張冀翔，王東，魏耀東（中國(guó)石油大學(xué)(北京)化學(xué)工程學(xué)院，北京 102249）

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微藻水熱液化生物油物理性質(zhì)與測(cè)量方法綜述

張冀翔，王東，魏耀東
（中國(guó)石油大學(xué)(北京)化學(xué)工程學(xué)院，北京 102249）

摘要：微藻水熱液化生物油由于性質(zhì)較差，不能直接作為車載燃料使用，而作為原料油與現(xiàn)代石油煉制工藝相結(jié)合是一種新的應(yīng)用途徑。本文綜述了微藻水熱液化生物油的物理性質(zhì)，包括密度、黏度、酸性、熱值與元素組成、沸程、平均分子量等信息，介紹了常用的測(cè)量方法與手段。簡(jiǎn)要回顧了微藻水熱液化生物油的精制研究，分析比較了不同精制方法及其效果。重點(diǎn)指出微藻水熱液化生物油與重質(zhì)原油和常減壓渣油等劣質(zhì)原料油相比，具有密度和黏度相近、酸值較高、氮氧元素含量較高、熱值較低、重質(zhì)組分和大分子含量較高等特點(diǎn)，加氫精制能夠有效提升微藻水熱液化生物油性質(zhì)，但受反應(yīng)器結(jié)焦、催化劑成本和氫氣消耗等因素制約，至今未有突破性成果。

關(guān)鍵詞：生物燃料；水熱；液化；微藻；物理性質(zhì)

第一作者及聯(lián)系人：張冀翔（1986—），男，博士，講師，從事生物質(zhì)燃料研究。E-mail zhjx916@163.com。

生物質(zhì)是唯一可以用于大規(guī)模制取液體燃料的含碳可再生能源。面對(duì)過度使用化石燃料帶來的氣候變化和環(huán)境污染等問題，由于生物質(zhì)能的零碳排放特性，研究以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)液體運(yùn)輸燃料具有重大意義。以液體燃料為目標(biāo)產(chǎn)物的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)，包括生物化學(xué)轉(zhuǎn)化和熱化學(xué)轉(zhuǎn)化兩種途徑，其中熱化學(xué)轉(zhuǎn)化又有快速熱裂解、間接液化（氣化-合成）和水熱液化等不同工藝。水熱液化，是指生物質(zhì)在中等溫度（200～375℃）和水熱條件下反應(yīng)，生成一種油狀產(chǎn)物（生物油），同時(shí)得到氣體、水相成分和固體殘?jiān)绕渌碑a(chǎn)物的過程。水熱液化工藝不需要對(duì)原料進(jìn)行干燥，降低了過程能耗，特別適合處理含水量較高的生物質(zhì)原料。

