JP2002356303A - Reducing method for carbon monoxide and reducing reactor for carbon monoxide - Google Patents

Reducing method for carbon monoxide and reducing reactor for carbon monoxide

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JP2002356303A
JP2002356303A JP2001167408A JP2001167408A JP2002356303A JP 2002356303 A JP2002356303 A JP 2002356303A JP 2001167408 A JP2001167408 A JP 2001167408A JP 2001167408 A JP2001167408 A JP 2001167408A JP 2002356303 A JP2002356303 A JP 2002356303A
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Japan
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carbon monoxide
cooling
catalyst
gas
layer
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JP2001167408A
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Masato Yoshino
正人 吉野
Kentaro Matsunaga
健太郎 松永
Akira Harada
亮 原田
Nobukazu Suzuki
信和 鈴木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reducing method and a reducing reactor for carbon monoxide capable of surely reducing carbon monoxide contained in a processed gas. SOLUTION: In an inside of a number of honeycomb catalyst layers 25 and a number of cooling layers 26 which are alternately layered, a flow path 31 which a cross section increases gradually is formed from an inlet side 27 of a honeycomb catalyst layers to an outlet side 28 of the honeycomb catalyst layers. The honeycomb catalyst layers 25 are cooled by introducing a coolant into the flow path 31 from the inlet side 27 of the honeycomb catalyst layers. A temperature distribution of the honeycomb catalyst layers 25 from the inlet side 27 of the honeycomb catalyst layers to the outlet side 28 of the honeycomb catalyst layers is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する利用分野】本発明は、被処理ガスに含ま
れている一酸化炭素を低減させる一酸化炭素低減方法及
び一酸化炭素低減反応器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for reducing carbon monoxide contained in a gas to be treated and a reactor for reducing carbon monoxide.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、発電装置としては、例えば、
燃焼により発生する化学エネルギーを熱として取り出
し、機械エネルギーを経由して、電気エネルギーに変換
する火力発電や原子力発電装置が用いられてきたが、エ
ネルギー変換効率等の問題から、燃焼により発生する化
学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する燃料電池
装置の開発が進められている。このような燃料電池の中
でも、特に固体高分子型燃料電池は、電解質が分解し難
く、低温作動が可能であるため、利用性が高い。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a power generator, for example,
Thermal power and nuclear power plants have been used to extract chemical energy generated by combustion as heat and convert it into electrical energy via mechanical energy.However, due to problems such as energy conversion efficiency, chemical energy generated by combustion has been used. The development of a fuel cell device that directly converts gas into electric energy is under way. Among such fuel cells, a solid polymer fuel cell is particularly useful because the electrolyte is not easily decomposed and can be operated at a low temperature.

【0003】ところで、固体高分子型燃料電池は、水素
のような改質ガスに含まれる一酸化炭素によりアノード
電極に担持された白金触媒が被毒し、電池性能の低下を
引き起こすことが知られている。
In a polymer electrolyte fuel cell, it is known that the platinum catalyst carried on the anode electrode is poisoned by carbon monoxide contained in a reformed gas such as hydrogen, which causes a decrease in cell performance. ing.

【0004】そこで、改質ガスに含まれているまで一酸
化炭素を約100ppm以下まで低減させるために、固
体高分子燃料電池を作動させる固体高分子型燃料電池シ
ステム内に、一酸化炭素低減反応器を配設している。
In order to reduce carbon monoxide to less than about 100 ppm in the reformed gas, a solid polymer fuel cell system for operating a solid polymer fuel cell is provided with a carbon monoxide reduction reaction. Vessels are arranged.

【0005】かかる一酸化炭素低減反応器は、触媒を担
持した触媒層を有しており、触媒層に改質ガス及び酸化
剤を含んだ被処理ガスを導入し、次式(1)の反応を起
こして、一酸化炭素を低減させるようになっている。
[0005] Such a carbon monoxide reduction reactor has a catalyst layer carrying a catalyst. A gas to be treated containing a reformed gas and an oxidizing agent is introduced into the catalyst layer, and a reaction represented by the following formula (1) is performed. Is caused to reduce carbon monoxide.

【化1】 ここで、上記式(1)の反応は次式(2)からも分かる
ように、発熱反応である。
Embedded image Here, the reaction of the above formula (1) is an exothermic reaction as can be seen from the following formula (2).

【化2】 従って、一酸化炭素の酸化反応で、触媒層の温度が上昇
する。触媒層の温度がある程度上昇すると、被処理ガス
中の水素が二酸化炭素と反応してしまい、次式(3)の
左方向の反応(逆シフト反応)が起こり易くなる。
Embedded image Therefore, the temperature of the catalyst layer increases due to the oxidation reaction of carbon monoxide. When the temperature of the catalyst layer rises to some extent, hydrogen in the gas to be treated reacts with carbon dioxide, and the leftward reaction (reverse shift reaction) of the following equation (3) tends to occur.

【化3】 この逆シフト反応を効果的に抑制するために、特開平1
0−245573号公報には触媒層と交互に冷却層を積
層し、冷却層に冷却媒体を流出入させて、触媒層を冷却
する技術が開示されている。
Embedded image In order to effectively suppress the reverse shift reaction, see
Japanese Patent Application Publication No. 0-245573 discloses a technique in which cooling layers are alternately stacked with catalyst layers, and a cooling medium flows into and out of the cooling layers to cool the catalyst layers.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記技術では
冷却層に冷却媒体を流出入させて、均一に触媒層を冷却
している。即ち、冷却層の冷却力は一定に保たれてい
る。ここで、触媒層の導入口から被処理ガスが導入され
るので、導入口付近方が、排出口付近に比べて反応速度
が大きくなる。即ち、導入口付近の方が、排出口付近に
比べて反応が起こり易いので温度が高くなる。従って、
均一な冷却力で触媒層を冷却したのでは、触媒層の導入
口付近の温度と排出口付近との温度が異なり、触媒層に
温度分布が生じてしまう。
However, in the above technique, the cooling medium flows into and out of the cooling layer to uniformly cool the catalyst layer. That is, the cooling power of the cooling layer is kept constant. Here, since the gas to be treated is introduced from the inlet of the catalyst layer, the reaction speed is higher near the inlet than near the outlet. That is, since the reaction is more likely to occur near the inlet than in the vicinity of the outlet, the temperature is higher. Therefore,
If the catalyst layer is cooled with a uniform cooling power, the temperature near the inlet of the catalyst layer and the temperature near the outlet are different, and a temperature distribution occurs in the catalyst layer.

【0007】このような温度分布が生じると、導入口付
近の温度を一酸化炭素を低減させる最適な温度に設定し
ても、排出口付近の温度が低くなり過ぎてしまい上記式
(1)の反応が起こり難くなる。また、逆に排出口付近
の温度を最適な温度に設定した場合においても、導入口
付近の温度が高くなり過ぎてしまい上記式(3)に示す
逆シフト反応が導入口付近で起こり易くなる。
When such a temperature distribution occurs, even if the temperature near the inlet is set to an optimum temperature for reducing carbon monoxide, the temperature near the outlet becomes too low, and the above equation (1) The reaction hardly occurs. Conversely, even when the temperature near the outlet is set to an optimum temperature, the temperature near the inlet becomes too high, and the reverse shift reaction shown in the above equation (3) is likely to occur near the inlet.

【0008】その結果、触媒層全体を最適な温度に維持
できないので、被処理ガスに含まれている一酸化炭素を
確実に低減させることができないという問題がある。
As a result, since the entire catalyst layer cannot be maintained at an optimum temperature, there is a problem that carbon monoxide contained in the gas to be treated cannot be reliably reduced.

【0009】本発明は上記従来の問題を解決するために
なされたものである。即ち、本発明は、被処理ガスに含
まれている一酸化炭素を確実に低減させることができる
一酸化炭素低減方法及び一酸化炭素低減反応器を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. That is, an object of the present invention is to provide a carbon monoxide reduction method and a carbon monoxide reduction reactor that can surely reduce carbon monoxide contained in a gas to be treated.

【0010】[0010]

【課題を解決しようとする手段】本発明の一酸化炭素低
減方法は、複数の冷却層と交互に配設され、触媒を担持
した複数の触媒担持体層に一酸化炭素及び酸化剤を含む
被処理ガスを導入し、前記被処理ガス中の一酸化炭素を
酸化して低減させ、一酸化炭素の低減した処理ガスを排
出する一酸化炭素低減方法であって、前記冷却層に冷却
媒体を流出入し、前記被処理ガスの導入側から前記処理
ガスの排出側にかけての前記触媒担持体層の温度分布を
低減させながら前記一酸化炭素を低減させることを特徴
とする。本発明の一酸化炭素低減反応方法では、前記冷
却層に冷却媒体を流出入し、前記被処理ガスの導入側か
ら前記処理ガスの排出側にかけての前記触媒担持体層の
温度分布を低減させながら前記一酸化炭素を低減させる
ので、前記被処理ガスに含まれている一酸化炭素を確実
に低減させることができる。
According to the present invention, there is provided a method for reducing carbon monoxide, wherein a plurality of cooling layers are alternately provided, and a plurality of catalyst supporting layers supporting a catalyst contain carbon monoxide and an oxidizing agent. A carbon monoxide reduction method for introducing a processing gas, oxidizing and reducing carbon monoxide in the gas to be processed, and discharging the processing gas with reduced carbon monoxide, wherein a cooling medium flows out to the cooling layer. And reducing the carbon monoxide while reducing the temperature distribution of the catalyst carrier layer from the side of introduction of the gas to be treated to the side of discharge of the treatment gas. In the carbon monoxide reduction reaction method of the present invention, a cooling medium flows into and out of the cooling layer, and the temperature distribution of the catalyst carrier layer from the introduction side of the gas to be treated to the exhaust side of the treatment gas is reduced. Since the carbon monoxide is reduced, the carbon monoxide contained in the gas to be treated can be surely reduced.

