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积碳是焦油催化裂解技术过程中中会引起催化剂失活的有害物质,如何消除积碳是解决焦油问题的关键。本文在课题组前期研究工作的基础上,选择研究了不同的催化剂以及在不同条件下对焦油裂解制合成气以及催化剂上积碳的影响,目的在于将焦油催化裂解转化成小分子可燃性气体的同时,消除反应过程中催化剂上产生的积碳,保持催化剂的活性,具体开展了如下几方面的工作：(1)在800℃C与部分氧化条件下,在固定床反应器中研究了停留时间对氧化钙催化裂解焦油的影响,并且对比了焦油热催化裂解和部分氧化条件下的催化裂解的实验结果,分析了不同氛围对焦油的催化裂解以及析碳的影响。实验结果表明：在一定的实验条件下,随停留时间延长,合成气的体积百分数增加,伴随着积碳率增加,焦油转化率有下降的趋势。当停留时间为0.57s时,焦油部分氧化催化裂解的转化率为79.2%,积碳率为33%,合成气的产率为36%。焦油的热催化裂解焦油转化率为81%,积碳率为35%,合成气体积百分含量为36%,这表明氧气的加入有利于消除催化剂表面的积碳。(2)分别采用共沉淀法和溶胶凝胶法制备4%Ni/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂,在800℃下考察了不同方法制得的催化剂对焦油模型化合物-甲苯的裂解率、积碳率以及催化剂的活性、稳定性的影响。实验结果表明：甲苯在Ni-load催化床层上的热催化裂解的裂解率为81.9%,而在Ni-gel(溶胶凝胶法制备镍基催化剂)催化床层上为的甲苯裂解率为45.3%。甲苯热催化裂解的积碳率为15.6%,而在部分氧化条件下积碳率降低为9.3%,这表明4%Ni-load(共沉淀法制备镍基催化剂)催化剂的活性高于4%Ni-gel活性,并且氧气的加入有助于消除积碳。(3)为了提高焦油的裂解率,在上述研究的基础上,增加了活性成分镍基的含量,制备了的15%Ni/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂,考察了催化剂在800℃下,部分氧化的氛围中催化裂解焦油模型化合物甲苯以及生物质焦油时的性能,并在部分氧化氛围中通入不同含量的水蒸气,消除催化反应中生成的积碳,以维持催化剂的活性。实验表明：15%Ni-gel催化剂相比15%Ni-load催化活性要高,其催化裂解甲苯率为99%,产氢率为45%,而催化裂解实际焦油时,焦油完全裂解,焦油产生可燃性气体百分含量为70%,相应的积碳率也较高,甲苯裂解过程中加入一定量的水蒸气有利于消除积碳。在催化裂解焦油的过程中,通入一定量的氧气,可以有效的减少积碳,随着氧气含量的增加,H2含量降低,CO含量有增加的趋势。