JPH0333191A - 脱硫反応器 - Google Patents
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- JPH0333191A JPH0333191A JP2035313A JP3531390A JPH0333191A JP H0333191 A JPH0333191 A JP H0333191A JP 2035313 A JP2035313 A JP 2035313A JP 3531390 A JP3531390 A JP 3531390A JP H0333191 A JPH0333191 A JP H0333191A
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Classifications
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、炭化水素系の燃料に含まれる有機硫黄を脱硫
する脱硫反応器、特に燃料電池発電装置に備えられる燃
料改質装置の前処理工程における脱硫反応器に関する。
する脱硫反応器、特に燃料電池発電装置に備えられる燃
料改質装置の前処理工程における脱硫反応器に関する。
〔従来の技術）
燃料電池と燃料改質装置とを備える燃料電池発電装置は
近年エネルギーの高効率利用とクリーン環境化を目指す
コジェネレーションとして注目されている。
近年エネルギーの高効率利用とクリーン環境化を目指す
コジェネレーションとして注目されている。
上記の燃料電池は供給される反応ガスにより電気化学反
応をして発電するが、燃料電池の燃料源として水素が使
用される。この水素としては、−般に改質原燃料、例え
ば天然ガス、ａ’Ｉｌ市ガス、ナフサ等の主成分である
炭化水素を燃料改質装置にて水素に富むガスにした改質
ガスが使用される。
応をして発電するが、燃料電池の燃料源として水素が使
用される。この水素としては、−般に改質原燃料、例え
ば天然ガス、ａ’Ｉｌ市ガス、ナフサ等の主成分である
炭化水素を燃料改質装置にて水素に富むガスにした改質
ガスが使用される。
ところで、炭化水素系の改質原燃料には不純物として有
機硫黄化合物が含有されており、この硫黄分は改質原燃
料を改質する際や燃料電池の電極に使用される触媒の触
媒毒となるため、原燃料を水素に富むガスに改質する工
程には脱硫工程が設けられる。
機硫黄化合物が含有されており、この硫黄分は改質原燃
料を改質する際や燃料電池の電極に使用される触媒の触
媒毒となるため、原燃料を水素に富むガスに改質する工
程には脱硫工程が設けられる。
第２図は上記の脱硫工程を備えて改質原燃料から改質ガ
スを製造する工程の一例である０図において炭化水素を
主成分とする改質原燃料４１にリサイクルガス４０Ｂと
しての改質ガス４０の一部を付加して水素添加反応器３
１に送気し、水素添加反応器３１にて天然ガス等に不純
物として含まれる有機硫黄化合物を反応触媒（水添触媒
という）としての例えばコバルトモリブデン系触媒の存
在下で水素と反応させ硫化水素（Ｈａｓ）とする、この
硫化水素は次段の脱硫反応器３２で脱硫触媒としての例
えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）に吸着される。上記水素添加反
応器３１および脱硫反応器３２とで、水蒸気改質器３３
の前処理装置が構成される。前処理装置により脱硫され
た脱硫原燃料４２は水蒸気改質器３３に送気される。水
蒸気改質器３３ではスチームの存在下で脱硫原燃料４２
を改質触媒としての例えばニンケル（Ｎｉ）触媒と接触
させて水蒸気改質し、炭化水素を転化して水素リンチな
水蒸気改質ガス４３を生成する。
スを製造する工程の一例である０図において炭化水素を
主成分とする改質原燃料４１にリサイクルガス４０Ｂと
しての改質ガス４０の一部を付加して水素添加反応器３
１に送気し、水素添加反応器３１にて天然ガス等に不純
物として含まれる有機硫黄化合物を反応触媒（水添触媒
という）としての例えばコバルトモリブデン系触媒の存
在下で水素と反応させ硫化水素（Ｈａｓ）とする、この
硫化水素は次段の脱硫反応器３２で脱硫触媒としての例
えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）に吸着される。上記水素添加反
応器３１および脱硫反応器３２とで、水蒸気改質器３３
の前処理装置が構成される。前処理装置により脱硫され
た脱硫原燃料４２は水蒸気改質器３３に送気される。水
蒸気改質器３３ではスチームの存在下で脱硫原燃料４２
を改質触媒としての例えばニンケル（Ｎｉ）触媒と接触
させて水蒸気改質し、炭化水素を転化して水素リンチな
水蒸気改質ガス４３を生成する。
しかし、この水蒸気改質ガス４３は燃料電池３５の電極
の触媒毒となる一酸化炭素（ＣＯ）を多量に含有してい
るので、このガスを後処理装置としての一酸化炭素転化
反応器（以下ＣＯ転化器という）３４に送気し、ここで
ＣＯ転化触媒としての例えばｗ４／酸化亜鉛（Ｃｕ／Ｚ
ｎ０）系触媒により二酸化炭素（Ｃｏｔ）に変換し、Ｃ
Ｏ濃度が１％以下に低下した水素リッチな改質ガス４０
が燃料電池３５に供給され、その一部はリサイクルガス
４ＯＢとして水素転化反応器３１にリサイクルされる。
の触媒毒となる一酸化炭素（ＣＯ）を多量に含有してい
るので、このガスを後処理装置としての一酸化炭素転化
反応器（以下ＣＯ転化器という）３４に送気し、ここで
ＣＯ転化触媒としての例えばｗ４／酸化亜鉛（Ｃｕ／Ｚ
ｎ０）系触媒により二酸化炭素（Ｃｏｔ）に変換し、Ｃ
Ｏ濃度が１％以下に低下した水素リッチな改質ガス４０
が燃料電池３５に供給され、その一部はリサイクルガス
４ＯＢとして水素転化反応器３１にリサイクルされる。
このようにして改質原燃料中の硫黄分は、改質触媒とし
ての旧触媒、ＣＯ転化触媒としてのＣｕ／ＺｎＯ系、触
媒および燃料電池の電極触媒の触媒毒となるため、水蒸
気改質器の前段で脱硫反応器により除去される。
ての旧触媒、ＣＯ転化触媒としてのＣｕ／ＺｎＯ系、触
媒および燃料電池の電極触媒の触媒毒となるため、水蒸
気改質器の前段で脱硫反応器により除去される。
ところで、燃料電池に供給可能な改質ガスを改質原燃料
から製造するときには、前述のように水蒸気改質器の前
段に前処理装置、後段に後処理装置を必要とするために
構成が複雑であり、広い設置スペースが必要となる。こ
の点を考慮して装置のコンパクト化、省スペース化をは
かるため、従来水添触媒と脱硫触媒とを同一の反応容器
の中に充填し、硫黄分の硫化水素への転化と、硫化水素
の吸着とを同一の反応容器内で行わせる第３図に示す構
成のものが知られている。
から製造するときには、前述のように水蒸気改質器の前
段に前処理装置、後段に後処理装置を必要とするために
構成が複雑であり、広い設置スペースが必要となる。こ
の点を考慮して装置のコンパクト化、省スペース化をは
かるため、従来水添触媒と脱硫触媒とを同一の反応容器
の中に充填し、硫黄分の硫化水素への転化と、硫化水素
の吸着とを同一の反応容器内で行わせる第３図に示す構
成のものが知られている。
第３図において水添触媒１と脱硫触媒２とは反応容器３
の中にメツシュ４を境にして充填されて脱硫反応器５を
構成している。水添触媒部には改質原燃料を導く入口６
が設けられ、入口６に原燃料供給系７が接続されている
。また脱硫触媒部には改質原燃料を外部に送出する出口
８が設けられ、出口８に原燃料排出系９が接続されてい
る。
の中にメツシュ４を境にして充填されて脱硫反応器５を
構成している。水添触媒部には改質原燃料を導く入口６
が設けられ、入口６に原燃料供給系７が接続されている
。また脱硫触媒部には改質原燃料を外部に送出する出口
８が設けられ、出口８に原燃料排出系９が接続されてい
る。
このような構成により改質原燃料は原燃料供給系７を経
て入口６から反応容器３内に流入し、まず水添触媒ｌに
より改質原燃料中の硫黄分は硫化水素になる。そしてこ
の状態でメツシユ４を経て脱硫触媒部に流入し、硫化水
素は脱硫触媒２に吸着され、この結果改質原燃料は硫黄
分が除かれて出口８から原燃料排出系９を経て次の工程
に送気される。
て入口６から反応容器３内に流入し、まず水添触媒ｌに
より改質原燃料中の硫黄分は硫化水素になる。そしてこ
の状態でメツシユ４を経て脱硫触媒部に流入し、硫化水