【0011】本発明の一酸化炭素低減反応器は、一酸化
炭素及び酸化剤を含む被処理ガスを導入する複数の導入
口及び前記一酸化炭素を低減させた処理ガスを排出する
複数の排出口を有し、かつ触媒を担持した触媒担持体を
有する複数の触媒担持体層と、前記触媒担持層に接続さ
れ、前記各触媒担持層に前記被処理ガスを導入する被処
理ガス導入手段と、前記各触媒担持層と交互に配設さ
れ、前記触媒担持層を冷却して前記導入口から前記排出
口にかけての前記触媒担持体層の温度分布を低減させ
る、冷却媒体が流出入可能な複数の冷却層と、前記各冷
却層に接続され、前記各冷却層に前記冷却媒体を流入す
る冷却媒体流入手段と、を具備することを特徴とする。
本発明の一酸化炭素低減反応器では、前記各触媒担持層
と交互に配設され、前記触媒担持層を冷却して前記導入
口から前記排出口にかけての前記触媒担持体層の温度分
布を低減させる、冷却媒体が流出入可能な複数の冷却層
を備えるので、前記被処理ガスに含まれている一酸化炭
素を確実に低減させることができる。
The carbon monoxide reduction reactor of the present invention has a plurality of inlets for introducing a gas to be treated containing carbon monoxide and an oxidizing agent, and a plurality of outlets for discharging the processing gas having reduced carbon monoxide. And, a plurality of catalyst carrier layers having a catalyst carrier carrying a catalyst, and a treatment gas introducing means connected to the catalyst carrier layer and introducing the gas to be treated into each of the catalyst carrier layers, A plurality of cooling mediums, which are arranged alternately with the respective catalyst supporting layers, cool the catalyst supporting layer and reduce the temperature distribution of the catalyst supporting body layer from the inlet to the outlet, and allow a cooling medium to flow in and out. It is characterized by comprising a cooling layer and cooling medium inflow means connected to each of the cooling layers and flowing the cooling medium into each of the cooling layers.
In the carbon monoxide reduction reactor of the present invention, the catalyst support layers are alternately disposed, and the catalyst support layers are cooled to reduce the temperature distribution of the catalyst support layer from the inlet to the outlet. Since the cooling medium is provided with a plurality of cooling layers through which the cooling medium can flow, carbon monoxide contained in the gas to be treated can be reliably reduced.

【0012】本発明の他の一酸化炭素低減反応器は、一
酸化炭素及び酸化剤を含む被処理ガスを導入する複数の
導入口及び前記一酸化炭素を低減させた処理ガスを排出
する複数の排出口を備え、かつ触媒を担持した触媒担持
体を有する複数の触媒担持体部を備えた複数の触媒担持
体層と、前記触媒担持層に接続され、前記各触媒担持層
に前記被処理ガスを導入する被処理ガス導入手段と、前
記各触媒担持層と交互に配設され、冷却媒体が流出入可
能な複数の冷却層と、前記各冷却層に接続され、前記各
冷却層に前記冷却媒体を流入する冷却媒体流入手段と、
を具備することを特徴とする。本発明の他の一酸化炭素
低減反応器では、一酸化炭素及び酸化剤を含む被処理ガ
スを導入する複数の導入口及び前記一酸化炭素を低減さ
せた処理ガスを排出する複数の排出口を備え、かつ触媒
を担持した触媒担持体を有する複数の触媒担持体部を備
えた複数の触媒担持体層を具備しているので、前記排出
口側の反応効率を向上させることができ、前記導入口か
ら前記排出口にかけての前記触媒担持体層の温度分布を
低減させることができる。
Another carbon monoxide reduction reactor according to the present invention comprises a plurality of inlets for introducing a gas to be treated containing carbon monoxide and an oxidizing agent, and a plurality of outlets for discharging a treatment gas reduced in carbon monoxide. A plurality of catalyst carrier layers having a plurality of catalyst carrier portions each having an exhaust port and having a catalyst carrier carrying a catalyst, and the gas to be treated connected to the catalyst carrier layer, And a plurality of cooling layers that are alternately arranged with the respective catalyst-supporting layers and through which a cooling medium can flow in and out, and are connected to the respective cooling layers, and the cooling layers are cooled by the respective cooling layers. Cooling medium inflow means for inflowing a medium,
It is characterized by having. In another carbon monoxide reduction reactor of the present invention, a plurality of inlets for introducing a gas to be treated including carbon monoxide and an oxidizing agent and a plurality of outlets for discharging a treatment gas having reduced carbon monoxide are provided. And a plurality of catalyst carrier layers having a plurality of catalyst carrier portions each having a catalyst carrier carrying a catalyst, so that the reaction efficiency on the outlet side can be improved, The temperature distribution of the catalyst carrier layer from the mouth to the outlet can be reduced.

【0013】本発明の他の一酸化炭素低減反応器は、一
酸化炭素及び酸化剤を含む被処理ガスを導入する複数の
導入口及び前記一酸化炭素を低減させた処理ガスを排出
する複数の排出口を備え、かつ触媒を担持した触媒担持
体を有する複数の触媒担持体部を備えた複数の触媒担持
体層と、前記触媒担持層に接続され、前記各触媒担持層
に前記被処理ガスを導入する被処理ガス導入手段と、前
記各触媒担持体部間に前記酸化剤を導入する酸化剤導入
手段と、前記各触媒担持層と交互に配設され、冷却媒体
が流出入可能な複数の冷却層と、前記各冷却層に接続さ
れ、前記各冷却層に前記冷却媒体を流入する冷却媒体流
入手段と、を具備することを特徴とする。本発明の他の
一酸化炭素低減反応器では、前記各触媒担持体部間に前
記酸化剤を導入する酸化剤導入手段を備えるので、反応
を分散させることができ、急激な温度上昇を抑制するこ
とができる。
[0013] Another carbon monoxide reduction reactor of the present invention comprises a plurality of inlets for introducing a gas to be treated containing carbon monoxide and an oxidizing agent, and a plurality of outlets for discharging the process gas reduced in carbon monoxide. A plurality of catalyst carrier layers having a plurality of catalyst carrier portions each having an exhaust port and having a catalyst carrier carrying a catalyst, and the gas to be treated connected to the catalyst carrier layer, Means for introducing a gas to be treated, oxidizing agent introducing means for introducing the oxidizing agent between the respective catalyst supporting members, and a plurality of the oxidizing agents which are alternately arranged with the respective catalyst supporting layers and through which a cooling medium can flow. And cooling medium inflow means connected to each of the cooling layers and flowing the cooling medium into each of the cooling layers. In another carbon monoxide reduction reactor of the present invention, since the oxidizing agent introducing means for introducing the oxidizing agent is provided between the respective catalyst carriers, the reaction can be dispersed and a rapid temperature rise can be suppressed. be able to.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、本発
明の第1の実施の形態に係る燃料電池システムについて
説明する。本実施の形態では、燃料電池システムとし
て、高分子型燃料電池システムを用いて説明する。図1
は本実施の形態に係る固体高分子型燃料電池システムの
構成を模式的に示した図である。図1に示すように、固
体高分子型燃料電池システム1は、固体高分子型燃料電
池2と、炭化水素系或いはアルコール系等の有機化合物
の燃料ガスを供給する燃料ガス供給系3とを備えてい
る。また、その他、燃料ガスから水素を主成分とする改
質ガスを生成させる改質器4と、改質ガスに含まれる一
酸化炭素を低減させる一酸化炭素変成器5と、一酸化炭
素変成器5から排出された改質ガスに含まれる一酸化炭
素を、さらに低減させる一酸化炭素低減反応器と、を備
えている。ここで、以下、燃料ガス供給系3を配設した
方を上流側とし、固体高分子型燃料電池2を配設した方
を下流側として説明する。固体高分子型燃料電池システ
ム1内での各装置の配列を具体的に説明すると、各装置
は、上流側から下流側にかけて、燃料ガス供給系3、改
質器4、一酸化炭素変成器5、一酸化炭素低減反応器
6、及び固体高分子型燃料電池2の順で配置されてい
る。また各装置は、配管で直列に接続されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) Hereinafter, a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a description will be given using a polymer fuel cell system as the fuel cell system. FIG.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a polymer electrolyte fuel cell system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the polymer electrolyte fuel cell system 1 includes a polymer electrolyte fuel cell 2 and a fuel gas supply system 3 for supplying a fuel gas of an organic compound such as a hydrocarbon or alcohol. ing. In addition, a reformer 4 for generating a reformed gas containing hydrogen as a main component from a fuel gas, a carbon monoxide converter 5 for reducing carbon monoxide contained in the reformed gas, and a carbon monoxide converter And a carbon monoxide reduction reactor for further reducing the carbon monoxide contained in the reformed gas discharged from the fuel cell 5. Here, the direction in which the fuel gas supply system 3 is disposed will be referred to as the upstream side, and the direction in which the polymer electrolyte fuel cell 2 is disposed will be referred to as the downstream side. The arrangement of each device in the polymer electrolyte fuel cell system 1 will be specifically described. Each device includes a fuel gas supply system 3, a reformer 4, a carbon monoxide converter 5 from an upstream side to a downstream side. , A carbon monoxide reduction reactor 6, and a polymer electrolyte fuel cell 2. Each device is connected in series by piping.

【0015】燃料ガス供給系3は、主に、例えば液体メ
タノール及び水の混合液体燃料を収容した液体燃料タン
ク31と、液体燃料タンク31から液体燃料を汲み出す
ポンプ32と、液体燃料タンク31からポンプ32によ
り汲み出された液体燃料を気化させる気化器33と、か
ら構成されている。ポンプ32の作動を制御することに
より適量の燃料を汲み出すことができるようになってお
り、気化器33で液体燃料を気化することにより液体燃
料を燃料ガスに変えることができるようになっている。
The fuel gas supply system 3 mainly includes a liquid fuel tank 31 containing a liquid fuel mixture of liquid methanol and water, a pump 32 for pumping liquid fuel from the liquid fuel tank 31, and a liquid fuel tank 31 from the liquid fuel tank 31. And a vaporizer 33 for vaporizing the liquid fuel pumped by the pump 32. An appropriate amount of fuel can be pumped by controlling the operation of the pump 32, and the liquid fuel can be changed to fuel gas by vaporizing the liquid fuel by the vaporizer 33. .

【0016】気化器33には、改質器4がコンプレッサ
ー7を介して接続されており、気化器33により気化し
た燃料ガスがコンプレッサー7の作動で導入されるよう
になっている。また、この改質器4は、抵抗発熱体のよ
うな加熱手段を有しており、改質器4内に導入される燃
料ガス及び次に説明する水蒸気を加熱するようになって
いる。改質器4には、水蒸気及び空気を導入する水蒸気
導入系8及び空気導入系9がそれぞれ接続されている。
この水蒸気導入系8から水蒸気を改質器4に導入して、
燃料ガスとともに加熱することにより、改質器4内で水
蒸気改質反応が起こり、燃料ガスから水素を主成分とす
る改質ガスを生成するようになっている。また、空気導
入系9から空気を改質器4に導入することにより、改質
器4内で部分酸化反応が起り、上記したような改質ガス
を生成するようにもなっている。部分酸化反応を利用し
た改質ガスの生成方法は、空気内の酸素により熱が発生
するので、加熱手段を必要とせず、改質器4の省スペー
ス化を図ることができる。本実施の形態では、改質ガス
の生成方法として、水蒸気改質反応及び部分酸化反応の
両反応を用いている。
The reformer 4 is connected to the vaporizer 33 via the compressor 7, and the fuel gas vaporized by the vaporizer 33 is introduced by the operation of the compressor 7. Further, the reformer 4 has a heating means such as a resistance heating element, and heats a fuel gas introduced into the reformer 4 and steam described below. The reformer 4 is connected to a steam introduction system 8 and an air introduction system 9 for introducing steam and air.
Steam is introduced into the reformer 4 from the steam introduction system 8,
By heating together with the fuel gas, a steam reforming reaction occurs in the reformer 4, and a reformed gas mainly composed of hydrogen is generated from the fuel gas. In addition, by introducing air from the air introduction system 9 to the reformer 4, a partial oxidation reaction occurs in the reformer 4 to generate the above-described reformed gas. In the method for generating the reformed gas using the partial oxidation reaction, heat is generated by oxygen in the air, so that a heating unit is not required, and the space of the reformer 4 can be saved. In the present embodiment, both a steam reforming reaction and a partial oxidation reaction are used as a method for generating the reformed gas.

