JP5117014B2 - Kerosene desulfurization agent, desulfurization method, and fuel cell system using the same - Google Patents
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Description
本発明は灯油の脱硫剤に関する。また本発明は該脱硫剤を用いて硫黄分を含有する灯油を脱硫する方法に関する。さらに本発明は該脱硫剤を充填した脱硫装置を備えた燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a desulfurization agent for kerosene. The present invention also relates to a method for desulfurizing kerosene containing sulfur using the desulfurizing agent. Furthermore, the present invention relates to a fuel cell system provided with a desulfurization device filled with the desulfurization agent.
燃料電池は燃料の燃焼反応による自由エネルギー変化を直接電気エネルギーとして取り出せるため、高い効率が得られるという特徴がある。さらに有害物質を排出しないことも相俟って、様々な用途への展開が図られている。特に固体高分子形燃料電池は、出力密度が高く、コンパクトで、しかも低温で作動するのが特徴である。
一般的に燃料電池用の燃料ガスとしては水素を主成分とするガスが用いられるが、その原料には天然ガス、LPG、ナフサ、灯油等の炭化水素、あるいはメタノール、エタノール等のアルコール、若しくはジメチルエーテル等のエーテルなどが用いられる。これら炭素と水素を含む原料を水蒸気とともに触媒上で高温処理して改質したり、酸素含有気体で部分酸化したり、また水蒸気と酸素含有気体が共存する系において自己熱回収型の改質反応を行うことにより得られる水素を、基本的には燃料電池用の燃料水素としている。
A fuel cell has a feature that high efficiency can be obtained because a free energy change caused by a combustion reaction of fuel can be directly taken out as electric energy. In addition to the fact that it does not emit harmful substances, it is being developed for various uses. In particular, solid polymer fuel cells are characterized by high power density, compactness, and operation at low temperatures.
As a fuel gas for a fuel cell, a gas containing hydrogen as a main component is generally used. The raw material is a hydrocarbon such as natural gas, LPG, naphtha or kerosene, alcohol such as methanol or ethanol, or dimethyl ether. Etc. are used. These raw materials containing carbon and hydrogen are reformed by treating them with steam at a high temperature on a catalyst, partially oxidized with an oxygen-containing gas, or a self-heat recovery type reforming reaction in a system in which steam and an oxygen-containing gas coexist. The hydrogen obtained by performing is basically used as fuel hydrogen for fuel cells.
しかし、これらの原料中には水素以外の元素も存在するため、燃料電池への燃料ガス中に炭素由来の不純物が混入することは避けられない。例えば、一酸化炭素は燃料電池の電極触媒として使われている白金系貴金属を被毒するため、燃料ガス中に一酸化炭素が存在すると充分な発電特性が得られなくなる。特に低温作動させる燃料電池ほど一酸化炭素吸着は強く、被毒を受けやすい。このため固体高分子形燃料電池を用いたシステムでは燃料ガス中の一酸化炭素の濃度が低減されていることが必要不可欠である。
このため原料を改質して得られた改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させ、水素と二酸化炭素に転化し、さらに微量残存した一酸化炭素を選択酸化で除去する方法が採られる。
最終的に一酸化炭素が十分低い濃度になるまで除去された燃料水素は燃料電池の陰極に導入され、ここでは電極触媒上でプロトンと電子に変換される。生成したプロトンは電解質中を陽極側へ移動し、外部回路を通ってきた電子とともに酸素と反応し、水を生成する。電子が外部回路を通ることにより電気を発生する。
However, since elements other than hydrogen exist in these raw materials, it is inevitable that impurities derived from carbon are mixed in the fuel gas to the fuel cell. For example, carbon monoxide poisons platinum-based noble metals used as electrode catalysts for fuel cells. Therefore, if carbon monoxide is present in the fuel gas, sufficient power generation characteristics cannot be obtained. In particular, a fuel cell operated at a low temperature has a stronger carbon monoxide adsorption and is more susceptible to poisoning. Therefore, in a system using a polymer electrolyte fuel cell, it is indispensable that the concentration of carbon monoxide in the fuel gas is reduced.
For this reason, a method is adopted in which carbon monoxide in the reformed gas obtained by reforming the raw material is reacted with water vapor, converted into hydrogen and carbon dioxide, and a small amount of remaining carbon monoxide is removed by selective oxidation. .
Finally, the fuel hydrogen removed until the carbon monoxide concentration is sufficiently low is introduced into the cathode of the fuel cell where it is converted into protons and electrons on the electrocatalyst. The produced protons move to the anode side in the electrolyte, react with oxygen together with the electrons that have passed through the external circuit, and produce water. Electrons generate electricity by passing through an external circuit.
これら燃料電池用燃料水素を製造するまでの原料改質、一酸化炭素除去の各工程、さらに陰極の電極に用いられる触媒は貴金属または銅などが還元状態で使われることが多く、このような状態では硫黄は触媒毒として作用し、水素製造工程または電池そのものの触媒活性を低下させ、効率が低下してしまうという問題がある。
従って、原料中に含まれる硫黄分を十分に除去することが水素製造工程に用いられている触媒さらには電極触媒を本来の性能で使用するために必要不可欠であると考えられる。
基本的に硫黄を除去する、いわゆる脱硫工程は水素製造工程の最初に行われる。その直後の改質工程に用いる触媒が十分機能するレベルまで硫黄濃度を低減する必要があるからである。従来はその硫黄濃度は0.1質量ppm以下あるいは0.05質量ppm(50質量ppb)以下と言われてきたが、近年、脱硫の要求性能は厳しくなっており、0.02質量ppm(20質量ppb)以下とすることが求められるようになってきた。
The catalyst used for the raw material reforming and carbon monoxide removal steps for producing fuel hydrogen for fuel cells and the cathode electrode is often used in a reduced state such as noble metal or copper. Then, sulfur acts as a catalyst poison, and there is a problem that the catalytic activity of the hydrogen production process or the battery itself is lowered and the efficiency is lowered.
Therefore, it is considered that it is indispensable to sufficiently remove the sulfur content contained in the raw material in order to use the catalyst used in the hydrogen production process and further the electrode catalyst in its original performance.
The so-called desulfurization step, which basically removes sulfur, takes place at the beginning of the hydrogen production step. This is because it is necessary to reduce the sulfur concentration to a level at which the catalyst used in the reforming process immediately after that sufficiently functions. Conventionally, it has been said that the sulfur concentration is 0.1 mass ppm or less or 0.05 mass ppm (50 mass ppb) or less. However, in recent years, the required performance of desulfurization has become severe, and 0.02 mass ppm (20 The mass ppb) or less has been demanded.
これまでは燃料電池用原料の硫黄分を除去する方法としては、脱硫触媒によって難脱硫性有機硫黄化合物を水素化脱硫して、一度吸着除去し易い硫化水素に変換し、適当な吸着剤で処理する方法が適していると思われていた。しかし一般的な水素化脱硫触媒では水素圧力を高くして用いられるが、燃料電池システムに用いる場合は、大気圧か、高くても1MPaにとどめた技術開発が進んでいるので、通常の脱硫触媒系では対応できないのが現状である。
このため低圧系でも十分に脱硫機能を発現することができる触媒系について検討が行われている。例えば、ニッケル系脱硫剤で脱硫した灯油を水蒸気改質して水素を製造する方法が提案されている(例えば、特許文献1および特許文献2参照。)。しかし、この方法では脱硫可能な温度範囲が150〜300℃であるというプロセス上の制約がある。また銅−亜鉛系の脱硫剤についての提案がなされている(例えば、特許文献3および特許文献4参照。)。しかし、この脱硫剤は比較的高温で用いても炭素析出は少ないものの、脱硫活性がニッケルに比べて低いため、天然ガス、LPG、ナフサ等の軽質炭化水素の脱硫は行えるが、灯油の脱硫に対しては不十分であるという問題がある。また脱硫作用を行わせるために活性炭あるいは薬液を用いる方法が提案されている(特許文献5参照)。しかし、この脱硫剤は起動時常温で脱硫効果があることが示されているが、原料は常温でのガス体に限定されている。ニッケル−亜鉛系も提案されているが(特許文献6参照)、水素共存、加圧下での使用が前提となっており、水素非共存条件では、ニッケル含有量が少ないため脱硫性能が低下する。特許文献7〜10には、ニッケル−銅系脱硫剤が提案されているが、さらに一層の耐久性の向上と、炭素析出の抑制効果に優れた脱硫剤が求められていた。
Until now, the sulfur content of fuel cell raw materials has been removed by hydrodesulfurizing difficult-to-desulfurize organic sulfur compounds with a desulfurization catalyst, once converted to hydrogen sulfide that can be easily adsorbed and removed, and treated with an appropriate adsorbent. It seemed that the method to do was suitable. However, a general hydrodesulfurization catalyst is used at a high hydrogen pressure. However, when it is used in a fuel cell system, since the technological development is limited to atmospheric pressure or at most 1 MPa, an ordinary desulfurization catalyst is used. The current situation is that the system cannot handle it.
