Система охлаждения продукта реформинга и способ ее использования в подсистеме обработки топлива - RU2005127055A

Реферат

1. Система охлаждения продукта реформинга, используемая в подсистеме обработки топлива для снижения уровня окиси углерода в потоке продукта реформинга для системы топливного элемента, работающей на протонообменной мембране; при этом подсистема обработки топлива содержит первый и второй аппараты избирательного окисления для окисления окиси углерода, содержащейся в потоке продукта реформинга; при этом второй аппарат избирательного окисления расположен после первого аппарата избирательного окисления по отношению к потоку продукта реформинга и для него требуются более низкие температурные пределы каталитической реакции для потока продукта реформинга, чем для первого аппарата избирательного окисления; причем система охлаждения продукта реформинга содержит первую теплообменную установку для теплопередачи от потока продукта реформинга потоку хладагента; при этом первая теплообменная установка содержит первую и вторую внутренние секции, по которым поток продукта реформинга и поток хладагента проходят в теплообмене друг с другом; при этом первая теплообменная установка расположена перед первым аппаратом избирательного окисления по отношению к потоку продукта реформинга, первая внутренняя секция расположена перед второй внутренней секцией по отношению и к потоку хладагента, и к потоку продукта реформинга; и вторую теплообменную установку для теплопередачи от потока продукта реформинга потоку хладагента; при этом вторая теплообменная установка содержит третью и четвертую внутренние секции, по которым поток продукта реформинга и поток хладагента проходят при осуществлении теплообмена друг с другом; при этом вторая теплообменная установка расположена перед вторым аппаратом избирательного окисления и после первого аппарата избирательного окисления по отношению к потоку продукта реформинга; третья внутренняя секция расположена перед четвертой внутренней секцией по отношению к потоку продукта реформинга; при этом одна внутренняя секция из числа третьей и четвертой внутренних секций расположена перед первой внутренней секцией по отношению к потоку хладагента, и другая внутренняя секция из числа третьей и четвертой внутренних секций расположена после второй внутренней секции по отношению к потоку хладагента; при этом хладагент течет последовательно по одной внутренней секции из числа третьей и четвертой внутренних секций, по первой внутренней секции, второй внутренней секции, и затем по другой внутренней секции из числа третьей и четвертой внутренних секций; и продукт реформинга последовательно течет через первую внутреннюю секцию, вторую внутреннюю секцию, первый аппарат избирательного окисления, третью внутреннюю секцию, четвертую внутреннюю секцию, и затем через второй аппарат избирательного окисления.

2. Система по п.1, в которой одной внутренней секцией из числа третьей и четвертой внутренних секций является третья внутренняя секция, и другой внутренней секцией из числа третьей и четвертой внутренних секций является четвертая внутренняя секция.

3. Система по п.1, в которой одной внутренней секцией из числа третьей и четвертой внутренних секций является четвертая внутренняя секция, и другая внутренняя секция из числа третьей и четвертой внутренних секция является третьей внутренней секцией.

4. Система охлаждения продукта реформинга, используемая в подсистеме обработки топлива для снижения уровня окиси углерода в потоке продукта реформинга для системы топливного элемента, работающей на протонообменной мембране; при этом подсистема обработки топлива содержит первый и второй аппараты избирательного окисления для окисления окиси углерода, содержащейся в потоке продукта реформинга; при этом второй аппарат избирательного окисления, расположен после первого аппарата избирательного окисления по отношению к потоку продукта реформинга и для него требуется более низкие температурные пределы каталитической реакции для потока продукта реформинга, чем для первого аппарата избирательного окисления; причем система охлаждения продукта реформинга содержит первую теплообменную установку для теплопередачи от потока продукта реформинга потоку хладагента; при этом первая теплообменная установка содержит первую и вторую внутренние секции, по которым поток продукта реформинга и поток хладагента проходят в теплообмене друг с другом; при этом первая теплообменная установка расположена перед первым аппаратом избирательного окисления по отношению к потоку продукта реформинга, первая внутренняя секция соединена со второй внутренней секцией для подачи и потока хладагента, и потока продукта реформинга во вторую внутреннюю секцию; и вторую теплообменную установку для теплопередачи от потока продукта реформинга потоку хладагента; при этом вторая теплообменная установка содержит третью и четвертую внутренние секции, по которым поток продукта реформинга и поток хладагента проходят при осуществлении теплообмена друг с другом; при этом вторая теплообменная установка расположена перед вторым аппаратом избирательного окисления и после первого аппарата избирательного окисления по отношению к потоку продукта реформинга; при этом третья внутренняя секция соединена с четвертой внутренней секцией для подачи потока продукта реформинга в четвертую внутреннюю секцию; одна внутренняя секция из числа третьей и четвертой внутренних секций соединена с первой внутренней секцией для подачи потока хладагента в первую внутреннюю секцию; при этом другая внутренняя секция из числа третьей и четвертой внутренних секций соединена со второй внутренней секцией для приема потока хладагента из второй внутренней секции.

