能像煤、石油和天然氣那樣形成龐大的產(chǎn)業(yè)，進行實質(zhì)性生產(chǎn)。因此，將生物質(zhì)熱解油作為一種新型可再生替代燃料，備受人們的關(guān)注[4]。但是，由于生物質(zhì)熱解油的水和氧含量較高、熱值低、熱穩(wěn)定性差、容易聚合等缺點，使其不能直接作為燃料使用，必須進行精制和改性后才能用于現(xiàn)有的動力設(shè)備[5-7]。李文志等[8]將甘油輔助蒸餾和短程蒸餾用于分離生物質(zhì)熱解油中的水和酸性組分，能對生物質(zhì)熱解油進行提質(zhì)，且短程蒸餾中生物質(zhì)熱解油幾乎不發(fā)生聚合反應(yīng)，但操作難度較大，處理量不高。齊國利等[9]研究了生物質(zhì)熱解油與柴油混合乳化后的性能，發(fā)現(xiàn)乳化油品的性質(zhì)比生物質(zhì)熱解油更穩(wěn)定，是一種簡單有效的生物質(zhì)熱解油精制方法。

雖然生物質(zhì)熱解油的精制技術(shù)有多種，但離大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)還有一定距離。筆者在討論生物質(zhì)熱解油特性的基礎(chǔ)上，對生物質(zhì)熱解油的預(yù)處理和精制方法進行了總結(jié)，以期對將來各方面的發(fā)展提供參考。

1 生物質(zhì)熱解油的性質(zhì)

生物質(zhì)熱解油是生物質(zhì)(秸稈、稻殼等農(nóng)林廢棄物)在隔絕空氣的條件下熱解所得到的液體產(chǎn)物。通過控制熱解條件可調(diào)節(jié)生物質(zhì)熱解油的收率[10]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，熱解溫度在500～600℃范圍、加熱速率在1000～10000℃/s范圍、氣體停留時間小于2 s，以及將生成的氣體驟冷，是生產(chǎn)生物質(zhì)熱解油的較佳工藝，熱解油產(chǎn)率可以達到質(zhì)量分數(shù)80%以上[11]。

生物質(zhì)的快速熱解過程還沒有達到熱力學平衡狀態(tài)，因此所得熱解油的物化性質(zhì)很不穩(wěn)定。熱解油的黏度隨溫度的升高和停留時間的增長而增加，較高溫度時易發(fā)生聚合反應(yīng)[5,12]。此外，生物質(zhì)熱解油的pH值一般小于4，腐蝕性強，熱值在10～20MJ/kg內(nèi)，固體雜質(zhì)的含量也較高；與現(xiàn)有燃油相比，燃燒和儲存穩(wěn)定性都較差，不能直接作為車用燃料[13-15]。目前人們主要通過各種物理和化學方法，對其進行精制和改性，以提高生物質(zhì)熱解油的品質(zhì)，以期能夠代替日益減少的石油能源。

Jennifer[16]綜述了將生物質(zhì)熱解油轉(zhuǎn)化為燃料的加工途徑，如圖1所示。將生物質(zhì)熱解油經(jīng)預(yù)處理后通過加氫脫氧、裂解、酯化等過程，轉(zhuǎn)化為綠色汽、柴油以及其它化學用品。

圖1 生物質(zhì)熱解油的加工途徑[16]

1.1 生物質(zhì)熱解油的理化性質(zhì)

生物質(zhì)熱解油從外觀上來看是一種黑色或黑褐色的黏稠液體。它是通過熱解生物質(zhì)中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素而得，其物化性質(zhì)主要取決于生物質(zhì)的種類、熱解條件、產(chǎn)物所采用的分離方法等[17]。

生物質(zhì)熱解油與普通石油的性質(zhì)有較大差異。將生物質(zhì)熱解油與石油的性質(zhì)進行比較，結(jié)果如表1所示[18]。由表1可以看出，生物質(zhì)熱解油和石油的最大區(qū)別在于氧質(zhì)量分數(shù)較高(15%～40%)，這也是導(dǎo)致生物質(zhì)熱解油和石油在物理性質(zhì)和化學組成上存在巨大差異的根本原因。氧元素主要存在于生物質(zhì)熱解油的各種有機物中，其中低相對分子質(zhì)量的含氧化合物，尤其是醇類和酸類，使生物質(zhì)熱解油呈現(xiàn)出極性性質(zhì)。

