CN115744823A - 一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法及制合成气系统 - Google Patents
一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法及制合成气系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法，包括以下步骤：将碳氢燃料从底部通入耦合反应器内，所述耦合反应器内装有熔融态金属催化剂，所述碳氢燃料自下而上经过熔融态金属催化剂，发生热解反应生成热解气；所述热解气与水蒸气在耦合反应器内混合后进行重整反应，得到湿基合成气，将所述湿基合成气进行气液分离，得到富氢合成气；所述熔融态金属催化剂为过渡金属、后过渡金属或半金属。本发明的碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法解决了重整催化剂硫中毒、易积碳以及重整反应器温度分布不均匀的问题，保证了反应温度，进而保证了水蒸气重整反应的进行。本发明还提供了一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气系统。
Description
技术领域
本发明属于清洁能源技术领域，尤其涉及一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法及制合成气系统。
背景技术
氢气是清洁环保的能源载体，目前储氢技术和加氢站距离规模化应用还很远，严重制约了氢能与燃料电池的推广应用，基于供应链方便易得的碳氢燃料作为氢载体通过原位重整制合成气技术有望解决这一难题。因此，基于碳氢重整制合成气技术研究开发成为当前制合成气领域最具挑战性的课题之一。
碳氢燃料重整制合成气是指利用催化反应使得碳氢燃料或碳氢燃料与其他反应物共同通过气固催化反应获得具有较高氢气含量的富氢合成气。碳氢燃料重整制合成气大体包括水蒸气重整制合成气（Steam Reforming, SR）、部分氧化重整制合成气（PartialOxidation, POX）、自热重整制合成气（Auto-Thermal Reforming, ATR）。其中水蒸气重整制合成气产物中H2/CO比例较高、可以利用外部热源且技术较成熟。
碳氢燃料具有较高的能量密度和氢体积密度、供应配送设施齐全等优点，是重整制合成气的优质原料之一。在储氢技术尚未大规模应用的情况下，直接使用碳氢燃料进行原位重整制合成气可以作为一种氢气的重要来源。在使用水蒸气重整作为制合成气方法时，由于水蒸气重整反应为一种强吸热的化学反应，当热量供给不足时极易发生反应器温度分布不均匀、反应温度不达标等情况。该会导致反应进行缓慢或不发生，使得重整产物中氢气组分较低。同时反应器内的催化剂会由于温度问题更易发生积碳现象，减少催化剂的使用寿命。碳氢燃料中往往还含有含硫物质，硫组分会导致重整催化剂硫中毒，降低催化性能、改变产物组分。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法及制合成气系统，本发明中的制合成气方法能够有效解决重整催化剂硫中毒、积碳以及反应器内温度分布不均匀的问题。
本发明提供一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法，包括以下步骤：
将碳氢燃料从底部通入耦合反应器内，所述耦合反应器内装有熔融态金属催化剂，所述碳氢燃料自下而上经过熔融态金属催化剂，发生热解反应生成热解气；
所述热解气与水蒸气在耦合反应器内混合后进入设置在耦合反应器内部的重整催化剂管道，进行重整反应，得到湿基合成气，将所述湿基合成气进行气液分离，得到富氢合成气；
所述熔融态金属催化剂为过渡金属、后过渡金属或半金属。
优选的，所述熔融态金属催化剂为锑单质、锑合金、铋单质和铋合金中的一种或几种。
优选的，燃烧部分碳氢燃料获得600~1600℃的热烟气，并使用热烟气对耦合反应器加热至200~1000℃。
优选的，使用对耦合反应器加热后的热烟气对脱盐水进行热交换，进行一次预热，产生温度为70~150℃、压力为0.1~1.6MPa的高压饱和水蒸气；
