生物质快速热解被认为是生物质能源化利用途径中最有效的热转化方法之一。热解产生的生物油通过催化加氢脱氧(HDO)工艺(包括温和阶段和深度阶段)可以转化为具有低含水量、粘度和酸度,高热值的生物燃料。然而,在生物油温和加氢脱氧过程中,催化剂积炭被认为是影响催化剂寿命,导致催化剂失活的主要因素。本研究第一部分使用镍基商业催化剂(HTB-45),在不同的反应温度下(250℃,280℃,300℃)进行生物油加氢脱氧反应实验。基于生物油加氢脱氧反应下,催化剂积炭失活过程建立由常微分方程(ODEs)组成的随反应时间变化(TOS)的数学模型。实验结果与数学模型结果拟合验证得到反应动力学参数。通过不同反应条件下积炭形貌及反应活化能的分析可得,高温(300℃)是导致石墨化不可溶性积炭产生,从而造成催化剂失活的原因。本研究的第二部分结合上述研究,建立Aspen Plus两段式生物油加氢脱氧反应工艺工业级仿真生产流程模型。使用反应动力学反应器描述温和阶段加氢脱氧反应,运用内嵌式Fortran子程序定义温和阶段因积碳而导致的催化剂失活动态过程。结合深度加氢阶段反应参数进行仿真计算,模拟结果中生物燃料的最高产率为45%。对年处理量为10万吨级生物油加氢示范厂进行经济成本估算得出固定投资成本最低为1.52千万美元;单位生产成本最低为1024美元/吨。本研究当中积炭动力学模型建立及经济可行性分析,为加氢脱氧工艺流程的工业化放大提供理论依据。