專利名稱：對用于燃料電池系統(tǒng)的燃料原料進(jìn)行預(yù)處理的預(yù)處理組件的制作方法
對用于燃料電池系統(tǒng)的燃料原料進(jìn)行預(yù)處理的預(yù)處理組件
本發(fā)明涉及對用于燃料電池系統(tǒng)的含烴的燃料原料的處理，特別 地，涉及用于進(jìn)行燃料原料的預(yù)處理的預(yù)處理組件。
燃料電池是通過電化學(xué)反應(yīng)直接將貯存于烴燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化 為電能的單元。通常，燃料電池包括由電解質(zhì)分隔的陽極和陰極，所 述電解質(zhì)用來傳導(dǎo)荷電的離子。熔融的碳酸鹽燃料電池通過使反應(yīng)物 燃料氣體流經(jīng)陽極，同時(shí)使氧化氣體流經(jīng)陰極來進(jìn)行操作。為了產(chǎn)生 有用的功率水平，許多個(gè)單獨(dú)的燃料電池被串聯(lián)堆疊，在各電池之間
有導(dǎo)電性的隔板。
目前的燃料電池要求由氫或氫與一氧化碳的混合物組成的清潔氣 體作為反應(yīng)物燃料氣體。反應(yīng)物燃料氣體通常由含烴原料使用重整方
法來產(chǎn)生。含烴原料通常含有顯著數(shù)量的低級烴，即具有2個(gè)或更少 的碳的烴如甲烷，以及少量的氫、二氧化碳、氮和更高級烴，即具有 多于2個(gè)碳的烴。例如當(dāng)燃料原料是天然氣、高峰補(bǔ)償氣體(peak shaving gas)、沼氣和煤層甲烷時(shí)，確實(shí)如此。
燃料原料通常經(jīng)歷預(yù)處理來減少或消除高級烴并將一部分低級烴 轉(zhuǎn)化為甲烷、氫和二氧化碳。然后將所述原料在重整單元中進(jìn)一步處 理來產(chǎn)生富氫的燃料氣體。
常規(guī)的預(yù)處理使用脫氧器組件并隨后使用預(yù)重整組件來進(jìn)行。脫 氧器組件在原料進(jìn)入預(yù)重整組件之前減少在燃料原料中的氧的濃度。 這保護(hù)了在預(yù)重整組件中使用的催化劑(通常為Ni基催化劑)，否則所 述催化劑在氧存在下會(huì)失活。
在預(yù)重整組件中，重整反應(yīng)是一個(gè)轉(zhuǎn)化過程，其根據(jù)燃料組成和 蒸汽可能不利地導(dǎo)致碳的形成。當(dāng)燃料原料含有丙烯時(shí)碳的形成是特 別令人關(guān)注的，因?yàn)殡S著丙烯濃度的增加形成碳的傾向增加。產(chǎn)生的 碳沉積在預(yù)重整組件的重整催化劑的活性部位上，從而使催化劑失活。這減少了預(yù)重整組件的壽命。
為了減少在常規(guī)預(yù)重整組件中碳的形成，含有堿或基于活性氧化
鎂載體的特殊催化劑已被提出。另一技術(shù)是使用絕熱處理。在這種情 況下，固定床絕熱預(yù)重整組件將高級烴組分在低溫下用蒸汽轉(zhuǎn)化成甲 烷、氫和碳氧化物。
含丙烯的燃料原料通常具有高濃度的含硫化合物。這些化合物也 趨向于使在預(yù)重整組件中的重整催化劑失活。雖然燃料原料在進(jìn)入預(yù) 重整組件之前通常被在脫硫單元中脫硫，但在燃料原料中高的硫濃度 和丙烯降低了脫硫單元的能力。
還必須由氫源給被供給到預(yù)重整組件中的燃料原料提供附加的 氫。要求這一點(diǎn)是為了在原料中提供足夠濃度的氫，來為重整催化劑 保持還原環(huán)境，從而保持催化劑活性。
如可以理解的，由于需要附加單元或特殊組件來提供氫、減少碳 的形成和除去丙烯，和需要附加單元來除去進(jìn)入預(yù)重整組件的氧，常 規(guī)的燃料原料預(yù)處理復(fù)雜且昂貴。因而需要更簡單設(shè)計(jì)、更低成本和 更長壽命的預(yù)處理組件。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種預(yù)處理組件，其能夠更好地處 理含烴和氧的燃料原料而不會(huì)使預(yù)處理催化劑失活。
本發(fā)明的另一目的是提供一種預(yù)處理組件，其能夠在沒有附加氫 源的情況下操作并具有增加的操作壽命。
本發(fā)明的再一目的是提供一種預(yù)處理組件，其特別適用于阻止在 含烴燃料原料中丙烯和其它烯烴的影響。
發(fā)明簡述
按照本發(fā)明的原理，上述和其它的目的在預(yù)處理組件和用于對含 烴(包括高級烴組分)燃料原料進(jìn)行預(yù)處理的方法中實(shí)現(xiàn)，其中一個(gè) 共用的容器容納了用于降低燃料原料中的氧含量的脫氧單元和用于接 收流經(jīng)脫氧單元后的燃料原料并降低燃料原料中的高級烴含量的預(yù)處 理單元。在進(jìn)行該預(yù)處理的過程中，所述組件還減少了所述原料中的 低級烴組分的一部分，并增加了氫含量。在這里公開的本發(fā)明的實(shí)施方案中，沿燃料原料的流動(dòng)路徑，將 預(yù)重整單元布置在脫氧單元之后，且這兩個(gè)單元均呈床的形式。另外，
在這一實(shí)施方案中，脫氧床的催化劑是在三氧化二鋁上的Pt-Pd催化 劑或Pt-Rh-基催化劑或Rh-Pt基三氧化二鋁催化劑之一，且預(yù)重整床 的催化劑是鎳基的并是Cll-PR(Sud Chemie) 、 CRG-F(Johnson Mat they) 、 CRG-LH (Johnson Matthey)和G-180 (BASF)之一。
在本發(fā)明的另一方面中，預(yù)處理組件還包括用于處理燃料原料中 的丙烷和丙烯的丙烷處理器單元。在所述公開的實(shí)施方案中，所述丙 烷處理器單元是呈床的形式，并設(shè)置在脫氧床和預(yù)重整床之間。所述 丙烷處理器床具有鎳基耐碳催化劑，如FCR-HC59 (Sud Chemie)。
附圖簡要說明
在結(jié)合附圖閱讀了如下詳細(xì)說明后，本發(fā)明的以上和其它特征和 方面將變得更清楚，其中


