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作为唯一可以转化为液体燃料的可再生能源，对减少排放和缓解能源短缺的局面，生物质的有效利用日益受到全世界的重视。由生物质气化制备合成气，进而合成液体燃料和化学品是一种新的绿色合成工艺路线。二甲醚是一种理想的清洁能源，对CO2，SOx和NOx等有害气体的减排，具有极其重要的意义。 本文围绕生物质气合成二甲醚工艺展开了微型反应器、单管及放大化实验研究，重点考察了HZSM-5型分子筛在双功能催化剂中的作用，研究了其含量、温度、压力、空速对合成结果的影响规律;在单管、100t/a和1000t/a合成装置上进行了二甲醚合成特性的研究;在单管实验中进行了合成液化石油气及低碳醇实验，并对三者合成结果进行了分析对比;最后进行了年产3000吨的生物质气化合成二甲醚商业装置的初步设计和经济性分析。主要研究内容和结果如下: 1.对HZSM-5型分子筛在合成二甲醚催化剂中含量不同及Si/Al比值对合成结果的影响，考察了温度，压力，空速对CO转化率及时空产率的影响规律。结果表明:二甲醚合成催化剂中，甲醇合成催化剂与HZSM-5最佳质量配比为5∶1;HZSM-5型分子筛酸性强弱顺序为HZSM-5(25)＞HZSM-5(38)＞HZSM-5(50);以Cat(25)代表含HZSM-5(25)的二甲醚合成催化剂，270℃、2000h-1、4.05MPa条件下，CO转化率由高到低的影响规律为Cat(25)＞Cat(38)＞ Cat(50)，分别为82.6％，77.6％和71.3％;在265℃，2000h-1，4.05MPa条件下，时空产率由高到低的规律为Cat(38)＞Cat(25)＞Cat(50)，分别为0.437g/g(Cat).h，0.405g/g(Cat).h和0.306g/g(Cat).h。综合考虑，HZSM-5型分子筛Si/Al比值最佳为38，微型反应器中，当H2/CO≈1.5时，最佳反应条件为265℃，3.8MPa-4.3MPa。 2.利用单管实验装置进行了合成二甲醚实验，考察了反应温度，空速和惰性气体N2含量对CO转化率及二甲醚时空产率的影响，同时考察了空速对反应温度的影响，对二甲醚合成催化剂活性及寿命进行评价。结果表明:惰性气体N2含量低于25％时对合成结果影响不大，进一步提升会快速降低CO转化率和二甲醚时空产率;H2/CO=1.1-1.2，最佳反应温度265℃，4.05MPa，2500h-1时，CO转化率为70.2％，此时二甲醚时空产率为0.193g/g(Cat).h;催化剂寿命评价证明了该催化剂具有高活性、高稳定性及短期降温对活性无影响的性能。 3.利用单管实验装置，分别进行了二甲醚、液化石油气及低碳醇合成实验。结果表明:二甲醚最佳反应条件为265℃，3.8MPa-4.3MPa;液化石油气最佳反应条件为325℃，2.1MPa-3.1MPa;低碳醇最佳反应条件为4.0MPa-4.6MPa，290℃-300℃。通过空速对反应影响实验，依据实验原料气，三者最佳反应空速都应控制在2500h-1以下。比较三者实验条件及实验结果，在放大反应系统设计过程中，满足最高压力反应条件下，根据市场需求，调整催化剂和反应条件可以合成二甲醚、液化石油气及低碳醇等不同的产品。 4.对100t/a和1000t/a生物质气合成二甲醚放大系统的实验结果表明:生物质经富氧气化后的合成气，H2/CO＞1，合成气组成范围如下:H2∶27.1％-30.4％，CO∶29.7％-32.6％，C02∶25.3％-27.9％，CH4∶1.8％-5.8％;100t/a的合成过程中，空速在650h-1-1500h-1范围内，CO单程转化率达到82.00％-73.55％，DME的时空产率可以达到0.105g/g(Cat).h-0.173g/g(Cat）.h，DME选择性变化不大;1000t/a的合成过程中，合成塔稳定在245℃下，CO转化率和二甲醚选择性保持在56％-65％和73％-82％;结合生物质气质特点，当H2/CO≈1，Vol(H2)+Vol(CO)=55％-70％时，最佳的反应条件为255℃-265℃，3.8MPa-4.3MPa，2000h-1-2500h-1，此时，CO转化率保持在65％以上;合成规模扩大后，无回流状态下，每吨生物质可产生0.135吨二甲醚;合成过程中各单元运行稳定，单元间匹配合理，同时完成了远程控制评估。 5.以生物质富氧-水蒸气气化合成气为原料气，对一个年产3000吨的生物质商业项目进行初步设计和简单的经济性分析。整个项目设计生物质消耗量3000kg/h，二甲醚产率439.9kg/h，尾气联产发电848度/小时自用，总投资3117.5万元。整个项目投资利润率为10.39％，回收期为9.62年。