JP2000233904A - ２つの異種の触媒反応を組合わせる装置 - Google Patents
２つの異種の触媒反応を組合わせる装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＯ酸化のような発熱プロセスの際に生じる
熱を吸熱再形成のためにできるだけ有効に利用する、２
つの異種の触媒反応を組合わせる装置を提案する。 【解決手段】 触媒が、薄いかつ多孔性の少なくとも１
つの触媒層を含み、かつ反応混合物が、圧力を低下しな
がら触媒層を垂直に流通する、反応抽出物を含む反応混
合物を触媒に供給しながら、とくにメタノールの再形成
又は部分的な酸化及びそれに続くＣＯ酸化を行なう２つ
の異種触媒反応を組合わせる装置。触媒層内において、
触媒層の内部における吸熱触媒反応の生成ガスと発熱反
応を行なうために、反応ガスのための少なくとも１つの
供給通路が設けられている。
熱を吸熱再形成のためにできるだけ有効に利用する、２
つの異種の触媒反応を組合わせる装置を提案する。 【解決手段】 触媒が、薄いかつ多孔性の少なくとも１
つの触媒層を含み、かつ反応混合物が、圧力を低下しな
がら触媒層を垂直に流通する、反応抽出物を含む反応混
合物を触媒に供給しながら、とくにメタノールの再形成
又は部分的な酸化及びそれに続くＣＯ酸化を行なう２つ
の異種触媒反応を組合わせる装置。触媒層内において、
触媒層の内部における吸熱触媒反応の生成ガスと発熱反
応を行なうために、反応ガスのための少なくとも１つの
供給通路が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、触媒吸熱反応及び
これに熱的に連結された触媒発熱反応、とくにメタノー
ルの再形成又は部分的酸化及びこれに続くＣＯ酸化を行
なう装置に関する。
これに熱的に連結された触媒発熱反応、とくにメタノー
ルの再形成又は部分的酸化及びこれに続くＣＯ酸化を行
なう装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】メタノールと水から水素を取得すること
は、総合反応、ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋３Ｈ２に
基づいている。この反応を行なうために、２又は多段の
反応経過において所望の水素を発生するために、実際に
は炭化水素と水蒸気を含む反応混合物を、熱を供給しな
がら適当な触媒に沿って案内する。２段のメタノール再
形成するこのような装置は、ヨーロッパ特許出願公開第
０６８７６４８号明細書により公知である。その際、炭
化水素から水素への吸熱再形成に必要な反応熱を供給す
る種々の可能性が存在する。例えば特開平４−３２５４
０１号公報（日本特許要約書、Ｃ−１０４２、１９９３
年３月３０日、第１７巻、第１６２号）により公知のよ
うな可能性は、空間的に切離して経過する発熱プロセス
への連結にある。公知の装置において反応混合物は、反
応器内において第１の再形成を受け、かつその後に残留
再形成のために再形成器に供給される。生成ガスは、再
び熱交換器の様式に構成された反応器を通って導かれ、
その際、部分的なＣＯ酸化が行なわれ、このＣＯ酸化
は、発熱プロセスをなしている。このプロセスの際に生
じる熱は、熱交換器状の装置を介して、同様に反応器に
おいて行なわれる再形成に供給される。
は、総合反応、ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋３Ｈ２に
基づいている。この反応を行なうために、２又は多段の
反応経過において所望の水素を発生するために、実際に
は炭化水素と水蒸気を含む反応混合物を、熱を供給しな
がら適当な触媒に沿って案内する。２段のメタノール再
形成するこのような装置は、ヨーロッパ特許出願公開第
０６８７６４８号明細書により公知である。その際、炭
化水素から水素への吸熱再形成に必要な反応熱を供給す
る種々の可能性が存在する。例えば特開平４−３２５４
０１号公報（日本特許要約書、Ｃ−１０４２、１９９３
年３月３０日、第１７巻、第１６２号）により公知のよ
うな可能性は、空間的に切離して経過する発熱プロセス
への連結にある。公知の装置において反応混合物は、反
応器内において第１の再形成を受け、かつその後に残留
再形成のために再形成器に供給される。生成ガスは、再
び熱交換器の様式に構成された反応器を通って導かれ、
その際、部分的なＣＯ酸化が行なわれ、このＣＯ酸化
は、発熱プロセスをなしている。このプロセスの際に生
じる熱は、熱交換器状の装置を介して、同様に反応器に
おいて行なわれる再形成に供給される。
【０００３】さらにいわゆるオートサーモ再形成（ＡＴ
Ｒ）が設定されるように、反応器の再形成範囲に空気を
供給することが周知である。
