用于生产氢的方法技术

公开了一种用于从富含氢的化合物中产生氢的方法和装置。该方法使用氢过氧化物作为富含氢化合物的氧化剂以形成混合物，以便当混合物暴露于催化剂时形成富含氢的气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于生产氢的燃料和方法。特别地，本专利技术涉及燃料混合物，当其与催化剂一起应用时通过自热重整产生富含氢的气体。专利技术背景氢(H2)的生产是非常重要的过程。它用于油的精炼、精细化学品的生产、和能量的应用。生产氢的一种方法是蒸汽重整法，其中在高温下烃与蒸汽催化反应以产生氢和碳氧化物。这是最普遍的生产氢、或氢和碳氧化物混合物的方法。目前，天然气是相对其他烃例如石脑油、LPG、炼厂气占统治地位的烃原料。在管式炉中的催化蒸汽重整过程由BASF专利技术，并且在20世纪30年代早期在美国应用。主要目的是用天然气生产氢用于加氢作用并且用以合成氨。该方法开始在低压(0.4-1MPa)和近800℃下实施，并且随后使用较高的压力(最高4MPa)和温度(最高950℃)。蒸汽重整的特别类型是自热重整，并且也称为催化部分氧化。这种方法不同于催化蒸汽重整的地方在于通过原料与氧或空气的部分内部燃烧提供热量，而不是从外来热源提供。这种方法的变形，使用空气作为氧化剂，被开发用于氨合成，并且最近，基于氧的气化已经引入到甲醇的合成中。专利技术详述本专利技术是用于产生应用在化学过程或在燃料电池中用作燃料的氢的方法。本专利技术包括在引发剂存在下氧化物与氧化剂的混合。在一个实施方案中，氧化物选自醇、二元醇、三元醇、醚、酮、二酮、酯、碳酸酯、碳酸氢酯(dicarbonate)、草酸酯、糖、和其混合物。在另外的实施方案中，-->氧化剂选自过氧化氢、有机过氧化物、氢过氧化物、和其混合物。在优选的实施方案中，引发剂包括催化剂。在优选的实施方案中，该方法包括氧化物和过氧化氢的混合物流过引发剂。优选的引发剂是包括用于分解过氧化氢的第一催化剂和用于催化自热重整氧化物的第二催化剂的催化剂混合物。本专利技术的一个方面是用于从氧化物和氧化剂的燃料混合物中产生氢的装置。在一个实施方案中，该装置包括用于放置催化剂床和具有用于流入燃料的入口和用于引导富含氢气的产物料流的出口的外壳。在一个实施方案中催化剂床包括用于分解氧化剂的第一催化剂和用于重整氧化物的第二催化剂的催化剂的混合物。本专利技术的另外一个方面是用于产生氢的液体燃料。该液体燃料包括有机化合物和氧化剂。在一个实施方案中有机化合物是氧化物并且优选醇，氧化剂是过氧化氢。经过如下的详述，对于本领域熟练技术人员本专利技术其它的目标、优点和应用会变得明显。附图简述图1是用于产生富含氢的气体的方法的示意图；图2是描述在所希望的燃料组成中氢和氧摩尔组成的图；图3是用于产生富含氢的气体的装置的一个实施方案；并且图4是用于产生富含氢的气体的装置的另外的设计。对于化学过程和能源应用的氢生产是非常重要的。催化蒸汽重整和自热重整的结合是用于转化烃成富含氢(H2)气体的有效方法。方法和燃料利用自热重整并且随所需产生氢对于间歇过程是非常有用的。间歇氢生产的一种应用是用于燃料电池，其中氢需要是可变的。用于汽车应用的实例如表1所示。-->表1、用于汽车应用的替代燃料本专利技术是用于产生氢的方法和燃料。该方法包括在引发剂的存在下混合氧化物和氧化剂。优选的氧化物和氧化剂是液体，或氧化物和氧化剂的混合物在通常环境温度例如从-40℃到50℃或这个温度范围的一部分下形成主要为液体混合物，特别地，从0℃到40℃。当使混合物与引发剂接触时，氧化剂分解并且产生热、氧和水。该混合物可以在引发剂接触混合物时混合，或与混合物预混合并且随后与引发剂接触。得到的热和水同时引起氧化物的蒸汽重整，根据：    (式1)引发剂可以为任何用于氧化剂分解开始的手段，并且包括，但不限于，热、化学添加剂、和催化剂。热作为引发剂可以通过电阻加热电线，或部分燃料燃烧提供。当与燃料混合时化学添加剂与氧化剂反应以产生热和氧-->时，可以是适宜的引发剂。化学引发剂的实例为高锰酸钾(KMnO4)。优选地，引发剂可以为催化剂，其中选择催化剂以氧化剂的分解和产生热和氧。使用加拿大卡尔加里市Hyprotech公司的HYSYSTM的热力学数据，乙醇与过氧化氢的反应显示该反应优选的产生一氧化碳和氢。