生物質(zhì)熱解油中的水質(zhì)量分數(shù)(15%～30%)也較高，主要來自于生物質(zhì)本身和熱解過程。水的存在一方面使生物質(zhì)熱解油的熱值有所降低，使其燃燒過程延遲，并降低燃燒速率；另一方面，使其流動性提高，黏度也有所降低[19]。

生物質(zhì)熱解油的pH值通常在2～4范圍，與其中有機酸，主要是乙酸和甲酸的含量有關(guān)。生物質(zhì)熱解油的酸性使其對儲藏、運輸和加工設(shè)備的腐蝕性很強[20]。

表1 生物質(zhì)熱解油和原油性質(zhì)的比較[18]

生物質(zhì)熱解油的穩(wěn)定性較差，在儲藏過程中生物油的黏度、熱值和密度都會發(fā)生變化。生物質(zhì)熱解油中含有較多高活性的有機化合物，如烯烴，在空氣存在的條件下很容易發(fā)生聚合反應(yīng)，酮類、醛類和有機酸也可能反應(yīng)生成醚、醋酸纖維和半縮醛。這些反應(yīng)有效地增加了生物質(zhì)熱解油的平均相對分子質(zhì)量和水含量，隨著儲藏時間的延長生物質(zhì)熱解油的品質(zhì)降低，并最終發(fā)生相分離[21]。

Diebold[22]對生物質(zhì)熱解油在空氣中發(fā)生的反應(yīng)進行了總結(jié)，主要發(fā)生酸+醇→酯+水、醛+水→氫氧化物、醛+醇→半縮醛+酯+水、醛+酚→(在酸性油中)酚醛清漆樹脂+水、空氣中的氧+有機物→氫氧化物(石蠟聚合的催化劑)、醛→低聚物+樹脂的反應(yīng)。

對此，Diebold[22]提出了幾種提高生物質(zhì)熱解油穩(wěn)定性的方法，如添加溶劑、加氫處理、加入抗氧化劑等，這些方法可有效降低生物質(zhì)熱解油中有機物聚合反應(yīng)的發(fā)生，提高其儲存穩(wěn)定性。

Boucher等[4]研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)熱解油添加甲醇后，其熱值、密度、黏度及閃點都有所降低，但增強了生物質(zhì)熱解油的儲存穩(wěn)定性。

UOP[23-24]提出將生物質(zhì)熱解油放入容器中，通入還原性氣體H2、CO、CH4或它們的混合物，在一定的溫度和壓力下保存一段時間，可提高生物質(zhì)熱解油的穩(wěn)定性。

1.2 生物質(zhì)熱解油的預(yù)處理方法

生物質(zhì)熱解油具有較高的水和氧含量，呈酸性，黏度較大，不是熱力學平衡的產(chǎn)物，在加熱過程中容易發(fā)生聚合、氧化等化學反應(yīng)。因此，在對生物質(zhì)熱解油進行加工之前必須進行預(yù)處理，以分離其中的水[25-27]。

目前，對生物質(zhì)熱解油分離水的方法主要有蒸餾法、萃取法和層析法。

一般的蒸餾方法使生物質(zhì)熱解油在受熱過程中發(fā)生變質(zhì)，因此需要采用一定的方法避免這種情況的出現(xiàn)，如采用水蒸氣蒸餾、減壓蒸餾等方法以降低蒸餾溫度，或采用更高效的蒸餾設(shè)備以提高蒸餾的效率等[28]。分子蒸餾是一種新型的蒸餾分離方法，靠不同物質(zhì)分子運動平均自由程的差異實現(xiàn)分離。由于分子蒸餾是在高真空條件下操作，因此可在較低的溫度和較短的時間內(nèi)達到高效分離的效果，以解決生物油的熱不穩(wěn)定性的問題。Wang等[29]利用分子蒸餾技術(shù)對生物質(zhì)熱解油進行分離，將其分為輕質(zhì)、中質(zhì)和重質(zhì)組分；通過GC-MS分析發(fā)現(xiàn)，分子蒸餾可以對生物質(zhì)熱解油中不同類型的化合物有不同程度的分離富集作用。

