JP2000272903A - 太陽熱改質器およびその温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱伝達率が高く、大型化が容易な太陽熱改質器
を提供する。 【解決手段】天然ガスを水蒸気改質する微粒子改質触媒
１１が収納された流動床改質部１２と、この流動床改質
部上部１２ａから流動床改質部下部１２ｂへ微粒子改質
触媒１１を環流する環流管１３と、流動床改質部上部１
２ａから流出した改質ガスと微粒子改質触媒１１とを分
離する分離器１４と、この分離器１４で回収された微粒
子改質触媒１１を流動床改質部下部１２ｂへ輸送する輸
送管１５と、流動床改質部下部１２ｂへ炭化水素と水蒸
気とを吹き込むための分配板１６と、流動床改質部上部
１２ａに設けられた太陽光入射窓１７とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽熱を熱源とす
る炭化水素の改質器に係り、特に大型化の可能な太陽熱
改質器およびその温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、メタノール合成は、天然ガスを水
素、一酸化炭素を主成分とする合成ガスに変換してから
行われている。この合成ガスの生成は、天然ガスの一部
を燃焼させて得られる燃焼熱により天然ガスを固定触媒
層中において水蒸気改質するか、または天然ガスを酸素
で部分酸化することにより行われている。これらは、い
ずれにしても天然ガスの有する化学エネルギーの一部が
熱として外部に放出される。

【０００３】近年、天然ガスの有する化学エネルギーの
一部が熱として外部に放出することなく、合成ガスを生
成する手段としては、太陽熱を熱源として利用すること
が検討されている。

【０００４】図７は太陽熱を熱源とする炭化水素の改質
器の従来例を示す。以下、図７に基づいて従来の太陽熱
を熱源とする炭化水素の改質器を説明する。

【０００５】図７に示すように、太陽光入射窓１から改
質器２内に入射した太陽光は、多孔質体に改質触媒を担
持した改質反応部３を加熱する。この改質反応部３は、
改質器２内において改質反応部保持体４により保持され
ている。一方、改質器２に供給された天然ガスおよび水
蒸気は、改質反応部３の通過時に水蒸気改質反応により
一酸化炭素と水素とを主成分とする合成ガス（改質ガ
ス）に変化した後、この合成ガスが改質器出口２ｂから
流出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の炭化水素の改質器において、改質反応部３は熱
伝達率が低いため、その改質反応部３の厚さを厚くする
と、太陽光入射窓１から入射した太陽光のエネルギーが
改質器２内の全体に供給されず、改質器出口２ｂ側まで
改質反応に必要な熱を供給することが困難である。その
結果、改質反応部３の単位面積当たりの天然ガス改質量
が少なく、大型化が困難であるという課題があった。

【０００７】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、熱伝達率が高く、大型化が容易な太陽熱改質器およ
びその温度制御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の太陽熱改質器は、天然ガス
を水蒸気改質する微粒子改質触媒が収納された流動床改
質部と、この流動床改質部上部から前記流動床改質部下
部へ前記微粒子改質触媒を環流する環流管と、前記流動
床改質部上部から流出した改質ガスと前記微粒子改質触
媒とを分離する分離器と、この分離器で回収された前記
微粒子改質触媒を前記流動床改質部下部へ輸送する輸送
管と、前記流動床改質部下部へ炭化水素と水蒸気とを吹
き込むための分配板と、前記流動床改質部上部に設けら
れた太陽光入射窓とを備えたことを特徴とする。

【０００９】請求項１記載の太陽熱改質器において、太
陽光入射窓から入射した太陽光は流動床改質部上部の微
粒子改質触媒に吸収される。この太陽光を吸収して加熱
された微粒子改質触媒は環流管を通って流動床改質部下
部へ輸送される。この流動床改質部下部で微粒子改質触
媒は、分配板から吹き込まれた天然ガスと水蒸気ととも
に上昇する。このとき、微粒子改質触媒から改質反応に
必要な熱が供給される。この結果、太陽光入射窓から入
射した太陽光のエネルギーが流動床改質部全体に供給さ
れるので、大型化が容易になる。