Ｒ）が設定されるように、反応器の再形成範囲に空気を
供給することが周知である。
【０００４】同じ出願人の１９９７年１０月２日の書類
番号１９７４３６７３．０を有するドイツ連邦共和国特
許出願に、オートサーモ再形成の実施に適した反応器構
想が記載されており、ここでは反応器は、複数の触媒層
から形成されており（積み重ね反応器）、これらの触媒
層は、それぞれ触媒材料のプレスにより、薄いかつ大き
な面積の強力に圧縮された層に形成されている。個々の
層は、反応混合物及び反応生成物の抽出物を導く通路を
有し、その際、酸素の供給は、その他の抽出物から切離
して行なわれる。
番号１９７４３６７３．０を有するドイツ連邦共和国特
許出願に、オートサーモ再形成の実施に適した反応器構
想が記載されており、ここでは反応器は、複数の触媒層
から形成されており（積み重ね反応器）、これらの触媒
層は、それぞれ触媒材料のプレスにより、薄いかつ大き
な面積の強力に圧縮された層に形成されている。個々の
層は、反応混合物及び反応生成物の抽出物を導く通路を
有し、その際、酸素の供給は、その他の抽出物から切離
して行なわれる。
【０００５】英国特許第２２１７７２８号明細書によれ
ば、吸熱再形成及び吸熱反応の際に生じる中間生成ガス
のそれに続くＣＯ酸化を行なう装置が公知である。公知
の装置においてＣＯ酸化の際に生じる熱は、装置内にお
ける尖頭値温度を低下するために、一部再形成反応に、
かつ一部再形成触媒に伝達される。
ば、吸熱再形成及び吸熱反応の際に生じる中間生成ガス
のそれに続くＣＯ酸化を行なう装置が公知である。公知
の装置においてＣＯ酸化の際に生じる熱は、装置内にお
ける尖頭値温度を低下するために、一部再形成反応に、
かつ一部再形成触媒に伝達される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このことを前提として
本発明の課題は、ＣＯ酸化のような発熱プロセスの際に
生じる熱を吸熱再形成のためにできるだけ有効に利用す
る、初めに述べたような装置を提案することにある。と
くに提供すべき装置によって、自動車における水素発生
の移動適用のためにできるだけコンパクトかつ望ましい
コストの構成が可能になるようにする。
本発明の課題は、ＣＯ酸化のような発熱プロセスの際に
生じる熱を吸熱再形成のためにできるだけ有効に利用す
る、初めに述べたような装置を提案することにある。と
くに提供すべき装置によって、自動車における水素発生
の移動適用のためにできるだけコンパクトかつ望ましい
コストの構成が可能になるようにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、特許請求の範囲第１項の特徴を有する２つの異種の
触媒反応を組合わせる装置が提案される。それによれ
ば、本発明による装置は、薄いかつ多孔性の少なくとも
１つの触媒層を含み、この触媒層は、反応抽出物を含む
反応混合物（吸熱反応の反応体）によって、圧力を低下
しながら大体において垂直に流通される。触媒層内に、
触媒層の内部において吸熱反応の中間生成ガスと発熱反
応を行なうためにガス状の酸化媒体のための少なくとも
１つの供給通路が設けられている。その他に触媒層内
に、ガス状の最終生成物のための少なくとも１つの収集
通路が配置されている。したがって本発明によれば、周
知の水素反応器とは相違して、触媒材料を含む層部材内
にそれ自体吸熱触媒反応が行なわれ、かつ発熱プロセス
が行なわれ、このプロセスの廃熱は、本発明による装置
によって保証される吸熱反応及び発熱反応の範囲の間の
継目のない移行によって、触媒反応の熱経済の平衡のた
めに使われる。それにより発熱プロセスの廃熱のとくに
有効な利用が行なわれるので、合計において大体におい
てオートサーモのプロセスが維持される。とくに本発明
による装置の冷間始動の際、このようにしてＨ２発生及
びＣＯ酸化の動作温度の急速な達成が保証されている。
本発明は、その他に、自動車の分野における移動適用の
ために考慮されたメタノール再形成を行なう装置のとく
にコンパクトかつ望ましいコストの構成を可能にする。
本発明によって可能なコンパクトな構成様式は、書類番
号１９７４３６７３．０を有するすでに述べたドイツ連
邦共和国特許出願明細書から公知のような触媒層を利用
して有利に達成することができる。
に、特許請求の範囲第１項の特徴を有する２つの異種の
触媒反応を組合わせる装置が提案される。それによれ
ば、本発明による装置は、薄いかつ多孔性の少なくとも
１つの触媒層を含み、この触媒層は、反応抽出物を含む
反応混合物（吸熱反応の反応体）によって、圧力を低下
しながら大体において垂直に流通される。触媒層内に、
触媒層の内部において吸熱反応の中間生成ガスと発熱反
応を行なうためにガス状の酸化媒体のための少なくとも
１つの供給通路が設けられている。その他に触媒層内
