Tar Cracking Removal Technology in Biomass Gasification Process

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2024.06.018

Abstract

Abstract:

In order to grasp the research status and development of tar cracking technology during biomass gasification in recent years and aim at the production mechanism and thermochemical removal of tar during biomass gasification process， this study reviewed the characteristics of the gasification technology of different biomass gasifiers together with the characteristics of controlling the original emission of tar by means of literature research， summary and comparative analysis. The development of tar thermal cracking and catalytic cracking technology was analyzed， and the advantages and disadvantages of different tar cracking catalysts were compared and analyzed. The main direction of catalyst development was pointed out. The integration of tar catalytic cracking and physical removal （such as tar catalytic cracking， reforming， gas-liquid separation and electric tar capture） would be an effective approach to optimize the biomass gasification process.

Key words: biomass gasification, tar, thermal cracking, catalytic cracking, syngas purification

CLC Number:

TK 6

Xi-wen YAO, Qing-hua LIU, Hao-dong ZHOU, Kai-li XU. Tar Cracking Removal Technology in Biomass Gasification Process[J]. Journal of Northeastern University(Natural Science), 2024, 45(6): 890-896.

Figures/Tables 7

References 29

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杂质	单位	内燃机	燃气轮机
颗粒物	mg/m³	<50	<30
粒度	μm	<10	<5
焦油	mg/m³	<100	<5
碱金属	mg/m³	—	<0.24

杂质	单位	内燃机	燃气轮机
颗粒物	mg/m³	<50	<30
粒度	μm	<10	<5
焦油	mg/m³	<100	<5
碱金属	mg/m³	—	<0.24

类别	名称	特性	特征化合物
1	气相色谱不能检出	重质焦油混合物	无
2	杂环芳烃	高水溶性	甲酚、吡啶、喹啉、苯酚、二苯并苯酚、异喹啉
3	轻芳香族（1环）	不容易凝结	甲苯、二甲苯、苯乙烯、乙苯
4	轻环芳烃（2~3环）	2和3环化合物；低浓度时在低温下可凝结	茚、萘、甲基萘、联苯、苊、芴、菲、蒽
5	重环芳烃（4~7环）	>3环的化合物；可在高温下凝结	氟蒽、芘、、二萘嵌苯、蔻

类别	名称	特性	特征化合物
1	气相色谱不能检出	重质焦油混合物	无
2	杂环芳烃	高水溶性	甲酚、吡啶、喹啉、苯酚、二苯并苯酚、异喹啉
3	轻芳香族（1环）	不容易凝结	甲苯、二甲苯、苯乙烯、乙苯
4	轻环芳烃（2~3环）	2和3环化合物；低浓度时在低温下可凝结	茚、萘、甲基萘、联苯、苊、芴、菲、蒽
5	重环芳烃（4~7环）	>3环的化合物；可在高温下凝结	氟蒽、芘、、二萘嵌苯、蔻

催化剂名称	优点	缺点
纯碱	1. 廉价且原料丰富	易碎物料，流化床腐蚀快
	2.焦油转化率较高，白云石可达95%
	3. 可用作价格昂贵的焦油脱除的保护床
橄榄石	1. 廉价	催化活性低于白云石
橄榄石	2. 耐磨性良好	催化活性低于白云石
黏土矿物	1. 价格便宜，原料丰富 2.较少的废物处理问题	1. 催化活性低于白云石
黏土矿物	1. 价格便宜，原料丰富 2.较少的废物处理问题	2. 大多数天然黏土不支持焦油脱除所需的高温（800~850 ℃），高温下黏土失去孔隙结构
铁矿石	廉价且原料丰富	1. 在没有氢的情况下迅速失活
铁矿石	廉价且原料丰富	2. 催化活性低于白云石
炭颗粒	1. 廉价且原料丰富	1. 气化反应消耗部分炭
	2. 可持续（气化炉内产生）	1. 气化反应消耗部分炭
	3. 与白云石相比，焦油转化率高	2. 性质不固定，取决于生物质类型和工艺条件
	4.中性或弱碱性质	2. 性质不固定，取决于生物质类型和工艺条件
流动裂解催化剂	1. 相对廉价，但比上述催化剂价格贵	1. 易造成焦炭快速失活
流动裂解催化剂	2.其应用具有更多的经验	2. 催化活性低于白云石
碱金属基	1. 可在气化炉中生产	1. 颗粒在高温下团聚
碱金属基	2. 减少碱金属造成的飞灰问题	2. 催化活性低于白云石
活性氧化铝	与白云石相比具有较高的焦油转化率	易造成焦炭快速失活
过渡金属基	1. 焦油在900 ℃内可以完全脱除	1. 容易失活
	2.提高CO₂和H₂的产率	2. 价格偏贵
	3. 具有更高的焦油重整活性（镍基催化剂的活性是白云石的8~10倍）	3. 容易再生