【0017】改質器4には、一酸化炭素変成器5がコン
プレッサー10を介して接続しており、改質器4で生成
された改質ガスが導入されるようになっている。一酸化
炭素変成器5内では、上記式(3)の右方向の反応(シ
フト反応)を起こして、改質ガスに含まれている一酸化
炭素を二酸化炭素に変えて一酸化炭素を低減させるよう
になっている。この一酸化炭素変成器5内で、改質ガス
から一酸化炭素を低減させることにより、固体高分子型
燃料電池2の後述するアノード電極の被毒を低減させる
ことができる。ただし、改質ガスに含まれる一酸化炭素
の濃度が低い場合には、この一酸化炭素変成器5を省略
することも可能である。
The reformer 4 is connected to a carbon monoxide converter 5 via a compressor 10 so that the reformed gas generated in the reformer 4 is introduced. In the carbon monoxide converter 5, a rightward reaction (shift reaction) of the above equation (3) is caused to change carbon monoxide contained in the reformed gas into carbon dioxide, thereby reducing carbon monoxide. It has become. By reducing carbon monoxide from the reformed gas in the carbon monoxide converter 5, poisoning of an anode electrode of the polymer electrolyte fuel cell 2 described later can be reduced. However, when the concentration of carbon monoxide contained in the reformed gas is low, the carbon monoxide converter 5 can be omitted.

【0018】一酸化炭素変成器5には、一酸化炭素低減
反応器6が、被処理ガス導入手段としてのコンプレッサ
ー11を介して接続されている。また、一酸化炭素変成
器5と一酸化炭素低減反応器6との間の配管には、例え
ば空気のような一酸化炭素を酸化する酸化剤を収容した
酸化剤タンク12がコンプレッサー13を介して接続さ
れている。
A carbon monoxide reduction reactor 6 is connected to the carbon monoxide converter 5 via a compressor 11 as a means for introducing a gas to be treated. An oxidant tank 12 containing an oxidant for oxidizing carbon monoxide, such as air, is provided through a compressor 13 in a pipe between the carbon monoxide converter 5 and the carbon monoxide reduction reactor 6. It is connected.

【0019】一酸化炭素低減反応器6には、固体高分子
型燃料電池2がコンプレッサー14を介して接続されて
いる。固体高分子型燃料電池2は、主に、アノード電
極、カソード電極、及び固体高分子膜から構成されてい
る。また、この固体高分子型燃料電池2には、空気を固
体高分子型燃料電池2内に導入する空気導入系15が接
続されている。固体高分子型燃料電池2は、アノード電
極に改質ガスが導入され、カソード電極に空気が導入さ
れることにより発電するようになっている。
The polymer electrolyte fuel cell 2 is connected to the carbon monoxide reduction reactor 6 via a compressor 14. The polymer electrolyte fuel cell 2 mainly includes an anode electrode, a cathode electrode, and a polymer polymer membrane. An air introduction system 15 for introducing air into the polymer electrolyte fuel cell 2 is connected to the polymer electrolyte fuel cell 2. The polymer electrolyte fuel cell 2 is configured to generate power by introducing a reformed gas into the anode electrode and introducing air into the cathode electrode.

【0020】次に、本実施の形態に係る一酸化炭素低減
反応器6について説明する。図2は、本実施の形態に係
る一酸化炭素低減反応器6を模式的に示した斜視図であ
り、図3は、本実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
6を模式的に示した垂直断面図である。図4は、本実施
の形態に係る一酸化炭素低減反応器6の内部を模式的に
示した垂直断面図であり、図5は、本実施の形態に係る
一酸化炭素低減反応器6の内部を模式的に示した平面図
である。図2〜図5に示すように、本実施の形態に係る
一酸化炭素低減反応器6は、箱型のケース21を備えて
いる。このケース21の上流側の面には、一酸化炭素変
成器5から排出された改質ガス及び酸化剤タンク12か
ら導入された酸化剤(以下、改質ガス及び酸化剤の両方
を指す場合には、「被処理ガス」という。)をケース2
1内に導入するためケース導入口22が形成されてい
る。さらに、このケース21の下流側の面には、酸化剤
により酸化された一酸化炭素が低減した改質ガス(以
下、「処理ガス」という。)を排出するケース排出口2
3が設けられている。このケース排出口23は、固体高
分子型燃料電池2に配管を介して接続されている。ケー
ス21内には、ハニカム状に形成された流路24を有す
る複数の触媒担持体層としてのハニカム触媒層25、及
びハニカム触媒層25と交互に積層された複数の冷却層
26が収容されている。ここで、ハニカム状とは、貫通
する孔が複数設けられた形状のことをいい、孔の形状は
問わないものとする。即ち、孔の形状は、4角形、6角
形等の様々な形状を採用することができる。ハニカム触
媒層25をハニカム状とすることにより被処理ガスとの
接触面積を大きくすることができる。また、以下、ハニ
カム触媒層25の流路24の上流側端部をハニカム触媒
層導入口といい、下流側端部をハニカム触媒層排出口と
いう。被処理ガスは導入口としてのハニカム触媒層導入
口27から排出口としてのハニカム触媒層排出口28に
向けて流路24内を通過するようになっている。
Next, the carbon monoxide reduction reactor 6 according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating the carbon monoxide reduction reactor 6 according to the present embodiment, and FIG. 3 is a schematic view illustrating the carbon monoxide reduction reactor 6 according to the present embodiment. FIG. FIG. 4 is a vertical sectional view schematically showing the inside of the carbon monoxide reduction reactor 6 according to the present embodiment, and FIG. 5 is the inside of the carbon monoxide reduction reactor 6 according to the present embodiment. FIG. 2 is a plan view schematically showing As shown in FIGS. 2 to 5, the carbon monoxide reduction reactor 6 according to the present embodiment includes a box-shaped case 21. An upstream surface of the case 21 has a reformed gas discharged from the carbon monoxide converter 5 and an oxidizing agent introduced from the oxidizing agent tank 12 (hereinafter referred to as both reforming gas and oxidizing agent). Is referred to as “gas to be treated”).
A case introduction port 22 is formed for introduction into the case 1. Further, a case outlet 2 for discharging a reformed gas (hereinafter, referred to as “process gas”) in which carbon monoxide oxidized by an oxidizing agent is reduced is provided on a downstream surface of the case 21.
3 are provided. The case outlet 23 is connected to the polymer electrolyte fuel cell 2 via a pipe. In the case 21, a honeycomb catalyst layer 25 as a plurality of catalyst carrier layers having a flow path 24 formed in a honeycomb shape, and a plurality of cooling layers 26 alternately stacked with the honeycomb catalyst layer 25 are accommodated. I have. Here, the term “honeycomb” refers to a shape provided with a plurality of through holes, and the shape of the holes is not limited. That is, various shapes such as a quadrangle and a hexagon can be adopted as the shape of the hole. By making the honeycomb catalyst layer 25 into a honeycomb shape, the contact area with the gas to be treated can be increased. Hereinafter, the upstream end of the flow path 24 of the honeycomb catalyst layer 25 is referred to as a honeycomb catalyst layer inlet, and the downstream end is referred to as a honeycomb catalyst layer outlet. The gas to be processed passes through the flow path 24 from the honeycomb catalyst layer introduction port 27 serving as an inlet to the honeycomb catalyst layer discharge port 28 serving as a discharge port.

【0021】ハニカム触媒層25は、例えばコージェラ
イト系のセラミックスのような一酸化炭素の酸化による
発熱に耐えられるような材料で例えば箱型に形成されて
いる。特に、金属で形成することが好ましい。ハニカム
触媒層25を金属で形成することが好ましいとしたの
は、冷却層26が一般的に金属で形成されているため、
伝熱特性を向上させることができ、一酸化炭素の酸化に
より温度が上昇したハニカム触媒層25を効率良く冷却
することができるからである。さらに、金属の中でも、
ハニカム触媒層25を銅で形成した場合には、伝熱特性
をより向上させることができ、アルミニウムで形成した
場合には、軽量化を図ることができる。また、各ハニカ
ム触媒層25の各流路24には、触媒を担持した触媒担
持体としてのベースが形成されている。触媒をベースに
担持させることにより、少量の触媒で、ベースを使用し
ない場合と同一の反応効率を得ることができる。また、
ベースに担持された触媒は、例えばニッケル或いはクロ
ムのような一酸化炭素を選択的に酸化させるような触媒
である。ここで、一酸化炭素を選択的に酸化させるよう
な触媒としたのは、改質ガスの主成分は水素であるの
で、水素より優先的に一酸化炭素を酸化させるためであ
る。また、特に、白金系触媒、ルテニウム系触媒、及び
パラジウム系触媒のような貴金属系触媒が好ましい。貴
金属系触媒が好ましいとしたのは、上記酸化反応の反応
効率を向上させることができるからである。本実施の形
態では、触媒として白金系触媒を担持させた場合につい
て説明する。なお、触媒をベースに担持させる方法とし
ては、含侵、溶射、電着、及びスパッタリング等が挙げ
られる。
The honeycomb catalyst layer 25 is formed of, for example, a box-shaped material made of a material such as cordierite-based ceramics that can withstand heat generated by oxidation of carbon monoxide. In particular, it is preferable to be formed of a metal. The reason that the honeycomb catalyst layer 25 is preferably formed of metal is that the cooling layer 26 is generally formed of metal.
This is because heat transfer characteristics can be improved, and the honeycomb catalyst layer 25 whose temperature has increased due to oxidation of carbon monoxide can be efficiently cooled. Furthermore, among metals,
When the honeycomb catalyst layer 25 is formed of copper, the heat transfer characteristics can be further improved, and when formed of aluminum, the weight can be reduced. In addition, a base as a catalyst carrier that carries a catalyst is formed in each channel 24 of each honeycomb catalyst layer 25. By supporting the catalyst on the base, the same reaction efficiency as when the base is not used can be obtained with a small amount of the catalyst. Also,
The catalyst supported on the base is a catalyst that selectively oxidizes carbon monoxide, such as nickel or chromium. Here, the reason why the catalyst for selectively oxidizing carbon monoxide is used is that the main component of the reformed gas is hydrogen, so that carbon monoxide is preferentially oxidized over hydrogen. In particular, noble metal catalysts such as a platinum catalyst, a ruthenium catalyst, and a palladium catalyst are preferable. The noble metal-based catalyst is preferred because the reaction efficiency of the oxidation reaction can be improved. In this embodiment, a case where a platinum-based catalyst is supported as a catalyst will be described. As a method for supporting the catalyst on the base, impregnation, thermal spraying, electrodeposition, sputtering and the like can be mentioned.

