基于生物质一体化制氢工艺过程中的热解气和生物质炭的气固同步气化过程,本文主要研究生物质炭中不同金属元素(K、Ca、Mg、Fe、Zn和A1)对生物质炭催化反应性能的影响。在固定床反应器中研究生物质炭对生物质热解气模拟物催化转化的影响。研究表明生物质炭的存在使热解气的碳转化率从68.46%增加到86.88%,潜在氢气产率从42.16%增加到82.76%。生物质炭不同金属元素的催化活性顺序为K>Ca>Mg>Fe>Zn>Al, AAEM(K、Ca和Mg)元素主导催化反应,且K元素催化效果最为明显。同时温度和水油比的增加利于碳转化率和潜在氢气产率的增加。研究了不同金属元素对生物质炭自催化气化反应的影响。不同金属元素促进生物质炭的自催化活性顺序为K>Ca>Mg>Zn>Fe>Al,并且AAEM和Fe促进水汽变换反应,Al抑制水汽变换反应。温度和水蒸气流量的增加都利于生物质炭自催化气化反应的进行。当反应温度为900℃和水蒸气流量为20g/h条件下,生物质炭气化反应在40 min时碳转化率达到90%,而去矿生物质炭则需要115 min。研究不同金属元素对生物质炭和生物质热解气(生物油)同步催化转化过程的影响。生物质炭中金属元素的存在使生物质炭和生物油同步转化的潜在氢气(H2+CO)产量从45.70 mmol/g bio-oil增加到82.19 mmol/g bio-oil,并将焦油产量从24.88 mg/g bio-oil降到13.84 mg/g bio-oil。不同金属元素同步转化生物质炭和生物油的效率分别为K>Ca>Mg>Fe>Zn>Al,且K的添加使潜在氢气产量为143.50 mmol/g bio-oil,焦油产量为4.96 mg/g bio-oil。添加的AAEM(K、Ca和Mg)和添加的Ni具有同样的催化转化生物油效果。AAEM具有很好的促进水汽变换反应和甲烷重整反应能力,并且有助于消除团聚炭黑。Al能够降低生物质炭催化重整生物油活性,造成团聚炭黑的形成,不利于催化反应。900℃高温条件下,萘是反应焦油中主要成分,并具有强烈的热稳定性。Fe容易因结焦和烧结失活。