JP2000351606A - 燃料改質装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水蒸気改質による燃料改質装置において、被
毒した改質触媒の交換作業を無くし、低下した改質触媒
の触媒活性を容易に回復することが可能な燃料改質装置
を提供すること。 【解決手段】 水と炭化水素を原料として水蒸気改質を
行う改質触媒を備えた改質部と、前記改質部を加熱する
加熱治具と、前記原料を前記改質部に供給する原料供給
部とを具備し、前記加熱治具で前記改質部を加熱すると
ともに、前記原料供給部から前記改質部に前記原料を供
給して水素リッチな改質ガスを発生させる燃料改質装置
であって、通常の立ち上げ操作、停止操作、または通常
運転操作以外の任意の時間帯において還元性雰囲気中で
前記改質触媒を加熱することで、前記改質触媒の触媒活
性を回復することを特徴とする燃料改質装置。
毒した改質触媒の交換作業を無くし、低下した改質触媒
の触媒活性を容易に回復することが可能な燃料改質装置
を提供すること。 【解決手段】 水と炭化水素を原料として水蒸気改質を
行う改質触媒を備えた改質部と、前記改質部を加熱する
加熱治具と、前記原料を前記改質部に供給する原料供給
部とを具備し、前記加熱治具で前記改質部を加熱すると
ともに、前記原料供給部から前記改質部に前記原料を供
給して水素リッチな改質ガスを発生させる燃料改質装置
であって、通常の立ち上げ操作、停止操作、または通常
運転操作以外の任意の時間帯において還元性雰囲気中で
前記改質触媒を加熱することで、前記改質触媒の触媒活
性を回復することを特徴とする燃料改質装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原料である炭化水
素に含有される硫黄化合物によって被毒し、活性が低下
した改質触媒の触媒活性回復機能を有する燃料改質装置
に関する。
素に含有される硫黄化合物によって被毒し、活性が低下
した改質触媒の触媒活性回復機能を有する燃料改質装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池などへ供給する水素として、水
と炭化水素を原料とし、Ｎｉ系またはＲｕ系などの改質
触媒で水蒸気改質した水素リッチの改質ガスが一般的に
用いられる。前記炭化水素としては、例えば天然ガスを
主成分とした都市ガス、ＬＰＧ、ナフサ、灯油などが用
いられるが、これらには通常付臭剤を添加し、また不純
物として硫黄化合物が含まれている。例えば、天然ガス
を原料とする都市ガスまたはＬＰＧには、付臭剤として
硫黄化合物が数ｐｐｍの濃度で含まれている。また、灯
油の場合には、不純物として硫黄化合物が数十ｐｐｍ含
まれている。そして、このような硫黄化合物が含まれて
いると、改質触媒が硫黄化合物によって被毒され触媒活
性が低下するため、原料の前処理として吸着脱硫式また
は水添脱硫式などの脱硫器を用いて脱硫を行うのが一般
的である。ところが、脱硫器に充填された脱硫剤が長時
間の使用などにより割れたり、破過し、硫黄化合物が改
質部に流入して改質触媒に吸着した場合には、改質触媒
の触媒活性が低下するため、硫黄化合物の被毒が原因で
低下した改質触媒の活性を回復させるためには、被毒し
た改質触媒を燃料改質装置から取り出し、新しい改質触
媒に交換する必要がある。
と炭化水素を原料とし、Ｎｉ系またはＲｕ系などの改質
触媒で水蒸気改質した水素リッチの改質ガスが一般的に
用いられる。前記炭化水素としては、例えば天然ガスを
主成分とした都市ガス、ＬＰＧ、ナフサ、灯油などが用
いられるが、これらには通常付臭剤を添加し、また不純
物として硫黄化合物が含まれている。例えば、天然ガス
を原料とする都市ガスまたはＬＰＧには、付臭剤として
硫黄化合物が数ｐｐｍの濃度で含まれている。また、灯
油の場合には、不純物として硫黄化合物が数十ｐｐｍ含
まれている。そして、このような硫黄化合物が含まれて
いると、改質触媒が硫黄化合物によって被毒され触媒活
性が低下するため、原料の前処理として吸着脱硫式また
は水添脱硫式などの脱硫器を用いて脱硫を行うのが一般
的である。ところが、脱硫器に充填された脱硫剤が長時
間の使用などにより割れたり、破過し、硫黄化合物が改
質部に流入して改質触媒に吸着した場合には、改質触媒
の触媒活性が低下するため、硫黄化合物の被毒が原因で
低下した改質触媒の活性を回復させるためには、被毒し
た改質触媒を燃料改質装置から取り出し、新しい改質触
媒に交換する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のよう
に、被毒した改質触媒を新しい改質触媒に交換する場合
には、燃料改質装置の分解作業を伴うため多くの労力と
時間を必要とするという問題がある。また、一担被毒し
た改質触媒を新しい改質触媒に交換しなければならない
ため、改質触媒そのものの使用可能期間が短く、コスト
の負担が大きいという問題があった。そこで、本発明の
目的は、このような燃料改質装置の問題点を考慮し、被
毒した改質触媒の交換作業を無くして、低下した改質触
媒の触媒活性を容易に回復させることのできる燃料改質
装置を提供することにある。
に、被毒した改質触媒を新しい改質触媒に交換する場合
には、燃料改質装置の分解作業を伴うため多くの労力と
時間を必要とするという問題がある。また、一担被毒し
た改質触媒を新しい改質触媒に交換しなければならない
