JP2008518870A5

JP2008518870A5 -

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Publication number: JP2008518870A5
Application number: JP2007538951A
Authority: JP
Filing date: 2005-10-06
Publication date: 2008-11-13

Claims

酸素と、高級および低級炭化水素含有物を有する炭化水素と、を含む燃料原料を燃料電池のために処理する前処理アセンブリであって、
前記燃料原料中の前記酸素を低減するための脱酸素ユニットと、
前記燃料原料中の前記高級炭化水素含有物を低減するための前改質ユニットと、
共通容器と、を有し、
前記脱酸素ユニットと前記前改質ユニットとは、前記燃料原料が最初に前記脱酸素ユニットを通過し、その後で前記前改質ユニットを通過するように、前記共通容器中に配置されていることを特徴とする前処理アセンブリ。
前記脱酸素ユニットが脱酸素触媒を有する脱酸素ベッドを有し、前記前改質ユニットが前改質触媒を有する前改質ベッドを有し、前記前改質ベッドが前記燃料原料の流れる経路に沿って前記脱酸素ベッドに続いていることを特徴とする請求項１に記載の前処理アセンブリ。
前記脱酸素触媒がＰｔ−Ｐｄ担持アルミナ触媒と、Ｐｔ−Ｒｈ基触媒と、Ｒｈ−Ｐｄ基アルミナ触媒とのうちの１つであることを特徴とする請求項２に記載の前処理アセンブリ。
前記脱酸素触媒がＧ−７４Ｄである、
前記前改質触媒がニッケル基触媒である、および、
前記前改質触媒はＣ１１ーＰＲとＣＲＧ−ＦとＣＲＧ−ＬＨとＧ−１８０のうちの１つである、
のうちの１つまたは複数を含むことを特徴とする請求項３に記載の前処理アセンブリ。
前記脱酸素触媒と前記前改質触媒とがペレット形状の触媒である、または、
前記脱酸素触媒と前記前改質触媒とが、触媒をコーティングしたモノリスセラミックを含む、ことを特徴とする請求項４に記載の前処理アセンブリ。
前記酸素を低減する前記脱酸素ベッドが水素を生成し、前記前改質ベッドが前記前改質ベッド中の還元環境を維持するために前記低級炭化水素含有物を水素に転換することを特徴とする請求項１に記載の前処理アセンブリ。
前記前改質ベッド中の前記原料燃料の空間速度は、前記前改質ベッド中で水素の逆拡散が進展しかつ維持されるような空間速度である、
前記前改質ベッド中の前記燃料原料の空間速度は、２，０００から５，０００ｈ ^-1 である、および、
前記脱酸素ベッド中の前記燃料原料の空間速度は、５，０００から１２，０００ｈ ^-1 である、
のうちの１つまたは複数を含むことを特徴とする請求項６に記載の前処理アセンブリ。
前記脱酸素ベッドは０．７立方フィートの体積を有し、
前記前改質ベッドは２．５立方フィートの体積を有し、
前記前処理アセンブリの入口での前記燃料原料の温度が約３７５℃であり、
前記脱酸素ベッドが３００℃と６００℃との間の温度で作動し、
前記前改質ベッドは３２０℃と５４０℃との間の温度で作動し、
前記燃料原料の水蒸気対炭素の比率が２．９と３．４の間であり、
前記前改質ベッド中の前記燃料原料の見かけ速度が標準状態において１．３フィート/sである、ことを特徴とする請求項７に記載の前処理アセンブリ。
前記前改質ユニットが更に前記燃料原料から硫黄含有化合物を取り除くために適合されていることを特徴とする請求項１に記載の前処理アセンブリ。
酸素と、高級および低級炭化水素含有物とを有する炭化水素と、を含む燃料原料を燃料電池のために処理する前処理アセンブリであって、
前記燃料原料中の前記酸素を低減するための脱酸素ユニットと、
前記燃料原料中のプロピレンを低減するためのプロパン処理ユニットと、
前記燃料原料中の前記高級炭化水素含有物を低減するための前改質ユニットと、を有することを特徴とする前処理アセンブリ。
前記プロパン処理ユニットがニッケル基の炭素に耐性のある触媒を有することを特徴とする請求項１０に記載の前処理アセンブリ。
前記脱酸素ユニットが脱酸素ベッドを有し、
前記前改質ユニットが前改質ベッドを有し、
前記プロパン処理ユニットがプロパン処理ベッドを有し、
前記脱酸素ユニット、前記プロパン処理ユニットおよび前記前改質ユニットは、前記燃料原料が最初に前記脱酸素ベッドを通過し、次に前記プロパン処理ベッドを通過した後で前記前改質ユニットを通過するように、共通容器中に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の前処理アセンブリ。
