專利名稱：吸附式脫硫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸附式脫硫器，更為詳細(xì)地涉及一種在燃料電池系統(tǒng)中去除包含在向燃料處理裝置的重整反應(yīng)器供給的原料中的硫化合物及雜質(zhì)的吸附式脫硫器。
背景技術(shù)：
在燃料電池系統(tǒng)中，燃料處理裝置包括脫硫器、重整反應(yīng)器、一氧化碳減量反應(yīng)器及一氧化碳去除反應(yīng)器。脫硫器去除包含在向燃料處理裝置供給的原料中的硫磺成分。已去除硫磺成分的反應(yīng)氣體被導(dǎo)入重整反應(yīng)器并生成氫氣。在富含氫氣成分的重整氣體中含有一氧化碳。要將重整氣體在高分子電解質(zhì)燃料電池中作為燃料來使用，需要從重整氣體中去除一氧化碳。為此，在重整反應(yīng)器中生成的重整氣體為了降低一氧化碳的濃度而經(jīng)過一氧化碳減量反應(yīng)器，接著被導(dǎo)入將一氧化碳的濃度降低至IOppm以下的一氧化碳去除反應(yīng)器，并且最終成為已去除一氧化碳的氫氣混合氣體。在此生成的氫氣混合氣體在高分子電解質(zhì)燃料電池中經(jīng)過電化學(xué)反應(yīng)而生產(chǎn)電力及熱量。例如，脫硫器根據(jù)催化劑的種類而不同，但分為低溫型脫硫器和高溫型脫硫器這兩大類。高溫型脫硫器適用加氫脫硫處理(HDS ;hydrideSulfuriSati0n)法，S卩，將硫化合物轉(zhuǎn)換成后使用ZnO催化劑去除硫磺。低溫型脫硫器在向重整反應(yīng)器供給燃料之前使用低溫型吸附劑一活性炭、沸石、 分子篩(molecular sieves)或氧化鐵(iron oxide)等而去除硫磺成分。作為低溫型脫硫器的吸附式脫硫器由于對硫化合物的吸附容量不大，因此需要定期地替換吸附劑或者需要進(jìn)行吸附劑的再生過程。包含在城市煤氣(LNG)管道內(nèi)的硫化合物由于和加臭劑混合比之間的不平衡，可能會過量地供給至吸附式脫硫器。而且，隨著城市煤氣管道的老化，可能會生銹或產(chǎn)生雜質(zhì)，并且供給至吸附式脫硫器。在吸附式脫硫器中未被吸附的硫化合物供給至重整反應(yīng)器，并被吸附于重整催化齊U。因此可能會導(dǎo)致重整催化劑的中毒，從而降低重整催化劑的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種吸附式脫硫器，其用于去除包含在向燃料處理裝置的重整反應(yīng)器供給的燃料中的硫化合物及雜質(zhì)。本發(fā)明一實施例的吸附式脫硫器包括脫硫單元，在使用烴類氣態(tài)原料生成氫氣時，去除包含于所述燃料中的加臭劑成分硫化合物；以及過濾器，設(shè)置在所述脫硫單元的前方，從流入所述脫硫單元的所述燃料中去除雜質(zhì)。所述脫硫單元可包括外殼，在所述過濾器側(cè)具有入口端口，在所述入口端口的相反側(cè)具有出口端口 ；吸附劑，吸附包含在流通于所述入口端口和所述出口端口之間的所述燃料中的所述硫化合物；以及脫硫材料排出防止膜，在所述外殼內(nèi)設(shè)置在所述吸附劑的兩側(cè)，以防止從所述原料脫硫并被吸附于所述吸附劑的脫硫材料的脫離。
所述脫硫材料排出防止膜可包括第一脫硫材料排出防止膜，配置在所述外殼的所述入口端口和所述吸附劑之間；以及第二脫硫材料排出防止膜，配置在所述吸附劑和所述外殼的所述出口端口之間。所述脫硫單元可進(jìn)一步包括氣體分流板，設(shè)置在所述第一脫硫材料排出防止膜和所述第二脫硫材料排出防止膜之間，針對所述吸附劑均勻地分配所述燃料的流動。所述氣體分流板可配置為多個，從而將所述吸附劑劃分為多個。所述脫硫材料排出防止膜可由無紡布形成。所述氣體分流板可由圓板形成，且形成有使所述燃料通過的多個細(xì)孔。