生物质或煤在高温下与氧化性气体（氧气／空气、水蒸气等气化剂）反应，生成氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷等不凝气体产物的过程称为气化，是生产合成气、氢气、替代天然气燃料等的主要途径，该过程涉及原料热解和热解产物与气化剂反应等一系列复杂反应过程。传统气化反应条件苛刻（高温高压）。温和条件（例如低于900℃，常压）下气化由于未达到热力学平衡状态，会副产焦油和半焦（焦炭），通常需辅以催化。气化过程产生的焦油、细颗粒物（灰分、焦粉及带出的床料等）、碱金属、以及含硫、氮和氯化合物等，会对下游设备和应用带来危害。催化温和气化有助于提高气化效率、减少煤气中焦油含量、调控产气的组成、降低投资成本等。

本课题组在国家自然科学基金、国家高技术研究发展计划（863计划）项目等资助下，根据解耦-优化-再耦合原理，构建了基于固载体双循环的固体燃料催化水蒸气气化制富氢气体（合成气）技术体系。

该工艺具有如下技术特点：

①原料热解/半焦气化、焦油重整和燃烧子过程全解耦，利于过程优化控制；

②水蒸气气化、催化气化和钙基吸收强化重整循环耦合，实现产气组成定向调控；

③产气原位热脱硫、焦油原位重整和移动颗粒层过滤除尘，产气清洁。

④采用天然矿物固载体作为基础循环床料；

⑤适用于生物质和包括劣质褐煤在内的低阶原料路线，过程集约，条件温和，环境友好。

 

基于该反应器平台，已开展原料处理量为0.2 kg/h的生物质、褐煤、不黏煤的水蒸气气化和催化气化实验。

                                              

图1  双循环反应系统催化水蒸气气化工艺原理

科研项目：

1. 国家高技术研究发展计划（863计划）项目：生物质催化气化集成费托合成制备液体燃料新工

  艺（2008AA05Z407）, 2008-2011.

2. 国家自然科学基金面上项目：外循环并流移动床生物质催化气化制富氢气体体系的构建

 （500776013）, 2008-2010.

3. 企业委托项目：生物质及褐煤共热解气化制合成气的研究, 2012-2017.

 

发明专利：

1. 一种由固体有机物水蒸气气化制取富氢气体的方法, CN201310316605.7, 授权公告号

  CN103468322B.

2. 生物质气化焦油水蒸气转化制氢催化剂和制备方法, CN200810012428.2, 授权公告号

  CN101332428B.

3. 坡缕石负载镍基生物质焦油重整制氢催化剂及其制备方法, CN200710157439.5, 授权公告号

  CN100586560C.

4. 固体燃料催化气化制富氢气体的方法, CN200710011214.9, 授权公告号CN101045524B.

5. 固体热载体催化气化生物质制取富氢气体的方法, CN03133799.6, 授权公告号CN1277740C.

6. 一种复合载氧体、制备方法及其在固体燃料气化中的应用，CN201710191641.3, 授权公告号

  CN 107057797B.

7. 含碳原料气化制清洁合成气的方法和装置，CN201611147150.0, 公开号CN106635165A,

    实质审查阶段

 

学术论文：

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