JPH06287575A - 脱硫方法及び装置 - Google Patents

脱硫方法及び装置

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JPH06287575A
JPH06287575A JP5100106A JP10010693A JPH06287575A JP H06287575 A JPH06287575 A JP H06287575A JP 5100106 A JP5100106 A JP 5100106A JP 10010693 A JP10010693 A JP 10010693A JP H06287575 A JPH06287575 A JP H06287575A
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JP
Japan
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desulfurizer
desulfurization
desulfurizers
downstream
valves
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Application number
JP5100106A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Hirata
哲也 平田
Minoru Mizusawa
実 水澤
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 脱硫器の脱硫触媒を能力限界まで使い切るこ
とができるようにする。 【構成】 2つの脱硫器5aと5bを並列に接続する。
2つの脱硫器5aと5bの各入口側と各出口側にそれぞ
れ開閉弁12,13と14,15を設ける。脱硫器5a
と開閉弁12との間及び脱硫器5bと開閉弁13との間
を、途中に三方弁17を有するバイパス配管16で接続
する。同様に脱硫器5aと開閉弁14の間及び脱硫器5
bと開閉弁15の間を、途中に三方弁19を有するバイ
パス配管18で接続する。三方弁17と19を連絡配管
20で接続する。開閉弁12,13,14,15の切換
えと三方弁の切換えにより脱硫器5aと5bを直列にし
ていずれかを上流側に選択できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は主として燃料電池発電シ
ステムで原料ガスを改質器で改質する前に脱硫させるた
めに用いる脱硫方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】燃料電池のうち、たとえば、溶融炭酸塩
型燃料電池は、電解質として溶融炭酸塩を多孔質物質に
しみ込ませてなる電解質板(タイル)を、カソード(空
気極)とアノード(燃料極)の両電極で両面から挟み、
カソード側に酸化ガスを、又、アノード側に燃料ガスを
それぞれ供給するようにしたものを1セルとし、各セル
を多層に積層してスタックとするようにしてある。
【0003】かかる溶融炭酸塩型燃料電池を用いた発電
システムで、原料ガスとして都市ガスを用いるようにし
たものは、図2にシステム系統構成の一例の概略を示す
如く、電解質板1をカソード2とアノード3で両面から
挾持させてなるセルを積層してスタックとした燃料電池
Iのアノード3の入口側に改質器4を設置し、原料ガス
としての都市ガスTGを改質器4で改質してアノード3
への燃料ガスとする前に、改質器4内の改質用触媒が都
市ガスTG中に含まれる硫黄分を嫌うため、都市ガスT
G中の硫黄を除去するための脱硫器5が原料ガス供給ラ
イン6中に設けてあり、ブロワ7で昇圧した都市ガスT
Gを脱硫器5で脱硫し、脱硫された都市ガスTGを天然
ガス予熱器8で予熱して改質器4の改質室に供給するよ
うにしてある。
【0004】なお、改質器4で改質された燃料ガスはア
ノード3へ供給され、アノード3から排出されたアノー
ド出口ガスはアノード出口ガスライン9より天然ガス予
熱器8を通して改質器4の燃焼室へと供給され、該燃焼
室から排出された燃焼排ガスは、空気供給ライン10よ
り供給される空気Aとともにカソード2へ供給され、カ
ソード2から排出されたカソード出口ガスは大気へ放出
されるようにしてあり、又、空気供給ライン10より分
岐させた分岐ライン11を経て空気の一部が改質器4の
燃焼室に供給されるようにしてある。
【0005】燃料電池発電システムでは、プラントの連
続運転を可能にするために、脱硫器は通常2基を並列に
接続し、いずれか一方のみを使用することが行われてい
る。
【0006】従来の脱硫装置としては、図3に示す如
く、原料ガス供給ライン6の途中に、2つの脱硫器5a
と5bを並列に接続して備え、各脱硫器5aと5bの入
口側と出口側にそれぞれ開閉弁12,13、14,15
を設け、開閉弁12と13、14と15の切換えにより
いずれか一方のみを使用するようにしたものが用いられ
ている。