【００１０】請求項２記載の太陽熱改質器は、請求項１
記載の流動床改質部の上部空洞部に集熱器を配設したこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の太陽熱改質器においては、
集熱器が太陽エネルギーの一部を吸収することによって
微粒子改質触媒の一部に太陽光によるホットスポットが
生じるのを防止することができるとともに、太陽熱が微
粒子改質触媒と水蒸気の２種類の媒体により輸送される
ため、微粒子改質触媒で輸送される熱量を低減させるこ
とができる。その結果、微粒子改質触媒の移動速度を低
減させて微粒子改質触媒の粉化による劣化を防止するこ
とができる。

【００１２】請求項３記載の太陽熱改質器は、請求項１
記載の流動床改質部上部における微粒子改質触媒と接触
する位置に熱交換器を配設したことを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の太陽熱改質器においては、
熱交換器が太陽エネルギーの一部を吸収することによっ
て微粒子改質触媒の一部に太陽光によるホットスポット
が生じるのを防止することができるとともに、太陽熱が
微粒子改質触媒と水蒸気の２種類の媒体により輸送され
るため、微粒子改質触媒で輸送される熱量を低減させる
ことができる。その結果、微粒子改質触媒の移動速度を
低減させて微粒子改質触媒の粉化による劣化を防止する
ことができる。

【００１４】請求項４記載の太陽熱改質器は、請求項１
記載の微粒子改質触媒の平均粒径が４０乃至１００μｍ
で、粒径範囲が０乃至３００μｍであるとともに、粒子
密度が０．５ｇ／ｃｍ^３乃至２ｇ／ｃｍ^３であることを
特徴とする。

【００１５】請求項４記載の太陽熱改質器においては、
微粒子改質触媒の平均粒径，粒径範囲および粒子密度が
上記の範囲内であれば、微粒子改質触媒と供給ガスとが
良好に接触し、吹き抜けなどが生じなくなる。

【００１６】請求項５記載の太陽熱改質器は、請求項１
記載の流動床改質部内における炭化水素、水蒸気および
改質ガスの空塔速度が０．４ｍ／ｓ乃至１．０ｍ／ｓで
あることを特徴とする。

【００１７】請求項５記載の太陽熱改質器においては、
炭化水素、水蒸気および改質ガスの空塔速度が上記範囲
内であれば、請求項４と同様に微粒子改質触媒と供給ガ
スとが良好に接触し、吹き抜けなどが生じなくなる。

【００１８】請求項６記載の太陽熱改質器は、請求項１
乃至５のいずれかに記載の第１の太陽熱改質器と、請求
項１乃至５のいずれかに記載の第２の太陽熱改質器と、
前記第１の太陽熱改質器で改質されたガスを前記第２の
太陽熱改質器へ供給する流路とを備えたことを特徴とす
る。

【００１９】請求項７記載の太陽熱改質器は、請求項６
記載の第１の太陽熱改質器を５００乃至８００℃、第２
の太陽熱改質器を８００乃至１０００℃の運転温度とし
たことを特徴とする。

【００２０】請求項８記載の太陽熱改質器は、請求項６
記載の第１の太陽熱改質器を６００乃至７００℃、第２
の太陽熱改質器を８００乃至９５０℃の運転温度とした
ことを特徴とする。

【００２１】請求項６乃至８記載の太陽熱改質器におい
ては、第１の太陽熱改質器は低温で運転されるので、比
較的安価な材料を用いることができる。さらに、高温で
の改質反応は割合が少ないので、第２の太陽熱改質器の
小型化を図ることができる。したがって、大部分の改質
反応が１台の改質器で行う場合に比べ、低温で行われる
ので、改質器全体としてのコストを低減させることがで
きる。

【００２２】請求項９記載の太陽熱改質器の温度制御装
置は、流動床改質部下部の温度を測定する温度測定装置
と、前記流動床改質部下部の温度と予め設定した設定温
度とを比較し炭化水素および水蒸気の流量を算定する流
量算定装置と、前記炭化水素の流量を制御する炭化水素
流量制御装置と、前記水蒸気の流量を制御する水蒸気流
量制御装置とを備えたことを特徴とする。

