[发明专利]使用集成的反应/分离方法的氢生产模块及使用该模块的氢生产反应器

摘要

本发明涉及一种使用集成的反应/分离方法的氢生产模块，以及使用此种模块的氢生产反应器，更具体地，本发明提供一种层压了多个层状的单位元件的氢生产装置，所述装置被安装在抗压室中，并能在高压下运行，其中，所述单位元件包含第一改性催化剂和与氢分离器相对的第二改性催化剂。所述氢生产模块能够使用烃、一氧化碳和醇作为原料生产氢。具体而言，所有改性催化剂都被制成多孔金属板的形式，从而使反应所需的传热效果最优化。当反应和氢的分离同时进行时，被分离的反应物渗透第一改性催化剂以与所述第一改性催化剂接触，然后穿过彼此相对的氢分离器和第二改性催化剂之间的空隙。因此，可以获得高于反应温度下的平衡转化速率的高效率，并且可以得到高纯度的氢。

主权项

一种氢生产模块，其包括：进入通道，所述进入通道被构造成吸入反应气体；第一重整通道，所述第一重整通道与所述进入通道连通并被构造成使由所述进入通道供应的反应气体与第一重整催化剂接触以重整所述反应气体；第二重整通道，所述第二重整通道与所述第一重整通道相连以使重整气体在第二重整催化剂和氢分离膜之间传递；不可渗透气体排放通道，所述不可渗透气体排放通道被构造成排放不可渗透气体，当所述不可渗透气体穿过所述第二重整通道时从所述不可渗透气体中移除氢；氢排放通道，所述氢排放通道与所述氢分离膜的渗透侧连通以排放氢气，其中，所述进入通道的两个端部、所述不可渗透气体排放通道的两个端部和所述氢排放通道的两个端部均分别暴露于外部；反应气体进入板，在所述反应气体进入板的上表面上形成反应气体流道；第一重整催化剂板，所述第一重整催化剂板被置于所述反应气体进入板上，并且包括设置于所述第一重整催化剂板中的可渗透反应气体的第一重整催化剂；重整气体转移板，所述重整气体转移板被置于所述第一重整催化剂板上，并且包括在所述重整气体转移板的下表面上与所述第一重整催化剂相对应的位置处形成的重整气体流道；第二重整催化剂板，所述第二重整催化剂板被置于所述重整气体转移板上，并且包括设置于所述第二重整催化剂板中的不可渗透反应气体的第二重整催化剂；空隙承载板，所述空隙承载板被置于所述第二重整催化剂板上，并且包括在所述空隙承载板中与所述第二重整催化剂相对应的位置处形成的空隙流动孔；氢分离膜板，所述氢分离膜板被置于所述空隙承载板上，并且包括设置于所述氢分离膜板中与所述空隙流动孔相对应的位置处的氢分离膜；以及氢转移板，所述氢转移板被置于所述氢分离膜板上，并且包括在所述氢转移板的下表面上与所述氢分离膜板相对应的位置处形成的氢转移流道，其中，所述反应气体进入板、所述第一重整催化剂板、所述重整气体转移板、所述第二重整催化剂板、所述空隙承载板、所述氢分离膜板和所述氢转移板各自具有分别形成于其中以使其互相间隔开的氢气排出孔、反应气体进入孔和不可渗透气体排出孔，并且，所述反应气体进入孔与所述反应气体进入板中的反应气体流道连通，所述重整气体转移板具有形成于其中的重整气体供应孔以与所述重整气体流道连通，所述第二重整催化剂板和所述空隙承载板各自具有形成于其中的重整气体供应孔以与所述重整气体转移板的所述重整气体供应孔连通，所述空隙流动孔与所述空隙承载板中的重整气体供应孔和不可渗透气体排出孔连通，并且，所述氢转移流道与所述氢转移板中的氢气排出孔连通。