ため、改質触媒そのものの使用可能期間が短く、コスト
の負担が大きいという問題があった。そこで、本発明の
目的は、このような燃料改質装置の問題点を考慮し、被
毒した改質触媒の交換作業を無くして、低下した改質触
媒の触媒活性を容易に回復させることのできる燃料改質
装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、水と炭化水素
を原料として水蒸気改質を行う改質触媒を備えた改質部
と、前記改質部を加熱する加熱治具と、前記原料を前記
改質部に供給する原料供給部とを具備し、前記加熱治具
で前記改質部を加熱するとともに、前記原料供給部から
前記改質部に前記原料を供給して水素リッチな改質ガス
を発生させる燃料改質装置において、還元性雰囲気中で
前記改質触媒を加熱することで、前記改質触媒の触媒活
性を回復することを特徴とする。この場合、改質部に不
活性ガスまたは水蒸気ガスを供給する回復用ガス供給部
を具備し、前記回復用ガス供給部から前記改質部へ不活
性ガスまたは水蒸気ガスを供給するとともに、加熱治具
で前記改質部を加熱することで、前記改質触媒の触媒活
性を回復させることができる。また、改質触媒の温度を
測定する改質触媒温度測定治具を設け、前記改質触媒の
温度が予め定めた温度以上になったとき、前記原料供給
部からの原料の供給を停止し、前記加熱治具で前記改質
部を加熱するとともに、前記回復用ガス供給部から前記
改質部へ不活性ガスまたは水蒸気ガスを供給すること
で、前記改質触媒の触媒活性を回復するのが好ましい。
また、運転停止時、運転開始時、または改質ガス中の水
素ガス濃度が予め定めた値以下になったときに、改質触
媒の触媒活性を回復するのが好ましい。また、前記原料
から硫黄化合物を除去する脱硫器を設け、前記硫黄化合
物を除去した前記原料を前記改質部に供給するのが好ま
しい。
を原料として水蒸気改質を行う改質触媒を備えた改質部
と、前記改質部を加熱する加熱治具と、前記原料を前記
改質部に供給する原料供給部とを具備し、前記加熱治具
で前記改質部を加熱するとともに、前記原料供給部から
前記改質部に前記原料を供給して水素リッチな改質ガス
を発生させる燃料改質装置において、還元性雰囲気中で
前記改質触媒を加熱することで、前記改質触媒の触媒活
性を回復することを特徴とする。この場合、改質部に不
活性ガスまたは水蒸気ガスを供給する回復用ガス供給部
を具備し、前記回復用ガス供給部から前記改質部へ不活
性ガスまたは水蒸気ガスを供給するとともに、加熱治具
で前記改質部を加熱することで、前記改質触媒の触媒活
性を回復させることができる。また、改質触媒の温度を
測定する改質触媒温度測定治具を設け、前記改質触媒の
温度が予め定めた温度以上になったとき、前記原料供給
部からの原料の供給を停止し、前記加熱治具で前記改質
部を加熱するとともに、前記回復用ガス供給部から前記
改質部へ不活性ガスまたは水蒸気ガスを供給すること
で、前記改質触媒の触媒活性を回復するのが好ましい。
また、運転停止時、運転開始時、または改質ガス中の水
素ガス濃度が予め定めた値以下になったときに、改質触
媒の触媒活性を回復するのが好ましい。また、前記原料
から硫黄化合物を除去する脱硫器を設け、前記硫黄化合
物を除去した前記原料を前記改質部に供給するのが好ま
しい。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の燃料改質装置は、水と炭
化水素を原料として水蒸気改質を行う改質触媒を備えた
改質部と、前記改質部を加熱する加熱治具と、前記原料
を前記改質部に供給する原料供給部とを具備し、前記加
熱治具で前記改質部を加熱するとともに、前記原料供給
部から前記改質部に前記原料を供給して水素リッチな改
質ガスを発生させる燃料改質装置に関する。そして、本
発明者らは、装置の運転、使用に伴って改質触媒の触媒
活性が次第に低下するという前記燃料改質装置の問題を
解決するために、還元性雰囲気中で前記改質触媒を加熱
することで、前記改質触媒の触媒活性を回復することを
可能としたのである。
化水素を原料として水蒸気改質を行う改質触媒を備えた
改質部と、前記改質部を加熱する加熱治具と、前記原料
を前記改質部に供給する原料供給部とを具備し、前記加
熱治具で前記改質部を加熱するとともに、前記原料供給
部から前記改質部に前記原料を供給して水素リッチな改
質ガスを発生させる燃料改質装置に関する。そして、本
発明者らは、装置の運転、使用に伴って改質触媒の触媒
活性が次第に低下するという前記燃料改質装置の問題を
解決するために、還元性雰囲気中で前記改質触媒を加熱
することで、前記改質触媒の触媒活性を回復することを
可能としたのである。
【０００６】以下、本発明の実施の形態について図面と
ともに説明する。図１は、本発明の燃料改質装置の一実
施の形態の構成を示す概略縦断面図である。図１に示す
燃料改質装置は、水と炭化水素を原料として水蒸気改質
を行う改質触媒１ａを備えた改質部１、改質部１を加熱
し、改質触媒１ａを改質温度にまで加熱する加熱部２、
および水と炭化水素からなる原料を改質部１に供給する
原料供給部３を具備している。また、不活性ガスまたは
水蒸気ガスを改質部１に供給する回復用ガス供給部４、
改質触媒１ａの温度を検出する改質触媒温度測定部５、
および得られた改質ガスを排出する改質ガス出口６を具
備する。さらに、改質触媒温度測定部５が所定の温度を
検出したときに、原料供給部３から改質部１への原料供
