專利名稱：：用于制氫的超臨界方法、反應器和系統的制作方法
技術領域：
：本發明大體上涉及制氫，更具體的說，涉及一種利用超臨界水和烴源的制氫方法及相關的反應器和系統。
背景技術：
：氫是多種方法和多種技術所需的原料。這樣的方法和技術的例子包括氫化、合成氨和燃料電池。水是可以由其獲得氫的最普通的物質。然而，甲烷蒸汽重整(MSR)仍然是經濟學上可操作且商業上可行的僅有的由水制氫的現有技術。MSR方法需要曱烷或者天然氣源，該方法昂貴且復雜。對于MSR方法，高溫(例如800。C以上)時的溫度控制和催化劑失活都是技術上的困難領域。因此需要經濟上可行的可以使用不同于MSR方法的工藝來由水制氫的系統和方法。經由燃料電池通過電化學來從氫提取能量是一種特別干凈和有效的能源提供方法。因此，積極開發用于各種應用的燃料電池。燃料汽車(poweringautomobiles)就是這種應用的一個例子。在美國，政府對車輛有害燃料最大允許排放量的要求迫使汽車生產者設計以不同于汽油和柴油燃料的燃料運行的車輛或者考慮替代引擎如電動引擎。這導致使用以純氪運行的燃料電池的車輛設計。當純氫經由汽車中的燃料電池與氧混合時，產生水、熱和電，并且從理想上來說沒有排放對空氣或環境有害的其它化學物質。另外，以氫運行的燃料電池系統可以是緊湊(compact)和輕質的(lightweight),并且沒有主要的活動件。因為燃料電池沒有活動件，在理想條件下其可以實現極高的可靠性和盡可能少的停機時間。因此，燃料電池也可用作遙遠距離的場所中的能源，例如在宇宙飛船、遙遠地區的氣象站、大型公園、效外地區中和在某些軍隊應用中。電流燃料電池技術需要高純度的氫來成功運行。政府已經指示，燃料電池車輛依靠用于加燃料的固定式氫分配站，但是尚未建立用于氫分配的基本設施。而且，在嘗試開發用于其它汽車用途的車載制氫系統的過程中已經遭遇了許多技術困難。因此，需要可以在汽車上車載使用或在固定式設備中使用的簡單、輕質和緊湊的制氫系統和方法。圖l是說明本發明一個實施方式中的緊湊型反應器的內部構造的示意圖。圖2是說明圖1的緊湊型反應器的部分外觀的示意圖。圖3是說明本發明第二實施方式中的緊湊型反應器和分離器的示意圖4是說明本發明第三實施方式中的管式或者通道式反應器、內腔(chamber)和分離器的示意圖5是說明對于不同停留時間來說每摩爾曱苯得到的氫摩爾數的圖表；圖6是說明溫度對氣態產物產率的影響的圖表；圖7是說明根據本發明構造的制氫系統的流程圖。具體實施例方式在優選實施方式中，本發明使用了超臨界方法和用于處理超臨界水與烴燃料的混合物以制氫的反應器。生成的氫的分離優選在反應器中通過膜來完成，所述膜例如把、釩、銅或其合金(合金是兩種或更多種元素的均勻混合物，所述兩種或更多種元素中的至少一種為金屬，且所得材料具有金屬特性)或聚合物。在本發明的另一種可選實施方式中，分離可以通過獨立于反應器的分離器裝置來進行，該分離器裝置可以使用用于氫收集的膜或變壓吸附(PSA)工藝。本發明的反應器的一個實施方式的一部分的示意圖在圖1中的10處大致標明。如圖1所示，該反應器的特征在于多個反應通道12a-12d。雖然在圖1中圖示了四個反應通道，但該反應器也可以具有更多或更少個反應通道，甚至具有一個反應通道。各反應通道在一側上被氫通道14a和14b限制(bounded)，且在另一側上被燃燒或加熱流通道16a和16b限制。每個反應通道與加熱流通道一皮優選由金屬構成的傳熱片20a-20d分割，在所述傳熱片的反應側涂有脫氫催化劑如鎳、柏、釘、銠、銅或其它貴金屬或者它們的合金。