【0022】冷却層26は、例えば箱型の金属から形成
されている。冷却層26の上流側部分には、後述する冷
却媒体流入手段から供給される冷却媒体を冷却層26内
に流入させる流入口29が形成されている。また、冷却
層26の下流側部分には、冷却媒体を冷却層26から流
出させるための流出口30が形成されている。上流側か
ら下流側に向けて冷却媒体を流すことで、一酸化炭素の
酸化反応によるハニカム触媒層25のハニカム触媒層導
入口27付近の急激な温度上昇を有効に抑えることがで
きる。温度が最も上昇する部分に最も冷却力が大きな状
態の冷却媒体を流すからである。また、各冷却層26内
には、冷却媒体を流す流路31が形成されている。この
流路31の断面積は、流入口29から流出口30にかけ
て、徐々に増加(逓増)している。即ち、この流路31
は、上流側から下流側にかけて、徐々に広くなるように
形成されている。なお、この流路31は、例えば板状の
部材や管状の部材で形成することが可能である冷却層2
6の流入口29には、冷却媒体を冷却層26内に流入す
る冷却媒体流入手段32が配管33を介して接続されて
いる。この冷却媒体流入手段32とは、具体的には例え
ば、冷却媒体を収容しておく冷却媒体タンク34と、冷
却媒体タンク34から冷却媒体を汲み上げて冷却層26
内に流入させるポンプ35とから構成されている。ま
た、冷却層26の流出口30から流出した冷却媒体を再
び冷却媒体タンク34に戻して、循環させることも可能
である。冷却媒体流入手段32から冷却層26に流入さ
せる冷却媒体としては、固体高分子型燃料電池システム
1内で使用、消費、及び生成されたガス或いは液体を利
用することも可能である。例えば固体高分子型燃料電池
2に使用された冷却水、固体高分子型燃料電池2で生成
された生成水、及び固体高分子型燃料電池2に供給され
た空気を利用することが可能である。このようなガス或
いは液体を冷却層26の冷却媒体として利用することに
よりランニングコストを低減させることができる。
The cooling layer 26 is formed of, for example, a box-shaped metal. An inflow port 29 through which a cooling medium supplied from a cooling medium inflow unit to be described later flows into the cooling layer 26 is formed in an upstream portion of the cooling layer 26. An outlet 30 for allowing the cooling medium to flow out of the cooling layer 26 is formed in a downstream portion of the cooling layer 26. By flowing the cooling medium from the upstream side to the downstream side, it is possible to effectively suppress a rapid temperature rise near the honeycomb catalyst layer inlet 27 of the honeycomb catalyst layer 25 due to the oxidation reaction of carbon monoxide. This is because the cooling medium having the largest cooling power flows into the portion where the temperature rises most. In each cooling layer 26, a flow path 31 through which a cooling medium flows is formed. The cross-sectional area of the flow channel 31 gradually increases (increases) from the inlet 29 to the outlet 30. That is, the flow path 31
Is formed so as to gradually increase from the upstream side to the downstream side. The flow path 31 can be formed of, for example, a plate-like member or a tubular member.
A cooling medium inflow means 32 for flowing a cooling medium into the cooling layer 26 is connected to the 6 inlets 29 via a pipe 33. Specifically, the cooling medium inflow means 32 includes, for example, a cooling medium tank 34 for storing a cooling medium, and a cooling medium pumped from the cooling medium tank 34 to form a cooling layer 26.
And a pump 35 for flowing into the inside. Further, the cooling medium flowing out of the outlet 30 of the cooling layer 26 can be returned to the cooling medium tank 34 and circulated. As a cooling medium that flows from the cooling medium inflow means 32 into the cooling layer 26, a gas or a liquid used, consumed, and generated in the polymer electrolyte fuel cell system 1 can be used. For example, it is possible to use the cooling water used in the polymer electrolyte fuel cell 2, the water generated in the polymer electrolyte fuel cell 2, and the air supplied to the polymer electrolyte fuel cell 2. . By using such a gas or liquid as a cooling medium for the cooling layer 26, running costs can be reduced.

【0023】次に、固体高分子型燃料電池システム1内
で行われる発電のフローについて説明する。図6は本実
施の形態に係る固体高分子型燃料電池システム1全体の
フローを示すフローチャートである。まず、ポンプ32
を作動させて、液体燃料タンク31から液体燃料を汲み
出し、気化器33に液体燃料を導入する。液体燃料が気
化器33に導入されると、液体燃料が気化して燃料ガス
に変わる(ステップ1)。
Next, a flow of power generation performed in the polymer electrolyte fuel cell system 1 will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the overall flow of the polymer electrolyte fuel cell system 1 according to the present embodiment. First, the pump 32
Is operated to pump out the liquid fuel from the liquid fuel tank 31 and introduce the liquid fuel into the vaporizer 33. When the liquid fuel is introduced into the vaporizer 33, the liquid fuel is vaporized and changed to a fuel gas (step 1).

【0024】液体燃料を燃料ガスに変えた後、コンプレ
ッサー7を作動させるとともに水蒸気導入系8により燃
料ガス及び水蒸気を改質器4に導入し、加熱する。この
加熱により水蒸気改質反応が起こる。また、燃料ガス、
及び空気導入系9により空気を改質器4に導入し、混合
する。この混合により部分酸化反応が起こる。水蒸気改
質反応及び部分酸化反応により燃料ガスから水素を主成
分とする改質ガスを生成させる(ステップ2)。
After the liquid fuel is changed to fuel gas, the compressor 7 is operated, and the fuel gas and steam are introduced into the reformer 4 by the steam introduction system 8 and heated. This heating causes a steam reforming reaction. Fuel gas,
And air is introduced into the reformer 4 by the air introduction system 9 and mixed. This mixing causes a partial oxidation reaction. A reformed gas containing hydrogen as a main component is generated from the fuel gas by a steam reforming reaction and a partial oxidation reaction (step 2).

【0025】改質ガスを生成した後、コンプレッサー1
0を作動させて改質ガスを一酸化炭素変成器5に導入す
る。一酸化炭素変成器5内では、上記式(3)に示すよ
うなシフト反応が起こり、改質ガスに含まれている一酸
化炭素を二酸化炭素に変えて一酸化炭素を低減する(ス
テップ3)。
After generating the reformed gas, the compressor 1
0 is operated to introduce the reformed gas into the carbon monoxide converter 5. In the carbon monoxide converter 5, a shift reaction as shown in the above equation (3) occurs, and carbon monoxide contained in the reformed gas is changed to carbon dioxide to reduce carbon monoxide (step 3). .

【0026】一酸化炭素をある程度低減させた後、コン
プレッサー13を作動させて、酸化剤タンク12から酸
化剤を配管内に導入するとともに、コンプレッサー11
を作動させて、被処理ガスをケース導入口22から一酸
化炭素低減反応器6内に導入する。また、被処理ガスを
導入するとともにポンプ35を作動させて冷却媒体タン
ク34から冷却媒体を汲み上げ、冷却媒体を流入口29
から冷却層26内に流入させる。被処理ガスがハニカム
触媒層導入口27を通過してハニカム触媒層66の流路
24内に入ると、ベースに担持された触媒表面上に改質
ガス中の一酸化炭素、及び酸化剤中の酸素が付着する。
この触媒表面上に付着した一酸化炭素及び酸素は上記式
(1)の反応により、触媒表面上から離間する。即ち一
酸化炭素は酸化されて、ニ酸化炭素となって、離間す
る。その後、一酸化炭素の低減した処理ガスをハニカム
触媒層排出口28及びケース排出口23を介して一酸化
炭素低減反応器6から排出する(ステップ4)。ここ
で、本実施の形態では、ハニカム触媒層導入口27から
ハニカム触媒層排出口28にかけてのハニカム触媒層2
5の温度分布を低減させることができるので、被処理ガ
スに含まれている一酸化炭素を確実に低減させることが
できる。即ち、被処理ガスを導入するとともに冷却媒体
を流入口29から冷却層26内に流入させている。この
冷却層26の流路31は、流入口29から流出口30に
かけて、徐々に広くなるように形成されているので、冷
却層26の冷却力が、ハニカム触媒層導入口27からハ
ニカム触媒層排出口28にかけて徐々に減少(逓減)す
るようになっている。従って、温度上昇が高い部分には
冷却力を大きし、温度上昇が低い部分には冷却力を小さ
くするので、ハニカム触媒層導入口27からハニカム触
媒層排出口28にかけてのハニカム触媒層25の温度分
布を低減させることができる。よって、ハニカム触媒層
25全体を、一酸化炭素を確実に低減させる最適な温度
に維持することができ、例えば数ppm以下まで、被処
理ガスに含まれている一酸化炭素を低減させることがで
きる。
After the carbon monoxide has been reduced to some extent, the compressor 13 is operated to introduce the oxidant from the oxidant tank 12 into the piping, and
Is operated to introduce the gas to be treated into the carbon monoxide reduction reactor 6 from the case inlet 22. In addition, the gas to be treated is introduced, and the pump 35 is operated to pump up the cooling medium from the cooling medium tank 34 and to supply the cooling medium to the inlet 29.
From the cooling layer 26. When the gas to be treated passes through the honeycomb catalyst layer introduction port 27 and enters the flow channel 24 of the honeycomb catalyst layer 66, the carbon monoxide in the reformed gas and the carbon dioxide in the oxidant are deposited on the surface of the catalyst supported on the base. Oxygen adheres.
The carbon monoxide and oxygen attached on the catalyst surface are separated from the catalyst surface by the reaction of the above formula (1). That is, carbon monoxide is oxidized to carbon dioxide and separated. Thereafter, the processing gas with reduced carbon monoxide is discharged from the carbon monoxide reduction reactor 6 through the honeycomb catalyst layer discharge port 28 and the case discharge port 23 (Step 4). Here, in the present embodiment, the honeycomb catalyst layer 2 extending from the honeycomb catalyst layer inlet 27 to the honeycomb catalyst layer outlet 28 is used.
Since the temperature distribution of No. 5 can be reduced, carbon monoxide contained in the gas to be treated can be reliably reduced. That is, the gas to be processed is introduced, and the cooling medium is caused to flow into the cooling layer 26 from the inflow port 29. Since the flow path 31 of the cooling layer 26 is formed so as to gradually widen from the inflow port 29 to the outflow port 30, the cooling power of the cooling layer 26 is reduced from the honeycomb catalyst layer introduction port 27 to the honeycomb catalyst layer discharge port. It gradually decreases (gradually decreases) toward the outlet 28. Therefore, the cooling power is increased in the portion where the temperature rise is high, and the cooling power is reduced in the portion where the temperature rise is low, so that the temperature of the honeycomb catalyst layer 25 from the honeycomb catalyst layer inlet 27 to the honeycomb catalyst layer outlet 28 is reduced. The distribution can be reduced. Therefore, the entire honeycomb catalyst layer 25 can be maintained at an optimum temperature for reliably reducing carbon monoxide, and the carbon monoxide contained in the gas to be treated can be reduced to, for example, several ppm or less. .

