生物质焦油处理方法研究进展
焦油裂解用催化剂的研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2007年第26卷第3期·326·化工进展焦油裂解用催化剂的研究进展杨修春，韦亚南，李伟捷（同济大学材料科学与工程学院，上海 200092）摘要：综述了生物质焦油裂解用催化剂：如白云石、橄榄石、黏土矿石、木炭、碱金属化合物、镍基催化剂和Rh/CeO2/SiO2复合催化剂以及煤焦油裂解用催化剂如氧化钙、LZ-Y82和Ni-3的研究进展。
分析了不同催化剂的优缺点及催化机理，讨论了催化剂的组成、结构以及催化裂解条件对催化效果的影响，展望了未来焦油催化裂解的研究重点。
关键词：生物质焦油；煤焦油；催化剂；焦油裂解中图分类号：TQ 524 文献标识码：A 文章编号：1000–6613（2007）03–0326–05Research progress of catalysts for tar crackingYANG Xiuchun，WEI Yanan，LI Weijie（School of Materials Science and Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China）Abstract：Recent research progresses in catalysts，such as dolomite，olivine，clay minerals，char，alkali metal-based compounds and Rh/CeO2/SiO2 for cracking biomass tar and CaO，LZ-Y82 and Ni-3 for cracking coal tar are reviewed in this article. The advantages and disadvantages of catalysts as well as catalytic mechanism are analyzed. The influences of composition and structure of catalysts and cracking conditions on catalytic activity are also discussed. Further key study areas in catalytic cracking of tars are presented.Key words：biomass tar；coal tar；catalyst；tar cracking煤和生物质气化是最有前景的氢能源制备工艺。
生物质热解、气化过程中的焦油处理技术
生物质热解、气化过程中的焦油处理技术本报告分析了生物质热解、气化过程中焦油产生的原因，并介绍了焦油处理技术方法，包括物理、化学方法。
同时，结合工程项目实际，分析热解、气化过程中燃气进内燃机发电和燃气进锅炉、汽轮发电机组发电两种燃气利用方式对燃气中焦油含量的要求，找到满足厂家要求的焦油处理手段，并给出了焦油处理设备的造价。
标签：焦油;热解;气化0 前言生物质热解、气化过程中，焦油的产生无法避免。
焦油的存在对热解、气化系统影响较大，一是会降低热解、气化系统的效率，焦油产物的能量一般占总能量的5%-15%[1-3]。
焦油在200℃以下呈液态，液态的焦油会与灰尘、水等结合在一起，堵塞管道和设备。
对燃气内燃发电机组、燃气轮机本体损伤相当大，且容易堵塞管路。
因此焦油的处理，关系到燃气利用设备运行的好坏。
1 焦油处理的主要方法1.1 物理除焦法物理除焦法无法将焦油完全去除，只是将焦油由气相转化为液相析出，进行收集外卖。
包括干法、湿法、电捕焦等多种方案。
其中干法是采用机械或者过滤的方法，依赖的是离心力，使焦油从燃气中分离出来，其工作温度较高，通常600℃左右。
常用设备包括旋风分离器，陶瓷过滤器，沙床等。
湿法常采用水洗法或者油洗法，通过降温的方式，让焦油中的各种组分逼近其凝固点，这样，能够使大量的焦油冷凝下来。
与水洗法相比，油洗法有其优势，油与油是相容的。
能够对重质焦油、轻质焦油均有较好的捕集作用。
无论水洗法、油洗法，均需设置泵，通常为一运一备，起到可靠的备用作用。
电捕焦，即采用电捕焦油器，利用电极的电晕作用，让燃气中的焦油在沉淀极处凝结。
电捕焦油器通常分为管式电捕焦油器和蜂窝式电捕焦油器。
电捕焦油器应用范围广，已在焦化厂、钢铁厂等各种场合得到了应用，起到了捕集粗燃气中焦油的作用。
1.2 化学除焦法化学除焦法即采用催化剂，如白云石、Ni基催化剂等，将焦油转化成可利用的小分子。
其中最具代表性的催化剂是白云石。
化学方法虽然从根本上解决了焦油问题，但其存在催化剂失活、价格高昂等诸多问题，工程上的主流处理方案依然是物理除焦法。
生物质焦油的特性及其去除方法的研究现状
