专利名称：处理器原料增压上游应用的加氢脱硫器再循环的制作方法
处理器原料增压上游应用的加氢脱硫器再循环技术领域
燃料处理器从低压烃原料例如厌氧消化池气体(ADG)中提取富含氢气的重整产 物(reformate)。使用蒸汽喷射器所产生的压力将一些所产生的富含氢气的重整产物再循 环到加氢脱硫器的原料入口。为了降低该喷射器中所需的升压，再循环重整产物是在泵的 上游注射的，该泵对加氢脱硫器所用的原料进行加压。
背景技术：
用作燃料电池发电厂的燃料的富含氢气的重整产物气体必须包括非常少的一氧 化碳来避免催化剂的降解。由多种烃燃料来产生富含氢气的重整产物气体是公知的。在一 种典型的催化蒸汽燃料处理器中，首先从燃料中脱硫，其后将该无硫的燃料与蒸汽混合用 于蒸汽重整器，在这里从燃料中提取主要份数的(significant fraction of)氢气，其后在 一级或多级水煤气变换反应器中，将主要量的(significant amount of ) —氧化碳转化成 为无毒的二氧化碳，同时产生另外的氢气。为了将氢气提供给加氢脱硫方法，将一些重整产 物再循环到加氢脱硫器的入口。
图1举例说明了一种已知的处理燃料的系统的主要部件，该系统从厌氧消化池气 体中提取在管道11中富含氢气的重整产物气体。该厌氧原料由厌氧消化池12，经由管道 13提供到原料增压泵14的入口 15，在泵中对该厌氧原料加压。该原料流量由响应于控制 器17的阀16调节。
管道11中的一部分的重整产物气体通过流量限制器18和管道19传送来与原料 在加氢脱硫器(HDQ 21的入口 20处混合。管道M将HDS的排气25连接到蒸汽喷射器28 的第二入口(secondary inlet力6。第一入口(primary inlet)四接收管道32中的蒸汽， 其流量由接收来自蒸汽源36的蒸汽的阀34调节。蒸汽通过喷射器28的流动在第二入口 26处产生真空，其抽送脱硫原料穿过管道24，并且将该脱硫原料与蒸汽混合。该混合物然 后通过喷射器观的喷射器出口 37，作为在管道38中的喷射器流出物，传送到燃料处理系统 (FPS)40。
该混合的蒸汽和脱硫原料然后在蒸汽重整器42中转化成为氢气，一氧化碳，二氧 化碳和痕量的其他气体，将其在管道43中的输出物供给到一个或多个变换反应器44中。变 换反应器44将另外的蒸汽和有害的一氧化碳转化成为另外的氢气和无毒的二氧化碳，来 提供富含氢气的重整产物气体。燃料处理器系统(FPQ 40是常规的，并且包括重整器42和 变换反应器44，以及多种热交换器和其他辅助设备(为了简洁未示出)。
为了使得来自管道11的富含氢气的重整产物再循环气体到达HDS入口 20，在喷射 器观的第二入口沈和出口 40之间的压力升高Pejt必须大于沿着燃料处理系统的压力降 Pfps和通过加氢脱硫器21的压力降Phds的总和。发明内容
经济上的优势可以通过利用由废物如厌氧消化池气体(ADG)所产生的燃料来实现，ADG提供了来自有机材料的厌氧分解的甲烷。但是，这种类型的燃料仅仅在低压下可获 得，并且典型的是在转化成为重整产物之前，泵压到更高的，更有用的压力。
用备选燃料例如生物燃料运行的天然气燃料电池发电厂会受限于最大功率，这归 因于将燃料泵送到该发电厂中的蒸汽喷射器观中的限制。来自垃圾填埋场和废水处理厂 的厌氧消化池的生物燃料典型地除了存在于燃料中的甲烷之外，还包括35%-45%的二氧化 碳(CO2)。结果，在燃料处理器中的喷射器必须泵送大约1. 5体积的较浓稠的(denser)生 物燃料气体，来提供与1体积的管线天然气中存在的相同量的甲烷。当喷射器燃料入口压 力不再低到足以将重整产物再循环气体抽送到加氢脱硫器中时，这种增加的喷射器泵送要 求会限制燃料电池发电厂的最大产出。这可以如下来缓解将重整产物再循环物流改道发 送到外部泵的入口，其然后可以将该重整产物抽送到生物燃料气体中，并且充当了压力推 进器来帮助喷射器将足够的生物燃料泵送到发电厂中，来实现额定的功率输出。