每個反應通道與氫通道被包含鈀、釩或聚合物的膜22a-22d所分隔，所述膜22a-22d被固定在多孔支撐板24a-24d的反應側上。力口熱流通道可以通過熱傳遞而乂人流經該加熱流通道的熱氣流向反應通道供熱。或者，如以下更詳細地描述的，燃燒催化劑可以被選擇性地填充或涂布在加熱流通道中，如圖1中在21處所圖示的用于加熱流通道16a的燃燒催化劑，由此燃燒反應在加熱流通道中發生。由燃燒反應產生的熱加熱反應通道。第三種選擇是通過在加熱流通道中設置輔助電加熱設備來加熱流經該加熱流通道的流體，例如，如圖1中在23處以虛線描繪的用于加熱流通道16b的電阻元件。反應流通過其中使用了涂布催化劑的各反應通道。反應器的反應流進料部分由超臨界水和烴燃料的混合物組成。水的臨界點在壓力為221bar時為374。C的溫度，因此其是用于反應流進料部分的最低溫度和壓力。在每個反應通道的另一側，支撐在多孔材料上的膜用于從反應流中提取氫。在各反應通道中生成的氫滲透通過膜，然后在位于該膜另一側的氫通道之一中被收集。包含鈀或釩的膜具有獨特的性質，即排他性地允許氫滲透通過其結構，而其它氣體的分子過大以致不能通過該膜。高純度的氫可以在膜的另一側被收集，而其它氣體可被循環或在反應后由反應通道出口凈皮單獨收集。如圖l所示，可以包含蒸汽、惰性氣體或液體的加熱流流經各加熱流通道，并向反應通道供熱(Q)以用于超臨界方法。如果燃燒催化劑被涂布、填充或以其它方式存在于加熱流通道中，則空氣或氧與烴混合的混合物可以用作加熱流進津+，從而在加熱流通道中發生燃燒，并向反應通道供熱Q。圖1簡略地顯示了沒有管線的反應器IO外部的一部分，接頭或歧管如圖2所示。該反應器的特征在于外殼30，其包含加熱流通道16a、反應通道12b和氬通道14a[除了包括圖1中所示的那些在內的反應器的其它通道之外]。盡管為容易解釋起見，加熱流通道、氫通道和反應通道在圖1中示意性地圖示為平行運行，但加熱流通道和氫通道可以垂直于反應通道來運行，或者相對于反應通道以任何其它角度來運行。在圖2的實施方式中，反應流的超臨界進口和出口部分分別標為32和34(也參見圖1的34)。加熱流進口和出口部分分別標為36和38(也參見圖1的36)。氫出口流在圖1和2中均標為42。對于燃燒催化劑存在于反應器30的加熱流通道中的情況，反應流出口34可以作為加熱流進口36，因為反應流出口包含剩余烴，或在燃燒電池之后出口流包含剩余氫。適合用作圖1和2的反應器的反應器在本領域中是已知的。這種反應器的例子是ChartIndustries,Inc.的SHIMTEC⑧反應器，其如美國專利6,510,894和6,695,044所述，上述美國專利的內容通過引用并入本文。這種緊湊型熱交換反應器具有在使用超臨界水的方法所需的高溫和高壓下運行的能力。另外，其提供了充足的熱交換表面積以控制反應溫度來增加氫的生產，還在小型裝置中提供了充足的膜表面積以生產更多的氫。雖然圖1和2的實施方式的特征在于作為涂層或無載體催化劑的催化劑，但催化劑可以以各種可選形狀來安裝，例如含有在載體上的催化劑或無載體催化劑的填充床催化劑，在內腔的一個或多個壁上產生薄膜的洗滌涂布催化劑(washcoatedcatalyst)或初始濕潤浸漬催化劑，或者無電鍍催化劑。催化劑可以來自多種金屬，包括但不限于鎳、鉑、釕、銠、銅或其合金。催化劑用于破壞反應流中的碳-碳鍵和碳-氬鍵。雖然圖1和2說明了可以在其中將氫從反應流中去除的緊湊型反應器，但另外可選地，從反應流中去除氫可以在反應器外進行。在反應器外部從流中分離氫的方法是公知的，且裝置是市售的。例如，如圖3所示，反應和分離可以在通過通路(例如管路、管道或導管)連接的兩個獨立裝置52和54中進行以便簡化反應器結構。