圖1顯示了具有燃料輸送系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)，所述燃料輸送系 統(tǒng)使用按照本發(fā)明原理的預(yù)處理組件；
圖2顯示了圖1的預(yù)處理組件的第一實(shí)施方案的詳細(xì)示意圖3顯示了圖2的脫氧器的性能數(shù)據(jù)表；
圖4顯示了圖1的預(yù)處理組件的第二實(shí)施方案的詳細(xì)示意圖5顯示了圖4的預(yù)處理組件的性能數(shù)據(jù)的圖表；
圖6顯示了在不同燃料進(jìn)口溫度下離開圖4組件的預(yù)處理過的燃 料原料中丙烷殘余濃度的圖表；
圖7顯示了在進(jìn)口 HD-5丙烷燃料原料氣體的不同氣體空速下在排 出的預(yù)處理過的燃料原料中的組分濃度的柱狀圖8顯示了在具有5%丙烯的進(jìn)口 HD-5丙烷燃料原料氣體的不同 氣體空速下在排出的預(yù)處理過的燃料原料中的組分濃度的柱狀圖9顯示了總結(jié)在性能試驗(yàn)過程中的條件和圖4組件的性能結(jié)果
的表；
圖IO顯示了在具有5%丙烯的進(jìn)口 HD-5丙烷燃料原料的不同蒸汽
與碳比值下在排出的預(yù)處理過的燃料原料中的組分濃度的柱狀圖；圖11顯示了向輸入到圖4組件的燃料原料氣體中添加氫對排出的 預(yù)處理過的燃料原料氣體組分濃度的影響的曲線。 詳細(xì)說明
圖1顯示了一種燃料電池系統(tǒng)100，其包括燃料輸送系統(tǒng)101，所 述輸送系統(tǒng)具有按照本發(fā)明原理的預(yù)處理組件108。所述燃料輸送系 統(tǒng)101向燃料電池組件112輸送富氫燃料，并且包括燃料源102。燃 料源102提供一種燃料原料，其含有顯著數(shù)量的甲烷和碳氧化物(CO 和C02)，及更高級烴組分如乙烷、丙烷和C4+烴，和一定數(shù)量的氧和氫。 典型地，燃料原料可以是天然氣、高峰補(bǔ)償氣體、沼氣、丙烷、煤層 甲烷、HD-5或LPG。
燃料輸送系統(tǒng)101還包括脫硫器104、預(yù)加熱器106和重整器110。 來自燃料源102的燃料原料被輸送到脫硫器104，在此在所述燃料原 料中的含硫化合物被物理和/或化學(xué)法除去。脫硫的燃料原料然后流到 預(yù)加熱器106，在此它被預(yù)加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，例如約3751C，然后祐: 輸送到燃料預(yù)處理組件108。離開組件108的預(yù)處理過的燃料原料適 合在燃料電池組件112中使用。在燃料電池組件112中，富氫燃料經(jīng) 歷電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生電力。
如在本文以下所詳細(xì)討論的，按照本發(fā)明的原理，所述預(yù)處理組 件108包括設(shè)置在或容納于一個(gè)共用容器中的、用于使燃料原料脫氧 和用于使脫氧的燃料原料預(yù)重整來減少或基本上消除高級烴組分的多 個(gè)燃料處理單元。這種預(yù)重整加工還通過將低級烴組分轉(zhuǎn)化為氫而降 低所述低級烴含量，這樣由組件108排出的所得到的預(yù)處理過的燃料 原料具有增加的氫含量和適合高溫燃料電池應(yīng)用的甲烷。
圖2中顯示了預(yù)處理組件108的第一種實(shí)施方案的詳細(xì)示意圖。 如所示的，所述預(yù)處理組件108包括呈脫氧器床204和預(yù)重整床206 的形式的兩個(gè)燃料處理單元。這些床布置在或容納于一個(gè)共用容器 202中，所述共用容器202具有用來接收來自預(yù)加熱器106的預(yù)加熱 過的燃料原料的進(jìn)口 208，和用來將預(yù)處理過的燃料原料排放到燃料 電池組件112的出口 210。如所示的，所述預(yù)重整床206沿所述原料的流動(dòng)路徑201設(shè)置在 脫氧器床204之后。再有，顯示為篩網(wǎng)212的多孔部件分隔所述床并 提供對所述床204的支撐，所述篩網(wǎng)212通?？捎?0-14目的鎳篩網(wǎng) 制成。所述預(yù)處理床206又支撐在容器202的底表面202a上。
所述脫氧器床204包括脫氧催化劑，其通?？梢允窃谌趸X 上的Pt/Pd，或G-74D,由Sud Chemie Inc.制造。也可以使用其它催 化劑，例如Pt-Rh基催化劑和Rh-Pd基三氧化二鋁催化劑。
用于所述預(yù)重整床206的催化劑可以是標(biāo)準(zhǔn)的鎳基催化劑。實(shí)例 是鎳基三氧化二鋁催化劑，或C11-PR催化劑，由Sud-Chemie Inc.制 造。另外，同樣可以使用其它鎳基催化劑，例如由Johnson Matthey 制造的CRG-F和CRG-LH，或由BASF制造的G-180。
在兩個(gè)床中使用的催化劑的形狀可以變化。例如，在圖示的情況 下，在脫氧器床204和預(yù)重整床206中均采用丸粒形催化劑。另外， 基于整體的催化劑結(jié)構(gòu)，包括具有催化劑涂層的陶瓷整體式基體，也 適合用在各個(gè)床中。
如上面提到的，預(yù)處理組件108減少或基本上消除在燃料原料中 的高級烴組分和氧組分。它還減少所述原料中的低級烴組分并增加氫 組分。由于在共用容器202中脫氧器和預(yù)重整床204和206的布置， 所述預(yù)處理降低了使在所述床中的催化劑失活的可能性，并且被進(jìn)行 而不需要由氫源向所述燃料原料中添加氫。
特別地，脫氧器床204的催化劑促進(jìn)了從所述燃料原料中除去氧。 在所述原料是煤層甲烷或沼氣時(shí)，通過所述催化劑協(xié)助的氧與原料中 甲烷的如下反應(yīng)來除去所述氧
2CH4 + 02 — 2C0 + 4H2 +熱 CH4 + 02 ~> C02 + 2H2 +熱
在所述原料是高峰補(bǔ)償氣體時(shí)，通過使所述原料中的丙烷與氧進(jìn) 行如下反應(yīng)，在脫氧器床204中除去氧
C3H8 + 202 — 2C0 + 2C02 + 4H2 +熱
