JP2000254482A

JP2000254482A - 固定床触媒反応器

Info

Publication number: JP2000254482A
Application number: JP11059384A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Sakamoto; 滋坂本; Mitsuo Karakane; 光雄唐金; Masatoshi Ueda; 雅敏上田; Yasuo Miyake; 泰夫三宅; Ikuro Yonezu; 育郎米津; Koji Nishio; 晃治西尾
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2000-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的簡単な構造で、反応器ガス入口付近で
急激に反応が進行することによる触媒層温度急上昇を緩
和し、良好なＣＯ除去効率が得られる適正温度範囲に触
媒層温度を維持可能なＣＯ選択酸化反応器を提供するこ
とを目的とする。【解決手段】触媒層１１の上下面（１１ｃ）の表面積
が側面（１１ｄ）の表面積よりも大きくなるように設定
し、ガスを外周側から内周側に向けて導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に燃料電池シス
テムなどで用いられる一酸化炭素除去器等の固定床触媒
反応器に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池システムは、燃料電池のアノー
ド側に水素を含むアノードガス、カソード側に酸素を含
むカソードガスをそれぞれ供給して、水素と酸素を電気
化学的に反応させて発電を行うものである。通常カソー
ドガスとしては空気が用いられるが、アノードガスとし
ては、天然ガス・ナフサ等の軽質炭化水素、またはメタ
ノール等の低級アルコール類を燃料とし、これらを水蒸
気改質反応あるいは部分酸化反応等の改質反応により水
素リッチな改質ガスとしたものが用いられている。

【０００３】燃料の改質反応に際して、燃料電池システ
ムに使用されている白金（Ｐｔ）系触媒を被毒する一酸
化炭素（ＣＯ）が副反応で生じる。この一酸化炭素は、
リン酸型燃料電池（作動温度：１５０〜２００℃程度）
では電極触媒を被毒して性能低下を引き起こすので、こ
れを防止するために、燃料電池に到達するまでに一酸化
炭素変成器において１％程度の濃度にまで低減される。
しかし、固体高分型燃料電池（以下、「ＰＥＦＣ」と表記
する。）においては、作動温度が８０℃程度と低いた
め、１％程度の一酸化炭素濃度ではＰｔ触媒の一酸化炭
素被毒の影響が大きくなり、性能が著しく低下する。そ
のためＰＥＦＣシステムにおいては特開平３−２７６５
７７号公報に記載されているように一酸化炭素変成器に
加えて、一酸化炭素除去器により、一酸化炭素を１００
ｐｐｍ以下、望ましくは１０ｐｐｍ程度の濃度まで低減
させる必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一酸化炭素除去器とし
ては改質ガスに酸化剤ガスを混入し、触媒上で一酸化炭
素を選択的に酸化させる（一酸化炭素選択酸化反応：Ｃ
Ｏ＋１／２Ｏ₂→ＣＯ₂）一酸化炭素選択酸化反応器があ
る。しかし、改質ガス中には水素（Ｈ₂）も７０〜８０
％含まれているため、水素が同時に酸化される副反応
（Ｈ₂＋１／２Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ）が起こり、燃料電池に供給
する燃料としての水素がロスする可能性がある。これを
防ぐには触媒層の温度や供給する酸化剤量を適切な条件
に保つ必要があるが、水素ロスを最小限に抑えつつ一酸
化炭素を有効に低減できる適正温度範囲は狭く、例え
ば、Ｐｔ／Ａｌ₂Ｏ₃触媒を用いた場合には１６０℃〜１
９０℃の温度範囲である。

【０００５】しかし、一酸化炭素選択酸化反応は酸化反
応であるため、酸素濃度が比較的高い反応器のガス入り
口付近では、急激に反応が進行し、このときの反応熱に
より触媒層温度が適正温度以上まで上昇する。これによ
り、水素燃焼等の副反応が進行し、一酸化炭素の除去効
率を低下させていた。急激な反応を抑制するとともに温
度の不均一性を解消するために、入口部を冷却したり、
出口部を加熱したりする方法が考えられ、この技術はあ
る程度温度を均一的に制御するには有効であるが、構成
が複雑になり制御も必要であり実用的でない。

