CN103896209A

CN103896209A - 一种由煤、天然气与二氧化碳催化重整生产合成气的方法

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Publication number: CN103896209A
Application number: CN201410083096.2A
Authority: CN
Inventors: 袁定雄; 张勇; 门长贵; 刘军; 徐红东; 崔意华; 林益安; 贺根良; 韦孙昌; 赵蒙; 罗进成
Original assignee: NORTHWEST RESEARCH INSTITUTE OF CHEMICAL INDUSTRY; Shaanxi Yanchang Petroleum Group Co Ltd
Current assignee: Northwest Research Institute Of Chemical Industry Co ltd; Shaanxi Chemical Research Institute Co ltd; Shaanxi Yanchang Petroleum Group Co Ltd
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2034-03-07
Also published as: CN103896209B

Abstract

本发明涉及一种煤、天然气与CO₂流化床催化重整的方法，该方法包括制备合成气与流化床催化重整等步骤。该方法由煤、天然气和CO₂流化床催化重整得到一种合成气，它的H₂/CO比约为1，可直接作为羰基合成及F-T(费托)合成油品的原料，该方法具有节能减排、改善环境的优点，符合国家实施的循环经济的政策，也符合国家提出的建设资源节约型、环境友好型化工企业的要求。

Description

一种由煤、天然气与二氧化碳催化重整生产合成气的方法

【技术领域】

本发明属于煤化工技术领域。更具体地，本发明涉及一种由煤、天然气与二氧化碳催化重整生产合成气的方法。

【背景技术】

煤炭资源是化石类资源中储量最多，同时也是开采最多、使用量最大、使用途径最多的一种资源。在煤炭资源转化的多种方式中，气化方式是实现资源清洁高效利用的最佳途径。煤气化近年来发展迅速，尤其是湿法大规模高温、高压气化技术在合成氨、合成甲醇领域应用非常广泛。由于煤炭固有属性及湿法气化自身工艺特性，煤气化温度很高，高温合成气一般采用激冷方法降温，其显热没有回收利用，能量利用不是很合理。

由天然气制合成气有三条途径，即水蒸汽重整、甲烷部分氧化和二氧化碳重整，得到的合成气中H₂/CO理论比分别为3:1、2:1和1:1。与另两种方法相比，二氧化碳重整制合成气过程具有如下的优点：(1)产生的合成气中H₂/CO比约为1，可直接作为羰基合成及F-T（费托）合成油品的原料；(2)同时利用了甲烷和二氧化碳这两种资源，尤其是对地球危害最大的二氧化碳气体，充分利用碳一资源，减少温室气体的排放。

CH₄+CO₂→2CO+2H₂，△H_298k=247kJ/mol

天然气和CO₂重整制取合成气反应是强吸热反应，目前主要采用固定床反应器进行转化。如何解决固定床催化剂容易因积炭、烧结等失活，以及催化剂床层温度不均匀等问题，仍是研究重点。

本发明针对上述两种资源特点及相应的转化技术现状，在进行大量研究工作的基础上做出了本发明。根据能源化工领域资源利用的高效，合理利用料浆气化产生的高温合成气预热天然气，使用流化床反应器解决反应的真正耦合和催化剂床层温度不均匀等问题，回收热量，节约资源。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种由煤、天然气与二氧化碳催化重整生产合成气的方法。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明涉及一种由煤、天然气与二氧化碳催化重整生产合成气的方法。该方法包括下述步骤：

A、制备合成气

将煤、水、添加剂制成一种浓度为以干煤总重量计58～66%的料浆，这种料浆通过料浆管路9送至喷嘴8，经喷嘴8与来自氧气管路10的氧气一起喷入气化炉1；所述的料浆在气化炉1中在压力3.5～10.0MPa与温度1200～1400℃的条件下进行气化反应，得到含有以CO、H₂、CO₂、CH₄与H₂O为主要成分的合成气与熔融灰渣；所述的合成气进入天然气预热炉2与来自天然气管路12的天然气经换热管26换热，以回收所述合成气的显热；换热的合成气再经合成气管路11进入后续处理系统；所述的熔融灰渣经与天然气预热炉2换热后，以固态形式从锁斗3排出界外。