給を停止し、加熱部２で改質部１を加熱するとともに、
回復用ガス供給部４から改質部１へ不活性ガスまたは水
蒸気ガスを所定時間供給するよう操作する制御器７を具
備している。
ともに説明する。図１は、本発明の燃料改質装置の一実
施の形態の構成を示す概略縦断面図である。図１に示す
燃料改質装置は、水と炭化水素を原料として水蒸気改質
を行う改質触媒１ａを備えた改質部１、改質部１を加熱
し、改質触媒１ａを改質温度にまで加熱する加熱部２、
および水と炭化水素からなる原料を改質部１に供給する
原料供給部３を具備している。また、不活性ガスまたは
水蒸気ガスを改質部１に供給する回復用ガス供給部４、
改質触媒１ａの温度を検出する改質触媒温度測定部５、
および得られた改質ガスを排出する改質ガス出口６を具
備する。さらに、改質触媒温度測定部５が所定の温度を
検出したときに、原料供給部３から改質部１への原料供
給を停止し、加熱部２で改質部１を加熱するとともに、
回復用ガス供給部４から改質部１へ不活性ガスまたは水
蒸気ガスを所定時間供給するよう操作する制御器７を具
備している。
【０００７】つぎに、図１に示す燃料改質装置に代表さ
せて、本発明の燃料改質装置の操作について説明する。
従来の燃料改質装置においては、加熱部２で改質部１を
加熱するとともに、原料供給部３から水と炭化水素から
なる原料を改質部１に供給すると、水蒸気改質により水
素リッチの改質ガスが得られる。得られた改質ガスは、
改質ガス出口６から排出する。原料として水と少なくと
も硫黄化合物を含有する炭化水素を用いた場合、加熱量
および原料供給量を一定にすると、原料中の硫黄化合物
により改質触媒１ａの触媒活性が低下し、それに伴い改
質触媒１ａの温度が上昇する。
せて、本発明の燃料改質装置の操作について説明する。
従来の燃料改質装置においては、加熱部２で改質部１を
加熱するとともに、原料供給部３から水と炭化水素から
なる原料を改質部１に供給すると、水蒸気改質により水
素リッチの改質ガスが得られる。得られた改質ガスは、
改質ガス出口６から排出する。原料として水と少なくと
も硫黄化合物を含有する炭化水素を用いた場合、加熱量
および原料供給量を一定にすると、原料中の硫黄化合物
により改質触媒１ａの触媒活性が低下し、それに伴い改
質触媒１ａの温度が上昇する。
【０００８】そこで、本発明の燃料改質装置において
は、改質触媒温度測定部５で改質触媒１ａの温度を測定
し、前記改質触媒の触媒機能の低下に伴って上昇する改
質触媒１ａの温度を検出することにより、改質触媒１ａ
の触媒活性の低下を検知する。そして、触媒活性が低下
してしまったときの改質触媒の温度は改質触媒の種類、
使用量、原料の使用量、原料中の炭化水素の種類、原料
中の水と炭化水素の混合比率などによって異なるため、
これらに応じて改質触媒温度測定部５による検出温度の
上限値を設定する。改質触媒温度測定部５の検出温度が
この上限値に達した場合に、原料供給部３から改質部１
への原料供給を停止し、加熱部２で改質部１を加熱する
とともに、不活性ガス供給部４から改質部１へ不活性ガ
スを所定時間供給するように操作するのである。
は、改質触媒温度測定部５で改質触媒１ａの温度を測定
し、前記改質触媒の触媒機能の低下に伴って上昇する改
質触媒１ａの温度を検出することにより、改質触媒１ａ
の触媒活性の低下を検知する。そして、触媒活性が低下
してしまったときの改質触媒の温度は改質触媒の種類、
使用量、原料の使用量、原料中の炭化水素の種類、原料
中の水と炭化水素の混合比率などによって異なるため、
これらに応じて改質触媒温度測定部５による検出温度の
上限値を設定する。改質触媒温度測定部５の検出温度が
この上限値に達した場合に、原料供給部３から改質部１
への原料供給を停止し、加熱部２で改質部１を加熱する
とともに、不活性ガス供給部４から改質部１へ不活性ガ
スを所定時間供給するように操作するのである。
【０００９】また、得られる改質ガス中の水素ガス濃度
を測定することのできるセンサーなどを設け、運転停止
時、運転開始時、または改質ガス中の水素ガス濃度が予
め定めた値以下になったときに、改質触媒の触媒活性を
回復するようにしてもよい。
を測定することのできるセンサーなどを設け、運転停止
時、運転開始時、または改質ガス中の水素ガス濃度が予
め定めた値以下になったときに、改質触媒の触媒活性を
回復するようにしてもよい。
【００１０】つぎに、前記加熱部で前記改質部を加熱す
るとともに、前記改質部中の触媒活性の低下した改質触
媒に不活性ガスまたは水蒸気ガスを供給することによ
り、前記改質触媒の触媒活性が回復する原理について説
明する。一般的に、炭化水素の水蒸気改質は、加熱され
たＮｉ系またはＲｕ系などの改質触媒に水と炭化水素か
らなる原料を接触させることによって行う。しかし、前
述のように、原料中に硫黄化合物が含まれていると、改
質触媒が硫黄化合物によって被毒され触媒活性が低下す
る。この触媒活性の低下は、活性点である触媒金属表面
に硫黄化合物や硫黄が吸着して被毒し、つづいて二次的
に炭素が析出するために引き起こされるものである。
るとともに、前記改質部中の触媒活性の低下した改質触
媒に不活性ガスまたは水蒸気ガスを供給することによ
り、前記改質触媒の触媒活性が回復する原理について説
明する。一般的に、炭化水素の水蒸気改質は、加熱され
たＮｉ系またはＲｕ系などの改質触媒に水と炭化水素か
らなる原料を接触させることによって行う。しかし、前
