本发明专利技术公开一种CH4-CO2化学链催化重整制合成气的方法，属于甲烷二氧化碳重整制合成气技术领域。本发明专利技术通过以负载镍或钴金属的CaO或炭基材料为氧载体的化学链催化重整，使二氧化碳甲烷重整反应中CH4的催化热解和CO2的消碳反应分别在两个反应器中进行，选取CH4热解反应器和CO2消碳反应器的类型为流化床反应器；本发明专利技术有利于提高反应物料转化率、催化剂利用效率和产物的分离效率，所制得合成气的H2/CO值可调，具有良好的工业应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设设及一种CH4-CO2化学链催化重整制合成气的方法，属于甲烧二氧化碳 重整制合成气
技术介绍
化工利用甲烧可分为直接转化法（即把甲烧直接转化成某种化工产品，如选择氧 化制甲醇甲醒，甲烧氧化偶联制乙締等）和间接转化法（即先将甲烧转化成合成气，再将合 成气作为化工原料转化成某些化工产品，如F-T合成和幾基合成等)。 甲烧制合成气有水蒸汽重整（SRM)、甲烧部分氧化（P0M)和甲烧S重整（TRM)、二 氧化碳重整（CDR)等四条途径。 其中，SRM过程的反应条件苛刻（800°CW上)，为防止催化剂积碳而采取高水碳比 (2. 5-3. 5)操作而加大过程的能耗，并且所生产合成气的Hz/CO> 3,不适合于生产二甲酸 和液体燃料等下游产品，只适合于合成氨及制氨。P0M是一个微放热过程，其合成气的&/ C0值接近2,适合作甲醇合成及F-T合成的原料气，但P0M过程需要空分氧，使过程的能耗 和成本增加，且其反应速率相当快，难W精确控制反应过程，使得反应产物易被深度氧化； 由于P0M过程中有大量未被稀释的氧气和O2/CH4混合物，若操作不当，易引起爆炸。TRM是 指SRM、P0M及CDRS个反应在同一个反应器内同时进行。调节反应原料的含量可调合成气 的VCO,其过程操作灵活，可实现部分自供热、提高过程能效、降低成本，但对催化剂的要 求较高。CDR同时利用C〇2和CH4两大溫室气体，对溫室气体减排具有重大意义，且合成气 的Hz/CO值约为1，可W用于幾基和有机含氧化合物的合成。本专利技术采用CDR过程实现甲烧 制合成气。 阳0化]中国专利CN201410853700公开了 一种将C〇2应用于二甲酸合成的化学链C02重整 甲烧方法，通过W化3〇4为氧载体的化学链燃烧，使C02重整甲烧反应中CH 4的部分氧化和 C〇2的还原被分成两步在不同的反应器中进行。由于化3〇4对CH 4的催化热解效果较低，CH 4 在化3〇4上主要会发生燃烧反应，会产生大量的水，从而减低C0 2及CH 4的收率；而且CH 4氧 化反应器出口的气体作为合成气还需要进行水汽的分离，需增加分离设备。 考虑到固定床反应器为间歇操作，吸附催化效率较低；流化床反应器可实现连续 化操作，提高了吸附/催化剂的利用率，增加原料的处理量。故本专利技术所述的CH4热解反应 器和C〇2消碳反应器均为流化床反应器。
技术实现思路
本专利技术是针对CH4在化3〇4上燃烧反应后生成水的问题作出的改进，采用负载儀或 钻金属的CaO或炭基材料催化热解邸4发生原反应生成H2和C，制得无水无碳氨气，沉积于 负载儀或钻金属的CaO或炭基材料催化热解邸4上的C再在C02消碳反应器中与C02发生 氧化还原反应生成C0,并实现催化剂的再生。[000引本专利技术的目的在于提供一种CH4-CO2化学链催化重整制合成气的方法，具体包括 w下步骤： (1) 将邸4通入CH4热解反应器中，负载儀或钻金属的CaO或炭基材料催化热解CH4发 生原反应生成&和C，制得无碳氨气；制得无碳氨气，可作为二甲酸合成或F-T合成的气源， 再将积碳后的负载儀或钻金属的CaO或炭基材料转移至C02消碳反应器； (2) 在C02消碳反应器中，负载儀或钻金属的CaO或炭基材料上所沉积的碳与C02发生 氧化还原反应生成C0,将C0作为二甲酸合成或F-T合成的气源，将消碳后的负载儀或钻金 属的CaO或炭基材料返回至邸4热解反应器。 