【０００６】また、特開平８−４７６２１号公報に開示
されているように、燃料ガスの上流側から順に第一反応
器、第二反応器、第三反応器を設け各反応器入口に別々
に空気を分配して供給することにより温度を均一的に制
御する技術は、上記同様に構成が若干複雑になる。そこ
で、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであっ
て、比較的簡単な構造で、反応器ガス入口付近で急激に
反応が進行することによる触媒層温度急上昇を緩和し、
良好な一酸化炭素の除去効率が得られる適正温度範囲に
触媒層温度を維持可能な一酸化炭素除去器を提供するこ
とを目的としてなされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、導入されたガスを触媒部に流通させるこ
とにより反応を行う固定床触媒反応器であって、前記触
媒部は、ガス流れ方向に沿った表面の面積が、ガス流れ
方向に沿った表面以外の面積よりも大きく、かつ、ガス
入口側から出口側にかけてガスが接触する触媒量が次第
に多くなるように形成されていることを特徴とする。

【０００８】これにより、ガス流れ方向に沿った表面か
らの放熱が促進され、しかも、触媒層入口側での急激な
反応を抑え、出口側に向かうに従って、より活発に反応
が行われる。従って、構成をさほど複雑なものとするこ
となく触媒部全体に渡って温度分布を均一的にすること
ができ、反応効率を従来の反応器に比べて高めることが
可能となる。

【０００９】ここで、前記触媒部をガス流れ方向に直交
する方向の断面積が入口側から出口側にかけて次第に小
さくなるように形成することができる。また、前記ガス
流れ方向に沿った表面には当該触媒部と熱交換可能に、
冷却媒体が流れる冷却部を設けることが好ましい。更
に、前記触媒部内は放熱促進板で仕切ることが好まし
い。

【００１０】前記触媒部は具体的には外観円筒形状に設
計することができる。この場合に、ガス入口側から出口
側にかけてガスが接触する触媒量が次第に多くなるよう
にするには、ガスを外周側から中心軸側に向けて流通さ
せることが好ましい。そして、前記触媒部周囲にガス分
配通路を設け、ガス分配通路内で円状に拡散させたのち
前記触媒部にガスを導入すれば、均一的にガスを触媒層
に導入できるので好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】[実施の形態１]以下に本発明の実
施の形態に係る固定床触媒反応器について図面を参照し
ながら具体的に説明する。〔一酸化炭素選択酸化反応器全体の構成〕図１は、本実
施の形態に係る固定床触媒反応器の一例である一酸化炭
素選択酸化反応器１の斜視図（一部切欠き）であり、図
２は、図１においてＹ−Ｙ線を含む垂直断面図であり、
図３は、図１におけるＸ−Ｘ線を含む水平断面図であ
る。

【００１２】図１に示す一酸化炭素選択酸化反応器１
は、円筒管形状で中央部に配された選択酸化触媒層によ
って、選択的に一酸化炭素を上記反応によって二酸化炭
素に酸化し、導入される反応ガス中の一酸化炭素濃度を
所定の濃度にまで低減して下流側に配される燃料電池等
所定の機器に対して導出する反応器であり、外観が偏平
な円筒状の容器１０の内部に選択酸化触媒層１１と、当
該選択酸化触媒層１１の周囲に反応ガス分散板１２を介
して外観円筒状の反応ガス分配通路１３が形成され、選
択酸化触媒層１１の中央側には反応ガス排出通路１４
（図２、図３参照）が排出孔１５ａが複数個開設された
仕切板１５を介して形成された構成である。

