中國科學(xué)院工程熱物理研究所在生物質(zhì)/煤熱解氣化領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)中取得重要突破，其研發(fā)的流態(tài)化半焦催化焦油高效脫除技術(shù)，為清潔能源轉(zhuǎn)化與高效利用提供了創(chuàng)新性解決方案。該進(jìn)展屬于國家自然科學(xué)基金與重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃支持的“工程和技術(shù)研究與試驗(yàn)發(fā)展”核心范疇，標(biāo)志著我國在焦油催化裂解與污染物控制方面的自主創(chuàng)新能力顯著提升。
焦油是生物質(zhì)或煤在熱解氣化過程中產(chǎn)生的復(fù)雜大分子有機(jī)混合物，其存在會(huì)嚴(yán)重堵塞管路、腐蝕設(shè)備，并降低氣化效率與合成氣品質(zhì)，是制約熱解氣化技術(shù)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的主要瓶頸之一。傳統(tǒng)焦油脫除方法如物理洗滌、熱裂解等，存在效率低、能耗高、易造成二次污染等問題。工程熱物理所的研究團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑，將目光聚焦于氣化過程本身的副產(chǎn)物——半焦。
研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出并驗(yàn)證了利用流態(tài)化半焦作為催化劑實(shí)現(xiàn)焦油原位高效脫除的新技術(shù)路徑。其核心原理在于：在流化床反應(yīng)器中，氣化產(chǎn)生的半焦顆粒在氣流作用下處于劇烈的流態(tài)化運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，具有極大的比表面積和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，同時(shí)表面含有一定量的堿金屬、堿土金屬等天然催化活性組分。當(dāng)富含焦油的熱解氣通過半焦床層時(shí)，在適宜的溫度與氣氛下，半焦不僅能作為優(yōu)良的吸附劑捕集焦油，其表面活性位點(diǎn)更能有效催化焦油大分子發(fā)生裂解、重整等反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為附加值更高的小分子可燃?xì)怏w（如H?、CO、CH?等），從而在源頭實(shí)現(xiàn)焦油的“變廢為寶”。
技術(shù)突破主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：團(tuán)隊(duì)通過對(duì)半焦的物化特性進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，優(yōu)化了其孔隙結(jié)構(gòu)與表面活性位點(diǎn)分布，顯著提升了其吸附與催化協(xié)同性能。深入揭示了流態(tài)化條件下氣-固兩相流動(dòng)、傳熱傳質(zhì)與催化反應(yīng)之間的多尺度耦合機(jī)制，建立了焦油脫除效率與操作參數(shù)（如溫度、空速、半焦粒徑、床層高度等）的定量關(guān)系模型，為工藝優(yōu)化提供了理論指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該技術(shù)在較寬的溫度窗口（750-900°C）內(nèi)，對(duì)典型焦油組分的脫除率可達(dá)99%以上，同時(shí)將焦油幾乎完全轉(zhuǎn)化為有用氣體，大幅提高了整體氣化效率與合成氣熱值。
此項(xiàng)技術(shù)的成功研發(fā)具有多重重要意義：
- 經(jīng)濟(jì)性高：以過程自產(chǎn)的半焦為催化劑，實(shí)現(xiàn)了“以廢治廢”，無需額外添加昂貴催化劑，極大降低了運(yùn)行成本。
- 工藝簡(jiǎn)化：將焦油脫除與氣化過程在同一個(gè)流化床反應(yīng)器內(nèi)集成，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)流程，降低了設(shè)備投資與運(yùn)維復(fù)雜度。
- 環(huán)境友好：實(shí)現(xiàn)了焦油的高效清潔轉(zhuǎn)化，避免了含焦油廢水的產(chǎn)生，減少了二次污染，符合綠色化工的發(fā)展理念。
- 應(yīng)用前景廣闊：該技術(shù)不僅適用于生物質(zhì)氣化，也可推廣至煤、城市固體廢棄物等含碳資源的熱解氣化過程，對(duì)于推動(dòng)我國煤炭清潔利用、生物質(zhì)能源化及廢棄物資源化處理具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
目前，該技術(shù)已完成實(shí)驗(yàn)室小試與中試規(guī)模的系統(tǒng)驗(yàn)證，各項(xiàng)性能指標(biāo)穩(wěn)定可靠。研究團(tuán)隊(duì)正在積極推動(dòng)該技術(shù)的工程示范與產(chǎn)業(yè)化合作，以期早日將這一創(chuàng)新成果應(yīng)用于實(shí)際能源化工項(xiàng)目中，為我國能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)與“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)科技力量。這一進(jìn)展也充分體現(xiàn)了在“工程和技術(shù)研究與試驗(yàn)發(fā)展”持續(xù)投入下，我國在能源環(huán)保核心技術(shù)領(lǐng)域從跟蹤模仿到并行引領(lǐng)的深刻轉(zhuǎn)變。