For this reason, studies have been made on catalyst systems that can sufficiently exhibit a desulfurization function even in a low-pressure system. For example, a method for producing hydrogen by steam reforming kerosene desulfurized with a nickel-based desulfurizing agent has been proposed (see, for example,
上記したように、燃料電池用燃料水素を製造するまでの原料改質、一酸化炭素除去の各工程、さらに陰極の電極に用いられる触媒は貴金属または銅などが還元状態で使われることが多く、このような状態では硫黄は触媒毒として作用し、水素製造工程または電池そのものの触媒活性を低下させ、効率を低下させる。従って、原料中に含まれる硫黄分を十分に除去することが水素製造工程に用いられている触媒さらには電極触媒を本来の性能で使用するために必要不可欠である。しかも低圧条件下で、難脱硫性物質を効果的に脱硫する必要がある。さらに、灯油のような液体炭化水素の場合、炭素数が12前後と多いだけでなく、芳香族分も含有しているため、水素非共存での脱硫では、脱硫剤上への硫黄蓄積だけでなく、炭素析出による活性点消失が大きな劣化原因となるため、できるだけ炭素析出を抑制できる脱硫剤が望まれている。 As described above, the reforming of raw materials until the production of fuel hydrogen for fuel cells, the removal of carbon monoxide, and the catalyst used for the cathode electrode are often used in the reduced state of noble metals or copper, In such a state, sulfur acts as a catalyst poison, reducing the catalytic activity of the hydrogen production process or the battery itself, and reducing the efficiency. Therefore, it is indispensable to sufficiently remove the sulfur contained in the raw material in order to use the catalyst used in the hydrogen production process and further the electrode catalyst with its original performance. In addition, it is necessary to effectively desulfurize hardly desulfurization substances under low pressure conditions. Furthermore, in the case of liquid hydrocarbons such as kerosene, not only has about 12 carbon atoms, but also contains aromatic components, so desulfurization without hydrogen coexistence requires only the accumulation of sulfur on the desulfurizing agent. In addition, since the loss of active sites due to carbon deposition is a major cause of deterioration, a desulfurization agent that can suppress carbon deposition as much as possible is desired.
本発明者はかかる課題について鋭意研究した結果、灯油中に含まれる硫黄分を効率的に除去するためには脱硫剤の炭素析出による劣化を抑制することが非常に重要であることを見出し、炭素生成を抑制できる脱硫剤を見出し、本発明を完成するに至ったものである。また本発明は、この特定の脱硫剤を用いた脱硫方法、およびこの脱硫剤を用いた脱硫装置を有する燃料電池システムをも提供するものである。 As a result of diligent research on the problem, the present inventor has found that in order to efficiently remove sulfur contained in kerosene, it is very important to suppress deterioration due to carbon deposition of the desulfurizing agent. The present inventors have found a desulfurizing agent that can suppress the production and have completed the present invention. The present invention also provides a desulfurization method using this specific desulfurization agent and a fuel cell system having a desulfurization apparatus using this desulfurization agent.
すなわち、本発明の第1は、酸化ニッケルを50〜75質量%、酸化銅を3〜30質量%およびシリカを10〜30質量%含有し、かつアルミナ含有量が1質量%以下、およびナトリウム含有量が0.1質量%以下であり、BET比表面積が250m2/g以上である脱硫剤であって、水素非共存下で、反応温度:180〜250℃、反応圧力:常圧〜0.6MPa、LHSV:0.5〜2.0h−1の条件で、硫黄分を0.1〜30質量ppm含有する灯油を1500h以上通油した場合に、通油後の抜出脱硫剤上に蓄積される炭素量が5質量%以下で、脱硫後の灯油の硫黄濃度が20質量ppb以下であり、かつ脱硫灯油に含有される二環芳香族の増加分が0.5ポイント以内であることを特徴とする灯油用脱硫剤に関する。 That is, the first of the present invention contains 50 to 75% by mass of nickel oxide, 3 to 30% by mass of copper oxide and 10 to 30% by mass of silica, and contains 1% by mass or less of alumina and contains sodium. A desulfurization agent having an amount of 0.1% by mass or less and a BET specific surface area of 250 m 2 / g or more, in the absence of hydrogen, reaction temperature: 180 to 250 ° C., reaction pressure: normal pressure to 0. When kerosene containing 0.1 to 30 mass ppm of sulfur is passed for 1500 h or more under the conditions of 6 MPa, LHSV: 0.5 to 2.0 h −1 , it accumulates on the extracted desulfurizing agent after oil passing. The amount of carbon produced is 5 mass% or less, the sulfur concentration of kerosene after desulfurization is 20 mass ppb or less, and the increase in bicyclic aromatics contained in desulfurized kerosene is within 0.5 points. The present invention relates to a desulfurizing agent for kerosene.
また、本発明の第2は、本発明の第1に記載の灯油用脱硫剤を−50℃から400℃の温度範囲、常圧から0.9MPaの圧力範囲で使用することを特徴とする灯油の脱硫方法に関する。 A second aspect of the present invention is a kerosene characterized in that the desulfurizing agent for kerosene according to the first aspect of the present invention is used in a temperature range of -50 ° C to 400 ° C and a pressure range of normal pressure to 0.9 MPa. The present invention relates to a desulfurization method.
さらに、本発明の第3は、本発明の第1に記載の灯油用脱硫剤を充填した脱硫装置を備えた燃料電池システムに関する。 Furthermore, a third aspect of the present invention relates to a fuel cell system including a desulfurization device filled with the desulfurization agent for kerosene according to the first aspect of the present invention.
本発明の脱硫剤は、炭素析出による劣化を抑制できるため、水素非存在下、低圧条件下において灯油中に含まれる硫黄分を効率的に除去することができる。従って、本発明の脱硫剤は、燃料電池システムに用いる脱硫剤として好適である。 Since the desulfurization agent of the present invention can suppress deterioration due to carbon deposition, sulfur contained in kerosene can be efficiently removed under low pressure conditions in the absence of hydrogen. Therefore, the desulfurizing agent of the present invention is suitable as a desulfurizing agent used in a fuel cell system.
以下に本発明について詳述する。
本発明の脱硫剤は、酸化ニッケルおよび酸化銅およびシリカから基本的に構成されるものであり、ニッケルおよび銅およびシリカを含む成分を共沈法により形成した前駆体を焼成することにより得ることができる。
The present invention is described in detail below.
The desulfurizing agent of the present invention is basically composed of nickel oxide, copper oxide and silica, and can be obtained by firing a precursor formed by coprecipitation with a component containing nickel, copper and silica. it can.
ニッケルの含有量は、酸化ニッケルとして50〜75質量%であることが必要であり、好ましくは55〜70質量%である。酸化ニッケルの含有量が50質量%未満では脱硫剤としての性能が低下し、75質量%より多いとBET比表面積が小さくなるため性能が低下する。 The content of nickel is required to be 50 to 75% by mass as nickel oxide, and preferably 55 to 70% by mass. When the content of nickel oxide is less than 50% by mass, the performance as a desulfurizing agent is lowered.
銅の含有量は、酸化銅として3〜30質量%であることが必要であり、好ましくは5〜25質量%である。酸化銅の含有量が3質量%未満では、灯油中の二環芳香族の生成を抑制して脱硫剤上の炭素析出を抑制するという銅による効果が小さくなるため炭素析出により脱硫剤は劣化してしまう。また30質量%より多いと相対的にニッケル、シリカの割合が低くなり、やはり性能が低下する。 The content of copper is required to be 3 to 30% by mass, preferably 5 to 25% by mass as copper oxide. If the copper oxide content is less than 3% by mass, the effect of copper, which suppresses the formation of bicyclic aromatics in kerosene and suppresses carbon deposition on the desulfurizing agent, is reduced, so that the desulfurizing agent deteriorates due to carbon deposition. End up. On the other hand, when the amount is more than 30% by mass, the proportions of nickel and silica are relatively low, and the performance is also lowered.
シリカとしては、シリカ粉末、シリカゾル、シリカゲルから選ばれる少なくとも一種が用いられる。
シリカの含有量は、10〜30質量%であることが必要であり、好ましくは15〜25質量%である。シリカの含有量が10質量%未満では脱硫剤の表面積が小さくなるため好ましくなく、30質量%より多いと酸化ニッケル、酸化銅の割合が低くなり、性能が低下する。
使用するシリカのBET比表面積は、250m2/g以上であることが好ましく、より好ましくは300m2/g以上である。シリカのBET比表面積の上限については特に制限はないが、通常は1000m2/g以下である。
As the silica, at least one selected from silica powder, silica sol, and silica gel is used.
The content of silica needs to be 10 to 30% by mass, and preferably 15 to 25% by mass. If the content of silica is less than 10% by mass, the surface area of the desulfurizing agent is small, which is not preferable.
It is preferable that the BET specific surface area of the silica to be used is 250 m < 2 > / g or more, More preferably, it is 300 m < 2 > / g or more. Although there is no restriction | limiting in particular about the upper limit of the BET specific surface area of a silica, Usually, it is 1000 m < 2 > / g or less.
本発明の脱硫剤中のアルミナ含有量は1質量%以下であることが必要であり、好ましくは0.5質量%以下である。アルミナの存在は脱硫剤上への炭素析出を促進するため、その含有量は1質量%以下でなければならない。アルミナ量は少なければ少ないほどよい。 The alumina content in the desulfurizing agent of the present invention is required to be 1% by mass or less, preferably 0.5% by mass or less. Since the presence of alumina promotes carbon deposition on the desulfurizing agent, its content must be 1% by mass or less. The smaller the amount of alumina, the better.
本発明の脱硫剤は、BET比表面積が250m2/g以上であることが必要であり、好ましくは300m2/g以上である。上限については特に制限はないが、1000m2/g以下であることが好ましい。BET比表面積が250m2/g未満の場合には、十分な性能が得られないため好ましくない。 The desulfurization agent of the present invention needs to have a BET specific surface area of 250 m 2 / g or more, and preferably 300 m 2 / g or more. Although there is no restriction | limiting in particular about an upper limit, It is preferable that it is 1000 m < 2 > / g or less. A BET specific surface area of less than 250 m 2 / g is not preferable because sufficient performance cannot be obtained.