在這種配置中，第一裝置52可以是緊湊型反應器，例如在圖1和2中圖示和描述的緊湊型反應器，但是沒有膜22a-22d和多孔板24a-24d(圖l)和氫通道。反應器52在超臨界條件中用于制氫，而分離器裝置54用于從通過連接反應器和分離器的通路離開第一反應器的產物流56中分離氫。對于圖1和2的實施方式，反應流進口部分58和反應器52的加熱流通道可以具有374。C以上的溫度和221bar以上的壓力。分離器54的條件取決于裝置內的膜和支撐材料。例如，如果分離器54的特征在于通過涂有鈀的多孔金屬來分隔開的通道，如圖1的22a-22d和24a-24d所示，則氫分離的操作溫度可以低于374°C,且操作壓力可以低于221bar。離開分離器54的氫流在圖3中62處圖示，而剩余流(其相當于圖2中的反應流出口部分34)在64處圖示。在本發明的另一個可選實施方式中，分離器54可以使用變壓吸附(PSA)來代替膜從產物流56中分離氫。PSA裝置的結構是本領域公知的。根據氫的分子特征和對吸附材料的親和力，PSA裝置54在壓力下從產物流氣體56中分離氫。裝置周期是首先在高壓下將氫吸附在吸附材料上，然后降低壓力使氫解吸。氫收集發生在低壓周期期間。使用兩個吸附劑容器允許接近連續地制氫。當離開被減壓的容器的氣體用于對第二容器部分增壓時，其也使得壓力平^f軒。這帶來顯著的能源節約，并且是常見的工業做法。對于圖1和2的實施方式，對于燃燒催化劑存在于反應器52的加熱流通道中的情況，剩余流64可用作加熱流進料60,因為剩余流包含烴(以及剩余的氫)。作為圖3的緊湊型反應器52的另一種選擇，可以使用如圖4所示的管式或通道式反應器70。管式反應器70設置在外殼72，所述外殼72限定了內部腔室。該管式反應器用作反應通道，因此其特征在于位于其內表面上的催化劑涂層或被催化劑填充，且該管式反應器接收反應流進料74。外殼72的內腔接收加熱流76，由此向管式反應器70中的反應通道供熱。對于圖3的實施方式，來自反應器的產物流78經過通路(例如管路、管道或導管)流入分離器82。對于圖3的實施方式，氫流(hydrogenstream)離開分離器82(如在84處所示)，而剩余流(其相當于圖2中的反應流出料部分34)離開該分離器(如在86處所示)。對于圖3的實施方式，分離器82可以使用用于氫分離的膜或使用PSA方法。類似于圖1-3的實施方式，對于燃燒催化劑存在于外殼72的內腔中的情況，剩余反應流86可以用作加熱流進料76,因為剩余反應流包含烴(以及剩余的氫)。在這種條件下，燃燒在外殼72的內腔中發生，以便為管式反應器70的反應通道供熱。在上述所有本發明的實施方式中，可以通過改變反應器的操作條件來提高氫的生產。例如，提高進料壓力將會提高氫分離的驅動力。因此，能夠承受較高壓力的反應器(例如圖1-3的實施方式的緊湊型反應器)將有利于更高的氫產量。應當注意，平^f移動發生在有利于氫生產的反應流中。更具體地說，當反應流中的氬濃度降低時，反應向產生更多氫的方向移動。而且，去除反應產物氫降低了必要的反應溫度，這增加了反應器可接受的原料范圍。這導致了反應器的更低成本、更好性能和更高的生產容易程度。圖1-4的實施方式提供多種獨特的益處，包括有效且簡單地生成高純氫和生成可能頗有價值的副產物高壓C02(分別存在于圖2的反應流出料部分34或圖3和圖的4產物流64和86中)。除了用作反應器的加熱流之外，所產生的高壓C02可用于發電廠或者石油化工聯合工廠應用。圖1-4的反應器的反應流進料部分由超臨界水和烴燃料的混合物組成。如前所述，水的臨界點在壓力為221bar時為溫度374。C。