JP2002293507A - メタノール改質用反応器 - Google Patents
メタノール改質用反応器Info
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- JP2002293507A JP2002293507A JP2001105531A JP2001105531A JP2002293507A JP 2002293507 A JP2002293507 A JP 2002293507A JP 2001105531 A JP2001105531 A JP 2001105531A JP 2001105531 A JP2001105531 A JP 2001105531A JP 2002293507 A JP2002293507 A JP 2002293507A
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】小型であり、かつ高発生水素量のメタノール改
質用反応器を提供する。 【解決手段】メタノールと水の混合蒸気を触媒の存在下
に反応させるメタノール改質用反応器において、メタノ
ールと水を加熱する際に、熱源として熱媒油の蒸気を使
用することを特徴とするメタノール改質用反応器。
質用反応器を提供する。 【解決手段】メタノールと水の混合蒸気を触媒の存在下
に反応させるメタノール改質用反応器において、メタノ
ールと水を加熱する際に、熱源として熱媒油の蒸気を使
用することを特徴とするメタノール改質用反応器。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタノールと水を
小型装置で効率良く反応させて水素ガスを製造するメタ
ノール改質反応器に関する。
小型装置で効率良く反応させて水素ガスを製造するメタ
ノール改質反応器に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素ガスは、石油精製工業での改質、脱
硫用、化学工業での各種合成、水添用等、多くの産業分
野で使用されており、最近では電子産業、食品工業、燃
料電池用等の新規分野での利用が加わり、その使用分野
が増大している。メタノールを原料とする水素ガスの製
造は、原料のメタノールの輸送および貯蔵が容易である
こと、比較的低い温度で反応が容易に行われること等か
ら、最近では水素を消費する装置に隣接してメタノール
改質装置を設置し、無人化運転を行うことが検討されて
いる。このメタノール改質用反応器には通常、多管式熱
交換器が用いられ、反応管の内部に触媒を充填して外部
より燃焼ガス、熱媒油および水蒸気などで加熱する方式
が採られているが、できるだけ小型の装置で効率良く反
応を行うために、例えば特開昭61-286204号公報、特開
昭62-160134号公報、特開昭63-166701号公報等にはプレ
ート型熱交換器を用いることが記載されており、特開昭
63-25201号公報にはスパイラル型熱交換器を用いること
が記載されている。また、特開平3-60401号公報には複
数個のＵ字型反応管を設置し、胴側に熱媒油を供給して
加熱する装置が記載されている。
硫用、化学工業での各種合成、水添用等、多くの産業分
野で使用されており、最近では電子産業、食品工業、燃
料電池用等の新規分野での利用が加わり、その使用分野
が増大している。メタノールを原料とする水素ガスの製
造は、原料のメタノールの輸送および貯蔵が容易である
こと、比較的低い温度で反応が容易に行われること等か
ら、最近では水素を消費する装置に隣接してメタノール
改質装置を設置し、無人化運転を行うことが検討されて
いる。このメタノール改質用反応器には通常、多管式熱
交換器が用いられ、反応管の内部に触媒を充填して外部
より燃焼ガス、熱媒油および水蒸気などで加熱する方式
が採られているが、できるだけ小型の装置で効率良く反
応を行うために、例えば特開昭61-286204号公報、特開
昭62-160134号公報、特開昭63-166701号公報等にはプレ
ート型熱交換器を用いることが記載されており、特開昭
63-25201号公報にはスパイラル型熱交換器を用いること
が記載されている。また、特開平3-60401号公報には複
数個のＵ字型反応管を設置し、胴側に熱媒油を供給して
加熱する装置が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述の熱交換器で加熱
する方法では、一般には熱媒油が用いられている。この
方法では、多量の熱媒油を必要とするので、起動時に時
間を要し、また、発生水素量が多い場合には装置が大型
化し、現実的ではない。本発明の目的は、小型であり、
かつ高発生水素量のメタノール改質用反応器を提供する
ことである。
する方法では、一般には熱媒油が用いられている。この
方法では、多量の熱媒油を必要とするので、起動時に時
間を要し、また、発生水素量が多い場合には装置が大型