【００１３】選択酸化触媒層１１は、天板１１a、底板
１１ｂ及びガス分散板１２とで囲まれてなる空間に顆粒
状のＰｔ／Ａｌ₂Ｏ₃の選択酸化触媒が均一な充填密度で
充填されてなるものである。触媒としてこの他にも、白
金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウ
ム（Ｒｕ）といった金属を１種以上含有する触媒を挙げ
ることができる。適正な活性温度域（優れた選択活性を
示す温度域）は、触媒の種類によっても異なるが前記Ｐ
ｔ／Ａｌ₂Ｏ₃では、１６０℃〜１９０℃程度である。な
お、図示しないが、選択酸化触媒層１１と反応ガス分散
板１２、仕切板１５との間には網材が介在されてある。

【００１４】反応ガス分散板１２には、所定の間隔で複
数個の反応ガス分散孔１２a・・・が開設されている。この
反応ガス分散孔１２a・・・から反応ガスが選択酸化触媒層
１１に分散されることになる。反応ガス分配通路１３に
は、反応ガス取入口１３aから導入された反応ガスが取
入口１３ａとは反対側１３ｂにまで円周状に流通しつ
つ、前記反応ガス分散孔１２ａ・・・から前記選択酸化触
媒層１１に分散される。

【００１５】反応ガス排出通路１４から、選択酸化触媒
層１１を経たガスが外部に排出される。反応ガス分配通
路１３に導入される反応ガスは、水素リッチな改質ガス
と酸素との混合ガス（温度１６０℃程度）であるが、改
質ガス中の一酸化炭素濃度を測定しながら、反応ガスの
Ｏ₂／ＣＯ比の値が適当な範囲になるように、混合する
空気量が調整される。通常、このＯ₂／ＣＯ比の値は、
０．５〜３程度の範囲に設定するのが適当とされる。

【００１６】また、選択酸化触媒層１１内に導入される
前記混合ガスの流量は、空間速度が１０００〜１５００
０ｈｒ^-1程度であることが適当とされる。このような改
質ガスと酸素との混合ガス（反応ガス）を供給すること
により選択酸化触媒層１１内で適正な温度範囲（１６０
℃〜１９０℃）において選択酸化触媒反応が均一的に進
行し一酸化炭素選択酸化反応器が作動される。そして、
一酸化炭素濃度が低減された改質ガスが図示しない燃料
電池に供給されて発電が行われる。

【００１７】なお、図示しないが改質ガスに空気を混合
する方法として、改質ガス配管に空気用配管を合流させ
ることにより混合する方法、ガスバーナに一般的に用い
られる空気吸引機構を適用して、改質ガスをノズルから
噴射して周囲の空気を吸い込むエゼクタ機構を用いるこ
とができる。〔選択酸化触媒層１１の形状等について〕前記選択酸化
触媒層１１の形状に以下のような特徴がある。即ち、ガ
ス流れ方向に沿った上下面の表面積が、側面の表面積よ
りも大きくなるように設定してある。ここで、ガス流れ
方向に沿った上下面の表面積とは、選択酸化触媒層１１
を形成する触媒粒子が天板１１a、底板１１ｂと接する
部分の表面１１ｃの面積をいい、側面の表面積とは、選
択酸化触媒層１１を形成する触媒粒子が反応ガス分散板
１２と接する部分の表面１１ｄの面積をいう。

【００１８】このような形状は、選択酸化触媒層１１の
外観を円筒とした場合には、高さ（Ｌ）と、上面或いは
底面の直径（Ｄ）との比率（Ｌ／Ｄ）を０．５未満に設
定することにより簡単に行える。上下面の表面積２π
（Ｄ／２）²＞側面積２π（Ｄ／２）・Ｌの関係を満た
すときに０．５＞Ｌ／Ｄとなるからである。また、触媒
層内におけるガスの流通形態に特徴がある。即ち、触媒
層内を外周側から内周側に向けて半径方向に流通する。

【００１９】これら特徴的な形状、特徴的なガス流通形
態により、ガス流れ方向に沿った上下の面からの放熱が
促進されるとともに、触媒層入口側での急激な反応を抑
え、出口側に向かうに従って、より活発に反応が行われ
る。従って、触媒部全体に渡って温度分布を均一的にす
ることができ、反応効率を従来の反応器に比べて高める
ことが可能となる。