萃取法常用的溶劑有二氯甲烷、正戊烷、環(huán)己烷、苯、吡啶、乙酸乙酯、石油醚等。Oasmaa等[30]采用萃取法對林業(yè)廢棄物熱解油進行了分離。首先用水將其分為水可溶組分和水不可溶組分，水可溶組分用二氯甲烷和乙醚萃取，分為二氯甲烷-乙醚可溶物和二氯甲烷-乙醚不可溶物；水不溶組分用二氯甲烷萃取，分為二氯甲烷可溶物和二氯甲烷不溶物。Zhang等[31]用水作溶劑將生物質(zhì)熱解油分為水相和油相，水相主要含有乙酸、丙酸、呋喃、二甲基呋喃、苯酚、甲基苯酚等，酸性較強；油相為黑褐色黏稠液體，含氧量高，性質(zhì)不穩(wěn)定。

層析法中常用的層析柱有硅膠柱和氧化鋁柱，洗脫劑有水、甲醇、環(huán)己烷等或它們的混合物。層析分離可避免蒸餾的高溫，不破壞生物質(zhì)熱解油中有機物的結(jié)構(gòu)。

蒸餾法、萃取法和層析法具有各自的優(yōu)缺點，常相互配合用于熱解油的預(yù)分離過程。王麗紅等[32]將玉米秸稈熱解油分層得到兩相，上層為溶于水的部分，下層為不溶于水的大分子重質(zhì)部分。上層溶液可通過二氯甲烷多次萃取，然后將溶于二氯甲烷的油相進行離心旋轉(zhuǎn)蒸餾，調(diào)節(jié)水浴溫度到50℃，可得到油相。張琦等[18]采用將生物質(zhì)熱解油和干燥過的3A分子篩以7/10的質(zhì)量比混合，然后靜置，對生物質(zhì)熱解油進行脫水處理。

UOP[33]在生物質(zhì)熱解油的加工過程中，以水作為溶劑，使熱解油分為含有輕有機組分的較輕的水溶相和以熱解木質(zhì)素為主的較重的油相。由于油相的密度比水溶相的密度大，可通過離心分離或重力的作用將二者分離。水溶相通過蒸氣重整可生產(chǎn)H2，熱解油相可通過加氫脫氧、加氫脫羧或加氫裂化生產(chǎn)汽油或柴油，具體流程如圖2所示。

圖2 生物質(zhì)熱解油加工過程[33]

UOP[34]研究了在生物質(zhì)熱解油中加入共沸物生成液以脫除水的方法。在生物質(zhì)熱解油中加入共沸生成液，使之與生物質(zhì)熱解油中的水形成共沸物，然后通過蒸餾的方法將水脫除，從而得到低水含量的生物質(zhì)熱解油。該方法可使生物質(zhì)熱解油中的水含量從質(zhì)量分數(shù)20%～30%降低到3%～4%。采用的共沸生成液主要有甲苯、乙醇、丙酮、苯、乙酸乙酯以及它們的混合物。蒸餾得到的共沸蒸汽冷凝后通過減壓蒸餾、液-液萃取或沸石干燥劑處理等方法，分為共沸生成液和酸性溶液。如果加入的共沸物生成液是醇類，會與生物質(zhì)熱解油中的羧酸發(fā)生反應(yīng)生成酯、醛和酮，使其酸性降低。表2為在0.1 MPa下形成的共沸物的質(zhì)量比和沸點。

表2 0.1 MPa下形成的共沸物的質(zhì)量比和沸點[34]

UOP[35]還對金屬和水含量較高的生物質(zhì)熱解油進行了處理。將生物質(zhì)熱解油與含有磺酸基的陽離子交換樹脂在一定的溫度下混合一段時間，再進行過濾，得到低金屬含量的生物質(zhì)熱解油，再進行共沸處理、減壓蒸餾或氣體輔助蒸餾(N2、H2、Ar等，30～90℃)，得到低金屬、低水含量的生物質(zhì)熱解油。廢樹脂回收利用。

1.3 生物質(zhì)熱解油的化學組成

目前，主要采用TG、GC、GC-MS、GPC、HNMR、FT-IR、HPLC等手段分析生物質(zhì)熱解油的組成，其中GC-MS是測定生物質(zhì)熱解組成的常用方法[36]。生物質(zhì)熱解油中被檢測出的化合物已超過300多種，其中主要的含氧化合物如圖3所示[37]。生物質(zhì)熱解油中主要的成分是水(質(zhì)量分數(shù)約為15%～30%)，其他組分包括羥基醛、羥基酮、糖類、羧酸、酯類、呋喃、愈創(chuàng)木酚和酚樹脂(大多以低聚物的形式存在)等[38-40]。生物質(zhì)熱解油的具體組成取決于原料和采用的加工過程。