生物质焦油的特性及其去除方法的研究现状袁惠新;王宁;付双成;单振红【摘要】Biomass tar is the bottleneck which impedes the biomass hot chemical technology development.Only through a complete and exact understanding of features and characteristics of tar,can researchers choose the appropriate removal methods.This thesis first introduces the features of biomass tar,secondly classifies the tar and finally presents the removal methods of tar at home and abroad,which provides reference for further research.%生物质焦油是阻碍生物质热化学转化技术发展的瓶颈问题。
只有全面正确的了解焦油的性质和特点,才能选择最合适的去除方法。
介绍生物质焦油的特性,并将焦油的成分分类,最后介绍了目前国内外去除焦油的方法,为进一步研究提供参考。
【期刊名称】《过滤与分离》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】4页(P45-48)【关键词】生物质能;焦油;特性;去除方法【作者】袁惠新;王宁;付双成;单振红【作者单位】常州大学机械与能源工程学院,江苏常州213016;常州大学机械与能源工程学院,江苏常州213016;常州大学机械与能源工程学院,江苏常州213016;常州大学机械与能源工程学院,江苏常州213016【正文语种】中文【中图分类】TQ028.2随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的化石燃料却迅速地减少，因此，开发和利用可持续的替代能源已成为一项全球性的重大课题，生物质能源作为相对稳定的可再生能源已日渐成为世界各国重视的焦点[1]。
镍基镁渣催化剂对生物质焦油模化物催化重整特性实验研究
镍基镁渣催化剂对生物质焦油模化物催化重整特性实验研究作者：晁鹤元俞海淼来源：《能源研究与信息》2024年第01期文章編号：1008−8857（2024）01−0045−06 DOI：10.13259/ki.eri.2024.01.006摘要：采用湿浸渍法制备Ni/γ−Al2O3和 Ni/MS（magnesium slag）催化剂，选择糠醛、甲苯、萘、芘作为生物质焦油的模化物，研究不同镍基催化剂对四类焦油模化物在固定床反应器内进行催化重整的重整特性。
结果表明，Ni/MS 催化剂在催化所有模化物的重整反应时，气相碳转化率和气体产率均明显高于Ni/γ−Al2O3催化剂。
当水分子物质的量与碳原子物质的量之比为1.5时，糠醛的气相碳转化率达到最高值86.54%。
X 射线衍射（XRD）结果表明，Ni/MS 催化剂上存在的多种固溶体（NiO−Fe2O3、NiO−MgO）形成了多种活性位点。
关键词：镁渣；镍基催化剂；生物质焦油；模化物；蒸汽重整中图分类号： TK6 文献标志码： AExperimental study on catalytic reforming characteristics of biomass tar model compounds with nickel-based magnesium slag catalystCHAO Heyuan，YU Haimiao（School of Mechanical Engineering， Tongji University， Shanghai 200092， China）Abstract：Ni/γ-Al2O3 and Ni/MS（magnesium slag） catalysts were prepared by the wet impregnation method， and furfural， toluene， naphthalene， and pyrene were selected as biomass tar analogues to study the catalytic reforming of four tar model compounds in a fixed-bed reactor using different nickel-based catalysts. Results show that when Ni/MS catalyst is used to catalyze the reforming of all tar analogues， the