B、流化床催化重整

通过预处理净化的天然气与在步骤A得到的换热合成气在天然气预热炉2经换热管26进行间接换热，预热天然气经预热天然气管路13送到装有催化剂的流化床反应器4底部；同时CO₂通过CO₂管路14进入CO₂预热器7，与来自二级旋风分离器顶部管路19的合成气换热，预热的CO₂经预热CO₂管路15送到流化床反应器4底部；O₂经氧气管路24送到流化床反应器4底部；

所述的预热天然气、O₂和预热的CO₂通过安装在流化床反应器4底部的流化板25使所述的催化剂发生流化，在流化床反应器4中在压力 1.0～1.6MPa与温度850～950℃的条件下进行天然气、O₂与CO₂的催化重整反应，生成含有CO与H₂的合成气；

所述的合成气通过流化床反应器4顶部管路17送到一级旋风分离器5，再通过一级旋风分离器顶部管路18送到以串联方式连接的二级旋风分离器6，完全除去被合成气携带的催化剂；得到的净化合成气由二级旋风分离器6顶部管路19送到CO₂预热器7，与来自CO₂管路14的CO₂进行换热，换热的合成气通过合成气排出管路20进入后续系统；

一级旋风分离器5与二级旋风分离器6分离的催化剂分别经一级旋风分离器5底部管路21、二级旋风分离器6底部管路22返回流化床反应器4循环使用；废催化剂由流化床反应器4底部经流化床反应器4底部管路23排出，而新催化剂由催化剂管路16进入流化床反应器4。

根据本发明的一种优选实施方式，在步骤A得到的合成气的干基组成是以体积计42.0～48.0%CO、32.0～38.0%H₂、15.0～20.0%CO₂，余量为N₂、CH₄和H₂S。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述净化天然气的组成是以体积计90.00～95.00%CH₄、0.10～1.50%C₂H₆、0.10～1.50%C₃H₈、2.50～5.00%N₂，微量H₂S。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的添加剂是一种或多种选自木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、缩聚萘磺酸钠或高聚合萘磺酸钠的添加剂。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述添加剂的量是以碳氢物料总重量计的0.1～1.0%。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的催化剂以质量计含有镍5～20%、氧化铈基复合助剂0.1～5%、铂0.01～1%，余量为载体，所述的镍是可溶性镍盐；所述的氧化铈基复合助剂含有氧化铈与一种或两种选自氧化镧、氧化钛的其它氧化物，氧化铈与其它氧化物的摩尔比为5/1～1/5，所述的载体是一种或两种选自γ-Al₂O₃、NiAl₂O₄的载体。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述催化剂的量是以干煤总重量计2.0～5.0%。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B得到的合成气的干基组成是以体积计：40.0～50.0%CO、45.0～55.0%H₂、0.1～5.0%CO₂、0.1～5.0%CH₄，1.0～5.0%N₂。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的气化炉1与所述的流化床反应器4以并联方式连接。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的一级旋风分离器5与所述的二级旋风分离器6以串联方式连接。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的流化板25是一种带有风帽30且均匀分布风孔35的气体分流装置，风帽30通过连接管34和浇筑料31与分布板25连接，当气体从气体混合室32经连接管34进入风孔35时，使所述的催化剂均匀流化。废催化剂通过催化剂收集管33收集。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的换热管26是一种在其底部配置布气管40、顶部配置集气管41、中间配置直管的耐高温高级合金钢管，或者是以天然气预热炉2轴线为基准，采用耐高温高级合金钢管绕制而成的盘管。

下面将更详细地描述本发明。

A、制备合成气

将煤、水、添加剂制成一种浓度为以干煤总重量计58～66%的料浆，这种料浆通过料浆管路9送至喷嘴8，经喷嘴8与来自氧气管路10的氧气一起喷入气化炉1；所述的料浆在气化炉1中在压力3.5～10.0MPa与温度1200～1400℃的条件下进行气化反应，得到含有以CO、H₂、CO₂、CH₄与H₂O为主要成分的合成气与熔融状灰渣；所述的合成气进入天然气预热炉2与来自天然气管路12的天然气经换热管26换热，以回收所述合成气的显热；换热后的合成气再经合成气管路11进入后续处理系统；所述的熔融灰渣经与天然气预热炉2换热管26换热后，以固态形式从锁斗3排出界外。

