制造氢或合成气体用的催化剂及制造氢或合成气体的方法技术

一种能够由二甲醚和水蒸汽或二氧化碳形成的混合气产生氢气的催化剂，作为活性成分它含有铜、铁、钴、钯、铱、铂、铑或镍。使用该催化剂在低温下以高收率生产合成气或氢气的方法，该催化剂可用于燃料电池，发电，铁矿石还原等。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
制造氢或合成气体用的催化剂及制造氢或合成气体的方法本申请是申请日为1998年6月16日、申请号为99801589.7的专利技术专利申请的分案申请。专利
本专利技术是关于由含有二甲醚和水蒸汽或二氧化碳的混合气生产氢或合成气用的催化剂，及用该催化剂制造氢或合成气的方法。
技术介绍
合成气是一氧化碳和氢所形成的气体，除了直接用于甲醇合成、氧化合成、费-托合成等的原料气外，作为氨合成和各种化学制品的原料也具有广泛的用途。过去，对于制造合成气的方法，或利用它制氢的方法，多少也知道一些。例如有：(1)煤的气化方法、(2)以天然气、液化石油气(LPG)、石脑油等为原料进行烃的水蒸汽重整方法，(3)以天然气、LPG、石脑油、重油等为原料进行烃的部分氧化方法等。然而，上述(1)的煤气化法，需要极其复杂，而且价格昂贵的煤气化炉，其问题是设备要有大规模的工厂等。上述(2)的烃水蒸汽重整法，由于反应吸收大量的热，必须在700～1200℃的高温下进行反应，所以需要特殊的重整炉，其问题是所使用的催化剂要求具有很高的耐热性等。而上述(3)的烃部分氧化法，为了满足1200～1500℃的高温要求，而需要特殊的部分氧化炉，由于伴随着反应产生大量的煤烟，所以存在其处理的问题，此外，所使用的催化剂，用在其表面上析出大量的碳物质而引起催化剂恶化等问题。本专利技术的目的就是为解决上述存在的老问题，而提供一种在低温下能以高收率获得氢或合成气的催化剂及其制造方法。-->
技术实现思路
本专利技术者们为解决上述课题，进行了大量研究，结果着眼于将二甲醚作为原料气。同时发现，作为使二甲醚和水蒸汽或二氧化碳反应而产生氢或合成气的催化剂，极为有效的是铜、铁、钴、钯、铱、铂、铑和镍，在低温下能有效地产生氢或合成气，并由此完成了本专利技术。即，本专利技术关于氢或合成气的制造方法，其特征是，由二甲醚和水蒸汽或二氧化碳气所形成的混合气产生氢气的催化剂，将含有铜、铁、钴、钯、铱、铂、铑和镍作为活性成分，使该催化剂与含有二甲醚和水蒸汽或二氧化碳的混合气相接触。图1是用本专利技术催化剂的重整器制备的燃料电池结构图。图2是使用二甲醚或氢的固体电介质型燃料电池的结构图。图3是使用二甲醚或氢的固体电介质型燃料电池的发电特性示意图。图4是使用本专利技术催化剂所得的氢或合成气的动力机发电装置的一般构成的示意系统图。图5是使用本专利技术催化剂所得的氢或合成气的铁矿石还原装置的一般构成的示意系统图。1.燃料电池2.固体电介质型燃料电池3.空气供给管线4.二甲醚供给管线5.水蒸汽供给管线6.重整器(重整反应器)11.烧结机排气冷却器12，13，14热交换器15.重整反应器16.燃烧器17.压缩机18.气轮机19.发电机20.排热回收锅炉21.热交换器-->22.鼓风机23.重整反应器24.加热炉25.铁矿石还原炉专利技术的具体最佳方式本专利技术本专利技术的第一种实施方案，提供一种由二甲醚和水蒸汽或二氧化碳气形成的混合气生成氮气用的催化剂，作为活性成分，含有铜、铁、钴、钯、铱、铑或镍。根据本专利技术的上述的方案，催化剂活性成分是铜或铁，混合气是由二甲醚和二氧化碳气构成，而且，生成气是合成气。根据本专利技术的上述的方案，活性成分是钴、钯、铱、铂、铑或镍，混合气由二甲醚和水蒸汽构成，而生成气是合成气。根据本专利技术的上述的方案，活性成分是铜或铁，混合气由二甲醚和水蒸汽构成，而生成气是以氮为主要成分的气。根据本专利技术的上述的方案，活性成分是钴，或载带在具有碱性的金属氧化物上的钯。根据本专利技术的上述的方案，活性成分是铂，混合气由二甲醚和水蒸汽构成，生成气是合成气。根据本专利技术的第二种方案，提供一种氢气的制造方法，特征是，使用上述第一种方案的催化剂与由二甲醚和水蒸汽或二氧化碳构成的混合气接触。根据上述的方案，催化剂由二甲醚和二氧化碳气构成的混合气制造合成气的方法。根据本专利技术的上述的方案，催化剂由二甲醚和水蒸汽构成混合气的制备合成气的方法。