使用湿基合成气对与热烟气热交换后的脱盐水进行二次预热，得到温度为200~1000℃、压力为0.1~1.6MPa的高压饱和水蒸气用于重整反应。
优选的，所述碳氢燃料自下而上经过熔融态金属催化剂过程中，碳氢燃料中的含硫组分与熔融态金属催化剂反应生成金属硫化物，浮于熔融态金属催化剂的上层。
优选的，所述水蒸气与热解气的水汽比为（1~10）：1。
本发明提供一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气系统，包括燃烧器，用于对碳氢燃料进行燃烧产生热烟气；
耦合反应器，用于热解和重整反应；
换热器1，用于对脱盐水进行一次预热；
换热器2，用于对一次预热后的脱盐水进行二次预热；
气液分离器，用于去除湿基合成气中的水；
所述耦合反应器的顶部设置有碳氢燃料入口，与耦合反应器内部的碳氢燃料管道相连通，所述碳氢燃料管道的出口设置在所述耦合反应器内的底部；所述耦合反应器的底部设置有合成气出口，与耦合反应器内部的重整催化剂管道相连通，所述重整催化剂管道的入口设置在所述耦合反应器内的顶部；
所述碳氢燃料管道和重整催化剂管道与耦合反应器内壁之间的空隙填充有熔融态金属催化剂；
所述耦合反应器的上部设置有水蒸气入口，所述水蒸气入口的高度高于熔融态金属催化剂的液面高度。
优选的，所述换热器1设置有脱盐水入口、水蒸气出口、湿基合成气入口和湿基合成气出口，所述换热器1的湿基合成气入口与耦合反应器的合成气出口相连通，湿基合成气出口与气液分离器的入口相连通，脱盐水入口与脱盐水储罐相连通，水蒸气出口与换热器2的水蒸气入口相连通。
优选的，所述换热器2设置有烟气入口、烟气出口、水蒸气入口和水蒸气出口，所述烟气入口与燃烧器的烟气出口相连通，所述水蒸气入口与换热器1的水蒸气出口相连通，水蒸气出口与耦合反应器的水蒸气入口相连通。
优选的，所述气液分离器设置有合成气出口和回收水出口，所述回收水出口与脱盐水储罐相连通。
本发明提供了一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法，包括以下步骤：将碳氢燃料从底部通入耦合反应器内，所述耦合反应器内装有熔融态金属催化剂，所述碳氢燃料自下而上经过熔融态金属催化剂，发生热解反应生成热解气；所述热解气与水蒸气在耦合反应器内混合后进行重整反应，得到湿基合成气，将所述湿基合成气进行气液分离，得到富氢合成气；所述熔融态金属催化剂为过渡金属、后过渡金属或半金属。首先燃烧碳氢燃料为反应器升温，同时对一次预热后的脱盐水进行二次预热，碳氢燃料在熔融金属内部发生热解反应生成热解气，热解气与经过二次预热的水蒸气混合后进入固定床反应器发生水蒸气重整反应生成湿基合成气，热解反应与重整反应所需的热量均由燃烧碳氢燃料获得，其中熔融金属介质在热解反应中同时作为热解催化剂以及与硫组分反应的反应物，并且在重整反应中起到增强换热的作用，它的优势在于能够保证温度在时间和空间上的均匀性，湿基合成气与脱盐水进行一次预热生成高温高压饱和水蒸气，同时为湿基合成气降温，降温后的湿基合成气经过气液分离可获得干基富氢合成气。本发明的碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法解决了重整催化剂硫中毒、易积碳以及重整反应器温度分布不均匀的问题，保证了反应温度，进而保证了水蒸气重整反应的进行，为使用碳氢燃料作为合成气载体提供合成气奠定了基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所使用的耦合反应器的结构示意图；
1-1为碳氢燃料入口，1-2为合成气出口，1-3为水蒸气入口，1-4为重整催化剂管道，1-5为熔融态金属催化剂，1-6为碳氢燃料管道；
图2为发明中碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气系统的结构示意图；
1为耦合反应器，2为燃烧器，2-1为烟气出口，3为碳氢燃料储罐，4为脱盐水储罐，5为换热器1，6为换热器2，7为气液分离器，7-1为合成气出口。
具体实施方式
本发明提供了一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法，包括以下步骤：
将碳氢燃料从底部通入耦合反应器内，所述耦合反应器内装有熔融态金属催化剂，所述碳氢燃料自下而上经过熔融态金属催化剂，发生热解反应生成热解气；