在脫氧器床204中除去氧防止了預(yù)重整床206中催化劑的失活。它還產(chǎn)生了為這樣的催化劑保持還原環(huán)境所需的附加的氫。在預(yù)重整
床206中，在經(jīng)脫氧的原料中高級烴組分的減少由所述催化劑協(xié)助， 并且通過高級烴組分轉(zhuǎn)化成氬、碳氧化物和甲烷的混合物而發(fā)生。通 過轉(zhuǎn)化還發(fā)生了低級烴含量的降低，并導(dǎo)致氫和碳氧化物的增加。特 別地，在燃料中的曱烷的約10%被重整，以提供用于燃料電池組件中 的電化學(xué)反應(yīng)的氫。在燃料中的其余甲烷在燃料電池組件中被內(nèi)部重 整。以下反應(yīng)舉例說明了所述轉(zhuǎn)化過程
CnHm + nH20 — nC0 + (m/2 + n)H2
CH4 + H20 ■> CO + 3H2
C3H8 + 2H20 4 2C02 + 2CH4 + 2H2
如上面提到的，脫氧器床204設(shè)置在容器202中就燃料原料的流 動(dòng)或流動(dòng)路徑201的方向而言的第一位置，并靠近容器202的入口。 然后就流動(dòng)路徑201的方向而言預(yù)重整床206跟在脫氧器床204后面。 如前所述，這種排布使得在進(jìn)入預(yù)重整床之前從所述燃料原料中除去 氧，從而防止了在所述床中的催化劑的失活。這樣預(yù)處理組件108的 壽命被延長。
如從上面所述還可以看出的，在床204和206中的脫氧和預(yù)重整 反應(yīng)增加了原料中的氫含量。這在預(yù)重整床206中保持了還原環(huán)境。 特別地，在預(yù)重整床206中氫的反擴(kuò)散提供了這種還原環(huán)境，從而允 許組件108在不向燃料原料中額外提供氫的條件下進(jìn)行操作。
在床206中氫的反擴(kuò)散的量與燃料原料的空速負(fù)相關(guān)。因此，為 了在所述床中實(shí)現(xiàn)足夠的氫的反擴(kuò)散，希望保持低的經(jīng)過預(yù)重整床 206的燃料原料的空速。
可以理解，空速直接與通過預(yù)重整床206的燃料的流量成正比， 并與在預(yù)重整床206中的催化劑的體積成反比。因此，可以使用如下 關(guān)系式，通過調(diào)節(jié)預(yù)重整床206中的催化劑的體積和/或通過改變流過 所述重整床206的燃料的量來控制燃料原料的空速
SV-每小時(shí)的燃料流量/催化劑體積
除控制燃料原料的空速以外，還需要控制燃料的表觀速度以獲得所需量的氫反擴(kuò)散。表觀速度是燃料所流經(jīng)的容器直徑的函數(shù)。特別
地，表觀速度與燃料流量成正比并與預(yù)重整床206的直徑成反比。
在本發(fā)明的預(yù)處理組件108中，已發(fā)現(xiàn)在預(yù)重整床206的操作中 2000至5000h^的空速和約1. 3ft/s的最大表觀速度是理想的。
再有，另外還可以使所述預(yù)重整床206適合用作一種防護(hù)單元， 來捕獲在燃料原料中存在的未被圖1的脫硫器單元104除去的含硫化 合物。特別地，在預(yù)重整催化劑中的鎳適合有效地捕獲含硫化合物。 通過這種附加的硫脫除，可以增加在燃料電池組件112中的重整催化 劑的操作壽命。
預(yù)重整組件108的最佳設(shè)計(jì)取決于特定的用途。應(yīng)考慮的一些重 要因素是燃料電池組件112的要求、被加工的燃料氣體的類型和被處 理的氣體的量。本文下面描述預(yù)重整組件108的一個(gè)示例性實(shí)例。
實(shí)施例1
預(yù)處理組件108已進(jìn)行優(yōu)化以便處理用于300kW Direct Fuel Cell發(fā)電廠的、包含氧和甲烷的燃料原料。脫氧器床204包含G-74D 催化劑并具有0. 7立方英尺的體積。預(yù)重整床206包含Cll-PR催化劑 并具有2. 5立方英尺的體積。脫氧器床204約4英寸厚，預(yù)重整床206 約14. 5英寸厚。共用容器202由304/310不銹鋼制造，并具有4立方 英尺的體積和20英寸的直徑。
經(jīng)進(jìn)口 208進(jìn)入容器202的燃料原料和經(jīng)出口 210排出容器202 的預(yù)處理過的燃料原料的最佳溫度約為300至4901C。脫氧器床204 的最佳操作溫度范圍為300至600n，預(yù)重整床206的最佳操作溫度 范圍為320至540X:。流經(jīng)脫氧器床204的燃料原料的空速為5000 至12000h—i，流經(jīng)預(yù)重整床206的燃料原料的空速為2000至50001f1。 再有，為了在預(yù)重整床206中保持所需的氫反擴(kuò)散，流經(jīng)床206的燃 料原料的希望的最大表觀速度在STP條件下是1. 3f t/s。
所述燃料原料包含6. 31 lb-摩爾/小時(shí)的甲烷、0.06 lb-摩爾/小時(shí)的 二氧化碳、12. 48 lb-摩爾/小時(shí)的水、0. 08 lb-摩爾/小時(shí)的氮、0.17lb-摩爾/小時(shí)的乙烷和0.03 lb-摩爾/小時(shí)的丙烷。進(jìn)入所述脫氧器 床204的燃料原料的溫度約為425X:，并且所述燃料原料的空速約為 10000小時(shí)—、離開預(yù)重整床206的經(jīng)過預(yù)處理的燃料的溫度為約320 匸，并且離開預(yù)重整床206的經(jīng)過預(yù)處理的燃料的空速為約3000小時(shí) —\使用所述預(yù)處理組件預(yù)處理過的燃料包含約1.67 lb-摩爾/小時(shí)的 氫、6.25 lb-摩爾/小時(shí)的甲烷、0.53 lb-摩爾/小時(shí)的二氧化碳、11.54 lb-摩爾/小時(shí)的水和0.08 lb-摩爾/小時(shí)的氮。由這些性能結(jié)果可以 看出，在所述燃料原料中存在的所有乙烷或丙烷在所述組件108中被 轉(zhuǎn)化為甲烷、氫和二氧化碳。 實(shí)施例2