進(jìn)入21世紀(jì)后，伴隨著第三代生物質(zhì)燃料——微藻基生物燃料的研究熱潮，水熱液化工藝研究進(jìn)入新的階段。相比傳統(tǒng)農(nóng)林生物質(zhì)，微藻具有單位時(shí)間內(nèi)單位面積生物質(zhì)產(chǎn)量高、不占用農(nóng)業(yè)耕地等優(yōu)勢(shì)，是理想的生物質(zhì)原料來源。一方面，研究者將水熱液化工藝與微藻應(yīng)用相結(jié)合，如處理含油微藻萃取后的藻渣[1-2]，或?qū)⒂糜谖鬯幚淼奈⒃暹M(jìn)行能源化利用，或與微藻在電廠煙氣固碳方向的應(yīng)用相結(jié)合等[3]；另一方面，研究者開始關(guān)注生物油油品的改性，如利用加氫金屬催化劑對(duì)水熱液化工藝進(jìn)行優(yōu)化[4]，或?qū)χ苽涞玫降纳镉瓦M(jìn)行精制等[5]。面對(duì)新的發(fā)展機(jī)遇，研究者也不斷對(duì)水熱液化工藝進(jìn)行總結(jié)。國(guó)際上，TOOR等[6]總結(jié)了水熱條件下生物大分子的轉(zhuǎn)化機(jī)理，AMIN等[7]整理了不同工藝參數(shù)對(duì)水熱液化工藝的影響，SAVAGE等[8]對(duì)催化劑作用下水生植物的水熱反應(yīng)進(jìn)行了總結(jié)，SKERGET等[9]對(duì)農(nóng)業(yè)和食品加工業(yè)廢棄物水熱反應(yīng)的基本原理和研究進(jìn)展進(jìn)行了概括，XIU等[10]對(duì)生物油的性質(zhì)及提質(zhì)改性方法進(jìn)行了綜述。在國(guó)內(nèi)，黃付彬等[11]對(duì)藻類直接液化制取液體燃料的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了評(píng)述，王敏麗等[12]總結(jié)了纖維素、木質(zhì)素、藻類等多種有機(jī)質(zhì)的水熱液化過程，并對(duì)液化機(jī)理進(jìn)行了闡述。此外，還有一些關(guān)于生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的綜述[3，13-15]，也對(duì)水熱液化工藝進(jìn)行了論述。

然而以上綜述中針對(duì)水熱液化生物油油品分析的篇幅較少，為填補(bǔ)上述空白，本文將主要對(duì)微藻水熱液化生物油（以下簡(jiǎn)稱微藻生物油）的物理性質(zhì)進(jìn)行綜述，包括密度、黏度、酸性、熱值與元素組成、沸程、平均分子量等信息，比較分析其與重質(zhì)原油和常減壓渣油等劣質(zhì)原料油之間的差異，并簡(jiǎn)要介紹常用的測(cè)量方法。

1　微藻生物油的物理性質(zhì)

微藻水熱液化反應(yīng)結(jié)束后，液相產(chǎn)物通常會(huì)在重力作用下分層，形成漂浮在水相產(chǎn)物上的油狀產(chǎn)物[2，16]，研究者一般先將產(chǎn)物經(jīng)溶劑（正己烷、二氯甲烷等）萃取，再把溶劑蒸發(fā)脫除得到生物油。通常，微藻生物油是一種黑色、不透明、瀝青狀物質(zhì)。

1.1密度

生物油的密度在生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)過程中有著重要意義。生物油密度的測(cè)量方法（GB/T 2013）有密度計(jì)法（GB/T 1884）、比重瓶法（GB/T 13377）和U形振動(dòng)管法（SH/T 0604）等。標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)法和比重瓶法的生物油用量較大，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室小型水熱液化裝置，可采用U形振動(dòng)管法。

由水熱液化產(chǎn)物的分層現(xiàn)象可以推測(cè)，微藻生物油的密度比水略小。研究結(jié)果顯示，微藻生物油密度約為0.940～0.970g/cm3，大于內(nèi)燃機(jī)燃料油，與劣質(zhì)原料油相當(dāng)（0.930～1.000g/cm3）。ROUSSIS 等[17]對(duì)微藻Nannochloropsis進(jìn)行水熱液化，反應(yīng)溫度260℃，生物油密度為0.9612g/cm3（22.8℃）。ZHU等[2]對(duì)微藻N. salina在約350℃條件下進(jìn)行水熱液化，得到生物油密度為0.943g/cm3（40℃）。ELLIOTT等[18]研究了4種不同來源的微藻Nannochloropsis sp.，水熱液化溫度約350℃，生物油密度為0.943～0.960g/cm3（40℃）?？梢姴煌稀⒉煌疅嵋夯瘻囟葪l件下，微藻生物油的密度差別不大。AMIN等[7]推薦300℃作為木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)水熱液化溫度，最新的文獻(xiàn)綜述[19]顯示，多數(shù)微藻水熱液化研究者選擇將反應(yīng)溫度升高到350℃（見表1）。