述のように、原料中に硫黄化合物が含まれていると、改
質触媒が硫黄化合物によって被毒され触媒活性が低下す
る。この触媒活性の低下は、活性点である触媒金属表面
に硫黄化合物や硫黄が吸着して被毒し、つづいて二次的
に炭素が析出するために引き起こされるものである。
【００１１】そして、加熱量および原料供給量を一定と
した条件のもとで、原料中の硫黄化合物による被毒で改
質触媒の活性が低下すれば、水蒸気改質反応が吸熱反応
であることから、改質反応による吸熱量が減少し改質触
媒の温度は上昇する。したがって、この温度上昇を検出
することにより、改質触媒の触媒活性の低下を検知する
ことができるのである。
した条件のもとで、原料中の硫黄化合物による被毒で改
質触媒の活性が低下すれば、水蒸気改質反応が吸熱反応
であることから、改質反応による吸熱量が減少し改質触
媒の温度は上昇する。したがって、この温度上昇を検出
することにより、改質触媒の触媒活性の低下を検知する
ことができるのである。
【００１２】そこで、本発明の燃料改質装置において
は、硫黄の被毒により触媒活性が低下した改質触媒を、
チッ素ガスなどの不活性ガスまたは水蒸気ガス気流下、
例えば５００〜８００℃程度の高温に加熱し、触媒表面
に吸着した硫黄化合物および析出した炭素を脱離するこ
とで、活性を回復させる。この加熱温度は、触媒の耐熱
温度と活性回復のための加熱時間を考慮して決定するこ
とができる温度であり、改質触媒の種類、使用量、被毒
の程度などに応じて、当業者であれば適宜選択すること
ができる。また、不活性ガスまたは水蒸気ガス雰囲気下
とするのは、加熱時に触媒金属の酸化などにより触媒の
表面状態が変化することを防止するという理由によるも
のである。触媒を反応させないという観点からは不活性
ガス雰囲気下のほうが好ましい。すなわち、加熱温度を
前述のように設定し、かつ不活性ガスまたは水蒸気ガス
雰囲気とすることによって、触媒表面に吸着した硫黄化
合物および析出した炭素を、化学的に反応させることな
く脱離させ、触媒反応を回復させることができるのであ
る。
は、硫黄の被毒により触媒活性が低下した改質触媒を、
チッ素ガスなどの不活性ガスまたは水蒸気ガス気流下、
例えば５００〜８００℃程度の高温に加熱し、触媒表面
に吸着した硫黄化合物および析出した炭素を脱離するこ
とで、活性を回復させる。この加熱温度は、触媒の耐熱
温度と活性回復のための加熱時間を考慮して決定するこ
とができる温度であり、改質触媒の種類、使用量、被毒
の程度などに応じて、当業者であれば適宜選択すること
ができる。また、不活性ガスまたは水蒸気ガス雰囲気下
とするのは、加熱時に触媒金属の酸化などにより触媒の
表面状態が変化することを防止するという理由によるも
のである。触媒を反応させないという観点からは不活性
ガス雰囲気下のほうが好ましい。すなわち、加熱温度を
前述のように設定し、かつ不活性ガスまたは水蒸気ガス
雰囲気とすることによって、触媒表面に吸着した硫黄化
合物および析出した炭素を、化学的に反応させることな
く脱離させ、触媒反応を回復させることができるのであ
る。
【００１３】なお、改質触媒１ａの温度が設定した所定
の上限値には達していないが、水蒸気改質開始直後の温
度よりも上昇し設定所定上限値に近い値になったとき
に、通常の停止操作時において触媒活性回復操作を行っ
てもよい。これにより、常に改質触媒１ａの活性を良好
な状態に保つことができる。
の上限値には達していないが、水蒸気改質開始直後の温
度よりも上昇し設定所定上限値に近い値になったとき
に、通常の停止操作時において触媒活性回復操作を行っ
てもよい。これにより、常に改質触媒１ａの活性を良好
な状態に保つことができる。
【００１４】また、炭化水素原料に含まれる硫黄化合物
の濃度、原料の流量、改質触媒１ａに要求される耐久時
間などの条件によっては、原料から硫黄化合物を除去す
る脱硫器を原料供給部３に設け、少なくとも硫黄化合物
を含有する炭化水素からなる原料を脱硫部に通した後改
質部１に供給する構成とすることが好ましい。このよう
な構成とすることで、硫黄化合物による改質触媒１ａの
被毒をほぼ回避できる。なお、ここでは、炭化水素原料
として都市ガスを用いた場合を説明したが、ＬＰＧなど
の燃料でも問題なく使用できる。また、不活性ガスとし
ては、チッ素以外のヘリウム、アルゴンなども用いるこ
とができる。
の濃度、原料の流量、改質触媒１ａに要求される耐久時
間などの条件によっては、原料から硫黄化合物を除去す
る脱硫器を原料供給部３に設け、少なくとも硫黄化合物
を含有する炭化水素からなる原料を脱硫部に通した後改
質部１に供給する構成とすることが好ましい。このよう
な構成とすることで、硫黄化合物による改質触媒１ａの
被毒をほぼ回避できる。なお、ここでは、炭化水素原料
として都市ガスを用いた場合を説明したが、ＬＰＧなど
の燃料でも問題なく使用できる。また、不活性ガスとし
ては、チッ素以外のヘリウム、アルゴンなども用いるこ
とができる。
【００１５】上述のように、本発明は、改質触媒の温度
上昇および／または改質ガス中の水素ガス濃度を検出す
ることで硫黄被毒による改質触媒の活性低下を検知する
とともに、活性の低下した改質触媒の活性を自動的に回
復することが可能な燃料改質装置を提供するものであ
る。万一脱硫器に充填された吸着剤が長時間の使用など
により破過した場合、あるいは設置した脱硫器では除去
することができない硫黄化合物成分が改質部１に流入し
