[发明专利]在膜反应器中产生压缩氢的方法及用于其的反应器

权利要求书

1.一种用于在膜反应器中压缩氢的方法，所述膜反应器包括通过氢输送膜与第二区域分隔的第一区域，所述第一区域具有气体入口和产物出口，并且所述第二区域具有产物出口；

所述方法包括：

a.将包含烃的气体进料至所述第一区域，并且使反应在所述第一区域中发生从而形成氢；

b.在所述氢输送膜上施加电场；

c.使氢在所述第一区域中解离成电子和质子，并使质子选择性通过所述氢输送膜到达所述第二区域，在所述第二区域中质子重新结合从而在所述第二区域中形成氢；

其中所述膜反应器包括在来自所述第二区域的所述产物出口处的压力调节器，从而在运行中，所述第二区域中的氢分压高于所述第一区域中的氢分压；

其中所述输送膜包括至少一种以下式(I)的混合金属氧化物：

AZr_aCe_bAcc_cO_3-y(I)

其中A为Ba、Sr或Ca；

a+b+c之和等于1；

b为0-0.45；

c为0.1-0.5；

Acc是三价过渡金属或镧系金属；以及

y是使得式(I)不带电的数值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中加入所述第一区域的所述气体含有水和烃，并且其中在所述第一区域的产物出口处的反应产物包括CO和/或CO₂。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在高于400℃的温度下操作所述膜反应器。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中从区域1提取氢使反应平衡向产物侧移动。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中由所述膜中的欧姆损耗所发出的热用于加热所述第一区域。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述膜是自支持的。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述膜催化脱氢反应。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述反应器不含外部催化剂。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述第二区域中的压缩氢处于2巴或更高的压力。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中进料气体是甲烷和蒸汽以1:2至1:3的摩尔比的混合物。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述输送膜包括至少一种以下式(I)的混合金属氧化物：

BaZr_aCe_bY_cO_3-y(I)

其中a+b+c之和等于1；

 b为0-0.45；

c为0.1-0.5；

y是使得式(I)不带电的数值。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述输送膜负载于Ni-AZr_aCe_bAcc_cO_3-y上。

13.根据权利要求1所述的方法，其中2.75≤y≤2.95。

14.根据权利要求1所述的方法，其中Acc是Y、Yb、Pr、Eu、In或Sc或它们的混合物。

15.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述第二区域中的压缩氢处于20至100巴的压力。