2 生物質(zhì)熱解油的精制

生物質(zhì)熱解油有較強的氧化性，存在許多極性基團，與普通燃油相比其物化性質(zhì)很不穩(wěn)定，熱值一般較低；在加熱過程中對溫度比較敏感，很容易發(fā)生聚合反應(yīng)；在儲存過程中，隨著儲存時間的延長會發(fā)生分層或出現(xiàn)固體顆粒的現(xiàn)象。因此，必須降低生物質(zhì)熱解油的氧含量、調(diào)整其C/H比例，即必須經(jīng)過改性和精制后，生物質(zhì)熱解油才能夠用于現(xiàn)有的動力設(shè)備[41]。

生物質(zhì)熱解油在精制過程中，主要發(fā)生如圖4所示的幾種化學反應(yīng)[21]。

圖3 生物質(zhì)熱解油中主要含氧化合物的類型[37]

圖4 生物質(zhì)熱解油精制過程中發(fā)生的化學反應(yīng)

生物質(zhì)熱解油改性精制的方法主要有以下5種。

2.1 催化加氫處理

在高壓(H2壓力為5～20MPa)和高溫(300～600℃)下，通過供氫溶劑和催化劑的作用，對生物質(zhì)熱解油進行加氫處理，使油中的氧以H2O或CO2的形式除去，可顯著降低生物質(zhì)熱解油中氧含量，提高其能量密度[42]。

Sheu等[43]研究了在5～10MPa和350～400℃的條件下，Pt/Al2O3催化劑催化生物質(zhì)熱解油的加氫反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物中的含氫產(chǎn)物量明顯增加，油品性質(zhì)得到顯著提高。

Wang等[29]、Oasmaa等[30]、Zhang等[31]采用硫化態(tài)Co-Mo-P/A12O3催化劑，在高壓釜中對生物質(zhì)熱解油分離后所得的油相進行了加氫脫氧處理，并研究了原料油和加氫精制后油相的區(qū)別。結(jié)果表明，原料油中由于含有大量羥基，可溶于甲醇，而加氫精制后油相由于已脫除羥基，則可溶于油中。此外，與原料油相比，精制后油相中氧的質(zhì)量分數(shù)降低了約90%。

趙鴻杰[44]在300℃和13MPa的反應(yīng)條件下，研究了Ru/C催化劑催化樟子松鋸末熱解油的加氫，通過加氫提質(zhì)，可得到收率為35%的油相，油中水質(zhì)量分數(shù)從31.8%降低到2.5%，氧質(zhì)量分數(shù)由46.4%降低到15.2%，熱值也提高了將近1倍。通過分析發(fā)現(xiàn)，熱解油中的烯烴經(jīng)加氫轉(zhuǎn)化為烷烴，含多氧官能團氧化物則轉(zhuǎn)化為單氧官能團氧化物。

采用催化加氫的方法處理生物質(zhì)熱解油，所得產(chǎn)物的氧含量明顯降低，油品穩(wěn)定性也較好，但是由于該方法操作壓力較高，導(dǎo)致成本較高，設(shè)備較復(fù)雜，且反應(yīng)過程中常遇到反應(yīng)器堵塞和催化劑穩(wěn)定性較差的問題。

2.2 催化裂解

在常壓和催化劑存在的條件下，將溫度為700～800℃的生物質(zhì)熱解油蒸氣通過裝有催化劑的床層，使油中的氧以CO、CO2和H2O的形式脫除，以提高油品質(zhì)量。催化裂解反應(yīng)中使用較多的催化劑為分子篩，如HZSM-5。催化裂解設(shè)備較簡單，并且不需要H2等還原性氣體。

郭曉亞等[45]采用HZSM-5分子篩催化劑，將木屑熱解得到的生物質(zhì)熱解油與溶劑四氫化萘混合，在固定床反應(yīng)器內(nèi)進行催化裂解。結(jié)果表明，經(jīng)過催化裂解，精制油收率較高，可達到44.68%；精制油中的含氧化合物，如醇、酯、酮、有機酸的含量大幅度降低，而不含氧的芳香烴類化合物含量有所增加。通過對催化劑的分析表明，在反應(yīng)過程中催化劑的結(jié)焦是導(dǎo)致催化劑失活的主要原因。