为了有效使用燃料、重量和空间，如果寄生功率(parasitic power)的量最小化， 则燃料电池发电厂47中的方法例如将氢气和氧气向电的转化是最有效的。因此，应当避免 例如用于再循环的另外的泵。在这种情况中，再循环泵会是不实用的，因为低流动性和明显 的压头上升(head rise)的要求是很困难的(difficult at best)。喷射器被用于产生驱 动再循环氢气的循环所必需的升压。但是，喷射器的效力范围是有限的。结果，在ADG-燃 料供给的燃料电池发电厂的“寿命末期”，功率输出会降低到额定功率的75%，这主要归因于 氢气再循环压力问题。
喷射器所需的升压(用于将再循环重整产物提供给烃原料加氢脱硫器)是通过将 该再循环重整产物供给到原料泵上游来降低的。
按照下面的附图所示的示例性实施方案的详细说明，变化将是显而易见的。
图1是现有技术中已知的一种燃料处理系统的简化的原理结构图，该系统用于从 厌氧消化池气体原料中提取富含氢气的重整产物气体。
图2是一种燃料处理系统的简化的原理结构图，该系统用于从厌氧消化池气体原 料中提取富含氢气的重整产物气体，所述的气体原料具有通过原料泵增加的用于加氢脱硫 器的氢气再循环气体的压力。
具体实施方式
使用常规喷射器的足够的氢气再循环是如下来保证的使得管道11中的富含氢 气的重整产物再循环气体通过流量限制器18和管道19a到达在原料泵14的入口 15处的 气流连接器45。该富含氢气的重整产物再循环气体因此具有泵14的升压益处，由此减少了 跨喷射器观的第二入口的所需的升压PeJt。
泵14上的附加负载是小的，并且在系统中需要极小的附加成本、重量或者体积。 该再循环氢气的压力是通过调整喷射器38的第一入口四的蒸汽压力来保持高于泵14的 所需的入口压力。控制器17通过调整响应于来自压力传感器48的压力指示的阀34来保 持该再循环氢气压力。
虽然已经描述了在系统中使用厌氧消化池气体，但是所公开的用于提高氢气再循环气体压力的方法可以用于其他燃料。
权利要求
1.一种设备，其包括包括至少蒸汽重整器0 和变换反应器04)的燃料处理器(40)，其配置来在输出管 道(11)中提供富含氢气的重整产物气体；加氢脱硫器；喷射器(观)，其配置来在第一入口 09)处接收蒸汽(36)，该喷射器被配置来将喷射器 流出物(38)提供给所述的燃料处理器，所述的喷射器的第二入口 06)被配置来接收来自 所述的加氢脱硫器的脱硫燃料；原料增压泵(14)，其配置来在泵入口(15)处接收烃原料(12)，并且将加压的烃原料提 供给所述的加氢脱硫器；特征在于在所述的燃料处理器的输出管道(11)与所述的原料增压泵的入口(1 之间的气流连 接器(18，19a，45)，其配置来将所述的燃料处理器所产生的一部分的富含氢气的重整产物 气体传送到所述的原料增压泵的入口。
2.根据权利要求1的设备，其进一步的特征在于所述的烃燃料的来源包括厌氧消化池(12)。
3.一种方法，其特征在于通过原料增压泵(14)抽取厌氧消化池气体(12，13,1 和富含氢气的重整产物再循环 气体(11,18,19a,45)而供给加氢脱硫器(21)的入口 (20)；将加氢脱硫器的排气供给04)到喷射器08)的第二入口(26)，该喷射器08)的第一 入口 09)供给蒸汽(36)，该喷射器08)的出口 00)供给到燃料处理器(40，42-44)，该燃 料处理器产生了所述的富含氢气的重整产物再循环气体；和将富含氢气的重整产物再循环气体的压力选择性地保持(34)高于原料增压泵的入口 压力。
4.根据权利要求3的方法，其进一步的特征在于将所述的富含氢气的重整产物气体供给(11)到燃料电池发电厂G7)，由此拓宽 (extend)所述的燃料电池发电厂对于厌氧消化池气体的作业范围。
全文摘要
通过重整器(42)和变换反应器(44)的燃料处理将烃原料(12)和蒸汽(36)转化成为富含氢气的重整产物(11)，其例如用于燃料电池发电厂(47)中。将一些重整产物通过限制器(18)再循环到原料泵(14)的入口(15)，由此将它的压力升高到足以引起再循环流过加氢脱硫器(21)和蒸汽(36)驱动的喷射器(28)的第二入口(26)。再循环压力(48)通过控制器(17)所调节的阀(34)由蒸汽压力保持。
文档编号C10G57/00GK102037103SQ200880129341
公开日2011年4月27日 申请日期2008年5月22日 优先权日2008年5月22日
发明者J·D·伊索姆, J·L·普雷斯顿, P·F·富利 申请人:Utc 电力公司