CN105271117B - 一种双提升管沼气自热重整制备合成气的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种双提升管沼气自热重整制备合成气的方法及设备，方法包括步骤：沼气先进行脱硫处理，再与提升管再生器出口输送的气体在提升管重整反应器中混合；混合气体在提升管重整反应器中经催化剂作用进行重整反应生成合成气；反应后的合成气作为产品输出；反应后的失活催化剂进入提升管再生器，与提升管再生器内的氧气反应进行再生；提升管再生器内烧焦的气体被输送至提升管重整反应器，再生催化剂被输送至提升管重整反应器。本发明通过双提升管构成的反应—再生系统实现催化剂反应和失活催化剂再生的循环，解决结焦带来的催化剂失活问题；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，解决工艺过程能耗的问题。

Description

一种双提升管沼气自热重整制备合成气的方法及设备
技术领域
本发明涉及能源领域，尤其涉及一种双提升管沼气自热重整制备合成气的方法及设备。
背景技术
随着社会发展对能源需求的日益增长和化石能源的日益枯竭，发展可再生能源替代化石能源成为世界范围内的热点话题。生物质能源作为唯一可用于大规模制取液体燃料的含碳可再生资源成为当前研究的热点。
中国是一个农业生产大国，拥有丰富的农业生物质资源，据统计，每年产生农作物秸秆7亿多吨，废弃林木1.6亿吨，畜禽粪便18亿吨，总计农业生物质资源超过30亿吨。沼气被认为是“当前生物质能行业最具产业化可行性的技术”，受到国家和各级地方政府的高度重视。2007年农业部颁发《全国农村沼气工程建设规划(2006-2010)》，国家发改委发布《可再生能源中长期发展规划》，2014年农业部产业政策与法规司制订《国家深化农村改革、支持粮食生产、促进农民增收政策措施》，其中都将沼气作为发展的重点。一系列相关鼓励政策的出台，使我国农村沼气建设项目得到了快速发展，2010年我国沼气年产量已达130多亿立方米，预计到2020年沼气年利用量将达440亿立方米。
2014年，农业部产业政策与法规司制订的《国家深化农村改革、支持粮食生产、促进农民增收政策措施》指出：“创新大中型沼气工程建设机制，建立产业化发展平台，引导社会力量参与沼气建设和运营，拓宽沼气使用出口。”因此，可以预见未来的几年内，浙江乃至全国的沼气工程及沼气利用技术都会迎来巨大的发展。
目前，沼气的利用途径主要有：①沼气传统利用和综合利用技术，将沼气用于农村家庭的炊事、照明和取暖等，后来发展到实现物质多层次利用、能量合理流动的综合利用模式；②沼气发电技术，将沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能；③沼气燃料电池技术，把燃料中的化学能直接转化为电能；④沼气重整制取合成气技术，沼气经过重整变成合成气，再经过分离、预处理和合成可以得到其它液体燃料。
对比各项技术发现，前三种沼气利用方法都只利用了沼气中的CH4资源，沼气中含有大约30％的CO2无法得到有效利用，只能排放到大气中，造成了C资源的严重浪费，加重了温室效应；而沼气重整技术理论上能够将沼气中的CH4和CO2资源共同转化成合成气，最大限度地实现C资源的合理利用,大大减少了温室效应。可见沼气重整生产合成气技术可能是沼气利用的最佳方式，也是当前研究的热点之一。
沼气的主要成分是CH4和CO2，因而沼气重整的实质是CH4-CO2重整。目前沼气重整工艺主要有沼气蒸汽重整、沼气干重整、沼气混合重整以及等离子体重整等。近年来，很多国家都对沼气重整技术的研究给予了大量的科研和工程投资，但除沼气蒸汽重整外，再无其它成熟的工业化生产案例。沼气蒸汽重整已经实现了工业化，但是由于水蒸气的参与导致产物中H2/CO的体积比接近3，不利于下游产品的合成；沼气干重整的研究重点集中在基于固定床工艺提高催化剂的稳定性以及催化剂失活机理方面，由于该反应是一个强吸热反应，反应系统的供热问题必将成为未来该技术放大过程中的瓶颈；为了解决系统的供热问题，研究者开始致力于开发混合重整工艺，在反应体系中通入氧气，利用可燃组分的燃烧为重整反应提供热量，但是氧气的通入容易与产物中的H2和CO反应，影响合成气组成，另外，重整与燃烧反应在一个反应器中进行，有爆炸的危险。近年来，等离子体被应用于沼气重整制合成气的工作，其中，热等离子体具有高焓、高温、高能粒子密度大等特点，相对冷等离子体更适宜工业上放大生产，但是该技术仍处于实验室研究起步阶段，如何提高热等离子体发生器的能量转化效率并合理设计适用于沼气重整的等离子体反应器结构是实现等离子体重整技术工业应用的关键。