5. Система по п.4, в которой одной внутренней секцией из числа третьей и четвертой внутренних секций является третья внутренняя секция, и другая внутренняя секция из числа третьей и четвертой внутренних секций является четвертой внутренней секцией.

6. Система по п.4, в которой одной внутренней секцией из числа третьей и четвертой внутренних секций является четвертая внутренняя секция, и другая внутренняя секция из числа третьей и четвертой внутренних секций является третьей внутренней секцией.

7. Система охлаждения продукта реформинга, используемая в подсистеме обработки топлива для снижения уровня окиси углерода в потоке продукта реформинга для системы топливного элемента, работающей на протонообменной мембране; при этом подсистема обработки топлива содержит: первый и второй аппараты избирательного окисления для окисления окиси углерода, содержащейся в потоке продукта реформинга; при этом второй аппарат избирательного окисления, расположен после первого аппарата избирательного окисления по отношению к потоку продукта реформинга и для него требуется более низкие температурные пределы каталитической реакции для потока продукта реформинга, чем для первого аппарата избирательного окисления; причем система охлаждения продукта реформинга содержит маршрут потока хладагента; маршрут потока продукта реформинга; и первую, вторую, третью и четвертую внутренние секции теплообменника; при этом каждая из внутренних секций содержит часть маршрута потока хладагента и часть маршрута потока продукта реформинга при осуществлении теплообмена друг с другом для теплопередачи от потока продукта реформинга потоку хладагента; причем внутренние секции расположены в нумерованной последовательности по маршруту потока продукта реформинга, причем первая и вторая внутренние секции расположены перед первым аппаратом избирательного окисления, и третья и четвертая внутренние секции расположены после первого аппарата избирательного окисления и перед вторым аппаратом избирательного окисления; причем первая и вторая внутренние секции расположены в нумерованной последовательности по маршруту потока хладагента; при этом одна внутренняя секция из числа третьей и четвертой внутренних секций расположена перед первой внутренней секцией на маршруте потока хладагента; и другая внутренняя секция из числа третьей и четвертой внутренних секций расположена после второй внутренней секции на маршруте потока хладагента.

8. Система по п.7, в которой одной внутренней секцией из числа третьей и четвертой внутренних секций является третья внутренняя секция, и другая внутренняя секция из числа третьей и четвертой внутренних секций является четвертой внутренней секцией.

9. Система по п.7, в которой одной внутренней секцией из числа третьей и четвертой внутренних секций является четвертая внутренняя секция, и другая внутренняя секция из числа третьей и четвертой внутренних секций является третьей внутренней секцией.

10. Способ охлаждения потока продукта реформинга до нужных температурных пределов для первой и второй каталитических реакций в подсистеме обработки топлива для системы топливного элемента, работающей на протонообменной мембране, в которой продукт реформинга проходит первую каталитическую реакцию до второй каталитической реакции, причем согласно упомянутому способу

а) между первой и второй каталитическими реакциями осуществляют теплопередачу от потока продукта реформинга первоначальному прохождению потока хладагента;

б) перед первой каталитической реакцией осуществляют теплопередачу от потока продукта реформинга потоку хладагента, нагретому на этапе а);

в) перед первой каталитической реакцией осуществляют теплопередачу от потока продукта реформинга, охлажденного на этапе б), хладагенту, нагретому на этапе б); и

г) между первой и второй каталитическими реакциями осуществляют теплопередачу от потока продукта реформинга, охлажденного на этапе в), хладагенту, нагретому на этапе в).