【0027】処理ガスを一酸化炭素低減反応器6から排
出した後、コンプレッサー14を作動させて改質ガスを
固体高分子型燃料電池2内に導入するとともに、空気導
入系15により空気を固体高分子型燃料電池2内に導入
して発電させる(ステップ5)。
After the processing gas is discharged from the carbon monoxide reduction reactor 6, the compressor 14 is operated to introduce the reformed gas into the polymer electrolyte fuel cell 2, and the air is introduced to the solid polymer fuel cell 2 by the air introduction system 15. It is introduced into the molecular fuel cell 2 to generate power (step 5).

【0028】(第2の実施の形態)以下、本発明の第2
の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器について説明
する。なお、以下本実施の形態以降の実施の形態のうち
先行する実施の形態と重複する内容については説明を省
略する。本実施の形態では、冷却層をほぼ等しく分割し
て複数の冷却部を形成し、各冷却部に上流側の冷却部か
ら下流側の冷却部にかけて冷却媒体の流量が徐々に減少
するように冷却媒体を流入する構成とした。図7は、本
実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器の内部を模式的
に示した垂直断面図であり、図8は、本実施の形態に係
る一酸化炭素低減反応器の内部を模式的に示した平面図
である。図7及び図8に示すように、本実施の形態に係
る冷却層40は、ほぼ等しく複数に分割されており、こ
の分割により複数の例えば箱型の冷却部41が形成され
ている。また、各冷却部41には冷却媒体流入手段42
のポンプ43が接続している。この各ポンプ43には各
ポンプ43の作動を制御する冷却媒体流入制御部44が
電気的に接続されており、各冷却部41に流入させる冷
却媒体の流量を制御するようになっている。具体的に
は、この冷却媒体流入制御部44は、例えば上流側の冷
却部41から下流側の冷却部41にかけて、冷却媒体の
流量が徐々に減少するようにポンプ43の作動を制御す
るようになっている。
(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
The carbon monoxide reduction reactor according to the embodiment will be described. In the following description, among the embodiments after this embodiment, description of contents which are the same as those of the preceding embodiment will be omitted. In the present embodiment, the cooling layer is divided substantially equally to form a plurality of cooling sections, and each cooling section is cooled so that the flow rate of the cooling medium gradually decreases from the upstream cooling section to the downstream cooling section. The medium was made to flow in. FIG. 7 is a vertical sectional view schematically showing the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the present embodiment, and FIG. 8 is a schematic view showing the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the present embodiment. FIG. As shown in FIGS. 7 and 8, the cooling layer 40 according to the present embodiment is divided into a plurality of substantially equal parts, and a plurality of, for example, box-shaped cooling parts 41 are formed by this division. Each cooling unit 41 has a cooling medium inflow means 42.
Pump 43 is connected. Each of the pumps 43 is electrically connected to a cooling medium inflow controller 44 for controlling the operation of each of the pumps 43 so as to control the flow rate of the cooling medium flowing into each of the cooling units 41. Specifically, the cooling medium inflow control unit 44 controls the operation of the pump 43 so that the flow rate of the cooling medium gradually decreases, for example, from the upstream cooling unit 41 to the downstream cooling unit 41. Has become.

【0029】このように、本実施の形態では、冷却層4
0をほぼ均等に分割して複数の冷却部41を形成し、被
処理ガスに含まれている一酸化炭素を低減させる際に、
冷却媒体流入制御部44で各冷却部41に流入する冷却
媒体の流量を制御するので、被処理ガスに含まれている
一酸化炭素をより確実に低減させることができる。即
ち、被処理ガスに含まれている一酸化炭素を低減させる
際に、冷却媒体流入制御部44でポンプ43の作動を制
御することにより、各冷却部41には、上流側の冷却部
41から下流側の冷却部41にかけて徐々に減少するよ
うな流量の冷却媒体が流入する。その結果、冷却層40
の冷却力を上流側から下流側にかけて徐々に減少させる
ことができる。従って、温度上昇が高い部分には冷却力
を大きくし、温度上昇が低い部分には冷却力を小さくす
るので、ハニカム触媒層25全体を最適な温度に維持す
ることができる。よって、被処理ガスに含まれている一
酸化炭素を確実に低減させることができる。
As described above, in the present embodiment, the cooling layer 4
0 is almost equally divided to form a plurality of cooling sections 41, and when reducing the carbon monoxide contained in the gas to be treated,
Since the flow rate of the cooling medium flowing into each cooling section 41 is controlled by the cooling medium inflow control section 44, the carbon monoxide contained in the gas to be processed can be more reliably reduced. That is, when the carbon monoxide contained in the gas to be treated is reduced, the operation of the pump 43 is controlled by the cooling medium inflow control unit 44, so that each cooling unit 41 is provided with the upstream cooling unit 41. A cooling medium having a flow rate that gradually decreases flows into the cooling unit 41 on the downstream side. As a result, the cooling layer 40
Can be gradually reduced from the upstream side to the downstream side. Therefore, the cooling power is increased in a portion where the temperature rise is high, and the cooling power is reduced in a portion where the temperature rise is low, so that the entire honeycomb catalyst layer 25 can be maintained at an optimum temperature. Therefore, carbon monoxide contained in the gas to be treated can be reliably reduced.

【0030】(第3の実施の形態)以下、本発明の第3
の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器について説明
する。本実施の形態では、冷却層を上流側から下流側に
かけて体積が逓増するように分割して複数の冷却部を形
成し、各冷却部にほぼ等しい流量の前記冷却媒体を流入
する構成とした。図9は、本実施の形態に係る一酸化炭
素低減反応器の内部を模式的に示した垂直断面図であ
り、図10は、本実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した平面図である。図9及び図1
0に示すように、本実施の形態の冷却層50は、上流側
から下流側にかけて体積が徐々に増加するように複数に
分割されており、この分割により複数の冷却部51が形
成されている。また、各冷却部51には冷却媒体流入手
段52のポンプ53が接続している。この各ポンプ53
には各ポンプ53の作動を制御する冷却媒体流入制御部
54が接続しており、各冷却部51に流入させる冷却媒
体の流量を制御するようになっている。具体的には、こ
の冷却媒体流入制御部54は、例えば上流側の冷却部5
1から下流側の冷却部51にかけて、冷却媒体の流量が
ほぼ均一になるように各ポンプ53を制御するようにな
っている。
(Third Embodiment) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described.
The carbon monoxide reduction reactor according to the embodiment will be described. In the present embodiment, the cooling layer is divided so as to gradually increase in volume from the upstream side to the downstream side to form a plurality of cooling portions, and the cooling medium flows into each of the cooling portions at a substantially equal flow rate. FIG. 9 is a vertical cross-sectional view schematically illustrating the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the present embodiment, and FIG. 10 is a schematic view illustrating the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the present embodiment. FIG. 9 and 1
As shown in FIG. 0, the cooling layer 50 of the present embodiment is divided into a plurality of portions such that the volume gradually increases from the upstream side to the downstream side, and a plurality of cooling portions 51 are formed by this division. . A pump 53 of a cooling medium inflow means 52 is connected to each cooling unit 51. Each pump 53
Is connected to a cooling medium inflow control unit 54 for controlling the operation of each pump 53, and controls the flow rate of the cooling medium flowing into each cooling unit 51. Specifically, the cooling medium inflow control unit 54 includes, for example, the upstream cooling unit 5.
Each pump 53 is controlled so that the flow rate of the cooling medium is substantially uniform from 1 to the cooling section 51 on the downstream side.

【0031】このように、本実施の形態では、冷却層5
0を上流側から下流側にかけて体積が徐々に増加するよ
うに分割して複数に冷却部51を形成し、被処理ガスに
含まれている一酸化炭素を低減させる際に、冷却媒体流
入制御部54で各冷却部51に流入する冷却媒体の流量
を制御するので、被処理ガスに含まれている一酸化炭素
をより確実に低減させることができる。即ち、改質ガス
に含まれている一酸化炭素を低減させる際に、冷却媒体
流入制御部54の制御により、各冷却部51には、上流
側の冷却部51から下流側の冷却部51にかけてほぼ均
一な流量の冷却媒体が流入する。その結果、冷却層50
の冷却力を上流側から下流側にかけて徐々に減少させる
ことができる。従って、温度上昇が高い部分には冷却力
を大きくし、温度上昇が低い部分には冷却力を小さくす
るので、ハニカム触媒層25全体を最適な温度に維持す
ることができる。よって、被処理ガスに含まれている一
酸化炭素を確実に低減させることができる。
As described above, in the present embodiment, the cooling layer 5
0 is divided so that the volume gradually increases from the upstream side to the downstream side to form a plurality of cooling units 51, and when the carbon monoxide contained in the gas to be treated is reduced, the cooling medium inflow control unit Since the flow rate of the cooling medium flowing into each cooling section 51 is controlled at 54, the carbon monoxide contained in the gas to be treated can be reduced more reliably. That is, when the carbon monoxide contained in the reformed gas is reduced, each cooling unit 51 is controlled by the cooling medium inflow control unit 54 so that the cooling unit 51 includes the upstream cooling unit 51 and the downstream cooling unit 51. A substantially uniform flow rate of the cooling medium flows in. As a result, the cooling layer 50
Can be gradually reduced from the upstream side to the downstream side. Therefore, the cooling power is increased in a portion where the temperature rise is high, and the cooling power is reduced in a portion where the temperature rise is low, so that the entire honeycomb catalyst layer 25 can be maintained at an optimum temperature. Therefore, carbon monoxide contained in the gas to be treated can be reliably reduced.

【0032】(第4の実施の形態)以下、本発明の第4
の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器について説明
する。本実施の形態では、冷却層の上流側から下流側に
かけての長さを、ハニカム触媒層の同方向の長さより短
く形成する構成とした。図11は、本実施の形態に係る
一酸化炭素低減反応器の内部を模式的に示した垂直断面
図であり、図12は、本実施の形態に係る一酸化炭素低
減反応器の内部を模式的に示した平面図である。図11
及び図12に示すように、本実施の形態の冷却層60
は、上流側から下流側にかけての長さが、ハニカム触媒
層25の同方向の長さより短く形成されている。具体的
には例えば、冷却層60の長さを、ハニカム触媒層導入
口27からハニカム触媒層25の中腹部までの長さと等
しくする。なお、冷却層60を設けない部分は、断熱構
造とする。
(Fourth Embodiment) Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described.
The carbon monoxide reduction reactor according to the embodiment will be described. In this embodiment, the length from the upstream side to the downstream side of the cooling layer is shorter than the length of the honeycomb catalyst layer in the same direction. FIG. 11 is a vertical sectional view schematically illustrating the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the present embodiment, and FIG. 12 is a schematic view illustrating the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the present embodiment. FIG. FIG.
As shown in FIG. 12 and FIG.
Is formed such that the length from the upstream side to the downstream side is shorter than the length of the honeycomb catalyst layer 25 in the same direction. Specifically, for example, the length of the cooling layer 60 is made equal to the length from the honeycomb catalyst layer inlet 27 to the middle part of the honeycomb catalyst layer 25. The portion where the cooling layer 60 is not provided has a heat insulating structure.