在這一實(shí)施例中，實(shí)施例1中的預(yù)處理組件108也已經(jīng)被優(yōu)化， 來處理被最高達(dá)10。/。氧污染了的烴燃料。經(jīng)進(jìn)口 208進(jìn)入容器202的 燃料原料的最佳溫度范圍約為310r至500'C。
圖2的預(yù)處理組件108的脫氧功能已經(jīng)用含氧燃料如厭氧沼氣、 煤層曱烷和高峰補(bǔ)償氣體證實(shí)。這一實(shí)施例的組件108的脫氧性能在 進(jìn)入所述組件108的燃料原料的不同進(jìn)口溫度和烴燃料的不同氧含量 下測試。圖3顯示了總結(jié)這些測試結(jié)果的脫氧器性能的列表數(shù)據(jù)。在 測試程序中，測量進(jìn)口燃料原料的氧含量，并且所述燃料原料在進(jìn)入 組件108之前被預(yù)加熱到在312至4391C范圍內(nèi)的各種溫度。測量離 開脫氧器床204的預(yù)處理過的燃料原料氣體中的氧濃度和在脫氧器與 預(yù)重整器床界面處的溫度。通過所述組件的燃料原料的流量為15標(biāo)準(zhǔn) 立方英尺每分鐘(scfm)的天然氣，其含有按圖3中所列出的添加的稀 釋劑如二氧化碳、氮、丙烷和空氣，或者對于高峰補(bǔ)償氣體，以預(yù)定 比值添加從而得到相同的加熱值。在這些測試過程中使用的燃料原料 具有2. O的蒸汽與碳比值。
如圖3中的列表數(shù)據(jù)所示，離開組件108的經(jīng)過預(yù)處理的燃料原 料消耗了所有的氧。經(jīng)過脫氧器床204的溫度升高是氧與烴燃料原料 反應(yīng)的一種指示。因而，這些測試表明，所述脫氧器床204能夠在寬 的溫度范圍內(nèi)和在進(jìn)口燃料原料中污染物氧濃度的寬變化范圍內(nèi)從燃料原料中除去氧。
具有這一結(jié)構(gòu)的預(yù)處理組件108估計(jì)有約5年的壽命，而常規(guī)組 件的操作壽命平均為3年。預(yù)處理組件108的壽命被延長，部分是由 于通過由脫氧器提供氫并通過優(yōu)化的氫反擴(kuò)散提供氫來保持預(yù)重整床 206在還原氣氛下，從而增加了預(yù)重整催化劑的總壽命。
按照本發(fā)明的另一方面并且為了進(jìn)一步改進(jìn)預(yù)處理組件108的性 能和操作壽命，當(dāng)燃料原料包括丙烷和/或丙烯時(shí)，所述組件108還如 圖4中所示進(jìn)行修改。更具體地說，圖4顯示了圖2的預(yù)處理組件108 的第二種實(shí)施方案，所述預(yù)處理組件108被改變以包括適用于將燃料 原料中的丙烷和丙烯轉(zhuǎn)化為甲烷和碳氧化物的丙烷處理器床301。
如圖4中所示，丙烷處理器床301設(shè)置在容器202中脫氧器床204 和預(yù)重整床206之間。特別地，床301位于篩網(wǎng)212之下并支撐在另 一相似的篩網(wǎng)302上，所述篩網(wǎng)302將床301與所述床206分離開。 這樣，燃料原料現(xiàn)在流經(jīng)脫氧器床204，在其中發(fā)生氧的還原；流經(jīng) 床301，在其中丙烷和丙烯通過轉(zhuǎn)化為甲烷和碳氧化物而被除去；和 流經(jīng)床206,在其中預(yù)重整使得高級烴含量下降，并且使部分低級烴 組分轉(zhuǎn)化為氫。
在圖4的實(shí)施方案中，床204和206含有與上面對圖2的第一實(shí) 施方案所討論的那些催化劑相同的催化劑。丙烷處理器床301又包含 鎳基耐碳催化劑，該催化劑摻雜有促進(jìn)劑如氧化鈰、氧化鑭、鈀、鉑 或這些化合物的組合。合適的鎳基耐碳催化劑的一個(gè)實(shí)例是由Sud Chemie制造的FCR-HC59。在丙烷處理器床305中的所述耐碳催化劑 對丙烷和丙烯有選擇性，并促進(jìn)燃料原料中的丙烷和丙烯向曱烷和碳 氧化物的如下轉(zhuǎn)化
C3H6 + 2H20 —C02 + 2CH4 + H2
C3H8 + 2H20 —C02 + 2CH4 + 2H2
圖4的預(yù)處理組件108能夠處理包含多達(dá)5%丙烯的商業(yè)級丙烷燃 料或HD-5氣體。所述預(yù)處理組件的性能將根據(jù)燃料原料進(jìn)口溫度，床 204、 301、 206中的燃料原料的空速，和燃料原料的蒸汽與碳("S/C")比值而變化。
如圖2的實(shí)施方案那樣，圖4的預(yù)重整組件108的最佳設(shè)計(jì)將根 據(jù)對圖2的實(shí)施方案所討論的因素和丙烯濃度的附加因素而變化。圖 4的預(yù)處理組件108的構(gòu)造的一個(gè)示例性實(shí)例在以下實(shí)施例3中進(jìn)行 描述。
實(shí)施例3
圖4的預(yù)處理組件已經(jīng)被優(yōu)化，用于處理用于300kW的Direct Fuel Cell發(fā)電設(shè)備的包含丙烷和多達(dá)5%丙烯的燃料。脫氧器床204 包含G-74D催化劑并具有0. 7立方英尺的體積。丙烷處理器床301包 含由Sud Chemie制造的FCR-HC59抗碳催化劑并具有0. 75立方英尺的 體積，并且所述預(yù)重整床206包含C11-PR催化劑并具有1.7立方英尺 的體積。容器202由304/310不銹鋼制造并具有4立方英尺的體積。
經(jīng)進(jìn)口 208進(jìn)入容器202的燃料原料的最佳溫度約為350X:，且 經(jīng)出口 210自容器202排出的預(yù)處理過的燃料的溫度約為350n。脫 氧器床204適合于在300至600t:的溫度下操作，而丙烷處理器床301 和預(yù)重整床206適合于在300至540匸的溫度下操作。所述組件108 的床204、 301和206的最佳操作溫度范圍為3001C至4t)0。C。流經(jīng)脫 氧器床204的燃料原料的所希望的空速為5000至12000小時(shí)—、流經(jīng) 丙烷處理器床301的燃料原料的所希望的空速為5000至11000小時(shí)一1， 而流經(jīng)預(yù)處理床206的燃料原料的所希望的空速為2000至5000小時(shí) —\再有，優(yōu)選進(jìn)入所述組件的燃料原料的蒸汽與碳比約為3。