化し、現実的ではない。本発明の目的は、小型であり、
かつ高発生水素量のメタノール改質用反応器を提供する
ことである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】発明者等は上記の如き課
題を有するメタノール改質反応器について鋭意検討した
結果、熱媒油の蒸発潜熱を利用して原料を加熱すること
により、従来の顕熱のみを利用した場合に比べ熱媒油の
使用量が少なく、小型で高発生水素量のメタノール改質
反応器が得られることを見出し、本発明に到達した。即
ち本発明は、メタノールと水の混合蒸気を触媒の存在下
に反応させるメタノール改質用反応器において、メタノ
ールと水を加熱する際に、熱源として熱媒油の蒸気を使
用することを特徴とするメタノール改質用反応器に関す
るものである。
題を有するメタノール改質反応器について鋭意検討した
結果、熱媒油の蒸発潜熱を利用して原料を加熱すること
により、従来の顕熱のみを利用した場合に比べ熱媒油の
使用量が少なく、小型で高発生水素量のメタノール改質
反応器が得られることを見出し、本発明に到達した。即
ち本発明は、メタノールと水の混合蒸気を触媒の存在下
に反応させるメタノール改質用反応器において、メタノ
ールと水を加熱する際に、熱源として熱媒油の蒸気を使
用することを特徴とするメタノール改質用反応器に関す
るものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】メタノール改質装置では、原料で
あるメタノールおよび水を加熱、蒸発させ、触媒と接触
させ、次式に示されるメタノール改質反応を進行させ、
水素を発生させる。この反応が吸熱反応であるため、加
熱して反応を促進させることで効率的な反応を行うこと
ができる。また、反応生成物は未反応メタノール等を回
収後、水素精製設備に送られ、高純度水素と排ガスとに
分離される。 ＣＨ3ＯＨ ＋ Ｈ2Ｏ ＝ ＣＯ2＋ ２Ｈ2 （１） ＣＯ2 ＋ Ｈ2 ＝ ＣＯ ＋ Ｈ2Ｏ （２）
あるメタノールおよび水を加熱、蒸発させ、触媒と接触
させ、次式に示されるメタノール改質反応を進行させ、
水素を発生させる。この反応が吸熱反応であるため、加
熱して反応を促進させることで効率的な反応を行うこと
ができる。また、反応生成物は未反応メタノール等を回
収後、水素精製設備に送られ、高純度水素と排ガスとに
分離される。 ＣＨ3ＯＨ ＋ Ｈ2Ｏ ＝ ＣＯ2＋ ２Ｈ2 （１） ＣＯ2 ＋ Ｈ2 ＝ ＣＯ ＋ Ｈ2Ｏ （２）
【０００６】本発明では、メタノールと水を加熱するた
めの熱源として、熱媒油の蒸気を用いる。即ち、熱媒油
を蒸発させ、その蒸気と反応系との熱交換を行う。ここ
では熱媒油の蒸発潜熱を利用するため、顕熱のみ利用す
る場合に比べ、単位熱媒油量当りの熱交換量が大きいの
で、熱媒油の使用量が少なくて済む。従って、装置も小
型化することができる。また、潜熱と顕熱を同時利用す
ることもできる。
めの熱源として、熱媒油の蒸気を用いる。即ち、熱媒油
を蒸発させ、その蒸気と反応系との熱交換を行う。ここ
では熱媒油の蒸発潜熱を利用するため、顕熱のみ利用す
る場合に比べ、単位熱媒油量当りの熱交換量が大きいの
で、熱媒油の使用量が少なくて済む。従って、装置も小
型化することができる。また、潜熱と顕熱を同時利用す
ることもできる。
【０００７】本発明で使用する熱媒油は、使用温度での
変性が少なく、メタノール改質反応温度以下で蒸気を発
生するものであれば特に制限されないが、サームＳ（商
品名、新日鐡化学（株）製）等が好適である。熱媒油の
加熱方法は特に制限されないが、電気ヒーターを用いる
と温度制御が容易であり好適に実施できる。また、前述
の水素精製設備で発生する排ガスを燃焼させ、その燃焼
熱を利用することもできる。
変性が少なく、メタノール改質反応温度以下で蒸気を発
生するものであれば特に制限されないが、サームＳ（商
品名、新日鐡化学（株）製）等が好適である。熱媒油の
加熱方法は特に制限されないが、電気ヒーターを用いる
と温度制御が容易であり好適に実施できる。また、前述
の水素精製設備で発生する排ガスを燃焼させ、その燃焼
熱を利用することもできる。
【０００８】メタノールおよび水を加熱、蒸発させる方
法は特に制限されないが、熱媒油やその蒸気を用いると
好適である。また、熱媒油や、改質反応で生成した分解
ガスにより、反応器に供給するメタノールおよび水を予
熱することもできる。
法は特に制限されないが、熱媒油やその蒸気を用いると
好適である。また、熱媒油や、改質反応で生成した分解
ガスにより、反応器に供給するメタノールおよび水を予
熱することもできる。
【０００９】本発明のメタノール改質反応は、２３０〜
３００℃の温度で実施される。供給するメタノールと水
のモル比は、１：１〜１：１０の範囲である。触媒とし
ては種々のメタノール改質用触媒を使用できる。反応器
の形式は、熱媒油蒸気との熱交換が可能な構造であれば
特に制限されない。例えば、Ｕ字型反応管や直管式反応