根据本专利技术的上述的方案，催化剂由二甲醚和水蒸汽构成的混合气制备氢的制造方法。根据本专利技术的第三种方案，提供一种燃料电池，其特征是，以二甲醚作原始燃料，使用方案1的催化剂。根据本专利技术的第四种方案，提供一种固体电解质型燃料电池，其特征-->是，以二甲醚和水蒸汽的混合气作为燃料气，使用方案1的催化剂。根据本专利技术的第五种方案，提供一种使用二甲醚重整气的发电方法，其特征是，将水蒸汽或二氧化碳气加入到二甲醚中，通过用方案1的催化剂进行催化剂反应，重整二甲醚，得到合成气或氢气，将这种气用作动力机的燃料。根据本专利技术的第五种方案的发电方法，其特征是，利用200～500℃的中低温废热进行二甲醚的重整。根据本专利技术的第六种方案，提供一种发电装置，包括填装方案1中记载的催化剂的重整反应器，燃烧该合成气或氢气的燃烧器，和由该燃烧器产生的燃烧排气进行旋转的汽轮机的发电机。根据本专利技术的第7种方案，提供一种制造还原铁的方法，其特征是，将水蒸汽或二氧化碳气加入到二甲醚中，使用方案1记载的催化剂，通过催化剂反应，重整二甲醚，得到合成气或氢气，使用该气还原铁矿石。根据本专利技术的第7种方案记载的制造还原铁的方法，其特征是，使用含有铁矿石还原的水蒸汽和二氧化碳气的排气进行二甲醚的重整。根据本专利技术的第7种方案记载的制造还原铁的方法，其特征是，利用还原铁矿石的排气的显热加热二甲醚的重整反应。根据本专利技术的第8种方案，提供一种制造还原铁的装置，其特征是，包括填装方案1中记载的催化剂的重整反应器和填装铁矿石的还原炉，并将其连接，将重整反应器所生成的合成气或氢气供入还原炉。本专利技术的催化剂是由二甲醚和水蒸汽或二氧化碳所形成的混合气生产氢气的催化剂，是将铜、铁、钴、钯、铱、铂、铑或镍作活性成分的催化剂。这些活性成分中，钴、钯、铱、铂、铑和镍可用于由二甲醚和水蒸汽生产合成气，铜、钴和铑可用于由二甲醚和二氧化碳生产合成气。即，钴和钯可用于由水蒸汽和二氧化碳中的任何一个生产合成气。另一方面，铜和铁，当使用水蒸汽时，主要是生产氢。这些活性成分可以金属或化合物的形式存在于催化剂中。作为铜的化合物，最好是铜的氧化物，铜的氧化物是氧化亚铜(Cu2O)、氧化铜(CuO)或它们的混合物。作为铁的化合物，最好是铁的氧化物，铁的氧化物是氧化-->亚铁(FeO)、氧化铁(Fe2O3)或它们混合物。作为钴的化合物，最好是钴的氧化物，钴的氧化物是氧化亚钴(CoO)、氧化钴(Co2O3)或它们的混合物。作为钯的化合物，最好是钯的氧化物和氯化物，钯的氧化物是氧化亚钯(PdO)、三氧化二钯(Pd2O3)、氧化钯(PdO2)、或它们的混合物，钯的氯化物是二氯化钯(PdCl2)、四氯化钯(PdCl4)，或它们的混合物。作为铱的化合物，最好是铱的氧化物、氯化物，铱的氧化物是IrO2、氯化物是IrCl3。作为铂的化合物，最好是铂的氧化物，氯化物，铂的氧化物是PtO和PtO2，氯化物是PtCl2、PtCl3和PtCl4。作为铑的化合物，最好是铑的氧化物、氯化物，铑的氧化物是Rh2O3，氯化物是RhCl3。作为镍的化合物，最好是镍的硫化物，镍的硫化物是NiS、Ni2S3或它们的混合物。本专利技术的催化剂可以载带到催化剂载体上使用。作为最好的催化剂载体，有氧化铝、硅胶、氧化硅。氧化铝、沸石、二氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化锡、氧化镧、氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由二甲醚和水蒸汽或二氧化碳气形成的混合气生成氢气用的催化剂，作为活性成分，含有铜。

【技术特征摘要】
JP 1998-4-17 106829/98;JP 1998-4-17 106830/98;JP 11.一种由二甲醚和水蒸汽或二氧化碳气形成的混合气生成氢气用的催化剂，作为活性成分，含有铜。2.根据权利要求1中记载的催化剂，活性成分是铜，混合气是由二甲醚和二氧化碳气构成，而且...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹿田勉，大野阳太郎，井上纪夫，水口雅嗣，户村启二，古川武，门胁琢哉，岩渕贞良，小川高志，小野正巳，藤元薰，
申请(专利权)人：JFE控股公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]