gas-phase carbon conversion rate and gas yield are significantly higher than those of Ni/γ-Al2O3 catalyst. When the amount of substance of water molecule and carbon atom is 1.5， the gas-phase carbon conversion rate of furfural reach the highest value of86.54%. X-ray diffraction characterization （XRD） shows that the multiple solid solution （NiO-Fe2O3， NiO-MgO） on the Ni/MS catalyst form multiple active sites.Keywords：magnesium slag; nickel-based catalyst; biomass tar; model compounds; steam reforming随着我国经济的日益发展，能源需求不断攀升。
生物质气化气中焦油非催化裂解实验研究
２ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｓ ｅ ｙｎ ｇｉ ｌ ｒｌ ｎｖｒｉ ，ｈｎ ａ ｇ１ ６ ， ｈｎ ） ． ｏ ｅｅｏ ｇｎ ｅｉ ，ｈ ｎ ａ ｇＡ ｒ ｕｔ ａ Ｕ ｉｅｓｙ Ｓ ｅ ｙｎ １８ ６ Ｃ ｉａ ｌ Ｅ ｎ ｃ ｕ ｔ ０
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｂｉｍａ ｓｇ ｓｆｃ ｔｏ ｓａ ｋ ｎ ｆｅ ｖ ｒ ｎ ｎ ａ ｌ ｒｅ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙｆ ｒｎ ｗ ｎ ｒ ｙ ｕ ｉｉａ ｉｎ． ｓ ｒ ｃ ： ｏ ｓ ａ ｉ ａｉ ｎ ｉ ｉ ｄ ｏ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｌ ｆｉｎｄｙ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｅ ｅ ｅ ｇ ｔｌｚ ｔｏ ｉ ｙ Ｔｈ ａ ｒ ｍ ｉｍ ａ ｓ ｇ ｓｆｃ ｔｏ ｓ ｔ ｋ ｙ ｆ ｃｏ ｈ ｔ ｒ ｓｒｃｓ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｅ ｔ ｏ ｉｍ ａ ｓ ｇ ｓｆｃ ｔｏ ｅ ｔｒｆｏ ｂ ｏ ｓ ａ ｉ ａｉ ｎ ｉ ｈｅ ｅ ａ ｔ ｒ ｔ ａ ｅ ｔｉｔ ｈ ｅ ｅ ｏ ｍ ｎ ｆ ｂ ｏ ｓ ａ ｉ ａｉ ｎ ｉ ｉ ｔ ｃ ｏｏ ｙ． Ｔｈ ｘ ｒｍｅ ｔｈ ｓ ｂ ｅ ａ ｅ ｕ ｎ ｔ ｒ ｃ ｉ ｇ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｓｏ ｈ ａ ｏ ｂｉｍａ ｓ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｎ ｃ ￣ｉｄ ｏ ｔ ｏ ｈｅ ｃ ａ ｋ ｎ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｆｔ ｅ ｔｒ ｆ ｍ ｏ ｓ ｒ
第２ ９卷 ， 总第 １ ６期 ６ ２ １ 年 ３月 ， ２期 ０ １ 第
《节 能 技 术 》
ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳ ＥＲＶＡＴ１ ０Ｎ ＴＥＣＨＮ０Ｌ ０ＧＹ
Ｖｏ． ９， ｕｍ．Ｎｏ ６ １２ Ｓ ．１ ６
Ｍａ ． ０１ Ｎｏ ２ ｒ２ １， ．
生 物 质 气 化 气 中 焦 油 非 催 化 裂 解 实 验 研 究
生物质成型燃料热解焦油性能及成分研究
生物质成型燃料热解焦油性能及成分研究随着石油资源的日趋枯竭，为满足人类能源需求，各国正努力研发替代石油的清洁能源。
生物质成型燃料（Pellet）作为绿色可再生能源之一，被广泛应用于各类燃料热电联产等能源领域。
生物质成型燃料热解反应产物，尤其是焦油，具有较高的热值，可用于锅炉燃烧提供热能，也可作为原料的制备燃料乳化油或其他润滑油。
因此，分析生物质成型燃料热解焦油的性能及成分，对深入研究其利用价值及优化燃料配方有重要意义。
生物质成型燃料热解焦油是热解生物质成型燃料得到的一种黑色液体，其成分主要包括甲烷，乙烷，丙烷，烷烃，芳香烃，烯烃等碳氢化合物，具有极高的可燃性、热值高、芳香性强等特点。
同时，生物质成型燃料热解焦油中也含有一定量的低分子量的气态有机酸，如羧酸、羰基化合物、甲醛、甲醇等。
