生物质催化气化来源于煤催化气化技术。1976年,美国埃克森公司(Exxon)开发了K2CO3催化煤气化制备甲烷技术。20世纪80年代起,中国科学院广州能源研究所、中国林业科学研究院林产化学工业研究所、山东省科学院能源所等单位先后开发了林木原料和农业剩余物的气化技术。90年代,气化技术形成产业化规模。
催化气化技术主要有原位催化与非原位催化。①原位催化。将催化剂直接与生物质原料混合进行催化裂解。②非原位催化。将催化剂置于反应器内,生物质原料热解产生的气体通过催化剂层,实现气体产物的高温裂解和重整。
催化剂主要包括天然矿石类催化剂、碱金属类催化剂、镍基类催化剂等。①天然矿石类催化剂。主要通过有效促进气化过程中焦油的转化,改善燃气品质,但存在催化剂强度低、稳定性差、易烧结失活等缺点。②碱金属类催化剂。催化特性类似于天然矿石催化剂,在抑制积炭方面具有良好效果。③镍基类催化剂。对焦油具有良好的催化裂解活性和气体重整作用,可有效调整产物的H2和CO组成,但存在催化剂中毒、积炭、烧结等导致催化剂失活问题。
催化气化可提高生物质气化效率,减少气体产物的焦油含量,改善气体组成,提高生物燃气品质,在制备高品质生物燃气和合成气等领域具有良好的应用前景。