【0033】このように、本実施の形態では、冷却層6
0の上流側から下流側にかけての長さを、ハニカム触媒
層60の同方向の長さより短く形成することにより、被
処理ガスに含まれている一酸化炭素をより確実に低減さ
せることができる。即ち、一酸化炭素を酸化させる反応
は、ハニカム触媒層導入口27付近での反応速度が大き
いため、ハニカム触媒層導入口27からハニカム触媒層
25の中腹部までに反応がほぼ終了する。従って、ハニ
カム触媒層排出口28付近では、反応が起き難いので、
発熱量が小さい。ここで、ハニカム触媒層出口28付近
を冷却すると、過剰な温度低下を引き起こす可能性があ
る。しかし、本実施の形態では、冷却層60の上流側か
ら下流側にかけての長さを、ハニカム触媒層25の同方
向の長さより短く形成している。従って、ハニカム触媒
層排出口28付近の過剰な温度低下を防ぐことができ
る。よって、ハニカム触媒層25全体を最適な温度に維
持することができ、被処理ガスに含まれている一酸化炭
素を確実に低減させることができる。また、冷却層60
の省スペース化を図ることができるとともに冷却層60
に流入させる冷却媒体を節約することができる。
As described above, in the present embodiment, the cooling layer 6
By forming the length from the upstream side to the downstream side of 0 to be shorter than the length of the honeycomb catalyst layer 60 in the same direction, the carbon monoxide contained in the gas to be treated can be more reliably reduced. That is, since the reaction for oxidizing carbon monoxide has a high reaction rate near the honeycomb catalyst layer introduction port 27, the reaction is almost completed from the honeycomb catalyst layer introduction port 27 to the middle part of the honeycomb catalyst layer 25. Therefore, the reaction hardly occurs near the honeycomb catalyst layer outlet 28,
The calorific value is small. Here, cooling the vicinity of the honeycomb catalyst layer outlet 28 may cause an excessive temperature drop. However, in the present embodiment, the length from the upstream side to the downstream side of the cooling layer 60 is formed shorter than the length of the honeycomb catalyst layer 25 in the same direction. Therefore, it is possible to prevent an excessive decrease in temperature near the honeycomb catalyst layer discharge port 28. Therefore, the entire honeycomb catalyst layer 25 can be maintained at an optimum temperature, and carbon monoxide contained in the gas to be treated can be reliably reduced. The cooling layer 60
Of the cooling layer 60
It is possible to save the cooling medium flowing into the apparatus.

【0034】(第5の実施の形態)以下、本発明の第5
の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器について説明
する。本実施の形態では、ハニカム触媒層の内部をほぼ
等しく分割して複数のハニカム触媒部を形成する構成と
した。図13は、本実施の形態に係る一酸化炭素低減反
応器の内部を模式的に示した垂直断面図であり、図14
は、本実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器の内部を
模式的に示した平面図である。図13及び図14に示す
ように、本実施の形態に係るハニカム触媒層70は、内
部が複数に分割されており、この分割によりハニカム触
媒層70の内部に複数のハニカム触媒部71が形成され
ている。ハニカム触媒層70内部をほぼ等しく分割して
複数のハニカム触媒部71を形成することにより、触媒
と被処理ガスとの接触する接触確率が向上するようにな
っている。なお、本実施の形態に係る冷却層72の冷却
力は、ほぼ均一になっている。
(Fifth Embodiment) Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described.
The carbon monoxide reduction reactor according to the embodiment will be described. In the present embodiment, the inside of the honeycomb catalyst layer is divided substantially equally to form a plurality of honeycomb catalyst portions. FIG. 13 is a vertical sectional view schematically showing the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the present embodiment.
FIG. 1 is a plan view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to the present embodiment. As shown in FIGS. 13 and 14, the inside of the honeycomb catalyst layer 70 according to the present embodiment is divided into a plurality, and a plurality of honeycomb catalyst portions 71 are formed inside the honeycomb catalyst layer 70 by this division. ing. By dividing the inside of the honeycomb catalyst layer 70 substantially equally to form a plurality of honeycomb catalyst portions 71, the contact probability of contact between the catalyst and the gas to be treated is improved. Note that the cooling power of the cooling layer 72 according to the present embodiment is substantially uniform.

【0035】次に、本実施の形態に係る被処理ガスのハ
ニカム触媒層70内での反応について説明する。複数の
ハニカム触媒部71を有するハニカム触媒層70のハニ
カム触媒層導入口73から被処理ガスを導入する。ここ
で、上流側から下流側にかけて、順に第1のハニカム触
媒部、第2のハニカム触媒部、……、第nのハニカム触
媒部とする。導入された被処理ガスは、第1のハニカム
触媒部の流路内で反応するが、反応せずに第1のハニカ
ム触媒部の流路内を通過した被処理ガスは、他の流路を
通過した被処理ガスと混合されて、第2のハニカム触媒
部に導入される。第2のハニカム触媒部に導入された被
処理ガスは、流路内で反応し、処理ガスになる。また、
第2のハニカム触媒部の流路内で反応せずに通過した被
処理ガスは、他の流路を通過した被処理ガスと混合され
て、第3のハニカム触媒部に導入される。以下、同様に
第4のハニカム触媒部、……、第nの触媒部に混合され
た被処理ガスが導入される。
Next, the reaction of the gas to be treated in the honeycomb catalyst layer 70 according to the present embodiment will be described. A gas to be treated is introduced from a honeycomb catalyst layer introduction port 73 of a honeycomb catalyst layer 70 having a plurality of honeycomb catalyst portions 71. Here, from the upstream side to the downstream side, a first honeycomb catalyst section, a second honeycomb catalyst section,..., An n-th honeycomb catalyst section are referred to. The introduced gas to be processed reacts in the flow path of the first honeycomb catalyst unit, but the gas to be processed that has passed through the flow path of the first honeycomb catalyst unit without reacting flows through the other flow path. The gas is mixed with the gas to be processed and introduced into the second honeycomb catalyst section. The gas to be processed introduced into the second honeycomb catalyst section reacts in the flow path to become a processing gas. Also,
The to-be-processed gas that has passed without reacting in the flow path of the second honeycomb catalyst unit is mixed with the to-be-processed gas that has passed through another flow path, and is introduced into the third honeycomb catalyst unit. Hereinafter, similarly, the gas to be treated mixed into the fourth honeycomb catalyst section,..., N-th catalyst section is introduced.

【0036】このように、本実施の形態では、ハニカム
触媒層70の内部をほぼ等しく分割して複数のハニカム
触媒部71を形成することにより、被処理ガスに含まれ
ている一酸化炭素をより確実に低減させることができ
る。即ち、ハニカム触媒層70内部をほぼ等しく分割し
て複数のハニカム触媒部71を形成することにより、被
処理ガスが混合され、触媒と被処理ガスとの接触確率が
向上する。その結果、下流側のハニカム触媒部71にお
いても、被処理ガスが反応して、発熱するようになる。
従って、ハニカム触媒層導入口73からハニカム触媒層
排出口74にかけてのハニカム触媒層70の温度分布が
低減する。よって、冷却層72でハニカム触媒層を均一
に冷却した場合であっても、ハニカム触媒層70全体を
最適な温度に維持することができ、被処理ガスに含まれ
ている一酸化炭素を確実に低減させることができる。
As described above, in the present embodiment, by dividing the inside of the honeycomb catalyst layer 70 substantially equally to form a plurality of honeycomb catalyst portions 71, the carbon monoxide contained in the gas to be treated can be reduced. It can be surely reduced. That is, by dividing the inside of the honeycomb catalyst layer 70 substantially equally to form the plurality of honeycomb catalyst portions 71, the gas to be treated is mixed, and the contact probability between the catalyst and the gas to be treated is improved. As a result, the gas to be treated also reacts in the downstream honeycomb catalyst section 71 to generate heat.
Accordingly, the temperature distribution of the honeycomb catalyst layer 70 from the honeycomb catalyst layer inlet 73 to the honeycomb catalyst layer outlet 74 is reduced. Therefore, even when the honeycomb catalyst layer is uniformly cooled by the cooling layer 72, the entire honeycomb catalyst layer 70 can be maintained at an optimum temperature, and the carbon monoxide contained in the gas to be treated can be reliably reduced. Can be reduced.

【0037】(第6の実施の形態)以下、本発明の第6
の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器について説明
する。本実施の形態では、ハニカム触媒部を、流路の数
がハニカム触媒層導入口側のハニカム触媒部からハニカ
ム触媒層排出口側のハニカム触媒部にかけて、徐々に増
加するように形成する構成とした。図15は、本実施の
形態に係る一酸化炭素低減反応器の内部を模式的に示し
た垂直断面図であり、図16は、本実施の形態に係る一
酸化炭素低減反応器の内部を模式的に示した平面図であ
る。図15及び図16に示すように、本実施の形態に係
るハニカム触媒層80の内部には、第5の実施の形態に
記載したような複数のハニカム触媒部81が形成されて
いる。ここで、各ハニカム触媒部81は、流路82の数
がハニカム触媒層導入口83側のハニカム触媒部81か
らハニカム触媒層排出口84側のハニカム触媒部81に
かけて、徐々に増加するように形成されている。流路8
4の数をハニカム触媒層導入口83側のハニカム触媒部
81からハニカム触媒層排出口84側のハニカム触媒部
81にかけて、徐々に増加するように形成することによ
り、ハニカム触媒層導入口83からハニカム触媒層排出
口84にかけて、触媒と被処理ガスとの接触する接触確
率を向上させ、ハニカム触媒層排出口84側において
も、確実に反応が起こるようにようになっている。
(Sixth Embodiment) Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described.
The carbon monoxide reduction reactor according to the embodiment will be described. In the present embodiment, the honeycomb catalyst portion is formed so that the number of flow passages is gradually increased from the honeycomb catalyst portion on the honeycomb catalyst layer inlet side to the honeycomb catalyst portion on the honeycomb catalyst layer outlet side. . FIG. 15 is a vertical sectional view schematically showing the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the present embodiment, and FIG. 16 is a schematic view showing the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the present embodiment. FIG. As shown in FIGS. 15 and 16, a plurality of honeycomb catalyst portions 81 as described in the fifth embodiment are formed inside a honeycomb catalyst layer 80 according to the present embodiment. Here, each honeycomb catalyst portion 81 is formed such that the number of flow paths 82 gradually increases from the honeycomb catalyst portion 81 on the honeycomb catalyst layer inlet 83 side to the honeycomb catalyst portion 81 on the honeycomb catalyst layer outlet 84 side. Have been. Channel 8
The number 4 is gradually increased from the honeycomb catalyst portion 81 on the side of the honeycomb catalyst layer introduction port 83 to the honeycomb catalyst portion 81 on the side of the honeycomb catalyst layer discharge port 84. The contact probability between the catalyst and the gas to be treated is improved over the catalyst layer discharge port 84 so that the reaction can be reliably performed also on the honeycomb catalyst layer discharge port 84 side.

