JP2000095506A - Fuel reformer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アルコール系や炭
化水素系の燃料を原燃料とし、この原燃料から水素を主
成分とする改質ガスを生成する燃料改質装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel reformer that uses an alcohol-based or hydrocarbon-based fuel as a raw fuel and generates a reformed gas containing hydrogen as a main component from the raw fuel.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、メタノール等のアルコール系
燃料や、メタン、プロパン、ブタン等の炭化水素系燃料
などの原燃料を水蒸気改質反応させ、水素を主成分とす
る改質ガスを生成させる燃料改質装置が提供されてい
る。この燃料改質装置で得られた改質ガスの利用用途の
代表的なものとして、燃料電池の発電用原料とするもの
がある。2. Description of the Related Art Conventionally, a raw fuel such as an alcohol fuel such as methanol or a hydrocarbon fuel such as methane, propane or butane is subjected to a steam reforming reaction to generate a reformed gas containing hydrogen as a main component. A fuel reformer is provided. A typical use of the reformed gas obtained by the fuel reformer is as a power generation material for a fuel cell.
【0003】そして、燃料改質装置で水蒸気改質反応し
て得られた改質ガス中には、通常、副生成物の一つとし
てCOが生成されて含まれているが、このCOは燃料電
池の触媒毒となり、燃料電池の発電能力を低下させる原
因となる。そこで、燃料改質装置として図4に示すよう
なものが用いられている。[0003] In a reformed gas obtained by performing a steam reforming reaction in a fuel reformer, CO is usually produced and contained as one of the by-products. It becomes a catalyst poison of the battery and causes a decrease in the power generation capacity of the fuel cell. Therefore, a fuel reformer as shown in FIG. 4 is used.
【0004】このものは、原燃料を水蒸気改質反応で改
質して改質ガスを生成させる改質反応部1と、改質反応
部1で生成される改質ガス中のCOを水性シフト反応に
よって低減するシフト反応部2と、シフト反応部2で処
理された改質ガス中のCOを酸化してさらに低減させる
CO選択酸化反応部3を順次直列に連結して配置するこ
とによって形成されるものであり、改質反応部1、シフ
ト反応部2、CO選択酸化反応部3は燃焼部5によって
加熱することができるようにしてある。そして改質反応
部1、シフト反応部2、CO選択酸化反応部3はそれぞ
れ、容器内に所定の触媒を充填することによって形成さ
れており、またこれらの各反応部1,2,3を形成する
容器は、ガスを触媒と十分に接触させて反応効率を向上
させるために、ガスの流れ方向に長い円管等の管状に形
成されている。[0004] In this apparatus, a reforming reaction section 1 for reforming a raw fuel by a steam reforming reaction to generate a reformed gas, and CO in the reformed gas generated in the reforming reaction section 1 are subjected to an aqueous shift. The shift reaction unit 2 that is reduced by the reaction and the CO selective oxidation reaction unit 3 that oxidizes and further reduces CO in the reformed gas treated in the shift reaction unit 2 are sequentially connected in series and arranged. The reforming reaction section 1, shift reaction section 2, and CO selective oxidation reaction section 3 can be heated by the combustion section 5. The reforming reaction section 1, shift reaction section 2, and CO selective oxidation reaction section 3 are each formed by filling a predetermined catalyst in a container, and form these reaction sections 1, 2, 3 respectively. The container is formed in a tubular shape such as a circular tube long in the gas flow direction in order to bring the gas into sufficient contact with the catalyst to improve the reaction efficiency.