使用具有不同丙烯濃度的丙烷燃料原料測試圖4的預(yù)處理組件 108的性能。在這些測試中使用的燃料原料包括無丙烯的純丙烷、具 有2538ppm丙烯的HD-5氣體和具有約5%丙烯的HD-5+氣體。所述測試 在進(jìn)入所述組件108的燃料原料的不同進(jìn)口溫度、不同空速和不同蒸 汽與碳比下進(jìn)行。
圖5顯示了在不同燃料原料進(jìn)口溫度下測試圖4的組件108得到 的性能數(shù)據(jù)的圖表。在所述測試程序中，燃料原料在進(jìn)入所述組件108 之前被預(yù)加熱到不同溫度，并且由所述組件排出的經(jīng)過預(yù)處理的燃料原料氣體的各種組分的濃度被測量。在該測試過程中使用的燃料原料
具有3. 0的蒸汽與碳比.通過所述組件的純丙烷燃料原料氣體的流量 為5. 0標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分鐘("scfm" )， HD-5燃料原料氣體和HD-5+ 燃料原料氣體的流量為4. 5scfm，并且進(jìn)入所述組件108的所述燃料 原料氣體的進(jìn)口溫度在300至450°C的范圍內(nèi)。
如圖5所示，離開所述組件108的經(jīng)過預(yù)處理的燃料原料包括甲 烷、氫和二氧化碳組分。在圖5中的X軸代表預(yù)處理組件進(jìn)口溫度， 而Y軸代表在經(jīng)過預(yù)處理的燃料原料氣體中排出的各組分的排出濃 度。
如由圖5可看到的，由純丙烷輸入原料得到的在排出的經(jīng)過預(yù)處 理的燃料原料氣體中甲烷、氫和二氧化碳的各自濃度與由HD-5和 HD-5+輸入原料得到的在排出的經(jīng)過預(yù)處理的燃料原料氣體中甲烷、氫 和二氧化碳的各自濃度大致相同。因此，這些試驗(yàn)表明，所述組件108 能夠?qū)哂懈弑舛鹊娜剂显线M(jìn)行預(yù)處理而不降低性能。
如可以看出的，隨著原料的進(jìn)口溫度增加，在排出的經(jīng)過預(yù)處理 的燃料原料氣體中氫的濃度也增加，而在排出的經(jīng)過預(yù)處理的燃料原 料氣體中甲烷的濃度下降。而且，如圖所示的，在所有的進(jìn)口溫度下， 由所述組件排出的預(yù)處理過的燃料原料氣體包括足夠濃度的氫來保持 預(yù)重整催化劑處于還原氣氛中，從而延長了所述組件108的操作壽命。
圖6顯示了對應(yīng)于原料的不同進(jìn)口溫度的、在圖4的組件108排 出的預(yù)處理過的燃料原料氣體中殘余丙烷濃度的圖表。如圖6中所示， X-軸代表進(jìn)入預(yù)處理組件108的原料的進(jìn)口溫度，Y-軸代表在排出的 預(yù)處理過的燃料原料氣體中丙烷的百分濃度。如可以理解的，所述組 件的性能與在排出的預(yù)處理過的燃料原料氣體中的殘余丙烷濃度成反 相關(guān)性。
圖6顯示，在所有情況下，甚至在約300X:的較低進(jìn)口溫度下， 在排出的預(yù)處理過的燃料中丙烷濃度也是可接受的低的。而且，隨著 燃料原料的進(jìn)口溫度增加，在排出的預(yù)處理過的燃料原料氣體中丙烷 濃度下降，在進(jìn)口溫度高于425 。C時(shí)所述丙烷濃度下降至不能檢測到丙烷的程度。
根據(jù)以上在不同的燃料原料進(jìn)口溫度下進(jìn)行的試驗(yàn)，可以看出，
所述組件108的性能在寬的溫度范圍內(nèi)是優(yōu)異的，允許所述進(jìn)口溫度 按照所需的氫和曱烷出口濃度來改變。圖4的預(yù)處理組件的最佳操作 溫度為300至450 。C。
燃料原料空速對圖4的預(yù)處理組件108的性能的影響也使用HD-5 和HD-5+輸入燃料原料氣體進(jìn)行了測試。在這些測試中，燃料原料以 1900小時(shí)_1、 2660小時(shí)—\ 3420小時(shí)_1和9082小時(shí)—i的氣體空速流經(jīng) 所述組件108。燃料原料的進(jìn)口溫度恒定保持為375X:。記錄在由所述 組件108排出的預(yù)處理過的燃料原料氣體中甲烷、氫和二氧化碳的百 分濃度。
圖7和8顯示了在375r的恒定進(jìn)口溫度下，HD-5和HD-5+燃料 原料分別以不同的原料空速流經(jīng)所述組件108時(shí)排出氣體濃度的柱狀 圖。圖7和8中的Y軸代表在排出的預(yù)處理過的燃料原料氣體中各組 分的百分濃度。如可以看出的，所述組件108能夠有效地預(yù)處理以在 1900小時(shí)—i至9082小時(shí)—、范圍內(nèi)的空速流經(jīng)它的燃料原料，并證實(shí)在 這一空速范圍中有過剩的能力。另外，這些試驗(yàn)表明，當(dāng)燃料原料空 速在1900小時(shí)—i至9044小時(shí)_1的范圍內(nèi)時(shí)，HD-5+燃料原料中丙烯濃 度的增加對所述組件108的性能沒有很大影響。
還在其它進(jìn)口溫度下，采用高空速的添加有丙烯的HD-5丙烷和天 然氣，測試了圖4的組件108的性能。圖9顯示了總結(jié)在這些試驗(yàn)過 程中的具體條件的表，包括燃料原料組成和進(jìn)口溫度，以及由圖4的 組件108排出的預(yù)處理過的天然氣和添加有丙烯氣體的HD-5丙烷的排 出組成。特別地，天然氣的進(jìn)口原料組成包括2.23%的乙烷、0. 36%的 丙烷和0. 16%的丁烷，而添加有丙烯的HD-5丙烷的進(jìn)口原料組成包括 7. 2%的乙烷、88%的丙烷、4. 02%的丙烯和0. 6%的丁烷。如圖9中所示， 預(yù)處理組件108除去了所有這些高級烴。如這些試驗(yàn)所示，在脫氧器 204的空速在12000小時(shí)_1的范圍內(nèi)，丙烷處理器301的空速在11000 小時(shí)^的范圍內(nèi)，和預(yù)重整器206的空速在5000小時(shí)—i的范圍內(nèi)的情況下，圖4的組件108具有優(yōu)異的性能。
