[发明专利]一种同时制氢和液态燃料的方法和装置

权利要求书

1.一种同时制氢和液态燃料的方法，其特征在于包括如下内容：空气进入空气反应器，与单质Ni催化剂反应生成NiO和欠氧气体，高温欠氧气体从反应器顶部排出；NiO进入到燃料反应器，与底部通入的甲烷在燃料反应器下部发生氧化还原反应，生成CO、H₂和Ni，Ni再循环回到空气反应器中循环使用；CO、H₂和未转化的CH₄透过燃料反应器中部设置的筛网进入到反应器的上部，与Fe₂O₃催化剂进行费托合成反应，生成液态燃料和Fe；液态燃料从反应器顶部流出，Fe进入到制氢反应器中，与反应器底部通入的水蒸气反应，生成氢气和Fe₃O₄，氢气从反应器顶部排出进行收集，Fe₃O₄返回燃料反应器上部进行费托合成反应。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的空气反应器的反应条件为：反应温度为500~1000℃，反应压力为常压。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：燃料反应器中设置的筛网的筛孔为320~360目。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：燃料反应器下部进行的氧化还原反应条件为：反应温度为600~1200℃，反应压力为常压，NiO与甲烷的摩尔比为5/1~1/1，甲烷流速为10～200mL/min。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：燃料反应器上部进行的费托合成反应条件为：反应温度为200~400℃，反应压力为1～5MPa，反应时间为10～100min。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：制氢反应器中的反应条件为：反应温度为500~1000℃，反应压力为常压，水蒸气流速为10～200mL/min。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：燃料反应器是采用两段串联的流化床。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：空气反应器是提升管反应器。

9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：制氢反应器是流化床反应器。

10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：从燃料反应器上段流化床出来的Fe催化剂通过旋风分离器和气体分离，然后进入制氢反应器下部，在制氢反应器与水蒸气反应，反应后的催化剂再通过制氢反应器上端出来，经过旋风分离器后进入到燃料反应器上段流化床的底部。

11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：从燃料反应器下段流化床出来的Ni催化剂通过旋风分离器和气体分离，然后进入空气反应器，与空气反应后，催化剂再进入到燃料反应器下段流化床中继续反应。

12.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：催化剂是球形、条形或微球形状，颗粒尺寸为10-2000μm。

13.一种同时制氢和液态燃料的装置，其特征在于：包括制氢反应器，燃料反应器和空气反应器；燃料反应器分为上下两段，中间用筛网隔开，燃料反应器下段一侧出口连接空气反应器入口，燃料反应器上段另一侧出口连接制氢反应器入口；燃料反应器下段底部进口进甲烷，上段顶部出口排出液态燃料，空气反应器底部进口进空气，顶部出口排出欠氧空气，制氢反应器底部进口是进水蒸气，顶部出口排出氢气。