合成气可以作为中间原料用于精制或合成各种高品质液体燃料和化学品,如氢气(H2)、甲醇、二甲醚和各种费托燃料等。工业合成气主要是通过煤、天然气和石油等化石资源生产的。但21世纪以来,以生物质为原料制备生物质合成气的研究越来越多,这主要是因为:①生物质原料来源更为广泛且可再生,具有更高的原料利用率和低碳环保效果。②经生物质合成气可以合成多种多样的绿色燃料和化学品,在经济和环保上具有潜在的优势,拥有巨大的应用前景。
生物质制备合成气有3种技术途径:一是直接将生物质在气化炉中气化,然后对产生的燃气进行重整变换制成合成气;二是先对生物质进行中温快速热解得到生物油,然后将生物油气化,经重整变换制成合成气;三是超临界水气化技术,利用水在临界点附近的特殊物理化学性质,直接处理高含水量的生物质,无需高能耗的干燥过程,具有气化率高、气体产物中H2含量高等特点,气化率接近100%,且合成气中的H2含量大于50%。
生物质热解油气化技术具有便于输送、容易加压、燃气较为纯净等优点,但由于生物质热解油的制备和储运技术尚未成熟,还难以实现大规模应用。生物质超临界气化技术可制得H2含量很高的合成气,但是该工艺通常在非常高的压力和高温下进行反应,装置的制造难度很大,尚在实验室研究阶段。相比之下,生物质气化技术是相对成熟的生物质合成气生产工艺,已经得到广泛应用,容易实现大规模生产。以富氧和水蒸气作为气化介质、提高气化反应温度和压力的气化技术正在趋于成熟,既可提高合成气的H2和CO含量,又可减少焦油含量,还能提高气化强度,从反应压力、燃气组分及洁净程度等多方面都非常符合后续合成工艺的要求,将会成为今后的重要发展方向。