所述热解气与水蒸气在耦合反应器内混合后进行重整反应，得到湿基合成气，将所述湿基合成气进行气液分离，得到富氢合成气；
所述熔融态金属催化剂为过渡金属、后过渡金属或半金属。
本发明中的碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气发生在耦合反应器内，即所述热解反应和重整反应在同一耦合反应器内进行。所述耦合反应器具有图1所示结构，
所述耦合反应器1的顶部设置有碳氢燃料入口1-1，与耦合反应器内部的碳氢燃料管道1-6相连通，所述碳氢燃料管道的出口设置在所述耦合反应器内的底部；所述耦合反应器的底部设置有合成气出口1-2，与耦合反应器内部的重整催化剂管道1-4相连通，所述重整催化剂管道的入口设置在所述耦合反应器内的顶部；
所述碳氢燃料管道和重整催化剂管道与耦合反应器内壁之间的空隙填充有熔融态金属催化剂1-5；
所述耦合反应器的上部设置有水蒸气入口1-3，所述水蒸气入口的高度高于熔融态金属催化剂的液面高度。
本发明中，所述热解反应和重整反应均需在高温下进行，一是由于热力学平衡影响在高温下平衡更向所希望发生的方向偏移，二是由于动力学在高温下反应发生的更为剧烈，碳氢燃料热解反应以及热解气和水蒸气的重整反应所发生的温度区间较为匹配，在保证反应器处于同一温度时可同时在同一反应器内进行。
本发明优选燃烧部分碳氢燃料以提供整个系统所需的热量，利用部分原料作为燃烧器的燃料，无需另外加设燃料，简化了工艺步骤。所述碳氢燃料燃烧时经辐射、对流等换热方式加热耦合反应器内的熔融态金属催化剂，所获得的热烟气尾气中的显热可进一步用于为碳氢燃料和原料脱盐水进行预热，提高工艺流程整体的热效率。
在本发明中，所采用的碳氢燃料为：官网（家用）天然气、掺氢官网天然气、液化石油气以及以CxHy为主要成分的碳氢燃料；工业副产的含有>10%CH4含量的气体比如煤制焦炉气等。
在本发明中，所述热烟气的温度优选为600~1600℃，更优选为800~1500℃，如600℃，700℃，800℃，900℃，1000℃，1100℃，1200℃，1300℃，1400℃，1500℃，1600℃，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值；本发明将所述耦合反应器加热至200~1000℃，更优选为300~800℃，如200℃，300℃，400℃，500℃，600℃，700℃，800℃，900℃，100℃，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
然后将碳氢燃料从碳氢燃料入口通入，经由碳氢燃料管道到达底部的出口，所述碳氢燃料从所述碳氢燃料出口逸出后，与周围的熔融态金属催化剂接触，在熔融态金属催化剂的催化作用下进行热解反应，生成热解气，碳氢燃料中的硫组分在热解的过程中与熔融金属发生反应生成金属硫化物，同时部分碳元素形成碳单质，金属硫化物与碳单质以液态或固态的形式由于密度的原因浮于熔融金属介质的上层，可通过物理或化学的方法排出，减少的熔融金属介质可通过添加金属的方法进行补充。
本发明中的熔融态金属催化剂同时具有热解催化及增强导热的功能，保证固定床反应器（重整催化剂管道）的最高温处与最低温处温度相差不超过50℃。
在本发明中，所述熔融态金属催化剂优选为过渡金属、后过渡金属或半金属，更优选为锑单质、锑合金、铋单质和铋合金中的一种或几种；所述热解气中主要含有甲烷、乙烷、乙烯和氢气。
本发明将水蒸气从水蒸气入口通入，与产生的热解气在耦合反应器上部空间混合后从重整催化剂管道入口进入，在重整催化剂的作用下进行重整反应，并在出口处获得湿基合成气。
本发明优选加热脱盐水获得水蒸气，进一步的，优选使用湿基合成气对脱盐水进行一次预热，然后使用对所述耦合反应器加热过后的热烟气对一次预热后的脱盐水进行二次预热，然后将二次预热后的水蒸气作为重整反应的原料通入耦合反应器中。
在本发明中，所述一次预热的高压饱和水蒸气的温度为70~150℃，更优选为80~120℃，如70℃，80℃，90℃，100℃，110℃，120℃，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值；压力为0.1~1.6MPa，更优选为0.5~1.5MPa，如0.1 MPa，0.2 MPa，0.3 MPa，0.4 MPa，0.5 MPa，0.6 MPa，0.7 MPa，0.8 MPa，0.9 MPa，1.0 MPa，1.1 MPa，1.2 MPa，1.3 MPa，1.4MPa，1.5 MPa，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