1.2黏度

黏度是評(píng)定油品流動(dòng)性的指標(biāo)，不僅與油品的輸送性能密切相關(guān)，也是煉油工藝計(jì)算的重要參數(shù)，還直接影響燃料油的霧化性能。生物油黏度的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法主要是毛細(xì)管黏度計(jì)法（GB/T 265） ，也可以利用各種自動(dòng)黏度儀（ASTM D1200 D2983 D7042等）。自動(dòng)黏度儀可以自動(dòng)完成整個(gè)測(cè)量循環(huán)，測(cè)量精度高，測(cè)量范圍寬，實(shí)驗(yàn)室有條件可以采用自動(dòng)黏度儀進(jìn)行測(cè)量。

微藻生物油黏度約為100～400cP（40℃，1cP=1mPa?s），與孤島原油（333.7 cP，50℃[20]）等重質(zhì)原油接近，高于木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)快速熱裂解生物油（40～100cP 50℃[14]）。DAS等[21]對(duì)微藻S. platensis進(jìn)行水熱液化，得到生物油黏度為189.8cP（40℃），高于同種原料熱裂解生物油79.2cP （40℃）。ELLIOTT等[18]對(duì)4種微藻Nannochloropsis sp.的水熱液化研究顯示，制得的生物油黏度為109～338cP（40℃），且原料油脂含量對(duì)生物油黏度沒有顯著影響。MINOWA等[22]對(duì)微藻Dunaliella tertiolecta分別在250℃、300℃、340 ℃ 3個(gè)不同溫度下進(jìn)行水熱液化，發(fā)現(xiàn)所得生物油的黏度隨反應(yīng)溫度的升高明顯降低。YUAN等[23]利用甲醇、乙醇和二烷等溶劑對(duì)微藻Spirulina進(jìn)行水熱液化，發(fā)現(xiàn)液化溶劑對(duì)生物油黏度和密度有很大影響。由于水在處理微藻等含水量較高的生物質(zhì)原料時(shí)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，因此本文不再討論其他溶劑條件的情況。

1.3酸性

微藻生物油呈一定酸性，給其儲(chǔ)存、運(yùn)輸和加工等環(huán)節(jié)帶來腐蝕問題。與原油類似，生物油酸性常用總酸值（total acid number，TAN mgKOH/g） 來表示，主要的測(cè)量方法有滴定法（GB/T 264）、電位滴定法（GB/T 7304）、顏色指示劑法（GB/T 4945）、半微量顏色指示劑法（SH/T 0163）等。其中滴定法、顏色指示劑法和半微量顏色指示劑法是根據(jù)顏色的變化判斷終點(diǎn)，方法簡(jiǎn)單，不需要其他特殊設(shè)備，但對(duì)深色油品的終點(diǎn)難以判斷，而電位滴定法是根據(jù)電極電位的變化判斷終點(diǎn)，不受溶液顏色的限制，更適合微藻生物油總酸值的測(cè)量。

總酸值較高的環(huán)烷基原油，如單家寺原油，其總酸值為7.4 mgKOH/g[20]，微藻生物油總酸值則遠(yuǎn)高于此，達(dá)到50 mgKOH/g以上。DUAN等[5，24]對(duì)微藻Nannochloropsis sp.和C. pyrenoidosa進(jìn)行水熱液化，得到生物油總酸值分別為256mgKOH/g和 133.2mgKOH/g；ELLIOTT等[18]對(duì)4種微藻Nannochloropsis sp.的水熱液化研究顯示，生物油總酸值為59～74mgKOH/g。微藻生物油的酸性，主要來自水熱液化反應(yīng)中生成的酸性含氧化合物，因此在不同原料和不同工藝條件下會(huì)有一定差別。