灯油を脱硫剤で脱硫処理する場合、脱硫剤への炭素析出量が多くなると急激に脱硫性能が劣化し、脱硫後の灯油の硫黄濃度を20質量ppb以下とすることができなくなる。脱硫剤上の炭素量が5質量%を超えると脱硫剤の劣化が大きくなるので炭素析出量が5質量%を超えないような条件で脱硫することが必要である。 When kerosene is desulfurized with a desulfurizing agent, if the amount of carbon deposited on the desulfurizing agent increases, the desulfurization performance deteriorates rapidly, and the sulfur concentration of kerosene after desulfurization cannot be reduced to 20 mass ppb or less. When the amount of carbon on the desulfurizing agent exceeds 5% by mass, the desulfurizing agent is greatly deteriorated. Therefore, it is necessary to desulfurize under the condition that the amount of carbon deposition does not exceed 5% by mass.
本発明の脱硫剤は、水素非共存下で、反応温度:180〜250℃、反応圧力:常圧〜0.6MPa、LHSV:0.5〜2.0h−1の条件で、硫黄分を0.1〜30質量ppm含有する灯油を1500h以上通油した場合に、通油後の抜出脱硫剤上に蓄積される炭素量が5質量%以下で、脱硫後の灯油の硫黄濃度が20質量ppb以下であり、かつ脱硫灯油に含有される二環芳香族の増加分が0.5ポイント以内であることを特徴とするものである。 The desulfurization agent of the present invention has a sulfur content of 0 under the conditions of reaction temperature: 180 to 250 ° C., reaction pressure: normal pressure to 0.6 MPa, LHSV: 0.5 to 2.0 h −1 in the absence of hydrogen. When 1 to 30 mass ppm of kerosene is passed through for 1500 h or more, the amount of carbon accumulated on the extracted desulfurization agent after passing through is 5 mass% or less, and the sulfur concentration of kerosene after desulfurization is 20 mass It is not more than ppb, and the increase in bicyclic aromatics contained in the desulfurized kerosene is within 0.5 point.
通常、灯油には20容量%程度の一環、二環、三環の芳香族が含まれており、これらは炭素析出を促進し、脱硫剤および改質触媒を劣化させる。特に芳香族の環数が増加するほど劣化への影響が大きくなると考えられる。脱硫時に一環の芳香族量が減少し、二環芳香族量が増加することから、脱硫時にテトラリンに代表される一環ナフテノベンゼン類が脱水素され、二環ナフタレン類となることにより、二環芳香族量が増加すると考えられる。このとき脱離した水素は脱硫反応に使用され、脱硫を促進する反面、炭素析出による劣化も促進していると考えられる。還元ニッケル脱硫剤はこの脱水素能が高く、炭素析出により劣化してしまうため、炭素析出を抑制できる脱硫剤の開発が求められていた。
本発明の脱硫剤は脱硫後に含まれる二環芳香族の増加分も0.5ポイント以内とすることができるため、炭素析出による脱硫剤の劣化を抑制できるだけでなく、脱硫器の後に設置される改質触媒の劣化も抑制することができる。水素については共存下で使用することも可能で、その場合は脱硫剤の耐久性は向上する。
In general, kerosene contains about 20% by volume of bicyclic and tricyclic aromatics, which promote carbon deposition and degrade the desulfurization agent and reforming catalyst. In particular, it is considered that the influence on deterioration increases as the number of aromatic rings increases. Since the amount of aromatics in one part decreases during desulfurization and the amount of bicyclic aromatics increases, one-part naphthenobenzenes represented by tetralin are dehydrogenated during desulfurization to form bicyclic naphthalenes. The amount of aromatics is thought to increase. The hydrogen desorbed at this time is used for the desulfurization reaction and promotes desulfurization, but it is considered that the deterioration due to carbon deposition is also promoted. Since the reduced nickel desulfurizing agent has a high dehydrogenating ability and deteriorates due to carbon deposition, development of a desulfurizing agent capable of suppressing carbon deposition has been demanded.
Since the desulfurization agent of the present invention can also increase the amount of bicyclic aromatics contained after desulfurization within 0.5 points, not only can the deterioration of the desulfurization agent due to carbon deposition be suppressed, but it is installed after the desulfurizer. Degradation of the reforming catalyst can also be suppressed. Hydrogen can also be used in the coexistence, in which case the durability of the desulfurizing agent is improved.
ニッケルおよび銅およびシリカを含む成分を形成する共沈法は、具体的には、ニッケル化合物および銅化合物の水溶液にシリカを混合させ、該混合液に塩基を滴下して、あるいは塩基の水溶液にシリカを混合し、該混合液にニッケル化合物および銅化合物の水溶液を滴下して、ニッケル化合物および銅化合物およびシリカから形成される沈殿を生じさせることにより脱硫剤先駆体を調製する。
ニッケル化合物および銅化合物としては、各々の塩化物、硝酸塩、硫酸塩、有機酸塩、水酸化物などを用いることができる。具体的には、塩化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル、酢酸ニッケル、水酸化ニッケル、塩化銅、硝酸銅、硫酸銅、酢酸銅、水酸化銅などが好ましい。
塩基としてはアンモニア、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウムなどの水溶液が使用できる。
Specifically, the coprecipitation method for forming a component containing nickel, copper and silica is prepared by mixing silica in an aqueous solution of a nickel compound and a copper compound and dropping a base into the mixed solution, or by adding silica into an aqueous solution of the base. Are mixed, and an aqueous solution of a nickel compound and a copper compound is dropped into the mixed solution to produce a precipitate formed from the nickel compound, the copper compound and silica, thereby preparing a desulfurization agent precursor.
As the nickel compound and the copper compound, respective chlorides, nitrates, sulfates, organic acid salts, hydroxides and the like can be used. Specifically, nickel chloride, nickel nitrate, nickel sulfate, nickel acetate, nickel hydroxide, copper chloride, copper nitrate, copper sulfate, copper acetate, copper hydroxide and the like are preferable.
As the base, an aqueous solution of ammonia, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate or the like can be used.
ニッケル化合物および銅化合物およびシリカの沈殿を生じさせた後、生成した沈殿物(脱硫剤前駆体)をろ過し、イオン交換水などにて洗浄する。洗浄が不十分であると触媒上に塩素、硝酸痕、硫酸痕、酢酸痕、ナトリウム、カリウムなどが残り、脱硫剤性能に悪影響を与えるので、十分な洗浄を行う。イオン交換水では十分に洗浄できない場合、洗浄液として、アンモニア、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウムなどの塩基の水溶液を使用してもよい。この場合、まず塩基の水溶液で沈殿生成物を洗浄し、続いてイオン交換水で洗浄するのが好ましい。ナトリウムは脱硫剤性能に悪影響を与えるので、残存ナトリウム量が0.1質量%以下となるまで洗浄を行うのが好ましい。
沈殿生成物を洗浄した後、沈殿生成物を粉砕し、次いで乾燥を行う。乾燥後、続いて焼成を行う。沈殿生成後の洗浄が不十分であった場合、焼成後に再び洗浄を行ってもよい。この場合もイオン交換水あるいは既述の塩基の水溶液を使用することができる。
After the nickel compound, the copper compound and silica are precipitated, the generated precipitate (desulfurizing agent precursor) is filtered and washed with ion-exchanged water or the like. Insufficient cleaning leaves chlorine, nitric acid traces, sulfuric acid traces, acetic acid traces, sodium, potassium, etc. on the catalyst, which adversely affects desulfurization agent performance. When ion-exchanged water cannot be sufficiently washed, an aqueous solution of a base such as ammonia, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, or potassium carbonate may be used as the washing liquid. In this case, it is preferable to first wash the precipitated product with an aqueous base solution, and then wash with ion-exchanged water. Since sodium adversely affects the performance of the desulfurizing agent, it is preferable to perform washing until the amount of residual sodium is 0.1% by mass or less.
After washing the precipitated product, the precipitated product is pulverized and then dried. After drying, baking is subsequently performed. If washing after precipitation is insufficient, washing may be performed again after firing. Also in this case, ion-exchanged water or an aqueous solution of the base described above can be used.
前記乾燥方法としては特に限定されるものではなく、例えば、空気中での自然乾燥、減圧下での脱気乾燥等を挙げることができる。通常、空気雰囲気下、100〜150℃で5〜15時間、乾燥を行う。また前記焼成方法としては特に限定されるものではなく、通常、空気雰囲気下、200〜600℃、好ましくは250〜450℃で、0.1〜10時間、好ましくは1〜5時間焼成するのが望ましい。 The drying method is not particularly limited, and examples thereof include natural drying in air and deaeration drying under reduced pressure. Usually, drying is performed at 100 to 150 ° C. for 5 to 15 hours in an air atmosphere. The firing method is not particularly limited, and the firing is usually performed in an air atmosphere at 200 to 600 ° C., preferably 250 to 450 ° C. for 0.1 to 10 hours, preferably 1 to 5 hours. desirable.
上記の方法で調製された脱硫剤を使用する場合、そのまま反応に供することもできるが、前処理として水素等による還元処理を行ってもよい。その条件として温度は150〜500℃、好ましくは250〜400℃が望ましく、時間は0.1〜15時間、好ましくは2〜10時間が望ましい。 When the desulfurizing agent prepared by the above method is used, it can be used for the reaction as it is, but reduction treatment with hydrogen or the like may be performed as a pretreatment. As the conditions, the temperature is 150 to 500 ° C, preferably 250 to 400 ° C, and the time is 0.1 to 15 hours, preferably 2 to 10 hours.
