[发明专利]一种利用铁氧化物与天然气制备碳氢比可调的合成气的装置和方法

权利要求书

1.一种利用铁氧化物与天然气制备碳氢比可调的合成气的装置，其特征在于，所述的装置包括重整反应器和还原反应器，还原反应器的底部通过下料管连通在重整反应器内，所述的还原反应器的顶部设有固体进料口和还原排气口，还原反应器的底部设有锥形的气室，气室上设有燃料进气口，所述的重整反应器的上侧设有成品排气口，重整反应器的外侧设有固体排料口，重整反应器的底部设有重整进气口。

2.如权利要求1所述的利用铁氧化物与天然气制备碳氢比可调的合成气的装置，其特征在于，所述的还原反应器优选为气相逆流移动床。

3.如权利要求1所述的利用铁氧化物与天然气制备碳氢比可调的合成气的装置，其特征在于，所述的重整反应器优选为鼓泡流化床。

4.如权利要求1所述的利用铁氧化物与天然气制备碳氢比可调的合成气的装置，其特征在于，所述的重整反应器的底部设有布风板。

5.一种利用权利要求1所述的装置制备碳氢比可调的合成气的方法，其特征在于，所述的方法如下：

1）燃料气从还原反应器的气室通入，铁氧化物从还原反应器的顶部流入，在还原反应器内，铁氧化物被燃料气深度还原为FeO和Fe，燃料气转化为CO₂和水蒸气；

2）FeO和Fe通过下料管进入重整反应器，将还原反应器产生的CO₂、水蒸气与原料天然气通过重整进气口输入重整反应器，在重整反应器内Fe的催化作用下，重整反应生成合成气，从成品排气口排出；FeO中的晶格氧在重整反应中完全析出，生成单质Fe，从固体排料口排出。

6.如权利要求5所述的装置制备碳氢比可调的合成气的方法，其特征在于，通过调整还原反应器的燃料气与进入重整反应器的原料天然气的比例，进而调节进入重整反应器的CO₂、水蒸气与原料天然气的比例，最终得到碳氢比可调的合成气。

7.如权利要求6所述的装置制备碳氢比可调的合成气的方法，其特征在于，所述的碳氢比可调的合成气中的碳氢比为CO与H₂的摩尔比。

8.如权利要求5所述的装置制备碳氢比可调的合成气的方法，其特征在于，所述还原反应器的固体进料口的工作温度为800~1000℃，下料管的工作温度为700~900℃，重整反应器的工作温度为600~900℃。

9.如权利要求5所述的制备碳氢比可调的合成气的方法，其特征在于，所述的铁氧化物为Fe₂O₃、Fe₃O₄或两者的任意比例的混合物。

10.如权利要求5所述的制备碳氢比可调的合成气的方法，其特征在于，所述的燃料气进口中通入的燃料气为工业生产中以碳氢气体化合物为主的驰放气，主要包括：生物质或煤的气化气、裂解气，石油裂解气，天然气和页岩气。

11.一种如权利要求1所述的装置在化学链制氢过程中应用，其特征在于，所述的应用通过装置来实现，该装置包括溢流槽，蒸汽反应器，第一分离器，空气反应器和第二分离器，所述的溢流槽包括第一溢流槽，第二溢流槽和第三溢流槽；第一溢流槽的一端连接在固体排料口上，第一溢流槽的另一端连接在蒸汽反应器的底部，蒸汽反应器通过第一分离器连接第二溢流槽，第二溢流槽的另一端通过空气反应器和第二分离器连接第三溢流槽，第三溢流槽的另一端连接在固体进料口上。

12.一种如权利要求1所述的装置在化学链燃烧过程中应用，其特征在于，所述的应用通过装置来实现，该装置包括溢流槽，空气反应器和第二分离器，所述的溢流槽包括第一溢流槽和第二溢流槽；第一溢流槽的一端连接在固体排料口上，第一溢流槽的另一端连接在空气反应器的底部，空气反应器通过第二分离器连接第二溢流槽，第二溢流槽的另一端连接在固体进料口上。