【００２０】上記効果をより具体的に説明すれば、ま
ず、上下面の表面積が側面の表面積よりも大きくなるよ
うに選択酸化触媒層１１の形状を規定することにより、
選択酸化触媒層１１の上下面からの放熱が側面からの放
熱よりも促進され、選択酸化触媒層１１の高さ方向（図
面上下方向）の温度分布が均一的になる。従って、この
方向における反応が均一的に行われることになる。

【００２１】また、選択酸化触媒層１１内に選択酸化触
媒層１１の外周側から分散され、内周側から回収し外部
に排出されるので、選択酸化触媒層１１内を外周側から
内周側に向けて半径方向に流通するという流通形態をと
る（この流通方向を図３中に太線で示した。）。従っ
て、内周側に流れるにつれて、次第に単位触媒あたりの
ガス流量が大きくなるので、選択酸化触媒層１１の入口
部分（外周側）での急激な反応を抑制し、内周側に向か
うに従って反応が促進することになる。つまり、酸素含
量の多い入口側では選択酸化反応を緩やかに進行させる
ことで急激な温度上昇を抑え、酸素含量が次第に減少し
てゆく出口側に向かってより反応を活発に進行させるこ
とで温度低下を防ぐことにより、ガスの流れ方向（選択
酸化触媒層１１外周側から内周側に向かう方向）に沿う
温度分布を均一なものとするのである。これにより、ガ
ス流れ方向に平均して反応が均一的に行われることにな
る。

【００２２】このように、前記選択酸化触媒層１１で
は、高さ方向及びガス流れ方向ともに、反応が均一的に
行われるので、全体的に従来の反応器と比べて反応がよ
り均一的であり、一酸化炭素を二酸化炭素に変換する効
率が向上されている。しかも、従来の反応器のように、
触媒層入口部と出口部分を別途加熱冷却して温度制御を
行うというような複雑な構成をとらないので、コンパク
トな燃料電池システムを実現する上でも好適である。

【００２３】さらに、上下面の表面積が側面の表面積よ
りも大きくなるように選択酸化触媒層１１の形状を規定
することにより、平均線速度（ｃｍ・ｓ^-1）がそのよう
な形状に規定していない場合よりも大きくなるので、選
択酸化触媒層１１の上下面からの熱交換量が向上し、選
択酸化触媒層の高さ方向での反応が一層均一的なものと
なる。

【００２４】[実施の形態２]図４、図５は、本実施の形
態に係る一酸化炭素選択酸化反応器２０の構成を示す図
であり、図４は、図２に対応する図、図５は、図３に対
応する図である。本実施の形態に係る一酸化炭素選択酸
化反応器２０は、上記実施の形態１の一酸化炭素除去器
と基本的な構成は同様であるが、反応ガス分配通路１３
の配設位置が上記実施の形態１と異なる。なお、図４、
図５において図１から図３と同一番号は、同じ構成要素
を示す。

【００２５】当該一酸化炭素選択酸化反応器２０におけ
る反応ガス分配通路２１は、選択酸化触媒層１１の底板
１１ｂを側壁となるように設けられている。そして、図
４、図５に太線矢印で示すように、改質ガスと酸素との
混合ガスは、中央部分から導入されて、底板１１ｂによ
って外周方向に分散され選択酸化触媒層１１の外周側か
ら選択酸化触媒１１内に分散される。

【００２６】このような構成による基本的な効果は、上
記実施の形態１と同様であるが、本一酸化炭素選択反応
器２０においては、選択酸化触媒層１１の底面に当該触
媒層の制御温度に近い反応ガスが流れている反応ガス分
配通路２１が面しており、この部分からの放熱効果はあ
まり期待できない。その反面、反応ガス分配通路２１に
導入された反応ガスが中心部分から外周側に向けて拡散
した後に選択酸化触媒層１１に外周側から分散されるの
で、ガスが実施の形態１と比較して触媒層へ均一的に分
散されるといった利点がある。