た場合には、改質触媒１ａが被毒し活性が低下する。し
かし、本発明による燃料改質装置を用いれば、このよう
な場合においても改質触媒１ａの活性を回復させること
ができる。
上昇および／または改質ガス中の水素ガス濃度を検出す
ることで硫黄被毒による改質触媒の活性低下を検知する
とともに、活性の低下した改質触媒の活性を自動的に回
復することが可能な燃料改質装置を提供するものであ
る。万一脱硫器に充填された吸着剤が長時間の使用など
により破過した場合、あるいは設置した脱硫器では除去
することができない硫黄化合物成分が改質部１に流入し
た場合には、改質触媒１ａが被毒し活性が低下する。し
かし、本発明による燃料改質装置を用いれば、このよう
な場合においても改質触媒１ａの活性を回復させること
ができる。
【００１６】なお、触媒活性回復操作時には硫黄成分を
含んだ再生ガスが改質ガス出口６から排出されるため、
改質ガス出口に再生ガス浄化装置を接続する構成とする
ことが好ましい。以下に実施例を用いて本発明を説明す
るが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
含んだ再生ガスが改質ガス出口６から排出されるため、
改質ガス出口に再生ガス浄化装置を接続する構成とする
ことが好ましい。以下に実施例を用いて本発明を説明す
るが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００１７】
【実施例】《実施例１》図１に示す燃料改質装置を用い
て、加熱部２で改質部１を加熱するとともに、原料供給
部３から水と都市ガスからなる原料を改質部１に供給す
ることによって水蒸気改質を行い、水素リッチの改質ガ
スを発生させた。まず、脱硫および希釈の操作を一切行
っていない都市ガスを炭化水素原料として水蒸気改質を
行った。図２に、原料供給時間と、改質ガス出口６より
排出される改質ガスの水蒸気除去後の組成より求めた都
市ガスの転化率、すなわち都市ガスに含まれる炭化水素
の水蒸気改質反応率との関係を示す。また、図３に、原
料供給時間と、改質触媒温度測定部５によって検出した
改質触媒１ａの温度との関係を示す。
て、加熱部２で改質部１を加熱するとともに、原料供給
部３から水と都市ガスからなる原料を改質部１に供給す
ることによって水蒸気改質を行い、水素リッチの改質ガ
スを発生させた。まず、脱硫および希釈の操作を一切行
っていない都市ガスを炭化水素原料として水蒸気改質を
行った。図２に、原料供給時間と、改質ガス出口６より
排出される改質ガスの水蒸気除去後の組成より求めた都
市ガスの転化率、すなわち都市ガスに含まれる炭化水素
の水蒸気改質反応率との関係を示す。また、図３に、原
料供給時間と、改質触媒温度測定部５によって検出した
改質触媒１ａの温度との関係を示す。
【００１８】図２からわかるように、都市ガスに含まれ
る硫黄化合物による改質触媒１ａの被毒によって、水蒸
気改質開始から時間の経過とともに転化率は徐々に低下
し、同時に改質触媒１ａの温度は徐々に上昇していっ
た。改質開始直後には９９％以上であった転化率が、改
質開始約３０時間経過後には９０％程度に低下した。ま
た、改質触媒１ａの温度は水蒸気改質開始直後の温度よ
りも１５０℃程度上昇した。この時点で改質触媒１ａの
温度が設定した上限値（約７５０℃）に達し、原料供給
部３からの改質部１への原料供給を停止し、加熱部２で
改質部１を加熱するとともに、不活性ガス供給部４から
改質部１へ不活性ガスを供給することで改質触媒１ａの
活性回復操作を行った。所定時間（４８０分間）活性回
復操作を行った後、再び水蒸気改質を行ったところ、転
化率は初期性能と同程度の９９％以上まで上昇し、改質
触媒１ａの温度は水蒸気改質開始直後の値にまで低下
し、改質触媒１ａの活性回復を確認できた。さらに同じ
操作を１０回以上繰り返し、特性を調べたところ、１回
目と同様に活性が回復することを確認した。
る硫黄化合物による改質触媒１ａの被毒によって、水蒸
気改質開始から時間の経過とともに転化率は徐々に低下
し、同時に改質触媒１ａの温度は徐々に上昇していっ
た。改質開始直後には９９％以上であった転化率が、改
質開始約３０時間経過後には９０％程度に低下した。ま
た、改質触媒１ａの温度は水蒸気改質開始直後の温度よ
りも１５０℃程度上昇した。この時点で改質触媒１ａの
温度が設定した上限値（約７５０℃）に達し、原料供給
部３からの改質部１への原料供給を停止し、加熱部２で
改質部１を加熱するとともに、不活性ガス供給部４から
改質部１へ不活性ガスを供給することで改質触媒１ａの
活性回復操作を行った。所定時間（４８０分間）活性回
復操作を行った後、再び水蒸気改質を行ったところ、転
化率は初期性能と同程度の９９％以上まで上昇し、改質
触媒１ａの温度は水蒸気改質開始直後の値にまで低下
し、改質触媒１ａの活性回復を確認できた。さらに同じ
操作を１０回以上繰り返し、特性を調べたところ、１回
目と同様に活性が回復することを確認した。
【００１９】《実施例２》つぎに、不活性ガスで１０倍
に希釈した都市ガスを炭化水素原料として水蒸気改質お
よび改質触媒の活性回復操作を行った。これは吸着式の
脱硫器が破過した場合などに、脱硫処理を行っていない
通常の都市ガスよりも硫黄化合物が低濃度のガスが改質
部１に流入した場合を想定したものである。転化率が９
０％程度まで低下し、改質触媒１ａの温度が設定した上