所述二次预热后的高压饱和水蒸气的温度优选为200~1000℃，更优选为300~800℃，如200℃，300℃，400℃，500℃，600℃，700℃，800℃，900℃，100℃，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值；压力优选为0.1~1.6MPa，更优选为0.5~1.5MPa，如0.1 MPa，0.2MPa，0.3 MPa，0.4 MPa，0.5 MPa，0.6 MPa，0.7 MPa，0.8 MPa，0.9 MPa，1.0 MPa，1.1 MPa，1.2 MPa，1.3 MPa，1.4 MPa，1.5 MPa，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中，所述水蒸气入口高于熔融态金属催化剂的液面，因此，通入的水蒸气与在液面之上的逸出的热解气混合，从重整催化剂管道的入口进入，进行重整反应，出口出获得湿基合成气。
本发明优选使用固定床反应器实现重整反应，即上文所述的重整催化剂管道，固定床反应器为列管管束，被包围在熔融态金属催化剂内部，在熔融态金属催化剂内部发生热解反应的同时，熔融态金属催化剂加热固定床反应器为重整反应提供热量，固定床反应器内填充重整催化剂。
同一压力下，温度越高水蒸气重整反应发生的速率越快，同时由于反应是强吸热反应因此反应平衡更向生成氢气的方向偏移。熔融金属介质具有较好的流动性，可以实现传热速度更快的对流换热，同时导热介质具有较高的导热系数和热容，以此来有效实现温度在空间和时间上的均匀性。碳氢燃料在熔融金属介质内部热解可将大分子碳氢化合物转化为小分子碳氢化合物，同时去除硫组分，减少部分碳元素，使得后续进行的重整反应不会发生催化剂硫中毒、积碳的问题。
在本发明中，所述重整催化剂优选为过渡金属、后过渡金属或半金属，更优选为铑、钌、铂、钯和金的一种或几种。所述重整反应中的水碳比优选为（1~10）：1，更优选为（2~8）:1，如1:1，2:1，3:1，4:1，5:1，6:1，7:1，8:1，9:1，10:1，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值；所述固定床反应器的体积空速优选为1000~50000h-1，更优选为5000~30000h-1，如1000 h-1，5000 h-1，10000 h-1，15000 h-1，20000 h-1，25000 h-1，30000 h-1，35000 h-1，40000 h-1，45000 h-1，50000 h-1，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值；所述固定床反应器内装填的高径比优选大于3。
混合气在重整催化剂的作用下发生水蒸气重整反应，生成含氢气、一氧化碳、二氧化碳的湿基合成气，由于碳氢燃料中的硫分已经在热解的过程中去除，且发生重整反应的均为小分子化合物，相较于碳氢燃料直接进行重整反应所述方法中的重整反应发生的更为快速，且没有催化剂硫中毒、易积碳的问题。
利用脱盐水对湿基合成气进行换热，得到干基富氢合成气和饱和水蒸气，在完成湿基合成气去除水分的同时预热原料，提高总体的热效率。
换热后得到的湿基合成气进入气液分离器，进行气液分离得到干基的富氢合成气。
本发明还提供了一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气系统，包括燃烧器，用于对碳氢燃料进行燃烧产生热烟气；
耦合反应器，用于热解和重整反应；
换热器1，用于对脱盐水进行一次预热；
换热器2，用于对一次预热后的脱盐水进行二次预热；
气液分离器，用于去除湿基合成气中的水；
所述耦合反应器的顶部设置有碳氢燃料入口，与耦合反应器内部的碳氢燃料管道相连通，所述碳氢燃料管道的出口设置在所述耦合反应器内的底部；所述耦合反应器的底部设置有合成气出口，与耦合反应器内部的重整催化剂管道相连通，所述重整催化剂管道的入口设置在所述耦合反应器内的顶部；