在此條件或者更高溫度和/或更大壓力下的水(超臨界水)具有理想的特性，包括溶解液烴的能力的改變。烴燃料可以是任何烴基燃料，例如原油，液體燃料如航空煤油、柴油和汽油，天然氣，液化天然氣，煤，煤粉，木屑，廢木料或生物質材料。其它短鏈(例如<C6)烴也可以在反應流中與水一起使用。對于反應流和加熱流來說，溫度可以是374。C以上，且壓力可以為221bar。超臨界水具有對大多數有機液體、粉末或氣體具有高溶解度的獨特特征。通常不溶于水的烴燃料將會變得非常易溶于超臨界水，從而允許燃料與水在金屬催化劑類表面(例如鎳、鈿、釘、銠、銅或其合金)上反應的可能性。反應轉化率達到100%且氫產率可以超過90%,顯示了控制反應選擇性的能力。細節可見如下實施例。從這種超臨界方法得到的兩項最重要的益處是，當使用化石燃料作為進料時，額外的氫(例如，超過60%)來自水，并且與目前的化石燃料燃燒系統相比，生產相同量的氫時可以顯著減少C02的產生(例如，減少一半)。1.曱苯曱苯作為模型液烴原料(modelliquidhydrocarbonfeedstock)可用于超臨界方法。曱苯和水之間的反應如下C6H5CH3+14H20"7C02+18H2該反應的理論產率是每100克甲苯產生39克氫，或者每摩爾曱苯產生18摩爾氫。釕/氧化鋁(5重量％載量，100mVg-cat表面積)可用作一個反應器實施方式中的催化劑。這種催化劑可以從商業供應商處以未還原形式獲得。反應器的反應通道各自用Ru/Al203催化劑填充。在各反應通道的每端放置兩微米的玻璃熔塊(two-micronfrit)，由此允許反應物自由通過，而催化劑則被保留。來自在超臨界水中經由Ru/Al203進行的甲苯重整的實驗結果表明，數秒量級的停留時間得到良好的氫產率。例如，在使用由填充有催化劑的1/4英寸直徑的ODIncone鵬管組成的催化劑實驗反應器(catalytictestreactor)進行的實驗中，1.9秒反應時間產生了65.5%H2、0.9%CO、5.3%CH4和28.3%C02的氣體混合物，氫產率為13.2，且甲苯完全轉化為氣體產物。使用2重量％汽油和98重量°/。水的進料，在700到800。C的溫度進行實驗。對于所有實驗，實驗反應器壓力保持在3500psi,且在催化劑中的停留時間保持在2秒。溫度影響如圖5所示，其顯示了對于不同停留時間每摩爾曱苯產生的氫摩爾數，條件為Ru/Al2CM崔化劑，800°C，3500psi，2.1重量%的曱苯/水，基于由系統的碳輸出計算的曱烷當量。較短的停留時間得到較好的氫產率，這顯示反應是動力學控制的。反應產生很好的氫產率；其與每摩爾曱苯產生18摩爾氫的理論產率相差不太遠。進一步調整反應條件并移到緊湊型反應器中可以提高產率。2.辛烷辛烷作為模型液烴原料可用于超臨界方法。辛烷與水之間的反如下C8H18+16H20h8C02+25H2該反應的理論產率是每100克辛烷產生26.3克氫，或者每摩爾辛烷產生25摩爾氫。相同的催化劑Ru/Al203在上述用于曱苯的相同實驗反應器中用于實驗。實驗在750。C和3500psi進行。結果如表1所示。表l.使用辛烷時的結果<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>結果表明，氫可以在超臨界方法中有效地產生。產率達到70%,且辛烷完全轉化，進一步調整反應條件和移到緊湊型反應器中可以提高產率。提高原料流中的辛烷濃度會降低氫產率。3.模型汽油汽油是包括烷烴、異鏈烷烴、環烷(環烷烴)及芳烴在內的多種烴的混合物，并且含有痕量硫化合物。硫的存在可能會影響催化劑的性能并降低氫產率。