通过分析在研的各项技术可以发现，沼气重整技术未能实现大规模工业化生产的主要技术原因是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，本发明提供一种双提升管沼气自热重整制备合成气的方法及设备，通过双提升管构成的反应—再生系统实现催化剂反应和失活催化剂再生的循环，结焦催化剂在再生系统燃烧再生，解决了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。
本发明的技术方案为：一种双提升管沼气自热重整制备合成气的方法，其包括步骤：
步骤100：沼气先进行脱硫处理，再与提升管再生器出口输送的气体进行混合形成混合气体进入提升管重整反应器中；
步骤200：所述混合气体在提升管重整反应器中经催化剂作用进行重整反应生成合成气；
步骤300：反应后的失活催化剂和合成气经提升管重整反应器出口的第一旋风分离器进行气固分离，分别得到失活催化剂和合成气；合成气作为产品输出；
步骤400：分离后的失活催化剂依次经第一催化剂储罐、第一控制阀和第一返料器进入提升管再生器，与提升管再生器内的氧气反应进行再生；
步骤500：再生后的催化剂与提升管再生器内的气体经提升管再生器出口的第二旋风分离器进行气固分离，分离后的气体被输送至提升管重整反应器，分离后的再生催化剂依次经第二催化剂储罐、第二控制阀和第二返料器被输送至提升管重整反应器。
本发明采用上述的技术方案，提升管重整反应器和提升管再生器构成反应—再生系统。在提升管重整反应器内起催化作用的催化剂，在反应结束后失活并进入提升管再生器，失活的结焦催化剂在提升管再生器内燃烧再生，实现催化剂反应和失活催化剂再生的循环，解决了结焦带来的失活问题；同时，氧气在提升管再生器内燃烧放出的热量可以加热催化剂，加热后的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。
进一步，将沼气的重整合成反应和催化剂的再生反应分别在两个提升管中进行，避免催化剂再生过程中通入的氧气与沼气中的H2和CO反应，影响合成气的组成，另外还可提高沼气重整反应的转化率。
同时，由于沼气的重整反应和催化剂的燃烧均是在高温下进行，将沼气的重整反应和催化剂的燃烧分开在两个提升管中进行，可大大降低反应发生爆炸的危险。
进一步，所述步骤100具体为：沼气先经脱硫处理，再被输送入至提升管重整反应器，提升管再生器出口的气体也被输送至提升管重整反应器中，两种气体在进入提升管重整反应器前的管路中进行混合形成混合气体，混合气体再进入提升管重整反应器。提升管再生器出口的气体主要为CO2和CO的混合气体，若直接排入空气中，造成了C资源的严重浪费，加重了温室效应。而本发明中，将提升管再生器出口的气体直接通入提升管重整反应器中，与沼气混合作为反应原料，不仅可避免对大气的污染，还可提高沼气重整反应的转化率。
所述步骤100或步骤500中：所述提升管再生器出口输送的气体为CO2和CO的混合气体。
进一步，所述步骤100中，沼气的脱硫处理方法包括以下中的一种或任意两种以上的混合：干法脱硫、湿法脱硫或生物脱硫。经脱硫处理后，沼气中的含硫量大大降低，后续重整反应合成得到的合成气可直接应用；还可防止后续反应过程中催化剂中毒。
进一步，所述脱硫后的沼气含硫量低于50ppm。
进一步，所述步骤200中，所述混合气在提升管重整反应器中的重整反应温度为700-900℃。在该高温下，沼气与提升管再生器出口的气体充分混合，重整合成得到合成气。在该反应温度范围内，还不足以使沼气中的甲烷产生深度裂解等副反应，减少副反应产物，提高合成气选择性。
