[发明专利]制备稀释氢气体混合物的方法

权利要求书

1.通过如下步骤由包含氢和一氧化碳的气体混合物开始制备稀释氢气体混合物的方法：(i)通过催化水煤气变换反应将所述气体混合物中的部分一氧化碳转化为氢和二氧化碳，从而获得变换后气体；(ii)通过膜从所述变换后气体中分离出氢，从而在膜的渗透侧获得含氢气体和在膜的渗余侧获得含二氧化碳气体，其中在膜的渗透侧提供含氮、蒸汽或天然气或它们的混合物的吹扫气；(iii)冷却所述含二氧化碳气体，从而获得液态二氧化碳和不凝气的气体混合物；和(iv)将液态二氧化碳与不凝气分离；其中所述不凝气进料至所述含氢气体中。

2.权利要求1的方法，其中所述不凝气用于在步骤(ii)中在膜的渗透侧补充吹扫气。

3.权利要求1的方法，其中将所述不凝气直接进料至所述含氢气体中。

4.权利要求1-3任一项的方法，其中所述膜为H₂相对于CO₂的渗透选择性为至少30的H₂-选择性膜。

5.权利要求1-4任一项的方法，其中所述膜为二氧化硅、有机-无机二氧化硅复合膜、二氧化硅和有机-无机二氧化硅复合膜的组合、PBI、PBI/PI膜或上述两种或多种的组合。

6.权利要求1-5任一项的方法，其中所述膜由氢渗透性和氢选择性金属组成。

7.权利要求6的方法，其中所述氢选择性金属是如下金属或合金的一种：Pt、Ni、Au、Pd、Pd-V、Pd-Ta、Pd-Nb、Pd-Ag、Pd-Cu、Pd-Au、Pd-Rh和Pd-Ru。

8.权利要求1-7任一项的方法，其中在步骤(i)中获得的变换后气体在步骤(ii)中在膜水煤气变换反应器中经历进一步的水煤气变换。

9.权利要求1-8任一项的方法，其中通过向水煤气变换反应进料含氢和一氧化碳且蒸汽与一氧化碳的摩尔比为0.2∶1-0.9∶1的气体混合物而实施步骤(i)，其中在一个固定床反应器或一系列多个固定床反应器中在催化剂存在下将部分或全部一氧化碳用蒸汽转化为氢和二氧化碳，和其中气体混合物进入反应器时的温度为190-230℃。

10.权利要求1-9任一项的方法，其中含氢和一氧化碳的气体混合物由气态烃原料气化、自热重整或蒸汽重整或由液态或固态碳质原料气化获得。

11.权利要求1-10任一项的方法，其中在进料至所述含氢气体前，不凝气经历CO₂回收步骤。

12.权利要求11的方法，其中通过应用在-55℃至-10℃的温度下操作的聚合物气体分离膜从不凝气中回收富含CO₂气体，和将所述富含CO₂气体再压缩并循环至步骤(iii)。

13.权利要求12的方法，其中所述膜包括聚合物膜如(交联的)聚环氧乙烷、其它橡胶膜材料或由含橡胶片段的聚合物制备的膜。

14.一种由气态烃或液态或固态碳质原料发电的方法，其中通过权利要求1-13任一项方法制备稀释氢气体混合物并将所述稀释氢气体混合物作为燃料提供给燃气透平进行发电。

15.一种操作多个炉子的方法，其中所述炉子利用公用燃料输送系统提供的燃料运行，其中向所述燃料输送系统提供按权利要求1-13任一项的方法制备的稀释氢气体混合物。