生物质成型燃料热解焦油可以由涤纶布过滤得到，也可以在室温下蒸馏，然后收集汽化物。
生物质成型燃料热解焦油的热值一般在4548MJ/ kg之间，而普通煤烟煤的热值仅为26MJ/ kg，可见其热值明显高于普通煤烟煤。
由于生物质成型燃料焦油的比重大，通常达到1.15~1.20g/ml，有利于燃烧及热性能的提高。
生物质成型燃料焦油的酸值平均为0.5mgKOH/g，显示其硫化物含量低，对环境无污染，更易受技术转化。
另外，生物质成型燃料热解焦油具有较高的抗氧化能力和良好的抗老化性能，可以有效防止油品的酸败和氧化反应，使润滑油具有长期稳定的性能。
生物质成型燃料热解焦油在热解压力、热解温度以及原料配比等因素的影响下，其产量会有一定的变化。
在较高的压力和温度条件下，焦油的产量也会有所提高，而原料的配比也会影响焦油的产量，需要进行合理的配比，以获得较高的焦油产量。
由于生物质成型燃料热解焦油具有良好的热值、可燃性强、芳香性高以及对环境无污染等特点，它在许多领域都有重要的应用意义。
焦油可以作为发电煤炉的燃料，也可作为原料用于制备燃料乳化油和其他各种润滑油。
生物质热解过程中焦油形成机理的研究
实验 中所 使用 的纤 维素是 从市 面购 买 ， 其 分子
量为 ６万 ； 木质 素 为生物 质燃料 经 酸水解 去 除纤维 素 与半纤 维素 后所 得 ； 木 粉 与谷壳 为生 物质废 异物 经粉 碎制 得 ， 其 粉径 为 ２ ４目的筛下 物 ， 它 们 的元素 分析 与工业 分 析如表 １ 所 示．
温 不锈 钢管 制成 ， 恒温 区为 １ ０ ０ ｃ ｒ ｎ ， 反 应管 下 端 有
一
在研 究 生物 质 热 解 气 化 过 程 中焦 油 形 成 机 理 ， 为 生物 质 气 化 过 程 中 焦 油 裂 解 催 化 剂 的 开 发 进 一
支 撑 孔板 ， 用 于 支 撑 并 过 滤 气 体 中 的 夹 带 的
性ｌ ６ 。 ］ ． 研 究 焦 油 构 成 的变 化 ， 对 探 索 催 化 裂 化 机 理、 开 发适 合于 工程 应用 的高效 焦 油脱 除技 术具 有
重 要指 导 意义 ．
纤维 素 ４ ２ ． ７ １ ５ ． ６ ４ ４ ７ ． ６ ０ ０
１ ． ２ 实 验 装 置 及 方 法
表 １ 实 验原 料 的元 素分 析 与工 业 分 析
Ｔａ ｂ ． １ Ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
ｏｆ ｅ ｘｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ
分 转 化为 永久 性气 体 和少 量焦 炭 ， 使燃 气 中夹 带 的 焦 油 含量 明显 缩 减 ］ ． 但 目前对 催 化裂 化 中焦 油构
成 变 化及 其机 理性 分 析 的报道 较少 ， 导 致焦 油 裂解 催 化 剂 的研究 开发 具 有一 定 的盲 目性 ．
生物质热裂解试验制焦油特性研究
１ 热解 试 验
试 验装 置见 图 １ 采 用 固定 床式 热解 炉 ， 热方 式 ， 加
为外热 式 ， 加热 电阻 丝的功 率 为 ６ｋ ， 用 Ｋ 型 热 电 Ｗ 使
偶 进行 温控 。物 料从 热解 炉 的顶 部装 入 ， 解 过程 中 热 的产 气经旋 风式 除 尘 器 净化 后 进 入 冷凝 器 冷 却 ， 凝 冷 器 底部 有 回收焦 油装置 以及 采样瓶 。经冷 却后 的热 解
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生 物 质 热 裂 试 验 浩 焦 特 性 研 究 角 翠 油
李延吉 ， 冯 磊 ， 润 东 ， 天 华 ， 李 杨 朱 明
沈 阳航 空工业 学院 ， 宁 沈 阳 １ ０ ３ 辽 １ １６
［ 摘
要］ 在 小型 固定床 热解 炉 内对部 分 典 型 的生 物质 物 料进 行 热裂 解 试验 ， 究 了热 裂 解产 物 中 研
焦油的 产率 以及芳 香族 组分 分布特 性 。结果 表 明 ： 物料 挥 发 分和 水 分含 量越 高 ， 物质 热 生 裂解反应 生成 焦油 （ 含水 ） 产 率也 相 应 提 高 。随 裂 解 温度 的 提 高 ， 油 的产 率 先升 后 降 的 焦 呈 阶段性 变化 ； 变热裂 解终 温将会 改 变焦 油 中组分 分 布 ， 改 特别 是 在 ６ ０℃ 较 高温 度 时组 ５
理技 术 与 煤 的 清 洁 燃烧 技 术 的教 学 与 研 究 ， 国 内 外核 心 期 刊 上 发 表 论 文 １ 在 ３篇
Ｅ ｍａ ｌ — ｉ： ｙ ｎｉ５ ８ ｏ ｕ ｃ ｍ ａ ｊ １ ＠ｓ ｈ ． ｏ ０
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气体 再经 过滤 器净 化 ， 后 通过 累计 流 量计 进 入 采样 然 装置， 剩余 尾气 排人大 气燃烧 。