所述的添加剂是一种或多种选自木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、缩聚萘磺酸钠或高聚合萘磺酸钠的添加剂。

本发明使用的添加剂都是目前市场上销售的产品。例如由锦州金城木质素开发应用站、徐州成正精细化工有限公司、新沂市经纬科技有限公司以商品名木质素磺酸钠、木质素磺酸钙销售的木质素磺酸盐添加剂；由天津市大港宏利燃料化工厂以商品名缩聚萘磺酸钠、高聚合萘磺酸钠销售的萘系添加剂。

在本发明中，所述添加剂的量是以碳氢物料总重量计的0.1～1.0%。如果所述添加剂的使用量小于0.1%，制成的料浆流动性和固体分散性满足不了浆体输送和气化雾化要求。而添加剂使用量高于1.0%时，料浆特性和制浆成本都会受到影响，也是不适合的。

所述料浆的制备方法可以具体参见CN101362966A。

所述的气化炉1是一种内衬耐火材料的钢制耐压与耐温设备，例如哈尔滨锅炉有限责任公司生产的以商品名水煤浆气化炉销售的设备、大连金州重型机器有限公司生产的以商品名水煤浆气化炉销售的设备、中石化南京化工有限公司机械厂生产的以商品名水煤浆气化炉销售的设备。

所述的天然气预热炉2是高温辐射锅炉，是一种内附换热管26的钢制耐压与耐温设备，它通常与所述的气化炉1做成一体。所述的换热管26是一种在其底部配置布气管40、顶部为集气管41、中间配置直管的耐高温高级合金钢管，该合金钢管例如为目前在市场上销售的耐高温的Incoly600合金钢管，具体结构参见附图3。在与高温气体接触的换热管26表面涂有耐高温非金属材料，例如耐高温的SiC涂层。所述的换热管26也可以是以天然气预热炉2轴线为基准，采用耐高温高级合金钢管绕制而成的金属盘管，该金属例如为目前在市场上销售的耐高温的Incoly600合金材料。在与高温气体接触的盘管表面涂敷耐高温非金属材料，例如耐高温的SiC涂层。

本发明使用的热流体是合成气，在换热管26内，热合成气与天然气进行热交换，合成气被冷却，天然气被预热。

在本发明中，采用GB/T10410-2008标准分析方法测定了在所述合成气中的CO、H₂、CO₂、CH₄的含量。

所述合成气的干基组成是以体积计42.0～48.0%CO、32.0～38.0%H₂、15.0～20.0%CO₂，余量为N₂、CH₄和H₂S。

根据本发明，所述的喷嘴8、气化炉1、锁斗3等结构可以具体参见ZL200810132975.4。

B、流化床催化重整

通过预处理净化的天然气与在步骤A得到的换热合成气在天然气预热炉2中经换热管26进行间接换热，预热天然气经预热天然气管路13送到装有催化剂的流化床反应器4底部；同时CO₂通过CO₂管路14进入CO₂预热器7，与来自二级旋风分离器顶部管路19的合成气换热，预热的CO₂经预热CO₂管路15送到流化床反应器4底部；O₂经氧气管路24送到流化床反应器4底部。

所述的预处理净化天然气是采用现有常规净化技术进行预处理的天然气，本发明使用的净化天然气的组成是以体积计90.00～95.00%CH₄、0.10～1.50%C₂H₆、0.10～1.50%C₃H₈、2.50～5.00%N₂，微量的H₂S。

通过间接换热的天然气从常温被加热到700℃。

所述的催化剂以质量计含有镍5～20%、氧化铈基复合助剂0.1～5%、铂0.01～1%，余量为载体；所述的镍是可溶性镍盐；所述的氧化铈基复合助剂含有氧化铈与一种或两种选自氧化镧、氧化钛的其它氧化物，氧化铈与其它氧化物的摩尔比为5/1～1/5，所述的载体是一种或两种选自γ-Al₂O₃、NiAl₂O₄的载体。

