[实用新型]一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的装置

说明书

技术领域本实用新型涉及能源领域，尤其涉及一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的装置。

背景技术甲烷二氧化碳重整制备合成气技术是合理利用甲烷、二氧化碳资源的一条有效途径，制备的合成气中H₂/CO体积比约为1：1，可直接作为羰基合成及费托合成的原料，弥补了甲烷水蒸气重整制备合成气中氢碳比（H₂/CO≧3）的不足。该技术的开发对减少温室气体排放、缓解能源危机具有重要意义。

甲烷二氧化碳重整反应在热力学上是吸热、分子数增加的可逆反应，受热力学平衡控制，高温、低压有利于反应的正向进行，然而高温会引起甲烷的深度裂解等副反应加剧，导致合成气选择性降低；同时，还存在催化剂因表面积炭增多而迅速失活等问题。因此，开发新型甲烷二氧化碳重整工艺，制备高活性、高稳定性的催化剂具有重要的现实意义。

近年来，很多国家都对甲烷二氧化碳重整技术的研究给予了大量的科研和工程投资，但至今没有成熟的工业化生产案例。通过分析查阅各项技术发现，甲烷二氧化碳重整技术未能实现大规模工业化生产的主要技术原因是现有技术存在催化剂易积炭导致活性下降以及工艺过程能耗过高的问题。

发明内容为了有效解决上述问题，本实用新型提供一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的装置，通过提升管重整反应器-流化床再生器构成的反应—再生系统实现催化剂反应和失活催化剂再生的循环，结焦催化剂在流化床再生器中燃烧再生，解决了催化剂结焦带来的失活问题；同时，燃烧放出的热量可以加热催化剂为重整反应提供部分热量，维持重整反应所缺热量，从而解决工艺过程能耗的问题。

本实用新型的技术方案为：本发明提供一种甲烷二氧化碳重整制备合成气的装置，其包括第一换热器、第二换热器、提升管重整反应器、流化床再生器、旋风分离器和返料阀；

所述第一换热器设有原料气输入口，第一换热器一输出口与第二换热器的输入口连接，第一换热器另一输出口输出合成气；第二换热器的输出口与提升管重整反应器的输入口连接，旋风分离器设置于提升管重整反应器的出口，旋风分离器一输出口与第一换热器的输入口连接，旋风分离器另一输出口与返料阀输入口连接，返料阀的输出端与流化床再生器连接；流化床再生器一输出口经控制阀与提升管重整反应器一输入口连接，流化床再生器一气相输出口与第二换热器的输入口连接；流化床再生器还设有氧化剂输入口。

本实用新型采用上述装置结构，通过提升管重整反应器-流化床再生器构成的反应—再生系统，实现催化剂反应和失活催化剂再生的循环，解决了催化剂结焦带来的失活问题。同时，本实用新型的装置还具有调节灵活，运行安全，原料气转化率高，处理量大，适宜工业化放大等优点。

进一步，本实用新型所述的装置还包括催化剂储罐，所述催化剂储罐与提升管重整反应器连接，催化剂储罐用于储存未用过的催化剂，定期补充体系内的催化剂损失。进一步，本实用新型所述的装置还包括第一引风机,所述流化床再生器一气相输出口通过第一引风机与第二换热器的输入口连接，从而将流化床再生器出口的气体通过第一引风机输送至第二换热器中。

进一步，本实用新型所述的装置还包括第二引风机,所述第二引风机与第一换热器连接。所述第二引风机一端与第一换热器的输出口连接，合成气与第一换热器中的原料气换热后经第二引风机输出。

进一步，本实用新型所述的装置还包括鼓风机，所述鼓风机与流化床再生器一输入口连接，氧化剂通过鼓风机输入至流化床再生器。

更进一步，本实用新型所述的装置同时包括催化剂储罐、第一引风机、第二引风机和鼓风机，所述催化剂储罐与提升管重整反应器连接，所述流化床再生器一气相输出口通过第一引风机与第二换热器的输入口连接，所述第二引风机与第一换热器连接，所述鼓风机与流化床再生器一输入口连接。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型通过提升管重整反应器-流化床再生器构成的反应—再生系统，解决了甲烷二氧化碳重整制备合成气工艺过程中，催化剂易积炭导致活性下降的问题。

2、本实用新型通过往流化床再生器中补充燃料的方式，为催化剂加热，再通过催化剂维持重整反应所缺热量，解决了重整反应过程能量不足的问题。

3、本实用新型反应合成的合成气及流化床再生器出口的气体可与原料气在第一换热器及第二换热器中进行换热，充分进行二次能量利用，缓解重整反应的能耗问题。

4、本实用新型的装置具有调节灵活，运行安全，原料气转化率高，处理量大，适宜工业化放大的优点，具有很好的应用和产业化前景。