进一步，所述步骤400中，催化剂在提升管再生器内的再生反应温度为750-950℃。在该温度下，失活催化剂表面的少量表面结焦充分燃烧，便于催化剂再生；同时，催化剂通过在该高温下的燃烧再生反应，催化剂的温度也达到750-950℃，为后续的重整反应提供热量。
进一步，所述步骤400中，所述提升管再生器顶部出口下方设有用于测量提升管再生器内含氧量的测氧仪。通过测氧仪测量提升管再生器内的含氧量，不仅可保证氧气燃烧完全，还可避免提升管再生器内的含氧量超过爆炸的临界值，保证催化剂的再生反应的安全性。
进一步，所述步骤400中，催化剂进行反应再生时，通过对提升管再生器输入沼气进行燃烧为催化剂加热。通过对提升管再生器通入沼气，充分对催化剂进行燃烧，不仅可进一步去除催化剂表面的结焦，还可保证再生后的催化剂具有足够高的温度(温度可达750-950℃)，为沼气在提升管重整反应器内的重整合成反应提供足够的热量，维持重整反应所缺热量，解决了重整反应工艺过程的能耗问题。
进一步，所述催化剂为Ni基催化剂。优选的，所述Ni基催化剂为Ni-CeO2/γ-Al2O3。
本发明还提供一种双提升管沼气自热重整制备合成气的设备，所述设备包括脱硫池、提升管重整反应器、提升管再生器、第一旋风分离器、第一控制阀、第二旋风分离器和第二控制阀；
所述脱硫池一端设有沼气输入口，另一端设有沼气输出口与提升管重整反应器底部的一进气口连接。沼气经输入口进入脱硫池，经脱硫池脱硫后进入提升管重整反应器。提升管重整反应器底部还设有另一进气口，供提升管再生器出口的气体输入；沼气与提升管再生器出口的气体在提升管重整反应器内混合，并在催化剂作用下进行重整反应得到合成气。
第一旋风分离器设置于提升管重整反应器顶部的出口处，第一旋风分离器设有一合成气输出口，第一旋风分离器还设有另一输出口通过第一控制阀与提升管再生器底部的一输入口连接。合成气与失活的催化剂在提升管重整反应器的出口处，经第一旋风分离器进行气固分离，合成气经第一旋风分离器的合成气输出口输出，失活的催化剂经第一旋风分离器另一输出口通过第一控制阀进入提升管再生器。
提升管再生器底部还设有一气体输入口，提升管再生器顶部的出口处设有第二旋风分离器，第二旋风分离器一输出口与提升管重整反应器底部另一进气口连接，第二旋风分离器另一输出口通过第二控制阀与提升管重整反应器底部一催化剂输入口连接。提升管再生器底部设有氧气输入口，失活的催化剂在提升管再生器内经燃烧进行再生反应，得到再生催化剂；再生催化剂经与提升管再生器内的气体经第二旋风分离器进行气固分离，提升管再生器内的气体经第二旋风分离器的输出口进入提升管重整反应器内；再生催化剂经第二旋风分离器另一输出口通过第二控制阀进入提升管重整反应器内。
本发明采用上述设备结构，通过提升管重整反应器-提升管再生器构成的反应—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，本发明的设备还具有调节灵活，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，所述提升管再生器顶部在出口下方设有测氧仪，通过测氧仪测量提升管再生器内的含氧量，避免提升管再生器内的含氧量超过爆炸的临界值，保证催化剂再生反应的安全性。
更进一步，所述设备还包括第一催化剂储罐、第一返料阀、引风机、第二催化剂储罐、第二返料阀和第三催化剂储罐；
所述第一旋风分离器还设有另一输出口依次通过第一催化剂储罐、第一控制阀、第一返料阀与提升管再生器底部的一输入口连接；失活的催化剂依次通过第一催化剂储罐、第一控制阀、第一返料阀进入提升管再生器内。
所述第二旋风分离器另一输出口依次通过第二催化剂储罐、第二控制阀、第二返料阀与提升管重整反应器底部一催化剂输入口连接；再生后的催化剂依次通过第二催化剂储罐、第二控制阀、第二返料阀进入提升管重整反应器。
所述提升管重整反应器底部还设有一输入口与第三催化剂储罐连接；第三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。
所述第二旋风分离器一输出口通过引风机与提升管重整反应器底部另一进气口连接，提升管再生器内的气体通过引风机输入提升管重整反应器内。
