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以生物质秸秆、废弃物为原料,经过热解气化,将热解气化后的气体通过催化重整调变(CH4+CO2→2CO+2H2)为H2/CO比值在2左右的气体,再经过催化合成为低碳醇液体燃料,但是生物质热解气变换重整合成低碳醇液体燃料的技术路线依然存在着生产成本过高,催化剂活性不足以及容易引起积碳失活等问题,制约着该工艺的大规模开发和利用。因此生物质废弃物热解气化变换重整合成低碳醇液体燃料的工艺路线还有待解决以下关键问题:深入理解CH4和CO2重整转化为出和CO的转化机理,H2/CO比值调变的反应机理,研发制备高效抗积碳的优质催化剂,减少整个反应过程中的反应热能耗,降低生产成本使目前的生物质废弃物热解气化重整合成低碳醇液体燃料的工艺技术更加廉价可行和推广。考察了生物质气化变换重整合成低碳醇液体燃料的催化剂制备和工艺,通过对催化剂的改性,实现了生物质气化燃气中H2和CO的有效富集,提升了 H2/CO 比值,以及在低温低压条件下醇基液体燃料的合成。首先以堇青石为载体,通过真空浸渍的方法,制备出以Ni基为主导的多金属复合型催化剂,以模拟气为生物质气化燃气模型组分,在固定床反应器上,考察了 H2和CO富集过程中影响催化剂反应活性的关键性工艺因素。结果表明:采用3%Ni-1%Co-1%Rh/堇青石为催化剂,在750℃反应温度,流速为300sccm工况条件下,H2含量增加了 192.3%,CO的含量增加了 220.4%,达到了富集H2和CO含量的目的。在催化剂稳定性考察中3%Ni-1%Co/堇青石的催化活性可以稳定在100h左右,而3%Ni-1%Co-1%Rh/堇青石催化剂的稳定性超过150h。以HZSM-5分子筛为载体,通过真空浸渍的方法负载活性金属组分,以固定床为反应器,引入CH4进行重整,研究了 H2/CO 比值调变过程中影响催化剂反应活性的关键性工艺因素。在气体流速300sccm条件下,以700℃反应温度为最佳,实验优选出8%Ni-5%Co/HZSM-5分子筛催化剂上,CH4的转化率为68.4%,CO2转化率为58.1%,H2/CO 比值为2.20;而继续负载了贵金属Rh后,在8%Ni-5%Co-1%Rh/HZSM-5分子筛催化剂上,CH4的转化率为70.3%,CO2转化率为55.3%,H2/CO 比值为 2.47。最后在经过催化变换重整后得到的H2/CO 比值为2.20的基础上进行醇基液体燃料的合成实验,采用共沉淀法制备CuFeNi/ZrO2催化剂,并用真空浸渍法将不同含量的碱金属K引入催化剂,实验结果表明碱金属K组分的负载能明显增强原料气中CO在催化剂表面的解吸附能力,提升CO的转化率,同时可以降低副产物CxHy和CO2的选择性,增强目标液体产物总醇的选择性。在总醇选择性增加的同时,其中甲醇的选择性大幅度得到提升,最高选择性可以达到57.7%,达到了预期合成低碳醇的实验目的,在280℃反应温度,反应压力3MPa,气体流速50ml/min,此时CO的转化率为46.8%,总醇的选择性为45.4%,总醇中CH3OH选择性为57.7%,C2H5OH的选择性为37.3%,产物中甲醇和乙醇合计的选择性达到95%。此外,应用XRD、BET、NH3-TPD、H2-TPR、SEM、TEM、TG-DTG等分析手段对催化剂进行了表征,通过对表征结果分析研究了催化剂结构、特性以及积碳情况的变化,分析了反应过程中正副化学反应及产生积碳的机理,改善了催化剂表面酸性以及降低积碳生成率。贵金属Rh的引入增强了金属Ni晶体颗粒与载体之间的作用力,促进了金属Ni晶体颗粒的分散度进一步提高,提升了催化剂整体的催化活性和抗积碳能力。采用级数动力学模型和MVK动力学模型模拟了 CH4重整反应的动力学过程,建立了反应动力学模型,为催化剂颗粒尺寸、反应温度、气体流速等工艺参数的调变提供了理论支撑。