熱解油

熱解油是污泥熱解的目標產物，是污泥中有機物受熱分解的蒸汽經冷凝後得到的產物。熱解油包括水和有機物兩部分，這兩部分的比例也與熱解條件有很大關係，水相所占比例為熱解油質量的2%～10%，水相的pH值在8左右，是由於污泥分解所產生的溶於水的低分子含氮有機物呈弱鹼性。水相中含有一些可溶性的醇、脂肪酸和酯等低分子有機物，在水中的比例為2%左右。熱解油是一種含有多種有機物的複雜混合物，因有機組分性質的不同，會出現分層現象。

基本介紹

• 中文名：熱解油
• 外文名： bio—oil
• 別稱：生物油
• 性質：混合物
• 套用：加熱和發電
• 來源：生物質熱解

目錄

1.釋義

2.特性

3.套用

釋義

生物油（熱解油）是含氧量極高的複雜有機成分的混合物，這些混合物主要是一些分子量大的有機物,其化合物種類有數百種之多，從屬於數個化學類別，幾乎包括諸如醚、酯、醛、酮、酚、有機酸、醇等所有種類的含氧有機物。不同生物質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：熱解油通常是黑色到紅棕色，取決於其化學組成和碳微粒的存在。密度約為1 200 kg/m，高於燃料油，也大大高於原生物質。粘度為25 cP到1 000 cP，取決於水的含量。由於大量的含氧化合物的存在，它是有極性的，不能與碳氫燃料相混。氮含量比石油少；不含金屬和硫化物。生物質降解的產物含有有機酸(如甲酸和乙酸)，PH約為2～4。儲存容器要用防酸材料如不鏽鋼和聚烯烴材料。中和熱解油是不當的，會引起聚合反應。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%，並且不能用常規的方法(例如蒸餾)除去。當水含量高到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，改善穩定性，降低燃燒溫度和減少NO₂釋放。發熱值為19 MJ/kg(常規燃油為42～44 MJ/kg)。

液體燃料的生物油特點：可以代替常規燃料套用於鍋爐、內燃機和渦輪機上；含水率為25%時熱值為17 MJ/kg，相當於汽油/柴油燃料熱值的40%；不能和烴類燃料混合；不如化石燃料穩定；在使用前需進行性能測定。

(1)含水率

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於物料所攜帶的表面水和熱裂解過程中的脫水反應。水分有利於降低油的黏度，提高油的穩定性，但降低了油的熱值。

(2)pH值

生物油的pH值較低，主要是因為生物油中含有有機酸，如蟻酸、醋酸等造成的。因而油的收集貯存裝置最好採用抗酸腐蝕的材料，例如，不鏽鋼或聚烯烴類化合物。由於中性的環境有利於多酚成分的聚合，所以酸性環境對於油的穩定性是有益的。

(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，相當於40%同等質量的汽油或柴油。這意味著2．5 kg的生物油才相當於1 kg化石燃油的發熱量。

(5)黏度

生物油的黏度可在很大範圍內變化。室溫下，最低為10 cP，若是長期存放於不好的條件下，可以達到10000 cP。水分、熱裂解反應操作條件、物料情況和油品貯存的環境及時間對其有著極大的影響。

(6)固體雜質

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炭的粒徑也很小，旋風分離器不可能將所有的炭微粒分離下來，因此，可採用過濾熱蒸汽產物或液態產物的方法以更好地分離固體雜質。

(7)穩定性

生物油一個關鍵的特性是由於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境下的生物油，其黏度隨著環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

目前還沒有一個明確的生物油質量評定標準，常規燃料有其品質判定的標準，因此有必要建立一個針對於不同用途的生物油品質的評定標準。

套用

熱解油能夠作為化石燃料的替代品產生熱、電和化學物質。短期內可套用於燒鍋爐和熱電發電。長期考慮可套用於渦輪和柴油機。將熱解油升級為交通油，技術上是可行的，但需進一步的研發。通過熱解油提煉和衍生可獲取大量更廣泛的化學物質。

（1）加熱

熱解油中含有相當一部分水,其熱值比化石燃料的低。不過，火焰燃燒實驗表明快速熱解油可以替代重油和輕油用於工業鍋爐。雖然點燃、粘度、發熱值、穩定性和ph有很大的不同，其燃燒特性更接近輕質油。火焰燃燒實驗中所發現的問題與熱解油不同的特性有關，這些問題可以在實際套用中解決。用作鍋爐/爐子的燃料是熱解油的最直接套用；同時熱解油可以適用於與煤共燃的鍋爐發電。生物油還可作為柴油機的代用燃料。

（2）發電

熱解油可以直接用於發電。過去的幾年裡，熱解油在不同的柴油發動機以及改進的雙油料發動機上的試驗運行已達幾百小時。發動機的運行及測試結果是 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

只有生物質才能生產出“綠色”的碳氫化合物。以固體生物質為原料生產合成氣和以熱解油為原料生產合成氣的對比表明以熱解油氣化大規模生產更受鼓舞。以純氧氣化熱解油產生合成氣，再經過FT合成生產碳氫化合物在技術和經濟上是可行的。

（4）化學物質

生物油用於提取化學品：可製取特殊化學品；可製取多酚、化肥、農藥和具有環保要求的化學品；生產高價值的化學品可以提高生物油利用的經濟效益。