所述提升管再生器底部还设有沼气输入口。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过提升管重整反应器-提升管再生器构成的反应—再生系统，解决了沼气重整制备合成气工艺过程中，催化剂易积炭导致活性下降及催化剂再生的问题。
2、本发明通过往提升管再生器中通入沼气的方式，为催化剂加热，再通过催化剂维持沼气重整反应所缺热量，解决了重整反应过程能量不将足的问题。
3、将沼气的重整反应和催化剂的再生反应分开在两个提升管中进行，避免催化剂再生过程中通入的氧气与沼气中的H2和CO反应，提高沼气重整反应的转化率。
4、由于沼气的重整反应和催化剂的燃烧均是在高温下进行，将沼气的重整反应和催化剂的燃烧分开在两个提升管中进行，可大大降低反应发生爆炸的危险。
5、通过提升管再生器出口下方的测氧仪可测量提升管再生器内的含氧量，不仅可保证氧气燃烧完全，还可避免提升管再生器内的含氧量超过爆炸的临界值，保证催化剂的再生反应的安全性。
6、提升管再生器出口的CO2和CO混合气体可以与沼气进行重整反应，避免C资源的严重浪费，加重温室效应，还可提高沼气重整反应的转化率。
7、本发明的设备具有调节灵活，运行安全，沼气转化率高，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。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明一种双提升管沼气自热重整制备合成气的工艺流程图；
图2为本发明设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明公开了一种双提升管沼气自热重整制备合成气的方法，其包括步骤：
步骤100：沼气先进行脱硫处理，再与提升管再生器出口输送的气体进行混合形成混合气体进入提升管重整反应器中；
步骤200：所述混合气体在提升管重整反应器中经催化剂作用进行重整反应生成合成气；
步骤300：反应后的失活催化剂和合成气经提升管重整反应器出口的第一旋风分离器进行气固分离，分别得到失活催化剂和合成气；合成气作为产品输出；
步骤400：分离后的失活催化剂依次经第一催化剂储罐、第一控制阀和第一返料器进入提升管再生器，与提升管再生器内的氧气反应进行再生；
步骤500：再生后的催化剂与提升管再生器内的气体经提升管再生器出口的第二旋风分离器进行气固分离，分离后的气体被输送至提升管重整反应器，分离后的再生催化剂依次经第二催化剂储罐、第二控制阀和第二返料器被输送至提升管重整反应器。
实施例1
一种双提升管沼气自热重整制备合成气的方法，其包括步骤：
步骤100：沼气先经干法脱硫进行脱硫处理，脱硫后的沼气含硫量低于50ppm，脱硫后的沼气与提升管再生器出口的气体(CO2和CO的混合气体)在进入提升管重整反应器前的管路中进行混合形成混合气体，混合气体再进入提升管重整反应器。
步骤200：所述混合气体在提升管重整反应器中，与催化剂(Ni-CeO2/γ-Al2O3)接触，在700℃下进行重整反应生成合成气；
步骤300：反应后的失活催化剂和合成气经提升管重整反应器出口的第一旋风分离器进行气固分离，分别得到失活催化剂和合成气；合成气作为产品输出；
步骤400：分离后的失活催化剂依次经第一催化剂储罐、第一控制阀和第一返料器进入提升管再生器，与提升管再生器内通入的氧气，在950℃下反应进行再生；同时，由于失活催化剂的结焦量少，可通过对提升管再生器输入沼气进行燃烧为催化剂加热；所述提升管再生器顶部出口下方设有用于测量提升管再生器内含氧量的测氧仪，保证氧气燃烧完全；
步骤500：再生后的催化剂与提升管再生器内烧焦后的气体经提升管再生器出口的第二旋风分离器进行气固分离，分离后的气体(CO2和CO的混合气体)通过引风机被输送至提升管重整反应器与沼气混合反应，分离后的再生催化剂依次经第二催化剂储罐、第二控制阀和第二返料器被输送至提升管重整反应器。
实施例2
一种双提升管沼气自热重整制备合成气的方法，其包括步骤：
步骤100：沼气先经湿法脱硫进行脱硫处理，脱硫后的沼气含硫量低于50ppm，脱硫后的沼气与提升管再生器出口的气体(CO2和CO的混合气体)在进入提升管重整反应器前的管路中进行混合形成混合气体，混合气体再进入提升管重整反应器。