器を用いることができる。
３００℃の温度で実施される。供給するメタノールと水
のモル比は、１：１〜１：１０の範囲である。触媒とし
ては種々のメタノール改質用触媒を使用できる。反応器
の形式は、熱媒油蒸気との熱交換が可能な構造であれば
特に制限されない。例えば、Ｕ字型反応管や直管式反応
器を用いることができる。
【００１０】次に図を用いて本発明を説明する。図１は
本発明のメタノール改質用反応器の一例である。図１に
おいて、メタノールと水の混合物は反応器内に設置され
た原料過熱器を経由し反応器に供給される。その際、該
混合物はスーパーヒート状態となり、触媒を充填したＵ
字型反応管に導入され、改質反応が行われる。一方、熱
媒油槽の熱媒油は電気ヒーターにより加熱され、蒸発し
た熱媒油は前述の混合物と熱交換され、凝縮した熱媒油
は熱媒油槽に戻る。熱媒油の加熱に、水素精製設備で発
生した排ガスの燃焼ガスを利用することでエネルギーの
有効利用ができる。
本発明のメタノール改質用反応器の一例である。図１に
おいて、メタノールと水の混合物は反応器内に設置され
た原料過熱器を経由し反応器に供給される。その際、該
混合物はスーパーヒート状態となり、触媒を充填したＵ
字型反応管に導入され、改質反応が行われる。一方、熱
媒油槽の熱媒油は電気ヒーターにより加熱され、蒸発し
た熱媒油は前述の混合物と熱交換され、凝縮した熱媒油
は熱媒油槽に戻る。熱媒油の加熱に、水素精製設備で発
生した排ガスの燃焼ガスを利用することでエネルギーの
有効利用ができる。
【００１１】
【実施例】次に実施例により本発明を更に具体的に説明
する。但し本発明はこの実施例により制限されるもので
はない。
する。但し本発明はこの実施例により制限されるもので
はない。
【００１２】実施例１ 図１に示される改質用反応器の熱交換部に銅系触媒を充
填し、熱媒油（サームＳ）３００リットルを熱媒油槽に
仕込んだ。メタノールと水の混合蒸気（モル比１：２）
を、圧力0.8ＭＰa、温度２６０℃、流量２５Ｎｍ3／Ｈ
で供給した。一方、熱媒油を電気ヒーターで２６０℃に
加熱、蒸発させ、熱媒油蒸気と前述のメタノールと水の
混合蒸気とで熱交換を行いながら連続的に水素を製造し
た。メタノールの分解率は１００％であり、分解ガス中
のＣＯ濃度は0.8％以下であった。
填し、熱媒油（サームＳ）３００リットルを熱媒油槽に
仕込んだ。メタノールと水の混合蒸気（モル比１：２）
を、圧力0.8ＭＰa、温度２６０℃、流量２５Ｎｍ3／Ｈ
で供給した。一方、熱媒油を電気ヒーターで２６０℃に
加熱、蒸発させ、熱媒油蒸気と前述のメタノールと水の
混合蒸気とで熱交換を行いながら連続的に水素を製造し
た。メタノールの分解率は１００％であり、分解ガス中
のＣＯ濃度は0.8％以下であった。
【００１３】特開平3-60401号公報に記載された、熱媒
油の顕熱のみを利用する装置では、実施例１と同じ処理
量を得るためには、熱媒油を約３０００リットル要す
る。本発明では約1/10の熱媒油量で処理することができ
る。
油の顕熱のみを利用する装置では、実施例１と同じ処理
量を得るためには、熱媒油を約３０００リットル要す
る。本発明では約1/10の熱媒油量で処理することができ
る。
【００１４】
【発明の効果】本発明により、熱媒油の蒸発潜熱を利用
して、メタノール改質反応を行うと、熱媒油の使用量が
少なく、装置も小型化できる。従って本発明のメタノー
ル改質用反応器は工業的に極めて有利な装置である。
して、メタノール改質反応を行うと、熱媒油の使用量が
少なく、装置も小型化できる。従って本発明のメタノー
ル改質用反応器は工業的に極めて有利な装置である。
【図１】図１は本発明のメタノール改質用反応器の一例
である。
である。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L103 AA05 BB26 CC08 CC27 4G040 EA02 EA06 EB13 EB14 EB16 EB42 EB44 4G140 EA02 EA06 EB13 EB14 EB16 EB42 EB44
Claims (6)
- 【請求項１】メタノールと水の混合蒸気を触媒の存在下
に反応させて水素を製造するメタノール改質用反応器に
おいて、メタノールと水を加熱する際に、熱源として熱
媒油の蒸気を使用することを特徴とするメタノール改質
用反応器。 - 【請求項２】熱媒油を電気ヒーターで加熱する請求項１
に記載のメタノール改質用反応器。 - 【請求項３】水素精製設備からの排ガスを燃焼させ、そ
の燃焼熱で熱媒油を加熱する請求項１または２に記載の
メタノール改質用反応器。 - 【請求項４】反応器に供給するメタノールおよび水を熱
媒油で予熱する請求項１〜３のいずれかに記載のメタノ
ール改質用反応器。 - 【請求項５】反応器に供給するメタノールおよび水をメ
タノール改質反応で生成した分解ガスで予熱する請求項