限値（約７５０℃）まで上昇するのに要した時間は、希
釈しない都市ガスを用いた場合にくらべ１０倍の約３０
０時間となった。図２および図３に示すように、都市ガ
スの転化率、および改質触媒１ａの温度の経時的な変化
は、希釈しない都市ガスを用いた場合と同様であった。
本実施例に示す触媒活性回復操作を行うことで、希釈し
ない都市ガスを用いた場合と同様、活性が回復すること
を確認した。
に希釈した都市ガスを炭化水素原料として水蒸気改質お
よび改質触媒の活性回復操作を行った。これは吸着式の
脱硫器が破過した場合などに、脱硫処理を行っていない
通常の都市ガスよりも硫黄化合物が低濃度のガスが改質
部１に流入した場合を想定したものである。転化率が９
０％程度まで低下し、改質触媒１ａの温度が設定した上
限値（約７５０℃）まで上昇するのに要した時間は、希
釈しない都市ガスを用いた場合にくらべ１０倍の約３０
０時間となった。図２および図３に示すように、都市ガ
スの転化率、および改質触媒１ａの温度の経時的な変化
は、希釈しない都市ガスを用いた場合と同様であった。
本実施例に示す触媒活性回復操作を行うことで、希釈し
ない都市ガスを用いた場合と同様、活性が回復すること
を確認した。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明によると、改質触
媒の温度上昇を検出することで硫黄被毒による改質触媒
の活性低下を検知するとともに、劣化した改質触媒の活
性を自動的に回復することが可能な燃料改質装置を提供
できる。その結果、硫黄被毒により劣化した改質触媒を
新しい改質触媒へ交換する必要がなくなり、燃料改質装
置の性能回復に要する時間、労力を大幅に削減すること
が可能となる。さらに、一度被毒した改質触媒を繰り返
し長期間にわたって使うことが可能となり、コストの負
担を大幅に削減することが可能となる。特に、燃料回復
装置の通常の立ち上げ操作、停止操作、または通常運転
操作以外の任意の時間帯において触媒活性を回復させる
ことができるという利点を有する。
媒の温度上昇を検出することで硫黄被毒による改質触媒
の活性低下を検知するとともに、劣化した改質触媒の活
性を自動的に回復することが可能な燃料改質装置を提供
できる。その結果、硫黄被毒により劣化した改質触媒を
新しい改質触媒へ交換する必要がなくなり、燃料改質装
置の性能回復に要する時間、労力を大幅に削減すること
が可能となる。さらに、一度被毒した改質触媒を繰り返
し長期間にわたって使うことが可能となり、コストの負
担を大幅に削減することが可能となる。特に、燃料回復
装置の通常の立ち上げ操作、停止操作、または通常運転
操作以外の任意の時間帯において触媒活性を回復させる
ことができるという利点を有する。
【００２１】本発明は、上記構成、動作および原理によ
り、硫黄化合物の被毒が原因で低下した改質触媒の活性
を自動的に回復させることを可能とする。同時に、硫黄
化合物の被毒が原因で活性が低下した改質触媒を繰り返
し使うことを可能とする。その結果、被毒した改質触媒
の交換作業を行う必要が無くなり、改質触媒の活性回復
作業に伴う労力、時間、コストを大幅に低減することが
できる。
り、硫黄化合物の被毒が原因で低下した改質触媒の活性
を自動的に回復させることを可能とする。同時に、硫黄
化合物の被毒が原因で活性が低下した改質触媒を繰り返
し使うことを可能とする。その結果、被毒した改質触媒
の交換作業を行う必要が無くなり、改質触媒の活性回復
作業に伴う労力、時間、コストを大幅に低減することが
できる。
【図１】本発明の燃料改質装置の一実施の形態の構成を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図２】実施例の燃料改質装置における原料供給時間
と、原料炭化水素の転化率との関係を示す図である。
と、原料炭化水素の転化率との関係を示す図である。
【図３】実施例の燃料改質装置における原料供給時間
と、改質触媒の温度との関係を示す図である。
と、改質触媒の温度との関係を示す図である。
【符号の説明】 １ 改質部 １ａ 改質触媒 ２ 加熱部 ３ 原料供給部 ４ 回復用ガス供給部 ５ 改質触媒温度測定部 ６ 改質ガス出口 ７ 制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｇ 25/00 Ｃ１０Ｇ 25/00 45/00 45/00 (72)発明者 鵜飼 邦弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 庄野 敏之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 田口 清 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA06 EB01 EB03 EB27 EC07 4H029 BA03 BA08 BB11 BC03 BC04 BD01 BD02 BD17 BE12 CA00 DA00 DA03 DA06 DA09
Claims (5)
- 【請求項１】 水と炭化水素を原料として水蒸気改質を
行う改質触媒を備えた改質部と、前記改質部を加熱する
加熱治具と、前記原料を前記改質部に供給する原料供給
部とを具備し、前記加熱治具で前記改質部を加熱すると
ともに、前記原料供給部から前記改質部に前記原料を供
給して水素リッチな改質ガスを発生させる燃料改質装置