【0005】ここで、改質反応部1、シフト反応部2、
CO選択酸化反応部3はそれぞれ、反応を維持するのに
要求される温度範囲があり、この温度範囲のなかでもよ
り良好な反応状態を維持するための最適な温度範囲があ
る。この最適な温度範囲は原燃料や触媒の種類によって
異なるが、例えば原燃料としてブタンを用いる場合には
改質反応部1の最適温度範囲は550〜650℃であ
り、またシフト反応用に銅−亜鉛系触媒を用いる場合に
はシフト反応部2の最適温度範囲は220〜260℃で
あり、CO選択酸化用にルテニウム系触媒を用いる場合
にはCO選択酸化反応部3の最適温度範囲は120〜1
40℃である。これらの各反応部1,2,3において必
要な反応熱は、燃焼部5を熱源として供給されるように
なっており、この燃焼部5からの各反応部1,2,3へ
の伝熱量を調節することによって、各反応部1,2,3
を要求される温度範囲内に維持し、改質ガスの生成やC
Oの低減の反応を行なわせるようにしている。Here, a reforming reaction section 1, a shift reaction section 2,
Each of the CO selective oxidation reaction sections 3 has a temperature range required for maintaining the reaction, and among these temperature ranges, there is an optimum temperature range for maintaining a better reaction state. The optimum temperature range varies depending on the type of the raw fuel and the catalyst. For example, when butane is used as the raw fuel, the optimum temperature range of the reforming reaction section 1 is 550 to 650 ° C. When a zinc-based catalyst is used, the optimum temperature range of the shift reaction section 2 is 220 to 260 ° C., and when a ruthenium-based catalyst is used for selective CO oxidation, the optimum temperature range of the CO selective oxidation reaction section 3 is 120 to 260 ° C. 1
40 ° C. The reaction heat required in each of the reaction units 1, 2, 3 is supplied using the combustion unit 5 as a heat source, and the amount of heat transferred from the combustion unit 5 to each of the reaction units 1, 2, 3 By adjusting the temperature, each reaction section 1, 2, 3
Within the required temperature range to generate reformed gas and C
A reaction for reducing O is performed.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、改質反応部
1、シフト反応部2、CO選択酸化反応部3はそれぞれ
上記のように、ガス流れ方向に長い構造になっているた
めに、各反応部1,2,3の触媒温度が、ガスの入り口
側と出口側とで温度差を生じてしまうものであった。す
なわち、改質反応部1での改質反応は吸熱反応であるた
め、ガスの出口側の触媒温度は入り口側の触媒温度より
も低くなる傾向にあり、またシフト反応部2でのシフト
反応やCO選択酸化反応部3でのCO選択酸化反応は発
熱反応であり、逆にガスの出口側の触媒温度は入り口側
の触媒温度よりも高くなる傾向にある。However, since each of the reforming reaction section 1, shift reaction section 2, and CO selective oxidation reaction section 3 has a structure that is long in the gas flow direction as described above, each reaction The catalyst temperature of the parts 1, 2, 3 causes a temperature difference between the gas inlet side and the gas outlet side. That is, since the reforming reaction in the reforming reaction section 1 is an endothermic reaction, the catalyst temperature on the gas outlet side tends to be lower than the catalyst temperature on the inlet side, and the shift reaction in the shift reaction section 2 The CO selective oxidation reaction in the CO selective oxidation reaction section 3 is an exothermic reaction, and conversely, the catalyst temperature on the gas outlet side tends to be higher than the catalyst temperature on the inlet side.
【0007】このように、各反応部1,2,3において
ガスの入り口側と出口側とで触媒温度に温度差が生じ
て、部分的に最適な温度範囲から外れると、所望とする
良好な反応が妨げられることになる。特に最適温度が比
較的狭いCO選択酸化反応部では、部分的に最適な温度
範囲から外れ易く、改質ガス中のCO濃度の低減が十分
に行なわれないことがあるという問題があった。As described above, when a temperature difference occurs between the catalyst temperature at the gas inlet side and the gas outlet side in each of the reaction sections 1, 2, and 3 and partially deviates from the optimum temperature range, a desired good The reaction will be hindered. In particular, in the CO selective oxidation reaction section where the optimum temperature is relatively narrow, there is a problem that the temperature tends to partially deviate from the optimum temperature range, and the CO concentration in the reformed gas may not be sufficiently reduced.
【0008】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、CO選択酸化反応部内での温度差を小さくして均
一化し、最適な反応温度範囲でCO選択酸化反応を行な
ってCO濃度を低減することができる燃料改質装置を提
供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above points, and has been made to reduce the temperature difference in the CO selective oxidation reaction section to make it uniform, and to perform the CO selective oxidation reaction in an optimum reaction temperature range to reduce the CO concentration. It is an object of the present invention to provide a fuel reformer that can be reduced.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料改質装
置は、原燃料を水蒸気改質反応で改質して水素を主成分
とする改質ガスを生成させる改質反応部1と、改質反応
部1で生成されるこの改質ガスに含まれるCOを水性シ
フト反応によって低減するシフト反応部2と、シフト反
応部2で処理された改質ガス中のCOを酸化してさらに
低減させるCO酸化触媒6を容器7内部に有するCO選
択酸化反応部3とを具備して形成される燃料改質装置に
おいて、CO選択酸化反応部3の容器7の外面に接する
液相の熱媒体8を設けると共に、この液相の熱媒体8が
気化して気相になった熱媒体9を液相の熱媒体8に接し
て設けて成ることを特徴とするものである。A fuel reforming apparatus according to the present invention comprises a reforming reaction section 1 for reforming a raw fuel by a steam reforming reaction to generate a reformed gas containing hydrogen as a main component. A shift reaction section 2 for reducing the CO contained in the reformed gas generated in the reforming reaction section 1 by an aqueous shift reaction, and oxidizing CO in the reformed gas treated in the shift reaction section 2 to further reduce the CO In a fuel reformer formed with a CO selective oxidation reaction section 3 having a CO oxidation catalyst 6 to be formed inside a container 7, a liquid phase heat medium 8 in contact with the outer surface of the container 7 of the CO selective oxidation reaction section 3 And a liquid-phase heat medium 8 which is vaporized into a gaseous phase is provided in contact with the liquid-phase heat medium 8.
【0010】また請求項2の発明は、上記の気相の熱媒
体9に接続して熱交換器10を設けて成ることを特徴と
するものである。A second aspect of the present invention is characterized in that a heat exchanger 10 is provided so as to be connected to the gaseous heat medium 9.
【0011】また請求項3の発明は、上記の熱交換器1
0を外部から冷却する手段を具備して成ることを特徴と
するものである。[0011] The invention according to claim 3 provides the heat exchanger 1 as described above.
0 is externally cooled.
【0012】また請求項4の発明は、上記の液相の熱媒
体8として水を用いることを特徴とするものである。Further, the invention of claim 4 is characterized in that water is used as the heat medium 8 in the liquid phase.
【0013】また請求項5の発明は、上記の液相の熱媒
体8を加熱する手段を設けて成ることを特徴とするもの
である。Further, the invention of claim 5 is characterized in that a means for heating the liquid-phase heat medium 8 is provided.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。Embodiments of the present invention will be described below.
【0015】図4は燃料改質装置の全体構成を示すもの
であり、改質反応部1、シフト反応部2、CO選択酸化
反応部3を直列に連結して形成してあり、各反応部1,
2,3はそれぞれ燃焼部5によって加熱することができ
るようにしてある。これらの改質反応部1、シフト反応
部2、CO選択酸化反応部3はそれぞれ、ガスの流れ方
向に長い円管等の管状の容器内に触媒を充填して形成さ
れている。これらの触媒としては例えば、改質反応部1
には水蒸気改質反応のためのニッケル系、ルテニウム
系、ロジウム系等の改質触媒が、シフト反応部2には水
性シフト反応のための銅−亜鉛系のシフト触媒が、CO
選択酸化反応部3にはCO選択酸化反応のための白金、
ルテニウム等のCO酸化触媒が用いられるものである。
また、燃焼部5はバーナや燃焼触媒などの燃焼手段を備
えており、燃料を燃焼してその燃焼熱を供給することに
よって、改質反応部1、シフト反応部2、CO選択酸化
反応部3をそれぞれ加熱することができるようにしてあ
る。これらの各反応部1,2,3は加熱容量が大きい順
に燃焼部5に接続するようにしてある。FIG. 4 shows the overall configuration of a fuel reforming apparatus, which is formed by connecting a reforming reaction section 1, a shift reaction section 2, and a CO selective oxidation reaction section 3 in series. 1,
2 and 3 can be heated by the combustion section 5, respectively. Each of the reforming reaction section 1, shift reaction section 2, and CO selective oxidation reaction section 3 is formed by filling a catalyst into a tubular container such as a circular tube long in the gas flow direction. These catalysts include, for example, the reforming reaction section 1
Is a reforming catalyst such as a nickel-based, ruthenium-based or rhodium-based reforming catalyst for a steam reforming reaction, and a shift reaction unit 2 is a copper-zinc-based shift catalyst for an aqueous shift reaction.
Platinum for CO selective oxidation reaction is provided in the selective oxidation reaction section 3,
A CO oxidation catalyst such as ruthenium is used.
Further, the combustion unit 5 includes combustion means such as a burner and a combustion catalyst. The combustion unit 5 burns the fuel and supplies the combustion heat, so that the reforming reaction unit 1, the shift reaction unit 2, the CO selective oxidation reaction unit 3 Can be heated individually. Each of these reaction sections 1, 2, 3 is connected to the combustion section 5 in order of increasing heating capacity.
【0016】原燃料としてはメタノール等のアルコール
系燃料や、メタン、プロパン、ブタン等の炭化水素系燃
料などを用いることができるものであり、まずこの原燃
料のガスと水蒸気を改質反応部1に供給し、改質触媒の
作用で原燃料を水蒸気改質反応させて水素が主成分の改
質ガスを生成させる。この改質ガスにはCOが含まれて
いるので、改質反応部1で生成された改質ガスはシフト
反応部2に供給され、シフト触媒の作用で改質ガス中の
COを水性シフト反応させて低減する。シフト反応部2
による処理で改質ガス中のCOは低減されるが、まだ微
量が残存しているので、シフト反応部2で処理された改
質ガスはCO酸化選択反応部3へ供給される。このとき
同時に空気もCO酸化選択反応部3に供給され、CO酸
化触媒の作用で改質ガス中のCOを酸化してさらに低減
する。このようにして低CO濃度となった水素リッチな
改質ガスは燃料電池等に供給されるものである。As the raw fuel, an alcohol fuel such as methanol or a hydrocarbon fuel such as methane, propane or butane can be used. And a steam reforming reaction of the raw fuel by the action of the reforming catalyst to generate a reformed gas mainly composed of hydrogen. Since this reformed gas contains CO, the reformed gas generated in the reforming reaction section 1 is supplied to the shift reaction section 2, and the CO in the reformed gas is subjected to the aqueous shift reaction by the action of the shift catalyst. Let it be reduced. Shift reaction unit 2
, The amount of CO in the reformed gas is reduced, but the trace amount still remains. Therefore, the reformed gas processed in the shift reaction unit 2 is supplied to the CO oxidation selective reaction unit 3. At the same time, air is also supplied to the CO oxidation selective reaction section 3, and the CO in the reformed gas is oxidized by the action of the CO oxidation catalyst to further reduce it. The hydrogen-rich reformed gas having a low CO concentration in this manner is supplied to a fuel cell or the like.
【0017】図1は上記のように形成される燃料改質装
置のCO選択酸化反応部3を示すものであり、CO選択
酸化反応部3はガス流れ方向に長い管状の容器7内にC
O酸化触媒6を充填して形成してある。そしてこの管状
の容器7の外周には、容器7を全周に亘って囲むと共に
CO酸化触媒6の全体を囲むように熱媒容器12が設け
てあり、熱媒容器12の外面には多数枚のフィン13が
設けてある。この熱媒容器12内は密閉状態になってお
り、液相の熱媒体8がこの熱媒容器12内に封入してあ
る。容器7は熱媒容器12の下部に位置しており、また
液相の熱媒体8は熱媒容器12の容積の半分程度の体積
で容器7内に入れてある。従って、容器7は熱媒容器1
2の液相の熱媒体8に浸漬されるようになっており、C
O選択酸化反応部3の容器7の外面の全面に液相の熱媒
体8が接触するようになっている。また熱媒容器12内
の液相の熱媒体8の液面より上の空間には、この液相の
熱媒体8が気化した気相の熱媒体9が存在しており、気
相の熱媒体9は液相の熱媒体8にその液面で接触してい
る。FIG. 1 shows the CO selective oxidation reaction section 3 of the fuel reformer formed as described above. The CO selective oxidation reaction section 3 contains a C gas in a tubular container 7 long in the gas flow direction.
It is formed by filling the O oxidation catalyst 6. A heating medium container 12 is provided on the outer periphery of the tubular container 7 so as to surround the entire container 7 and the entire CO oxidation catalyst 6. Fins 13 are provided. The heat medium container 12 is in a closed state, and the heat medium 8 in a liquid phase is sealed in the heat medium container 12. The container 7 is located below the heat medium container 12, and the liquid-phase heat medium 8 is contained in the container 7 with a volume that is about half the volume of the heat medium container 12. Therefore, the container 7 is the heat medium container 1
2 so as to be immersed in the heat medium 8 in the liquid phase.
A liquid-phase heat medium 8 is in contact with the entire outer surface of the container 7 of the O selective oxidation reaction section 3. In the space above the liquid surface of the liquid-phase heat medium 8 in the heat medium container 12, there is a gas-phase heat medium 9 in which the liquid-phase heat medium 8 is vaporized. Numeral 9 is in contact with liquid-phase heat medium 8 at its liquid level.