1.4元素組成與熱值

熱值是燃料質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，生物油熱值越高，其能量密度越大，相對(duì)運(yùn)輸成本就越低。生物油熱值可以通過氧彈量熱儀直接測(cè)量，但更多研究者選擇利用元素組成由計(jì)算公式得出。針對(duì)氮、硫元素和灰分含量的不同，常用的計(jì)算公式有Dulong公式HHV（MJ/kg） = 0.3382C + 1.4428 （H?O/8）、Boie公式HHV（MJ/kg） = 0.3516C + 1.16225H - 0.1109O + 0.0628N + 0.10465S、Channiwala和Parikh公式HHV（MJ/kg） = 0.3491C + 1.1783H + 0.1005S - 0.1034O - 0.0151N -0.0211Ash等，F(xiàn)ASSINOU等[25]對(duì)計(jì)算公式進(jìn)行了總結(jié)。元素組成，不僅是微藻生物油熱值計(jì)算的依據(jù)，也是分析其復(fù)雜混合物體系化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的入手點(diǎn)。研究者一般利用元素分析儀，分析生物油中碳、氫、氮、硫和氧元素含量。

由于不同種類微藻元素及化學(xué)組成存在差異，其水熱液化生物油元素組成也有所不同。表1對(duì)微藻生物油的元素組成及熱值進(jìn)行了總結(jié)，其大致范圍是碳70%～80%、氫8%～10%、氮4%～8%、硫<1%、氧8%～15%、熱值32～38 MJ/kg。與重質(zhì)原油或常減壓渣油相比，微藻生物油的特點(diǎn)是：H/C比較低，氮、氧含量較高，硫含量較低。這意味著微藻生物油中含有較多的芳香基和不飽和鍵，且存在大量非烴化合物，如含氮、含氧化合物等，熱值相對(duì)較低，但更加清潔。由表1可知，生物油中氮、氧含量遠(yuǎn)低于原料，說明水熱液化過程中有脫氮、脫氧反應(yīng)發(fā)生。TOOR等[26]研究顯示，隨著反應(yīng)溫度升高到350℃，生物油中氮、硫、氧含量顯著降低，生物油熱值升高。

表1　微藻生物油的元素組成與熱值

1.5沸程分布

由元素組成分析可知，微藻生物油與重質(zhì)原油相比，烷烴特別是直鏈烷烴含量低，芳香基、不飽和鍵以及雜原子化合物含量高，因此其沸程分布也有所不同。生物油沸程分析主要是利用高溫氣相色譜（汽化溫度>400℃）法進(jìn)行模擬蒸餾（ASTM D2887，D7169）。ROSS等[27]提出利用熱重法分析生物油沸程，但熱重法受加熱速率影響，當(dāng)缺少高溫氣相色譜實(shí)驗(yàn)條件時(shí)，該方法可作為補(bǔ)充。

微藻生物油與重質(zhì)原油相比，低沸點(diǎn)組分含量較低，高沸點(diǎn)組分含量較高。VARDON等[28]分析了微藻Spirulina、Scenedesmus生物油的沸程分布，并與Illinois頁巖油進(jìn)行了對(duì)比，微藻生物油沸程400℃以上約占46%～55%，其中約20%屬于減壓渣油（>538℃），而與輕質(zhì)油品相關(guān)的低沸點(diǎn)（100～200℃） 組分含量不足5%，明顯低于Illinois頁巖油。ROSIS等[17]報(bào)道了相似的研究結(jié)果，微藻Nannochloropsis生物油沸程主要分布在332～549℃，約占64%，沸程254℃以下少于5%。EBOIBI 等[29]對(duì)微藻Spirulina sp.、Tetraselmis sp.生物油的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也驗(yàn)證了微藻生物油沸程分布的一般特點(diǎn)。

1.6平均分子量

微藻生物油是一種復(fù)雜混合物體系，分子量范圍很廣，平均分子量可以通過尺寸排阻色譜法（size exclusion chromatography，SEC）測(cè)量，它是根據(jù)試樣分子的尺寸和分子量不同來實(shí)現(xiàn)分離的。測(cè)量時(shí)生物油通常溶解在有機(jī)流動(dòng)相中，因此該方法也被稱為凝膠滲透色譜法（gel permeation chromatography，GPC）。