而且，在不同的蒸汽與碳比值下測試了圖4的組件108的性能。 圖IO顯示了在不同的蒸汽與碳比值下衍生自HD-5+燃料原料的排出的 預(yù)處理過的燃料原料氣體中組分濃度的柱狀圖。所述試驗(yàn)采用3751C 的恒定的燃料原料進(jìn)口溫度來進(jìn)行。在圖10中，Y軸代表排出的氣體 組分的百分濃度。通過使蒸汽與碳比值為2. 9、 3. 0、 3. 2和3. 4的HD-5+ 燃料原料與蒸汽的混合物流經(jīng)所述組件108，來進(jìn)行性能測試。在所 述組件108的出口測量在排出的預(yù)處理過的燃料原料氣體中甲烷、氫 和二氧化碳的濃度。如可以看出的，蒸汽與碳的比值由3. O增加到3.4 導(dǎo)致所述組件的氫的產(chǎn)量增加。
還釆用添加有不同濃度氫的丙烷燃料原料測試了所述組件108的 性能。在這一測試過程中使用的燃料原料包含5 scfm的丙烷和39 scfm 的蒸汽(蒸汽與碳的比值為2.6)，且具有310'C的進(jìn)口溫度。在所述組 件108的進(jìn)口向所述燃料原料中添加不同數(shù)量的氫。圖11顯示了向燃
料原料中添加氫對在排出的預(yù)處理過的燃料原料氣體中甲烷、丙烷、 氫和二氧化碳濃度的影響的曲線。如所圖示的，隨著在組件108的進(jìn)
口添加的氫的數(shù)量增加，丙烷的濃度增加.這些試驗(yàn)表明，所述組件
108能夠在無另外的氫供給的條件下操作，且添加氫導(dǎo)致丙烷轉(zhuǎn)化率
下降，從而降低所述組件的性能。
在所有情況下應(yīng)理解，上述方案僅是代表本發(fā)明應(yīng)用的許多可能 的具體實(shí)施方案的例證性說明。在不偏離本發(fā)明精神和范圍的條件下，
可按照本發(fā)明的原理容易地設(shè)計(jì)出許多不同的其它方案。例如，可對 本發(fā)明的催化劑床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行各種改變，以優(yōu)化燃料原料氣體流經(jīng)預(yù) 重整床時(shí)燃料原料氣體的空速和表觀速度。而且，在床202和204中 可以使用其它脫氧和預(yù)重整催化劑來代替上述的那些。
權(quán)利要求
1.對用于燃料電池的燃料原料進(jìn)行處理的預(yù)處理組件，所述燃料原料包括氧和具有高級和低級烴組分的烴，所述預(yù)處理組件包括用于減少在所述燃料原料中的氧的脫氧單元；和用于減少在所述燃料原料中的高級烴組分的預(yù)重整單元；和共用的容器；其中所述脫氧單元和所述預(yù)重整單元設(shè)置在所述共用的容器內(nèi)，使得所述燃料原料首先流經(jīng)所述脫氧單元并隨后流經(jīng)所述預(yù)重整單元。
2. 按照權(quán)利要求1的預(yù)處理組件，其中所述脫氧單元包括脫氧 床，且所述預(yù)重整單元包括預(yù)重整床，沿所述燃料原料的流動(dòng)路徑， 所述預(yù)重整床在所述脫氧床之后。
3. 按照權(quán)利要求2的預(yù)處理組件，其中所述脫氧床包括脫氧催 化劑，和所述預(yù)重整床包括預(yù)重整催化劑。
4. 按照權(quán)利要求3的預(yù)處理組件，其中所述脫氧催化劑是在三 氧化二鋁上的Pt-Pd催化劑、Pt-Rh-基催化劑和Rh-Pd-基三氧化二鋁 催化劑中的一種。
5. 按照權(quán)利要求4的預(yù)處理組件，其中所述脫氧催化劑是 G-74D。
6. 按照權(quán)利要求4的預(yù)處理組件，其中所述預(yù)重整催化劑是鎳 基催化劑。
7. 按照權(quán)利要求6的預(yù)處理組件，其中所述預(yù)重整催化劑是 C11-PR、 CRG-F、 CRG-LH和G-180中的一種。
8. 按照權(quán)利要求7的預(yù)處理組件，其中所述脫氧催化劑和所述 預(yù)重整催化劑是丸粒形催化劑。
9. 按照權(quán)利要求7的預(yù)處理組件，其中所述脫氧催化劑和所述 預(yù)重整催化劑各包括涂覆催化劑的整體陶瓷。
10. 按照權(quán)利要求1的預(yù)處理組件，其中在減少所述氧的過程中所述脫氧床產(chǎn)生氫，且所述預(yù)重整床將所述低級烴組分轉(zhuǎn)化為氫，來 在所述預(yù)重整床中保持還原環(huán)境。
11. 按照權(quán)利要求IO的預(yù)處理組件，其中在所述預(yù)重整床中燃料原料的空速使得在所述預(yù)重整床中產(chǎn)生并保持氫反擴(kuò)散。
12. 按照權(quán)利要求11的預(yù)處理組件，其中在所述預(yù)重整床中所述 燃料原料的空速為2000至5000小時(shí)人
13. 按照權(quán)利要求12的預(yù)處理組件，其中在所述脫氧床中所述燃 料原料的空速為5000至12000小時(shí)_1。
14. 按照權(quán)利要求13的預(yù)處理組件，其中 所述脫氧器床的體積為0. 7立方英尺；和 所述預(yù)重整床的體積為2. 5立方英尺。
15. 按照權(quán)利要求14的預(yù)處理組件，其中在進(jìn)入所述組件時(shí)所述 燃料原料的溫度約為375C。
16. 按照權(quán)利要求15的預(yù)處理組件，其中所述脫氧器床在3001C 和6001C之間的溫度下操作，和所述預(yù)重整床在3201C和5401C之間的 溫度下操作。
17. 按照權(quán)利要求16的預(yù)處理組件，其中所述燃料原料的蒸汽與 碳的比值為2. 9至3. 4。
18. 按照權(quán)利要求17的預(yù)處理組件，其中在所述預(yù)重整床中所述 燃料原料的表觀速度在STP條件下為1. 3ft/s。
19. 按照權(quán)利要求1的預(yù)處理組件，其中所述預(yù)重整單元還適合 于從所述燃料原料中除去含硫化合物。