生物质气化技术及焦油净化方法
不够稳定 的问题。尽快 开发 出投 资较少 、 焦油含 量
Ｌ
Ｉ
２１ ０ ０年 ４月
农 机 化 研 究
第 ４期
低 、 术 成 熟 的 小 型 或 户 用 生 物 质 气 化 装 置 ， 目前 技 是 农 村推 广应 用 生 物质 利用 技 术 的关 键 。
气化 供气 技 术 ， 气 化 炉 产 生 的生 物 质 燃 气 供 给 相 应 使
配套设备 ， 为居 民提供 炊事用气。 目前 ， 生物质气 化
化系统体积小 、 投资少的特点 ， 更适合于经济相对落 后和居住较分散 的农村用户 。 目前 ， 型户用生物 Ｊ 小 质气化技术 已有一定发展 ， 如湖南张家界 三木能源开 发有限公 司生产 的户用气化 炉 ， 采用固定床上吸式炉
户均 投入 达 ４００多元 ， 一 些 经 济不 够 发 达 的地 区 ０ 在
化供气和生 物质气化发 电 。其利用生物 质的前提 Ｊ 都是使生物质先在气化 炉 内进行气化反 应生成可燃 气， 故气化炉是生物质气化系统 的核心设备 。
本 文在对 两 种生 物 质 供 气 系 统 的 性 能 、 点 及 适 特
用户支付有一定难度 ；
２ ）项 目要 求 整体 连 片推 广 ， 以适应 我 国 目前农 难 村 居住 尚不够 集 中 的现状 ；
３ ）生物质燃气热值低 ， 但气柜容量有 限， 要求供 气时间统一 ， 故用户常感使用 不便 ， 致使许多气化工 程 欠 费 现 象 严 重 ， 不 到 设 计 要 求 户 数 ， 化 设 备 利 达 气
型 ， 有 气化 炉 设备 简单 、 资较 少 的特 点 ， 套 生物 具 投 一
生物质成型燃料热解焦油性能及成分研究
生物质成型燃料热解焦油性能及成分研究随着环境污染的严重性和能源短缺的问题日益凸显，人们越来越关注可再生能源。
生物质成型燃料是一种有效和可持续的可再生能源，是未来替代化石燃料的重要替代品之一。
焦油是生物质成型燃料热解过程中产生的一种特殊物质，具有重要的热值和结构。
因此，研究焦油的成分组成和性能性能，对评价生物质成型燃料热解性能具有重要意义。
要深入了解生物质成型燃料热解焦油的性能和成分，首先必须阐明生物质成型燃料热解反应机理。
生物质成型燃料热解可分为三个过程：气化、液化和煤烟反应。
在气化过程中，水份蒸发，热量脱附，碳水化物发生分解，产生有机酸和芳烃；在液化过程中，芳烃发生液化，有机酸进行氢化反应，一些烯烃混合物发生加成和聚合反应；在煤烟反应中，有机烯烃经过热裂解、环加成和环扩散反应，反应后的碳比增加，热值也随之提高。
这三个过程构成了生物质成型燃料热解的全过程，焦油的成分组成和性能也是由这三个过程构成的。
其次，关于生物质成型燃料热解焦油的性能及成分组成，研究者提出了多种不同的观点。
根据现有研究，生物质成型燃料热解焦油主要由碳，氢，氧，硫组成，碳比可以根据反应物原料和反应条件而变化。
热值也受到碳比的影响，碳比越高，热值也越高。
除了碳比和热值，生物质成型燃料热解焦油的其他性能也有较大的不同，包括粘度、抗结焦能力、沥青质含量、抗氧化性能等。
最后，要有效地利用生物质成型燃料热解焦油，可以采取多种措施来提高其性能。
首先，可以通过改变反应条件来控制碳比，使其达到最佳状态，以获得较高的热值和质量；其次，可以采用添加剂，如粉煤灰或硫磺，来改善热值和结构；最后，可以采用变压加热，使焦油中的沥青质经变温分解和物化反应，以改善加氢反应的性能。
综上所述，生物质成型燃料热解焦油是一种具有重要意义的物质，其成分组成和性能受到热解反应过程的影响。
为了有效利用生物质成型燃料热解焦油，需要积极利用反应条件和添加剂对其进行调控，提高其性能，更好地满足发电需求。
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2017年第36卷第7期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·2407·
化 工 进 展
生物质焦油处理方法研究进展 李乐豪，闻光东，杨启炜，张铭，邢华斌，苏宝根，任其龙 （浙江大学化学工程与生物工程学院，生物质化工教育部重点实验室，浙江 杭州 310027）
