JP2000511104A - シフトコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 燃料電池発電装置は、概ね電気化学的に炭化水素燃料を電気へと変換するための燃料電池スタックを備えている。上記炭化水素燃料を上記燃料電池スタックに用いられるようにするため、水素リッチのプロセスガスへと炭化水素を水蒸気改質する。このプロセスガスは、上記燃料電池スタックに悪影響を与えるレベルの一酸化炭素を含有しているので、このプロセスガスを上記燃料電池スタックへと導入するに先立って、シフトコンバータへと通じて含有される一酸化炭素レベルを低減させる。上記シフトコンバータの触媒床のサイズを増大させずに一酸化炭素のレベルを低減させるため、又は上記シフトコンバータに導入する上記プロセスガスの温度を低下させるため、上記シフトコンバータ設計においては、上流側に断熱ゾーンを形成し、下流側に能動型冷却ゾーンを用いている。上記能動型冷却ゾーンは、加圧された水を冷却材として用い、この冷媒が沸騰されることで上記プロセスガスを冷却する様になっている。上記冷却材は、上記シフトコンバータへと本質的に単一相の水蒸気として導入され、上記シフトコンバータから２相の水−水蒸気混合物として排出される。

Description

【発明の詳細な説明】 シフトコンバータ 技術分野 本発明は、炭化水素燃料の処理に関し、より詳細には、２段又は２ゾーンのプロ セスガス処理触媒単床又は複床を用いる改良されたシフトコンバータに関する。 発明の背景 炭化水素燃料から電力を得る燃料電池スタックを用いる燃料電池発電プラント は技術的によく知られている。燃料電池スタックの各々のセルは、アノード、カ ソード及びそれらの間に配された電解質を有している。アノード及びカソードの 双方にはよく知られたさまざまな触媒が用いられている。燃料電池スタックの作 動に炭化水素燃料を利用するためには、炭化水素燃料はまず、水素リッチな流れ へ変換されなければならない。燃料電池スタックによって使用される炭化水素燃 料は、水蒸気改質プロセスを通過し、燃料電池スタックへ導入される水素含量の 増したプロセスガスが与えられる。得られたプロセスガスは水素と二酸化炭素と 一酸化炭素とを含む。プロセスガスは、水蒸気改質装置の出口において約１０％ の一酸化炭素（乾燥ベースで）を有する。 リン酸型燃料電池スタックのアノード触媒は、高レベルの一酸化炭素によって 被毒することもあり、プロセスガスを燃料電池スタッ クへ流すのに先だって、プロセスガスの一酸化炭素レベルを減じる必要がある。 これは、従来は、プロセスガスを燃料電池スタックへ流すのに先だって、プロセ スガスを低温シフトコンバータに通すことによってなされている。シフトコンバ ータはまた、プロセスガスにおける水素の収率を高めるものでもある。 プロセスガス中の一酸化炭素含量を低減させるシフトコンバータは従来から存 在し、典型的なものは、入口をもつチェンバと、銅／亜鉛酸化物のペレットから なる触媒床と、触媒を支持するための多孔質のプレート又はスクリーンと、床の 下流のガス出口とを有する。低温シフトコンバータは作動の際、次式で表される 発熱移動転換反応を生じさせる。 一酸化炭素と水との間のこの反応（１）によって、プロセスガスの一酸化炭素 含量が減少すると同時に、二酸化炭素及び水素の含量が増加する。水素は燃料電 池のアノードで消費されて電気を生じさせるので、この反応による追加水素の発 生は発電プラントに有益である。移動転換反応は発熱反応のため、触媒床を通過 するにつれ、反応熱によりプロセスガスの温度は上昇する。移動転換反応は、適 切な温度範囲、好ましくは移動転換触媒床が最も効率的に働く２７５°Ｆと５５ ０°Ｆとの間で行う必要がある。触媒床温度が低すぎる場合には、反応の進行が 非常に遅くなる。温度が高すぎる場合には、触媒が熱焼結によりダメージを受け ることになる。