本発明の脱硫剤の形状については特に限定されるものではなく、粉体として得られた脱硫剤をそのまま用いてもよいし、あるいは打錠成形し、成型品とすることもできるし、その成型品を粉砕後適当な範囲に整粒した脱硫剤としてもよい。さらに押し出し成形品とすることもできる。成型にあたり、適当なバインダーを加えてもよい。バインダーとしては特に限定されるものではないが、通常使用されるアルミナバインダーは炭素生成を促進するため使用しない。アルミナを除くカーボンブラック、シリカ、シリカマグネシア、チタニア、ジルコニアもしくはそれらの複合酸化物、あるいは有機物からなる成型剤などを用いることができる。バインダーの添加量としては、上限は通常30質量%以下、好ましくは10質量%以下である。下限はバインダーとしての機能を発揮できるものであれば特に限定されるものではなく、通常0.5質量%以上、好ましく1質量%以上である。 The shape of the desulfurization agent of the present invention is not particularly limited, and the desulfurization agent obtained as a powder may be used as it is, or may be formed into a molded product by tableting and molding. It is good also as a desulfurization agent which sized the product to an appropriate range after pulverization. Further, it can be an extruded product. In molding, an appropriate binder may be added. Although it does not specifically limit as a binder, The alumina binder used normally is not used in order to accelerate | stimulate carbon production | generation. Carbon black excluding alumina, silica, silica magnesia, titania, zirconia or a composite oxide thereof, or a molding agent made of an organic material can be used. As for the addition amount of a binder, an upper limit is 30 mass% or less normally, Preferably it is 10 mass% or less. The lower limit is not particularly limited as long as it can function as a binder, and is usually 0.5% by mass or more, preferably 1% by mass or more.
本発明で原料として用いられる灯油は、硫黄分を含有する灯油であり、その原料灯油に含まれる硫黄分は0.1〜30質量ppmであり、好ましくは1〜25質量ppm、より好ましくは5〜20質量ppmである。本発明でいう硫黄分とは、炭化水素中に通常含まれる各種の硫黄、無機硫黄化合物、有機硫黄化合物を総称するものとする。 The kerosene used as a raw material in the present invention is a kerosene containing a sulfur content, and the sulfur content contained in the raw material kerosene is 0.1 to 30 mass ppm, preferably 1 to 25 mass ppm, more preferably 5 -20 mass ppm. The sulfur content in the present invention is a generic term for various sulfur, inorganic sulfur compounds, and organic sulfur compounds that are usually contained in hydrocarbons.
脱硫反応における圧力は、燃料電池システムの経済性、安全性等も考慮し、常圧〜0.9MPaの範囲の低圧が好ましく、特に常圧〜0.7MPaが好ましい。反応温度としては、硫黄濃度を低下させる温度であれば、特に限定されるものではないが、機器スタート時も考慮して、低温から有効に作用することが好ましく、また定常時も考慮して、−50℃〜400℃が好ましい。より好ましくは0℃〜300℃、特に好ましくは100℃〜260℃が採用される。SVは過剰に高すぎると脱硫反応が進行しにくくなり、一方低すぎると装置が大きくなるため適した範囲に設定する。液体原料を用いる場合は、0.01〜15h−1の範囲が好ましく、0.05〜5h−1の範囲がさらに好ましく、0.1〜3h−1の範囲が特に好ましい。本発明の脱硫方法においては水素非共存条件下で脱硫できることが特徴であるが、少量の水素を導入してもよい。そのときの水素の流量は、例えば、灯油1gあたり0.05〜1.0NLである。 The pressure in the desulfurization reaction is preferably a low pressure in the range of normal pressure to 0.9 MPa, and more preferably normal pressure to 0.7 MPa in consideration of economics and safety of the fuel cell system. The reaction temperature is not particularly limited as long as it is a temperature that lowers the sulfur concentration, but it is preferable to work effectively from a low temperature in consideration of the start of the equipment, and in consideration of the steady state, −50 ° C. to 400 ° C. is preferable. More preferably, 0 ° C to 300 ° C, particularly preferably 100 ° C to 260 ° C is employed. If the SV is too high, the desulfurization reaction does not proceed easily. On the other hand, if the SV is too low, the apparatus becomes large. When using a liquid raw material, the range of 0.01-15h- 1 is preferable, the range of 0.05-5h- 1 is more preferable, and the range of 0.1-3h- 1 is especially preferable. The desulfurization method of the present invention is characterized in that it can be desulfurized under non-hydrogen coexistence conditions, but a small amount of hydrogen may be introduced. The flow rate of hydrogen at that time is, for example, 0.05 to 1.0 NL per 1 g of kerosene.
本発明の脱硫方法を用いる脱硫装置の形態は特に限定されるものではないが、例えば流通式固定床方式を用いることができる。脱硫装置の形状としては、円筒状、平板状などそれぞれのプロセスの目的に応じた公知のいかなる形状を取ることができる。 Although the form of the desulfurization apparatus using the desulfurization method of this invention is not specifically limited, For example, a flow-type fixed bed system can be used. The shape of the desulfurization device can be any known shape depending on the purpose of each process, such as a cylindrical shape or a flat plate shape.
本発明の脱硫剤、脱硫方法を用いた燃料電池システムでは、前記した硫黄分を含有する灯油の硫黄濃度を水素非共存条件下で20質量ppb以下にまで低減することができる。なお硫黄濃度は、紫外蛍光法により測定される。硫黄濃度が20質量ppb以下に脱硫された炭化水素は、次いで、改質工程、シフト工程、一酸化炭素選択酸化工程等を経ることにより、生成した水素リッチガスを燃料電池用燃料として使うことができる。 In the fuel cell system using the desulfurization agent and the desulfurization method of the present invention, the sulfur concentration of the kerosene containing the sulfur content described above can be reduced to 20 mass ppb or less under the hydrogen non-coexistence condition. The sulfur concentration is measured by an ultraviolet fluorescence method. Hydrocarbons desulfurized to a sulfur concentration of 20 mass ppb or less can then be used as a fuel for fuel cells through the reforming step, shift step, carbon monoxide selective oxidation step, etc. .
改質工程としては、特に限定されるものではないが、原料を水蒸気とともに触媒上で高温処理して改質する水蒸気改質や、酸素含有気体との部分酸化、また水蒸気と酸素含有気体が共存する系において自己熱回収型の改質反応を行うオートサーマルリフォーミングなどを用いることができる。
なお改質の反応条件は限定されるものではないが、反応温度は200〜1000℃が好ましく、特に500〜850℃が好ましい。反応圧力は常圧〜1MPaが好ましく、特に常圧〜0.2MPaが好ましい。LHSVは0.01〜40h−1が好ましく、特に0.1〜10h−1が好ましい。
The reforming process is not particularly limited, but steam reforming in which the raw material is reformed with steam at a high temperature on a catalyst, partial oxidation with an oxygen-containing gas, and steam and an oxygen-containing gas coexist. In such a system, autothermal reforming that performs a self-heat recovery type reforming reaction can be used.
The reaction conditions for the reforming are not limited, but the reaction temperature is preferably 200 to 1000 ° C, particularly preferably 500 to 850 ° C. The reaction pressure is preferably from normal pressure to 1 MPa, and particularly preferably from normal pressure to 0.2 MPa. LHSV is preferably 0.01 to 40 h −1 , particularly preferably 0.1 to 10 h −1 .
このとき得られる一酸化炭素と水素を含む混合ガスは、固体酸化物形燃料電池のような場合であればそのまま燃料電池用の燃料として用いることができる。また、リン酸形燃料電池や固体高分子形燃料電池のように一酸化炭素の除去が必要な燃料電池に対しては、該燃料電池用水素の原料として好適に用いることができる。 The mixed gas containing carbon monoxide and hydrogen obtained at this time can be used as a fuel for a fuel cell as it is in the case of a solid oxide fuel cell. In addition, it can be suitably used as a raw material for hydrogen for a fuel cell, such as a phosphoric acid fuel cell or a polymer electrolyte fuel cell, in which carbon monoxide needs to be removed.
燃料電池用水素の製造は、公知の方法を採用することができ、例えばシフト工程と一酸化炭素選択酸化工程で処理することにより実施できる。
シフト工程とは一酸化炭素と水とを反応させ水素と二酸化炭素に転換する工程であり、例えば、鉄−クロムの混合酸化物、銅−亜鉛の混合酸化物、白金、ルテニウム、イリジウムなどを含有する触媒を用い、一酸化炭素含有量を2vol%以下、好ましくは1vol%以下、さらに好ましくは0.5vol%以下に低減させる。
シフト反応は原料となる改質ガス組成等によって、必ずしも反応条件は限定されるものではないが、反応温度は120〜500℃が好ましく、特に150〜450℃が好ましい。圧力は常圧〜1MPaが好ましく、特に常圧〜0.2MPaが好ましい。GHSVは100〜50000h−1が好ましく、特に300〜10000h−1が好ましい。通常、リン酸形燃料電池ではこの状態の混合ガスを燃料として用いることができる。
The production of hydrogen for a fuel cell can employ a known method, and can be carried out, for example, by treating in a shift step and a carbon monoxide selective oxidation step.
The shift process is a process in which carbon monoxide and water are reacted to convert to hydrogen and carbon dioxide, and contains, for example, iron-chromium mixed oxide, copper-zinc mixed oxide, platinum, ruthenium, iridium, etc. The carbon monoxide content is reduced to 2 vol% or less, preferably 1 vol% or less, and more preferably 0.5 vol% or less.