11. Способ по п.10, который также включает в себя этап регулирования совокупного расхода потока хладагента.

12. Способ по п.10, который также включает в себя этап регулирования совокупного расхода потока хладагента в зависимости от расхода продукта реформинга.

13. Способ по п.12, в котором зависимость является линейной функцией.

14. Способ охлаждения потока продукта реформинга до нужных температурных пределов для первой и второй каталитических реакций в подсистеме обработки топлива для системы топливного элемента, работающей на протонообменной мембране и в которой продукт реформинга проходит первую каталитическую реакцию до второй каталитической реакции, причем согласно упомянутому способу охлаждают поток продукта реформинга до нужных температурных пределов для второй каталитической реакции путем теплопередачи от потока продукта реформинга первоначальному прохождению потока хладагента, который не был нагрет потоком продукта реформинга, и путем теплопередачи между потоком продукта реформинга и другим прохождением потока хладагента, который предварительно нагрет потоком хладагента при первоначальном прохождении и до первой каталитической реакции.

15. Способ по п.14, в котором этап охлаждения включает в себя регулирование совокупного расхода потока хладагента.

16. Способ по п.14, в котором этап охлаждения включает в себя регулирование совокупного расхода потока хладагента в зависимости от расхода потока продукта реформинга.

17. Способ по п.16, в котором зависимость является линейной функцией.

18. Способ по п.14, в котором тепло передают от потока продукта реформинга другому прохождению потока хладагента для первого значения расхода потока продукта реформинга; и тепло передают от еще одного прохождения потока хладагента потоку продукта реформинга для второго значения расхода потока продукта реформинга; причем второе значение расхода меньше первого значения расхода.

19. Способ охлаждения потока продукта реформинга до нужных температурных пределов для первой и второй каталитических реакций в подсистеме обработки топлива для системы топливного элемента, работающей на протонообменной мембране и в которой продукт реформинга проходит первую каталитическую реакцию до второй каталитической реакции, причем согласно упомянутому способу охлаждают поток продукта реформинга до нужных температурных пределов для первой каталитической реакции потоком хладагента, нагретым потоком продукта реформинга после первой каталитической реакции и потоком продукта реформинга перед первой каталитической реакцией.

20. Способ по п.19, в котором этап охлаждения включает в себя регулирование совокупного расхода потока хладагента.

21. Способ по п.19, в котором этап охлаждения включает в себя регулирование совокупного расхода потока хладагента в зависимости от расхода потока продукта реформинга.

22. Способ по п.21, в котором зависимость является линейной функцией.

23. Способ охлаждения потока продукта реформинга до нужных температурных пределов для первой и второй каталитических реакций в подсистеме обработки топлива для системы топливного элемента, работающей на протонообменной мембране и в которой продукт реформинга проходит первую каталитическую реакцию до второй каталитической реакции, причем согласно упомянутому способу охлаждают поток продукта реформинга до нужных температурных пределов для первой каталитической реакции потоком хладагента, нагретым потоком продукта реформинга после первой каталитической реакции и потоком продукта реформинга перед каталитической реакцией; и охлаждают поток продукта реформинга до нужных температурных пределов для второй каталитической реакции первоначальным прохождением потока хладагента, не нагретого потоком продукта реформинга, и еще одним прохождением потока хладагента, нагретого до первой каталитической реакции потоком продукта реформинга.

24. Способ по п.23, в котором этап охлаждения включает в себя регулирование совокупного расхода потока хладагента.

25. Способ по п.23, в котором этап охлаждения включает в себя регулирование совокупного расхода потока хладагента в зависимости от расхода потока продукта реформинга.

26. Способ по п.25, в котором зависимость является линейной функцией.

27. Способ по п.23, в котором тепло передают от потока продукта реформинга еще одному прохождению потока хладагента для первого значения расхода потока продукта реформинга; и тепло передают от еще одного прохождения потока хладагента потоку продукта реформинга во время второго значения расхода потока продукта реформинга; причем второе значение расхода меньше первого значения расхода.