過度の高温 はまた、平衡転換率を制限してしまい、排出一酸化炭素レベルが非常に高くなっ てしまう結果を生じる。移動転換反応を前述の望ましい温度範囲内で行うために は、移動転換触媒床を適切な温度に維持する必要がある。 従来技術においては、能動冷却コンバータと断熱コンバータとが知られている 。前者はシフトコンバータを能動的に冷却する手段を有しているが、後者はその ような手段を有してはいない。双方の型のシフトコンバータとも２つの主な作動 パラメータ、すなわち排出物中の一酸化炭素を最少レベルまで下げること、及び 出口での温度が臨界温度より低い排出ガスを生成すること、を満たすよう設計さ れなければならない。臨界温度とは、それより高ければ燃料電池へダメージを与 える場合もある温度をいう。この排出物又は出口の温度は、典型的には約４２５ °Ｆである。出口温度がこのレベルより高いと、燃料電池に入る前にプロセスガ スを冷却すべく、特別にプロセス熱交換器を要する場合がある。シフトコンバー タの出口端は臨界温度レベルで又はその付近で作動させることもまた望ましい。 このようにすることで確実に一酸化炭素の含量が低減するようにできるためであ る。この温度レベルより低いと反応速度が遅くなり、排出物の一酸化炭素を同一 レベルとするためには触媒体積を増やすことが必要となるためである。 シフトコンバータは、一酸化炭素レベルが１％より低い排出ガス流を生成るこ とが望ましい。能動冷却低温シフトコンバータの排出物の一酸化炭素レベルは約 ０．２％〜０．３％であり、断熱低温シ フトコンバータの排出物は約０．３％〜０．５％であり、双方とも受け入れられ るものである。断熱床又は能動冷却床の選択は、必要な触媒体積を最少とするよ う、最も効率的な触媒利用法とはならない場合がある。断熱床においては、出口 温度が臨界出口温度を超えるのを防ぐため、入口温度を充分に低くしなければな らない。床の平均温度が低いと触媒活性の低下と反応速度の低下とが生じ、必要 な触媒体積が膨大となってしまう。入口でのプロセスガスの一酸化炭素レベルが 高くなればなるほど、入口の温度を非常に低くする必要があるが、あまりに低い と反応は開始せず、また十分な反応速度が得られない場合も生じる。 能動冷却床によれば入口温度をより高くすることができ、床の平均温度と反応 速度が高くなり、かつ能動冷却により、ガスの出口温度は臨界出口温度又はそれ より低く維持される。断熱床と同じ出口温度及び同じ出口一酸化炭素レベルにお ける能動冷却システムに必要な触媒体積は、純然たる断熱床に必要な触媒体積よ り少ない。 １９７４年７月２３日にジェイ．アール．ムンガー（J.R.Muenger）に付与さ れた米国特許第3,825,501号は、最初の断熱部分、それに続く能動冷却定熱部分 、次いでそれに続く平衡制限下にある能動冷却部分を有する多段型シフトコンバ ータを開示している。能動定熱部分における冷却材は、定熱部分を通じてガス流 の温度を安定に保つため、断熱部分からの排出ガス流の温度とされる。それ故、 冷却材の温度をシフトコンバータの定熱領域のガス流の温度にまで上昇させる必 要がある。冷却材は、もし液体であれば、その温度を上 昇させるために非常に高い圧力とすることが必要であるか、又は、冷却材は、水 冷媒よりも低い圧力で操作可能な水蒸気であってもよい。平衡制御能動冷却部分 では冷却材は、プロセスガスとなる。プロセスガス冷却材は、その温度をシフト コンバータの平衡制御部分で上昇させ、そのため、プロセスガスは、シフトコン バータの断熱部分に入る前余熱されることになる。プロセスガスを冷却する際に 温度上昇する冷却材を使用すると冷却ループ体積を大きくすることか必要となり 、液体冷却材を用いる場合には、圧力を非常に高くする必要を生じる可能性があ る。 １９９５年１１月７日にアール．エフ．バスウエル（R.F.Buswell）らに付与 された米国特許第5,464,606号もまた、断熱部分と能動冷却部分とを備えたシフ トコンバータを開示している。