一种用于将用于与燃料电池相连的液体化石燃料的脱硫方法，该方法在一种系统中实施，该系统包括：蒸发器单元(1)，其中液体燃料首先被蒸发；气相加氢脱硫器形式的固定床反应器(2)，其中在高活性加氢裂化(HAHT)催化剂之上于常压下用氢气处理该燃料，由此使硫物质转化为H2S；吸附器(3)，其中所产生的硫化氢能被吸附于催化床；和燃料重整器(4)，其中燃料产物被转化为将供给到SOFC系统(6)的合成气。该蒸发器单元(1)包括液体喷射装置，其优选压电式喷嘴形式。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种用于将用于与燃料电池相连的液体化石燃料的脱硫方法，该方法在一种系统中实施，该系统包括：蒸发器单元(1)，其中液体燃料首先被蒸发；气相加氢脱硫器形式的固定床反应器(2)，其中在高活性加氢裂化(HAHT)催化剂之上于常压下用氢气处理该燃料，由此使硫物质转化为H2S；吸附器(3)，其中所产生的硫化氢能被吸附于催化床；和燃料重整器(4)，其中燃料产物被转化为将供给到SOFC系统(6)的合成气。该蒸发器单元(1)包括液体喷射装置，其优选压电式喷嘴形式。【专利说明】用于燃料电池应用的液体燃料脱硫的方法和系统本专利技术涉及用于液体化石燃料脱硫、优选常压脱硫的方法和系统，所述液体化石燃料将用于与燃料电池相连，尤其是与固体氧化物燃料电池(SOFC)相连。常规的加氢脱硫(HDS)，其在炼油厂中十分常见，构成了本专利技术最接近的背景。由于对低硫燃料的需求不断增长，在最近这些年加氢处理化石燃料以降低其硫含量已变得越来越重要。因此，欧洲炼油厂已经从2005年起供应含有最大50ppm的硫(按重量计)的柴油和汽油燃料，并在2009年已将该含量进一步降至1ppm的硫。常规的HDS被不断地优化以除去硫，并同时确保尽可能小地干扰燃料的组成。为助于此优化，在燃料催化裂化(FCC)领域内的连续研究已提供了能够使炼油厂在无需任何后处理的情况下满足用于超低量硫柴油和汽油的未来规格的催化剂。SOFC是一种在其中通过电化学反应使燃料气体的化学能直接转化为电能的能量转换装置。单一的SOFC能够产生大约I伏的电压。因此，为了使用燃料电池作为电源，必须构造包括燃料电池堆的燃料电池系统，其中多个单元电池彼此串联连接。典型的SOFC系统包括用于产生电力的SOFC堆、用于向该堆供给氢气/烃/合成气和氧气的燃料处理装置、用于把由SOFC堆产生的DC电变换为AC电的电能变换系统、以及用于回收在SOFC中产生的热量的热回收装置。燃料电池可分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、聚合物膜燃料电池(PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)，后者是目前最令人感兴趣和最有前途的类别。 重整与燃料电池相连的燃料的目的是把作为原料提供的燃料，例如化石燃料，转化为该堆所需要的燃料类型。由于SOFC在高温下运行，SOFC可使用CO并且也可使用CH4作为燃料，但是在SOFC中能够使用其它类型的原燃料当然是便利的。因为分别与非常规的基于非氢的和常规的基于氢的技术的无效性和无效率有关，在SOFC系统中的物流(logistic)液体燃料(硫含量按重量计在数百ppm的范围内)的脱硫是该系统发展中的主要挑战。尽管加氢脱硫的常规技术在脱硫方面有效，但由于高运行压力是喷淋床反应器中的必要条件，它并不是个有效率的方法。在另一方面，非常规的基于非氢的技术(主要是在常压下的物理吸附)在能耗方面是一种有效率的方法，但对于脱硫并不像传统的加氢脱硫(HDS)那样有效。现有技术包括了多个涉及燃料脱硫的参考文献。例如，EP 1.468.463 Al描述了一种从用于燃料电池的燃料供应流中脱硫的方法，其目的是生产富氢的燃料流，其用于氢化燃料供应流。在这一专利申请中所描述的系统是结合了氢气增压单元的常规HDS (加氢脱硫)单元。US 7.318.845涉及一种馏分燃料流重整器系统，其中，燃料进料流首先被分成两支工艺流，即富含脂肪族化合物的贫硫气体流以及富含芳香族化合物和硫的液体残留物流。将富含脂肪族化合物的气体流脱硫，与蒸汽混合并转化为富氢的产物流。降低送往脱硫和重整操作的硫和芳香族烃的量使得整个装置的尺寸和重量最小化，因此所描述的系统非常适合用于燃料电池。US 2010/0104897 Al公开了一种在固体氧化物燃料电池(SOFC)系统中实施的燃料处理方法。