Although the reaction conditions for the shift reaction are not necessarily limited by the reformed gas composition or the like as a raw material, the reaction temperature is preferably 120 to 500 ° C, and particularly preferably 150 to 450 ° C. The pressure is preferably normal pressure to 1 MPa, particularly preferably normal pressure to 0.2 MPa. GHSV is preferably 100~50000h -1, especially 300~10000H -1 are preferred. Usually, in the phosphoric acid fuel cell, the mixed gas in this state can be used as fuel.
一方、固体高分子形燃料電池では、一酸化炭素濃度をさらに低減させることが必要であるので一酸化炭素を除去する工程を設けることが望ましい。この工程としては、特に限定されるものではなく、吸着分離法、水素分離膜法、一酸化炭素選択酸化工程などの各種の方法を用いることができるが、装置のコンパクト化、経済性の面から、一酸化炭素選択酸化工程を用いるのが特に好ましい。この工程では、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、銅、銀、金などを含有する触媒を用い、残存する一酸化炭素モル数に対し0.5〜10倍モル、好ましくは0.7〜5倍モル、さらに好ましくは1〜3倍モルの酸素を添加し、一酸化炭素を選択的に二酸化炭素に転換することにより一酸化炭素濃度を低減させる。この方法の反応条件は限定されるものではないが、反応温度は80〜350℃が好ましく、特に100〜300℃が好ましい。圧力は常圧〜1MPaが好ましく、特に常圧〜0.2MPaが好ましい。GHSVは1000〜50000h−1が好ましく、特に3000〜30000h−1が好ましい。この場合、一酸化炭素の酸化と同時に共存する水素と反応させメタンを生成させることで一酸化炭素濃度の低減を図ることもできる。 On the other hand, in the polymer electrolyte fuel cell, since it is necessary to further reduce the carbon monoxide concentration, it is desirable to provide a step of removing carbon monoxide. This step is not particularly limited, and various methods such as an adsorption separation method, a hydrogen separation membrane method, and a carbon monoxide selective oxidation step can be used. It is particularly preferable to use a carbon monoxide selective oxidation step. In this step, using a catalyst containing iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, copper, silver, gold, etc., 0.5 to 10 times the remaining number of moles of carbon monoxide Mole, preferably 0.7 to 5 times mol, more preferably 1 to 3 times mol of oxygen is added to reduce the carbon monoxide concentration by selectively converting carbon monoxide to carbon dioxide. Although the reaction conditions of this method are not limited, the reaction temperature is preferably 80 to 350 ° C, particularly preferably 100 to 300 ° C. The pressure is preferably normal pressure to 1 MPa, particularly preferably normal pressure to 0.2 MPa. GHSV is preferably 1000~50000h -1, especially 3000~30000H -1 are preferred. In this case, the carbon monoxide concentration can be reduced by reacting with the coexisting hydrogen simultaneously with the oxidation of carbon monoxide to generate methane.
以下、燃料電池システムの一例を図1にて説明する。
燃料タンク3内の原燃料(灯油)は燃料ポンプ4を経て脱硫器5に流入する。この時、必要であれば一酸化炭素選択酸化反応器11または低温シフト反応器10からの水素含有ガスを添加できる。脱硫器5には、本発明の脱硫剤が充填されている。脱硫器5で脱硫された燃料は水タンク1から水ポンプ2を経た水と混合した後、気化器6に導入され、改質器7に送り込まれる。
An example of the fuel cell system will be described below with reference to FIG.
The raw fuel (kerosene) in the
改質器7は加温用バーナー18で加温される。加温用バーナー18の燃料には主に燃料電池17のアノードオフガスを用いるが必要に応じて燃料ポンプ4から吐出される燃料を補充することもできる。改質器7に充填する触媒としてはニッケル系、ルテニウム系、ロジウム系などの触媒を用いることができる。
この様にして製造された水素と一酸化炭素を含有するガスは高温シフト反応器9、低温シフト反応器10、一酸化炭素選択酸化反応器11を順次通過させることで一酸化炭素濃度は燃料電池の特性に影響を及ぼさない程度まで低減される。これらの反応器に用いる触媒の例としては高温シフト反応器9には鉄−クロム系触媒、低温シフト反応器10には銅−亜鉛系触媒、一酸化炭素選択酸化反応器11にはルテニウム系触媒等をあげることができる。
The
The gas containing hydrogen and carbon monoxide produced in this way is passed through the high
固体高分子形燃料電池17はアノード12、カソード13、固体高分子電解質14からなり、アノード側には上記の方法で得られた高純度の水素を含有する燃料ガスが、カソード側には空気ブロアー8から送られる空気が、それぞれ必要であれば適当な加湿処理を行なったあと(加湿装置は図示していない)導入される。この時、アノードでは水素ガスがプロトンとなり電子を放出する反応が進行し、カソードでは酸素ガスが電子とプロトンを得て水となる反応が進行する。これらの反応を促進するため、それぞれ、アノードには白金黒、活性炭担持のPt触媒あるいはPt−Ru合金触媒などが、カソードには白金黒、活性炭担持のPt触媒などが用いられる。通常アノード、カソードの両触媒とも、必要に応じてポリテトラフロロエチレン、低分子の高分子電解質膜素材、活性炭などと共に多孔質触媒層に成形される。
The polymer
次いでNafion(デュポン社製)、Gore(ゴア社製)、Flemion(旭硝子社製)、Aciplex(旭化成社製)等の商品名で知られる高分子電解質膜の両側に該多孔質触媒層を積層しMEA(Membrane Electrode Assembly)が形成される。さらにMEAを金属材料、グラファイト、カーボンコンポジットなどからなるガス供給機能、集電機能、特にカソードにおいては重要な排水機能等を持つセパレータで挟み込むことで燃料電池が組み立てられる。電気負荷15はアノード、カソードと電気的に連結される。
アノードオフガスは加温用バーナー18において消費される。カソードオフガスは排気口16から排出される。
Next, the porous catalyst layer is laminated on both sides of a polymer electrolyte membrane known by a trade name such as Nafion (manufactured by DuPont), Gore (manufactured by Gore), Flemion (manufactured by Asahi Glass), Aciplex (manufactured by Asahi Kasei). An MEA (Membrane Electrode Assembly) is formed. Further, the fuel cell is assembled by sandwiching the MEA with a separator having a gas supply function, a current collecting function, particularly an important drainage function in the cathode, and the like made of a metal material, graphite, carbon composite and the like. The
The anode off gas is consumed in the
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
(実施例1)
硝酸ニッケル六水和物(市販試薬特級)136.3gと硝酸銅三水和物(市販試薬特級)7.6gをイオン交換水に溶解し、1400mlとした水溶液をA液とする。炭酸ナトリウム(市販試薬特級)58.3gをイオン交換水に溶解し、市販のシリカゾル(粒径約15nm)40g(シリカ含有量12.5g)と混合、600mlとした溶液をB液とする。A液とB液を攪拌しながら40℃にて混合し、沈殿を形成した。沈殿をイオン交換水で洗浄後、得られたケーキを粉砕し、120℃で10時間乾燥後、360℃で4時間焼成し、焼成粉50gを得た。焼成粉の組成はNiO/CuO/SiO2=70質量%/5質量%/25質量%、残存Naは0.05質量%以下であった。
得られた焼成粉を押出成型し、直径1.0mmφとした脱硫剤(BET比表面積330m2/g)6cm3を直径1.27cmの流通式反応管に充填し、水素気流中、350℃にて3時間還元した後、反応温度220℃、反応圧力0.3MPa(ゲージ圧)、LHSV=1.0h−1にて、水素非共存条件で、JIS1号灯油(硫黄濃度:9質量ppm、芳香族量一環:18.5容量%、二環:0.3容量%)の脱硫試験を行い、1500時間経過時の脱硫後の灯油の硫黄濃度、抜出脱硫剤上に蓄積した炭素量、100h経過時の脱硫後の灯油中に含まれる二環芳香族量と増加分をポイントで表1に示した。
Example 1
A solution prepared by dissolving 136.3 g of nickel nitrate hexahydrate (commercial reagent special grade) and 7.6 g of copper nitrate trihydrate (commercial reagent special grade) in ion-exchanged water to make 1400 ml is designated as solution A. 58.3 g of sodium carbonate (commercial reagent special grade) is dissolved in ion-exchanged water, mixed with 40 g of commercially available silica sol (particle size: about 15 nm) (silica content: 12.5 g), and 600 ml is used as solution B. Liquid A and liquid B were mixed at 40 ° C. with stirring to form a precipitate. After washing the precipitate with ion-exchanged water, the obtained cake was pulverized, dried at 120 ° C. for 10 hours, and then baked at 360 ° C. for 4 hours to obtain 50 g of baked powder. The composition of the calcined powder was NiO / CuO / SiO 2 = 70% by mass / 5% by mass / 25% by mass, and the residual Na was 0.05% by mass or less.
The obtained calcined powder was extruded and filled with 6 cm 3 of a desulfurization agent (BET specific surface area 330 m 2 / g) having a diameter of 1.0 mmφ in a flow-type reaction tube having a diameter of 1.27 cm, and heated to 350 ° C. in a hydrogen stream. For 3 hours, and at a reaction temperature of 220 ° C., a reaction pressure of 0.3 MPa (gauge pressure), and LHSV = 1.0 h −1 under conditions of no hydrogen coexistence, JIS No. 1 kerosene (sulfur concentration: 9 mass ppm, aroma (18.5% by volume, bicyclic: 0.3% by volume) desulfurization test was conducted, sulfur concentration of kerosene after desulfurization after 1500 hours, amount of carbon accumulated on extracted desulfurization agent, 100h Table 1 shows the amount of bicyclic aromatics and the amount of increase in kerosene after desulfurization at the time.