に、ガス状の最終生成物のための少なくとも１つの収集
通路が配置されている。したがって本発明によれば、周
知の水素反応器とは相違して、触媒材料を含む層部材内
にそれ自体吸熱触媒反応が行なわれ、かつ発熱プロセス
が行なわれ、このプロセスの廃熱は、本発明による装置
によって保証される吸熱反応及び発熱反応の範囲の間の
継目のない移行によって、触媒反応の熱経済の平衡のた
めに使われる。それにより発熱プロセスの廃熱のとくに
有効な利用が行なわれるので、合計において大体におい
てオートサーモのプロセスが維持される。とくに本発明
による装置の冷間始動の際、このようにしてＨ２発生及
びＣＯ酸化の動作温度の急速な達成が保証されている。
本発明は、その他に、自動車の分野における移動適用の
ために考慮されたメタノール再形成を行なう装置のとく
にコンパクトかつ望ましいコストの構成を可能にする。
本発明によって可能なコンパクトな構成様式は、書類番
号１９７４３６７３．０を有するすでに述べたドイツ連
邦共和国特許出願明細書から公知のような触媒層を利用
して有利に達成することができる。
【０００８】本発明の構成において、酸化媒体のための
少なくとも１つの供給通路は、流通方向に見て、触媒層
のほぼ中央に配置されている。それにより反応混合物
は、中間生成ガスを形成しながら、大体において垂直に
触媒層を流通する。この時、触媒層のほぼ中央におい
て、ガス状の酸化媒体の供給が行なわれ、この酸化媒体
は、中間生成ガスとともに発熱反応を行なう。それによ
り触媒層内に２つの範囲が生じ、すなわち吸熱反応のた
めの流通方向に見て第１の範囲、発熱反応のための流通
方向にそれに続く第２の範囲が生じ、その際、両方の範
囲は、熱的に連結されているので、第２の範囲からの発
熱反応の廃熱は、第１の範囲に導き出され、かつここに
おいて吸熱反応に供給される。それ故に大きな内部熱伝
導能力を有する触媒層の利用が、本発明にとって重要で
ある。
少なくとも１つの供給通路は、流通方向に見て、触媒層
のほぼ中央に配置されている。それにより反応混合物
は、中間生成ガスを形成しながら、大体において垂直に
触媒層を流通する。この時、触媒層のほぼ中央におい
て、ガス状の酸化媒体の供給が行なわれ、この酸化媒体
は、中間生成ガスとともに発熱反応を行なう。それによ
り触媒層内に２つの範囲が生じ、すなわち吸熱反応のた
めの流通方向に見て第１の範囲、発熱反応のための流通
方向にそれに続く第２の範囲が生じ、その際、両方の範
囲は、熱的に連結されているので、第２の範囲からの発
熱反応の廃熱は、第１の範囲に導き出され、かつここに
おいて吸熱反応に供給される。それ故に大きな内部熱伝
導能力を有する触媒層の利用が、本発明にとって重要で
ある。
【０００９】本発明の別の構成において、酸化媒体のた
めの少なくとも１つの供給通路は、大体において流通方
向に対して垂直に延びている。
めの少なくとも１つの供給通路は、大体において流通方
向に対して垂直に延びている。
【００１０】酸化媒体のために互いに間隔を置いて配置
された複数の供給通路が設けられていると有利であり、
それにより触媒層の横断面にわたって均一なガス状酸化
媒体の分散が達成できる。
された複数の供給通路が設けられていると有利であり、
それにより触媒層の横断面にわたって均一なガス状酸化
媒体の分散が達成できる。
【００１１】有利な変形において、触媒層内においてガ
ス状の最終生成物のための複数の収集通路が、酸化媒体
のための供給通路に対して交互に配置されている。それ
により収集通路と酸化媒体のための供給通路との間に、
発熱反応のための混合及び反応範囲が生じる。なるべく
酸化媒体のための少なくとも１つの供給通路、及び少な
くとも１つの収集通路は、それぞれ大体において流通方
向に対して垂直に延びており、かつ大体において同様に
流通方向に対して垂直に延びた平面内に配置されてお
り、このことは、コンパクトな構成様式の改善に貢献す
る。
ス状の最終生成物のための複数の収集通路が、酸化媒体
のための供給通路に対して交互に配置されている。それ
により収集通路と酸化媒体のための供給通路との間に、
発熱反応のための混合及び反応範囲が生じる。なるべく
酸化媒体のための少なくとも１つの供給通路、及び少な
くとも１つの収集通路は、それぞれ大体において流通方
向に対して垂直に延びており、かつ大体において同様に
流通方向に対して垂直に延びた平面内に配置されてお
り、このことは、コンパクトな構成様式の改善に貢献す
る。
【００１２】別の有利な構成において、触媒層への酸化
媒体のための少なくとも１つの供給通路を通した反応ガ
スの供給は、大体において流通方向に行なわれる。なる
べく酸化媒体は、供給通路から触媒層への流通の方向に
おいて、流通方向に対して０°ないしほぼ６０°の角度
をなして導入されるので、中間生成ガスと酸化媒体ので