素は脱硫触媒２に吸着され、この結果改質原燃料は硫黄
分が除かれて出口８から原燃料排出系９を経て次の工程
に送気される。
上記の脱硫工程において、硫黄分を硫化水素に転化する
際には水素の添加が必要である。しかし、燃料電池発電
装置のスタートアップ時には前述したリサイクルする改
質ガスがないため改質原燃料に添加する水素がない、こ
のため有機硫黄が短時間ではあるがリークする。
際には水素の添加が必要である。しかし、燃料電池発電
装置のスタートアップ時には前述したリサイクルする改
質ガスがないため改質原燃料に添加する水素がない、こ
のため有機硫黄が短時間ではあるがリークする。
また、燃料電池発電装置ではシステムのスタートアップ
、シャットダウンが頻繁に行われるので、第３図に示す
脱硫反応器５の昇温時、第４図に示すように水添触媒１
に物理的に吸着していた有機硫黄化合物が脱離する現象
が起きる。第４図は有機硫黄化合物の脱離状態を示すグ
ラフであり、図から３００℃近傍が脱離が大きいことが
理解される。
、シャットダウンが頻繁に行われるので、第３図に示す
脱硫反応器５の昇温時、第４図に示すように水添触媒１
に物理的に吸着していた有機硫黄化合物が脱離する現象
が起きる。第４図は有機硫黄化合物の脱離状態を示すグ
ラフであり、図から３００℃近傍が脱離が大きいことが
理解される。
このようにして改質原燃料から除去されない硫黄分によ
り後段の改質触媒が被毒され、このためこれらの触媒の
活性が低下し、システム全体の効率が低下するという問
題がある。
り後段の改質触媒が被毒され、このためこれらの触媒の
活性が低下し、システム全体の効率が低下するという問
題がある。
本発明の目的は、燃料電池発電装置で頻繁にスタートア
ンプ、シャントダウンが行われても有機硫黄化合物のり
・−りがなく、かつコンパクトな脱硫反応器を提供する
ことである。
ンプ、シャントダウンが行われても有機硫黄化合物のり
・−りがなく、かつコンパクトな脱硫反応器を提供する
ことである。
上記目的は、本発明によれば、水添触媒からなる層と、
第１の脱硫触媒からなる層と、第２の脱硫触媒からなる
層を有し、 水添触媒からなる層は硫黄を含む炭化水素系の燃料ガス
と水素との反応により硫化水素を生成するものであり、 第１の脱硫触媒からなる層は前記硫化水素を吸着するも
のであり、 第２の脱硫触媒からなる層は硫黄を含む炭化水素ガスを
吸着するもので水添触媒からなる層の後段に設けられる
ものである、とすることにまり達成される 〔作用〕 燃料電池のスタートアップ時には第２の脱硫触媒からな
る層により硫黄を含む炭化水素が除去される。燃料電池
の定常運転時にはリサイクルする改質ガスがあり、脱硫
反応器も昇温されているので第１の脱硫触媒からなる層
が働く。
第１の脱硫触媒からなる層と、第２の脱硫触媒からなる
層を有し、 水添触媒からなる層は硫黄を含む炭化水素系の燃料ガス
と水素との反応により硫化水素を生成するものであり、 第１の脱硫触媒からなる層は前記硫化水素を吸着するも
のであり、 第２の脱硫触媒からなる層は硫黄を含む炭化水素ガスを
吸着するもので水添触媒からなる層の後段に設けられる
ものである、とすることにまり達成される 〔作用〕 燃料電池のスタートアップ時には第２の脱硫触媒からな
る層により硫黄を含む炭化水素が除去される。燃料電池
の定常運転時にはリサイクルする改質ガスがあり、脱硫
反応器も昇温されているので第１の脱硫触媒からなる層
が働く。
以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の実施例による脱硫反応器の溝戒図であ
る。なお第１図において第３図の従来例と同一部品には
同じ符号を付し、その説明を省略する。第１図において
Ｃｏ／Ｍｏ系あるいはＮｉ／Ｍｏ系からなる水添触媒１
と、ＺｎＯ系からなる脱硫触媒２と、有機硫黄を吸着す
るＣｕＯ系またはＦｅ系からなる脱硫触媒１１とをこの
順で、その境界部にメンシュ１２．１３を挿入して容器
３に充填して脱硫反応器１５を形成している。入口６と
原燃料供給系７は従来と同様に設け、脱硫触媒２により
硫化水素が吸着されて有機硫黄を含まない改質原燃料が
排出される出口１６を、また脱硫触媒１１により有機硫