であって、還元性雰囲気中で前記改質触媒を加熱するこ
とで、前記改質触媒の触媒活性を回復することを特徴と
する燃料改質装置。 - 【請求項２】 改質部に不活性ガスまたは水蒸気ガスを
供給する回復用ガス供給部を具備し、前記回復用ガス供
給部から前記改質部へ不活性ガスまたは水蒸気ガスを供
給するとともに、加熱治具で前記改質部を加熱すること
で、前記改質触媒の触媒活性を回復することを特徴とす
る請求項１記載の燃料改質装置。 - 【請求項３】 改質触媒の温度を測定する改質触媒温度
測定治具を設け、前記改質触媒の温度が予め定めた温度
以上になったとき、前記原料供給部からの原料の供給を
停止し、前記加熱治具で前記改質部を加熱するととも
に、前記回復用ガス供給部から前記改質部へ不活性ガス
または水蒸気ガスを供給することで、前記改質触媒の触
媒活性を回復することを特徴とする請求項１または２記
載の燃料改質装置。 - 【請求項４】 運転停止時、運転開始時、または改質ガ
ス中の水素ガス濃度が予め定めた値以下になったとき
に、改質触媒の触媒活性を回復することを特徴とする請
求項１または２記載の燃料改質装置。 - 【請求項５】 前記原料から硫黄化合物を除去する脱硫
器を設け、前記硫黄化合物を除去した前記原料を前記改
質部に供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれ
かに記載の燃料改質装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11161307A JP2000351606A (ja) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | 燃料改質装置 |
| EP00304818A EP1059262A1 (en) | 1999-06-08 | 2000-06-07 | Fuel reforming apparatus |
| US11/187,949 US20050252083A1 (en) | 1999-06-08 | 2005-07-25 | Fuel reforming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11161307A JP2000351606A (ja) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | 燃料改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000351606A true JP2000351606A (ja) | 2000-12-19 |
Family
ID=15732626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11161307A Pending JP2000351606A (ja) | 1999-06-08 | 1999-06-08 | 燃料改質装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20050252083A1 (ja) |
| EP (1) | EP1059262A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000351606A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2006102597A (ja) * | 2004-10-01 | 2006-04-20 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 硫黄被毒触媒の再生方法 |
| JP2007220553A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 燃料電池システム |
| JP2007246376A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 水素生成装置 |
Families Citing this family (7)
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|---|---|---|---|---|
| GB9914662D0 (en) | 1999-06-24 | 1999-08-25 | Johnson Matthey Plc | Catalysts |
| DE10141355B4 (de) * | 2001-08-23 | 2004-12-02 | Mtu Cfc Solutions Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines entschwefelten Brenngases für Brennstoffzellen |
| WO2003029390A1 (fr) * | 2001-09-28 | 2003-04-10 | Ebara Corporation | Procede de modification de gaz inflammable, appareil de modification de gaz inflammable et appareil de gazeification |