能動冷却部分の冷却材はプロセスガスである。プ ロセスガス冷却材流は、触媒床を通って流れるガスを冷却する際に熱せられる。 ２つのステージをもつシフトコンバータであって、能動冷却ステージで冷却材 を使用し、その冷却材がシフトコンバータの能動冷却部分内での温度を実質的に 上昇させないようにすることが望ましい。このようなシステムにより、シフトコ ンバータがよりコンパクトとすることができ、冷却材の圧力を過度に高くする必 要をなくすることができる。 発明の開示 本発明に従って構成された一酸化炭素のシフトコンバータは、一酸化炭素を断 熱的に二酸化炭素と水とに転換するための第一の触媒床又はゾーンと、第一の触 媒床又はゾーンの下流において能動冷却加圧冷却水により温度の制御される第二 の床又はゾーンとを有している。熱せられたプロセスガスは、触媒床を備えたシ フトコンバータに導入される。触媒床は２つのゾーン、すなわち隔てられた床を 有し、その内部を連続してプロセスガスが流される。第一のゾーンの温度は、断 熱的に制御され、第二のゾーン、すなわち第一のゾーンの下流に配置されたゾー ンの温度は、加圧水流によって能動的に制御される。 したがって、本発明の目的は、コンパクトかつ効率的なシフトコンバータであ って、望ましいガス流温度において望ましい一酸化炭素レベルを有するプロセス ガス流を発生させるシフトコンバータを提供することである。 本発明のさらなる目的は、シフトコンバータ内の能動冷却ゾーンが、好ましく は、沸騰することによりプロセスガス流を冷却する加圧冷却水によって冷却され 、そのためシフトコンバータの能動冷却ゾーンにおいて冷却材の温度が著しく上 昇しないことを特徴とするシフトコンバータを提供することである。これとは別 にポンプ動力が増大することになるが、温度上昇を低下させるように加圧冷却水 の流速を十分な高流速まで上昇させ、沸騰を妨げるか、又は沸騰の起こる量を小 さくすることもできる。 本発明の上述の目的及びその他の目的は、後述する好ましい実施例についての 詳細な説明を、付随する図面とともに考慮することにより、より容易に明らかに なるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に従って構成されたシフトコンバータの実施態様の断面図であ り：そして、 図２は、作動温度範囲に対してシフトコンバータの触媒床の長さをプロットし 、そして、本発明を用いたシフトコンバータと従来技術のシフトコンバータとの 差異を比較するグラフである。 発明の最良の実施形態 図１は、本発明に従って構成されたシフトコンバータ装置の一つの実施例の一 部を切り欠いて示した断面図である。シフトコンバータ装置は、概ね、符号１０ によって示されており、式（１）に示されるように、一酸化炭素から二酸化炭素 と水素への望ましい転換を生じさせる触媒床３０を備えた円筒状の触媒チェンバ １２を有するハウジングを含んでいる。シフトコンバータ装置１０においては、 プロセスガスは、入口１８及び入口プロセスガス流２０のための出口、すなわち 排出プロセスガス流２４のための出口を各々経由して、触媒チェンバ１２の上流 端１４から下流端１６へ流れてゆく。 上述したように、ハウジングは触媒床３０を有する。この触媒床３０は、この 技術における当業者によく知られた従来の触媒材料に よって構成されている。用いることのできる触媒の例としては、銅と亜鉛酸化物 又は銅と亜鉛酸化物及びアルミナを挙げることができる。触媒は、ハウジング内 部に配置されており、実質的にハウジングを充填している。流入するプロセスガ スが触媒床３０にわたって実質的に均等に分配されるのを可能とすべく、触媒チ ェンバ１２の端部１４には上流側プレナム５３が形成されている。触媒床３０は 、パーフォレーション２７を有する多孔質の支持プレート２６上に支持されてお り、支持プレート２６は触媒チェンバ１２の上流端１４から離間して設置されて いる。