黄化合物が吸着されて有機硫黄を含まない改質原燃料を
送出する出口１７をそれぞれ容器３に設けている。 １
Ｂは原燃料排出系であり、途中から分岐して、一方は弁
１９を備えて入口１６に接続する分岐管２０と、他方は
弁２１を備えて入口１７に接続する分岐管２２とを備え
ている。
る。なお第１図において第３図の従来例と同一部品には
同じ符号を付し、その説明を省略する。第１図において
Ｃｏ／Ｍｏ系あるいはＮｉ／Ｍｏ系からなる水添触媒１
と、ＺｎＯ系からなる脱硫触媒２と、有機硫黄を吸着す
るＣｕＯ系またはＦｅ系からなる脱硫触媒１１とをこの
順で、その境界部にメンシュ１２．１３を挿入して容器
３に充填して脱硫反応器１５を形成している。入口６と
原燃料供給系７は従来と同様に設け、脱硫触媒２により
硫化水素が吸着されて有機硫黄を含まない改質原燃料が
排出される出口１６を、また脱硫触媒１１により有機硫
黄化合物が吸着されて有機硫黄を含まない改質原燃料を
送出する出口１７をそれぞれ容器３に設けている。 １
Ｂは原燃料排出系であり、途中から分岐して、一方は弁
１９を備えて入口１６に接続する分岐管２０と、他方は
弁２１を備えて入口１７に接続する分岐管２２とを備え
ている。
このような構造により、燃料電池発電装置のスタートア
ンプ時には弁１９を閉、弁２１を開にして改質原燃料を
原燃料供給系７を経て入口６から脱硫反応器１５内に流
入すると、改質原燃料は水添触媒１、脱硫触媒２．脱硫
触媒１１に通流する。この際、前述のようにリサイクル
する改質ガスがないため水素が添加されない時にリーク
する有機硫黄化合物や脱硫反応器１５の昇温時に脱硫触
媒２から脱離する有機硫黄化合物は最終段のＣｕＯ系あ
るはＦｅ系からなる脱硫触媒１１に吸着され、改質原燃
料は有機硫黄が除かれて弁２１を開状態の分岐管２２を
通る原燃料排出系１８を経て次工程に送出される。
ンプ時には弁１９を閉、弁２１を開にして改質原燃料を
原燃料供給系７を経て入口６から脱硫反応器１５内に流
入すると、改質原燃料は水添触媒１、脱硫触媒２．脱硫
触媒１１に通流する。この際、前述のようにリサイクル
する改質ガスがないため水素が添加されない時にリーク
する有機硫黄化合物や脱硫反応器１５の昇温時に脱硫触
媒２から脱離する有機硫黄化合物は最終段のＣｕＯ系あ
るはＦｅ系からなる脱硫触媒１１に吸着され、改質原燃
料は有機硫黄が除かれて弁２１を開状態の分岐管２２を
通る原燃料排出系１８を経て次工程に送出される。
燃料電池発電装置の定常運転時には弁２１を閉にし、弁
１９を開にして改質原燃料を入口６から脱硫反応器１５
内に流入すると、改質原燃料は水添触媒１、脱硫触媒２
を流れ、弁１９が開状態の分岐管２０を通る原燃料排出
系１８を経て次工程に送出される。
１９を開にして改質原燃料を入口６から脱硫反応器１５
内に流入すると、改質原燃料は水添触媒１、脱硫触媒２
を流れ、弁１９が開状態の分岐管２０を通る原燃料排出
系１８を経て次工程に送出される。
この場合、リサイクルする改質ガスがあるために改質原
燃料には水素が添加され、また水添触媒１も昇温されて
いるので、改質原燃料中の有機硫黄は前述のように水添
触媒１により硫化水素となり、ついで硫化水素は脱硫触
媒２により吸着されて除かれる。
燃料には水素が添加され、また水添触媒１も昇温されて
いるので、改質原燃料中の有機硫黄は前述のように水添
触媒１により硫化水素となり、ついで硫化水素は脱硫触
媒２により吸着されて除かれる。
（発明の効果〕
この発明によれば、水添触媒からなる層と、第１の脱硫
触媒からなる層と、第２の脱硫触媒からなる層を有し、 水添触媒からなる層は硫黄を含む炭化水素系の燃料ガス
と水素との反応により硫化水素を生成するものであり、 第１の脱硫触媒からなる層は前記硫化水素を吸着するも
のであり、 第２の脱硫触媒からなる層は硫黄を含む炭化水素ガスを
吸着するもので水添触媒からなる層の後段に設けられる
ものであるのでリサイクルガスがない燃料電池のスター
トアップ時には第２の脱硫触媒により硫黄を含む炭化水
素ガスが除去される。
触媒からなる層と、第２の脱硫触媒からなる層を有し、 水添触媒からなる層は硫黄を含む炭化水素系の燃料ガス