きるだけ良好なかつ急速な混合が行なわれ、かつ互いに
継目なく移行しかつ互いに熱的に良好に連結された２つ
の範囲が生じることができる。
媒体のための少なくとも１つの供給通路を通した反応ガ
スの供給は、大体において流通方向に行なわれる。なる
べく酸化媒体は、供給通路から触媒層への流通の方向に
おいて、流通方向に対して０°ないしほぼ６０°の角度
をなして導入されるので、中間生成ガスと酸化媒体ので
きるだけ良好なかつ急速な混合が行なわれ、かつ互いに
継目なく移行しかつ互いに熱的に良好に連結された２つ
の範囲が生じることができる。
【００１３】本発明の別の構成において、触媒層への酸
化媒体のための供給通路を通した酸化媒体の供給は、大
体において流通方向に対して垂直に行なわれ、それによ
り初めに述べたような装置（とくに水素反応器）に対し
てなおコンパクトな構成様式が達成できる。
化媒体のための供給通路を通した酸化媒体の供給は、大
体において流通方向に対して垂直に行なわれ、それによ
り初めに述べたような装置（とくに水素反応器）に対し
てなおコンパクトな構成様式が達成できる。
【００１４】なるべく反応混合物は、メタノール又はそ
の他の化学的に結合した水素及び水及び場合によっては
酸素を含む。酸化媒体は同様に酸素を含む。発熱反応に
おいて、なるべくメタノール再形成の際に生じる一酸化
炭素の酸化が問題になる。
の他の化学的に結合した水素及び水及び場合によっては
酸素を含む。酸化媒体は同様に酸素を含む。発熱反応に
おいて、なるべくメタノール再形成の際に生じる一酸化
炭素の酸化が問題になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、２つの実施例により図
面に示されており、かつ次に図面を引用して詳細に説明
する。
面に示されており、かつ次に図面を引用して詳細に説明
する。
【００１６】図１は、２つの異種触媒反応を組合わせる
本発明による装置、とくにメタノールから水素を発生す
る反応器のための触媒層１０を概略的な断面図で示して
いる。しかし本発明による装置は、別の吸熱触媒反応を
実施するためにも利用することができる。
本発明による装置、とくにメタノールから水素を発生す
る反応器のための触媒層１０を概略的な断面図で示して
いる。しかし本発明による装置は、別の吸熱触媒反応を
実施するためにも利用することができる。
【００１７】触媒層１０は、それぞれ上側又は下側層表
面に配置された２つの第１の範囲１２を含み、これらの
範囲内において、（吸熱）反応（ここでは：メタノール
再形成）が行なわれる。そのために触媒層１０は、第１
の範囲１２の表面において矢印Ｐによって暗示される流
通方向に反応混合物を加えられ、この反応混合物は、水
素反応器として利用する場合、メタノールと水を含む。
触媒層に反応混合物を加えるために、範囲１２の表面に
反応混合物供給通路１１（吸熱反応の反応体のための供
給通路）が設けられている。図示した実施例においてこ
れらの供給通路１１は、表面にあって半円形の横断面を
有するように形成されている。複数の触媒層を積み重ね
た際に、対向する相補的な部分通路は、供給通路に完成
する。
面に配置された２つの第１の範囲１２を含み、これらの
範囲内において、（吸熱）反応（ここでは：メタノール
再形成）が行なわれる。そのために触媒層１０は、第１
の範囲１２の表面において矢印Ｐによって暗示される流
通方向に反応混合物を加えられ、この反応混合物は、水
素反応器として利用する場合、メタノールと水を含む。
触媒層に反応混合物を加えるために、範囲１２の表面に
反応混合物供給通路１１（吸熱反応の反応体のための供
給通路）が設けられている。図示した実施例においてこ
れらの供給通路１１は、表面にあって半円形の横断面を
有するように形成されている。複数の触媒層を積み重ね
た際に、対向する相補的な部分通路は、供給通路に完成
する。
【００１８】第１の範囲（再形成範囲）に、流通方向に
見て第２の範囲１４が続いており、この範囲は、両方の
範囲１２、１４の間の移行部の範囲に設けられた酸化剤
供給通路１６（ガス状の酸化媒体のための供給通路）を
通して記入された矢印Ｌの方向に第２の範囲に酸化剤ガ
ス流を供給することによって、発熱反応を行なうように
指定されている。それにより一酸化炭素を含む中間生成
ガスの混合物は、再形成範囲１２を流通した後に侵入
し、かつ第２の範囲１４において中間生成ガス及び酸化
剤ガス流とともに発熱反応が行なわれる。酸化剤ガス流
において、この場合、酸化ガス、とくに空気が問題にな
るので、第２の範囲は、以下において酸化範囲と称す
る。
見て第２の範囲１４が続いており、この範囲は、両方の
範囲１２、１４の間の移行部の範囲に設けられた酸化剤
供給通路１６（ガス状の酸化媒体のための供給通路）を