所述催化剂的制备方法可以具体参见CN101637726A。

所述催化剂的量是以干煤总重量计2.0～5.0%。

所述的预热天然气、O₂和预热的CO₂通过安装在流化床反应器4底部的流化板25使所述的催化剂发生流化，在流化床反应器4中在压力1.0～1.6MPa与温度850～950℃的条件下进行天然气、O₂与CO₂的催化重整反应，生成含有CO与H₂的合成气；

所述的合成气通过流化床反应器顶部管路17送到一级旋风分离器5，再通过一级旋风分离器顶部管路18送到以串联方式连接的二级旋风分离器6，完全除去被合成气携带的催化剂；得到的净化合成气由二级旋风分离器顶部管路19送到CO₂预热器7，与来自CO₂管路14的CO₂进行换热，换热的合成气通过合成气排出管路20进入后续系统；

在步骤B得到的合成气的干基组成是以体积计40.0～50.0%CO、45.0～55.0%H₂、0.1～5.0%CO₂、0.1～5.0%CH₄、1.0～5.0%N₂。

一级旋风分离器5与二级旋风分离器6分离的催化剂分别经一级旋风分离器底部管路21、二级旋风分离器底部管路22返回流化床反应器4循环使用；废催化剂由流化床反应器4底部经流化床反应器底部管路23排出，而新催化剂由催化剂管路16进入流化床反应器4。

所述的流化床反应器4是目前市场上销售的一种产品，例如抚顺恩德机械有限公司生产的流化床反应器，南京中建化工机械制造有限公司生产的流化床反应器。

所述的一级旋风分离器5、二级旋风分离器6都是目前市场上销售的产品，例如抚顺恩德机械有限公司生产的旋风分离器，南京中建化工机械制造有限公司生产的旋风分离器。

所述的CO₂预热器7是高温辐射锅炉，是目前市场上销售的一种产品，例如哈尔滨锅炉有限责任公司生产的管壳式换热器、东方锅炉有限责任公司生产的管壳式换热器，其中管内通过冷流体或热流体。

本发明使用的热流体是合成气，在换热器内，热合成气与CO₂进行热交换，合成气被冷却，CO₂被预热。

在本发明中，所述的气化炉1与所述的流化床反应器4以并联方式连接；一级旋风分离器5与二级旋风分离器6以串联方式连接。

在本发明中，所述的流化板25是一种带有风帽30且均匀分布风孔35的气体分流装置，风帽30通过连接管34和浇筑料31与分布板25连接，当气体从气体混合室32经连接管34进入风孔35，使所述的催化剂均匀流化。废催化剂通过催化剂收集管33收集。所述流化板25的具体结构参见附图2。

根据本发明，由天然气和CO₂催化重整得到的合成气，其H₂/CO比约为1，可直接作为羰基合成及F-T(费托)合成油品的原料；同时，本发明的方法利用甲烷和二氧化碳两种对地球环境危害最大的气体，一方面充分利用碳氢资源，另一方面减少温室气体的排放，有利于环境保护。

本发明由煤、天然气与二氧化碳催化重整生产合成气的方法具有下述特点：

本发明将两种工艺流程组合，合理布置，增加装置的利用率，结构更紧凑。另外，利用合成气的高位热能预热天然气，可以节约资源，减少能源消耗。

本发明使用流化床反应器解决了催化剂容易因积炭、烧结等失活问题以及催化剂床层温度不均匀的问题。

本发明可用煤、焦、有机废水等制成多元料浆在高温气化炉内全部转化成合成气，可以缓解并减小有机废弃物对环保的压力。

本发明的方法利用煤、天然气、CO₂为原料，通过优化组合的方式以较低成本且环境友好地生产出具有高附加值的合成气，为我国不可再生资源高附加值利用、节能减排作出重要贡献。

[有益效果]

本发明具有下述的有益效果。

1、天然气和CO₂催化重整得到的合成气中H₂/CO比约为1，可直接作为羰基合成及F-T(费托)合成油品的原料；同时利用了甲烷和二氧化碳这两种对地球环境危害最大的气体，充分利用碳资源，减少温室气体的排放。