【００２３】請求項１０記載の太陽熱改質器の温度制御
装置は、請求項９記載の流動床改質部下部の温度が設定
温度より高い時、炭化水素供給量または水蒸気供給量の
少なくとも一方を増大し、前記流動床改質部下部の温度
が設定温度より低い時、炭化水素供給量または水蒸気供
給量の少なくとも一方を低減させるように制御したこと
を特徴とする。

【００２４】請求項９および１０記載の太陽熱改質器の
温度制御装置においては、流動床改質部下部の温度が設
定温度より高い時、炭化水素供給量または水蒸気供給量
の少なくとも一方を増大し、流動床改質部下部の温度が
設定温度より低い時、炭化水素供給量または水蒸気供給
量の少なくとも一方を低減させるように制御したことに
より、太陽熱の変動による太陽熱改質器の温度変化を、
炭化水素または水蒸気の少なくとも一方の流量を増減さ
せることによって防止することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２６】［第１実施形態］図１は本発明に係る太陽
熱改質器の第１実施形態を示す構成図である。

【００２７】図１に示すように、本実施形態の太陽熱改
質器は、天然ガスを水蒸気改質する微粒子改質触媒１１
が収納された流動床改質部１２と、この流動床改質部上
部１２ａから流動床改質部下部１２ｂへ前記微粒子改質
触媒１１を環流する環流管１３と、流動床改質部上部１
２ａから流出した改質ガスと微粒子改質触媒１１とを分
離する分離器１４と、この分離器４で回収した微粒子改
質触媒１１を流動床改質部下部１２ｂへ輸送する輸送管
１５と、流動床改質部下部１２ｂへ天然ガスおよび水蒸
気を吹き込む整流板としての分配板１６と、流動床改質
部上部２ａに設けられた太陽光入射窓１７とを備えてい
る。

【００２８】次に、本実施形態の作用を説明する。

【００２９】このように構成された本実施形態におい
て、太陽光入射窓１７から入射した太陽光は、流動床改
質部上部１２ａの微粒子改質触媒１１に吸収される。す
ると、太陽光を吸収して加熱された微粒子改質触媒１１
は、環流管１３を通って流動床改質部下部１２ｂへ環流
される。

【００３０】この流動床改質部下部１２ｂにおいて微粒
子改質触媒１１は分配板１６から吹き込まれた含炭素燃
料、例えば、天然ガスと水蒸気とともに上昇する。この
とき、微粒子改質触媒１１から改質反応に必要な熱が供
給され、以下の反応により一酸化炭素と水素とを含む合
成ガス（改質ガス）に変換される。

【００３１】

【化１】

【００３２】上記反応１〜３で生成した合成ガスは、流
動床改質部上部１２ａから分離器１４へ移動する。この
分離器１４で合成ガスとともに移動してきた微粒子改質
触媒１１は分離され、この微粒子改質触媒１１が輸送管
１５を通って流動床改質部下部１２ｂへ戻される一方、
合成ガス（改質ガス）だけが他の使用設備へ供給され
る。

【００３３】その結果、太陽光入射窓１７から入射した
太陽光のエネルギーが流動床改質部１２全体に供給さ
れ、かつ触媒微粒子の流動により流動床改質部１２の温
度が均一化する。

【００３４】このように本実施形態によれば、太陽光入
射窓１７から入射した太陽光のエネルギーが流動床改質
部１２全体に供給され、かつ触媒微粒子の流動により流
動床改質部１２の温度が均一化するので、大型化が容易
になる。さらに、温度が均一化するので、ホットスポッ
トによる触媒の粒成長による劣化や低温部での炭素析出
による触媒劣化を防止することができる。

【００３５】［第２実施形態］図２は本発明に係る太陽
熱改質器の第２実施形態を示す構成図である。なお、既
に説明した前記第１実施形態と同一の部分には同一の符
号を付して説明を省略する。以下の実施形態も同様であ
る。