步骤200：所述混合气体在提升管重整反应器中，与催化剂(Ni-CeO2/γ-Al2O3)接触，在900℃下进行重整反应生成合成气；
步骤300：反应后的失活催化剂和合成气经提升管重整反应器出口的第一旋风分离器进行气固分离，分别得到失活催化剂和合成气；合成气作为产品输出；
步骤400：分离后的失活催化剂依次经第一催化剂储罐、第一控制阀和第一返料器进入提升管再生器，与提升管再生器内通入的氧气，在750℃下反应进行再生；同时，由于失活催化剂的结焦量少，可通过对提升管再生器输入沼气进行燃烧为催化剂加热；所述提升管再生器顶部出口下方设有用于测量提升管再生器内含氧量的测氧仪，保证氧气燃烧完全；
步骤500：再生后的催化剂与提升管再生器内烧焦后的气体经提升管再生器出口的第二旋风分离器进行气固分离，分离后的气体(CO2和CO的混合气体)通过引风机被输送至提升管重整反应器与沼气混合反应，分离后的再生催化剂依次经第二催化剂储罐、第二控制阀和第二返料器被输送至提升管重整反应器。
实施例3
一种双提升管沼气自热重整制备合成气的方法，其包括步骤：
步骤100：沼气先经生物脱硫进行脱硫处理，脱硫后的沼气含硫量低于50ppm，脱硫后的沼气与提升管再生器出口的气体(CO2和CO的混合气体)在进入提升管重整反应器前的管路中进行混合形成混合气体，混合气体再进入提升管重整反应器。
步骤200：所述混合气体在提升管重整反应器中，与催化剂(Ni-CeO2/γ-Al2O3)接触，在800℃下进行重整反应生成合成气；
步骤300：反应后的失活催化剂和合成气经提升管重整反应器出口的第一旋风分离器进行气固分离，分别得到失活催化剂和合成气；合成气作为产品输出；
步骤400：分离后的失活催化剂依次经第一催化剂储罐、第一控制阀和第一返料器进入提升管再生器，与提升管再生器内通入的氧气，在900℃下反应进行再生；同时，由于失活催化剂的结焦量少，可通过对提升管再生器输入沼气进行燃烧为催化剂加热；所述提升管再生器顶部出口下方设有用于测量提升管再生器内含氧量的测氧仪，保证氧气燃烧完全；
步骤500：再生后的催化剂与提升管再生器内烧焦后的气体经提升管再生器出口的第二旋风分离器进行气固分离，分离后的气体(CO2和CO的混合气体)通过引风机被输送至提升管重整反应器与沼气混合反应，分离后的再生催化剂依次经第二催化剂储罐、第二控制阀和第二返料器被输送至提升管重整反应器。
实施例4
一种双提升管沼气自热重整制备合成气的方法，其包括步骤：
步骤100：沼气先经干法脱硫法进行脱硫，再用生物脱硫法进行脱硫处理，脱硫后的沼气含硫量低于50ppm，脱硫后的沼气与提升管再生器出口的气体(CO2和CO的混合气体)在进入提升管重整反应器前的管路中进行混合形成混合气体，混合气体再进入提升管重整反应器。
步骤200：所述混合气体在提升管重整反应器中，与催化剂(Ni-CeO2/γ-Al2O3)接触，在850℃下进行重整反应生成合成气；
步骤300：反应后的失活催化剂和合成气经提升管重整反应器出口的第一旋风分离器进行气固分离，分别得到失活催化剂和合成气；合成气作为产品输出；
步骤400：分离后的失活催化剂依次经第一催化剂储罐、第一控制阀和第一返料器进入提升管再生器，与提升管再生器内通入的氧气，在850℃下反应进行再生；同时，由于失活催化剂的结焦量少，可通过对提升管再生器输入沼气进行燃烧为催化剂加热；所述提升管再生器顶部出口下方设有用于测量提升管再生器内含氧量的测氧仪，保证氧气燃烧完全；
步骤500：再生后的催化剂与提升管再生器内烧焦后的气体经提升管再生器出口的第二旋风分离器进行气固分离，分离后的气体(CO2和CO的混合气体)通过引风机被输送至提升管重整反应器与沼气混合反应，分离后的再生催化剂依次经第二催化剂储罐、第二控制阀和第二返料器被输送至提升管重整反应器。
采用实施例1到实施例4的制备方法，主要解决了现有技术四个方面的问题：
1、通过提升管重整反应器-提升管再生器构成的反应—再生系统，在提升管重整反应器内起催化作用的催化剂，在反应结束后失活并进入提升管再生器，与提升管再生器内的氧气进行反应，失活催化剂上的积炭燃烧后，实现催化剂再生，催化剂再生后再回到提升管重整反应器中进行循环反应，解决了催化剂结焦带来的失活问题。
2、通过往提升管再生器中补充沼气的方式，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、将沼气的重整反应和催化剂的再生反应分开在两个提升管中进行，避免催化剂再生过程中通入的氧气与沼气中的H2和CO反应，提高沼气重整反应的转化率。
4、由于沼气的重整反应和催化剂的燃烧均是在高温下进行，将沼气的重整反应和催化剂的燃烧分开在两个提升管中进行，可大大降低反应发生爆炸的危险。
实施例5
如图2所示，本发明还提供一种双提升管沼气自热重整制备合成气的设备，所述设备包括脱硫池1、提升管重整反应器2、提升管再生器3、第一旋风分离器4、第一控制阀6、测氧仪8、第二旋风分离器9和第二控制阀12；
所述脱硫池1一端设有沼气输入口，另一端设有沼气输出口与提升管重整反应器2底部的一进气口连接。沼气经输入口进入脱硫池1，经脱硫池1脱硫后进入提升管重整反应器2。提升管重整反应器2底部还设有另一进气口，供提升管再生器3出口的气体输入；沼气与提升管再生器3出口的气体在提升管重整反应器2内混合，并在催化剂作用下进行重整反应得到合成气。
第一旋风分离器4设置于提升管重整反应器2顶部的出口处，第一旋风分离器4设有一合成气输出口，第一旋风分离器4还设有另一输出口通过第一控制阀6与提升管再生器3底部的一输入口连接。合成气与失活的催化剂在提升管重整反应器2的出口处，经第一旋风分离4器进行气固分离，合成气经第一旋风分离器4的合成气输出口输出，失活的催化剂经第一旋风分离器4另一输出口通过第一控制阀6进入提升管再生器3。
提升管再生器3底部还设有一气体输入口，提升管再生器3顶部的出口处设有第二旋风分离器9，第二旋风分离器9一输出口与提升管重整反应器2底部另一进气口连接，第二旋风分离器9另一输出口通过第二控制阀12与提升管重整反应器2底部一催化剂输入口连接。提升管再生器3底部设有氧气输入口，失活的催化剂在提升管再生器3内经燃烧进行再生反应，得到再生催化剂；再生催化剂经与提升管再生器3内的气体经第二旋风分离器9进行气固分离，提升管再生器3内的气体经第二旋风分离器9的输出口进入提升管重整反应器2内；再生催化剂经第二旋风分离器9另一输出口通过第二控制阀12进入提升管重整反应器2内。
本发明采用上述设备结构，通过提升管重整反应器2-提升管再生器3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，本发明的设备还具有调节灵活，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，所述提升管再生器顶部在出口下方设有测氧仪8，通过测氧仪8测量提升管再生器3内的含氧量，不仅可保证氧气的完全燃烧，还可避免提升管再生器3内的含氧量超过爆炸的临界值，保证催化剂再生反应的安全性。
更进一步，所述设备还包括第一催化剂储罐5、第一返料阀7、引风机10、第二催化剂储罐11、第二返料阀13和第三催化剂储罐14；
所述第一旋风分离器4还设有另一输出口依次通过第一催化剂储罐5、第一控制阀6、第一返料阀7与提升管再生器3底部的一输入口连接；失活的催化剂依次通过第一催化剂储罐5、第一控制阀6、第一返料阀7进入提升管再生器3内。
所述第二旋风分离器9另一输出口依次通过第二催化剂储罐11、第二控制阀12、第二返料阀13与提升管重整反应器2底部一催化剂输入口连接；再生后的催化剂依次通过第二催化剂储罐11、第二控制阀12、第二返料阀13进入提升管重整反应器2。
所述提升管重整反应器2底部还设有一输入口与第三催化剂储罐14连接；第三催化剂储罐14用于储存未用过的催化剂，定期补充体系内的催化剂损失。
所述第二旋风分离器9一输出口通过引风机10与提升管重整反应器2底部另一进气口连接，提升管再生器3内的气体通过引风机10输入提升管重整反应器2内。
所述提升管再生器3底部还设有沼气输入口。

Claims (12)

1.一种双提升管沼气自热重整制备合成气的方法，其特征在于：其包括步骤：
步骤100：沼气先进行脱硫处理，再与提升管再生器出口输送的气体进行混合形成混合气体进入提升管重整反应器中；
