生物质炭在焦油裂解脱除领域的研究进展

贺东洋, 梁国威, 李欣阳, 吴双奕, 牛淼淼

(南京工程学院 能源与动力工程学院,江苏 南京 211167)

生物质作为一种可再生、廉价、可持续和环境友好原料,是可持续发展的理想清洁能源,具有解决目前能源紧缺及环境污染问题的潜力[1]。气化是生物质能源利用的有效手段之一,生物质在气化过程中除了生成可燃气之外,还会生成组分复杂的可冷凝有机化合物,即为焦油。焦油问题严重制约了生物质气化的工业化应用[2]。因此,如何在气化过程中有效去除焦油显得至关重要。根据脱除原理不同,焦油脱除方法可分为物理法和化学法,其中,物理法主要有干法、湿法、电捕法,化学法包括热裂解、催化裂解等。热裂解一般需要在1 000～1 200 ℃下进行才能取得较好的效果,在实际应用中很难实现。通过添加催化剂可以显著降低焦油的裂解温度、减少能耗,催化裂解可以将绝大部分的焦油裂解,使得产气率大大提高[3-4],焦油裂解后的产物成分与燃气相似。因此,催化裂解被认为是在较低温度下将焦油化合物转化为可燃气体的有效方法之一[5]。

焦油在550～900 ℃下进行催化裂化时,一般要加入催化剂以提高催化效果。生物质炭对焦油表现出了良好的催化裂解性能,其本身的孔隙结构使其可改性成为吸附剂[6]。同时,生物质中所含的微量金属可进一步改善生物质炭的催化活性,促进其作为焦油裂解催化剂应用。本文总结归纳了焦油脱除的研究方法、催化转化的作用机理、主要影响因素及近年来的研究进展,同时还对比了不同催化剂的催化性能,重点介绍了生物质炭催化裂解焦油的研究现状及主要技术方向,以期为未来生物质气化技术的进一步发展提供指导。……