生产氢的方法技术

本发明专利技术涉及用于生产压缩氢的设备，包括具有反应室的抗压反应器(1)，所述反应室具有含金属的接触物质(2)，其中反应器(1)包括用于将流体供给到反应室中的至少一条供给管线(3)和用于从反应室排出流体的至少一条排出管线(4)，其中所述至少一条排出管线设有用于控制或调节流率的设备(5a、5b、5c、5d)，优选具有阀门，用于调节反应室内的压力，其中在用于将含水介质引入反应室的至少一条供给管线上设置有输送装置，并且其中至少一条排出管线(4)伸入反应室或直接通向反应室，压缩氢通过所述至少一条排出管线(4)从反应室排出，其中反应室呈现彼此分开且以通气的方式彼此连接的至少两个区域，其中至少一个区域包括含金属的接触物质(2)，并且至少另外一个区域包括至少一种惰性材料(7、13)。

Process for the production of hydrogen

The invention relates to a method for producing hydrogen compression equipment, including compression reactor has a reaction chamber (1), the reaction chamber has a contact material containing metal (2), wherein the reactor (1) comprises means for at least a supply line to the fluid supply in the reaction chamber (3) and for at least one a discharge pipe to discharge the fluid from the reaction chamber (4), wherein the at least one discharge pipe is used for controlling or regulating the flow rate of the equipment (5a, 5b, 5C, 5d), preferably has a valve for regulating the reaction chamber pressure, which will be used in at least one water supply line is introduced into the reaction medium the room is arranged on the conveying device, and at least one discharge pipe (4) into the reaction chamber or directly into the reaction chamber, compressed hydrogen through the at least one discharge pipe (4) discharged from the reaction chamber, the reaction chamber has the separate and to pass At least two zones of gas connected to each other, at least one of which includes a metal containing contact material (2), and at least another zone comprising at least one inert material (7, 13).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产氢的方法本专利技术涉及一种用于生产压缩氢的方法。氢是重要的能量载体，由于燃烧氢时几乎不产生任何污染物和不产生细小的尘粒，因此近年来其重要性增加。这种类型的有利的燃烧反应特别是在道路车辆的内燃机中是希望的。另外，氢越来越多地用于燃料电池中的能量回收。然而，目前大部分产生的氢用在化学工业中。目前，氢主要是借助于蒸汽重整、部分氧化和自热重整产生。在这些方法中，产生富含CO的合成气，因此这些方法常常与水-气变换反应结合起来，以生成氢和二氧化碳的混合物。如果使用部分氧化和自热重整，则额外地引入空气，且生成的氢额外被空气中的大量氮稀释。为了将这样加入的氮、CO2、未反应的CO和原料与生成的氢分开，额外的纯化步骤是必要的。这种纯化通常通过变压吸附或单乙醇胺擦洗(monoethanolaminescrubbing)来进行。文献GB902338描述了用于生产压缩氢的方法和设备。在该文献中，使蒸汽与铁粒子接触，由此生成氢，还有氧化铁。所生成的氧化铁在进一步的步骤中还原成铁，并供给回氢生成步骤中。来自1913年的DE279726描述了一种用于生产氢气的方法，在该方法中在加热的金属上方输送过热蒸汽。进行该方法的蒸馏器具有排出氢的开口，在该开口处设置有装配有阀门的管道。US3880987公开了一种用于生产压缩氢的方法，在该方法中使蒸汽与金属锡和氧化锡接触。DE2507612描述了一种用于生产氢的方法，其中使用二氧化钨作为催化剂。在该方法的过程中，在低于700℃的温度下使蒸汽与该催化剂接触。用于生产氢的另外的方法包括使用膜反应器、电解法或化学循环反应法。