步骤200：所述混合气体在提升管重整反应器中经催化剂作用进行重整反应生成合成气；
步骤300：反应后的失活催化剂和合成气经提升管重整反应器出口的第一旋风分离器进行气固分离，分别得到失活催化剂和合成气；合成气作为产品输出；
步骤400：分离后的失活催化剂依次经第一催化剂储罐、第一控制阀和第一返料器进入提升管再生器，与提升管再生器内的氧气反应进行再生；
步骤500：再生后的催化剂与提升管再生器内的气体经提升管再生器出口的第二旋风分离器进行气固分离，分离后的气体被输送至提升管重整反应器，分离后的再生催化剂依次经第二催化剂储罐、第二控制阀和第二返料器被输送至提升管重整反应器；
其中，所述步骤200中，所述混合气在提升管重整反应器中的重整反应温度为700‐900℃；所述步骤400中，催化剂在提升管再生器内的再生反应温度为750‐950℃；所述步骤400中，所述提升管再生器顶部出口下方设有用于测量提升管再生器内含氧量的测氧仪。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤100具体为：沼气先经脱硫处理，再被输送入至提升管重整反应器，提升管再生器出口的气体也被输送至提升管重整反应器中，两种气体在提升管重整反应器中进行混合形成混合气体。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤100中，沼气的脱硫处理方法包括以下中的一种或任意两种以上的混合：干法脱硫、湿法脱硫或生物脱硫。
4.根据权利要求1‐3之一所述的方法，其特征在于：所述脱硫后的沼气含硫量低于50ppm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤100或步骤500中：所述提升管再生器出口输送的气体为CO2和CO的混合气体。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤400中，催化剂进行反应再生时，通过对提升管再生器输入沼气进行燃烧为催化剂加热。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述催化剂为Ni基催化剂。
8.一种双提升管沼气自热重整制备合成气的设备，其特征在于：所述设备包括脱硫池、提升管重整反应器、提升管再生器、第一旋风分离器、第一控制阀、第二旋风分离器和第二控制阀；
所述脱硫池一端设有沼气输入口，另一端设有输出口与提升管重整反应器底部的一进气口连接，提升管重整反应器底部还设有另一进气口，第一旋风分离器设置于提升管重整反应器顶部的出口处，第一旋风分离器设有一合成气输出口，第一旋风分离器还设有另一输出口通过第一控制阀与提升管再生器底部的一输入口连接，提升管再生器底部还设有一气体输入口，提升管再生器顶部的出口处设有第二旋风分离器，第二旋风分离器一输出口与提升管重整反应器底部另一进气口连接，第二旋风分离器另一输出口通过第二控制阀与提升管重整反应器底部一催化剂输入口连接；所述提升管再生器顶部在出口下方设有测氧仪；所述设备还包括第一催化剂储罐和第一返料阀；所述第一旋风分离器还设有另一输出口依次通过第一催化剂储罐、第一控制阀、第一返料阀与提升管再生器底部的一输入口连接。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于：所述设备还包括引风机，所述第二旋风分离器一输出口通过引风机与提升管重整反应器底部另一进气口连接。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于：所述设备还包括第二催化剂储罐和第二返料阀，所述第二旋风分离器另一输出口依次通过第二催化剂储罐、第二控制阀、第二返料阀与提升管重整反应器底部一催化剂输入口连接。
11.根据权利要求8所述的设备，其特征在于：所述设备还包括第三催化剂储罐，所述提升管重整反应器底部还设有一输入口与第三催化剂储罐连接。
12.根据权利要求8所述的设备，其特征在于：所述提升管再生器底部还设有沼气输入口。
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