本發(fā)明的一實施例的吸附式脫硫器可包括插入部件，兩端插入于所述過濾器的出口端口和所述外殼的入口端口，以形成所述燃料的通道；以及結(jié)合部件，將所述插入部件的兩端中的其中一端結(jié)合于所述過濾器的所述出口端口，且將另一端結(jié)合于所述外殼的所述入口端口。如此，根據(jù)本發(fā)明的一實施例，由于在脫硫單元的前方具有過濾器，因此具有去除包含在氣態(tài)烴類燃料(例如，LNG)中的雜質(zhì)及硫化合物并供給至燃料處理裝置的重整反應(yīng)器的效果。即，能夠防止脫硫單元及吸附劑受到污染。而且由于使用插入部件和結(jié)合部件來連接過濾器的出口端口與脫硫單元的外殼的入口端口，因此易于替換過濾器及吸附劑。


圖1是向燃料電池的堆棧供給燃料的燃料處理裝置的方塊圖。圖2是本發(fā)明的一實施例的吸附式脫硫器的立體圖。圖3是圖2的III - III向剖視圖。圖4是圖2中氣體分流板的俯視圖。
具體實施例方式下面，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實施例，以使本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員易于實施本發(fā)明。但是，本發(fā)明可通過各種不同的形式來實現(xiàn)，并不局限于在此說明的實施例。在附圖中為了清楚地說明本發(fā)明，省略了與說明無關(guān)的部分，并在通篇說明書中對于相同或相似的構(gòu)件使用相同的附圖標(biāo)記。圖1是向燃料電池的堆棧供給燃料的燃料處理裝置的方塊圖。參照圖1，燃料處理裝置100構(gòu)成為向堆棧200供給對烴類(例如城市煤氣(LNG))氣態(tài)燃料進(jìn)行重整而生成的氫氣。例如，燃料處理裝置100包括吸附式脫硫器11、重整反應(yīng)器12、一氧化碳減量反應(yīng)器13及一氧化碳去除反應(yīng)器14。吸附式脫硫器11吸附包含在被供給的原料中的硫磺成分以進(jìn)行脫硫，重整反應(yīng)器12導(dǎo)入已去除硫磺成分的即已脫硫的反應(yīng)氣體后生成氫氣，一氧化碳減量反應(yīng)器13及一氧化碳去除反應(yīng)器14從富含氫氣成分的重整氣體中減量及去除一氧化碳。在將城市煤氣作為原料來使用的情況下，由于城市煤氣管道的老化，可能會產(chǎn)生雜質(zhì)并流入燃料處理裝置100。而且，也有可能使由于加臭劑成分的固化而產(chǎn)生的較大的塊狀物流入。在本實施例中，雜質(zhì)的概念中包含加臭劑塊。加臭劑是能夠讓人用氣味來識別城市煤氣泄露的添加劑，其包括硫化合物。
圖2是本發(fā)明的一實施例中的吸附式脫硫器的立體圖，圖3是圖2的III -III向剖視圖。參照圖2及圖3，一實施例的吸附式脫硫器11構(gòu)成為在燃料處理裝置100中使用氣態(tài)原料生成向堆棧200供給的氫氣時，去除包含于燃料中的加臭劑成分——硫化合物，并且去除包含在燃料——城市煤氣中的雜質(zhì)。例如，吸附式脫硫器11包括脫硫單元20，去除硫化合物；以及過濾器30，對于向脫硫單元20流入的燃料進(jìn)行初次過濾，以初次濾掉粒徑較大的雜質(zhì)。在過濾器30中內(nèi)置有用于過濾包含加臭劑塊的雜質(zhì)的過濾部件31，并且在兩側(cè)具有入口端口 32與出口端口 33，所述過濾器30設(shè)置在脫硫單元20的燃料流入側(cè)的前方。脫硫單元20包括使燃料流通的外殼23、內(nèi)置在外殼23中的吸附劑沈、脫硫材料排出防止膜M以及氣體分流板25。外殼23在過濾器30側(cè)具有入口端口 21，并且在入口端口 21的相反側(cè)具有出口端口 22。過濾器30的出口端口 33與脫硫單元20的外殼23的入口端口 21連接，以使燃料從過濾器30流通至脫硫單元20。