【0007】すなわち、たとえば、一方の脱硫器5aを
使用して都市ガスTGを脱硫処理しているときは、他方
の脱硫器5bの入口側と出口側の開閉弁13,15を閉
にし、一方の脱硫器5a内の脱硫触媒に都市ガスTG中
の硫黄分を吸着させて脱硫反応させ、該脱硫器5aでの
脱硫が能力限界に来ると、開閉器12,14を閉じると
同時に開閉器13,15を開にして他方の脱硫器5bの
使用に切換えるようにし、脱硫された都市ガスTGを改
質器4へ供給して燃料ガスに改質するようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、脱硫器5a
又は5bのいずれか一方を使用しているとき、各脱硫器
5a,5b内の脱硫触媒がいつ吸着能力限界を超えて硫
黄分が脱硫器5a又は5bの出口側から出る状態(いわ
ゆる破過)になるのか予測できないため、脱硫器5a,
5bからガスを抽出してガス分析しなければならないと
共に、上記硫黄分が脱硫器5a又は5bから出ることを
未然に防止するために、使用中の脱硫器5a又は5bを
吸着触媒の能力限界まで使用することなく早目に別の脱
硫器に切換えるようにしていることから、脱硫器5a,
5bを能力限界まで使用できず、コストの高い脱硫触媒
を無駄にしている、という問題がある。
【0009】そこで、本発明は、2つの脱硫器を並列に
配置して交互に使用するようにしてある構成において、
1つ1つの脱硫器を能力いっぱいまで使用できるように
し、ガス分析をしなくてもよいようにしようとするもの
である。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、2つの脱硫器を直列に接続して、上流側
の脱硫器で脱硫処理されたガスを下流側の脱硫器を通過
させるようにし、上記上流側の脱硫器が脱硫能力を超え
て脱硫触媒交換中は下流側の脱硫器のみ使用して脱硫さ
せ、次に、脱硫触媒の交換を終えた脱硫器を下流側に、
又、上記下流側であった脱硫器を上流側に切換えて脱硫
させる方法とする。
【0011】又、2つの脱硫器の各入口側と出口側に開
閉弁を備えて並列接続した構成において、上記2つの脱
硫器の各入口側の開閉弁下流側位置間及び上記2つの脱
硫器の各出口側の開閉弁上流側位置間をそれぞれバイパ
ス配管で接続して、両バイパス配管の各途中に三方弁を
設け、該三方弁同士を接続する連絡配管を設けた構成と
する。
【0012】
【作用】2つの脱硫器を直列状態で使用すると、上流側
に位置する脱硫器は、内部の脱硫触媒が吸着能力限界ま
で使用されて、万一硫黄分が出ることがあっても下流側
に位置する別の脱硫器で吸着させられるので、上流側に
位置する脱硫器は能力いっぱいまで使用でき、又、上流
側に位置する脱硫器からガスを抽出してガスをいちいち
分析しなくてもすむ。
【0013】上流側に位置する脱硫器を交換するとき
は、下流側の脱硫器のみで脱硫させ、新しい脱硫触媒に
交換を終えた脱硫器を下流側として、上流側となる脱硫
器を能力いっぱいまで使い切るようにする。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0015】図1(イ)(ロ)(ハ)は2つの脱硫器の
切換え、交換、切換えを行わせる本発明の実施例を示す
もので、図3に示してある従来方式と同様に、原料供給
ライン6の途中に、2つの脱硫器5aと5bを並列に接
続し、各入口側と出口側に開閉弁12,13と14,1
5が設けてある構成において、上記2つの脱硫器5aと
5bの各入口側における開閉弁12,13の下流側位置
を、途中に三方弁17を有するバイパス配管16で接続
すると共に、上記両脱硫器5aと5bの各出口側におけ
る開閉弁14,15の上流側位置を、途中に三方弁19
を有するバイパス配管18で接続し、且つ上記三方弁1
7と19を連絡配管20で接続し、開閉弁12,13,
14,15の適宜開閉と、三方弁17,19の任意の出
入口の閉とにより脱硫器5aと5bのいずれかを上流側
とする直列使用と、いずれか一方のみの単独使用ができ
るようにする。
【0016】今、図1(イ)の如く、開閉弁12と15
を開、13と14を閉にし、且つ三方弁17の3つの出
入口a,b,cのうち出入口aを閉にすると共に、三方
弁19の3つの出入口a,b,cのうち、出入口cを閉
にすると、原料供給ライン6を供給されて来て都市ガス
TGは、開閉弁12を通って一方の脱硫器5a内に入
る。ここで内部の脱硫触媒により硫黄分を吸着させて脱
硫処理された都市ガスTGは、バイパス配管18、三方
弁19の開放された出入口a,b、連絡配管20、三方
弁17の開放された出入口b,c、バイパス配管16を
経て他方の脱硫器5b内に導入され、該脱硫器5bの出
口側から開閉弁15を経て取り出され、改質器4(図2
参照)へと導かれる。
【0017】上記のように脱硫器5aが上流側に、脱硫
器5bが下流側となるように直列に接続させた状態で、
上流側の脱硫器5aで都市ガスTGの脱硫反応をさせる
ことにより、該上流側にある脱硫器5aの脱硫触媒が万
一吸着能力限界に達して脱硫触媒の交換をしなければな