2、料浆气化产生的合成气温度高，显热大，目前主要采用水激冷的形式。将其与天然气转化工艺流程组合，合理布置，可以增加装置的利用率，结构更紧凑。另外，利用合成气的高位热能预热天然气，可以节约资源。

3、目前天然气和CO₂催化重整使用固定床，催化剂容易因积炭、烧结等失活，催化剂床层温度也不均匀。本发明使用流化床反应器，解决了反应的真正耦合和催化剂床层温度不均匀等问题。

4、有机废水对常规废水处理手段而言是比较难处理的物质，但用其制成多元料浆后会在高温气化炉内全部转化成合成气，可以大大改善装置周边环境，减小有机废水对环保的压力。

本发明的方法利用煤、天然气、CO₂原料，通过优化组合的方式以较低成本且环境友好地生产出具有高附加值的合成气，为我国不可再生资源高附加值利用、节能减排作出重要贡献。

本发明是以煤气化，天然气和CO₂流化床催化重整生产合成气的工艺，以煤、天然气、CO₂为主要原料，综合利用周边的废水、废气，提高资源利用率，降低生产成本，减少CO₂、CH₄等温室气体的排放，改善环境，符合国家实施的循环经济、节能减排的政策，也符合国家提出的建设资源节约型、环境友好型化工企业的要求。

【附图说明】

图1是一种由煤、天然气与二氧化碳催化重整生产合成气的工艺流程图。

图中：1-气化炉、2-天然气预热炉、3-锁斗、4-流化床反应器、5-一级旋风分离器、6-二级旋风分离器、7-CO₂预热器、8-喷嘴、9-料浆管路、10-氧气管路、11-合成气管路、12-天然气管路、13-预热天然气管路、14-CO₂ 管路、15-预热CO₂管路、16-催化剂管路、17-流化床反应器顶部管路、18-一级旋风分离器顶部管路、19-二级旋风分离器顶部管路、20-合成气排出管路、21-一级旋风分离器底部管路、22-二级旋风分离器底部管路、23-流化床反应器底部管路、24-氧气管路、25-流化板、26-换热管。

图2是流化板结构示意图。

其中a图为流化板俯视图，b图为流化板侧视图，c图为风帽侧视图，d图为风帽俯视图。

图中：25-流化板、30-风帽、31-浇筑料、32-气体混合室、33-催化剂收集管、34-连接管、35-风孔。

图3是换热管结构示意图，其中a图为集气管剖面图，b图为换热管布置侧视图，c图为布气管剖面图。

图中：26-换热管、40-布气管、41-集气管。

【具体实施方式】

通过下述实施例将能够更好地理解本发明。

实施例1：由煤、天然气与二氧化碳催化重整生产合成气

该实施例的实施步骤如下：

该实施例使用的煤组成见表1，天然气组成以干基体积计见表2，CO₂干基组成以体积计见表3。

表1：煤的组成分析结果

表2：天然气干基组成分析结果

表3：CO₂干基组成分析结果

该实施例按照附图1所示的工艺流程图进行。

具体实施步骤如下：

含水分10%的原料煤约19371.62kg/h，与流量为9746.26kg/h的水及添加剂制成料浆，料浆流量约29208.53kg/h，浓度约为60%。该料浆经料浆管路9送至喷嘴8，与氧气一起喷入气化炉1中。

所述的料浆与氧气管路10供给的氧气流量10161.71Nm³/h在气化炉1中，在压力4.5MPa和温度1350℃的条件下进行部分氧化还原反应，生成含有CO、H₂、CO₂、CH₄、H₂O为主要成分的高温合成气与熔融灰渣的混合物。出锁斗3的灰渣流量3246.22kg/h，高温湿合成气流量42924.34Nm³/h，含H₂O～20%，其干基组成体积比如下：CO～43.5%、H₂～33.5%、CO₂～18.0%，其它N₂、CH₄和H₂S小于5%，煤气温度～1350℃、压力～4.3MPa。