从现有技术已知的所有生产氢的方法具有不同的缺点。一方面，通过这些方法生产的氢受到氮、CO2、未反应的CO和原料的污染。为了纯化这种氢，需要额外的方法和设备，这使得由这些方法生产氢耗时且费用高。用电解法确实能够产生纯氢，但是这种类型的生产方法只在可获得有利的电源的情况下是经济的。另一方面，通过这些方法生产的氢通常是没有经过压缩的。换句话而言，为了生产压缩氢，额外需要用于压缩氢的设备。氢气的存储和运输提出了另外的问题。氢通常存储在压力容器中。作为通过压缩器压缩和任选冷却的结果，可以将氢以压缩或液态形式引入并存储于压力容器中。液化和压缩氢的关键问题在于高能量支出以及还有装备成本。另外，这种类型的存储带来这样一种风险，即容器或容器上安装的阀门可能会因高内压而爆炸。用于存储氢的替代形式以固体或液体为基础(例如金属氢化物存储和吸附存储)。本专利技术的目的特别地为提供一种用于生产压缩氢的替代方法和设备，该方法和设备克服了现有技术的缺点。本专利技术涉及一种用于生产压缩氢的设备，包括具有反应室(reactorchamber)的抗压反应器，所述反应室具有含金属的接触物质(contactmass)，其中，所述反应器包括用于将流体供给到反应室中的至少一条供给管线和用于从反应室排出流体的至少一条排出管线，其中所述至少一条排出管线设有用于控制或调节流率的设备，所述设备优选具有阀门，用于调节反应室内的压力，其中在用于将含水介质引入反应室的至少一条供给管线上设有输送装置，并且其中至少一条排出管线伸入反应室或直接通向反应室，压缩氢通过所述至少一条排出管线从反应室排出，其中反应室具有彼此分开且以通气的方式彼此连接的至少两个区域，其中至少一个区域包括含金属的接触物质，并且至少另外一个区域包括至少一种惰性材料。本专利技术的另一方面涉及一种用于在根据本专利技术的设备中生产压缩氢的方法，包括通过输送装置，优选通过泵将含水介质引入该设备的抗压反应器的反应室中的步骤，其中所述反应室包括含金属的接触物质，其中所述含水介质在反应室之前或之中蒸发，由此使反应室内的压力升至高于环境压力，并且使蒸发的水与接触物质的金属反应生成氢，并且使金属反应生成金属氧化物，其中压缩氢通过伸入反应室或直接通向反应室的管线从反应室排出，其中使用设置在排出管线上的用于控制或调节流率的设备控制或调节反应室内的压力，优选使用阀门控制或调节反应室内的压力。压缩机压缩通常在正常压力下生产的氢，根据本专利技术的方法中所使用的反应器使得能够在不使用压缩机的情况下生产压缩氢。根据本专利技术，使含水介质(水或蒸汽)接触包含金属的接触物质。由于在优选为300℃～1200℃，甚至更优选为400℃～1000℃，特别优选为450℃～950℃的温度下氧化含金属的接触物质中的金属而释放氢。由于反应室中的水蒸发，因此用于控制或调节位于反应器上的开口处的流率的设备使得反应器内的压力能够升高。因此，在此压力下同样也存在生成的氢。如果使用输送装置(例如泵)将含水介质引入反应器中，这就必须保持压力并且必须通过输送介质来建立对应的反压。如果反应室内达到特定的压力，则可使用用于控制或调节流率的设备，优选使用阀门在输送装置的区域中关闭反应室。因此，在反应期间在反应器内形成的压力可以得到保持，并且在之后的时间可以从反应器中取出压缩氢。另外，使用根据本专利技术的设备，可最初向反应器中引入特定量的水或蒸汽，然后关闭反应器。由于供给热，反应室内的压力相应地升高。相比之下，在从现有技术所已知的用于氢生产的方法的情况下，通过使高压蒸汽与合适的接触物质接触而在相应的反应器中产生压力。换句话而言，通过借助压力引入蒸汽而在这样的系统中建立起压力(例如，参见GB902338)。因此，在该氢生产中另外的技术措施是必要的。如果达到希望的压力，例如打开排出管线上的阀门，由此使氢可在限定的压力下排出。一旦在反应器内建立起所需的压力，由此可借助设置有用于控制或调节流率的设备(例如阀门)的管线从反应器直接排出压缩氢。可通过使用输送装置连续地排出压缩氢，以在排出压缩氢的同时将水引入反应器中。压缩氢的排出量可以通过用于控制或调节排出开口处的流率的设备来确定。反应器内的压力也因此受到控制或调节。含金属的接触物质的金属为在给定的温度下被氢、一氧化碳或气态烃类至少部分地还原并且也用蒸汽至少部分地氧化导致生成氢的金属。这样的金属对于本领域技术人员而言是充分已知的，其中铁、钨、钼和锗是特别合适的。如本文所使用的术语“至少部分地还原”和“至少部分地氧化”分别指金属或金属氧化物完全或只是部分地被氧化和还原。部分还原的例子为例如Fe3O4还原为FeO。根据本专利技术的优选实施方式，反应室内的压力通过输送装置和用于控制引入和引出反应室的管线中的流率的一个或多个设备控制。反应室内的压力优选通过输送装置来控制或调节，利用该输送装置将含水介质引入反应器中。为了在反应器中产生相应的反压，由此使反应器中的压力可增加到高于环境压力，用于控制或调节引入和引出反应室的管线中的流率的设备设置在该管线上。用于控制流率的设备优选为阀门。停止阀、流量控制阀、止回阀、压力阀和/或方向阀是特别优选的。根据本专利技术的进一步优选的实施方式，在使蒸发的水与接触物质的金属反应生成氢和使金属反应生成金属氧化物时的压力为至少2巴、优选至少3巴、优选至少4巴、优选至少5巴，甚至更优选至少6巴、甚至更优选至少7巴、甚至更优选至少8巴、甚至更优选至少9巴，特别是至少10、15、20、25、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250或300巴。