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专利号: 2006101278607
申请人: 比亚迪股份有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:无效专利
更新日期:2024-09-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种现场制氢方法,该方法包括在重整制氢条件下,将含碳原料和 水在重整制氢反应器(1)中接触,生成富氢混合气;在氢气分离器(3)中,将 富氢混合气中的氢气分离出来,其特征在于,该方法在将富氢混合气中的氢 气分离出来之前,还包括在水转化催化剂存在下将富氢混合气与水在水转化 反应器(2)中接触,其中所述水转化催化剂含有Cu-Zn合金、Pd-Cu合金、 Pd-Cu-Cr合金、Pt-Ce合金中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的方法,其中,水转化催化剂Cu-Zn合金中, Cu与Zn的摩尔比为1∶(0.2-5);水转化催化剂Pd-Cu合金中,Pd与Cu的 摩尔比为1∶(0.1-1);水转化催化剂Pd-Cu-Cr合金中,Pd、Cu与Cr的摩尔 比为1∶(0.1-1)∶(0.01-0.1);水转化催化剂Pt-Ce合金中,Pt与Ce的摩尔 比为1∶(0.01-0.8)。

3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述水转化催化剂负载在载体 上,该载体含有基质涂层和规整载体,所述基质涂层涂覆在规整载体的内表 面和/或外表面上,所述水转化催化剂负载在基质涂层上,基质涂层的厚度为 10-30微米,水转化催化剂在基质涂层上的涂覆密度为15-35克/平方米。

4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述规整载体选自堇青石蜂窝 载体、莫来石蜂窝载体、泡沫氧化铝载体、陶瓷蜂窝载体、金属蜂窝载体、 泡沫金属载体和金属合金蜂窝载体中的一种或几种;所述基质为氧化铝、氧 化硅、无定型硅铝、氧化锆、氧化钛、氧化硼、碱土金属氧化物中的一种或 几种。

5.根据权利要求1所述的方法,其中,富氢混合气与水接触的条件包 括接触温度为150-350℃,气体空速为3000-6000小时-1,富氢混合气与水的 体积比为1∶0.05至1∶0.3。

6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述重整制氢条件包括温度为 250-400℃,气体空速为10000-30000小时-1,含碳原料与水的摩尔比为1∶ 0.8至1∶1.5。

7.根据权利要求1所述的方法,其中,含碳原料和水在重整制氢反应 器(1)中接触时,该方法还包括将含氧气体通入重整制氢反应器(1),含碳原 料与含氧气体中氧气的摩尔比为1∶2至1∶6;重整制氢反应器(1)中包括重 整制氢催化剂,该催化剂含有Cu-Zn-M合金、Pd-Zn合金、Pd-Ce合金和Cr-Mo 合金中的一种或几种,M为稀土金属中的一种或几种。

8.根据权利要求7所述的方法,其中,重整制氢催化剂Cu-Zn-M合金 中,Cu、Zn与M的摩尔比为1∶(0.1-10)∶(0.1-10),M为La和/或Ce;重 整制氢催化剂Pd-Zn合金中,Pd与Zn的摩尔比为1∶(0.1-1);重整制氢催 化剂Pd-Ce合金中,Pd与Ce的摩尔比为1∶(0.01-0.8);重整制氢催化剂 Cr-Mo合金中,Cr与Mo的摩尔比为1∶(0.2-5)。

9.根据权利要求1所述的方法,其中,该方法在将含碳原料与水接触 之前和/或富氢混合气与水接触之前,还包括将含碳原料和/或水在气化器(4) 中气化,所述气化器(4)的出口压力为8-80个标准大气压,出口处的温度为 120-500℃。

10.根据权利要求1所述的方法,其中,所述氢气分离器(3)包括氢气选 择性透过腔室(301)、氢气收集腔室(302)、富氢混合气入口(303)、氢气出口 (304)和残留气体出口(305),氢气选择性透过腔室(301)位于氢气收集腔室 (302)中,富氢混合气入口(303)和残留气体出口(305)与氢气选择性透过腔室 (301)连通,氢气出口(304)与氢气收集腔室(302)连通;该氢气选择性透过腔 室(301)包括多孔不锈钢管和贴合在多孔不锈钢管表面的钯合金膜;该氢气选 择性透过腔室(301)为螺旋管结构。

11.一种现场制氢装置,该装置包括含碳原料供应器(11)、水供应器(12)、 重整制氢反应器(1)和氢气分离器(3),含碳原料供应器(11)、水供应器(12)、 与重整制氢反应器(1)的入口连通,其特征在于,该装置还包括水转化反应器 (2),重整制氢反应器(1)的出口与水转化反应器(2)的入口连通,水供应器(12) 与水转化反应器(2)的入口连通,水转化反应器(2)的出口与氢气分离器(3)的 入口连通,水转化反应器(2)中包括水转化催化剂,该水转化催化剂含有 Cu-Zn合金、Pd-Cu合金、Pd-Cu-Cr合金、Pt-Ce合金中的一种或几种。

12.根据权利要求11所述的装置,其中,水转化催化剂Cu-Zn合金中, Cu与Zn的摩尔比为1∶(0.2-5);水转化催化剂Pd-Cu合金中,Pd与Cu的 摩尔比为1∶(0.1-1);水转化催化剂Pd-Cu-Cr合金中,Pd、Cu与Cr的摩尔 比为1∶(0.1-1)∶(0.01-0.1);水转化催化剂Pt-Ce合金中,Pt与Ce的摩尔 比为1∶(0.01-0.8)。

13.根据权利要求11所述的装置,其中,所述水转化催化剂负载在载 体上,该载体含有基质涂层和规整载体,所述基质涂层涂覆在规整载体的内 表面和/或外表面上,所述水转化催化剂负载在基质涂层上,基质涂层的厚度 为10-30微米,水转化催化剂在基质涂层上的涂覆密度为15-35克/平方米。

14.根据权利要求11所述的装置,其中,重整制氢反应器(1)中包括重 整制氢催化剂,该催化剂含有Cu-Zn-M合金、Pd-Zn合金、Pd-Ce合金和Cr-Mo 合金中的一种或几种,M为稀土金属中的一种或几种。

15.根据权利要求14所述的装置,其中,重整制氢催化剂Cu-Zn-M合 金中,Cu、Zn与M的摩尔比为1∶(0.1-10)∶(0.1-10),M为La和/或Ce; 重整制氢催化剂Pd-Zn合金中,Pd与Zn的摩尔比为1∶(0.1-1);重整制氢 催化剂Pd-Ce合金中,Pd与Ce的摩尔比为1∶(0.01-0.8);重整制氢催化剂 Cr-Mo合金中,Cr与Mo的摩尔比为1∶(0.2-5)。

16.根据权利要求15所述的装置,其中,所述重整制氢催化剂负载在 载体上,该载体含有基质涂层和规整载体,所述基质涂层涂覆在规整载体的 内表面和/或外表面上,所述催化剂负载在基质涂层上,基质涂层的厚度为 10-30微米,催化剂在基质涂层上的涂覆密度优选为15-35克/平方米。

17.根据权利要求13或16所述的装置,其中,所述规整载体选自堇青 石蜂窝载体、莫来石蜂窝载体、泡沫氧化铝载体、陶瓷蜂窝载体、金属蜂窝 载体、泡沫金属载体和金属合金蜂窝载体中的一种或几种;所述基质为氧化 铝、氧化硅、无定型硅铝、氧化锆、氧化钛、氧化硼、碱土金属氧化物中的 一种或几种。

18.根据权利要求11所述的装置,其中,该装置还包括含氧气体供应 器(13),含氧气体供应器(13)与重整制氢反应器(1)的入口连通。

19.根据权利要求1所述的装置,其中,该装置还包括气化器(4),所述 气化器(4)的入口与含碳原料供应器(11)和水供应器(12)连通,气化器的出口 与重整制氢反应器(1)的入口连通。

20.根据权利要求19所述的装置,其中,该装置还包括含氧气体供应 器(13),所述气化器(4)包括内通道和外通道,内通道和外通道由导热性隔板 隔开,内通道的入口与含碳原料供应器(11)和水供应器(12)连通,内通道的出 口与重整制氢反应器(1)的入口连通,外通道的入口与含碳原料供应器(11)和 含氧气体供应器(13)连通。

21.根据权利要求11所述的装置,其中,氢气分离器(3)包括氢气选择 性透过腔室(301)、氢气收集腔室(302)、富氢混合气入口(303)、氢气出口(304) 和残留气体出口(305),氢气选择性透过腔室(301)位于氢气收集腔室(302)中, 富氢混合气入口(303)和残留气体出口(305)与氢气选择性透过腔室(301)连 通,氢气出口(304)与氢气收集腔室(302)连通;该氢气选择性透过腔室(301) 包括多孔不锈钢管和贴合在多孔不锈钢管表面的钯合金膜;该氢气选择性透 过腔室(301)为螺旋管结构。