Park等[46]在ZSM-5分子篩存在的條件下對生物質(zhì)熱解油進行催化裂解，發(fā)現(xiàn)具有較強酸中心的HZSM-5分子篩的催化效果比HY分子篩好，生物質(zhì)熱解油中的氧以H2O、CO和CO2的形式除去。

通過調(diào)變介孔分子篩的酸性，也可將其用于生物質(zhì)熱解油的催化裂解。Antonakou等[47]采用固定床反應(yīng)器，研究了不同Si/Al比的Cu-Al-MCM-41、Fe-Al-MCM-41和Zn-Al-MCM-41催化劑對生物質(zhì)熱解油催化裂解的催化性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有類型的催化劑均可提高精制油中酚類化合物的含量，其它類型的含氧化合物含量都降低；其中，采用Cu-Al-MCM-41和Fe-Al-MCM-41催化劑所得酚類化合物的收率最高。酚類化合物是重要的化工原料。研究還表明，采用較低的Si/Al比可提高精制油的收率。

催化裂解一般在常壓下操作，且反應(yīng)過程中不需要通入還原性氣體，與催化加氫相比，設(shè)備較簡單、成本低廉，但是由于該方法所得的油品質(zhì)較差，反應(yīng)過程中催化劑的結(jié)焦率較高，因此使用不廣泛。

2.3 乳化

將生物質(zhì)熱解油與烴類，如柴油，混合使用，是將其作為燃料使用的最簡便方法。由于生物質(zhì)熱解油不能與烴類燃料直接混溶，借助表面活性劑的乳化作用可使生物質(zhì)熱解油混溶于烴類。

Chiaramonti等[48]將不同比例的生物質(zhì)熱解油與柴油混合、乳化，然后將其用于現(xiàn)有的柴油發(fā)動機。結(jié)果表明，乳化后油品的穩(wěn)定性較好，在較高溫度下可穩(wěn)定幾天，乳化油的黏度隨著生物質(zhì)熱解油含量的增加而增加。將新熱解得到的熱解油進行乳化所得乳化油性質(zhì)更好。

齊國利等[9]研究了樺木屑熱解油、玉米秸稈熱解油和稻殼熱解油分別與柴油混合形成的乳化油的特性，結(jié)果表明，與生物質(zhì)熱解油相比，以較小的熱解油比例與柴油混合形成的乳化油的化學性質(zhì)更穩(wěn)定，各項參數(shù)均可達到生物柴油的標準。由于生物質(zhì)熱解油中的氧含量較高，與柴油混合后雖然使乳化油熱值有所降低，但可明顯改善柴油燃燒不充分的問題。

譚文英等[49]考察了乳化劑種類、乳化劑用量和助乳化劑含量等對生物質(zhì)熱解油和柴油乳化性能的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，較適宜的乳化劑加入量為5%，并且采用失水山梨醇單油酸酯和聚氧乙烯失水山梨醇單油酸酯作為乳化劑，對乳化油的穩(wěn)定性最好；所得乳化油的穩(wěn)定時間較長，但是隨著時間的延長，乳化油會出現(xiàn)分層、聚結(jié)和破乳等現(xiàn)象。

采用乳化方法對生物質(zhì)熱解油進行精制，操作步驟簡單，無需太多的化學轉(zhuǎn)化步驟，但乳化劑的成本較高，乳化需要消耗的能量較大，將乳化油用于汽車燃油時對發(fā)動機的腐蝕現(xiàn)象比較嚴重，因此限制了其應(yīng)用。

2.4 催化酯化

在固體酸/堿存在的條件下，將生物質(zhì)熱解油進行酯化反應(yīng)，使熱解油中反應(yīng)基團的數(shù)目降低，從而達到提高生物質(zhì)熱解油穩(wěn)定性和降低酸性的目的。油品中的酯類含量增加，改善了油品的品質(zhì)。

徐俊明等[51]對比了2種催化劑催化的乙醇和乙酸的酯化反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)選用催化酯化效果較好的催化劑可使生物質(zhì)熱解油的穩(wěn)定性明顯提高，在常溫下可使其保存幾個月而不變質(zhì)。改性后的生物質(zhì)熱解油的密度顯著降低，熱值也提高了將近50%。