该高温合成气在天然气预热炉2中与天然气进行换热，回收合成气的显热。合成气由～1350℃降低至～600℃，换热后的合成气由合成气管路11送入后续系统。

通过预处理净化的天然气流量为28825.27Nm3/h，压力～1.5MPa，进入天然气预热炉2中经换热管26被高温合成气预热，天然气温度从常温被加热到～700℃。预热后的天然气经预热天然气管路13引入流化床反应器4底部。CO₂流量为11539.45Nm³/h，压力～1.5MPa，通过CO₂管路14进入CO₂预热器7，和二级旋风分离器顶部管路19中的合成气换热，CO₂从常温预热到700℃，预热后的CO₂经预热CO₂管路15引入流化床反应器4底部。O₂流量为12875.55Nm³/h，压力～1.5MPa，经氧气管路24引入流化床反应器4底部。

所述的流化床反应器4内装有镍基催化剂，天然气、O₂和CO₂通过流化床反应器4底部的流化板25，使催化剂流化，发生天然气、O₂和CO₂流化床催化重整反应，生成含CO、H₂的合成气，流量87569.58Nm³/h，温度～900℃，携带有部分催化剂。该合成气经流化床反应器顶部管路17进入一级旋风分离器5，再经一级旋风分离器顶部管路18进入串联的二级旋风分离器6，彻底分离合成气中携带的催化剂。

经净化的合成气温度～800℃，由二级旋风分离器顶部管路19进入CO₂预热器7，与来自CO₂管路14的CO₂换热，提供CO₂升温所需的热量。换热后的合成气温度降至～600℃，该合成气的干基组成以体积计如下：44.21%CO、52.62%H₂、0.11%CO₂、0.46%CH₄、1.61%N₂，换热后的合成气通过合成气排出管路20送入后续系统。

实施例2：以某地煤为主要原料实施本发明，原料煤分析数据见表4，天然气组成以干基体积计见表5，CO₂干基组成以体积计见表6。

表4：原料煤组成分析结果

表5：天然气干基组成分析结果

表6：CO₂干基组成分析结果

该实施例的具体实施步骤与实施例1相同，选用某地煤为原料，原料煤约9377.18kg/h，与水、添加剂制成浓度约62%、流量13722.7kg/h的料浆，氧气流量5020.96Nm³/h，料浆和氧气经喷嘴8喷人气化炉1，气化反应压力6.5MPa，温度1390℃。反应后出锁斗3的灰渣流量1096.5kg/h，高温湿合成气流量19303.84Nm³/h，含H₂O～23%，其干基组成体积比如下： CO～44.8%、H₂～34.0%、CO₂～19.1%，其它N₂、CH₄和H₂S小于2%，煤气温度～1390℃、压力～6.3MPa。该高温合成气与天然气在天然气预热炉2中换热，合成气由～1390℃降低至～700℃，换热后的合成气送入后续系统。

天然气流量为15905.79Nm³/h，压力～1.1MPa，进入天然气预热炉2中被高温合成气预热，天然气温度从常温被加热到～700℃。CO₂流量为7388.32Nm3/h，压力～1.1MPa，通过进入CO₂预热器7，CO₂从常温预热到～700℃。O₂流量为8880.19Nm³/h，压力～1.1MPa。天然气、O₂和CO₂在流化床反应器4中发生催化重整反应，生成含CO、H₂、CO₂的合成气，总流量46118.56Nm³/h，温度～950℃，其干基组成以体积计：～43.65%CO、～47.28%H₂、～4.91%CO₂、～0.33%CH₄、～2.84%N₂等。该合成气进入一级旋风分离器5、二级旋风分离器6，彻底分离合成气中携带的催化剂。经净化的合成气温度～900℃，进入CO₂预热器7与CO₂换热，合成气温度降至～700℃，换热后的合成气送入后续系统。

Claims

1.一种由煤、天然气与二氧化碳催化重整生产合成气的方法，其特征在于该方法包括下述步骤：

A、制备合成气

将煤、水、添加剂制成一种浓度为以干煤总重量计58～66%的料浆，这种料浆通过料浆管路（9）送至喷嘴（8），经喷嘴（8）与来自氧气管路（10）的氧气一起喷入气化炉（1）；所述的料浆在气化炉（1）中在压力3.5～10.0MPa与温度1200～1400℃的条件下进行气化反应，得到含有以CO、H₂、CO₂、CH₄与H₂O为主要成分的合成气与熔融灰渣；所述的合成气进入天然气预热炉（2）与来自天然气管路（12）的天然气经换热管（26）换热，以回收所述合成气的显热；换热的合成气再经合成气管路（11）进入后续处理系统；所述的熔融灰渣经与天然气预热炉（2）换热管（26）换热后，以固态形式从锁斗（3）排出界外；

