[发明专利]合成气制备工艺及装置

权利要求书

1.一种合成气制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将煤加入燃料反应器内，并在惰性或CO₂气氛下发生快速热解反应生成以H₂、CO、CH₄为主的热解气体、焦油和焦炭，其中，焦油被来自于空气反应器的铁基载氧体催化裂解成小分子气体，同时热解气体和小分子气体被铁基载氧体氧化生成CO₂和H₂O排出，焦炭和被还原后的铁基载氧体一并进入气化反应器；

(2)进入气化反应器的焦炭与通入气化反应器的水蒸气发生气化反应生成以CO、H₂为主的合成气，被还原的铁基载氧体与水蒸气发生水蒸气-铁法制氢反应生成H₂，并被部分氧化，将H₂/CO合成气收集利用，铁基载氧体则直接进入空气反应器；

(3)进入空气反应器的铁基载氧体与通入空气反应器的空气反应实现氧化再生，然后进入燃料反应器完成合成气制备工艺的循环反应，反应后的贫氧空气直接排出；

步骤(1)中，所述铁基载氧体由基体和添加剂通过机械混合法或浸渍法制备合成，其中，所述基体为以Fe₂O₃成分为主的铁矿石、废铁渣或废钢渣，所述添加剂为具有焦油催化裂解性能的碱金属基和碱土金属基添加剂；

步骤(1)中，所述煤单独作为燃料，或与生物质、城市固体废弃物或塑料垃圾掺混作为燃料；所述燃料反应器的气氛依据是否进行CO₂捕集确定，不考虑CO₂捕集情景下采用惰性气氛，考虑CO₂捕集情景下采用CO₂气氛；步骤(1)中，所述燃料反应器运行方式为逆流移动床，操作温度为700～1000℃；其中，所述惰性或CO₂气氛从燃料反应器底部通入，所述铁基载氧体从燃料反应器顶部进入，所述燃料从燃料反应器中下部加入，铁基载氧体颗粒依靠自身重力缓慢向下移动，入口气体由下向上移动，保证铁基载氧体颗粒与煤颗粒的充分接触和反应；

步骤(2)中，所述气化反应器运行方式为鼓泡流化床，操作温度为600～900℃，所述水蒸气从气化反应器底部通入；

步骤(3)中，所述空气反应器运行方式为快速流化床，操作温度为800～1000℃，所述空气从空气反应器底部通入。