【0038】次に、本実施の形態に係る被処理ガスのハ
ニカム触媒層80内での反応について説明する。複数の
ハニカム触媒部81を有するハニカム触媒層80のハニ
カム触媒層導入口83から被処理ガスを導入する。ここ
で、本実施の形態では、流路82の数がハニカム触媒層
導入口83側のハニカム触媒部81からハニカム触媒層
排出口84側のハニカム触媒部81にかけて、徐々に増
加するように形成されている。即ち、被処理ガスの反応
速度は第1のハニカム触媒部から第nのハニカム触媒部
にかけて大きくなっている。従って、第1のハニカム触
媒部に導入された被処理ガスは、第1のハニカム触媒部
で反応せずに通過する可能性が大きくなる。第1のハニ
カム触媒部を通過した被処理ガスは、第2のハニカム触
媒部から第nのハニカム触媒部にかけて徐々に反応よう
になる。
Next, the reaction of the gas to be treated in the honeycomb catalyst layer 80 according to the present embodiment will be described. A gas to be treated is introduced from a honeycomb catalyst layer introduction port 83 of a honeycomb catalyst layer 80 having a plurality of honeycomb catalyst sections 81. Here, in the present embodiment, the number of channels 82 is formed so as to gradually increase from the honeycomb catalyst portion 81 on the honeycomb catalyst layer inlet 83 side to the honeycomb catalyst portion 81 on the honeycomb catalyst layer outlet 84 side. ing. That is, the reaction speed of the gas to be processed increases from the first honeycomb catalyst portion to the n-th honeycomb catalyst portion. Therefore, the possibility that the gas to be treated introduced into the first honeycomb catalyst portion passes without reacting in the first honeycomb catalyst portion increases. The gas to be processed that has passed through the first honeycomb catalyst section gradually reacts from the second honeycomb catalyst section to the n-th honeycomb catalyst section.

【0039】このように、本実施の形態では、複数のハ
ニカム触媒部81を、流路82の数がハニカム触媒層導
入口83側のハニカム触媒部81からハニカム触媒層排
出口84側のハニカム触媒部81にかけて、徐々に増加
するように形成するので、被処理ガスに含まれている一
酸化炭素をより確実に低減させることができる。即ち、
流路82の数がハニカム触媒層導入口83側のハニカム
触媒部81からハニカム触媒層排出口84側のハニカム
触媒部81にかけて、徐々に増加するように形成するこ
とにより、被処理ガスの反応がハニカム触媒層導入口8
3側からハニカム触媒層排出口84側にかけて徐々に起
こるようになる。その結果、ハニカム触媒層導入口83
からハニカム触媒層排出口84にかけてのハニカム触媒
層80の温度分布が低減する。従って、冷却層72でハ
ニカム触媒層80を均一に冷却した場合であっても、ハ
ニカム触媒層80全体を最適な温度に維持することがで
き、被処理ガスに含まれている一酸化炭素をより確実に
低減させることができる。
As described above, in the present embodiment, the plurality of honeycomb catalyst portions 81 are connected to the honeycomb catalyst portions 81 on the side of the honeycomb catalyst layer inlet 83 from the honeycomb catalyst portions 81 on the side of the honeycomb catalyst layer outlet 84. Since the gas is formed so as to gradually increase toward the portion 81, the carbon monoxide contained in the gas to be treated can be more reliably reduced. That is,
By forming the number of the flow passages 82 so as to gradually increase from the honeycomb catalyst portion 81 on the honeycomb catalyst layer inlet 83 side to the honeycomb catalyst portion 81 on the honeycomb catalyst layer outlet 84 side, the reaction of the gas to be treated is increased. Honeycomb catalyst layer inlet 8
It gradually occurs from the third side to the honeycomb catalyst layer discharge port 84 side. As a result, the honeycomb catalyst layer inlet 83
The temperature distribution of the honeycomb catalyst layer 80 from the outlet to the honeycomb catalyst layer outlet 84 is reduced. Therefore, even when the honeycomb catalyst layer 80 is uniformly cooled by the cooling layer 72, the entire honeycomb catalyst layer 80 can be maintained at an optimum temperature, and the carbon monoxide contained in the gas to be treated can be further reduced. It can be surely reduced.

【0040】(第7の実施の形態)以下、本発明の第7
の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器について説明
する。本実施の形態では、ハニカム触媒部のベースに担
持させる触媒の量をハニカム触媒層導入口側のハニカム
触媒部からハニカム触媒層排出口側のハニカム触媒部に
かけて、徐々に増加させる構成とした。図17は、本実
施の形態に係る一酸化炭素低減反応器の内部を模式的に
示した垂直断面図であり、図18は、本実施の形態に係
る一酸化炭素低減反応器の内部を模式的に示した平面図
である。図17及び図18に示すように、本実施の形態
に係るハニカム触媒層90の内部には、第5の実施の形
態に記載したような複数のハニカム触媒部91が形成さ
れている。ここで、各ハニカム触媒部91の触媒の量
は、ハニカム触媒層導入口92側のハニカム触媒部91
からハニカム触媒層排出口93側のハニカム触媒部91
にかけて、徐々に増加している。触媒の量をハニカム触
媒層導入口92側のハニカム触媒部81からハニカム触
媒層排出口93側のハニカム触媒部81にかけて、徐々
に増加することにより、ハニカム触媒層導入口92から
ハニカム触媒層排出口93にかけて、触媒と被処理ガス
との接触する接触確率を向上させ、ハニカム触媒層排出
口93側においても、確実に反応が起こるようにように
なっている。
(Seventh Embodiment) Hereinafter, a seventh embodiment of the present invention will be described.
The carbon monoxide reduction reactor according to the embodiment will be described. In the present embodiment, the amount of the catalyst supported on the base of the honeycomb catalyst portion is gradually increased from the honeycomb catalyst portion on the honeycomb catalyst layer introduction port side to the honeycomb catalyst portion on the honeycomb catalyst layer discharge port side. FIG. 17 is a vertical sectional view schematically showing the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the present embodiment, and FIG. 18 is a schematic view showing the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the present embodiment. FIG. As shown in FIGS. 17 and 18, a plurality of honeycomb catalyst portions 91 as described in the fifth embodiment are formed inside a honeycomb catalyst layer 90 according to the present embodiment. Here, the amount of the catalyst in each honeycomb catalyst section 91 is determined by the amount of the honeycomb catalyst section 91 on the honeycomb catalyst layer introduction port 92 side.
From the honeycomb catalyst layer outlet 93 side of the honeycomb catalyst portion 91
, Gradually increasing. By gradually increasing the amount of the catalyst from the honeycomb catalyst portion 81 on the honeycomb catalyst layer inlet 92 side to the honeycomb catalyst portion 81 on the honeycomb catalyst layer outlet 93 side, the amount of catalyst is gradually increased from the honeycomb catalyst layer inlet 92 to the honeycomb catalyst layer outlet. Through 93, the contact probability of contact between the catalyst and the gas to be treated is improved, so that the reaction is surely caused also on the honeycomb catalyst layer outlet 93 side.

【0041】次に、本実施の形態に係る被処理ガスのハ
ニカム触媒層90内での反応について説明する。複数の
ハニカム触媒部91を有するハニカム触媒層90のハニ
カム触媒層導入口92から被処理ガスを導入する。ここ
で、本実施の形態では、触媒の量がハニカム触媒層導入
口92側のハニカム触媒部91からハニカム触媒層排出
口93側のハニカム触媒部91にかけて、徐々に増加し
ている。即ち、被処理ガスが第1のハニカム触媒部から
第nのハニカム触媒部に進むにつれて反応し易くなって
いる。従って、第1のハニカム触媒部に導入された被処
理ガスは、第1のハニカム触媒部で反応するより、通過
する方が多くなる。第1のハニカム触媒部を通過した被
処理ガスは、第2のハニカム触媒部から第nのハニカム
触媒部にかけて徐々に反応ようになる。
Next, the reaction of the gas to be treated in the honeycomb catalyst layer 90 according to the present embodiment will be described. A gas to be treated is introduced from a honeycomb catalyst layer inlet 92 of a honeycomb catalyst layer 90 having a plurality of honeycomb catalyst portions 91. Here, in the present embodiment, the amount of the catalyst gradually increases from the honeycomb catalyst section 91 on the honeycomb catalyst layer inlet 92 side to the honeycomb catalyst section 91 on the honeycomb catalyst layer outlet 93 side. That is, as the gas to be processed progresses from the first honeycomb catalyst portion to the n-th honeycomb catalyst portion, the reaction becomes easier. Therefore, the gas to be treated introduced into the first honeycomb catalyst section passes through more than reacts in the first honeycomb catalyst section. The gas to be processed that has passed through the first honeycomb catalyst section gradually reacts from the second honeycomb catalyst section to the n-th honeycomb catalyst section.

【0042】このように、本実施の形態では、ハニカム
触媒部91のベースに担持させる触媒の量をハニカム触
媒層導入口92側のハニカム触媒部91からハニカム触
媒層排出口93側のハニカム触媒部91にかけて、徐々
に増加させるので、被処理ガスに含まれている一酸化炭
素をより確実に低減させることができる。即ち、触媒の
量をハニカム触媒層導入口92側のハニカム触媒部91
からハニカム触媒層排出口93側のハニカム触媒部91
にかけて、徐々に増加させることにより、被処理ガスの
反応がハニカム触媒層導入口92からハニカム触媒層排
出口93にかけて徐々に起こるようになる。その結果、
ハニカム触媒層導入口92からハニカム触媒層排出口9
3にかけてのハニカム触媒層91の温度分布が低減す
る。従って、冷却層72でハニカム触媒層91を均一に
冷却した場合であっても、ハニカム触媒層91全体を、
一酸化炭素を確実に低減させる最適な温度に維持するこ
とができ、被処理ガスに含まれている一酸化炭素をより
確実に低減させることができる。
As described above, in the present embodiment, the amount of the catalyst supported on the base of the honeycomb catalyst portion 91 is changed from the honeycomb catalyst portion 91 on the honeycomb catalyst layer inlet 92 side to the honeycomb catalyst portion on the honeycomb catalyst layer outlet 93 side. Since the temperature is gradually increased toward 91, carbon monoxide contained in the gas to be treated can be more reliably reduced. That is, the amount of the catalyst is adjusted to the honeycomb catalyst portion 91 on the honeycomb catalyst layer introduction port 92 side.
From the honeycomb catalyst layer outlet 93 side of the honeycomb catalyst portion 91
, The reaction of the gas to be treated gradually occurs from the honeycomb catalyst layer inlet 92 to the honeycomb catalyst layer outlet 93. as a result,
Honeycomb catalyst layer inlet 92 to honeycomb catalyst layer outlet 9
The temperature distribution of the honeycomb catalyst layer 91 toward 3 decreases. Therefore, even when the honeycomb catalyst layer 91 is uniformly cooled by the cooling layer 72, the entire honeycomb catalyst layer 91 is
It is possible to maintain the temperature at an optimum value for surely reducing carbon monoxide, and it is possible to more reliably reduce carbon monoxide contained in the gas to be treated.

