1.1目的及意义

随着社会的发展和生产力的提高，人们对于能源的需求量越来越大。当今世界人类所使用的主要能源是煤，石油，天然气等化石能源。然而随着化石能源的大量使用，依赖化石能源所引发的各种环境问题以及化石能源的不可再生性逐渐受到人们的重视。因此，寻求新的绿色可持续清洁能源已经逐渐成为当前能源领域研究的重点。生物质能是一种来源于生物的可再生能源，生物质能因其“存量大”、“分布广泛”、“可再生”、“CO₂近零排放”、“低硫、氮含量”等优点，其大力开发和利用有助于解决当前严峻的能源短缺与环境污染问题。生物质可以直接利用也可以转化为气体、液体作为燃料或者生产化工产品的原料。当前生物质气化是生物质能利用的重要技术之一，生物质气化可以将低品位的生物质原料转化为高品位的气化合成气。然而在生物质气化过程中不可避免的会产生副产物——焦油。焦油的产生不仅会造成气化效率和热效率大幅较低，对下游设施产生不利影响，也限制了合成气的应用。为了有效减少焦油含量，国内外已经对焦油催化转化技术进行了深入研究，许多催化剂（天然矿石类催化剂、金属催化剂、炭和炭衍生的催化剂等）被用于生物质气化焦油催化裂解重整中。因此，通过选择制备合适的催化剂，控制反应环境使气化过程中产生的焦油裂解重整为富氢气体对于提高气化合成气的品质具有重要意义。

1.2国内外的研究现状

生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，它一直是人类赖以生存的重要能源之一，通常包括农林废弃物、能源作物、水生植物、生活污水、城镇固体废弃物等。生物质转化为能源的方式有很多种，主要分为热化学转化和生物化学转化两大类。其中热化学转化技术包括直接燃烧、热解、气化、催化加氢液化，生物化学转化主要有厌氧消化和发酵两种。其中生物质气化技术被认为是当前能源利用最具前景的技术之一，生物质气化目前主要应用于供热、窑炉、发电、合成燃料和燃料电池等领域。合成燃料是生物质气化最新的发展趋势，生物质可以通过气化方式生产合成气，并通过合成生产费托液体燃料和含氧液体燃料 (如甲醇、二甲醚)，能替代现有的石油和煤炭化工，缓解第一代生物能源——生物柴油对粮食的压力。

生物质气化是指生物质在高温下（800-900^oC）不完全氧化生成H₂、CH₄、CO及CO₂等气态混合物的过程。与直接燃烧相比，生物质气化具有许多优点，它将低品位的原料转化为高品位的可燃气体，不仅可以直接燃烧或用于发电，还可以转化为液体输送燃料。焦油是生物质气化过程中不可避免地产生的可冷凝有机化合物，焦油的成分十分复杂，包括苯、酚类、其它含氧烃和多环芳烃（PAHs）在内的一百多种化合物，焦油的数量和组成受到生物质原料种类、操作条件、气化炉、气化剂等诸多因素的影响。然而气化过程中焦油的存在会引发诸多问题，气化焦油的形成不仅会大幅度较低气化效率和热效率造成能量浪费，还会在低温时凝结为液态，形成气溶胶等产物，重新聚合后可形成积碳，从而导致燃料气管道、过滤器等下游设备的堵塞和腐蚀，严重危害设备正常生产。而且焦油成分中的有毒物质对人类健康构成威胁。因此焦油的存在限制了合成气的应用和生物质热解和气化技术的商业化，成为限制生物质气化技术发展的主要瓶颈。