因此，為進行比較分析，通過將組成如表2所示的異辛烷、甲基環己烷和曱苯混合來制備無硫汽油。表2.無發b汽油的組成<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>以上所有化合物通常均存在于汽油中，并且代表異鏈烷烴、環烷和芳烴。在超臨界重整的過程中，這些烴與水之間的預期反應如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>總反應為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>因此，每摩爾汽油理論上可以產生約21.8摩爾氬。或者100克汽油理論上可以產生43.6克氫。相同的催化劑Ru/Al203在上述用于曱苯的相同實驗反應器中用于實驗。對于上述所有實驗，得到了超過95%的碳進料/出料平衡。除C02之外，如圖6所示，少量碳作為CO和CH4產出，這顯示了溫度對氣體產物產率的影響，條件是原料中含2重量％的汽油，反應器壓力為3500psi，且在Ru/Al203催化劑床中停留時間為2秒。獲得了17到19摩爾/摩爾-汽油的氪產率，這顯示碳接近完全轉化為二氧化碳。當溫度從700。C升高到800。C時，氫產率稍微提高。氣體產物分布和碳平衡的纟田節3。表3所示。表3.來自汽油的超臨界水重整的氣體產物的組成，反應條件為在3500psi下，在Ru/Al203催化劑床中的停留時間為2秒<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>進一步調整反應條件并移到緊湊型反應器中可以提高產率。根據本發明的制氫系統如圖7所示。在圖7的系統中，從反應器產物流中分離氫在反應器外部進行。液烴燃料111和水121分別進料到泵110和120,以將其各自的壓力從大約1bar提高到240bar。合適的泵在本領域是抑制的，并且可從例如加利福尼亞州SantaClara的AgilentTechnologies,Inc和賓夕法尼亞州Ivyland的MiltonRoy獲4尋。來自水循環流516的另一股水流進料到泵130,以將其壓力提高到240bar,然后在混合器210中與新鮮水混合形成水流212。燃料流112和水流212均通過熱交換器310，以經由與反應器產物流412的熱交換而使器各自的溫度提高到約600-800°C。熱交換器之后的超臨界水流312在混合器220中與燃料流314混合，形成進入反應器410的反應流222。離開反應器410的產物流412被導入熱交換器310，在這里其分別加熱進入的燃料流112和水流和212,然后被導入氫分離器510中。氫作為產物從510處收集，并由該處分配(如512處所示)以用于燃料電池或氫化。氣流514的其余部分經由壓力釋放過程進入氣體分離器520。除氫之外的所有產物氣體在離開分離器520后的氣流522中收集。水流516離開分離器520，并經由泵130而循環回到混合器210中與新鮮水混合。在流程圖中，能量經由進入動力泵110、120和130中的流113、123和133而輸入到系統中，且流411通過燃燒來自燃料電池的剩余氫或來自氣體分離器520的烴而為反應器410提供加熱流(如圖1_4中對于加熱流通道中的燃燒所述般)。另外，燃料脫硫方法可以選擇性地包含在本發明的制氫方法中。該方法的目的是去除能夠使反應器410中的催化劑中毒的^5克化合物。超臨界方法提供了一種當硫化合物可以由于在超臨界條件下可實現的獨特性能來進行分離時將燃料源脫硫的方法。更具體地說，無機硫化合物通常溶于水溶液，但在超臨界條件下會形成沉淀。