应用于燃料电池的煤油超深度脱硫技术及重整技术的 开发

燃料电池作为高节能性，环境负荷小的能源技术受到注目。燃料

电池的氢气源现在主要利用天然气，甲醇，DME，轻质馏分，汽油和

煤油等进行水蒸气重整开发。其中，煤油具有价格便宜，携带便利，常温下稳定性高，供给系统完善等优点。可以广泛应用于家庭，汽车，

野外或者是灾害时，成为非常方便的电力供给源。但是用于燃料电池

的燃料油中的硫磺含有量必须从现在的数十 ppm 减少到 1ppm 以下。

为了达到这种严格的超深度脱硫，在现在既存的石油加工厂通过加氢

精制脱硫的话，需要十分巨大的设备投资，实际上对于燃料电池用燃

料油的脱硫处于无法对应状态。另外利用化学吸附的吸附型硫磺脱除

器正在开发中，但是吸附选择性低，使用了无法再生的高价吸附剂，

处理能力也比较低。

项目特色

本技术采用和现在的研究完全不同的想法，利用常压低温下的氧

化反应，将煤油中的硫磺化合物用油溶性氧化剂氧化，并通过常压常

温下的选择吸附除去硫的氧化物砜，是一种新的低价脱硫法。无论在

国内国外，像本技术一样利用固定床流通式反应装置除去燃料油中的

硫磺化合物的研究很少有报告。这个超深度脱硫技术的反应条件非常

温和，应用于燃料电池的燃料油重整器，可以很容易使燃料电池小型

化，轻量化。和传统的高温高压下的加氢脱硫方法相比，本技术是在

温和条件下的高效率脱硫法。和非氧化吸附式脱硫技术相比，脱硫效

率高数十倍，对于硫氧化物的选择吸附性高，吸附剂可以再生，吸附

剂的使用量减少，可以降低成本。本项目的目的是将这个新的低价脱

硫法应用于燃料电池的重整系统，制造出氢气提供给燃料电池。

项目应用前景

1. 利用氧化吸附脱硫法开发煤油的超深度脱硫器

图 1 是氧化吸附脱硫法的原理及煤油超深度脱硫器的概念图。煤

油中的难脱硫化合物 DBT 在催化剂及氧化剂存在下，在常压低温下

很容易氧化，生成硫氧化物，然后通过常温常压下的吸附被除去。反应容器里放入煤油及氧化剂，通过自然滴落在常压下送进填充了催化

剂的固定床流通式氧化反应器，然后，常温常压下通过吸附器进行吸

附，除掉氧化后的硫磺化合物。现在的研究结果是通过氧化吸附脱硫

法可以将煤油中的硫磺含量减少到 0.5ppm。

2．超深度脱硫煤油的重整反应

图 2 是利用 Ru 系催化剂对含不同浓度硫的煤油进行水蒸气重

整反应的结果。其反应是煤油和水生成 CO2 和 H2。从结果来看，不

含硫的煤油 750 度的重整反应活性达到 100%，氢气收率达到了 80%，

而含硫磺煤油的催化反应表现出催化剂失活现象。

3．项目计划

a.建立一套连续的氧化吸附脱硫装置，改变催化剂，氧化条件及

吸附剂，将煤油中的硫磺含量减少到 0.1ppm。

b. 试做一套小型化脱硫装置，进行 1000，2000，10000 小时长期

试运转实验，对催化剂，吸附剂的寿命，再生的可能性，装置的长期

稳定性进行考察。

c.建立一套煤油的水蒸气重整反应装置，利用超深度脱硫煤油进

行水蒸气重整，开发高活性，长寿命的重整催化剂。

d.将超深度脱硫器与重整反应系统组合成试验用别体型重整器，

利用煤油制造氢气提供给燃料电池。

e.所需的仪器设备

硫磺化学发光检测器（Sulfur Chemiluminescence Detector），

氢 火 焰 离 子 检 测 器 气 相 色 谱 （ Gas Chromatography-Flame

Ionization Detector），

热导池检测器气相色谱（ Gas Chromatography-Thermal

Conductivity Detector）等