【0018】上記のように形成されるCO選択酸化反応
部3にあって、まず燃料改質装置の運転を開始する前
に、燃焼部5を燃焼させてその熱で熱媒容器12のフィ
ン13を加熱し、フィン13から熱媒容器12を介して
熱媒容器12内の液相の熱媒体8を加熱し、さらにこの
熱媒体8によってCO選択酸化反応部3内のCO酸化触
媒6を所定の最適温度に加熱しておく。このようにCO
酸化触媒6が所定の最適温度に加熱された後に、燃料改
質装置の運転を開始し、以後は燃焼部5によるフィン1
3の加熱は停止される。In the CO selective oxidation reaction section 3 formed as described above, first, before the operation of the fuel reformer is started, the combustion section 5 is burned and the heat thereof is used to heat the fins 13 of the heat medium container 12. To heat the liquid-phase heat medium 8 in the heat medium container 12 from the fins 13 through the heat medium container 12, and further heat the CO oxidation catalyst 6 in the CO selective oxidation reaction section 3 with the heat medium 8. Heat to the optimal temperature. Thus, CO
After the oxidation catalyst 6 is heated to a predetermined optimum temperature, the operation of the fuel reformer is started, and thereafter the fin 1
The heating of 3 is stopped.
【0019】そして改質反応部1で生成され、シフト反
応部2で処理された改質ガスは、容器7の一方の端部の
ガス流入口7aから流入し、CO酸化触媒6に接触して
CO選択酸化反応を受けた後、容器7の他方の端部のガ
ス流出口7bから流出される。ここで、既述のようにC
O選択酸化反応部3でのCO選択酸化反応は発熱反応で
あり、ガス流出口7b側のCO酸化触媒6の温度はガス
流入口7a側のCO酸化触媒6の温度よりも高くなる傾
向にあるが、この反応熱は容器7を介して液相の熱媒体
8にその気化熱として吸収される。液相の熱媒体8が気
化した気相の熱媒体9はフィン13による放熱作用など
で冷却されて凝縮し、再び液相の熱媒体8に戻る。この
ようにCO選択酸化反応部3の反応熱は液相の熱媒体8
に気化熱として吸収されるので、CO選択酸化反応部3
のCO酸化触媒6が部分的に温度が高くなることを防い
で触媒温度を均一化することができ、CO酸化触媒6が
部分的に最適な温度範囲から外れることを防止すること
ができる。従って、CO選択酸化反応部3におけるCO
選択酸化反応を最適な反応温度範囲で行なわせることが
でき、改質ガス中のCO濃度を低減することが容易にな
るものである。The reformed gas generated in the reforming reaction section 1 and processed in the shift reaction section 2 flows in from the gas inlet 7a at one end of the vessel 7 and comes into contact with the CO oxidation catalyst 6. After undergoing the CO selective oxidation reaction, the gas is discharged from the gas outlet 7b at the other end of the container 7. Here, as described above, C
The CO selective oxidation reaction in the O selective oxidation reaction section 3 is an exothermic reaction, and the temperature of the CO oxidation catalyst 6 on the gas outlet 7b side tends to be higher than the temperature of the CO oxidation catalyst 6 on the gas inlet 7a side. However, this reaction heat is absorbed as heat of vaporization by the liquid-phase heat medium 8 via the container 7. The gas phase heat medium 9 in which the liquid phase heat medium 8 is vaporized is cooled and condensed by the radiating action of the fins 13 and returns to the liquid phase heat medium 8 again. As described above, the heat of reaction of the CO selective oxidation reaction section 3 is the heat medium 8 in the liquid phase.
CO selective oxidation reaction part 3
It is possible to prevent the temperature of the CO oxidation catalyst 6 from becoming partially high, thereby making the catalyst temperature uniform, and to prevent the CO oxidation catalyst 6 from being partially out of the optimum temperature range. Therefore, CO in the CO selective oxidation reaction section 3
The selective oxidation reaction can be performed in an optimum reaction temperature range, and it becomes easy to reduce the CO concentration in the reformed gas.