另外，一些有機硫化合物在超臨界水條件中會形成懸浮物。這些行為中的任一種使得有可能通過形成可以在分離器裝置(如圖7中的600處簡略圖示般)中物理地分離的硫化合物的方法來從燃料中機械地分離硫。分離器裝置600可以是例如特征為沸石結構的分子篩。當燃料/反應流(圖7中的222)流經該裝置時，分離器裝置600吸附硫污染物。慣例是將兩個分子篩平行并交替放置在生產流和再生流之間。當生產流通過一個篩子602時，另一個篩子(圖7中的600)通過解吸來再生。上述超臨界方法和反應器在多種條件下和使用具有多種雜質的各種烴燃料源時工作良好。另外，所產生的氫燃料與生成的C02量之比遠高于烴燃料自身燃燒時，且操作該反應器和系統的能量成本低于所產生的能量數量。由于反應器中提供的巨大的熱交換和分離表面積(其也有助于促進反應器中的氬分離)，反應過程的停留時間也被縮短。雖然已經顯示和描述了本發明的實施方式，對本領域技術人員來說顯而易見的是可以在不違反本發明精神的情況下做出變化和修改。權利要求1.一種用于制氫的反應器，其包括a)外殼，其包含加熱流通道、氫通道和位于二者之間的反應通道；b)傳熱片，其分隔加熱流通道和反應通道；c)多孔支撐板，其分隔反應通道和氫通道；d)膜，其位于反應通道和氫通道之間；e)所述加熱流通道適于接收加熱流，從而通過傳熱片向反應通道供熱；和f)催化劑，其位于所述反應通道中，且所述反應通道適于接收包含超臨界水和烴燃料的混合物的反應流，由此氫在反應通道中產生并通過膜進入所述氫通道。2.如權利要求1所述的反應器，其中所述催化劑包括位于所述傳熱片上的涂層。3.如權利要求1所述的反應器，其中所述催化劑是填充床催化劑。4.如權利要求3所述的反應器，其中所述催化劑是載體上的催化劑。5.如權利要求3所述的反應器，其中所述催化劑是無載體催化劑。6.如權利要求1所述的反應器，其中所述反應通道垂直于所述加熱流通道和所述氫通道。7.如權利要求1所述的反應器，其中所述膜固定在所述多孔板一側以使其位于所述反應通道中。8.如權利要求1所述的反應器，其中所述膜選自鈀、釩、銅及其合金。9.如權利要求1所述的反應器，其中所述烴燃料是選自天然氣、天然氣組分及其它氣態烴的氣體。10.如權利要求1所述的反應器，其中所述烴燃料是選自汽油、航空煤油、柴油、原油及其它液體燃料的液體。11.如權利要求1所述的反應器，其中所述烴燃料是選自煤和生物質的固體。12.如權利要求1所述的反應器、其中所述催化劑選自鎳、鉑、釕、銠、銅及其合金。13.如權利要求1所述的反應器，其中所述加熱流通道包含燃燒催化劑，由此在接收到加熱流時在其中發生燃燒。14.如權利要求1所述的反應器，其中所述加熱流通道包括輔助電加熱設備。15.—種用于制氫的系統，其包括a)反應器，其包括適于接收反應流的反應通道，所述反應流包含超臨界水和烴燃料的混合物；b)催化劑，其位于所述反應通道中，由此當所述混合物與該催化劑接觸時，在所述反應通道中通過反應產生含氫產物流；和c)分離器，其接收所述產物流并從其中分離氫。16.^口才又利-安-凈乙15所述妁系統，—X中所迷反應器包括通過傳熱片來與所述反應通道分隔的加熱流通道，所述加熱流通道適于4妄收加熱流，從而通過所述傳熱片向所述反應通道供熱。17.如權利要求16所述的系統，其中所述加熱流通道包括燃燒催化劑，由此在接收到加熱流時在其中發生燃燒。18.如權利要求17所述的系統，流，且所述剩余流用作加熱流。19.如權利要求16所述的系統,熱片上的涂層。20.如權利要求16所述的系統，加熱設備。其中所述分離器產生含烴的剩余其中所述催化劑包括位于所述傳其中所述加熱流通道包括輔助電21.