通して記入された矢印Ｌの方向に第２の範囲に酸化剤ガ
ス流を供給することによって、発熱反応を行なうように
指定されている。それにより一酸化炭素を含む中間生成
ガスの混合物は、再形成範囲１２を流通した後に侵入
し、かつ第２の範囲１４において中間生成ガス及び酸化
剤ガス流とともに発熱反応が行なわれる。酸化剤ガス流
において、この場合、酸化ガス、とくに空気が問題にな
るので、第２の範囲は、以下において酸化範囲と称す
る。
【００１９】すでに述べたように、再形成範囲と酸化範
囲との間の均一な移行は、本発明にとって重要である。
両方の範囲において、とくに分離して形成されかつ１つ
の触媒層になるようにまとめられた部分層が問題になる
のではなく、反応条件によって形成される触媒層内の範
囲が問題になっている。図１において再形成範囲１２と
酸化範囲１４との間に記入された線は、それ故に分離線
を表わすものではなく、２つの反応範囲の存在を示すに
すぎない。
囲との間の均一な移行は、本発明にとって重要である。
両方の範囲において、とくに分離して形成されかつ１つ
の触媒層になるようにまとめられた部分層が問題になる
のではなく、反応条件によって形成される触媒層内の範
囲が問題になっている。図１において再形成範囲１２と
酸化範囲１４との間に記入された線は、それ故に分離線
を表わすものではなく、２つの反応範囲の存在を示すに
すぎない。
【００２０】酸化範囲１４のほぼ（矢印Ｐの方向におけ
る流通方向において）中央に、大体において酸化剤供給
通路１６に対して平行に延びた生成ガスのための収集通
路１８が設けられている。図示した実施例において、収
集通路１８は、酸化剤供給通路１６に対して交互に、す
なわちずらして配置されている。明らかに収集通路１８
は、流通方向に見て酸化剤供給通路１６と一直線上に配
置してもよく、又は（流通方向に見て）酸化剤供給通路
１６の間に及びこれらに対してずらして配置されたさら
に多くの数の収集通路１８を設けてもよい。ここに述べ
たものとは別の幾何学的配置も可能である。
る流通方向において）中央に、大体において酸化剤供給
通路１６に対して平行に延びた生成ガスのための収集通
路１８が設けられている。図示した実施例において、収
集通路１８は、酸化剤供給通路１６に対して交互に、す
なわちずらして配置されている。明らかに収集通路１８
は、流通方向に見て酸化剤供給通路１６と一直線上に配
置してもよく、又は（流通方向に見て）酸化剤供給通路
１６の間に及びこれらに対してずらして配置されたさら
に多くの数の収集通路１８を設けてもよい。ここに述べ
たものとは別の幾何学的配置も可能である。
【００２１】触媒層１０のために利用するために、書類
番号１９７４３６７３．０を有するすでに述べた特許出
願により公知のような触媒層が適している。これらの触
媒層は、触媒粉末のプレス及び焼結により成形部材とし
て入手され、この触媒粉末は、とくに樹枝状の銅からな
る粉末を含んでいる。範囲１２、１４は、例えば書類番
号（１９８３２６２５．４）を有する特許出願に記載さ
れたようにまとめられ、このことは、良好な熱伝導能力
を有するきわめて均一な層移行に通じる。
番号１９７４３６７３．０を有するすでに述べた特許出
願により公知のような触媒層が適している。これらの触
媒層は、触媒粉末のプレス及び焼結により成形部材とし
て入手され、この触媒粉末は、とくに樹枝状の銅からな
る粉末を含んでいる。範囲１２、１４は、例えば書類番
号（１９８３２６２５．４）を有する特許出願に記載さ
れたようにまとめられ、このことは、良好な熱伝導能力
を有するきわめて均一な層移行に通じる。
【００２２】図１の触媒層１０は、書類番号１９７４３
６７３．０を有するドイツ連邦共和国特許出願に記載さ
れたように、多数のこのような触媒層１０からなる積み
重ね反応器を構成するために使われる。積み重ねにより
すでに前に述べたように、供給通路１１が形成され、そ
の際、積み重ね体のいちばん上及びいちばん下の触媒層
に供給通路１１を形成するために、さらに薄い閉鎖要素
を設けることができ、これらの閉鎖要素の表面に、積み
重ね体のいちばん上又はいちばん下の触媒層に閉鎖要素
を載せた際に部分通路が反応混合物供給通路に完成する
ように、相補的な部分通路が形成されている。しかし反
応混合物供給通路は、図示した実施例とは相違した様式
でそれ自体周知のように、積み重ね体の支持構造を通っ
て形成することができる。酸化範囲１４における酸化ガ
スの計量のために、積み重ね体に別個の供給通路を持込
むと有利であり、この供給通路は、もっぱら個々の触媒
層１０に酸化ガスを供給するために使われる。
６７３．０を有するドイツ連邦共和国特許出願に記載さ
れたように、多数のこのような触媒層１０からなる積み
重ね反応器を構成するために使われる。積み重ねにより
すでに前に述べたように、供給通路１１が形成され、そ