【００２７】[実施の形態３]図６、図７は、本実施の形
態に係る一酸化炭素選択酸化反応器３０の構成を示す図
であり、図６は、図２に対応する図、図７は、図３に対
応する図である。本実施の形態に係る一酸化炭素除去器
３０は、上記実施の形態１の一酸化炭素除去器と基本的
な構成は同様であるが、選択酸化触媒層１１内が天板１
１a、底板１１ｂの内面に放射状に取着された上記した
放熱促進板１１ｅ・・・で仕切られている点が上記実施の
形態１と異なる。なお、図６、図７において、図１から
図３と同一番号は、同じ構成要素を示す。

【００２８】このように放熱促進板１１ｅ・・・を取り付
けることによって選択酸化触媒層１１の上下面からの放
熱が促進されるので、触媒層高さ方向の反応が実施の形
態１と比べてより均一的に行われることになる。なお、
放熱促進板１１ｅ・・・の面は、平板であるよりも、波打
っているものや凹凸があるものの方が、伝熱面積が大き
くなるので好ましい。

【００２９】[実施の形態４]図８、図９は、本実施の形
態に係る一酸化炭素選択酸化反応器４０の構成を示す図
であり、図８は、図２に対応する図、図９は、図３に対
応する図である。本実施の形態に係る一酸化炭素除去器
４０は、上記実施の形態１の一酸化炭素除去器と基本的
な構成は同様であるが、選択酸化触媒層１１内が天板１
１a、底板１１ｂに放射状に取着された放熱促進板１１
ｅ・・・で仕切られている点、更に、選択酸化触媒層１１
の天板１１a、底板１１ｂに冷却部３１が設けられてい
る点が上記実施の形態１と異なる。なお、図８、図９に
おいて図１から図３と同一b番号は、同じ構成要素を示
す。

【００３０】前記冷却部３１には、水、空気などの冷媒
が導入され冷却部３１の内部を流通したのち、外部に排
出される。一酸化炭素選択酸化反応器４０において放熱
促進板１１ｅ・・・を取り付けることによって得られる効
果は上記実施の形態３と同様であるが、本実施の形態に
おいては、選択酸化触媒層１１の上下面に対応する位置
に冷却部３１が設けてあるので、選択酸化触媒層１１の
上下面からの放熱が更に促進される。従って、触媒層高
さ方向の反応が実施の形態１及び実施の形態３と比べて
より均一的に行われることになる。

【００３１】[選択酸化触媒層の形状についての考察]以
下に、一酸化炭素選択酸化反応器の選択酸化触媒層１１
の上述した「ガスの流通方向に沿った上下面の表面積が
側面積よりも大きくなる」という形状に規定する意義に
ついて検討する。図１０は、選択酸化触媒層１１の外観
形状を円柱形状としたときにおいて、体積が同一となる
ように、触媒層の高さ（Ｌ；ｃｍ）と触媒層の上面或い
は下面の直径（Ｄ；ｃｍ）との比率を変化させた場合
の、上下面の表面積（ｃｍ²）、側面の表面積（ｃ
ｍ²）、全表面積（ｃｍ²）及び触媒層内部の平均線速度
（ｃｍ・ｓ^-1）の推移を表した特性図である。なお、Ｌ
＝１０ｃｍ、Ｄ＝５ｃｍに設定したときの円柱体積を基
準とし、選択酸化触媒層１１内における反応ガスの空間
速度は１５０００ｈｒ^-1に設定した。そして、触媒層内
での滞留時間は一定であると仮定して、図１０の特性図
を得た。

【００３２】この図１０からも分かるように、選択酸化
触媒層１１の外観形状が細長形状から偏平形状になるに
従って、つまり、直径が高さに近づくに従って、同じ体
積であっても上下面の表面積が次第に大きくなる。これ
に対して、側面積は次第に小さくなる。しかも、この各
面の表面積は、Ｌ／Ｄが０．５を下回ったところでその
変化の度合いが顕著なものとなる。

