[发明专利]使用水气变换反应制备氢气的方法和装置

权利要求书

1.一种制备包含氢气的产物气体的方法，所述方法包括：

提供位于结构载体之上的包括贵金属的第一催化剂，和位于载体介质之上的包括非贵金属的第二催化剂；

保持所述第一和第二催化剂的温度在约280℃和约450℃之间；

在所述第一催化剂存在的情况下使包含一氧化碳和蒸汽的原料气体混合物反应，从而产生生成的气体混合物；以及

在所述第二催化剂存在的情况下使所述生成的气体混合物反应以产生所述包含二氧化碳和氢气的产物气体。

2.权利要求1所述的方法，其中所述原料气体混合物进一步包含二氧化碳，所述混合物中一氧化碳与二氧化碳的体积比大于约1.9。

3.权利要求2所述的方法，其中一氧化碳与二氧化碳的浓度比使得利用所述第一催化剂转化所述原料气体中约5％至约30％的一氧化碳。

4.权利要求2所述的方法，其中一氧化碳与二氧化碳的浓度比使得利用所述第一催化剂转化所述原料气体中约5％至约25％的一氧化碳。

5.权利要求2所述的方法，其中一氧化碳与二氧化碳的浓度比使得利用所述第一催化剂转化所述原料气体中约5％至约20％的一氧化碳。

6.权利要求2所述的方法，其中所述原料气体混合物进一步包含甲烷。

7.权利要求1所述的方法，其中所述原料气体混合物中所述蒸汽与其它所述气体的体积比小于约0.5。

8.权利要求1所述的方法，其中所述贵金属选自铂、铑、钯、钌、金、铱及其组合。

9.权利要求1所述的方法，其中所述非贵金属选自铁-铬、铁-铬-铜及其组合。

10.权利要求1所述的方法，其中所述原料气体混合物通过转化碳氢化合物与蒸汽制得，所述原料气体混合物包含氢气。

11.权利要求1所述的方法，其中所述原料气体混合物通过部分氧化碳氢化合物制得，所述原料气体混合物包含氢气。

12.一种由包含一氧化碳和蒸汽的原料气流制备包含二氧化碳和氢气的产物气体的反应容器，所述反应容器包括：

具有用以接收所述原料气流的进气管和用以排出所述产物气体的出口的室；

置于所述室内的载体介质；

置于所述载体介质上的非贵金属催化剂；

置于所述载体介质上游的所述原料气流中的结构载体；

置于所述结构载体上的贵金属催化剂。

13.权利要求12所述的反应容器，其中所述结构载体包括多个排列于所述进气管内的板，以允许所述气体混合物经过所述板流入所述室，所述贵金属催化剂承载于所述板上。

14.权利要求13所述的反应容器，其中所述贵金属催化剂以约0.015毫克/平方英寸-约15毫克/平方英寸的面密度存在于所述板上。

15.权利要求12所述的反应容器，其中所述结构载体包括多个排列于所述室内的板以允许所述气体混合物经过所述板并流过所述载体介质，所述贵金属催化剂承载于所述板上。

16.权利要求15所述的反应容器，其中所述贵金属催化剂以约0.015毫克/平方英寸-约15毫克/平方英寸的面密度存在于所述板上。

17.权利要求12所述的反应容器，其中所述载体介质包括携带所述非贵金属催化剂的粒状介质。

18.权利要求17所述的反应容器，其中所述粒状介质包括由压制非贵金属催化剂粉末制得的丸粒。

19.权利要求17所述的反应容器，其中所述粒状介质包括选自氧化锆、氧化铝、硅酸铝镁、二氧化钛、硅酸铝、氧化锆稳定的α氧化铝、部分稳定氧化锆及其组合的陶瓷。

20.权利要求19所述的反应容器，其中所述非贵金属催化剂占所述陶瓷的以重量计约5％-约50％。

21.权利要求12所述的反应容器，其中所述载体介质包括多个排列于所述室内的板以允许所述气体混合物经过所述板并流过所述室，所述非贵金属催化剂承载于所述板上。