| US8697451B2 (en) | 2010-11-22 | 2014-04-15 | Fuelcell Energy, Inc. | Sulfur breakthrough detection assembly for use in a fuel utilization system and sulfur breakthrough detection method |
| CN102133515A (zh) * | 2011-03-09 | 2011-07-27 | 史建军 | 电热恒温化学反应罐 |
| GB201301201D0 (en) * | 2013-01-23 | 2013-03-06 | Compact Gtl Plc | Removal of Carbon from a Catalytic Reaction Module |
| US9555372B2 (en) | 2015-01-09 | 2017-01-31 | Caterpillar Inc. | Fuel reformer for De-NOx trap |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1010574A (en) * | 1963-04-23 | 1965-11-17 | British Petroleum Co | Production of hydrogen-containing gases |
| US3926583A (en) * | 1967-06-12 | 1975-12-16 | Haldor Topsoe As | Process for the catalytic steam reforming of hydrocarbons |
| BE765482A (fr) * | 1970-04-20 | 1971-08-30 | Du Pont | Catalyseur de reforming modifie au rhenium |
| US3839194A (en) * | 1971-11-01 | 1974-10-01 | Exxon Research Engineering Co | High severity reforming process with a platinum-iridium catalyst |
| GB1432696A (en) * | 1973-04-30 | 1976-04-22 | Ici Ltd | Catalytic process |
| FR2328656A1 (fr) * | 1975-10-22 | 1977-05-20 | Azote & Prod Chim | Nouveau catalyseur de reformage a la vapeur |
| US4147660A (en) * | 1976-12-22 | 1979-04-03 | Osaka Gas Company, Ltd. | Method for reactivation of platinum group metal catalyst with aqueous alkaline and/or reducing solutions |
| JPS61233976A (ja) * | 1985-04-10 | 1986-10-18 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池設備 |
| US4855267A (en) * | 1988-04-25 | 1989-08-08 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Regeneration of methanol dissociation catalysts |
| US5302470A (en) * | 1989-05-16 | 1994-04-12 | Osaka Gas Co., Ltd. | Fuel cell power generation system |
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-
1999
- 1999-06-08 JP JP11161307A patent/JP2000351606A/ja active Pending
-
2000
- 2000-06-07 EP EP00304818A patent/EP1059262A1/en not_active Withdrawn
-
2005
- 2005-07-25 US US11/187,949 patent/US20050252083A1/en not_active Abandoned
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| JP2007220553A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 燃料電池システム |
| JP2007246376A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 水素生成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20050252083A1 (en) | 2005-11-17 |
| EP1059262A1 (en) | 2000-12-13 |
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