所述碳氢燃料管道和重整催化剂管道与耦合反应器内壁之间的空隙填充有熔融态金属催化剂；
所述耦合反应器的上部设置有水蒸气入口，所述水蒸气入口的高度高于熔融态金属催化剂的液面高度。
所述换热器1设置有脱盐水入口、水蒸气出口、湿基合成气入口和湿基合成气出口，所述换热器1的湿基合成气入口与耦合反应器的合成气出口相连通，湿基合成气出口与气液分离器的入口相连通，脱盐水入口与脱盐水储罐相连通，水蒸气出口与换热器2的水蒸气入口相连通。
所述换热器2设置有烟气入口、烟气出口、水蒸气入口和水蒸气出口，所述烟气入口与燃烧器的烟气出口相连通，所述水蒸气入口与换热器1的水蒸气出口相连通，水蒸气出口与耦合反应器的水蒸气入口相连通。所述气液分离器设置有合成气出口和回收水出口，所述回收水出口与脱盐水储罐相连通。
本发明提供了一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法，包括以下步骤：将碳氢燃料从底部通入耦合反应器内，所述耦合反应器内装有熔融态金属催化剂，所述碳氢燃料自下而上经过熔融态金属催化剂，发生热解反应生成热解气；所述热解气与水蒸气在耦合反应器内混合后进行重整反应，得到湿基合成气，将所述湿基合成气进行气液分离，得到富氢合成气；所述熔融态金属催化剂为过渡金属、后过渡金属或半金属。首先燃烧碳氢燃料为反应器升温，同时对一次预热后的脱盐水进行二次预热，碳氢燃料在熔融金属内部发生热解反应生成热解气，热解气与经过二次预热的水蒸气混合后进入固定床反应器发生水蒸气重整反应生成湿基合成气，热解反应与重整反应所需的热量均由燃烧碳氢燃料获得，其中熔融金属介质在热解反应中同时作为热解催化剂以及与硫组分反应的反应物，并且在重整反应中起到增强换热的作用，它的优势在于能够保证温度在时间和空间上的均匀性，湿基合成气与脱盐水进行一次预热生成高温高压饱和水蒸气，同时为湿基合成气降温，降温后的湿基合成气经过气液分离可获得干基富氢合成气。本发明的碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法解决了重整催化剂硫中毒、易积碳以及重整反应器温度分布不均匀的问题，保证了反应温度，进而保证了水蒸气重整反应的进行，为使用碳氢燃料作为氢载体提供氢气奠定了基础。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法及制合成气系统进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例一：
以普通柴油为原料的柴油热解与水蒸气重整耦合制合成气
原料油压力：0.1MPa，原料油温度：15℃，
首先原料油在燃烧器中燃烧生成约1200℃的热烟气，热烟气加热含有金属介质的反应器使金属介质达到熔融态，之后继续升温至约850℃后开始向反应器中通原料脱盐水，原料脱盐水经过多次预热后成为高温高压饱和水蒸气，水蒸气置换出反应器中原本的空气后开始通原料油，原料油首先在反应器内的熔融金属内部发生热解反应，柴油中的硫组分与熔融金属反应生成金属硫化物，部分碳元素留在反应器内部成为碳单质，剩余的物质主要以甲烷、乙烯、乙炔和氢气等形式形成热解气，热解气与水蒸气混合后再进入固定床反应器发生水蒸气重整反应，生成干基物质主要含氢气、一氧化碳、二氧化碳的湿基合成气，热解反应与重整反应所需要的热量全部由燃烧柴油获得，湿基合成气经过降温、气液分离后获得氢气含量约在70%左右的干基富氢合成气。
实施例二：
以天然气为原料的天然气水蒸气重整制合成气
原料气压力：0.8MPa，原料气温度：20℃，
首先使用电炉对热解重整耦合反应器升温至900℃，使得金属介质达到熔融态，然后使用水蒸气发生器产生温度160℃，压力0.8MPa的饱和水蒸气，用水蒸气置换出反应器中的空气，之后向反应器中通入天然气，天然气首先通入熔融金属底部并不断上浮，过程中天然气中的硫化氢等含硫物质与熔融金属发生反应生成金属硫化物与氢气，金属硫化物以液态的形式浮于熔融态金属的表面，氢气与天然气中的其余气态物质与水蒸气混合后进入固定床反应器在列管中铂基重整反应催化剂的作用下发生水蒸气重整反应，生成湿基合成气，热解反应与重整反应所需要的热量全部由电炉产生，湿基合成气经过冷却换热器被冷却水冷却至70℃，在气液分离器中冷凝水被排出，获得氢气含量约在60%左右的低温干基富氢合成气。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法，包括以下步骤：