触媒床と触媒チェンバ１２の下流端１６の内側との間にはスペースが設け られていて、処理済み排出ガス流２４が出口２２を経由してコンバータ装置から 排出されるように、下流側プレナム５４を形成する。 触媒床３０の下流ゾーン３４は、能動冷却機構を有しており、床及びプロセス ガスの温度を能動的に制御するように構成されている。能動冷却機構は、好まし くは、冷却用コイルと平板コイルとを通過して流れる液状の冷却流体（好ましく は加圧された水）を用いる熱交換装置である。好ましい冷却装置は、シフトコン バータ触媒チェンバの床３０の能動冷却ゾーン３４にわたって配列された複数の 冷却コイル４０を有する熱交換装置３８である。冷却コイルは、外側ループ４１ と内側ループ４２とを有している。作動条件の必要に応じて、能動冷却ゾーン３ ４中に２以上の冷却コイルを設けてもよい。 平板コイル５２はまた、触媒チェンバ１２の壁に配置されており、冷却コイル ４２と連通している。平板コイル５２は、円筒状チェン バの壁５５へ溶着され、エンボス加工された平板とされていて、冷却液体を能動 冷却触媒床ゾーン３４の周囲を巡らせて通じるための列となった水平及び垂直流 路５２（垂直流路は図示せず）を形成することが好ましい。冷却コイル４２の内 側セットは、冷却コイル４１の外側セットとパイプ４４を通して連通している。 冷却コイル４１の外側セットは、外側円筒型平板コイル５２とパイプ４６を通し て連通されている。加圧冷却液体流４８は、パイプ５０を経由して内側冷却コイ ル４２に流入し、内側冷却コイル４２を通してパイプ４４を通じて外側の冷却コ イル４１へと流されるようにされていることが好ましい。外側冷却コイル４１を 通過した後は、冷却液体は次にパイプ４６を通して外側平板コイル５２へと流さ れる。冷却液体４８は、パイプ４９を経由して外側平板コイル５２から排出され る。断熱ゾーン２８においては、円筒状のチェンバ壁５５が触媒チェンバ１２を 形成する。断熱材の層５６で円筒状のチェンバ壁５５を覆ってもよく、外側の円 筒状の保護ハウジング５１が断熱層５６を覆っていてもよい。断熱ゾーン２８の 温度は能動的には制御されないが、床３０で起こる発熱触媒反応と関係し、また 、ガスの入口温度とも関係する。チェンバは、平板コイル５２を含めて、炭素鋼 やステンレススチールのような従来の材料で形成されていることが好ましい。コ ストの面からは、好ましい材料としては炭素鋼を挙げることができる。多孔質の 触媒支持プレートは、多孔質の金属プレートあるいは、適切な格子か又は密なス クリーンといったいかなる金属構造体とすることができる。冷却材は、単一相冷 却材として入口パイプ５０に導入される加圧水とされていることが好ましい。冷 却水は、冷却圧で沸点より約２５°低い温度とされることが好ましく、 水・水蒸気の２相の混合物としてパイプ４９から排出される。パイプ４９内部の 冷却材の水蒸気含量は、約２０％か又はそれより低くされる。プロセスガス流の 冷却は、結果として、冷却ループ４１、４２及び５２内で冷却水を沸騰するのに 消費されるエネルギーとなる。加圧された冷却水の温度は、一旦沸点に到達すれ ば、冷却処理の間は上昇しない。 動作の際は、水蒸気改質装置（図示せず）は、水素と、二酸化炭素と、一酸化 炭素と、水蒸気と、未反応のメタンとを含む水素リッチなプロセスガスを生成す る。プロセスガス２０は、約３５０°Ｆと４５０°Ｆの間の温度、約４００°Ｆ で入口１８から導入されることが好ましい。プロセスガスは、多孔質支持プレー ト２６の孔２７を通って、プレナム５３中へ流入し、触媒３０が充填された断熱 ゾーン２８に流入する。断熱ゾーン２８を通じて、一酸化炭素と水との移動転換 反応（１）によって二酸化炭素と追加の水素とが生成する。 プロセスガス２０が触媒３０を含有する断熱ゾーン２８を通過するにつれ、移 動転換反応が進行し、プロセスガスの温度は、反応により発生した熱のため上昇 し、この高温流３２を生成する。