20. 對用于燃料電池的燃料原料進(jìn)行處理的預(yù)處理組件，所述燃 料原料包括氧和具有高級和低級烴組分的烴，所述預(yù)處理組件包括用于減少在所述燃料原料中的氧的脫氧單元； 用于減少在所述燃料原料中的丙烯的丙烷處理器單元；和 用于減少在所述燃料原料中的高級烴組分的預(yù)重整單元。
21. 按照權(quán)利要求20的預(yù)處理組件，其中所述丙烷處理器單元包 括鎳基耐碳催化劑。
22. 按照權(quán)利要求21的預(yù)處理組件，其中所述脫氧單元、所述丙 烷處理器單元和所述預(yù)重整單元設(shè)置在共用的容器內(nèi)。
23. 按照權(quán)利要求22的預(yù)處理組件，其中所述脫氧單元包括脫氧 床，所述預(yù)重整單元包括預(yù)重整床，且所述丙烷處理器單元包括丙烷 處理器床。
24. 按照權(quán)利要求23的預(yù)處理組件，其中所述脫氧床、所述丙烷 處理器床和所述預(yù)重整床設(shè)置在所述共用的容器內(nèi)，使得所述燃料原 料首先流經(jīng)所述脫氧床，然后流經(jīng)所述丙烷處理器床和所述預(yù)重整床 之一，并且隨后流經(jīng)所述丙烷處理器床和所述預(yù)重整床中的另一個(gè)。
25. 按照權(quán)利要求24的預(yù)處理組件，其中所述脫氧床、所述丙烷 處理器床和所述預(yù)重整床設(shè)置在所述共用的容器內(nèi)，使得所述燃料原 料首先流經(jīng)所述脫氧床，然后流經(jīng)所述丙烷處理器床，和隨后流經(jīng)所 述預(yù)重整床。
26. 按照權(quán)利要求24的預(yù)處理組件，其中所述脫氧床包括脫氧催 化劑，且所述預(yù)重整床包括預(yù)重整催化劑。
27. 按照權(quán)利要求26的預(yù)處理組件，其中所述脫氧催化劑是在三 氧化二鋁上的Pt-Pd催化劑、Pt-Rh-基催化劑和Rh-Pd-基三氧化二鋁 催化劑中的一種。
28. 按照權(quán)利要求27的預(yù)處理組件，其中所述脫氧催化劑是 G-74D。
29. 按照權(quán)利要求27的預(yù)處理組件，其中所述預(yù)重整催化劑是鎳 基催化劑。
30. 按照權(quán)利要求29的預(yù)處理組件，其中所述預(yù)重整催化劑是 C11-PR、 CRG-F、 CRG-LH和G-180中的一種。
31. 按照權(quán)利要求30的預(yù)處理組件，其中所述耐碳催化劑是 FCR-HC59。
32. 按照權(quán)利要求31的預(yù)處理組件，其中 所述脫氧床的體積為0. 7立方英尺； 所述丙烷處理器床的體積為0. 75立方英尺；所述預(yù)重整床的體積為1. 7立方英尺。
33.按照權(quán)利要求32的預(yù)處理組件，其中 在所述脫氧床中所述燃料原料的空速為5000至10000小時(shí)—、 在所述丙烷處理器床中所述燃料原料的空速為1900至10000小時(shí)—；和在所述預(yù)重整處理器床中所述燃料原料的空速為2000至5000小時(shí)—\
34. 按照權(quán)利要求33的預(yù)處理組件，其中燃料進(jìn)口溫度為300 至450匸，
35. 按照權(quán)利要求34的預(yù)處理組件，其中所述脫氧器床適合于 在300和600 C之間的溫度下操作，所述丙烷處理器床適合于在300 和540 n之間的溫度下操作，并且所述預(yù)重整床適合于在300和540 r之間的溫度下操作。
36. 按照權(quán)利要求35的預(yù)處理組件，其中在所述燃料原料中蒸 汽與碳的比值為2.9至3.4。
37. 按照權(quán)利要求20的預(yù)處理組件，其中所述預(yù)重整單元還適 合于從所述燃料原料中除去含硫化合物。
38. 對用于燃料電池的燃料原料進(jìn)行處理的燃料處理方法，所 述燃料原料包括氧和具有高級和低級烴組分的烴，所述燃料處理方法 包括如下步驟提供所述燃料原料；使用脫氧單元減少在所述燃料原料中的氧； 使用預(yù)重整單元減少在所述燃料原料中的所述高級烴組分； 其中所述脫氧單元和所述預(yù)重整單元設(shè)置在共用的容器內(nèi)，使得 所述燃料原料首先流經(jīng)所述脫氧單元并隨后流經(jīng)所述預(yù)重整單元。
39. 按照權(quán)利要求38的燃料處理方法，其中所述脫氧單元包括 脫氧床，且所述預(yù)重整單元包括預(yù)重整床，沿所述燃料原料的流動(dòng)路 徑，所述預(yù)重整床在所述脫氧床之后。
40. 按照權(quán)利要求39的燃料處理方法，其中所述脫氧床包括脫氧催化劑，且所述預(yù)重整床包括預(yù)重整催化劑。
41. 按照權(quán)利要求40的燃料處理方法，其中所述脫氧催化劑是在 三氧化二鋁上的Pt-Pd催化劑、Pt-Rh-基催化劑和Rh-Pd-基三氧化二 鋁催化劑中的一種，且其中所述預(yù)重整催化劑是鎳基催化劑。
42. 按照權(quán)利要求41的燃料處理方法，其中所述脫氧催化劑是 G-74D。
43. 按照權(quán)利要求41的燃料處理方法，其中所述預(yù)重整催化劑是 C11-PR、 CRG-F、 CRG-LH和G-180中的一種。
44. 按照權(quán)利要求39的燃料處理方法，還包括使用丙烷處理器單 元減少在所述燃料原料中的丙烯的步驟。
45. 按照權(quán)利要求34的燃料處理方法，其中所述丙烷處理器單元 設(shè)置在所述共用的容器中，并包括丙烷處理床。
46. 按照權(quán)利要求45的燃料處理方法，其中所述脫氧器床、所述 預(yù)重整床和所述丙烷處理器床設(shè)置在所述共用的容器中，使得所述燃 料原料首先流經(jīng)所述脫氧床，然后流經(jīng)所述丙烷處理床和所述預(yù)重整 床中之一，并隨后流經(jīng)所述丙烷處理床和所述預(yù)重整床中的另一個(gè)。
47. 按照權(quán)利要求46的燃料處理方法，其中所述丙烷處理床包括 鎳基耐碳催化劑。