【００３３】次に、平均線速度の推移をみてはっきり分
かるように、選択酸化触媒層１１の外観形状が細長形状
から偏平形状になるに従って、つまり、直径が高さに近
づくに従って、平均線速度は次第に大きくなる。しか
も、Ｌ／Ｄが０．５を下回ったところでその変化の度合
いは顕著なものとなる。以上からＬ／Ｄ値が０．５未満
となるように触媒層の形状を規定すること、即ち、「ガ
ス流通方向に沿った上下面の表面積が側面積よりも大き
くなる」という形状に規定することにより、面積が大き
くなったことによる放熱効果の向上に加えて、平均線速
度も大きくなるので、上下面からの放熱がより一層促進
されることになる。

【００３４】加えて、全表面積もＬ／Ｄ値が０．５を境
にして大きく変化し、変化の度合いが大きいので、触媒
層全体が外界と接する放熱面積がＬ／Ｄ＝０．５を境に
顕著に大きくなる。このことにより、触媒層全体からの
放熱効率は、Ｌ／Ｄ≧０．５の形状の場合よりもより一
層優れることが期待できる。 [実施例]上記実施形態に基づいて、Ｐｔ／Ａｌ₂Ｏ₃の顆
粒状の触媒を用いてＬ／Ｄ値が０．２の選択酸化触媒層
を備えた反応器を作製し、これを下記の作動条件にて運
転した場合の反応ガス流通方向における温度分布を測定
した。

【００３５】作動条件改質ガス組成：Ｈ₂（７８.５％）、ＣＯ（０．５％）、
ＣＯ₂（２０.０％）ＣＨ₄（１.０％）改質ガス温度：１６０℃ 空間速度：１５０００ｈｒ^-1 冷却方法：自然冷却比較例として、実施例の反応器の触媒層と同じ容積で、
Ｌ／Ｄ値が３の触媒層を備えた円筒形状の反応器を作製
し、上記同様の条件にて運転したときの、反応ガス流通
方向における温度分布を測定した。なお、反応ガスは、
円筒の長手方向に流通させた。

【００３６】以上の温度分布の測定結果を図１１に示し
た。この図において横軸は、実施例においては、触媒反
応器の触媒層入口から出口までの半径方向の距離を１と
したときの入口からの相対的な距離を表し、比較例にお
いては、触媒層入口から出口までの長手方向の距離を１
としたときの入口からの相対的な距離を表している。こ
の図から明らかなように、実施例に係る反応器の各温度
は、用いた触媒の適正温度１６０℃〜１９０℃の範囲に
分布しているが、比較例に係る反応器では、入口側で温
度上昇が激しく、出口側に向かうに従って、温度は低下
していた。

【００３７】また、比較例の反応器では、出口部分での
一酸化炭素の濃度は１５０ｐｐｍであったのに対して、
実施例の反応器では１０ｐｐｍであった。以上のことか
ら、本発明の反応器によれば触媒層内の温度分布が均一
的になる結果、ＣＯ除去効率が従来よりも向上すること
が裏付けられる。なお、上記実施の形態において、選択
酸化触媒層１１の形状として、水平断面形状が扇形のも
のであっても構わない。

【００３８】また、反応ガスの入口側から出口側に向け
て充填密度を次第に大きくなるように充填密度に勾配を
付けておけば、反応ガスは外周側から内周側に向けて流
通させなくても、内周側から外周側に向けて流通させて
てもよい。何故なら、このように充填密度を変化させる
ことでガスが流通するに従ってガス単位量あたりに接触
する触媒量を増加させることができるので、入口側から
徐々に反応性を高め、全体として均一的に反応を行うこ
とができるからである。