(実施例2)
酢酸ニッケル四水和物(市販試薬特級)91.6gと酢酸銅一水和物(市販試薬特級)25.1gをイオン交換水に溶解し、1400mlとした水溶液をA液とする。炭酸ナトリウム(市販試薬特級)57.6gをイオン交換水に溶解し、市販のシリカゾル(粒径約15nm)40g(シリカ含有量12.5g)と混合、600mlとした溶液をB液とする。A液とB液を攪拌しながら40℃にて混合し、沈殿を形成した。沈殿をイオン交換水で洗浄後、得られたケーキを粉砕し、120℃で10時間乾燥後、360℃で4時間焼成し、焼成粉50gを得た。焼成粉の組成はNiO/CuO/SiO2=55質量%/20質量%/25質量%、残存Naは0.05質量%以下であった。
得られた焼成粉を押出成型し、直径1.0mmφとした脱硫剤(BET比表面積310m2/g)6cm3を直径1.27cmの流通式反応管に充填し、水素気流中、350℃にて3時間還元した後、反応温度220℃、反応圧力0.3MPa(ゲージ圧)、LHSV=1.0h−1にて、水素非共存条件で、JIS1号灯油(硫黄濃度:9質量ppm、芳香族量一環:18.5容量%、二環:0.3容量%)の脱硫試験を行い、1500時間経過時の脱硫後の灯油の硫黄濃度、抜出脱硫剤上に蓄積した炭素量、100h経過時の脱硫後の灯油中に含まれる二環芳香族量と増加分をポイントで表1に示した。
(Example 2)
Nickel acetate tetrahydrate (commercial reagent special grade) 91.6g and copper acetate monohydrate (commercial reagent special grade) 25.1g are melt | dissolved in ion-exchange water, and let the aqueous solution made 1400 ml be A liquid. 57.6 g of sodium carbonate (commercial reagent grade) is dissolved in ion-exchanged water, mixed with 40 g of commercially available silica sol (particle size: about 15 nm) (silica content: 12.5 g), and 600 ml is used as solution B. Liquid A and liquid B were mixed at 40 ° C. with stirring to form a precipitate. After washing the precipitate with ion-exchanged water, the obtained cake was pulverized, dried at 120 ° C. for 10 hours, and then baked at 360 ° C. for 4 hours to obtain 50 g of baked powder. The composition of the calcined powder was NiO / CuO / SiO 2 = 55 mass% / 20 mass% / 25 mass%, and the residual Na was 0.05 mass% or less.
The obtained calcined powder was extruded and filled with 6 cm 3 of a desulfurizing agent (BET specific surface area 310 m 2 / g) having a diameter of 1.0 mmφ in a flow-type reaction tube having a diameter of 1.27 cm, and heated to 350 ° C. in a hydrogen stream. For 3 hours, and at a reaction temperature of 220 ° C., a reaction pressure of 0.3 MPa (gauge pressure), and LHSV = 1.0 h −1 under conditions of no hydrogen coexistence, JIS No. 1 kerosene (sulfur concentration: 9 mass ppm, aroma (18.5% by volume, bicyclic: 0.3% by volume) desulfurization test was conducted, sulfur concentration of kerosene after desulfurization after 1500 hours, amount of carbon accumulated on extracted desulfurization agent, 100h Table 1 shows the amount of bicyclic aromatics and the amount of increase in kerosene after desulfurization at the time.
(実施例3)
硝酸ニッケル六水和物(市販試薬特級)146.0gと硝酸銅三水和物(市販試薬特級)22.3gをイオン交換水に溶解し、1400mlとした水溶液をA液とする。炭酸ナトリウム(市販試薬特級)69.5gをイオン交換水に溶解し、市販のシリカゾル(粒径約15nm)17g(シリカ含有量5.0g)と混合、600mlとした溶液をB液とする。A液とB液を攪拌しながら40℃にて混合し、沈殿を形成した。沈殿をイオン交換水で洗浄後、得られたケーキを粉砕し、120℃で10時間乾燥後、360℃で4時間焼成し、焼成粉50gを得た。焼成粉の組成はNiO/CuO/SiO2=75質量%/15質量%/10質量%、残存Naは0.05質量%以下であった。
得られた焼成粉にバインダーとして、シリカマグネシアを3質量%添加し、混練し、押出成型し、直径1.0mmφとした脱硫剤(BET比表面積310m2/g)6cm3を直径1.27cmの流通式反応管に充填し、水素気流中、350℃にて3時間還元した後、反応温度220℃、反応圧力0.3MPa(ゲージ圧)、LHSV=1.0h−1にて、水素非共存条件で、JIS1号灯油(硫黄濃度:9質量ppm、芳香族量一環:18.5容量%、二環:0.3容量%)の脱硫試験を行い、1500時間経過時の脱硫後の灯油の硫黄濃度、抜出脱硫剤上に蓄積した炭素量、100h経過時の脱硫後の灯油中に含まれる二環芳香族量と増加分をポイントで表1に示した。
(Example 3)
Nickel nitrate hexahydrate (commercial reagent special grade) 146.0g and copper nitrate trihydrate (commercial reagent special grade) 22.3g are melt | dissolved in ion-exchange water, and let the aqueous solution made 1400 ml be A liquid. 69.5 g of sodium carbonate (commercial reagent special grade) is dissolved in ion-exchanged water, mixed with 17 g of commercially available silica sol (particle size: about 15 nm) (silica content: 5.0 g), and a solution made up to 600 ml is designated as solution B. Liquid A and liquid B were mixed at 40 ° C. with stirring to form a precipitate. After washing the precipitate with ion-exchanged water, the obtained cake was pulverized, dried at 120 ° C. for 10 hours, and then baked at 360 ° C. for 4 hours to obtain 50 g of baked powder. The composition of the calcined powder was NiO / CuO / SiO 2 = 75% by mass / 15% by mass / 10% by mass, and the residual Na was 0.05% by mass or less.
As a binder, 3% by mass of silica magnesia was added to the obtained fired powder, kneaded, extruded, and desulfurization agent (BET specific surface area 310 m 2 / g) 6 cm 3 having a diameter of 1.0 mmφ having a diameter of 1.27 cm. Filled in a flow-type reaction tube and reduced in a hydrogen stream at 350 ° C. for 3 hours, then non-coexistence of hydrogen at a reaction temperature of 220 ° C., a reaction pressure of 0.3 MPa (gauge pressure), and LHSV = 1.0 h −1 JIS No. 1 kerosene (sulfur concentration: 9 mass ppm, aromatics part: 18.5% by volume, bicyclic: 0.3% by volume) under the conditions, and after desulfurization of kerosene after 1500 hours Table 1 shows the sulfur concentration, the amount of carbon accumulated on the extracted desulfurizing agent, the amount of bicyclic aromatics contained in kerosene after 100 hours of desulfurization, and the increment.
(比較例1)
硝酸ニッケル六水和物(市販試薬特級)77.9gと硝酸銅三水和物(市販試薬特級)60.8gをイオン交換水に溶解し、1400mlとした水溶液をA液とする。炭酸ナトリウム(市販試薬特級)60.5gをイオン交換水に溶解し、市販のシリカゾル(粒径約15nm)33g(シリカ含有量10.0g)と混合、600mlとした溶液をB液とする。A液とB液を攪拌しながら40℃にて混合し、沈殿を形成した。沈殿をイオン交換水で洗浄後、得られたケーキを粉砕し、120℃で10時間乾燥後、360℃で4時間焼成し、焼成粉50gを得た。焼成粉の組成はNiO/CuO/SiO2=40質量%/40質量%/20質量%、残存Naは0.05質量%以下であった。
得られた焼成粉を押出成型し、直径1.0mmφとした脱硫剤(BET比表面積300m2/g)6cm3を直径1.27cmの流通式反応管に充填し、水素気流中、350℃にて3時間還元した後、反応温度220℃、反応圧力0.3MPa(ゲージ圧)、LHSV=1.0h−1にて、水素非共存条件で、JIS1号灯油(硫黄濃度:9質量ppm、芳香族量一環:18.5容量%、二環:0.3容量%)の脱硫試験を行い、1200時間経過時の脱硫後の灯油の硫黄濃度、抜出脱硫剤上に蓄積した炭素量、100h経過時の脱硫後の灯油中に含まれる二環芳香族量と増加分をポイントで表1に示した。
(Comparative Example 1)
Nickel nitrate hexahydrate (commercial reagent special grade) 77.9g and copper nitrate trihydrate (commercial reagent special grade) 60.8g are melt | dissolved in ion-exchange water, and let the aqueous solution made 1400 ml be A liquid. 60.5 g of sodium carbonate (commercial reagent grade) is dissolved in ion-exchanged water, mixed with 33 g of commercially available silica sol (particle size: about 15 nm) (silica content 10.0 g), and a solution made 600 ml is designated as solution B. Liquid A and liquid B were mixed at 40 ° C. with stirring to form a precipitate. After washing the precipitate with ion-exchanged water, the obtained cake was pulverized, dried at 120 ° C. for 10 hours, and then baked at 360 ° C. for 4 hours to obtain 50 g of baked powder. The composition of the calcined powder was NiO / CuO / SiO 2 = 40% by mass / 40% by mass / 20% by mass, and the residual Na was 0.05% by mass or less.