の際、積み重ね体のいちばん上及びいちばん下の触媒層
に供給通路１１を形成するために、さらに薄い閉鎖要素
を設けることができ、これらの閉鎖要素の表面に、積み
重ね体のいちばん上又はいちばん下の触媒層に閉鎖要素
を載せた際に部分通路が反応混合物供給通路に完成する
ように、相補的な部分通路が形成されている。しかし反
応混合物供給通路は、図示した実施例とは相違した様式
でそれ自体周知のように、積み重ね体の支持構造を通っ
て形成することができる。酸化範囲１４における酸化ガ
スの計量のために、積み重ね体に別個の供給通路を持込
むと有利であり、この供給通路は、もっぱら個々の触媒
層１０に酸化ガスを供給するために使われる。
【００２３】本発明の別の実施例は、図２に示されてい
る。図２は、第１の範囲２２（再形成範囲）内に第２の
範囲２４（酸化範囲）が形成された本発明による触媒層
２０を示しており、それによりコンパクトな構成様式が
達成される。反応混合物の供給は、図１の実施例におけ
るように、供給通路２１によって行なわれ、これらの供
給通路は、それぞれの触媒層２０の表面に部分的に形成
されており、かつ積み重ねた際に完成する。
る。図２は、第１の範囲２２（再形成範囲）内に第２の
範囲２４（酸化範囲）が形成された本発明による触媒層
２０を示しており、それによりコンパクトな構成様式が
達成される。反応混合物の供給は、図１の実施例におけ
るように、供給通路２１によって行なわれ、これらの供
給通路は、それぞれの触媒層２０の表面に部分的に形成
されており、かつ積み重ねた際に完成する。
【００２４】酸化範囲２４の形成は、生成ガスのための
収集通路２６の範囲（書類番号１９７４３６７３．０を
有するドイツ連邦共和国特許出願参照）に、酸化ガスを
供給する酸化剤供給通路２６が配置されていることによ
って達成される。図２に示された実施例において、通路
２６、２８は、流れ方向に対して垂直な１つの平面内に
互いに交互にかつ平行に配置されている。
収集通路２６の範囲（書類番号１９７４３６７３．０を
有するドイツ連邦共和国特許出願参照）に、酸化ガスを
供給する酸化剤供給通路２６が配置されていることによ
って達成される。図２に示された実施例において、通路
２６、２８は、流れ方向に対して垂直な１つの平面内に
互いに交互にかつ平行に配置されている。
【００２５】供給通路２６を介して供給される酸化ガス
は、供給通路２６から出るので、通路２６、２８の間及
びその回りの区間において、記入された矢印Ｌ’の方向
に、酸化ガスと再形成層２２から出る中間生成ガスの混
合範囲が生じ、ここにおいてＣＯ酸化が行なわれる。Ｃ
Ｏ酸化のために、例えば白金又はパラジウムのようなと
くに貴金属触媒が利用される。酸化範囲２４を形成する
これらの混合及び反応範囲は、それにより大体において
酸化ガスのための酸化剤供給通路２６と生成ガスのため
の収集通路２８との間にある。最後に収集通路２８を通
って、ＣＯ酸化を含めてオートサーモ再形成の全生成ガ
スが導き出される。
は、供給通路２６から出るので、通路２６、２８の間及
びその回りの区間において、記入された矢印Ｌ’の方向
に、酸化ガスと再形成層２２から出る中間生成ガスの混
合範囲が生じ、ここにおいてＣＯ酸化が行なわれる。Ｃ
Ｏ酸化のために、例えば白金又はパラジウムのようなと
くに貴金属触媒が利用される。酸化範囲２４を形成する
これらの混合及び反応範囲は、それにより大体において
酸化ガスのための酸化剤供給通路２６と生成ガスのため
の収集通路２８との間にある。最後に収集通路２８を通
って、ＣＯ酸化を含めてオートサーモ再形成の全生成ガ
スが導き出される。
【００２６】図２において矢印Ｐ’によって暗示するよ
うに、触媒層２０は、同様に両方向に反応混合物を加え
られる。図１の触媒層１０のように積み重ね反応器を構
成するための基礎を形成する図２の触媒層２０は、図１
に示された触媒層１０よりもコンパクトな構成を示して
いるが、図１に示された触媒層は、他方においてすでに
従来の技術により周知のものより著しくコンパクトな積
み重ね反応器の構成を可能にする。
うに、触媒層２０は、同様に両方向に反応混合物を加え
られる。図１の触媒層１０のように積み重ね反応器を構
成するための基礎を形成する図２の触媒層２０は、図１
に示された触媒層１０よりもコンパクトな構成を示して
いるが、図１に示された触媒層は、他方においてすでに
従来の技術により周知のものより著しくコンパクトな積
み重ね反応器の構成を可能にする。
【００２７】有利なように触媒層は、供給通路又は収集
通路へ及びここから反応混合物、酸化ガス及び生成ガス
を供給しかつ放出するために、触媒層の積み重ねの際に
垂直に（したがって流通方向に対して平行に）延びた供
給通路が形成されるように形成されている。中央の主供
給通路構造及び積み重ね体縁に沿ってリング状に形成さ