為此，在過濾器30與脫硫單元20之間設(shè)置有插入部件 40與結(jié)合部件50。插入部件40與結(jié)合部件50在吸附式脫硫器11中易于使過濾器30和脫硫單元20分離及結(jié)合。更為具體地，過濾器30的出口端口 33和外殼23的入口端口 21分別具有相比端口直徑向圓周方向大幅擴徑的第一凸緣41和第二凸緣42。插入部件40的兩端中的其中一端與過濾器30的出口端口 33連接，另一端與外殼23的入口端口 21連接。而且，插入部件 40的兩端分別具有相比直徑向圓周方向大幅擴徑的第三凸緣43和第四凸緣44。當(dāng)插入部件40插入于過濾器30的出口端口 33和外殼23的入口端口 21時，第三凸緣43和第四凸緣44分別與第一凸緣41和第二凸緣42相對。插入部件40在兩端分別通過0型圈45，與過濾器30的出口端口 33之間及與外殼23的入口端口 21之間形成氣密性結(jié)構(gòu)，并在過濾器30和脫硫單元20之間形成燃料通道。結(jié)合部件50可形成為一個，但在本實施例中例舉由彈性材料形成的第一結(jié)合部件51和第二結(jié)合部件52。第一結(jié)合部件51用于結(jié)合形成于過濾器30的出口端口 33側(cè)的第一凸緣41和插入部件40的第三凸緣43。第二結(jié)合部件52用于結(jié)合插入部件40的第四凸緣44和外殼23的第二凸緣42。因此，能夠通過去除第一結(jié)合部件51來分離過濾器30 和插入部件40，并且能夠通過去除第二結(jié)合部件52來分離插入部件40和外殼23。在本實施例中的吸附式脫硫器11在燃料電池系統(tǒng)的使用過程中，若由于城市煤氣管道中的污染物質(zhì)而過濾器30受到污染，則只替換過濾器30即可，若吸附劑沈的壽命已盡，則只替換吸附劑26即可。此外，包括過濾器30和脫硫單元20的吸附式脫硫器11形成為直線排列結(jié)構(gòu)，因此能夠方便地在以垂直形狀構(gòu)成的燃料電池系統(tǒng)殼體(未圖示)內(nèi)設(shè)置及替換燃料處理裝置 100。在脫硫單元20中，吸附劑沈吸附包含在填充于外殼23的入口端口 21和出口端口 22之間并進(jìn)行流通的燃料中的硫化合物。脫硫材料排出防止膜M在外殼23內(nèi)設(shè)置在吸附劑沈的兩側(cè)，以防止從流通的原料中脫除并被吸附劑26吸附的脫硫材料的脫離，而且在脫硫材料已脫離的情況下，也防止脫硫材料向出口端口 22排出。為此，脫硫材料排出防止膜M包括第一脫硫材料排出防止膜241和第二脫硫材料排出防止膜M2。即第一脫硫材料排出防止膜241配置在外殼23的入口端口 21和吸附劑沈之間， 用于初次防止脫硫材料的脫離及排出。第二脫硫材料排出防止膜242配置在吸附劑沈和外殼23的出口端口 22之間，用于二次防止脫硫材料的脫離及排出。例如，第一脫硫材料排出防止膜241和第二脫硫材料排出防止膜242可形成為具有比脫硫材料的粒徑更小尺寸(例如，脫硫材料粒子的1/ 的孔的薄膜或無紡布。在脫硫單元20中，氣體分流板25設(shè)置在外殼23內(nèi)的第一脫硫材料排出防止膜 241和第二脫硫材料排出防止膜M2之間，被構(gòu)成為能夠針對吸附劑沈均勻地分配燃料流。即氣體分流板25控制所流通的燃料流，以防止燃料不與吸附劑沈反應(yīng)而進(jìn)行流通。氣體分流板25可配置為多個，并且在彼此間具有預(yù)定間隔，以將吸附劑沈劃分為多個。 因此，多個氣體分流板25比單個結(jié)構(gòu)相比，能夠更加均勻地分配所流通的燃料流。圖4是圖2中的氣體分流板的俯視圖。參照圖4，氣體分流板25形成為圓板，且內(nèi)置于外殼23內(nèi)，并且等距離具有用于使經(jīng)由吸附劑沈的燃料通過的多個細(xì)孔(hole)251。