根据所使用的反应器、管线和连接件对用于控制流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产压缩氢的设备，包括具有反应室的抗压反应器(1)，所述反应室具有含金属的接触物质(2)，其中，反应器(1)包括用于将流体供给到反应室中的至少一条供给管线(3)和用于从反应室排出流体的至少一条排出管线(4)，其中所述至少一条排出管线设有用于控制或调节流率的设备(5a、5b、5c、5d)，所述设备(5a、5b、5c、5d)优选具有阀门，用于调节反应室内的压力，其中在用于将含水介质引入反应室的至少一条供给管线上设置有输送装置，并且其中至少一条排出管线(4)伸入反应室或直接通向反应室，压缩氢通过所述至少一条排出管线(4)从反应室排出，其中反应室具有彼此分开且以通气的方式彼此连接的至少两个区域，其中至少一个区域包括含金属的接触物质(2)，并且至少另外一个区域包括至少一种惰性材料(7，13)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.25 AT A50526/20141.一种用于生产压缩氢的设备，包括具有反应室的抗压反应器(1)，所述反应室具有含金属的接触物质(2)，其中，反应器(1)包括用于将流体供给到反应室中的至少一条供给管线(3)和用于从反应室排出流体的至少一条排出管线(4)，其中所述至少一条排出管线设有用于控制或调节流率的设备(5a、5b、5c、5d)，所述设备(5a、5b、5c、5d)优选具有阀门，用于调节反应室内的压力，其中在用于将含水介质引入反应室的至少一条供给管线上设置有输送装置，并且其中至少一条排出管线(4)伸入反应室或直接通向反应室，压缩氢通过所述至少一条排出管线(4)从反应室排出，其中反应室具有彼此分开且以通气的方式彼此连接的至少两个区域，其中至少一个区域包括含金属的接触物质(2)，并且至少另外一个区域包括至少一种惰性材料(7，13)。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，含金属的接触物质(2)具有金属海绵、小球、粉末、颗粒或其组合的形式。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，含金属的接触物质(2)包括选自由铁、氧化铁、钼、氧化钼、钨、氧化钨、锗、氧化锗及其组合组成的组的金属和/或金属氧化物。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，接触物质(2)包括额外的金属氧化物，以提高所述接触物质的稳定性和反应性。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述额外的金属氧化物选自由CoO、GeO2、CuO、NiO2、PtO2、Na2O、In2O3、Li2O、WO3、Ag2O、ZnO、RuO、NiO、Fe2O3、RuO2、Ga2O3、PtO、Nb2O5、MnO2、In2O3、PdO、K2O、SnO2、TiO2、Cr2O3、HfO、ZrO2、VO2、CeO2、Y2O3、CaO、MoO2、SiO2、La2O3、MgO、SC2O3、SrO、Al2O3及其组合组成的组。6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，伸入反应室的排出管线(4)通向包括惰性材料(13)的区域。7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，伸入或通向反应室的排出管线(4)与蒸汽分离器连接。8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，至少一个合成气区域(8)设置在反应室中，并且包括催化剂和/或无催化性固体。9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述催化剂选自由金属、金属氧化物及其组合组成的组，特别是镍、钴、钌、铂、钯、金、铁、MgO、Al2O3、SiO2、CuO或CeO2。10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述无催化性固体选自由氧化镍、氧化铁、氧化铜、氧化钨及其组合组成的组。11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其特征在于，用于部分氧化含碳原料的至少一个区域(9)设置在反应室中，并且包括用于部分氧化的催化剂。12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述用于部分氧化的催化剂选自由金属、金属氧化物及其组合组成的组，特别是镍、钴、钌、铂、钯、金、铁、MgO、Al2O3、SiO2、CuO或CeO2。13.根据权利要求11或12所述的设备，其特征在于，所述反应室具有用于部分氧化的、呈管线形式的一个或多个区域(9)，其中所述管线被引导通过包括含金属的接触物质(2)的区域。14.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡·内斯特尔，维克托·哈克，赫尔诺特·沃伊蒂克，
申请(专利权)人：罗杰H二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT