[发明专利]合成气的制备方法及其制备系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成气的制备方法及其制备系统，特别涉及一种关于使用金属氧化物的还原态制备合成气的方法及其制备系统。

背景技术

合成气（synthesis gas、syngas），一般是指一氧化碳与氢气的混合气体。在各种化工工艺中，合成气均扮演了重要的角色。

举例来说，一氧化碳与氢气可以用来合成甲醇，反应如下：

CO+2H₂→CH₃OH

甲醇除了是常见的溶剂以外，还可应用于抗冻剂、燃料等领域中。随着直接甲醇燃料电池（Direct methanol fuel cells，DMFC）的发展，甲醇的来源已成为重要的课题。

再者，一氧化碳与氢气还可以通过费托合成（Fischer Tropsch process）来制备发电机、引擎等装置所使用的燃料。又或者，一氧化碳与氢气可藉由氢甲酰化以合成丁醛、丁醇、辛酸…等。

如上所述，一氧化碳与氢气的应用领域相当广泛，因而如何制备合成气已成为各界关注的焦点。

目前常见的方法是通过高温、高压气化煤炭，藉以制备合成气。然而，若是使用空气气化煤炭，由于空气中含有大量氮气，会于工艺中吸收热能，造成大量能量损耗。另一方面，若使用纯氧来气化煤炭，则需要额外的空气分离系统。这除了增加工艺整体的复杂性，还提高了合成气的生产成本。再者，高温、高压的工艺的反应条件并不容易控制。综上所述，合成气的工艺尚有需要改善的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一合成气的制备方法及其制备系统，藉以改善合成气的工艺。

本发明一实施例所揭露的合成气的制备方法，包含以下步骤。将一燃料与一含铁氧化物反应，得到一金属铁。将金属铁还原一合成气前驱物，得到一合成气。

本发明一实施例所揭露的合成气的制备系统，包含一铁氧化物还原单元以及一金属铁氧化单元。铁氧化物还原单元包含一第一反应器。第一反应器具有一第一进料口、一第一进样口、一第一出料口以及一第一出样口。第一进料口用以接收一含铁氧化物。第一进样口用以接收一燃料。第一出料口用以输出一金属铁。金属铁氧化单元包含一第二反应器。第二反应器具有一第二进料口、一第二进样口、一第二出料口以及一第二出样口。第二进料口串接于第一出料口。第二进料口用以接收第一出料口所输出的金属铁。第二进样口用以接收一合成气前驱物。第二出样口用以输出一合成气。

根据本发明实施例所揭露的合成气的制备方法及其制备系统，由于是将含铁氧化物与燃料反应形成金属铁，再通过金属铁还原合成气前驱物而制备合成气。因此，在制备合成气的过程中，并不会因为加热空气中的氮气而浪费热能，也不需要额外的空气分离系统来分离氧气，工艺也较为简化。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A为本发明一实施例所揭露的合成气的制备方法的流程图；

图1B为本发明另一实施例所揭露的合成气的制备方法的流程图；

图2A为本发明一实施例所揭露的合成气的制备系统的示意图；

图2B为本发明另一实施例所揭露的合成气的制备系统的示意图；

图3为本发明另一实施例所揭露的合成气的制备系统的示意图；

图4A为本发明实施例一的时间与气体浓度的关系图；

图4B为本发明实施例二的时间与气体浓度的关系图。

其中，附图标记

10、10a、10b  合成气的制备系统

11   铁氧化物还原单元

110  第一反应器

111  第一进料口

112  第一进样口

113  第一出料口

114  第一出样口

12   金属铁氧化单元

120  第二反应器

121  第二进料口

122  第二进样口

123  第二出料口

124  第二出样口

13   第一运送装置

14   第一连通装置

15   第二连通装置

16   铁氧化物再生单元

160  第三反应器

161  第三进料口

162  第三进样口

163  第三出料口

164  第三出样口

165  分离装置