[发明专利]处理器原料增压上游应用的加氢脱硫器再循环

说明书

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）一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(HDS)21的入口20处混合。管道24将HDS的排气25连接到蒸汽喷射器28的第二入口（secondary inlet）26。第一入口（primary inlet）29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28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(FPS)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28的第二入口26和出口40之间的压力升高P_ejt必须大于沿着燃料处理系统的压力降P_fps和通过加氢脱硫器21的压力降P_hds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28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。