高温流３２の温度は約４５０°Ｆと５５０°Ｆ の間であり、好ましくは約５００°Ｆとされる。高温流３２が能動冷却ゾーン３ ４を流れるにつれ、その温度は熱交換装置３８中の沸騰加圧水によって制御され る。熱交換水は、燃料電池の冷却ループから供給されることが好ましく、そして 約３００°Ｆから約３５０°Ｆの温度及び約１００− ２５０ｐｓｉ、好ましくは１５０ｐｓｉの圧力とされる。これとは別に、適切な 温度及び適切な圧力の誘電性の流体を用いてもよい。冷却水４８は、沸騰により 高温流３２から熱を除去し、出口２２を通ってシフトコンバータを出る低温（３ ７５°Ｆ〜４００°Ｆ）で、低一酸化炭素含有（１％より少ない）の排出物２４ を生成する。 断熱ゾーン２８の長さ又は体積により、能動冷却ゾーン３４の中を横切る高温 流３２の一酸化炭素のパーセントが決まる。入口プロセスガスがドライベース体 積で約９％〜１２％量の一酸化炭素を有する実施例においては、高温流中の一酸 化炭素の量は、望ましくはドライベースで約１．５％〜４．５％までの間であり 、典型的な量としては約３％である。一酸化炭素の適切なパーセントは、断熱ゾ ーン２８で十分な転換が起こっていることを保証するものであり、そのため、能 動冷却ゾーン３４は、高温流３２中の一酸化炭素のわずかな増加分を単に変換す ればよい。高温流３２中に残る一酸化炭素の一部は、移動転換反応（１）を利用 する能動冷却ゾーン３４を補助として用いて、二酸化炭素に変換される。 図２は、熱移動解析をグラフ的に表現したものであり、また、断熱ゾーンとそ れに続く加圧水冷却ゾーンからなるシフトコンバータによれば、同一結果のプロ セスガス中一酸化炭素濃度を達成するのに、単独の断熱又は単独の能動冷却のい ずれかのシフトコンバータより、転換触媒の総体積又は長さがどの程度少なくて すむかを概算して表したものである。曲線Ａは、断熱コンバータ単独の場合の、 プロセスガス又は床の床にわたった温度特性を表している。曲線Ｂ は能動冷却コンバータ単独の場合の温度特性を表す。曲線Ｃは、本発明、すなわ ち断熱移動転換ゾーンとそれに続く能動移動転換ゾーンで構成されたシフトコン バータの場合の温度特性を表す。この算出においては、当然、各シフトコンバー タに入るプロセスガスも入口における一酸化炭素濃度は同じであり、また、Ａ、 Ｂ及びＣの各々のコンバータがすべて、同じ排出口又は出口一酸化炭素濃度及び 同じ排出口又は出口温度に制御され、臨界出口プロセスガス温度、すなわちそれ より上では燃料電池にダメージを与える可能性がある温度を超えていないことを 仮定している。望ましい転換と出口温度を達成するために各々のシフトコンバー タに要求される長さは、Ｌ_A（断熱）、Ｌ_C（能動冷却）及びＬ_AC（断熱・能動冷 却の結合）として示されている。 ４つの一定温度ラインもまた、図２にプロットされている。最も低いラインＤ は転換触媒が働くことのできる最低温度であり、ここでは公称２７５°Ｆとして 、プロットされている。それより低いと触媒活性又は反応速度が不十分で、移動 転換反応が起こらない。次のラインＥは、典型的な冷却材の温度であり、ここで は３５０°Ｆとして表されている。その次に高いラインＦは、臨界出口温度であ り、ここでは公称４２５°Ｆとして表されている。最も高いラインＧは、推奨さ れる触媒処理温度の最高値であり、それより上では熱焼結によって長期間のうち に触媒活性が低められることになる。これは、公称温度で５５０°Ｆとしてプロ ットしてある。断熱シフトコンバータの床の温度特性、曲線Ａは、図２に示され た３曲線Ａ、Ｂ及びＣの中では最も低い。最も低い床の温度により、触媒活性も 最低となり、かつ、反応速度も最低となり、そしてそれ故、相対的に最も長い相 対触媒床長さによって表されるように、望ましい一酸化炭素転換を達成するため には最も多く触媒体積を必要とする。この長さはＬＡで表されている。