[发明专利]一种甲烷重整制氢方法

权利要求书

1.一种甲烷重整制氢方法，其特征在于，采用移动床径向流反应器，反应器沿径向由外向内或者由内向外分为流体进料通道、催化剂固定床层、催化剂移动床层和流体出料通道；反应器壳体设置流体进料口和流体出料口；所述的流体进料口与流体进料通道相通，所述的流体出料口与流体出料通道相通；催化剂移动床层顶部设置移动床催化剂进口、底部设置移动床催化剂出口；所述的流体进料通道、催化剂固定床层、催化剂移动床层与流体出料通道之间经开有孔隙的材料隔开，所述的孔隙尺寸满足气体可通过，催化剂颗粒不能穿过；

采用两种具有协同作用的催化剂，催化剂固定床层装填不易失活的重整催化剂，易失活的CO₂吸附剂通过移动床催化剂进口加入催化剂移动床层，甲烷与水蒸气由流体进料口进入流体进料通道，再沿径向穿过催化剂固定床层和催化剂移动床层，甲烷和水蒸汽与催化剂接触发生重整反应生成H₂和CO，伴随着CO和水蒸汽反应生成CO₂和H₂，CO₂被化学吸附负载在CO₂吸附剂上，催化剂移动床层中的CO₂吸附剂逐渐失活，向下经移动床催化剂出口移出反应器，进入吸附剂再生器中再生后返回循环利用；穿过催化剂固定床层和催化剂移动床层的反应混合气体进入流体出料通道，经流体出料口流出反应器，得到氢气。

2.按照权利要求1的甲烷重整制氢方法，其特征在于，所述的移动床径向流反应器中，催化剂固定床层、流体进料通道和流体出料通道内设有分隔板，以改变反应混合气体在流体进料通道、催化剂固定床层、催化剂移动床层和流体出料通道间径向流动方向，使得流体来回进出两个催化剂床层。

3.按照权利要求1或2的甲烷重整制氢方法，其特征在于，所述的流体进料通道、催化剂固定床层、催化剂移动床层和流体出料通道的截面积之比为1：(2-12)：(2-10)：(0.1-1)。

4.按照权利要求3的甲烷重整制氢方法，其特征在于，所述的流体进料通道、催化剂固定床层、催化剂移动床层和流体出料通道的截面积之比为1：(3-9)：(2-6)：(0.2-0.8)。

5.按照权利要求1或2的甲烷重整制氢方法，其特征在于，所述的重整催化剂为以纳米氧化铝、纳米氧化硅和纳米氧化钛中的一种或几种为载体，负载Ni、Co、Fe、Rh、Ru、Pt、Cr、Mg、La、Ce、Yb、Pr、Nd或Zr中至少一种金属活性组分，以氧化物计，以催化剂总重量为基准，所述的金属活性组分的含量为0.1-25wt％。

6.按照权利要求1或2的甲烷重整制氢方法，其特征在于，所述的CO₂吸附剂为具有吸附CO₂功能的活性组分和无机耐热氧化物载体复合而成，所述的无机耐热氧化物载体为氧化铝和/或氧化硅，所述的具有吸附CO₂功能的活性组分为CaO和/或MgO，其中具有吸附CO₂功能的活性组分含量为30wt％-90wt％。

7.按照权利要求6的甲烷重整制氢方法，其特征在于，所述的CO₂吸附剂中具有吸附CO₂功能的活性组分含量为50wt％-90wt％。

8.按照权利要求1或2的甲烷重整制氢方法，其特征在于，所述的催化剂固定床层的反应温度为500～1000℃；反应压力为0.1～6.0MPa，空速为0.1～50h^-1；水蒸汽与甲烷摩尔比为1-10。

9.按照权利要求8的甲烷重整制氢方法，其特征在于，所述的催化剂固定床层的反应温度为600～900℃；反应压力为0.1～4.0MPa，空速为0.2～40h^-1；水蒸汽与甲烷摩尔比为2～8。

10.按照权利要求1或2的甲烷重整制氢方法，其特征在于，所述的催化剂移动床层反应温度为500～1000℃；反应压力为0.4～6.0MPa，所述的CO₂吸附剂在催化剂移动床层中的移动速度为0.02～1.0m/h。