在以制气为目的的生物质气化工艺中,焦油副产物的存在导致气化系统的堵塞、腐蚀和设备的损坏,引起下游催化剂的失活,以及严重的环境污染等问题,是限制生物质气化技术发展和工业化的主要障碍。在各种焦油脱除技术中,气化器内焦油催化重整可以使焦油组分原位转化,从而减少产气中焦油含量,提高富氢气体的产率。然而,高温下气化炉内大量高分子碳氢化合物的裂解和聚合引起催化剂快速积炭失活的问题十分突出。采用双流化床气化技术,本课题组提出了外循环逆流移动床(External Circulating Counterflow Moving Bed, ECCMB)生物质水蒸气催化气化制氢工艺,催化剂在气化器和燃烧器之间循环,可实现催化剂连续烧炭再生,同时作为热载体提供热解气化所需的能量。本论文的工作是在固定床反应器中,评选和开发应用于这种工艺的焦油重整转化催化剂。实验以苯和乙酸为焦油模型化合物,首先研究了4种不同矿源天然含铁镁橄榄石(Mg, Fe)2Si04的水蒸气重整活性,并考察了煅烧温度对橄榄石活性的影响。用N2吸附、XRD、TPR、SEM和TG等方法对煅烧前后橄榄石的物理性质、表面形貌、化学组成的变化进行了表征。结果表明,由于不同矿源的橄榄石矿物结构不同,导致煅烧后橄榄石物化性质和催化活性的差异。天然橄榄石含有的伴生矿蛇纹石在煅烧过程中分解使橄榄石表面氧化铁的含量增加,比表面积增大。具有较高可还原氧化铁含量以及较高比表面积的橄榄石,对苯的气相碳转化率最高。橄榄石的适宜煅烧温度为900℃。煅烧温度过高,比表面积减少使催化剂的活性下降,积炭增多。采用过量浸渍法,以煅烧橄榄石为载体制得负载镍催化剂。以苯为模型反应物,考察了制备条件载镍量和焙烧温度对载镍橄榄石催化剂活性的影响,并考察了其自还原性能和再生性能。对反应前后催化剂进行了XRD、SEM、H2-TPR、TEM和TG等表征。适宜的催化剂制备条件为：NiO负载量5 wt%,焙烧温度1100℃。所制得的橄榄石载镍催化剂活性组分和载体的结合程度很好,氧化镍分散度较高,催化剂积炭较少。反应温度和反应原料在很大程度上影响了催化剂的自还原。反应温度在800℃以上时,未预还原的催化剂能够被以苯为原料的反应产气快速还原。催化剂能经过空气烧炭再生恢复活性,具有良好的连续再生稳定性能。XRD和TEM表征分析发现,催化剂没有出现活性组分烧结的现象,铁镍合金的生成起到了抑制镍晶粒长大的作用。然而,芳环类的物质非常容易在镍金属表面积炭,由于橄榄石载体的比表面积小于1 m2／g,几乎无孔,积炭覆盖了催化剂的活性中心,使催化剂活性很快丧失。为了提高镍基催化剂的活性和抗积炭性能,通过添加钙铝酸盐水泥成型的方法对橄榄石载体进行改性。经橄榄石球磨、物料混合、成型、养护、干燥和煅烧等工艺流程制得复合橄榄石载体,并以浸渍法制得改性橄榄石载镍催化剂。主要考察了粘结剂含量、载体煅烧温度、催化剂载镍量、催化剂焙烧温度和助剂的添加对催化剂反应性能的影响。对各种改性载体和改性催化剂进行了N2吸附、XRD、H2-TPR和SEM等表征,讨论了改性前后载体孔结构和负载镍催化剂表面形貌的变化以及不同焙烧温度条件下氧化镍与改性载体的相互作用。对反应后各催化剂进行了积炭表征和烧炭动力学分析。结果表明,改性橄榄石载体的孔隙率高达30%以上,比表面积提高,而磨损率与原矿橄榄石相当。钙铝酸盐水泥粘结剂的添加量和催化剂的焙烧温度是影响改性催化剂活性组分和载体相互作用关系的重要因素,并进而影响了催化剂的活性、抗积炭性以及自还原性能。改性橄榄石载镍催化剂适宜的制备条件为：橄榄石粉体粒度小于0.045 mm,水泥加入量20%,加水量10%,载体煅烧温度1100℃,载镍量8 wt%,催化剂焙烧温度900℃。900℃焙烧形成较多的结合态氧化镍,与自由氧化镍相比减少了积炭的生成。氧化镁以及氧化镧助剂的添加减少了积炭的产生,氧化镁的添加还具有降低催化剂烧炭活化能的作用。不同苯液时空速条件下对改性催化剂和相同载镍量的橄榄石载镍催化剂的评价结果表明,改性催化剂的活性和抗积炭性能得到了显著地提高。改性载体表面镍粒径减小,分散度提高,这是催化剂活性提高的主要原因。改性载体丰富的孔结构提高了催化剂的容炭性,削弱了焦炭沉积对催化剂活性的影响。论文最后以椰壳热解油为反应原料,对比考察了以橄榄石、改性橄榄石和氧化铝三种不同载体负载镍催化剂的焦油脱除效果。结果表明,载体性质对催化剂的性能有重要影响。橄榄石载镍催化剂的活性最低；氧化铝虽然有较大的比表面积,但由于A1203与NiO之间较强的相互作用生成了难以还原的镍铝尖晶石,降低了催化剂的活性；改性橄榄石载镍催化剂活性最高,积炭最少。对添加氧化镁的改性橄榄石载镍催化剂进行了连续再生反应实验,在反应温度800℃,S／C2.03,液时空速2.16 h-1,累计反应时间360 min条件下,焦油的转化率稳定在85%左右,催化剂没有发生明显失活现象。该催化剂满足了在ECCMB反应器中连续循环反应的基本要求。