能動冷却 シフトコンバータの温度特性、曲線Ｂは、ここでは４００°Ｆで示される、より 高い温度にプロセスガスの入口温度を設定することができることを示している。 平均触媒床温度が高くなれば触媒活性が増し、それにより反応速度が増加する。 それ故、断熱シフトコンバータの曲線Ａと比較して、触媒床の長さをより短くす ることが可能である。この長さはＬ_Aより短いＬ_Cとして表されている。 断熱と加圧水冷却とを組み合わせたシフトコンバータ、曲線Ｃは、最も高い温 度で作動することによって、最も高い反応速度を達成し、能動冷却シフトコンバ ータの後方部では発熱反応がごくわずかしか起こらない。これにより、床の出口 ではより迅速な冷却が可能となり、そして、３つのシフトコンバータの中では、 全体の長さが最も短くてすむ。この長さはＬ_A及びＬ_Cのいずれよりも短いＬ_ACと して表されている。曲線Ｃの断熱部分においては、プロセスガスの温度は、約４ ００°Ｆから約５００°Ｆの好ましい入口温度、すなわち、シフトコンバータの 断熱部分の実際的な最高作動温度である５５０°Ｆよりも低い温度から上昇する 。プロセスガスの一酸化炭素濃度はシフトコンバータの断熱ゾーンにおいて約３ ％まで速やかに下げられ、わずか３％の能動冷却部分で二酸化炭素に転換される べき一酸化炭素を残しているのみである。 本発明は、特定の実施例をもって説明しきたが、本発明の特定の実施例を発明概 念から遊離することなく、様々に変更してもよいことは理解されよう。それ故、 添付する請求の範囲によって要求される以外には、本発明が限定されるものでは ない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年８月１４日（１９９８．８．１４） 【補正内容】 請求の範囲 １．プロセスガスにおける一酸化炭素量を低減するシフトコンバータ（１０）で あって、前記シフトコンバータ（１０）は、プロセスガスを導入するための入口 （１８）と、低温排出物を排出するとともに前記入り口よりも下流側に配設され た出口（２２）とを有するチェンバ（１２）を備えており、該シフトコンバータ （１０）は、 ａ）内部に移動転換触媒が充填され、プロセスガス中の一酸化炭素の大部分を二 酸化炭素と水素とに発熱的に転換して高温流を生成する断熱触媒反応ゾーン（２ ８）と、 ｂ）前記断熱触媒反応ゾーン（２８）より下流に配置され、前記高温流を冷却す るとともに低温排出物を生成し、かつ内部に移動転換触媒（３０）が充填され、 前記高温流中に残留する一酸化炭素の大部分を二酸化炭素と水素とに転換し、単 一相液体冷却材として能動冷却ゾーンに導入される加圧された液体の冷却材流（ ４８）を沸騰させることにより、２相の液・気冷却材に変換することで著しく温 度上昇させないようにする熱交換手段（４０）を備えた能動冷却触媒反応ゾーン （３４）と、を備えたシフトコンバータ。 ２．前記液体冷却材（４８）が水であることを特徴とする請求項１記載のシフト コンバータ（１０）。 ３．前記熱交換手段（４０）が前記冷却水（４８）を圧力約１００ｐｓｉ（６８ ９ｋＰａ）から約２５０ｐｓｉ（１７２５ｋＰａ）の範囲に維持することを特徴 とする請求項２記載のシフトコンバータ （１０）。 ４．前記熱交換手段（４０）が前記冷却水（４８）を温度約３００°Ｆ（１４９ ℃から約３５０°Ｆ（１７７℃）の範囲に維持することを特徴とする請求項３記 載のシフトコンバータ（１０）。 ５．発熱移動転換反応によってプロセスガス流の一酸化炭素の割合を低減する方 法であって、該方法は、 ａ）プロセスガス流（２０）を供給するステップと、 ｂ）前記プロセスガス流（２０）を断熱シフトコンバータ（２８）に通じ、高温 プロセスガス流を生成するステップと ｃ）前記高温プロセスガス流を、前記能動冷却シフトコンバータ（３４）に単一 相液体冷却材として導入され、前記能動冷却シフトコンバータ（３４）内におい て前記単一相液体冷却材から２相液体−気体冷却材へと変換されることで冷却さ れることにより、著しく温度を増加させるこのない加圧液体冷却材流（４８）に よって冷却された能動冷却シフトコンバータ（２４）に通じることを特徴とする 方法。 ６．前記能動冷却シフトコンバータ（３４）における前記高温ガス流を冷却する ステップは、加圧冷却水流を沸騰させることによることを特徴とする請求項５記 載の方法。 ７．前記高温ガス流が約４５０°Ｆ（２３２℃）から約５５０°Ｆ（２８８℃） の範囲の温度から約３７５°Ｆ（１９１℃）か ら約４２５°Ｆ（２４８℃）の範囲の温度まで前記加圧冷却水により冷却される ことを特徴とする請求項６記載の方法。 ８．前記プロセスガスの低温流は、約３５０°Ｆ（１７７℃）から約４５０°Ｆ （２３２℃）の範囲の温度であることを特徴とする請求項７記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シズードロスキー，ドナルド エフ. アメリカ合衆国，コネチカット 06029, エリングトン，リヴァーヴィュー ドライ ヴ ９ (72)発明者 コーリガン，トーマス ジェイ. アメリカ合衆国，コネチカット 06074, ヴァーノン，レインボウ トライル 188 (72)発明者 ブレイク，デイル ダヴリュー. アメリカ合衆国，コネチカット 06033, グラストンベリー，ヴァレイ ヴィュー ドライヴ 24 【要約の続き】 合物として排出される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プロセスガスにおける一酸化炭素量を低減するシフトコンバータであって、 前記シフトコンバータは、プロセスガスを導入するための入口と、低温排出物を 排出するとともに前記入り口よりも下流側に配設された出口とを有するチェンバ を備えており、該シフトコンバータは、 ａ）内部に移動転換触媒が充填され、プロセスガス中の一酸化炭素の大部分を二 酸化炭素と水素とに発熱的に転換して高温流を生成する断熱触媒反応ゾーンと、 ｂ）前記断熱触媒反応ゾーンより下流に配置され、前記高温流を冷却するととも に低温排出物を生成し、かつ内部に移動転換触媒が充填され、前記高温流中に残 留する一酸化炭素の大部分を二酸化炭素と水素とに転換し、単一相液体冷却材と して能動冷却ゾーンに導入される加圧された液体の冷却材流を沸騰させることに より、２相の液・気冷却材に変換することで著しく温度上昇させないようにする 熱交換手段を備えた能動冷却触媒反応ゾーンと、を備えたシフトコンバータ。 ２．前記液体冷却材が水であることを特徴とする請求項１記載のシフトコンバー タ。 ３．前記熱交換手段が前記冷却水を圧力約１００ｐｓｉから約２５０ｐｓｉの範 囲に維持することを特徴とする請求項２記載のシフトコンバータ。 ４．前記熱交換手段が前記冷却水を温度約３００°Ｆから約３５０°Ｆの範囲に 維持することを特徴とする請求項３記載のシフトコンバータ。 ５．発熱移動転換反応によってプロセスガス流の一酸化炭素の割合を低減する方 法であって、該方法は、 ａ）プロセスガス流を供給するステップと ｂ）前記プロセスガス流を断熱シフトコンバータに通じ、高温プロセスガス流を 生成するステップと ｃ）前記高温プロセスガス流を、加圧水流によって冷却された能動冷却シフトコ ンバータに通じ、より低温の排出ガス流を生成するステップとを有することを特 徴とする方法。 ６．前記能動冷却シフトコンバータにおける前記高温ガス流を冷却するステップ は、加圧冷却水流を沸騰させることによることを特徴とする請求項５記載の方法 。 ７．前記高温ガス流が約４５０°Ｆから約５５０°Ｆの範囲の温度から約３７５ °Ｆから約４２５°Ｆの範囲の温度まで前記加圧冷却水により冷却されることを 特徴とする請求項６記載の方法。 ８．前記プロセスガスの低温流は、約３５０°Ｆから約４５０°Ｆの範囲の温度 であることを特徴とする請求項７記載の方法。