全球能源转型浪潮下，传统炼油行业正面临减排与创新的双重压力。近期，浙江大学团队在《Frontiers in Energy》期刊发表综述，系统梳理了生物质原料与石油原料在现有炼油设备中的共处理技术进展。这项研究为炼油厂提供了一条“旧瓶装新酒”的低碳路径——无需大规模改造设施，即可生产更清洁的燃料。

为何需要“混搭”？

传统炼油厂以石油为单一原料，但石油资源日益稀缺，且化石燃料使用加剧碳排放。生物质作为唯一可再生的碳源，理论上可替代部分石油。然而，生物质直接加工面临两大难题：一是其高含氧量、高酸性的特性与传统炼油设备不兼容；二是独立建设生物质炼厂成本高昂，难以规模化。

共处理技术的核心思路是“借壳生产”——将生物质原料（如植物油、热解生物油）按一定比例与石油原料混合，利用现有炼油设备（如催化裂化装置FCC、加氢处理装置HDT）同步加工。这种模式既避免了新建生物炼厂的投资，又能利用炼油厂成熟的运输和分销网络，显著降低运营成本。数据显示，与传统生物炼厂相比，共处理可减少约20%的综合成本。

植物油与石油的“化学反应”

植物油（如大豆油、废弃食用油）因含氧量较低、化学结构简单，成为目前共处理的主要生物质原料。巴西石油公司早在上世纪80年代便尝试用大豆油替代部分石油进行催化裂化，结果发现所得汽油辛烷值更高，硫、氮杂质含量显著降低。研究显示，植物油在FCC装置中裂解时，氧元素主要通过生成水的方式脱除，这一过程释放的热量甚至能降低裂解能耗。

然而，植物油并非完美选择。其供应链受粮食市场波动影响，且原料供应量有限。近年来，木质纤维素类生物质（如秸秆、木材）因其成本低、来源广，逐渐成为研究热点。这类生物质通过热解或水热液化可转化为生物油，但其高含氧量（可达50%）直接加工易导致设备结焦。为此，科学家开发了预处理技术：通过催化加氢脱氧（HDO）或催化快速热解（CFP）降低生物油含氧量，使其更适配炼油工艺。

从实验室到工业：共处理的“实战考验”

实验室研究显示，未经处理的木质纤维素生物油与石油混合加工时，即使添加比例仅3%，也会导致设备堵塞和焦炭产量激增。但预处理后的生物油表现显著改善。例如，瑞典最大燃料公司Preem在Lysekil炼油厂进行中试，将2%的热解生物油与石油共处理，成功产出符合标准的汽油和柴油，且未影响设备稳定性。该公司计划未来两年扩大规模，加工5万吨生物油。

加氢处理（HDT）工艺的共处理案例同样值得关注。芬兰耐思特（Neste）公司利用现有HDT装置，将废弃油脂与石油混合加工，日产可再生柴油达4000桶。这种“混搭”模式不仅减少了对纯石油的依赖，还因生物质碳的可再生性降低了全生命周期碳排放。

催化剂：共处理的“幕后推手”

无论是FCC还是HDT工艺，催化剂性能直接影响共处理效果。传统炼油催化剂（如FCC平衡催化剂E-CAT、加氢处理钴钼催化剂）并非为生物质设计，但研究发现其仍具备一定适应性。例如，FCC催化剂中的沸石结构可吸附生物质含氧化合物，通过脱水反应脱氧；而钴钼催化剂在加氢处理中能同步脱除硫、氮和氧。不过，生物质中的碱金属（如钾、钠）会中和催化剂酸性位点，导致失活。为此，科学家建议通过酸洗或过滤预处理生物油，去除金属杂质。

经济与环保的平衡术

共处理技术的最大吸引力在于其经济性。以瑞典Preem项目为例，生物油与石油共处理无需改造设备，仅需调整进料系统。相较于独立生物炼厂，这种模式节省了约80%的基建投资。环境效益同样显著：生物质碳替代化石碳可减少炼油环节碳排放，而共处理中生物质含氧化合物的高效转化还降低了尾气污染物排放。

不过，技术挑战依然存在。例如，生物油与石油的相容性差可能导致分层；加氢处理中生物质脱氧产生的COx会抑制脱硫反应。对此，科学家提出分级加工策略：将预处理后的生物油与石油在不同反应段分别加工，或通过优化催化剂设计减少副反应。

未来：从“配角”到“主角”

尽管共处理技术尚未完全成熟，但其“即插即用”的特性为传统炼油厂提供了一条渐进式转型路径。未来研究方向可能集中在三方面：一是开发生物质专用催化剂，提升共处理效率；二是建立生物质供应链，解决原料分散性问题；三是优化工艺参数，扩大生物质混合比例。

正如论文通讯作者王树荣教授所言：“共处理不是颠覆性创新，而是现有工业体系的适应性升级。它让炼油厂在维持生产的同时，逐步拥抱可再生能源。”这种“温和变革”或许正是传统能源巨头迈向碳中和的关键一步。

在全球能源结构重塑的背景下，共处理技术像一座桥梁，连接着化石能源的今天与可再生能源的明天。它证明，绿色转型未必需要推倒重来，善于利用现有资源同样能开辟新天地。

来源: FIE能源前沿期刊