如權利要求15所述的系統，其中所述分離器包括位于所述反應器內部的氫通道和分隔所述氬通道與所述反應通道的多孔板，所述所述多孔板用膜覆蓋，由此來自所述產物流的氫通過所述膜進入所述氫通道。22.如權利要求15所述的系統，其中所述分離器是獨立于所述反應器的部件。23.如權利要求22所述的系統，其中所述分離器包括用于分離氫的膜。24.如權利要求22所述的系統，其中所述分離器是變壓吸附裝置，且使用變壓吸附來分離氫。25.如權利要求22所述的系統，其中所述分離器產生富含C02的氣流，且所述系統進一步包括接收該富含C02的氣流的氣體分離器，由此產^4a流和水流。26.如權利要求15所述的系統，其進一步包括脫硫裝置，該脫硫裝置具有適于接收反應流的進口和與所述反應器連通的出口，由此向所述反應器提供脫硫的反應流。27.如權利要求26所述的系統，其中所述脫硫裝置包括除硫段。28.如權利要求15所述的系統，其中所述反應器是緊湊型反應器。29.如權利要求15所述的系統，其中所述反應器是管式反應器。30.如權利要求29所述的系統，其進一步包括限定內腔的外殼，且其中所述管式反應器位于所述外殼的內腔內，所述內腔適于接收加熱流以便向所述管式反應器供熱。31.如權利要求30所述的系統，其中所述外殼的內腔包括燃燒催化劑，由此在接收到加熱流時在其中發生燃燒。32.如權利要求31所述的系統，其中所述分離器產生含烴的剩余流，且所述剩余流用作加熱流。33.—種用于制氫的方法，其包括如下步驟a)將水加熱到超臨界狀態；b)將所述超臨界水與烴燃料混合，形成混合物；c)在反應器中使所述混合物與催化劑和熱接觸，由此發生反應并產生含氫的產物流；和d)由所述產物流分離氫。34.如權利要求33所述的方法，其進一步包含在步驟c)所述的使所述混合物與所述催化劑接觸之前的將所述混合物脫硫的步驟。35.如權利要求33所述的方法，其中d)步驟也在步驟c)所述的反應器中進行。36.如權利要求33所述的方法，其中步驟d)使用膜來進行。37.如權利要求36所述的方法，其中所述膜選自鈀、釩、銅及其其合金。38.如權利要求33所述的方法，其中步驟d)使用變壓吸附來進行。39.如權利要求33所述的方法，其中所述烴燃料是選自天然氣，天然氣組分及其它氣態烴的氣體。40.如權利要求33所述的方法，其中所述烴燃料是選自汽油、航空煤油、柴油、原油及其它液體燃料的液體。41.如權利要求33所述的方法，其中所述烴燃料是選自煤和生物質的固體。42.如權利要求33所述的方法，其中所述催化劑選自鎳、柏、釕、銣、銅及其合金。43.如權利要求33所述的方法，其中所述反應器是緊湊型反應器。44.如權利要求33所述的方法，其中所述反應器是管式反應器。45.如權利要求33所述的方法，其中所述熱通過所述反應器加熱流通道中加熱流和燃燒催化劑的燃燒來供應。全文摘要本發明提供了一種用于制氫的反應器、系統和方法，其特征在于該反應器含有加熱流通道、氫通道和位于二者之間的反應通道。傳熱片分隔加熱流通道和反應通道，且多孔支撐板分隔反應通道和氫通道。由鈀、釩、銅或其合金構成的膜覆蓋了多孔支撐板。加熱流通道接收加熱流，從而通過傳熱片向反應通道供熱。催化劑位于反應通道中，且反應通道接收包含超臨界水和烴燃料的混合物的反應流，由此氫在反應通道內產生并通過膜進入氫通道中。或者，可以在不同于該反應器的分離裝置內經由膜或變壓吸附來實現氫分離。文檔編號B01J8/00GK101528336SQ200780021165公開日2009年9月9日申請日期2007年4月9日優先權日2006年4月7日發明者勞倫斯·A·斯特賴克,賈志軍,道格拉斯·E·德克爾申請人:查特股份有限公司