らない状態になり、該脱硫器5aから硫黄分が出て来
る、いわゆる破過という事態が生じても、下流側の脱硫
器5bで吸着させて流出を防止することができる。これ
により脱硫器5aからガスを取り出していちいち分析し
なくてすむと共に、脱硫器5aは能力いっぱいまで使い
切ることができる。
【0018】上記の運転により上流側に位置していた脱
硫器5aの脱硫触媒を交換するときは、図1(ロ)に示
す如く、開閉弁13を開、開閉弁12を閉に切換え、且
つ三方弁17の出入口cを閉に切り換えた状態にして、
都市ガスTGが脱硫器5b内へ直接導入されるようにし
てから、脱硫器5aを取り外すようにする。
【0019】図1(ロ)に示す脱硫器5bのみの運転中
に、新しい脱硫触媒に交換を終えた脱硫器5aが再び組
み込まれると、図1(ハ)に示す如く、開閉弁14を
開、開閉弁15を閉に切換えると共に、三方弁19の出
入口aを閉に切換えて、運転中の脱硫器5bが上流側
に、脱硫触媒を交換した脱硫器5aが下流側となるよう
にし、上流側となった脱硫器5bを能力いっぱいまで使
い切るようにする。
【0020】図1(ハ)において、上流側の脱硫器5b
を交換するときは、開閉弁12を開、開閉弁13を閉に
切換えると共に、三方弁17の出入口aを閉に切換え
て、下流側の脱硫器5aの単独運転となるようにし、脱
硫器5bを交換するようにする。脱硫触媒の交換を終え
た脱硫器5bが組み込まれると、開閉弁15を開、開閉
弁14を閉に切換えると共に、三方弁19の出入口cを
閉に切換えることにより図1(イ)の状態にし、以後、
同様な切換えを繰り返して脱硫させるようにする。
【0021】なお、上記説明では、都市ガスを原料ガス
とする燃料電池発電システムで、原料ガスの改質器が硫
黄分を嫌うために、その上流側で脱硫させる場合につい
て行ったが、燃料電池発電装置以外で下流側に硫黄分を
嫌うものがあるものにはすべてに適用できるものである
こと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変
更を加え得ることは勿論である。
【0022】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の脱硫方法及び
装置によれば、2つの脱硫器を直列に接続して、上流側
の脱硫器で脱硫処理させ、該上流側の脱硫器の脱硫触媒
を交換するとき、下流側の脱硫器の単独運転とし、次い
で、脱硫触媒の交換を終えた脱硫器が下流側となるよう
にし、2つの脱硫器を交互に上流側、下流側に選択でき
るようにして脱硫させるようにするので、上流側となる
脱硫器は、脱硫触媒を吸着能力限界まで使い切って硫黄
分が脱硫されないで排出されることになっても、下流側
の脱硫器で吸着させることができることから、上流側と
なる脱硫器は能力いっぱいまで使用できて、高価な脱硫
触媒の有効利用が図れ脱硫コストの低減が図れると共
に、脱硫触媒の交換を運転中でも容易に行うことができ
る、等の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の脱硫方法及び装置の実施例を示すもの
で、(イ)は一方の脱硫器を上流側となるよう直列接続
した状態図、(ロ)は上流側となっている一方の脱硫器
を取り外して脱硫触媒の交換を行っているときの状態
図、(ハ)は脱硫触媒の交換を終えた脱硫器を下流側に
切換えた状態図である。
【図2】都市ガス改質型燃料電池発電システムの一例を
示すシステム系統構成の概略図である。
【図3】従来の脱硫装置の概要図である。
【符号の説明】
5,5a,5b 脱硫器 12,13,14,15 開閉弁 16 バイパス配管 17 三方弁 18 バイパス配管 19 三方弁 20 連絡配管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの脱硫器をいずれか一方が上流側に
    他方が下流側となるように直列に接続して、上流側の脱
    硫器で脱硫処理されたガスを下流側の脱硫器を通過させ
    るようにし、次いで、上記上流側の脱硫器の脱硫触媒交
    換中は下流側の脱硫器で脱硫させるようにし、次に、上
    記脱硫触媒の交換を終えた脱硫器が下流側に、上記下流
    側であった脱硫器が上流側となるように切換えて脱硫さ
    せることを特徴とする脱硫方法。
  2. 【請求項2】 2つの脱硫器を並列に接続して、各脱硫
    器の入口側と出口側にそれぞれ開閉弁を設けると共に、
    上記両脱硫器の各入口側の開閉弁下流側位置間、及び両
    脱硫器の各出口側の開閉弁上流側位置間を、それぞれバ
    イパス配管で接続して、両バイパス配管の各途中に三方
    弁を設け、該三方弁同士を連絡配管で接続してなること
    を特徴とする脱硫装置。
JP5100106A 1993-04-05 1993-04-05 脱硫方法及び装置 Pending JPH06287575A (ja)

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