将碳氢燃料从底部通入耦合反应器内，所述耦合反应器内装有熔融态金属催化剂，所述碳氢燃料自下而上经过熔融态金属催化剂，发生热解反应生成热解气；
所述热解气与水蒸气在耦合反应器内混合后进入设置在耦合反应器内部的重整催化剂管道，进行重整反应，得到湿基合成气，将所述湿基合成气进行气液分离，得到富氢合成气；
所述熔融态金属催化剂为过渡金属、后过渡金属或半金属。
2.根据权利要求1所述的碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法，其特征在于，所述熔融态金属催化剂为锑单质、锑合金、铋单质和铋合金中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法，其特征在于，燃烧部分碳氢燃料获得600~1600℃的热烟气，并使用热烟气对耦合反应器加热至200~1000℃。
4.根据权利要求1所述的碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法，其特征在于，使用对耦合反应器加热后的热烟气对脱盐水进行热交换，进行一次预热，产生温度为70~150℃、压力为0.1~1.6MPa的高压饱和水蒸气；
使用湿基合成气对与热烟气热交换后的脱盐水进行二次预热，得到温度为200~1000℃、压力为0.1~1.6MPa的高压饱和水蒸气用于重整反应。
5.根据权利要求1所述的碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法，其特征在于，所述碳氢燃料自下而上经过熔融态金属催化剂过程中，碳氢燃料中的含硫组分与熔融态金属催化剂反应生成金属硫化物，浮于熔融态金属催化剂的上层。
6.根据权利要求4所述的碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气方法，其特征在于，所述水蒸气与热解气的水汽比为（1~10）：1。
7.一种碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气系统，包括燃烧器，用于对碳氢燃料进行燃烧产生热烟气；
耦合反应器，用于热解和重整反应；
换热器1，用于对脱盐水进行一次预热；
换热器2，用于对一次预热后的脱盐水进行二次预热；
气液分离器，用于去除湿基合成气中的水；
所述耦合反应器的顶部设置有碳氢燃料入口，与耦合反应器内部的碳氢燃料管道相连通，所述碳氢燃料管道的出口设置在所述耦合反应器内的底部；所述耦合反应器的底部设置有合成气出口，与耦合反应器内部的重整催化剂管道相连通，所述重整催化剂管道的入口设置在所述耦合反应器内的顶部；
所述碳氢燃料管道和重整催化剂管道与耦合反应器内壁之间的空隙填充有熔融态金属催化剂；
所述耦合反应器的上部设置有水蒸气入口，所述水蒸气入口的高度高于熔融态金属催化剂的液面高度。
8.根据权利要求7所述的碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气系统，其特征在于，所述换热器1设置有脱盐水入口、水蒸气出口、湿基合成气入口和湿基合成气出口，所述换热器1的湿基合成气入口与耦合反应器的合成气出口相连通，湿基合成气出口与气液分离器的入口相连通，脱盐水入口与脱盐水储罐相连通，水蒸气出口与换热器2的水蒸气入口相连通。
9.根据权利要求7所述的碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气系统，其特征在于，所述换热器2设置有烟气入口、烟气出口、水蒸气入口和水蒸气出口，所述烟气入口与燃烧器的烟气出口相连通，所述水蒸气入口与换热器1的水蒸气出口相连通，水蒸气出口与耦合反应器的水蒸气入口相连通。
10.根据权利要求8所述的碳氢燃料热解与水蒸气重整耦合制合成气系统，其特征在于，所述气液分离器设置有合成气出口和回收水出口，所述回收水出口与脱盐水储罐相连通。
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