随着化石能源的逐渐匮乏及温室气体的增加,新能源与可再生能源的发展已迫在眉睫,而在众多的新能源和可再生能源中,生物质能源占有非常重要的地位。目前,生物质热解气化技术的研究越来越受到人们的关注,在生物质热解气化过程中,焦油是不可避免的副产物。焦油的存在不利于生物质热解气化产气的后续利用,为此许多学者正致力于寻求一种高效的焦油脱除办法,而催化裂解法是目前最有效、最先进的焦油脱除办法。它不仅能降低反应温度,还能提高焦油转化率和产气率。本文以杉木粉及杂木粉为生物质原料,采用热解气化法制取的粗燃气对自制整体式催化剂的活性、稳定性及再生性能等方面进行了详细的测试。　　 在催化剂的制备过程中,堇青石载体的酸处理时间要适中,如果酸预处理时间过长则会使载体机械强度降低且比表面积减小,当预处理时间为5h时,所得堇青石载体比表面积最大为156m2/g,孔径大小主要集中在2～4nm之间。与程序升温干燥和普通干燥法相比,微波干燥法所得催化剂表面活性组分的分布最均匀。活性组分负载量与负载次数间呈线性关系,负载量越高,催化剂的比表面积越小。与酸处理后的载体相比,还原后的催化剂表面因单质镍颗粒的存在而变的比较粗糙。　　 以生物质热解气为粗燃气,通过考察镍基整体式催化剂在不同工艺条件、活性组分负载量及反应时间下的性能可知,重时空速对焦油裂解率的影响要大于其对产气组分的影响,而温度对产气组分的影响相对比较大,当温度升到900℃时,产气中CH4及CO2的含量分别降3.62%和2.82%。与干燥处理过的生物质原料相比,未经干燥处理的生物质原料的产气率提高了0.1Nm3/kg。增加活性组分负载量有利于催化剂活性的提高,当负载量超过20%时,焦油裂解率超过80%。当重时空速为212kg/(h·m3)且催化温度为800℃时,镍基催化剂表现出了较稳定的催化性能,反应6h后,焦油裂解率仍处于80%以上,催化剂的积炭量约为1wt%。　　 通过对五种Ni/Co比不同的催化剂进行表征和活性测试可知,双金属催化剂表面NiO与CoO之间存在一定的相互作用且还原后可能形成了部分Ni-Co合金。重时空速的降低,明显有利于H2体积含量的增加,当重时空速降为424kg/(h·m3)时,产气中H2和CO的体积含量高达97%,且焦油裂解率也提高到了94%。催化剂的Ni/Co比对产气率的影响要大于其对焦油裂解率的影响,因为Co含量的增加不利于产气率的提高,因此综合考虑焦油裂解率及产气率两方面因素可知,当Ni/Co为3:1时催化剂性能最好。　　 通过对五种添加不同过渡金属的催化剂的表征、性能测试及稳定性分析可知,还原态催化剂中钼和镍形成了Mo-Ni合金,而另外四种过渡金属仍以氧化态形式存在,结合TPR可知活性组分与过渡金属氧化物之间有较强的相互作用,并导致其还原能力降低。但是,通过活性测试发现:五种催化剂的性能均比3Ni1Co/Cor.的性能要好,其中以1Mo3Ni1Co/Cor.催化剂的活性最好,在重时空速为706 kg/(h·m3)的情况下,其焦油裂解率就达到了96.6%且产气率也有1.22Nm3/kg。1Mo3NilCo/Cor.催化剂的稳定性明显要优于1Sm3Ni1Co/Cor.催化剂,待催化反应进行4h后,1Mo3Ni1Co/Cor.催化剂的焦油裂解率仍能保持90%以上,而1Sm3Ni1Co/Cor.催化剂的焦油裂解率却降至73.1%,且通过拉曼测试发现其表面有一定量的积炭存在,积炭的结构以石墨为主。　　 以生物质气化气为粗燃气,通过考察不同空气当量比及催化温度对1Mo3Ni1Co/Cor.催化剂性能的影响及其再生性能,发现当空气当量比为0.21时,催化后的产气率最高为1.28Nm3/kg;同时氢气产率也达到49.3g/kg。催化温度的升高,有利于焦油裂解率、产气率及产气热值等的增加,当催化温度为800℃时,焦油裂解率可达99.2%。在初始阶段再生后的催化剂性能要比新鲜催化剂稍低,但是经过4h反应后,其催化性能变的比较稳定且与新鲜催化剂相近,这可能是Mo2C作用的效果。根据一级动力学模型计算出了1Mo3Ni1Co/Cor.催化剂的活化能为33.79kJ/mol。　　 最后对产气重整及焦油裂解的机理进行了分析及推测,发现镍基催化剂上CH4与CO2重整反应的中间产物很可能是自由基CHxO,而CH4在催化剂表面的解离过程有可能是整个反应的速控步骤。Mo2C在CH4与CO2或水蒸气的重整反应中充当催化剂的角色。焦油的裂解过程以加氢、脱碳反应为主,但是也可能部分焦油被水蒸气或CO2解离出的自由基氧所氧化,从而导致焦油裂解路径的改变。总体来讲,整个焦油裂解过程分为两步:首先是多环芳烃(PAH)向单环苯的降解过程,然后是苯分子降解为小分子气体化合物的过程。