为改善未来的能源结构和缓解目前严重的环境污染问题，人们越来越重视清洁能源——氢能的开发和利用。生物质催化气化制氢是富有发展前景的利用可再生资源制氢技术。但是，制约目前生物质气化制氢技术发展的主要问题是产气中H₂含量低和焦油含量高。水蒸汽作为气化剂和使用催化剂是提高产气中H₂含量和降低焦油含量的有效手段。基于此，本论文提出了用循环固体热载体法的ECCMB（External CirculatingConcurrent Moving-Bed，外循环并流移动床）催化气化制氢工艺，目标是减少焦油产生和提高产气中H₂含量。ECCMB反应系统由气固并流移动床气化器和快速流化床燃烧器构成。催化剂同时作为固体热载体在两器间循环，将燃烧半焦和催化剂积炭释放的热量提供给气化反应。在气化器内，顺序发生灼热固体热载体加热条件下的生物质快速热解、热解焦油催化转化和半焦气化等过程。ECCMB气化工艺综合了生物质快速热解、焦油催化转化、热载体加热和催化剂再生无切换连续进行等特点。 围绕该工艺的构建，本论文主要展开下述工作： 作为ECCMB气化过程的初始阶段，快速热解过程对气化产品分布有重要影响。本论文用落下床反应器研究生物质快速热解和水蒸汽气化特性，考察了原料、粒度、温度、S／B比（水蒸汽与生物质进料质量比）等对产品分布的影响。研究发现，在落下床中短停留时间（＜2s）和高加热速率下，生物质热解和原位焦油水蒸汽转化、半焦水蒸汽气化、水煤气变换反应同时发生；高加热速率有利于生物质转化、提高产气中H₂含量和减少焦油含量。研究还发现，在落下床生物质水蒸汽气化过程中，高温下水煤气变换反应对产气组成有重要影响；在落下床中催化剂和焦油的接触时间短，焦油不能得到充分转化。 ECCMB气化工艺要求催化剂具有高催化活性和强抗磨损能力，并且价格低廉。本沦文通过比较石灰石、白云石和橄榄石等天然矿石的焦油转化催化活性，筛选出适合用于ECCMB气化工艺的催化剂。研究发现，煅烧预处理可以提高橄榄石的催化活性，其原因是高温煅烧使Fe从镁铁硅酸盐结构中脱出，在颗粒表面生成α-Fe₂O₃；在生物质水蒸汽气化过程中，α-Fe₂O₃被产气中的H₂原位还原为金属Fe，充当催化活性中心；随着煅烧温度升高和时间延长，可还原α-Fe₂O₃生成量增多，橄榄石催化活性提高；煅烧预处理使橄榄石颗粒表面Fe的分布比原矿均匀；MgO和Fe₂O₃含量高的橄榄石有较高催化活性；橄榄石的抗磨损能力强，因此它是一种理想的气化器内焦油转化催化剂。虽然白云石催化活性高，但是煅烧后质地软，不适合用于流化床气化反应体系。