れた主収集通路構造を有する触媒積み重ね体の構成は、
とくに有利である。
通路へ及びここから反応混合物、酸化ガス及び生成ガス
を供給しかつ放出するために、触媒層の積み重ねの際に
垂直に（したがって流通方向に対して平行に）延びた供
給通路が形成されるように形成されている。中央の主供
給通路構造及び積み重ね体縁に沿ってリング状に形成さ
れた主収集通路構造を有する触媒積み重ね体の構成は、
とくに有利である。
【００２８】したがって本発明によれば、発熱プロセス
の廃熱は、吸熱再形成のために有効に使用される。さら
に十分な熱放出が保証されているので、発熱反応の範囲
に過熱領域は生じない。冷間始動を行なう際、きわめて
急速に動作温度に到達し、その際、酸化範囲及び再形成
範囲において冷間始動段階のそれ以上の短縮のために、
発熱反応を行なうことができる。この時、標準動作にお
いてガス供給は、再形成範囲において吸熱再形成が行な
われるように切換えられ、その際、オートサーモ動作状
態を達成するために、熱経済制御のために反応混合物に
おいてもすでに酸化ガスが追加制御することができるの
で、すでに再形成範囲において、部分的な酸化の割合が
行なわれる。
の廃熱は、吸熱再形成のために有効に使用される。さら
に十分な熱放出が保証されているので、発熱反応の範囲
に過熱領域は生じない。冷間始動を行なう際、きわめて
急速に動作温度に到達し、その際、酸化範囲及び再形成
範囲において冷間始動段階のそれ以上の短縮のために、
発熱反応を行なうことができる。この時、標準動作にお
いてガス供給は、再形成範囲において吸熱再形成が行な
われるように切換えられ、その際、オートサーモ動作状
態を達成するために、熱経済制御のために反応混合物に
おいてもすでに酸化ガスが追加制御することができるの
で、すでに再形成範囲において、部分的な酸化の割合が
行なわれる。
【図１】本発明による装置のための触媒層の第１の実施
例を示す側面断面図である。
例を示す側面断面図である。
【図２】本発明による装置のための触媒層の第２の実施
例を示す側面断面図である。
例を示す側面断面図である。
１０ 触媒層 １１ 供給通路 １６ 供給通路 １８ 収集通路 ２０ 触媒層 ２１ 供給通路 ２６ 供給通路 ２８ 収集通路
フロントページの続き (72)発明者 オスカール・ラムラ ドイツ連邦共和国ビツシンゲン・アー・デ ー・テツク・フアブリークシユトラーセ５ (72)発明者 マルテイン・シユスレル ドイツ連邦共和国ウルム・ハンプフエルガ ツセ18 (72)発明者 デトレフ・ツール・メゲデ ドイツ連邦共和国キルヒハイム／テツク・ アレマネンシユトラーセ９
Claims (8)
- 【請求項１】 ａ）薄い、多孔性のかつ垂直に流通され
る少なくとも１つの触媒層（１０；２０）を有し、この
触媒層の表面に、吸熱反応の反応体のための供給通路
（１１；２１）が分散して配置されており、 ｂ）吸熱反応の中間生成物と発熱反応を行なうためにガ
ス状の酸化媒体のために触媒層（１０；２０）の内部に
到達する少なくとも１つの供給通路（１６；２６）を有
し、かつ ｃ）ガス状の最終生成物のために触媒層（１０；２０）
内に装備された少なくとも１つの収集通路（１８；２
８）を有することを特徴とする、触媒吸熱反応及びこれ
に熱的に連結された触媒発熱反応、とくにメタノールの
再形成又は部分的酸化及びこれに続くＣＯ酸化を行なう
装置。 - 【請求項２】 ガス状酸化媒体のための少なくとも１つ
の供給通路（１６；２６）が、流通方向に見て、触媒層
（１０；２０）のほぼ中央に延びていることを特徴とす
る、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 ガス状酸化媒体のための少なくとも１つ
の供給通路（１６；２６）が、大体において流通方向に
対して垂直に延びていることを特徴とする、請求項１又
は２に記載の装置。 - 【請求項４】 酸化媒体のために互いに間隔を置いて配
置された複数の供給通路（１６；２６）が設けられてい
ることを特徴とする、請求項１ないし３の１つに記載の
装置。 - 【請求項５】 ガス状の最終生成物のための複数の収集
通路（１８；２８）が、酸化媒体のための供給通路（１
６；２６）に対して交互に設けられていることを特徴と
する、請求項１ないし４の１つに記載の装置。 - 【請求項６】 触媒層（１０）へのガス状酸化媒体の供
給が、大体において流通方向に行なわれることを特徴と
する、請求項１ないし５の１つに記載の装置。 - 【請求項７】 触媒層（２０）へのガス状酸化媒体の供
給が、大体において流通方向に対して垂直に行なわれる
ことを特徴とする、請求項１ないし５の１つに記載の装
置。 - 【請求項８】 複数の触媒層（１０；２０）が、積み重
ね反応器になるように互いに重ねて配置されていること