因此，氣體分流板25能夠防止燃料沿著外殼23的內(nèi)表面前進(jìn)而不經(jīng)由吸附劑沈， 并且使燃料經(jīng)由等距離分布的多個細(xì)孔251而均勻地分配于吸附劑26，并進(jìn)行反應(yīng)而脫硫ο以上說明了本發(fā)明的較佳實施例，但本發(fā)明并不局限于此，在權(quán)利要求書和說明書以及說明書附圖所公開的范圍內(nèi)可由不同的變形方式進(jìn)行實施，毋庸置疑這也屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種吸附式脫硫器，包括脫硫單元，在使用烴類氣態(tài)原料生成氫氣時，去除包含在所述燃料中的加臭劑成分——硫化合物；以及過濾器，設(shè)置在所述脫硫單元的前方，從流入所述脫硫單元的所述燃料中去除雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附式脫硫器，所述脫硫單元包括外殼，在所述過濾器側(cè)具有入口端口，在所述入口端口的相反側(cè)具有出口端口；吸附劑，吸附包含在流通于所述入口端口和所述出口端口之間的所述燃料中的所述硫化合物；以及脫硫材料排出防止膜，在所述外殼內(nèi)設(shè)置在所述吸附劑的兩側(cè)，以防止從所述原料脫硫并被所述吸附劑吸附的脫硫材料的脫離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸附式脫硫器，所述脫硫材料排出防止膜包括第一脫硫材料排出防止膜，配置在所述外殼的所述入口端口與所述吸附劑之間；以及第二脫硫材料排出防止膜，配置在所述吸附劑與所述外殼的所述出口端口之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸附式脫硫器，所述脫硫單元進(jìn)一步包括氣體分流板，設(shè)置在所述第一脫硫材料排出防止膜與所述第二脫硫材料排出防止膜之間，且針對所述吸附劑均勻地分配所述燃料的流動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸附式脫硫器，所述氣體分流板配置為多個，以將所述吸附劑劃分為多個。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸附式脫硫器，所述脫硫材料排出防止膜由無紡布形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸附式脫硫器，所述氣體分流板由圓板形成，且形成有使所述燃料通過的多個細(xì)孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸附式脫硫器，包括插入部件，兩端插入于所述過濾器的出口端口和所述外殼的入口端口，以形成所述燃料的通道；以及結(jié)合部件，將所述插入部件的兩端中的其中一端結(jié)合于所述過濾器的所述出口端口， 且將另一端結(jié)合于所述外殼的所述入口端口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種吸附式脫硫器，用于去除包含在向重整反應(yīng)器供給的燃料中的硫化合物及雜質(zhì)，本發(fā)明一實施例的吸附式脫硫器包括脫硫單元，在使用烴類氣態(tài)原料生成氫氣時，去除包含在所述燃料中的加臭劑成分——硫化合物；以及過濾器，設(shè)置在所述脫硫單元的前方，從流入所述脫硫單元的所述燃料中去除雜質(zhì)。
文檔編號H01M8/04GK102473949SQ201080034964
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者全善祐, 尹寄石, 徐廷喆, 洪炳善, 玄治雄, 趙瑩穆, 辛美男, 金淏碩 申請人:(株)三千里, 燃料電池能量公司