生物油中含有大量重質(zhì)分子，VARDON等[30]報(bào)道微藻Spirulina生物油的重均相對(duì)分子質(zhì)量Mw和數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量Mn分別為1870和890，其相對(duì)分子質(zhì)量范圍一直延續(xù)到10000以上。VARDON 等[28]還對(duì)微藻Spirulina、Scenedesmus生物油和Illinois頁巖油進(jìn)行了分析對(duì)比，兩種生物油的平均相對(duì)分子質(zhì)量Mw/Mn分別為1860/700和3260/1330，遠(yuǎn)高于頁巖油的670/270。ALBA等[31]報(bào)道了類似的結(jié)果，反應(yīng)溫度250℃，微藻Desmodesmus sp.生物油中含有大量重質(zhì)分子（2000～10000），并有3個(gè)明顯的分布峰（400～500，900～1000，1000～1100）；當(dāng)反應(yīng)溫度升高到375℃時(shí)，重質(zhì)分子含量降低，輕質(zhì)分子含量增加。BARREIRO等[32]測(cè)量了8種不同微藻生物油的相對(duì)分子質(zhì)量分布，在上述相同范圍內(nèi)出現(xiàn)分布峰，隨著反應(yīng)溫度的升高，峰逐漸寬化并向輕質(zhì)分子一端移動(dòng)。

2　微藻生物油的精制

除反應(yīng)條件苛刻、設(shè)備投資成本較高外，生物油的劣質(zhì)性進(jìn)一步限制了其作為化石燃料替代品的應(yīng)用范圍。微藻生物油存在黏度大、酸值高、氮氧元素含量高、熱值低等缺點(diǎn)，其性質(zhì)與汽柴油相距甚遠(yuǎn)，不能直接作為內(nèi)燃機(jī)燃料使用，因此研究者嘗試了多種方法對(duì)微藻生物油進(jìn)行加工精制。

2.1催化加氫液化

催化加氫液化是指在水熱液化過程中，加入催化劑或氫氣氣氛，以提升生物油性質(zhì)。催化加氫液化催化劑主要有均相酸堿催化劑和異相金屬催化劑。

2.1.1均相酸堿催化劑

均相本酸堿催化劑主要是通過強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性化合物，增加反應(yīng)環(huán)境中H+或OH?濃度，促進(jìn)生物質(zhì)大分子分解和生物油生成[35]。其中研究較多的是Na2CO3，文獻(xiàn)普遍認(rèn)為Na2CO3可以增加液化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和生物油產(chǎn)率，并輕微提高生物油熱值[22，36-38]。對(duì)于其他性質(zhì)如黏度，則是溫度的影響仍然起主導(dǎo)作用，催化劑在不同溫度下對(duì)生物油黏度的影響并不一致。MINOWA等[22]以Na2CO3為催化劑，考察了微藻Dunaliella tertiolecta在不同溫度下的液化行為，結(jié)果表明反應(yīng)溫度為300℃時(shí)，加入5%的Na2CO3可以明顯降低生物油的黏度（14000cP降至5000cP），但在250℃和340℃條件下，加入催化劑使得生物油黏度有不同程度增加。JENA等[35]在相同的催化劑用量下進(jìn)行了微藻Spirulina platensis的水熱液化研究，結(jié)果顯示反應(yīng)溫度為350℃時(shí)，加入Na2CO3使得生物油黏度增大（52.10cP升至74.60cP）。此外，ROSS等[27]對(duì)比了堿性催化劑（Na2CO3、KOH）和有機(jī)酸性催化劑（CH3COOH、HCOOH）對(duì)水熱液化的影響，研究發(fā)現(xiàn)使用有機(jī)酸性催化劑生物油具有較低的沸點(diǎn)和較好的流動(dòng)性。