The obtained calcined powder was extruded and filled with 6 cm 3 of a desulfurization agent (BET specific surface area 300 m 2 / g) having a diameter of 1.0 mmφ in a flow-type reaction tube having a diameter of 1.27 cm, and heated to 350 ° C. in a hydrogen stream. For 3 hours, and at a reaction temperature of 220 ° C., a reaction pressure of 0.3 MPa (gauge pressure), and LHSV = 1.0 h −1 under conditions of no hydrogen coexistence, JIS No. 1 kerosene (sulfur concentration: 9 mass ppm, aroma (18.5% by volume, bicyclic: 0.3% by volume) desulfurization test was conducted, and sulfur concentration of kerosene after desulfurization after 1200 hours, amount of carbon accumulated on the extracted desulfurization agent, 100h Table 1 shows the amount of bicyclic aromatics and the amount of increase in kerosene after desulfurization at the time.
(比較例2)
酢酸ニッケル四水和物(市販試薬特級)116.6gと酢酸銅一水和物(市販試薬特級)6.3gをイオン交換水に溶解し、1400mlとした水溶液をA液とする。炭酸ナトリウム(市販試薬特級)58.3gをイオン交換水に溶解し、市販のγ−アルミナ(BET比表面積230m2/g)12.5gと混合、600mlとした溶液をB液とする。A液とB液を攪拌しながら40℃にて混合し、沈殿を形成した。沈殿をイオン交換水で洗浄後、得られたケーキを粉砕し、120℃で10時間乾燥後、360℃で4時間焼成し、焼成粉50gを得た。焼成粉の組成はNiO/CuO/Al2O3=70質量%/5質量%/25質量%、残存Naは0.05質量%以下であった。
得られた焼成粉を押出成型し、直径1.0mmφとした脱硫剤(BET比表面積180m2/g)6cm3を直径1.27cmの流通式反応管に充填し、水素気流中、350℃にて3時間還元した後、反応温度220℃、反応圧力0.3MPa(ゲージ圧)、LHSV=1.0h−1にて、水素非共存条件で、JIS1号灯油(硫黄濃度:9質量ppm、芳香族量一環:18.5容量%、二環:0.3容量%)の脱硫試験を行い、950時間経過時の脱硫後の灯油の硫黄濃度、抜出脱硫剤上に蓄積した炭素量、100h経過時の脱硫後の灯油中に含まれる二環芳香族量と増加分をポイントで表1に示した。
(Comparative Example 2)
Nickel acetate tetrahydrate (commercial reagent special grade) 116.6g and copper acetate monohydrate (commercial reagent special grade) 6.3g are melt | dissolved in ion-exchange water, and let the aqueous solution made 1400 ml be A liquid. 58.3 g of sodium carbonate (commercial reagent special grade) is dissolved in ion-exchanged water, mixed with 12.5 g of commercially available γ-alumina (BET specific surface area 230 m 2 / g), and 600 ml is used as solution B. Liquid A and liquid B were mixed at 40 ° C. with stirring to form a precipitate. After washing the precipitate with ion-exchanged water, the obtained cake was pulverized, dried at 120 ° C. for 10 hours, and then baked at 360 ° C. for 4 hours to obtain 50 g of baked powder. The composition of the calcined powder was NiO / CuO / Al 2 O 3 = 70 mass% / 5 mass% / 25 mass%, and the residual Na was 0.05 mass% or less.
The obtained calcined powder was extruded and filled with 6 cm 3 of a desulfurization agent (BET specific surface area 180 m 2 / g) having a diameter of 1.0 mmφ in a flow-type reaction tube having a diameter of 1.27 cm, and heated to 350 ° C. in a hydrogen stream. For 3 hours, and at a reaction temperature of 220 ° C., a reaction pressure of 0.3 MPa (gauge pressure), and LHSV = 1.0 h −1 under conditions of no hydrogen coexistence, JIS No. 1 kerosene (sulfur concentration: 9 mass ppm, aroma (18.5% by volume, bicyclic: 0.3% by volume) desulfurization test was conducted, and the sulfur concentration of kerosene after 950 hours elapsed, the amount of carbon accumulated on the extracted desulfurizing agent, 100 h Table 1 shows the amount of bicyclic aromatics and the amount of increase in kerosene after desulfurization at the time.
(比較例3)
硝酸ニッケル六水和物(市販試薬特級)136.3gをイオン交換水に溶解し、1400mlとした水溶液をA液とする。炭酸ナトリウム(市販試薬特級)54.6gをイオン交換水に溶解し、市販のシリカゾル(粒径約15nm)50g(シリカ含有量15.0g)と混合、600mlとした溶液をB液とする。A液とB液を攪拌しながら40℃にて混合し、沈殿を形成した。沈殿をイオン交換水で洗浄後、得られたケーキを粉砕し、120℃で10時間乾燥後、360℃で4時間焼成し、焼成粉50gを得た。焼成粉の組成はNiO/SiO2=70質量%/30質量%、残存Naは0.05質量%以下であった。
得られた焼成粉を押出成型し、直径1.0mmφとした脱硫剤(BET比表面積300m2/g)6cm3を直径1.27cmの流通式反応管に充填し、水素気流中、350℃にて3時間還元した後、反応温度220℃、反応圧力0.3MPa(ゲージ圧)、LHSV=1.0h−1にて、水素非共存条件で、JIS1号灯油(硫黄濃度:9質量ppm、芳香族量一環:18.5容量%、二環:0.3容量%)の脱硫試験を行い、300時間経過時の脱硫後の灯油の硫黄濃度、抜出脱硫剤上に蓄積した炭素量、100h経過時の脱硫後の灯油中に含まれる二環芳香族量と増加分をポイントで表1に示した。
(Comparative Example 3)
136.3 g of nickel nitrate hexahydrate (special grade of commercial reagent) is dissolved in ion-exchanged water, and an aqueous solution made up to 1400 ml is designated as solution A. 54.6 g of sodium carbonate (commercial reagent special grade) is dissolved in ion-exchanged water, mixed with 50 g (silica content: 15.0 g) of commercially available silica sol (particle size: about 15 nm), and a solution made up to 600 ml is designated as solution B. Liquid A and liquid B were mixed at 40 ° C. with stirring to form a precipitate. After washing the precipitate with ion-exchanged water, the obtained cake was pulverized, dried at 120 ° C. for 10 hours, and then baked at 360 ° C. for 4 hours to obtain 50 g of baked powder. The composition of the calcined powder was NiO / SiO 2 = 70% by mass / 30% by mass, and the residual Na was 0.05% by mass or less.
The obtained calcined powder was extruded and filled with 6 cm 3 of a desulfurization agent (BET specific surface area 300 m 2 / g) having a diameter of 1.0 mmφ in a flow-type reaction tube having a diameter of 1.27 cm, and heated to 350 ° C. in a hydrogen stream. For 3 hours, and at a reaction temperature of 220 ° C., a reaction pressure of 0.3 MPa (gauge pressure), and LHSV = 1.0 h −1 under conditions of no hydrogen coexistence, JIS No. 1 kerosene (sulfur concentration: 9 mass ppm, aroma (18.5% by volume, bicyclic: 0.3% by volume) desulfurization test was conducted, the sulfur concentration of kerosene after 300 hours of desulfurization, the amount of carbon accumulated on the extracted desulfurizing agent, 100h Table 1 shows the amount of bicyclic aromatics and the amount of increase in kerosene after desulfurization at the time.
(比較例4)
硝酸ニッケル六水和物(市販試薬特級)146.0gと硝酸銅三水和物(市販試薬特級)22.3gをイオン交換水に溶解し、1400mlとした水溶液をA液とする。炭酸ナトリウム(市販試薬特級)69.5gをイオン交換水に溶解し、市販のシリカゾル(粒径約15nm)17g(シリカ含有量5.0g)と混合、600mlとした溶液をB液とする。A液とB液を攪拌しながら40℃にて混合し、沈殿を形成した。沈殿をイオン交換水で洗浄後、得られたケーキを粉砕し、120℃で10時間乾燥後、360℃で4時間焼成し、焼成粉50gを得た。焼成粉の組成はNiO/CuO/SiO2=75質量%/15質量%/10質量%、残存Naは0.05質量%以下であった。
得られた焼成粉にバインダーとして、市販のγ−アルミナ粉を3質量%添加し、混練し、押出成型し、直径1.0mmφとした脱硫剤(BET比表面積320m2/g)6cm3を直径1.27cmの流通式反応管に充填し、水素気流中、350℃にて3時間還元した後、反応温度220℃、反応圧力0.3MPa(ゲージ圧)、LHSV=1.0h−1にて、水素非共存条件で、JIS1号灯油(硫黄濃度:8質量ppm、芳香族量一環:18.5容量%、二環:0.3容量%)の脱硫試験を行い、1500時間経過時の脱硫後の灯油の硫黄濃度、抜出脱硫剤上に蓄積した炭素量、100h経過時の脱硫後の灯油中に含まれる二環芳香族量と増加分をポイントで表1に示した。
(Comparative Example 4)
Nickel nitrate hexahydrate (commercial reagent special grade) 146.0g and copper nitrate trihydrate (commercial reagent special grade) 22.3g are melt | dissolved in ion-exchange water, and let the aqueous solution made 1400 ml be A liquid. 69.5 g of sodium carbonate (commercial reagent special grade) is dissolved in ion-exchanged water, mixed with 17 g of commercially available silica sol (particle size: about 15 nm) (silica content: 5.0 g), and a solution made up to 600 ml is designated as solution B. Liquid A and liquid B were mixed at 40 ° C. with stirring to form a precipitate. After washing the precipitate with ion-exchanged water, the obtained cake was pulverized, dried at 120 ° C. for 10 hours, and then baked at 360 ° C. for 4 hours to obtain 50 g of baked powder. The composition of the calcined powder was NiO / CuO / SiO 2 = 75% by mass / 15% by mass / 10% by mass, and the residual Na was 0.05% by mass or less.