摘要：生物质气化技术是目前常见的生物质能转化技术，其过程中产生的焦油不仅有腐蚀设备、堵塞管道、造成二次污染等危害，而且会降低生物质气化效率。文章介绍了生物质焦油的组成、危害及其处理方法，重点介绍了最近几年里催化裂解法和等离子体法处理焦油的研究进展，并比较了不同方法的优缺点。物理法具有设备和操作流程简单的优点，但存在焦油自身能量得不到利用和二次污染等问题。热裂解法可将焦油转化为气体，具有增加产品气能量含量的优点，但对操作温度的要求高，耗费较大。催化裂解法的温度低于热裂解法，是目前研究最活跃的领域，但仍普遍存在催化剂稳定性差、易失活、价格高等难题。等离子体法是近年来新兴的焦油处理方法，包括冷等离子体法和热等离子体法。其中，热等离子体法具有高温、高焓、高电子密度的特点，为生物质焦油处理技术的发展提供了新的可能。 关键词：生物质；焦油；合成气；热解；等离子体 中图分类号：S216.2 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）07–2407–10 DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016-2292
Advance in the treatment methods of biomass tar LI Lehao，WEN Guangdong，YANG Qiwei，ZHANG Ming，XING Huabin，SU Baogen，REN Qilong （Key Laboratory of Biomass Chemical Engineering of Ministry of Education，Department of Chemical and Biological Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027，Zhejiang，China）
Abstract：Biomass gasification is a common technology of converting biomass into energy. The tar produced in the process of biomass gasification not only leads to equipment corrosion，pipeline blockage and secondary pollution，but also reduces the efficiency of biomass gasification. The classification，potential hazard and treatment methods of biomass tar are reviewed in this paper，with a focus on the recent research progress of catalytic cracking and plasma treatment methods. The advantages and disadvantages of different methods were compared. Physical method has the advantages of simple devices and easy operation，but the energy is not fully utilized and the secondary pollution exists. Thermal cracking can convert tar into gas and increase the energy of the produced gas，however，the process needs high temperature and cost. Having the lower temperature than thermal cracking，the catalytic cracking is the most active field in tar treatment，but the catalysts have the disadvantages of poor stability，easy deactivation，high cost etc. Plasma methods include cold plasma method and thermal plasma method，which are newly developed treatment methods of biomass tar in recent years. Possessing the characteristics of high temperature，high enthalpy and high electron density，the thermal plasma method provides new opportunity for the development of biomass tar processing technology. Key words：biomass；tar；syngas；pyrolysis；plasma