【0020】ここで、CO選択酸化触媒としてルテニウ
ム系触媒を用いた場合、CO選択酸化反応部3の最適反
応温度は既述のように120〜140℃である。従って
この場合には、上記の熱媒体8としては、120〜14
0℃で大気圧付近の圧力で液相と気相が混在する物質、
すなわち沸点がこの温度付近のものが好ましく、例えば
熱媒体8として水を用いることができる。水は気化熱が
大きく、反応熱を効率良く吸収することができるので、
この点においても熱媒体8として水を用いるのが好まし
い。Here, when a ruthenium-based catalyst is used as the CO selective oxidation catalyst, the optimum reaction temperature of the CO selective oxidation reaction section 3 is 120 to 140 ° C. as described above. Therefore, in this case, the heat medium 8 is 120 to 14
A substance in which a liquid phase and a gaseous phase coexist at a pressure near the atmospheric pressure at 0 ° C.,
That is, those having a boiling point near this temperature are preferable. For example, water can be used as the heat medium 8. Since water has a large heat of vaporization and can efficiently absorb the heat of reaction,
In this regard, it is preferable to use water as the heat medium 8.
【0021】図2は本発明の実施の形態の他の例を示す
ものであり、気相の熱媒体9に接続して熱交換器10が
設けてある。この熱交換器10は熱媒容器12の上部に
取付けてあって、気相の熱媒体9が存在する熱媒容器1
2の上部内と連通管14によって接続してある。その他
の構成は図1のものと同じである(尚、図2においてフ
ィン13の図示は省略してある)。そしてこのもので
は、液相の熱媒体8がCO選択酸化反応部3の反応熱で
加熱されて気化して気相の熱媒体9となると、この気相
の熱媒体9は連通痛管14から熱交換器10に入り、熱
交換器10の放熱作用で冷却されて凝縮し、液相の熱媒
体8になる。熱交換器10内で凝縮したこの液相の熱媒
体8は連通管14を通して熱媒容器12内に返送され
る。このように液相の熱媒体8が気化して気相となった
熱媒体9を熱交換器10で冷却することができるので、
気化熱を効率良く外部に放出することができ、CO選択
酸化反応部3の反応熱を吸収してCO酸化触媒6の温度
を均一化する効果を高く得ることができるものである。FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, in which a heat exchanger 10 is provided in connection with a heat medium 9 in a gas phase. The heat exchanger 10 is mounted on an upper part of a heat medium container 12 and has a heat medium container 1 in which a gaseous heat medium 9 exists.
It is connected with the upper part of 2 by a communication pipe 14. Other configurations are the same as those in FIG. 1 (the fins 13 are not shown in FIG. 2). In this case, when the heat medium 8 in the liquid phase is heated by the reaction heat of the CO selective oxidation reaction unit 3 and is vaporized to become the heat medium 9 in the gas phase, the heat medium 9 in the gas phase is transmitted from the communicating pain tube 14 through the pain tube 14. It enters the heat exchanger 10 and is cooled and condensed by the heat radiating action of the heat exchanger 10 to become the liquid-phase heat medium 8. The liquid-phase heat medium 8 condensed in the heat exchanger 10 is returned to the heat medium container 12 through the communication pipe 14. As described above, since the heat medium 9 in the liquid phase can be cooled by the heat exchanger 10 because the heat medium 9 in the liquid phase is vaporized and becomes a gas phase.
The heat of vaporization can be efficiently released to the outside, and the effect of absorbing the heat of reaction of the CO selective oxidation reaction section 3 and making the temperature of the CO oxidation catalyst 6 uniform can be highly obtained.
【0022】またこの場合、熱交換器10にファン15
など、熱交換器10を外部から冷却する手段を設けるよ
うにしてもよい。このようにすれば、熱交換器10を強
制的に冷却して気化熱をさらに効率良く外部に放出する
ことができるものであり、CO選択酸化反応部3の反応
熱を吸収してCO酸化触媒6の温度を均一化する効果を
一層高く得ることができるものである。In this case, the fan 15 is connected to the heat exchanger 10.
For example, means for cooling the heat exchanger 10 from outside may be provided. In this way, the heat exchanger 10 can be forcibly cooled and the heat of vaporization can be more efficiently discharged to the outside. The reaction heat of the CO selective oxidation reaction section 3 is absorbed and the CO oxidation catalyst is absorbed. 6, the effect of making the temperature uniform can be further enhanced.