3% by mass of a commercially available γ-alumina powder was added as a binder to the fired powder obtained, kneaded, extruded, and desulfurized with a diameter of 1.0 mmφ (BET specific surface area 320 m 2 / g) 6 cm 3 in diameter. After filling a 1.27 cm flow type reaction tube and reducing in a hydrogen stream at 350 ° C. for 3 hours, at a reaction temperature of 220 ° C., a reaction pressure of 0.3 MPa (gauge pressure), and LHSV = 1.0 h −1 . , JIS No. 1 kerosene (sulfur concentration: 8 mass ppm, aromatic content part: 18.5% by volume, bicyclic: 0.3% by volume) under non-hydrogen coexisting conditions, and desulfurization after 1500 hours Table 1 shows the sulfur concentration of the later kerosene, the amount of carbon accumulated on the extracted desulfurization agent, the amount of bicyclic aromatics contained in the kerosene after desulfurization after 100 hours and the increment.
(比較例5)
硝酸ニッケル六水和物(市販試薬特級)136.3gと硝酸銅三水和物(市販試薬特級)7.6gをイオン交換水に溶解し、1400mlとした水溶液をA液とする。炭酸ナトリウム(市販試薬特級)58.3gをイオン交換水に溶解し、市販のシリカ粉(BET比表面積300m2/g)12.5gと混合、600mlとした溶液をB液とする。A液とB液を攪拌しながら40℃にて混合し、沈殿を形成した。沈殿をイオン交換水で洗浄後、得られたケーキを粉砕し、120℃で10時間乾燥後、360℃で4時間焼成し、焼成粉50gを得た。焼成粉の組成はNiO/CuO/SiO2=70質量%/5質量%/25質量%、残存Naは0.05質量%以下であった。
得られた焼成粉を押出成型し、直径1.0mmφとした脱硫剤(BET比表面積230m2/g)6cm3を直径1.27cmの流通式反応管に充填し、水素気流中、350℃にて3時間還元した後、反応温度220℃、反応圧力0.3MPa(ゲージ圧)、LHSV=1.0h−1にて、水素非共存条件で、JIS1号灯油(硫黄濃度:9質量ppm、芳香族量一環:18.5容量%、二環:0.3容量%)の脱硫試験を行い、1100時間経過時の脱硫後の灯油の硫黄濃度、抜出脱硫剤上に蓄積した炭素量、100h経過時の脱硫後の灯油中に含まれる二環芳香族量と増加分をポイントで表1に示した。
(Comparative Example 5)
A solution prepared by dissolving 136.3 g of nickel nitrate hexahydrate (commercial reagent special grade) and 7.6 g of copper nitrate trihydrate (commercial reagent special grade) in ion-exchanged water to make 1400 ml is designated as solution A. 58.3 g of sodium carbonate (commercial reagent special grade) is dissolved in ion-exchanged water, mixed with 12.5 g of commercially available silica powder (BET specific surface area 300 m 2 / g), and 600 ml is used as solution B. Liquid A and liquid B were mixed at 40 ° C. with stirring to form a precipitate. After washing the precipitate with ion-exchanged water, the obtained cake was pulverized, dried at 120 ° C. for 10 hours, and then baked at 360 ° C. for 4 hours to obtain 50 g of baked powder. The composition of the calcined powder was NiO / CuO / SiO 2 = 70% by mass / 5% by mass / 25% by mass, and the residual Na was 0.05% by mass or less.
The obtained calcined powder was extruded and filled with 6 cm 3 of a desulfurization agent (BET specific surface area 230 m 2 / g) having a diameter of 1.0 mmφ in a flow-type reaction tube having a diameter of 1.27 cm, and heated to 350 ° C. in a hydrogen stream. For 3 hours, and at a reaction temperature of 220 ° C., a reaction pressure of 0.3 MPa (gauge pressure), and LHSV = 1.0 h −1 under conditions of no hydrogen coexistence, JIS No. 1 kerosene (sulfur concentration: 9 mass ppm, aroma (18.5% by volume, bicyclic: 0.3% by volume) desulfurization test was conducted, the sulfur concentration of kerosene after desulfurization after 1100 hours, the amount of carbon accumulated on the extracted desulfurization agent, 100h Table 1 shows the amount of bicyclic aromatics and the amount of increase in kerosene after desulfurization at the time.
(比較例6)
硝酸ニッケル六水和物(市販試薬特級)136.3gと硝酸銅三水和物(市販試薬特級)7.6gをイオン交換水に溶解し、1400mlとした水溶液をA液とする。炭酸ナトリウム(市販試薬特級)58.3gをイオン交換水に溶解し、市販のシリカゾル(粒径約15nm)40g(シリカ含有量12.5g)と混合、600mlとした溶液をB液とする。A液とB液を攪拌しながら40℃にて混合し、沈殿を形成した。沈殿をイオン交換水で洗浄後、得られたケーキを粉砕し、120℃で10時間乾燥後、360℃で4時間焼成し、焼成粉50gを得た。焼成粉の組成はNiO/CuO/SiO2=70質量%/5質量%/25質量%、残存Naは0.2質量%であった。
得られた焼成粉を押出成型し、直径1.0mmφとした脱硫剤(BET比表面積330m2/g)6cm3を直径1.27cmの流通式反応管に充填し、水素気流中、350℃にて3時間還元した後、反応温度220℃、反応圧力0.3MPa(ゲージ圧)、LHSV=1.0h−1にて、水素非共存条件で、JIS1号灯油(硫黄濃度:9質量ppm、芳香族量一環:18.5容量%、二環:0.3容量%)の脱硫試験を行い、1500時間経過時の脱硫後の灯油の硫黄濃度、抜出脱硫剤上に蓄積した炭素量、100h経過時の脱硫後の灯油中に含まれる二環芳香族量と増加分をポイントで表1に示した。
(Comparative Example 6)
A solution prepared by dissolving 136.3 g of nickel nitrate hexahydrate (commercial reagent special grade) and 7.6 g of copper nitrate trihydrate (commercial reagent special grade) in ion-exchanged water to make 1400 ml is designated as solution A. 58.3 g of sodium carbonate (commercial reagent special grade) is dissolved in ion-exchanged water, mixed with 40 g of commercially available silica sol (particle size: about 15 nm) (silica content: 12.5 g), and 600 ml is used as solution B. Liquid A and liquid B were mixed at 40 ° C. with stirring to form a precipitate. After washing the precipitate with ion-exchanged water, the obtained cake was pulverized, dried at 120 ° C. for 10 hours, and then baked at 360 ° C. for 4 hours to obtain 50 g of baked powder. The composition of the calcined powder was NiO / CuO / SiO 2 = 70% by mass / 5% by mass / 25% by mass, and the residual Na was 0.2% by mass.
The obtained calcined powder was extruded and filled with 6 cm 3 of a desulfurization agent (BET specific surface area 330 m 2 / g) having a diameter of 1.0 mmφ in a flow-type reaction tube having a diameter of 1.27 cm, and heated to 350 ° C. in a hydrogen stream. For 3 hours, and at a reaction temperature of 220 ° C., a reaction pressure of 0.3 MPa (gauge pressure), and LHSV = 1.0 h −1 under conditions of no hydrogen coexistence, JIS No. 1 kerosene (sulfur concentration: 9 mass ppm, aroma (18.5% by volume, bicyclic: 0.3% by volume) desulfurization test was conducted, sulfur concentration of kerosene after desulfurization after 1500 hours, amount of carbon accumulated on extracted desulfurization agent, 100h Table 1 shows the amount of bicyclic aromatics and the amount of increase in kerosene after desulfurization at the time.
図1の燃料電池システムにおいて、脱硫器5に、実施例1で得られた脱硫剤を充填して、1号灯油(硫黄濃度:27質量ppm)を燃料とし、発電試験を行なった。200時間の運転中、脱硫器は正常に作動し、脱硫剤の活性低下は認められなかった。脱硫条件は、温度220℃、0.25MPa(ゲージ圧)、水素流通なし、LHSV=0.5h−1であった。
このとき水蒸気改質にはRu系触媒を用い、S/C=3、温度700℃、LHSV=1h−1の条件で、シフト工程(反応器10)では銅−亜鉛系触媒を用い、200℃、GHSV=2000h−1の条件で、一酸化炭素選択酸化工程(反応器11)ではRu系触媒を用い、O2/CO=3、温度150℃、GHSV=5000h−1の条件で運転を行った。燃料電池も正常に作動し電気負荷15も順調に運転された。
In the fuel cell system of FIG. 1, the
At this time, a Ru-based catalyst is used for steam reforming, and a copper-zinc based catalyst is used at 200 ° C. in the shift step (reactor 10) under the conditions of S / C = 3, temperature 700 ° C., LHSV = 1h −1. In the carbon monoxide selective oxidation step (reactor 11) under the conditions of GHSV = 2000h −1 , a Ru-based catalyst is used, and the operation is performed under the conditions of O 2 / CO = 3, temperature 150 ° C., GHSV = 5000h −1. It was. The fuel cell also operated normally and the
1 水タンク
2 水ポンプ
3 燃料タンク
4 燃料ポンプ
5 脱硫器
6 気化器
7 改質器
8 空気ブロアー
9 高温シフト反応器
10 低温シフト反応器
11 一酸化炭素選択酸化反応器
12 アノード
13 カソード
14 固体高分子電解質
15 電気負荷
16 排気口
17 固体高分子形燃料電池
18 加温用バーナー
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Claims (3)
A fuel cell system comprising a desulfurization device filled with the desulfurization agent for kerosene according to claim 1 .
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