を特徴とする、請求項１ないし７の１つに記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19901301.2 | 1999-01-15 | ||
| DE1999101301 DE19901301C1 (de) | 1999-01-15 | 1999-01-15 | Vorrichtung zur Kombination zweier heterogen katalysierter Reaktionen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000233904A true JP2000233904A (ja) | 2000-08-29 |
Family
ID=7894314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000037209A Pending JP2000233904A (ja) | 1999-01-15 | 2000-01-12 | ２つの異種の触媒反応を組合わせる装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1020400B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000233904A (ja) |
| DE (1) | DE19901301C1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19944186A1 (de) | 1999-09-15 | 2001-03-29 | Xcellsis Gmbh | Vorrichtung zum Erwärmen und/oder Umsetzen wenigstens eines Mediums |
| DE10214293A1 (de) * | 2002-03-28 | 2003-10-16 | Ballard Power Systems | Vorrichtung zur Kombination zweier heterogen katalysierter Reaktionen und Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4822521A (en) * | 1983-06-09 | 1989-04-18 | Uop | Integrated process and apparatus for the primary and secondary catalytic steam reforming of hydrocarbons |
| JP2646101B2 (ja) * | 1988-01-12 | 1997-08-25 | 株式会社日立製作所 | 燃料改質装置 |
| GB2217728B (en) * | 1988-04-28 | 1992-02-26 | Humphreys & Glasgow Ltd | Combined reformer |
| JPH0755802B2 (ja) * | 1989-09-22 | 1995-06-14 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池システムの燃料改質装置 |
| JP3440551B2 (ja) * | 1994-06-09 | 2003-08-25 | 三菱電機株式会社 | 燃料改質装置及び燃料改質装置の運転方法 |
| JPH09315801A (ja) * | 1996-03-26 | 1997-12-09 | Toyota Motor Corp | 燃料改質方法と燃料改質装置ならびに該燃料改質装置を備えた燃料電池システム |
-
1999
- 1999-01-15 DE DE1999101301 patent/DE19901301C1/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-11-09 EP EP19990122278 patent/EP1020400B1/de not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-01-12 JP JP2000037209A patent/JP2000233904A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19901301C1 (de) | 2000-03-16 |
| EP1020400B1 (de) | 2003-03-26 |
| EP1020400A1 (de) | 2000-07-19 |
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