2.1.2異相金屬催化劑

異相金屬催化劑主要是負(fù)載型貴金屬或過渡金屬催化劑，通過在反應(yīng)過程中引入氫氣氣氛，促進(jìn)加氫反應(yīng)進(jìn)行。由于加氫脫氧、加氫脫氮等各類加氫反應(yīng)存在，生物油元素組成和熱值均能得到改善。DUAN等[4]進(jìn)行了微藻Nannochloropsis sp.的催化加氫液化研究，結(jié)果顯示，在水熱液化過程中加入Pt/C等催化劑后，生物油H/C和O/C分別由1.68 和0.092改善至1.74和0.082，黏度也明顯降低。BILLER等[39]考察了Co-Mo/Al2O3、Ni/Al2O3和Pt/Al2O3對(duì)微藻Chlorella vulgaris和Nannochloropsis occulta水熱液化的影響，3種催化劑都具有一定脫氧能力，其中Co-Mo/Al2O3和Pt/Al2O3可以脫除碳水化合物和蛋白質(zhì)中的氧，而Ni/Al2O3可以脫除脂類中的氧，與不加催化劑相比，生物油中氧含量普遍降低了2%～10%。XU等[40]考察了Ce/HZSM-5對(duì)微藻Chlorella pyrenoidosa水熱液化的影響，結(jié)果顯示Ce/HZSM-5具有明顯的脫氮效果，微藻生物油氮含量由7.44%降至0.24%。

2.2催化加氫精制

與催化加氫液化不同，催化加氫精制是在水熱液化反應(yīng)結(jié)束后，針對(duì)制得的生物油進(jìn)行精制，常用催化劑包括石油化工加氫催化劑和貴金屬催化劑。DUAN等[5，33]研究發(fā)現(xiàn)微藻生物油催化加氫精制效果明顯，在Pt/C和高壓氫氣條件下，生物油O/C和N/C分別由0.063和0.054降至0.041和0.023，酸值由256 mgKOH/g降至25.3 mgKOH/g，熱值提高到43.0 MJ/kg，此外Ru/C和Raney-Ni也有較好的提質(zhì)效果。ELLIOTT等[18]利用連續(xù)流兩段式加氫裝置對(duì)微藻生物油進(jìn)行了催化加氫精制研究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示[41]。生物油和氫氣從頂部進(jìn)入固定床催化反應(yīng)器，以滴流的形式向下穿過床層，離開反應(yīng)器后，產(chǎn)物被冷卻并被雙缸采樣系統(tǒng)收集。區(qū)域一低溫加氫段使用Ru/C催化劑，區(qū)域二高溫加氫段使用硫化Co-Mo催化劑，通過兩段式加氫處理，生物油密度降低到汽柴油水平（0.77～0.80g/mL），黏度降低至3.6cP（40℃）以下，酸值降低至0.2mgKOH/g以下，氮氧元素含量分別降低至0.25%和1.8%以下。

2.3熱加工精制

由于催化加氫精制存在催化劑成本高和氫氣消耗大等問題，ROUSSIS等[17]提出一種無需催化劑和高壓氫氣的生物油熱處理方法，降低了精制成本。微藻生物油在不同溫度（350℃、400℃、450℃）和氮?dú)鈿夥障聼崽幚?0min后，密度由0.9612g/mL降至0.8780g/mL（22.8℃），氧元素含量由5.7%降至0.2%，熱值提高到45 MJ/kg，金屬元素含量也有所降低。通過模擬蒸餾發(fā)現(xiàn)，生物油中高沸點(diǎn)組分減少，低沸點(diǎn)組分增加，改善了生物油的沸程分布。另外，熱處理還減少了生物油中的酸性組分，降低了總酸值。熱加工精制產(chǎn)率與催化加氫精制相當(dāng)，約為80%～86%，而反應(yīng)壓力大大降低，僅為4.2 MPa，是一種極具應(yīng)用潛力的微藻生物油精制工藝。