【0023】図3は本発明の実施の形態のさらに他の例
を示すものであり、このものでは液相の熱媒体8に浸漬
するように熱媒容器12に電気ヒータ16などの加熱手
段が設けてある。その他の構成は図2のものと同じであ
る(尚、図3においてフィン13の図示は省略してあ
る)。そしてこのものでは、ヒータ16によって液相の
熱媒体8を加熱して液相の熱媒体8の温度を所定の温度
に保持するようにすることができるものであり、CO選
択酸化反応部3の温度を所定温度に制御することが容易
になって、CO選択酸化反応部3の最適温度範囲でCO
選択酸化反応を行なわせることが容易になるものであ
る。FIG. 3 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, a heating means such as an electric heater 16 is provided in a heating medium container 12 so as to be immersed in a heating medium 8 in a liquid phase. It is provided. Other configurations are the same as those in FIG. 2 (the fins 13 are not shown in FIG. 3). In this case, the liquid heating medium 8 can be heated by the heater 16 to maintain the temperature of the liquid heating medium 8 at a predetermined temperature. It becomes easy to control the temperature to a predetermined temperature, so that the CO selective oxidation
This facilitates the selective oxidation reaction.
【0024】[0024]
【発明の効果】上記のように本発明は、原燃料を水蒸気
改質反応で改質して水素を主成分とする改質ガスを生成
させる改質反応部と、改質反応部で生成されるこの改質
ガスに含まれるCOを水性シフト反応によって低減する
シフト反応部と、シフト反応部で処理された改質ガス中
のCOを酸化してさらに低減させるCO酸化触媒を容器
内部に有するCO選択酸化反応部とを具備して形成され
る燃料改質装置において、CO選択酸化反応部の容器の
外面に接する液相の熱媒体を設けると共に、この液相の
熱媒体が気化して気相になった熱媒体を液相の熱媒体に
接して設けるようにしたので、CO選択酸化反応部の反
応熱は液相の熱媒体に気化熱として吸収されるものであ
り、CO選択酸化反応部のCO酸化触媒が部分的に温度
が高くなることを防いで触媒温度を均一化することがで
き、CO酸化触媒が部分的に最適な温度範囲から外れる
ことを防止することができるものであって、最適な反応
温度範囲でCO選択酸化反応を行なってCO濃度を低減
することができるものである。As described above, the present invention provides a reforming reaction section for reforming raw fuel by a steam reforming reaction to generate a reformed gas containing hydrogen as a main component, and a reforming reaction section formed by the reforming reaction section. A shift reaction section for reducing CO contained in the reformed gas by an aqueous shift reaction, and a CO oxidation catalyst for oxidizing and further reducing CO in the reformed gas treated in the shift reaction section. In a fuel reformer formed with a selective oxidation reaction section, a liquid phase heat medium in contact with the outer surface of the vessel of the CO selective oxidation reaction section is provided, and the liquid phase heat medium is vaporized to form a gas phase. Because the heat medium that has become the heat medium in the liquid phase is provided in contact with the heat medium in the liquid phase, the heat of reaction of the CO selective oxidation reaction section is absorbed by the heat medium in the liquid phase as heat of vaporization. That the temperature of the CO oxidation catalyst partially increases In addition, the catalyst temperature can be made uniform and the CO oxidation catalyst can be partially prevented from deviating from the optimum temperature range. The density can be reduced.
【0025】また請求項2の発明は、上記の気相の熱媒
体に接続して熱交換器を設けるようにしたので、液相の
熱媒体が気化して気相となった熱媒体を熱交換器で冷却
することができるものであり、気化熱を効率良く外部に
放出することができ、CO選択酸化反応部の反応熱を吸
収してCO酸化触媒の温度を均一化する効果を高く得る
ことができるものである。According to the second aspect of the present invention, since the heat exchanger is provided by connecting to the above-described heat medium in the gas phase, the heat medium in the gas phase which has been vaporized from the heat medium in the liquid phase is converted into the heat medium. It can be cooled by an exchanger, can efficiently release heat of vaporization to the outside, and can enhance the effect of absorbing the reaction heat of the CO selective oxidation reaction section to make the temperature of the CO oxidation catalyst uniform. Is what you can do.
【0026】また請求項3の発明は、上記の熱交換器を
外部から冷却する手段を具備するので、熱交換器を強制
的に冷却して気化熱をさらに効率良く外部に放出するこ
とができるものであり、CO選択酸化反応部の反応熱を
吸収してCO酸化触媒の温度を均一化する効果を一層高
く得ることができるものである。Further, since the invention of claim 3 includes means for cooling the heat exchanger from the outside, the heat exchanger can be forcibly cooled and the heat of vaporization can be more efficiently discharged to the outside. The effect of absorbing the reaction heat of the CO selective oxidation reaction section and making the temperature of the CO oxidation catalyst uniform can be further enhanced.