【００３６】本実施形態においては、前記第１実施形態
の構成に加え、流動床改質部２の上部空洞部に水蒸気を
加熱する集熱器１８が配設されている。この集熱器１８
には、水蒸気を供給する供給管１８ａが接続される一
方、集熱器１８において加熱した水蒸気を分配板１６に
排出する排出管１８ｂが接続されている。

【００３７】次に、本実施形態の作用を説明する。

【００３８】このように構成された本実施形態におい
て、太陽光入射窓１７から入射した太陽光は、流動床改
質部上部１２ａの微粒子改質触媒１１に吸収される。す
ると、太陽光を吸収して加熱された微粒子改質触媒１１
は、環流管１３を通って流動床改質部下部１２ｂへ輸送
される。

【００３９】また、集熱器１８には供給管１８ａを通し
て水蒸気が供給され、この水蒸気は太陽光入射窓１７か
ら入射した太陽光により加熱され、排出管１８ｂを通し
て分配板１６から流動床改質部下部１２ｂに吹き込まれ
る。そして、流動床改質部下部１２ｂで微粒子改質触媒
１１は分配板１６から吹き込まれた含炭素燃料、例え
ば、天然ガスと上記集熱器１８で加熱された水蒸気とと
もに上昇する。このとき、微粒子改質触媒１１および水
蒸気から改質反応に必要な熱が供給され、以下の反応に
より一酸化炭素と水素とを含む合成ガスに変換される。

【００４０】

【化２】

【００４１】上記反応１〜３で生成した合成ガスは、流
動床改質部上部１２ａから分離器１４へ移動する。この
分離器１４で合成ガスとともに移動してきた微粒子改質
触媒１１は分離され、この微粒子改質触媒１１が輸送管
１５を通って流動床改質部下部１２ｂへ戻される一方、
合成ガス（改質ガス）だけが他の使用設備へ供給され
る。

【００４２】その結果、太陽光入射窓１７から入射した
太陽光のエネルギーが流動床改質部１２全体に供給さ
れ、かつ触媒微粒子の流動により流動床改質部１２の温
度が均一化する。

【００４３】このように本実施形態によれば、太陽光入
射窓１７から入射した太陽光のエネルギーが流動床改質
部１２全体に供給され、かつ触媒微粒子の流動により流
動床改質部１２の温度が均一化するので、大型化が容易
になる。また、温度が均一化するので、ホットスポット
による触媒の粒成長による劣化や低温部での炭素析出に
よる触媒劣化を防止することができる。

【００４４】さらに、集熱器１８が太陽エネルギーの一
部を吸収することによって微粒子改質触媒１１の一部に
太陽光によるホットスポットが生じるのを防止すること
ができるとともに、太陽熱が微粒子改質触媒１１と水蒸
気の２種類の媒体により輸送されるので、微粒子改質触
媒１１で輸送される熱量を低減させることができる。そ
の結果、微粒子改質触媒１１の移動速度を低減させて微
粒子改質触媒１１の粉化による劣化を防止することがで
きる。

【００４５】なお、本実施形態では、集熱器１８で加熱
された水蒸気が改質器の外側を経由して整流板である分
配板１６に供給されているが、流動床改質部１２内を貫
通する配管を通して供給するようにしてもよい。また、
水蒸気だけでなく天然ガスも同時に、または改質反応に
必要な水蒸気の一部だけを集熱器１８に供給するように
してもよい。

【００４６】［第３実施形態］図３は本発明に係る太陽
熱改質器の第３実施形態を示す構成図である。

【００４７】本実施形態においては、前記第１実施形態
の構成に加え、流動床改質部上部１２ａの微粒子改質触
媒１１に接触する位置に熱交換器１９が配設されてい
る。この熱交換器１９には、水蒸気を供給する供給管１
９ａが接続される一方、熱交換器１９において加熱した
水蒸気を分配板１６に排出する排出管１９ｂが接続され
ている。