B、流化床催化重整

通过预处理净化的天然气与在步骤A得到的换热合成气在天然气预热炉（2）经换热管（26）进行间接换热，预热天然气经预热天然气管路（13）送到装有催化剂的流化床反应器（4）底部；同时CO₂通过CO₂管路（14）进入CO₂预热器（7），与来自二级旋风分离器顶部管路（19）的合成气换热，预热的CO₂经预热CO₂管路（15）送到流化床反应器（4）底部；O₂经氧气管路（24）送到流化床反应器（4）底部；

所述的预热天然气、O₂和预热的CO₂通过安装在流化床反应器（4）底部的流化板（25）使所述的催化剂发生流化，在流化床反应器（4）中在压力1.0～1.6MPa与温度850～950℃的条件下进行天然气、O₂与CO₂的催化重整反应，生成含有CO与H₂的合成气；

所述的合成气通过流化床反应器顶部管路（17）送到一级旋风分离器（5），再通过一级旋风分离器顶部管路（18）送到以串联方式连接的二级旋风分离器（6），完全除去被合成气携带的催化剂；得到的净化合成气由二级旋风分离器顶部管路（19）送到CO₂预热器（7），与来自CO₂管路（14）的CO₂进行换热，换热后的合成气通过合成气排出管路（20）进入后续系统；

一级旋风分离器（5）与二级旋风分离器（6）分离的催化剂分别经一级旋风分离器底部管路（21）、二级旋风分离器底部管路（22）返回流化床反应器（4）循环使用；废催化剂由流化床反应器（4）底部经流化床反应器底部管路（23）排出，而新催化剂由催化剂管路（16）进入流化床反应器（4）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤A得到的合成气的干基组成是以体积计：42.0～48.0%CO、32.0～38.0%H₂、15.0～20.0%CO₂、余量为N₂、CH₄和H₂S。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述净化天然气的组成是以体积计90.00～95.00%CH₄、0.10～1.50%C₂H₆、0.10～1.50%C₃H₈、2.50～5.00%N₂和微量H₂S。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的添加剂是一种或多种选自木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、缩聚萘磺酸钠或高聚合萘磺酸钠的添加剂。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述添加剂的量是以碳氢物料总重量计的0.1～1.0%。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的催化剂含有以质量计5～20%镍、0.1～5%氧化铈基复合助剂、0.01～1%铂，余量为载体；所述的镍是可溶性镍盐；所述的氧化铈基复合助剂含有氧化铈与一种或两种选自氧化镧、氧化钛的其它氧化物，氧化铈与其它氧化物的摩尔比为5/1～1/5，所述的载体是一种或两种选自γ-Al₂O₃、NiAl₂O₄的载体。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述催化剂的量是以干煤总重量计2.0～5.0%。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在步骤B得到的合成气的干基组成是以体积计：40.0～50.0%CO、45.0～55.0%H₂、0.1～5.0%CO₂、0.1～5.0%CH₄与1.0～5.0%N₂。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的气化炉（1）与所述的流化床反应器（4）以并联方式连接。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的一级旋风分离器（5）与所述的二级旋风分离器（6）以串联方式连接。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的流化板（25）是一种带有风帽(30)且均匀分布风孔(35)的气体分流装置，风帽（30）通过连接管（34）和浇筑料（31）与分布板（25）连接，当气体从气体混合室（32）经连接管（34）进入风孔（35）时，使所述的催化剂均匀流化。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的换热管（26）是一种在其底部配置布气管（40）、顶部配置集气管（41）、顶部配置集气管（41）、中间配置直管的耐高温高级合金钢管，或者是以天然气预热炉（2）轴线为基准，采用耐高温高级合金钢管绕制而成的盘管。