[发明专利]基于沼气干湿重整耦合甲醇裂解制备合成气系统与方法

权利要求书

1.一种基于沼气干湿重整耦合甲醇裂解制备合成气系统，其特征在于：包括分流器、二氧化碳分离器、第一混合器、第二混合器、合成气混合器、干重整反应器、湿重整反应器、甲醇裂解反应器、汽化器和太阳能集热器，分流器的入口接沼气输入，分流器的第一出口接二氧化碳分离器的入口，分流器的第二出口接第一混合器的第一入口，二氧化碳分离器的二氧化碳出口接第一混合器的第二入口，第一混合器的出口接干重整反应器的入口，干重整反应器的出口通过汽化器的热侧管路后接合成气混合器的第一入口，第二混合器的第一入口接水蒸气输入，第二混合器的第二入口接二氧化碳分离器的甲烷出口，第二混合器的出口接湿重整反应器的入口，湿重整反应器的出口通过第一合成气管道接合成气混合器的第二入口，第一合成气管道经过甲醇裂解反应器，为甲醇裂解反应器提供反应热，汽化器的冷侧入口接甲醇输入，汽化器的冷侧出口接甲醇裂解反应器的甲醇入口，甲醇裂解反应器的合成气出口接合成气混合器的第三入口，合成气混合器的出口用于输出最终合成气，太阳能集热器用于为干重整反应器和湿重整反应器提供反应热。

2.根据权利要求1所述的基于沼气干湿重整耦合甲醇裂解制备合成气系统，其特征在于：所述合成气混合器包括第三混合器和第四混合器，第三混合器的第一入口为合成气混合器的第一入口，第三混合器的第二入口为合成气混合器的第二入口，第四混合器的第一入口为合成气混合器的第三入口，第三混合器的出口接第四混合器的第二入口，第四混合器的出口为合成气混合器的出口。

3.根据权利要求1所述的基于沼气干湿重整耦合甲醇裂解制备合成气系统，其特征在于：还包括第一预热器，第一混合器的出口通过第一预热器的冷侧管路后接干重整反应器的入口，干重整反应器的出口依次通过第一预热器的热侧管路、汽化器的热侧管路后接合成气混合器的第一入口。

4.根据权利要求1所述的基于沼气干湿重整耦合甲醇裂解制备合成气系统，其特征在于：还包括第二预热器，第二混合器的出口通过第二预热器的冷侧管路后接湿重整反应器的入口，第二预热器的热侧管路串接在湿重整反应器与甲醇裂解反应器之间的第一合成气管道上。

5.根据权利要求1所述的基于沼气干湿重整耦合甲醇裂解制备合成气系统，其特征在于：还包括蒸发器，蒸发器的入口与给水管路连接，蒸发器的出口与第二混合器的第一入口连接。

6.根据权利要求1所述的基于沼气干湿重整耦合甲醇裂解制备合成气系统，其特征在于：所述太阳能集热器为碟式太阳能集热器，太阳能集热器包括第一太阳能集热器和第二太阳能集热器，第一太阳能集热器和第二太阳能集热器分别用于为干重整反应器和湿重整反应器提供反应热。

7.根据权利要求1所述的基于沼气干湿重整耦合甲醇裂解制备合成气系统，其特征在于：所述干重整反应器的类型为管式反应器、塔式反应器、釜式反应器、有固体颗粒床层的反应器、喷射反应器、固定床反应器、流化床反应器或腔体式反应器。

8.根据权利要求1所述的基于沼气干湿重整耦合甲醇裂解制备合成气系统，其特征在于：所述湿重整反应器的类型为管式反应器、塔式反应器、釜式反应器、有固体颗粒床层的反应器、喷射反应器、固定床反应器、流化床反应器或腔体式反应器。

9.根据权利要求1所述的基于沼气干湿重整耦合甲醇裂解制备合成气系统，其特征在于：所述二氧化碳分离器为利用化学溶剂吸附方法将二氧化碳与甲烷进行分离的设备。

10.一种基于沼气干湿重整耦合甲醇裂解制备合成气方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，将沼气分成两部分，对第一部分沼气进行二氧化碳分离，分离出的二氧化碳与第二部分沼气混合后进入干重整反应器中，在太阳能集热器提供的反应热作用下发生甲烷干重整反应，生成第一预合成气；

S2，分离出二氧化碳后的第一部分沼气与水蒸气混合后进入湿重整反应器，在太阳能集热器提供的反应热作用下发生甲烷湿重整反应，生成第二预合成气；

S3，甲醇吸收第一预合成气的热量从而汽化，随后通入甲醇裂解反应器中，在第二预合成气提供的反应热作用下发生甲醇裂解反应生成第三预合成气，第一预合成气、第二预合成气和第三预合成气混合形成最终合成气。