徐瑩等[52]研究了K2CO3/Al2O3、Na2CO3/Al2O3、CaCO3/Al2O3和MgCO3/Al2O3幾種固體堿催化劑對生物質(zhì)熱解油的催化酯化改性，結(jié)果表明，K2CO3/Al2O3固體堿催化劑的催化酯化反應(yīng)得活性最高，改質(zhì)后的生物質(zhì)熱解油的pH值從2.60升至5.35，黏度降低了約85%，熱值提高了將近1倍。此外，改質(zhì)后生物質(zhì)熱解油中的酯類化合物含量明顯增加，而酸類化合物減少。

2.5 水蒸氣重整

將生物質(zhì)熱解油中水溶性組分重整制取H2或合成氣可作為提升其品質(zhì)的一個方向。H2是一種重要的能源，而合成氣可作為費-托合成制備液體產(chǎn)物的原料。

胡恩源等[53]利用固定床反應(yīng)器，對生物質(zhì)熱解油中水溶性組分的水蒸氣催化重整制氫進行了研究。結(jié)果表明，在最佳重整溫度下，H2體積分數(shù)為60%、CO體積分數(shù)為10%，加入吸收劑CO2后，H2收率提高了將近10%；吸收劑改為CaO時，最佳反應(yīng)溫度下H2體積分數(shù)可達到85%。

劉少敏[54]考察了反應(yīng)溫度、進料空速和催化劑對生物質(zhì)熱解油水蒸氣重整制氫的影響，發(fā)現(xiàn)用酸化后的海泡石改性催化劑(Ni、Mo改性)催化水蒸氣重整的H2收率高達70%，而未酸化的海泡石改性催化劑催化下H2收率僅為50%。

Takanabe等[15]發(fā)現(xiàn)乙酸在Pt/ZrO2催化劑存在的條件下，通過重整反應(yīng)，可全部轉(zhuǎn)化，反應(yīng)過程中生成的H2大致達到熱平衡狀態(tài)。研究結(jié)果表明，ZrO2的存在活化了水蒸氣，并使前驅(qū)物活化使其更易形成低聚物；重整過程發(fā)生在催化劑Pt/ZrO2的界面上，如形成的低聚物將界面覆蓋，催化劑失活較快。

3 結(jié) 論

生物質(zhì)熱解油雖然可以作為石油替代能源使用，但是由于其水和氧含量較高，質(zhì)量和能量密度都較小，在加熱過程中還容易發(fā)生聚合、氧化等化學反應(yīng)，因此在對其進行精制和改性前必須進行預(yù)處理以脫除其中水分。

目前，針對生物質(zhì)熱解油的研究還處于初期階段。(1)主要通過降低氧含量、調(diào)整C/H比例的精制方法來提高生物質(zhì)熱解油的品質(zhì)，而如何充分利用生物質(zhì)熱解油中的氧元素，將其劣勢轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢，是一個非常重要的研究方向。(2)尚未形成一套對生物質(zhì)熱解油進行性質(zhì)評價、預(yù)處理和精制的完整方法，需要開發(fā)出切實有效的方法以提高生物質(zhì)熱解油的品質(zhì)，并降低生產(chǎn)成本。(3)需盡快建立對生物質(zhì)熱解油的生產(chǎn)、使用和銷售相關(guān)的國家或行業(yè)標準，以促進生物質(zhì)熱解油的研究和應(yīng)用，緩解石油資源日益緊張的局勢。

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The Properties and Upgrading of Bio-Oil

SANG Xiaoyi, LI Huifeng, LI Mingfeng, LI Dadong

(ResearchInstituteofPetroleumProcessing,SINOPEC,Beijing100083,China)

Bio-oil as an ideal alternative fuel is the liquid product from fast pyrolysis of biomass. The research status about bio-oil is reviewed. The properties, pretreatment methods and chemical composition are mainly introduced. The characteristics of upgrading methods for bio-oil are discussed, such as catalytic hydrogenation, catalytic cracking, emulsification, catalytic esterification and steam reforming. Research direction of bio-oil is prospected, and advice is pointed out.

bio-oil; properties; pretreatment; chemical composition; upgrading

2014-03-26

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃“863”項目(2012AA051803)基金資助 第一作者： 桑小義，女，博士研究生，從事加氫催化劑與工藝的研究；Tel：010-82368083；E-mail：sangxy.ripp@sinopec.com

李明豐，男，教授級高級工程師，博士，從事加氫催化劑與工藝的研究；Tel：010-82368907，E-mail：limf.ripp@sinopec.com

1001-8719(2015)01-0178-10

TE624

A

10.3969/j.issn.1001-8719.2015.01.028