优选的，本专利技术所述的CH4热解反应器和C0 2消碳反应器的类型均为流化床反应 器。 优选的，本专利技术所述CH4热解反应器的反应溫度为700°c-90(rc，所述的c〇2消碳 反应器的反应溫度为700°C-900°c。 W11] 本专利技术W C〇2和邸4作为催化重整的原料气，在邸4热解反应器中，负载儀或钻金 属的CaO或炭基材料催化热解邸4发生氧化还原反应生成H2和C，制得无碳氨气H2;在C02消碳反应器中，负载儀或钻金属的CaO或炭基材料上所沉积的碳与C〇2发生氧化还原反应 生成C0;该过程主要在邸4热解反应器和C02消碳反应器中实现，其中在CH4热解反应器中 发生的反应主要包括：在C〇2消碳反应器中发生的反应主要包括：C02分子与碳表面发生碰撞生成一个暂时的 过渡状态活化络合物，而该活化络合物分解产生一个气体分子C0,并将一个氧原子W表面 氧化物的形式留在碳表面上，见反应（3)、（4)和（5);但在高溫下，反应（3)~（5)与反应（6) 一步反应毫无区别；在低溫时，碳表面完全被表面氧化物覆盖，从而步骤（5)将是两部反应 中的控制步骤；从上述反应可W看出，负载儀或钻金属的CaO或炭基材料催化热解邸4发生氧化还原 反应生成&和C，制得无碳氨气Hz;在C02消碳反应器中，负载儀或钻金属的CaO或炭基材料 上所沉积的碳与C〇2发生氧化还原反应生成C0;由于系统中提供了较大的氧载体循环量， 氧载体同时也作为热载体从而提高能量利用率。 本专利技术的有益效果： (1)本专利技术通过W负载儀或钻金属的CaO或炭基材料为氧载体的化学链催化重整，使 二氧化碳甲烧重整反应中CH4的催化热解和CO2的消碳反应被分成两步在不同的反应器中 进行，反应物料的浓度较高，在单独的每个反应器中，反应物料的浓度较高，有利于高转化 率的实现，和提高反应物料转化率、催化剂利用效率和产物的分离效率； (2)减少反应体系中的副反应巧日逆水煤气反应/逆水汽变换反应等的发生)，同时提高 催化剂的选择性，延长催化剂使用寿命；利用二氧化碳对催化剂表面的积碳进行消除，不仅 在反应后获得C0,还能实现催化剂的再生；减少分离设备的使用，所制得合成气的Hz/CO值 可调，具有良好的工业应用前景； (2)选取CH4热解反应器和C〇2消碳反应器的类型为流化床反应器，可实现连续化操作， 增加原料的处理量，有利于提高转化率，催化剂利用效率，反应物料和产物的分离效率等， 所制得合成气的Hz/CO值可调，为CH4-C当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种CH4‑CO2化学链催化重整制合成气的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）将CH4通入CH4热解反应器中，负载镍或钴金属的CaO或炭基材料催化热解CH4发生原反应生成H2和C，制得无碳氢气；制得无水无碳氢气，可作为二甲醚合成或F‑T合成的气源，再将积碳后的负载镍或钴金属的CaO或炭基材料转移至CO2消碳反应器；（2）在CO2消碳反应器中，负载镍或钴金属的CaO或炭基材料上所沉积的碳与CO2发生氧化还原反应生成CO，将CO作为二甲醚合成或F‑T合成的气源，将消碳后的负载镍或钴金属的CaO或炭基材料返回至CH4热解反应器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王倩倩，马丽萍，马贵鹏，唐剑骁，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53
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