作为一种可再生能源,生物质能有着极其广阔的前景。生物质的热解/气化制气是目前一种常用的应用手段,而在反应过程中不可避免地会有焦油生成。冷凝的焦油会阻塞与损坏设备,且同时降低了合成气的产量与质量,如何去除生物质焦油,是目前工业生产中亟待解决的关键问题。催化裂解被认为是一种较为有效且可行的方法。碳基材料,如煤与生物质的半焦、活性炭等,都可以作为生物质热解/气化过程的催化剂来使用。一方面,这些催化剂可以有效地去除反应中所生成的生物质焦油,提升合成气的产量与质量;另一方面,制取半焦与活性炭的原材料来源广泛,价格低廉,经济性高。所以,以半焦和活性炭等碳基材料用作焦油裂解的催化剂是可行且有效的。本论文以豆秸和榛子壳为生物质焦油原料,以自行制得的褐煤焦和一种商品活性炭为焦油裂解催化剂,在小型快速下落式固定床反应器上进行了生物质焦油的催化裂解实验。首先,本论文考察了热解温度、煤焦与生物质物料比等反应条件对焦油产量的影响;其次,本论文探究了CO₂气化时间和酸洗脱灰等制焦条件对焦油产量的影响,并通过氮气吸附、热重分析和能谱分析等手段对其进行了表征;最后,本论文还研究了活性炭载铁对生物质焦油产量的影响。此外,本论文对于贝壳热解物在焦油裂解中的影响做了简要探讨,还对实验过程中的水分产量变化做了简单的研究。通过实验可以发现,自行制取的褐煤焦对生物质焦油裂解存在着催化作用。适当提高热解温度、半焦与生物质物料比有助于促进焦油的裂解;而延长制焦时的CO₂气化时间,可以提高其比表面积,丰富孔径结构尤其是介孔,同样可以有效促进焦油裂解。当在850℃,以豆秸作为生物质原料,以CO₂气化15 min的褐煤焦作为催化剂且两者比例为1:2时,焦油可以被完全脱除。酸洗脱灰会提高最终的焦油产率,这是由两方面原因造成的,一方面,灰分的催化作用被降低,另一方面,酸洗破坏了部分孔径结构;同时,酸洗脱灰对褐煤焦的燃烧性能影响不大,而对其CO₂气化过程具有抑制作用,这也与灰分被脱除有关。通过硝酸铁浸渍的方法对活性炭进行载铁,随着载铁量的增加,焦油产率逐渐降低,但载铁过程中溶液的酸性会对催化性能产生一定的抑制作用;简单向活性炭中掺混氧化铁也能促进焦油的裂解。贝壳热解生成的氧化钙同样有促进焦油裂解的效果,且当将贝壳与活性炭混合作为催化剂时,发现催化性能要比两者单独催化效果更好,这是由于贝壳热解生成的CO₂使得活性炭进一步气化,比表面积更大,孔径结构更为丰富。