【００４８】このように構成された本実施形態におい
て、太陽光入射窓１７から入射した太陽光は、流動床改
質部上部１２ａの微粒子改質触媒１１に吸収される。す
ると、太陽光を吸収して加熱された微粒子改質触媒１１
は、環流管１３を通って流動床改質部下部１２ｂへ輸送
される。

【００４９】また、熱交換器１９には供給管１９ａを通
して水蒸気が供給され、この水蒸気は熱交換器１９にお
いて太陽光入射窓１７を通して入射した太陽光から微粒
子改質触媒１１が吸収した熱の一部により加熱され、排
出管１９ｂを通して分配板１６から流動床改質部下部１
２ｂに吹き込まれる。そして、流動床改質部下部１２ｂ
で微粒子改質触媒１１は、分配板１６から吹き込まれた
含炭素燃料、例えば、天然ガスと熱交換器１９で加熱さ
れた水蒸気とともに上昇する。このとき、微粒子改質触
媒１１および水蒸気から改質反応に必要な熱が供給さ
れ、以下の反応により一酸化炭素と水素とを含む合成ガ
スに変換される。

【００５０】

【化３】

【００５１】上記反応１〜３で生成した合成ガスは、流
動床改質部上部１２ａから分離器１４へ移動する。この
分離器１４で合成ガスとともに移動してきた微粒子改質
触媒１１は分離され、この微粒子改質触媒１１が輸送管
１５を通って流動床改質部下部１２ｂへ戻される一方、
合成ガス（改質ガス）だけが他の使用設備へ供給され
る。

【００５２】この結果、太陽光入射窓１７から入射した
太陽光のエネルギーが流動床改質部１２全体に供給さ
れ、かつ触媒微粒子の流動により流動床改質部１２の温
度が均一化する。

【００５３】このように本実施形態によれば、太陽光入
射窓１７から入射した太陽光のエネルギーが流動床改質
部１２全体に供給され、かつ触媒微粒子の流動により流
動床改質部１２の温度が均一化するので、大型化が容易
になる。また、温度が均一化するので、ホットスポット
による触媒の粒成長による劣化や低温部での炭素析出に
よる触媒劣化が防止できる。

【００５４】さらに、熱交換器１９は、微粒子改質触媒
１１が吸収した太陽エネルギーの一部を吸収することに
よって微粒子改質触媒１１の一部に太陽光によるホット
スポットが生じるのを防止することができるとともに、
太陽熱が微粒子改質触媒１１と水蒸気の２種類の媒体に
より輸送されるので、微粒子改質触媒１１で輸送される
熱量を低減させることができる。その結果、微粒子改質
触媒１１の移動速度を低減させて微粒子改質触媒１１の
粉化による劣化を防止することができる。

【００５５】なお、本実施形態では、熱交換器１９で加
熱された水蒸気が改質器の外側を経由して整流板である
分配板１６に供給されているが、流動床改質部１２内を
貫通する配管を通して供給するようにしてもよい。ま
た、水蒸気だけでなく天然ガスも同時に、または改質反
応に必要な水蒸気の一部だけを熱交換器１９に供給する
ようにしてもよい。

【００５６】さらに、本発明の前記第１乃至３実施形態
において、環流管１３は１本だけ設けたが、複数本また
は流動床改質部１２を完全に取り巻くように設置しても
よい。

【００５７】そして、前記第１乃至３実施形態におい
て、微粒子改質触媒１１と供給ガスとが良好に接触し、
吹き抜けなどが生じないためには、平均粒径が４０乃至
１００μｍ、粒径範囲が０乃至３００μｍ、粒子密度が
０．５ｇ／ｃｍ^３乃至２ｇ／ｃｍ^３の微粒子改質触媒１
１を用い、流動床改質部１２内で炭化水素、水蒸気およ
び改質ガスの空塔速度が０．４ｍ／ｓ乃至１．０ｍ／ｓ
となるように供給することが望ましい。

【００５８】［第４実施形態］図４は本発明に係る太陽
熱改質器の第４実施形態を示す概略図である。

【００５９】本実施形態においては、本発明の第１乃至
第３実施形態のいずれかに記載の第１の太陽熱改質器２
０と、本発明の第１乃至第３実施形態のいずれかに記載
の第２の太陽熱改質器２１と、第１の太陽熱改質器２０
で改質されたガスを第２の太陽熱改質器２１へ供給する
流路２２とを備えて構成されている。