と水素との反応により硫化水素を生成するものであり、 第１の脱硫触媒からなる層は前記硫化水素を吸着するも
のであり、 第２の脱硫触媒からなる層は硫黄を含む炭化水素ガスを
吸着するもので水添触媒からなる層の後段に設けられる
ものであるのでリサイクルガスがない燃料電池のスター
トアップ時には第２の脱硫触媒により硫黄を含む炭化水
素ガスが除去される。
リサイクルガスがある定常運転時には第１の脱硫触媒に
より硫黄は硫化水素として除去される。このようにして
燃料電池発電ｖｔｌの頻繁なスタートアップやシャット
ダウンを有するすべての運転状態において改質原燃料に
含まれる有機硫黄は除かれ、このため改質触媒の硫黄被
毒による活性低下を防止し、これに伴ってシステム全体
の効率低下を防止することができる。
より硫黄は硫化水素として除去される。このようにして
燃料電池発電ｖｔｌの頻繁なスタートアップやシャット
ダウンを有するすべての運転状態において改質原燃料に
含まれる有機硫黄は除かれ、このため改質触媒の硫黄被
毒による活性低下を防止し、これに伴ってシステム全体
の効率低下を防止することができる。
第１図は本発明の実施例による脱硫反応器の構成国、第
２図は改質原燃料を水素に富むガスに改質する工程を示
す改質工程図、第３図は従来の脱硫反応器の構成国、第
４図は脱硫触媒に吸着した有機硫黄の脱離量と温度との
関係を示す図である。 １：水添触媒、２：第１の脱硫触媒、Ｓ、ｔＳ：脱硫反
応器、１１：第２の脱硫触媒、１６：第１の出車１図 第２図 第３閃 温度代） 第４図
２図は改質原燃料を水素に富むガスに改質する工程を示
す改質工程図、第３図は従来の脱硫反応器の構成国、第
４図は脱硫触媒に吸着した有機硫黄の脱離量と温度との
関係を示す図である。 １：水添触媒、２：第１の脱硫触媒、Ｓ、ｔＳ：脱硫反
応器、１１：第２の脱硫触媒、１６：第１の出車１図 第２図 第３閃 温度代） 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）水添触媒からなる層と、第１の脱硫触媒からなる層
と、第２の脱硫触媒からなる層を有し、水添触媒からな
る層は硫黄を含む炭化水素系の燃料ガスと水素との反応
により硫化水素を生成するものであり、 第１の脱硫触媒からなる層は前記硫化水素を吸着するも
のであり、 第２の脱硫触媒からなる層は硫黄を含む炭化水素ガスを
吸着するもので水添触媒からなる層の後段に設けられる
ものであることを特徴とする脱硫反応器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2035313A JPH0333191A (ja) | 1989-03-17 | 1990-02-16 | 脱硫反応器 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6554489 | 1989-03-17 | ||
| JP1-65544 | 1989-03-17 | ||
| JP2035313A JPH0333191A (ja) | 1989-03-17 | 1990-02-16 | 脱硫反応器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0333191A true JPH0333191A (ja) | 1991-02-13 |
Family
ID=26374282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2035313A Pending JPH0333191A (ja) | 1989-03-17 | 1990-02-16 | 脱硫反応器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0333191A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1990
- 1990-02-16 JP JP2035313A patent/JPH0333191A/ja active Pending
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