微藻生物油的精制工藝主要有催化加氫液化、催化加氫精制和熱加工精制，催化劑包括均相酸堿催化劑和異相金屬催化劑。通常認(rèn)為，催化加氫精制效果最佳，催化加氫液化和熱加工精制則次之。催化加氫液化反應(yīng)結(jié)束后，異相催化劑與固體殘?jiān)旌想y以分離，且催化劑容易失活，不利于連續(xù)生產(chǎn)；均相催化劑成本較低，對(duì)微藻生物油的品質(zhì)提升也有限。催化加氫精制多采用固定床反應(yīng)器，方便催化劑再生，由于受反應(yīng)器結(jié)焦、催化劑成本和氫氣消耗等因素的限制，微藻生物油精煉制備車載動(dòng)力燃料的研究至今未報(bào)道取得突破性進(jìn)展。

圖1　微藻生物油連續(xù)流兩段式加氫裝置[41]（1atm=1.013×105Pa）

3　結(jié)　語

微藻生物油近些年獲得了很大關(guān)注，一些課題組已經(jīng)展開其連續(xù)流生產(chǎn)工藝的研究，以便于未來的工業(yè)化放大。但要實(shí)現(xiàn)微藻生物油的商業(yè)推廣，不僅需要成熟的技術(shù)工藝，還需要合適的應(yīng)用途徑來解決生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)性等問題。通過總結(jié)與分析可以得出，微藻生物油硫含量較低，其密度、黏度與重質(zhì)原油和常減壓渣油等劣質(zhì)原料油性質(zhì)相近，作為現(xiàn)代石油煉制工業(yè)原料油替代品有很大發(fā)展?jié)摿?。然而微藻生物油氮、氧元素含量較高，不僅降低了熱值，還導(dǎo)致了較高的酸性和腐蝕性；沸程分布和平均相對(duì)分子質(zhì)量也顯示，其重質(zhì)分子含量較高。催化加氫等工藝可以改善微藻生物油的物理性質(zhì)，為了開發(fā)和優(yōu)化生產(chǎn)、精制工藝，還需要對(duì)微藻生物油的化學(xué)組成和性質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步研究。

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·技術(shù)信息·

Physical properties and their measuring methods of hydrothermal liquefaction bio-crude from microalgae：a review

ZHANG Jixiang，WANG Dong，WEI Yaodong
（School of Chemical Engineering，China University of Petroleum (Beijing)，Beijing 102249，China）

Abstract：Hydrothermal liquefaction (HTL) bio-crude from microalgae cannot be directly used as transportation fuels，but can find new applications when integrated with modern petroleum processing techniques. The physical properties of HTL bio-crude from microalgae，including density，viscosity，acidity，elemental composition，heating value，boiling range distribution and average molecular weight，were summarized and compared to heavy crude oil and residue oil. The measuring methods were also briefly introduced. Upgrading of HTL bio-crude from microalgae was reviewed based on comparing various upgrading methods and performances. It is important to point out that compared with heavy crude oil and residue oil，HTL bio-crude from microalgae has similar density and viscosity，higher acidity，lower heating value，higher content of oxygen and nitrogen and high boiling point components and larger average molecular weight. Hydrotreating of HTL bio-crude from microalgae can significantly improve its quality. However，it was constrained by coking of the reactor，high catalysts cost and hydrogen consumption.

Key words：biofuel; hydrothermal; liquefaction; microalgae; physical property

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（21406265）及中國(guó)石油大學(xué)(北京)科研基金（2462013YJRC022）項(xiàng)目。

收稿日期：2015-05-04；修改稿日期：2015-05-29。

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.013

中圖分類號(hào)：TK 6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1000–6613（2016）01–0098–07