裂解油中含有哪些污染物？了解生物油的固有挑战

裂解油中的主要污染物是氧、水和各种活性含氧化合物。与几乎完全由碳氢化合物组成的传统原油不同，裂解油的“污染”是其固有的化学性质。这种高氧含量是其最具挑战性特性的根本原因，包括高酸度、热不稳定性和与化石燃料的不混溶性。

“污染物”一词可能具有误导性。裂解油不像原油那样被硫污染。相反，其基本组成——水和富氧有机分子的复杂乳液——是其作为直接替代燃料使用的主要障碍。

核心挑战：一种根本上含氧的液体

裂解油的问题直接来源于其原料生物质。生物质富含氧，裂解过程将大部分氧保留在最终的液体产品中。

裂解油的氧含量可达40%（按重量计）。这种氧不是游离气体，而是化学键合在有机分子中，形成一种与碳氢化合物根本不同的复杂混合物。

该油还是一种含有大量水（通常为15-30%（按重量计））的乳液。这些水被精细分散并充分混合，降低了油的能量密度，并给燃烧和精炼带来了挑战。

大部分氧以有机酸的形式存在，最显著的是乙酸。这些酸使油的pH值非常低（通常为2-3），使其对标准碳钢设备（如管道、泵和储罐）具有高度腐蚀性。

甲醛等化合物也存在。这些化合物以及其他活性物质使油的化学性质不稳定。它们容易随时间或受热而相互反应。

该油还含有较大、更复杂的分子，如酚类和寡糖（糖类）。这些高分子量化合物导致油的粘度高，并使其倾向于聚合。

这些固有的化学性质带来了重大的实际挑战，阻碍了裂解油作为石油产品的简单替代品。

当加热到约80°C以上时，活性含氧化合物开始聚合。这个过程会不可逆地使油变稠，最终变成固体焦炭或焦炭，这会堵塞燃料管线并污染加工设备。

高酸度要求所有处理裂解油的基础设施——从储罐到发动机部件——都必须由昂贵的耐腐蚀材料（如不锈钢）建造。

裂解油不与汽油或柴油等非极性碳氢化合物燃料混合。这是因为其高氧和水含量使其成为极性液体，类似于水本身。这阻碍了它在传统炼油厂中进行简单的共处理。

至关重要的是要明白，这些“污染物”并非偶然杂质，而是原始裂解油的内在特征。

含氧成分是生物质低温热分解的直接结果。生产低氧油需要完全不同的工艺，例如高压加氢处理。

由于其不稳定性、腐蚀性和不混溶性，原始裂解油不能用作“直接替代”燃料。它必须首先经过升级过程，最常见的是加氢脱氧（HDO），通过与氢气反应去除氧。

这一升级步骤将含氧分子转化为稳定的碳氢化合物，生产出与现有炼油厂基础设施兼容的合成原油。然而，这个过程增加了显著的成本和复杂性。

您处理裂解油的策略完全取决于您的最终目标。

如果您的主要重点是生产运输燃料：您必须计划一个强大且成本高昂的升级过程，以去除氧气、稳定油品并使其与传统炼油厂兼容。
如果您的主要重点是固定式供热或发电：您可以在专门设计的锅炉或涡轮机中直接使用原始油，这些锅炉或涡轮机采用耐腐蚀材料建造，并经过工程设计以处理其独特的特性。
如果您的主要重点是提取有价值的化学品：将酚类等含氧化合物视为产品而非污染物。您的目标将是开发分离和纯化技术，以分离这些高价值化学品。

了解这些固有特性是有效升级、处理或从这种复杂的再生液体中提取价值的第一步。