前記脱酸素ベッドが脱酸素触媒を有し、前記前改質ベッドが前改質触媒を有することを特徴とする請求項１２に記載の前処理アセンブリ。
前記脱酸素触媒がＰｔ−Ｐｄ担持アルミナ触媒と、Ｐｔ−Ｒｈ基触媒と、Ｒｈ−Ｐｄ基アルミナ触媒とのうちの１つである、
前記脱酸素触媒がＧ−７４Ｄである、
前記前改質触媒がニッケル基触媒である、
前記前改質触媒は、Ｃ１１ーＰＲ、ＣＲＧ−Ｆ、ＣＲＧ−ＬＨおよびＧ−１８０のうちの１つである、および、
前記炭素に耐性のある触媒がＦＣＲ−ＨＣ５９である、
のうちの１つまたは複数を含む、ことを特徴とする請求項１３に記載の前処理アセンブリ。
前記脱酸素ベッドは０．７立方フィートの体積を有し、
前記プロパン処理ベッドは０．７５立方フィートの体積を有し、
前記前改質ベッドは２．５立方フィートの体積を有し、
前記脱酸素ベッド中の前記燃料原料の空間速度は、５，０００から１０，０００ｈ ^-1 であり、
前記プロパン処理ベッド中の前記燃料原料の空間速度は、１，９００から１０，０００ｈ ^-1 であり、
前記前改質処理ベッド中の前記燃料原料の空間速度は、２，０００から５，０００ｈ ^-1 であり、
前記燃料原料の温度が約３００と４５０℃の間であり、
前記脱酸素ベッドが３００℃と６００℃の間の温度で作動するように適合され、前記プロパン処理ベッドが３００℃と５４０℃の間の温度で作動するように適合され、前記前改質ベッドが３００℃と５４０℃の間の温度で作動するように適合されており、
前記燃料原料の水蒸気の炭素に対する比率が２．９と３．４の間ある、
ことを特徴とする請求項１４に記載の前処理アセンブリ。
前記前改質ユニットが更に前記燃料原料から硫黄含有化合物を除去するために適合されていることを特徴とする請求項１０に記載の前処理アセンブリ。
酸素と、高級および低級炭化水素含有物とを有する炭化水素と、を含む燃料原料を燃料電池のために処理する燃料処理方法であって、
請求項１乃至請求項７および請求項９のうちのいずれか１項に記載の前処理アセンブリを用いて、
前記燃料原料を供給する工程と、
前記脱酸素ユニットを用いて前記燃料原料中の酸素を低減する工程と、
前記前改質ユニットを用いて前記燃料原料中の前記高級炭化水素含有物を低減する工程と、を有することを特徴とする燃料処理方法。
燃料処理方法であって、
請求項１０乃至請求項１５のうちのいずれか１項に記載の前処理アセンブリを用い、さらにプロパン処理ユニットを使用して、前記燃料原料中の前記プロピレンを低減する工程を有することを特徴とする燃料処理方法。
酸素と、高級および低級炭化水素含有物を有する炭化水素と、を含む燃料原料を使用する燃料電池システムであって、
請求項１、６、７、１０乃至１５のうちのいずれか１項に記載の、前記燃料原料を処理するための前処理アセンブリと、
前記前処理アセンブリを通る流路の後で前記燃料原料を受け取る燃料電池と、
を有することを特徴とする燃料電池システム。
前記燃料原料が前記前処理アセンブリによって処理される前に、前記燃料原料を予熱するための予熱器を更に有し、
前記燃料原料が前記前処理アセンブリによって処理される前に、前記燃料原料中の硫黄含有量を低減するための脱硫器であって、前記脱硫器が前記予熱器の前にある、および、
前記予熱器が、前記燃料原料を約３７５℃に加熱する、
のうちの１つまたは複数を有する、ことを特徴とする請求項１９に記載の燃料電池システム。
前記ニッケル基の炭素に耐性のある触媒は、酸化セリウム、酸化ランタン、パラジウムおよびプラチナのうちの少なくとも１つを含む助剤によってドープされている、および、
前記脱酸素ベッドはＧ−７４Ｄ触媒を含み、前記前改質ベッドはＣ１１ーＰＲ、ＣＲＧ−Ｆ、ＣＲＧーＬＨおよびＧ−１８０のうちの１つを含み、前記プロパン処理ベッドはＦＣＲ−ＨＣ５９触媒を含む、
のうちの１つまたは複数を含む、ことを特徴とする請求項１９に記載の燃料電池システム。
前記燃料電池が、溶融炭酸塩燃料電池と固体酸化物燃料電池のうちの１つであることを特徴とする請求項１９に記載の燃料電池システム。
前記燃料原料が、天然ガス、ピークシェイビングガス（peak shaving gas）、炭坑メタン（coal bed methan）、常解がまガス（digester gas）、プロパンガス、ＬＰＧ、およびＨＤ−５のようなマルチ燃料であることを特徴とする請求項１または請求項１０に記載の前処理アセンブリ。