48. 按照權(quán)利要求43的燃料處理方法，其中所述耐碳催化劑是 FCR-HC59。
49. 按照權(quán)利要求38的燃料處理方法，其中在所述脫氧床中減少 所述氧的步驟產(chǎn)生了氫，并且所述低級烴組分在所述預(yù)重整床中被轉(zhuǎn) 化以生成氫。
50. 按照權(quán)利要求49的燃料處理方法，其中在所述預(yù)重整床中所述燃料原料的空速使得在所述預(yù)重整床中產(chǎn)生并保持了氫反擴(kuò)散。
51. 按照權(quán)利要求38的燃料處理方法，還包括在所述預(yù)重整單元 中從所述燃料原料中除去含硫化合物的步驟。
52. 使用燃料原料的燃料電池系統(tǒng)，所述燃料原料包括氧和具有 高級和低級烴組分的烴，所述燃料電池系統(tǒng)包括用于處理所述燃料原料的預(yù)處理組件，該預(yù)處理組件包括用于 減少在所述燃料原料中的氧的脫氧單元；用于減少在所述燃料原料中 的高級烴組分的預(yù)重整單元；和一個(gè)共用的容器；其中所述脫氧單元 和所述預(yù)重整單元設(shè)置在所述共用的容器內(nèi)，使得所述燃料原料首先 流經(jīng)所述脫氧單元并隨后流經(jīng)所述預(yù)重整單元；和用于接收流經(jīng)所述預(yù)處理組件之后的所述燃料原料的燃料電池。
53. 按照權(quán)利要求52的燃料電池系統(tǒng)，其中所述預(yù)處理組件還包 括用于處理在所述燃料中的丙烷和丙烯的丙烷處理器單元，所述丙烷 處理器單元設(shè)置在所述共用的反應(yīng)容器中。
54. 按照權(quán)利要求53的燃料電池系統(tǒng)，其中所述脫氧單元包括脫 氧床，所述預(yù)重整單元包括預(yù)重整床，且所述丙烷處理器單元包括丙 烷處理器床。
55. 按照權(quán)利要求54的燃料電池系統(tǒng)，其中所述脫氧床、所述丙烷處理器床和所述預(yù)重整床設(shè)置在共用的容 器中，使得所述燃料原料首先流經(jīng)所述脫氧床，然后流經(jīng)所述丙烷處 理器床和所述預(yù)重整床中之一，并隨后流經(jīng)所述丙烷處理器床和所述預(yù)重整床中的另一個(gè)。
56. 按照權(quán)利要求55的燃料電池系統(tǒng)，還包括用于在由所述預(yù)處理組件對所述燃料原料進(jìn)行處理之前對所述燃 料原料進(jìn)行預(yù)加熱的預(yù)加熱器。
57. 按照權(quán)利要求56的燃料電池系統(tǒng)，還包括述燃料原料中的硫含量的脫硫器。
58. 按照權(quán)利要求57的燃料電池系統(tǒng)，其中所述脫硫器在所述預(yù) 加熱器之前。
59. 按照權(quán)利要求56的燃料電池系統(tǒng)，其中所述預(yù)加熱器將所述 燃料原料加熱到約375 r。
60. 按照權(quán)利要求54的燃料電池系統(tǒng)，其中 所述脫氧器床包括在三氧化二鋁上的Pt-Pd催化劑、Pt-Rh-基催化劑和Rh-Pd-基三氧化二鋁催化劑中的一種； 所述預(yù)重整床包括鎳基催化劑；和 所述丙烷處理器床包括鎳基耐碳催化劑。
61. 按照權(quán)利要求60的燃料電池系統(tǒng)，其中所述鎳基耐碳催化劑 摻雜有促進(jìn)劑，所述促進(jìn)劑包含氧化鈰、氧化鑭、鈀和鉑中的至少一 種。
62. 按照權(quán)利要求61的燃料電池系統(tǒng)，其中 脫氧床包含G-74D催化劑；所述預(yù)重整床包含C11-PR、 CRG-F、 CRG-LH和G-180中的一種；和所述丙烷處理器床包含F(xiàn)CR-HC59催化劑。
63. 按照權(quán)利要求52的燃料電池系統(tǒng)，其中所述脫氧單元在減少 所述氧的過程中產(chǎn)生氫，且所述預(yù)重整單元將一部分所述低級烴組分 轉(zhuǎn)化為氫，以在所述預(yù)重整單元中保持還原環(huán)境。
64. 按照權(quán)利要求63的燃料電池系統(tǒng)，其中在所述預(yù)重整單元中 燃料原料的空速使得在所述預(yù)重整單元中產(chǎn)生并保持了氫反擴(kuò)散。
65. 按照權(quán)利要求52的燃料電池系統(tǒng)，其中所述預(yù)重整單元還適 合于從所述燃料原料中除去含硫化合物。
66. 按照權(quán)利要求52的燃料電池系統(tǒng)，其中所述燃料電池是熔融 碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池中的一種。
67. 按照權(quán)利要求1的預(yù)處理組件，其中所述燃料原料是多重燃 料，例如天然氣、高峰補(bǔ)償氣體、煤層甲烷、沼氣、丙烷、LPG和HD-5。
68. 按照權(quán)利要求20的預(yù)處理組件，其中所述組件適合于處理天 然氣、HD-5和LPG烴燃料原料，以產(chǎn)生用于高溫燃料電池的富甲烷氣
全文摘要
一種用于對用于燃料電池的含有氧和具有高級和低級烴組分的烴的燃料原料進(jìn)行處理的預(yù)處理組件和方法，其中所述預(yù)處理組件具有用于減少在燃料原料中的氧的脫氧床，和用于減少燃料原料中的高級烴組分的預(yù)重整床，其中所述脫氧床和所述預(yù)重整床設(shè)置在共用的反應(yīng)容器內(nèi)，使得所述燃料原料首先流經(jīng)所述脫氧床和隨后流經(jīng)所述預(yù)重整床。所述預(yù)重整組件還可以包括用于處理在燃料原料中的丙烷和丙烯的丙烷處理器床，其中丙烷處理器床設(shè)置在所述設(shè)有脫氧床和預(yù)重整床的共用的反應(yīng)容器內(nèi)。
文檔編號C01B3/32GK101287815SQ200580037035
公開日2008年10月15日 申請日期2005年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月2日
發(fā)明者J·M·戴利, S·P·卡蒂卡內(nèi)尼 申請人:燃料電池能有限公司