１〜４のいずれかに記載のメタノール改質用反応器。 - 【請求項６】混合蒸気中のメタノールと水のモル比が
１：１〜１：１０である請求項１〜５のいずれかに記載
のメタノール改質用反応器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001105531A JP4666127B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | メタノール改質用反応器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001105531A JP4666127B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | メタノール改質用反応器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002293507A true JP2002293507A (ja) | 2002-10-09 |
| JP4666127B2 JP4666127B2 (ja) | 2011-04-06 |
Family
ID=18958214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001105531A Expired - Fee Related JP4666127B2 (ja) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | メタノール改質用反応器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4666127B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011102658A (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Jfe Steel Corp | 冶金炉発生排ガスからの顕熱回収方法および冶金炉発生排ガスの冷却方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54100549A (en) * | 1978-01-23 | 1979-08-08 | Sharp Corp | Storage type electric water boiler |
| JPH0360401A (ja) * | 1989-07-27 | 1991-03-15 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | メタノール改質反応装置 |
| JPH06287001A (ja) * | 1993-03-31 | 1994-10-11 | Nippon Sanso Kk | 水素及び二酸化炭素の製造方法 |
| JPH0881202A (ja) * | 1994-09-13 | 1996-03-26 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用メタノール改質器 |
-
2001
- 2001-04-04 JP JP2001105531A patent/JP4666127B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54100549A (en) * | 1978-01-23 | 1979-08-08 | Sharp Corp | Storage type electric water boiler |
| JPH0360401A (ja) * | 1989-07-27 | 1991-03-15 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | メタノール改質反応装置 |
| JPH06287001A (ja) * | 1993-03-31 | 1994-10-11 | Nippon Sanso Kk | 水素及び二酸化炭素の製造方法 |
| JPH0881202A (ja) * | 1994-09-13 | 1996-03-26 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用メタノール改質器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011102658A (ja) * | 2009-11-10 | 2011-05-26 | Jfe Steel Corp | 冶金炉発生排ガスからの顕熱回収方法および冶金炉発生排ガスの冷却方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4666127B2 (ja) | 2011-04-06 |
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