【００６０】このように構成された本実施形態におい
て、第１の太陽熱改質器２０を６５０℃で運転して改質
された改質ガスは未反応成分とともに、流路２２を通し
て第２の太陽熱改質器２１へ供給され、この第２の太陽
熱改質器２１において９５０℃で改質を行うことによ
り、ほぼ完全に改質される。

【００６１】このように本実施形態によれば、第１の太
陽熱改質器２０は６５０℃という低温で天然ガスを９０
％程度改質した後、第２の太陽熱改質器２１で未反応の
天然ガスを９５０℃で改質して改質率をほぼ１００％に
する。これにより、第１の太陽熱改質器２０は低温で運
転されるので、比較的安価な材料を用いることができ
る。さらに、高温での改質反応は割合が少ないので、第
２の太陽熱改質器２１の小型化を図ることができる。し
たがって、大部分の改質反応を１台の改質器で行う場合
に比べ低温で行われるので、改質器全体としてのコスト
を低減させることができる。

【００６２】なお、第１の太陽熱改質器２０は、炭素析
出を避けるために、望ましくは５００乃至８００℃、さ
らに望ましくは６００乃至７００℃で運転するとよい。
また、第２の太陽熱改質器２１は、改質率と材料強度か
ら望ましくは８００乃至１０００℃、さらに望ましくは
８００乃至９５０℃で運転するとよい。

【００６３】［太陽熱改質器の温度制御装置の一実施形
態］次に、本発明に係る太陽熱改質器の温度制御装置の
一実施形態を図５および図６を参照しながら説明する。

【００６４】本実施形態は、図５に示すように流動床改
質部１２の流動床改質部下部１２ｂの温度を測定する温
度測定装置２３と、この流動床改質部下部１２ｂの温度
と予め設定した設定温度とを比較し炭化水素および水蒸
気の流量を算定する流量算定装置２４と、炭化水素の流
量を制御する炭化水素流量制御装置２５と、水蒸気の流
量を制御する水蒸気流量制御装置２６とを備える。

【００６５】図６に示すように温度測定装置２３で測定
した太陽熱改質器２の流動床改質部下部１２ｂの温度を
流量算定装置２４で設定温度と比較する。流動床改質部
下部１２ｂの温度が設定温度より高いときは炭化水素供
給量または水蒸気供給量の少なくとも一方を増大する信
号を、流量算定装置２４から炭化水素流量制御装置２５
および水蒸気流量制御装置２６とへ送出する。

【００６６】一方、流動床改質部下部１２ｂの温度が設
定温度より低いときは、炭化水素供給量または水蒸気供
給量の少なくとも一方を低減する信号を、流量算定装置
２４から炭化水素流量制御装置２５および水蒸気流量制
御装置２６とへ送出する。

【００６７】この結果、太陽熱の変動による太陽熱改質
器の温度変化を、炭化水素または水蒸気の少なくとも一
方の流量の増減によって防止することができる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の太陽熱改
質器によれば、太陽光入射窓から入射した太陽光のエネ
ルギーが流動床改質部全体に供給され、かつ触媒微粒子
の流動により流動床改質部の温度が均一化するので、大
型化が容易になる。また、温度が均一化するので、ホッ
トスポットによる触媒の粒成長による劣化や低温部での
炭素析出による触媒劣化を防止することができる。

【００６９】本発明の太陽熱改質器の温度制御装置によ
れば、太陽熱の変動による太陽熱改質器の温度変化を、
炭化水素または水蒸気の少なくとも一方の流量を増減さ
せることによって防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る太陽熱改質器の第１実施形態を示
す構成図。