对于以下反应，反应的结果如表2所示：    (式2)表2、乙醇与过氧化氢氧化的热力学 TCΔHKcalΔS Cal/KΔGKcalKLog(K)0.000-22.421108.483-52.0534.482E+04141.652100.000-20.837113.457-63.1741.008E+03737.003200.000-19.698116.182-74.6703.113E+03434.493300.000-18.941117.644-86.3698.637E+03232.936400.000-18.493118.371-98.1747.526E+03131.877500.000-18.265118.689-110.0301.274E+03131.105600.000-18.187118.786-121.9053.276E+03030.515700.000-18.230117.741-133.7821.115E+03030.047800.000-18.375118.599-145.6504.617E+02929.664900.000-18.609118.391-157.5002.206E+02929.3441000.000-18.922118.135-169.3261.172E+02929.069      分子式分子量        克/摩尔浓度        重量％数量    摩尔数量    克  体积            升或毫升C2H5OH(g)46.06957.5261.00046.06922.414H2O2(g)34.01542.4741.00034.01522.414克/摩尔重量％摩尔克升或毫升CO(g)28.01069.9532.00056.02144.827H2(g)2.0167.5513.0006.04767.241H2O(g)18.01522.4961.00018.01522.414这表明当使用过氧化氢作为氧化剂生产氢时，放出大量的能量。可以在实验室规模量上进行实验来验证产生了充分的热而不需要加入另外的热以重整醇的混合物和水。-->实施例1纯的乙醇与30％的过氧化氢水溶液在大气条件下混合。该混合物用催化剂MnO2氧化。该测试包括混合2gm的纯乙醇与2gm 30％的过氧化氢。该反应放热量大，并且产生大量的气体。气体产物组合物包括约30体积％...

【技术保护点】
一种用于产生含Ｈ↓［２］的气体的方法，其包括，在包括催化剂的引发剂的存在下氧化物与液体氧化剂接触以产生含Ｈ↓［２］的气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于产生含H2的气体的方法，其包括，在包括催化剂的引
发剂的存在下氧化物与液体氧化剂接触以产生含H2的气体。
2.如权利要求1所述方法，其进一步包括：
氧化物和液体氧化剂穿过分解催化剂，产生包括氢和一氧化碳的中间气体
产物；并且
中间产物气体穿过重整催化剂产生包括氢和一氧化碳的产物气体。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中氧化剂选自过氧化氢、有
机过氧化物、氢过氧化物、和其混合物组成的组。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中氧化物选自具有12或更
少碳原子的醇、具有12或更少碳原子的酮、具有12或更少碳原子的酯、
具有12或更少碳原子的二醇、具有12或更少碳原子的三醇、具有12或更
少碳原子的醚、具有12或更少碳原子的有机酸、具有12或更少碳原子的
糖、或其混合物组成的组。
5.如权利要求1到4中任一项所述的方法，其中氧化物选自甲醇、
乙醇、正丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊
醇、叔-戊基醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、二甲基醚、二乙基醚、异丙基
醚、甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：AR奥罗斯卡尔，KM旺当布舍，LT内梅特，CM雷纳，
申请(专利权)人：环球油品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]