该方法包括，使用脱硫器和初级重整器从基于烃的燃料中脱硫以得到富氢的重整气，以及使用次级重整器选择性分解低级烃并将其转化为氢气和甲烷。该次级重整器仅仅是用于从重整气中脱除烯烃的氢化反应器。其他已知的用于液体燃料脱硫的现有技术，在可预见的未来看似并非有用。目前已令人惊讶地发现，特定的加氢脱硫，优选常压加氢脱硫(AtHDS)，结合了常规的加氢脱硫(有效性)和非常规的脱硫(有效率)的优点，是应用于燃料电池系统的具有吸引力的工艺。因此，本专利技术涉及一种脱硫方法，优选将用于与燃料电池相连的液体化石燃料的常压脱硫方法，尤其是固体氧化物燃料电池(SOFC)，所述方法包括以下步骤:(a)蒸发所选择的液体化石燃料，并且随后在固定床反应器中在催化剂之上用氢气处理，由此使硫物质全部/部分转化，大部分转化为挥发性的S物质H2S和/或C0S，(b)全部或部分脱除所形成的挥发性硫物质，和(C)在相连的燃料重整单元中将产物转化为大部分是合成气，然后将所得到的合成气供给到SOFC系统。该方法的步骤(a)中所使用的催化剂优选为高活性加氢处理(HAHT)催化剂。本专利技术还涉及 一种用于本专利技术实际运作的系统。附图显示了按照本专利技术设计的一种基于常压加氢脱硫单元的燃料电池(此处为S0FC)系统。在本专利技术的燃料脱硫系统中，液体燃料首先在蒸发器单元I中被蒸发，并且随后在固定床反应器2中用氢气处理，优选在常压下，在催化剂之上，优选在高活性加氢处理(HAHT)或加氢裂化催化剂之上进行处理，在此使硫物质转化为硫化氢。由于催化剂的高加氢处理活性，其他(不含硫的)烃链可发生裂化，形成小链。因为烃产物的分子量分布并不重要，在与燃料电池应用相连方面，这是可接受的。该蒸发器单元I优选包括液体喷射装置，如压电式喷嘴，其具有在室温下将燃料雾化至非常小的液滴尺寸的能力，在使混合蒸气/气体产物的温度高于燃料最终沸点的温度下，优选雾化至50 μ m或更小的平均液滴尺寸，进入包含氢气和/或蒸汽的热的工艺气体混合物中。此外，蒸发器单元I包括蒸发室，其被设计为使燃料液滴在到达室壁之前蒸发在气体流中。在随后的燃料处理单元4中，产物被转化为合成气。该燃料处理单元可以是例如用于催化部分氧化(CPO)的单元、蒸汽重整器(SR)或自热重整器(ATR)。该合成气被供给到SOFC系统6。该SOFC系统6包括SOFC堆(多个堆)和任何SOFC堆燃料进料气体预处理和后处理单元，如SOFC堆燃料预处理和SOFC堆尾气燃烧单元，但不限于此。所产生的硫化氢能被吸附于吸附器3，其包含催化床，例如ZnO床。为了提高吸附步骤的效率，来自循环气体的水可被冷凝出来并且通过循环泵5供给到燃料重整单元4。在像本专利技术系统的燃料电池系统中，由于低压运行，循环压缩机的能量损耗是微不足道的。由于反应器是两相(固/气)类型的，在流体相中无明显的传质阳力。如上所述，常规的HDS被优化以脱硫，同时仅干扰燃料的组成至可忽略的程度。然而，由于燃料电池系统中的燃料在脱硫后通常被重整形成甲烷，因而对保护燃料的组成而言，CO、CO2和H2并非是必须的。因此比HDS更好的替代方案应该是更积极(aggressive)的加氢处理，其仍释放出硫，但可在更小的反应器系统中于更温和的反应条件下(即要求非常低的氢气分压)实施。技术上，HDS反应器是三相的喷淋床反应器。在该反应器中，液体燃料层覆盖固体催化剂颗粒。气态反应物(在该情况下为氢气和轻质烃)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于将用于与燃料电池相连的液体化石燃料的脱硫方法，所述方法包括以下步骤：(a)蒸发所选择的液体化石燃料，并且随后在固定床反应器中在催化剂之上用氢气处理，由此使硫物质全部/部分转化，大部分转化为挥发性的硫物质H2S和/或COS，(b)全部或部分脱除所形成的挥发性硫物质，和(c)在相连的燃料重整单元中将产物转化为大部分是合成气，然后将所得到的合成气供给到SOFC系统。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·莫达雷斯，T·罗斯特鲁普尼伊森，
申请(专利权)人：托普索燃料电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK
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