【図２】本発明に係る太陽熱改質器の第２実施形態を示
す構成図。

【図３】本発明に係る太陽熱改質器の第３実施形態を示
す構成図。

【図４】本発明に係る太陽熱改質器の第４実施形態を示
す概略図。

【図５】本発明に係る太陽熱改質器の温度制御装置を示
すブロック図。

【図６】図５の太陽熱改質器の温度制御装置による温度
制御方法を示すフローチャート。

【図７】太陽熱を熱源とする炭化水素の改質器の従来例
を示す構成図。

【符号の説明】

１１ 微粒子改質触媒 １２ 流動床改質部 １２ａ 流動床改質部上部 １２ｂ 流動床改質部下部 １３ 環流管 １４ 分離器 １５ 輸送管 １６ 分配板 １７ 太陽光入射窓 １８ 集熱器 １９ 熱交換器 ２０ 第１の太陽熱改質器 ２１ 第２の太陽熱改質器 ２２ 流路 ２３ 温度測定装置 ２４ 流量算定装置 ２５ 炭化水素流量制御装置 ２６ 水蒸気流量制御装置

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天然ガスを水蒸気改質する微粒子改質触
   媒が収納された流動床改質部と、この流動床改質部上部
   から前記流動床改質部下部へ前記微粒子改質触媒を環流
   する環流管と、前記流動床改質部上部から流出した改質
   ガスと前記微粒子改質触媒とを分離する分離器と、この
   分離器で回収された前記微粒子改質触媒を前記流動床改
   質部下部へ輸送する輸送管と、前記流動床改質部下部へ
   炭化水素と水蒸気とを吹き込むための分配板と、前記流
   動床改質部上部に設けられた太陽光入射窓とを備えたこ
   とを特徴とする太陽熱改質器。
2. 【請求項２】 前記流動床改質部の上部空洞部に集熱器
   を配設したことを特徴とする請求項１記載の太陽熱改質
   器。
3. 【請求項３】 前記流動床改質部上部における前記微粒
   子改質触媒と接触する位置に熱交換器を配設したことを
   特徴とする請求項１記載の太陽熱改質器。
4. 【請求項４】 前記微粒子改質触媒の平均粒径が４０乃
   至１００μｍで、粒径範囲が０乃至３００μｍであると
   ともに、粒子密度が０．５ｇ／ｃｍ^３乃至２ｇ／ｃｍ^３
   であることを特徴とする請求項１記載の太陽熱改質器。
5. 【請求項５】 前記流動床改質部内における炭化水素、
   水蒸気および改質ガスの空塔速度が０．４ｍ／ｓ乃至
   １．０ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１記載の太
   陽熱改質器。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載の第１
   の太陽熱改質器と、請求項１乃至５のいずれかに記載の
   第２の太陽熱改質器と、前記第１の太陽熱改質器で改質
   されたガスを前記第２の太陽熱改質器へ供給する流路と
   を備えたことを特徴とする太陽熱改質器。
7. 【請求項７】 前記第１の太陽熱改質器を５００乃至８
   ００℃、前記第２の太陽熱改質器を８００乃至１０００
   ℃の運転温度としたことを特徴とする請求項６記載の太
   陽熱改質器。
8. 【請求項８】 前記第１の太陽熱改質器を６００乃至７
   ００℃、前記第２の太陽熱改質器を８００乃至９５０℃
   の運転温度としたことを特徴とする請求項６記載の太陽
   熱改質器。
9. 【請求項９】 流動床改質部下部の温度を測定する温度
   測定装置と、前記流動床改質部下部の温度と予め設定し
   た設定温度とを比較し炭化水素および水蒸気の流量を算
   定する流量算定装置と、前記炭化水素の流量を制御する
   炭化水素流量制御装置と、前記水蒸気の流量を制御する
   水蒸気流量制御装置とを備えたことを特徴とする太陽熱
   改質器の温度制御装置。
10. 【請求項１０】 前記流動床改質部下部の温度が設定温
    度より高い時、炭化水素供給量または水蒸気供給量の少
    なくとも一方を増大し、前記流動床改質部下部の温度が
    設定温度より低い時、炭化水素供給量または水蒸気供給
    量の少なくとも一方を低減させるように制御したことを
    特徴とする請求項９記載の太陽熱改質器の温度制御装
    置。