第一作者：李乐豪（1991—），男，硕士研究生。联系人：杨启炜，副研究员，主要从事离子材料与等离子体研究。E-mail：yangqw@zju.edu.cn。
收稿日期：2016-12-09；修改稿日期：2017-02-24。 基金项目：国家高技术研究发展计划（2015AA020201）及国家重点研究开发计划（2016YFB0301800）项目。 化 工 进 展 2017年第36卷 ·2408·中国作为世界基本能源消费第二大国，每年的基本能源消耗占世界总消耗量的10%。近年来，石油、煤等化石燃料面临着消耗过度、总量日益匮乏、环境污染严重等一系列问题，加速了生物质能在全球范围内的有力推广。在生物质能转化技术中，生物质间接液化具有工艺清洁环保、产品纯度高等特点，是一种很有前景的技术。生物质间接液化技术包括生物质气化和费托合成两大环节，其中开发高效的生物质气化技术是获得高品质气体的关键。 自20世纪70年代GARG等[1]首次提出以来，生物质气化技术得到了快速发展。然而在生物质气化过程中不可避免地会产生副产物焦油，严重制约了生物质气化技术的应用。焦油是一种组成复杂的、含多种有机化合物的混合物，其黏度很大，并含有少量的氮、硫元素。焦油的定义多种多样，1998年在布鲁塞尔举行的关于拟定焦油测量草案的会议上，与会专家定义焦油为分子质量比苯大的有机污染物[2]。MILNE等[3]定义焦油是有机物气化产物中的可冷凝组分，大部分是芳烃化合物。综合文献报道，通常认为焦油是一种相对分子质量比苯大、可在室温下冷凝的黏稠状的多种有机化合物的混合物。生物质气化过程中产生的焦油的能量占可燃性气体能量的5%～10%，不仅影响生物质的利用效率[4]，还会影响后续的费托合成工艺。然而将焦油完全燃烧非常困难，并且在其燃烧过程中会产生炭黑等颗粒，造成燃气设备的严重损害。此外，焦油燃烧过程中产生的气体也会对环境和人体造成危 害[5-7]。因此，开发生物质焦油的处理技术刻不容缓。 目前处理生物质焦油的方法主要是物理法和热化学法。物理法包括湿法和干法，主要是将焦油从产品气中物理去除，并不能将焦油本身的能量加以利用，且会造成二次污染。热化学法包括热裂解和催化裂解。热裂解对操作温度的要求高，在实际生产过程中较难实现，催化裂解则面临着催化剂稳定性差、易失活等问题。因此寻找一种既能利用焦油本身能量、不产生二次污染，又能实现低成本高效处理的化工技术是当前解决生物质焦油问题的关键。 等离子体裂解技术的出现为解决焦油问题提供了一种新的技术可能。该技术利用等离子体反应活性较强、温度高等特点[8]，将焦油气化产生合成气（氢气和一氧化碳）[9-10]或其他可利用气体，充分利用了焦油本身的能量，且具有快速高效、低污染、流程简单等优势，是一种具有前景的焦油气化处理技术。本文综述了最近几年来生物质焦油处理技术的研究进展，重点介绍了最近几年里催化裂解法和等离子体技术处理生物质焦油的研究现状。
1 生物质焦油的组成和危害 生物质焦油是多种有机化合物的混合物，其成分十分复杂，据估计多达200余种化合物，目前已有100余种被分析出来[11-12]。在MILNE等[3]的研究中，按焦油化学成分的形成温度对焦油进行了分类，如表1所示。这些成分通常被分为五种类 型[4,13-14]：①气相色谱法检测不出来的有机化合物；
②杂环类有机化合物；③轻质芳烃类有机化合物；④轻质多环芳烃类有机化合物；⑤重质多环芳烃类有机化合物。各类化合物的性质和代表物质详见表2。研究表明，焦油的成分和生成量随着生物质原料（种类、粒径大小、湿度等）、反应条件（温度、催化剂、停留时间等）、反应器（类别、结构等）等多种变量的变化而改变，因此在对生物质焦油进行处理时需要针对具体的组成情况加以分析[15-16]。
焦油在低温条件下可以从产品气中冷凝为液体。若要对生物质气化产品气进行利用，需将焦油降低到一定含量。GB/T 12208—1990规定城市燃气
表1 不同温度生成的生物质焦油的化学成分[3] 种类温度/℃性质 代表性化合物 一级焦油400～600由纤维素、半纤维素和木质素裂解形成的一级焦油 左旋葡聚糖、乙醇醛、呋喃甲醛、甲氧基苯酚 二级焦油600～800由一级焦油转化为二级焦油 苯酚、烯烃
三级焦油800～1000 无氧原子取代的芳烃 芳烃的甲基衍生物，如甲基苊、甲基萘、甲苯、茚 无取代基的芳烃/多环芳烃，如苯、萘、蒽、菲、芘、苊烯
表2 焦油成分的通用分类[4，13-14]
焦油成分类别类别名称 性质 代表性化合物
1 气相色谱法
检测不出类 主要是重质焦油，气相色谱法检测不出
无
2 杂环类 含有杂原子，高
水溶性 苯酚、吡啶、喹啉、异喹啉、甲酚 3 轻质芳烃类
（一个环） 不会冷凝和溶解的一环化合物 甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯 4 轻质多环芳
烃类（2～3个环） 在低温、甚至非常低的浓度条件下可冷凝的双环和/或三环化合物 茚、萘、甲基萘、联苯