【0027】また請求項4の発明は、上記の液相の熱媒
体として水を用いるようにしたので、水は気化熱が大き
く、CO選択酸化反応部の反応熱を効率良く吸収するこ
とができるものであり、CO酸化触媒の温度を均一化す
る効果を高く得ることができるものである。According to the invention of claim 4, since water is used as the heat medium of the liquid phase, the water has a large heat of vaporization, and can efficiently absorb the reaction heat of the CO selective oxidation reaction section. It is possible to obtain a high effect of making the temperature of the CO oxidation catalyst uniform.
【0028】また請求項5の発明は、上記の液相の熱媒
体を加熱する手段を設けるようにしたので、液相の熱媒
体の温度を所定の温度に保持するようにすることができ
るものであり、CO選択酸化反応部の温度を所定温度に
制御することが容易になって、最適温度範囲でCO選択
酸化反応を行なわせることが容易になるものである。According to a fifth aspect of the present invention, since the means for heating the liquid phase heat medium is provided, the temperature of the liquid phase heat medium can be maintained at a predetermined temperature. In addition, it is easy to control the temperature of the CO selective oxidation reaction section to a predetermined temperature, and it is easy to perform the CO selective oxidation reaction in the optimum temperature range.
【図1】本発明の実施の形態の一例におけるCO選択酸
化反応部の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a CO selective oxidation reaction section according to an example of an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態の他の一例におけるCO選
択酸化反応部の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a CO selective oxidation reaction section according to another example of the embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態の他の一例におけるCO選
択酸化反応部の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a CO selective oxidation reaction section according to another example of the embodiment of the present invention.
【図4】燃料改質装置の一例を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a fuel reforming apparatus.
1 改質反応部 2 シフト反応部 3 CO選択酸化反応部 6 CO酸化触媒 7 容器 8 液相の熱媒体 9 気相の熱媒体 10 熱交換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reforming reaction part 2 Shift reaction part 3 CO selective oxidation reaction part 6 CO oxidation catalyst 7 Container 8 Liquid phase heat medium 9 Gas phase heat medium 10 Heat exchanger
Claims (5)
を主成分とする改質ガスを生成させる改質反応部と、改
質反応部で生成されるこの改質ガスに含まれるCOを水
性シフト反応によって低減するシフト反応部と、シフト
反応部で処理された改質ガス中のCOを酸化してさらに
低減させるCO酸化触媒を容器内部に有するCO選択酸
化反応部とを具備して形成される燃料改質装置におい
て、CO選択酸化反応部の容器の外面に接する液相の熱
媒体を設けると共に、この液相の熱媒体が気化して気相
になった熱媒体を液相の熱媒体に接して設けて成ること
を特徴とする燃料改質装置。1. A reforming reaction section for reforming a raw fuel by a steam reforming reaction to generate a reformed gas containing hydrogen as a main component, and the reformed gas generated in the reforming reaction section is included in the reforming reaction section. A shift reaction section for reducing CO by an aqueous shift reaction, and a CO selective oxidation reaction section having a CO oxidation catalyst for oxidizing and further reducing CO in the reformed gas treated in the shift reaction section. In the fuel reforming apparatus formed by the above method, a liquid-phase heat medium is provided in contact with the outer surface of the vessel of the CO selective oxidation reaction section, and the heat medium in the liquid phase is vaporized to become a gas phase. A fuel reformer characterized by being provided in contact with the heat medium of (1).
を設けて成ることを特徴とする請求項1に記載の燃料改
質装置。2. The fuel reformer according to claim 1, further comprising a heat exchanger connected to the gaseous heat medium.
を具備して成ることを特徴とする請求項2に記載の燃料
改質装置。3. The fuel reformer according to claim 2, further comprising means for externally cooling the heat exchanger.
とを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の燃料
改質装置。4. The fuel reformer according to claim 1, wherein water is used as the heat medium in the liquid phase.
けて成ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに
記載の燃料改質装置。5. The fuel reformer according to claim 1, further comprising means for heating the heat medium in the liquid phase.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP10267608A JP2000095506A (en) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | Fuel reformer |
Applications Claiming Priority (1)
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JP10267608A JP2000095506A (en) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | Fuel reformer |
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---|---|
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JP10267608A Pending JP2000095506A (en) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | Fuel reformer |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2000095506A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2000048261A1 (en) * | 1999-02-10 | 2000-08-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Carbon monoxide converting apparatus for fuel cell and generating system of fuel cell |
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-
1998
- 1998-09-22 JP JP10267608A patent/JP2000095506A/en active Pending
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