【００３９】なお、上記実施の形態においては、本発明
を一酸化炭素除去器を例に挙げて説明したが、部分酸化
反応改質器などその他の発熱反応を伴う固定床触媒反応
器にも同様に適用することができる。また、選択酸化反
応触媒層等の触媒層の形状は、円筒形状に限定されず、
角筒形状であっても無論かまわない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の固定
床触媒反応器においては、触媒部は、ガス流れ方向に沿
った表面の面積が、その他の表面の面積よりも大きく、
かつ、ガス入口側から出口側にかけてガスが接触する触
媒量が多くなるように形成されているので、ガス流れ方
向に沿った表面からの放熱が促進され、しかも、触媒層
入口側での急激な反応を抑え、出口側に向かうに従っ
て、より活発に反応が行われる。このような作用によ
り、構成をさほど複雑なものとすることなく触媒部全体
に渡って温度分布を均一的にすることができ、反応効率
を従来の反応器に比べて高めることが可能となる。

【００４１】

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態の一酸化炭素選択酸化反応器の構
成を示す一部切欠き斜視図である。

【図２】前記一酸化炭素選択酸化反応器の構成を示す垂
直断面図である。

【図３】前記一酸化炭素選択酸化反応器の構成を示す水
平断面図である。

【図４】他の実施の形態の一酸化炭素選択酸化反応器の
構成を示す垂直断面図である。

【図５】前記一酸化炭素選択酸化反応器の構成を示す水
平断面図である。

【図６】更に他の実施の形態の一酸化炭素選択酸化反応
器の構成を示す垂直断面図である。

【図７】前記一酸化炭素選択酸化反応器の構成を示す水
平断面図である。

【図８】また他の実施の形態の一酸化炭素選択酸化反応
器の構成を示す垂直断面図である。

【図９】前記一酸化炭素選択酸化反応器の構成を示す水
平断面図である。

【図１０】高さ（Ｌ）／直径（Ｄ）の比率を変化させた
場合の、上下面の表面積、側面の表面積、全表面積及び
触媒層内部の平均線速度の推移を表した特性図である。

【図１１】実施例及び比較例に係る反応器の入口からガ
ス流通方向への距離と温度との関係を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１、２０、３０、４０一酸化炭素選択酸化反応器１１選択酸化触媒層１２反応ガス分散板１３、２１反応ガス分配通路１４反応ガス排出通路１１ｅ放熱促進板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上田雅敏大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者三宅泰夫大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者米津育郎大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者西尾晃治大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 4G070 AA01 AB05 BB08 CA01 CA06 CA19 CA25 CB18 CB19 DA12 DA22 DA23 4H060 AA02 BB11 CC18 FF02 GG02 5H027 AA02 BA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導入されたガスを触媒部に流通させるこ
とにより反応を行う固定床触媒反応器であって、前記触媒部は、ガス流れ方向に沿った表面の面積が、ガ
ス流れ方向に沿った表面以外の面積よりも大きく、か
つ、ガス入口側から出口側にかけてガスが接触する触媒
量が次第に多くなるように形成されていることを特徴と
する固定床触媒反応器。
【請求項２】前記触媒部は、ガス流れ方向に直交する
方向の断面積が入口側から出口側にかけて次第に小さく
なるように形成されていることを特徴とする請求項１記
載の固定床触媒反応器。
【請求項３】前記触媒部の前記ガス流れ方向に沿った
表面には熱交換可能に、冷却媒体の流れる冷却部が設け
られていることを請求項１又は２記載の固定床触媒反応
器。
【請求項４】前記触媒部内は放熱促進板で仕切られて
いることを特徴とする請求項１乃至３記載の固定床触媒
反応器。
【請求項５】前記触媒部は外観円筒形状であり、反応
ガスが外周側から中心軸側に向けて流通することを特徴
とする請求項１乃至４記載の固定床触媒反応器。
【請求項６】前記触媒部周囲にはガス分配通路が設け
られ、前記触媒部に導入されるガスは、当該ガス分配通路内で
円状に拡散したのち導入されることを特徴とする請求項
５記載の固定床触媒反応器。
【請求項７】前記固定床触媒反応器は、一酸化炭素を
選択的に二酸化炭素に酸化する一酸化炭素除去器である
ことを特徴とする請求項１乃至６記載の固定床触媒反応
器。