【0043】(第8の実施の形態)以下、本発明の第8
の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器について説明
する。本実施の形態では、各ハニカム触媒部間の空間に
酸化剤を導入する構成とした。図19は、本実施の形態
に係る一酸化炭素低減反応器の内部を模式的に示した垂
直断面図であり、図20は、本実施の形態に係る一酸化
炭素低減反応器の内部を模式的に示した平面図である。
図19及び図20に示すように、本実施の形態に係るハ
ニカム触媒層100の内部には、上述したような複数の
ハニカム触媒部101が形成されている。ここで、ハニ
カム触媒部101とハニカム触媒部101との間には、
酸化剤を導入する酸化剤導入手段としての配管102及
びコンプレッサー103が接続している。この配管10
2は、酸化剤タンク12にも接続しており、コンプレッ
サー103を作動させることにより酸化剤タンク12に
収容した酸化剤をハニカム触媒部101とハニカム触媒
部101との間の空間に酸化剤を導入するようになって
いる。また、各コンプレッサー103には各コンプレッ
サー103の作動を制御する酸化剤導入制御部104が
電気的に接続されており、各ハニカム触媒部101間の
空間に導入する酸化剤の量を制御するようになってい
る。ここで、各ハニカム触媒101間に導入される酸化
剤の量は、被処理ガスに含まれる一酸化炭素濃度、被処
理ガスの流量、又は負荷変動に応じて設定される。
(Eighth Embodiment) Hereinafter, an eighth embodiment of the present invention will be described.
The carbon monoxide reduction reactor according to the embodiment will be described. In the present embodiment, the configuration is such that the oxidizing agent is introduced into the space between the honeycomb catalyst portions. FIG. 19 is a vertical cross-sectional view schematically illustrating the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the present embodiment, and FIG. 20 is a schematic view illustrating the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the present embodiment. FIG.
As shown in FIG. 19 and FIG. 20, a plurality of honeycomb catalyst portions 101 as described above are formed inside the honeycomb catalyst layer 100 according to the present embodiment. Here, between the honeycomb catalyst unit 101 and the honeycomb catalyst unit 101,
A pipe 102 as an oxidant introducing means for introducing an oxidant and a compressor 103 are connected. This pipe 10
2 is also connected to the oxidizing agent tank 12, and operates the compressor 103 to introduce the oxidizing agent contained in the oxidizing agent tank 12 into the space between the honeycomb catalyst units 101. It is supposed to. Further, an oxidant introduction control unit 104 that controls the operation of each compressor 103 is electrically connected to each compressor 103 so that the amount of the oxidant introduced into the space between the honeycomb catalyst units 101 is controlled. Has become. Here, the amount of the oxidizing agent introduced between the respective honeycomb catalysts 101 is set in accordance with the concentration of carbon monoxide contained in the gas to be treated, the flow rate of the gas to be treated, or a change in load.

【0044】次に、本実施の形態に係る被処理ガスのハ
ニカム触媒層100内での反応について説明する。複数
のハニカム触媒部101を有するハニカム触媒層100
のハニカム触媒層導入口105から被処理ガスを導入す
る。ここで、本実施の形態では、ハニカム触媒層導入口
105に酸化剤を導入するとともに各ハニカム触媒部間
にコンプレッサー103を作動させて酸化剤を導入して
いる。即ち、各ハニカム触媒部101間の空間に新たな
酸化剤が導入されるので、反応が分散する。
Next, the reaction of the gas to be treated in the honeycomb catalyst layer 100 according to the present embodiment will be described. Honeycomb catalyst layer 100 having a plurality of honeycomb catalyst portions 101
The gas to be treated is introduced from the honeycomb catalyst layer introduction port 105 of the above. Here, in the present embodiment, the oxidizing agent is introduced into the honeycomb catalyst layer introduction port 105 and the compressor 103 is operated between the respective honeycomb catalyst portions to introduce the oxidizing agent. That is, since a new oxidizing agent is introduced into the space between the respective honeycomb catalyst units 101, the reaction is dispersed.

【0045】このように、本実施の形態では、各ハニカ
ム触媒部101間の空間に酸化剤を導入するので、被処
理ガスに含まれている一酸化炭素をより確実に低減させ
ることができる。即ち、各ハニカム触媒部101間の空
間に酸化剤を導入することにより、反応が分散する。そ
の結果、ハニカム触媒層導入口105からハニカム触媒
層排出口106にかけてハニカム触媒層100の温度分
布が低減する。従って、冷却層72でハニカム触媒層1
00を均一に冷却した場合であっても、ハニカム触媒層
100全体を、一酸化炭素を確実に低減させる最適な温
度に維持することができ、被処理ガスに含まれている一
酸化炭素をより確実に低減させることができる。
As described above, in the present embodiment, since the oxidizing agent is introduced into the space between the respective honeycomb catalyst units 101, the carbon monoxide contained in the gas to be treated can be reduced more reliably. That is, the reaction is dispersed by introducing the oxidizing agent into the space between the respective honeycomb catalyst units 101. As a result, the temperature distribution of the honeycomb catalyst layer 100 decreases from the honeycomb catalyst layer inlet 105 to the honeycomb catalyst layer outlet 106. Therefore, the honeycomb catalyst layer 1 in the cooling layer 72
00, the entire honeycomb catalyst layer 100 can be maintained at an optimum temperature for surely reducing carbon monoxide, and the amount of carbon monoxide contained in the gas to be treated can be reduced. It can be surely reduced.

【0046】なお、本発明は上記実施の形態の記載内容
に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置
等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能で
ある。例えば上記第2の実施の形態では、冷却媒体の流
量を変えて、ハニカム触媒層25の温度分布を低減させ
ているが、各冷却部41に種類の異なる冷却媒体を流入
させて、ハニカム触媒層の温度分布を低減させることも
可能である。即ち、ハニカム触媒層導入口27側には冷
却力の大きい冷却媒体を、ハニカム触媒層排出口28側
には冷却力の小さい冷却媒体を導入する。
The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and the structure, material, arrangement of each member, and the like can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. For example, in the second embodiment, the flow rate of the cooling medium is changed to reduce the temperature distribution of the honeycomb catalyst layer 25. Can also be reduced. That is, a cooling medium having a large cooling power is introduced into the honeycomb catalyst layer introduction port 27 side, and a cooling medium having a small cooling power is introduced into the honeycomb catalyst layer discharge port 28 side.

【0047】また、上記第5の実施の形態では、複数の
ハニカム触媒部71を形成して、被処理ガスから確実に
一酸化炭素を低減しているが、さらに、異なる種類の触
媒を担持させて、より確実に被処理ガスから一酸化炭素
を低減することも可能である。具体的には例えば、2つ
のハニカム触媒部71が存在する場合には、ハニカム触
媒層導入口73側のハニカム触媒部71に白金系触媒を
担持させ、ハニカム触媒排出口74側のハニカム触媒部
71にルテニウム系触媒を担持させる。ここで、ハニカ
ム触媒層導入口73側に白金系触媒を、ハニカム触媒排
出口74側にルテニウム系触媒を担持させることとした
のは、ハニカム触媒層導入口73側にルテニウム系触媒
を担持させると、一酸化炭素の酸化反応による発熱で、
次式(4)に示すような反応が進み、大量の水素が消費
してしまうからである。
In the fifth embodiment, a plurality of honeycomb catalyst portions 71 are formed to surely reduce carbon monoxide from the gas to be treated. Thus, carbon monoxide can be more reliably reduced from the gas to be treated. Specifically, for example, when two honeycomb catalyst portions 71 are present, a platinum-based catalyst is supported on the honeycomb catalyst portion 71 on the honeycomb catalyst layer inlet 73 side, and the honeycomb catalyst portion 71 on the honeycomb catalyst outlet 74 side. Is loaded with a ruthenium-based catalyst. Here, the platinum catalyst is supported on the honeycomb catalyst layer introduction port 73 side and the ruthenium catalyst is supported on the honeycomb catalyst discharge port 74 side, because the ruthenium catalyst is supported on the honeycomb catalyst layer introduction port 73 side. , Heat generated by the oxidation reaction of carbon monoxide,
This is because a reaction as shown in the following formula (4) proceeds and a large amount of hydrogen is consumed.

【化4】 ハニカム触媒層導入口73側のハニカム触媒部71に白
金系触媒を担持させ、ハニカム触媒排出口74側のハニ
カム触媒部71にルテニウム系触媒を担持させること
で、白金系触媒で大部分の一酸化炭素を二酸化炭素に変
え、その後に、ルテニウム系触媒で僅かの一酸化炭素を
メタンに変えることができ、より確実に被処理ガスから
一酸化炭素を低減することができる。また、同様にハニ
カム触媒層導入口73側にパラジウム系触媒を担持さ
せ、ハニカム触媒排出口74側にルテニウム系触媒を担
持させてもよい。さらに、上記では2つのハニカム触媒
部71に2種類の触媒を担持させた場合について説明し
たが、ハニカム触媒部71の数と触媒の種類の数とは異
なってもよい。
Embedded image By supporting a platinum-based catalyst on the honeycomb catalyst portion 71 on the side of the honeycomb catalyst layer introduction port 73 and supporting a ruthenium-based catalyst on the honeycomb catalyst portion 71 on the side of the honeycomb catalyst outlet 74, most of the platinum-based catalyst is used for the monoxide. The carbon can be changed to carbon dioxide, and then a small amount of carbon monoxide can be converted to methane with a ruthenium-based catalyst, and the carbon monoxide can be more reliably reduced from the gas to be treated. Similarly, a palladium-based catalyst may be supported on the honeycomb catalyst layer inlet 73 side, and a ruthenium-based catalyst may be supported on the honeycomb catalyst outlet 74 side. Furthermore, in the above description, the case where two types of catalysts are supported on the two honeycomb catalyst units 71 has been described. However, the number of honeycomb catalyst units 71 and the number of types of catalysts may be different.

【0048】また、第1〜第8の実施の形態では、一酸
化炭素低減反応器を固体高分子型燃料電池システム1内
に配設しているが、一酸化炭素を低減させる目的であれ
ば、他のシステム或いは装置内に配設することも可能で
ある。
Further, in the first to eighth embodiments, the carbon monoxide reduction reactor is provided in the polymer electrolyte fuel cell system 1, but if the purpose is to reduce carbon monoxide, , Can be arranged in another system or device.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上、詳説したように、本発明の一酸化
炭素低減反応方法及び一酸化炭素低減反応器によれば、
被処理ガスに含まれている一酸化炭素を確実に低減させ
ることができる。
As described above, according to the carbon monoxide reduction reaction method and the carbon monoxide reduction reactor of the present invention,
Carbon monoxide contained in the gas to be treated can be reliably reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態に係る固体高分子型燃料電池
システムの構成を模式的に示した図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a polymer electrolyte fuel cell system according to a first embodiment.

【図2】第1の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
を模式的に示した斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a carbon monoxide reduction reactor according to the first embodiment.

【図3】第1の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
を模式的に示した垂直断面図である。
FIG. 3 is a vertical sectional view schematically showing a carbon monoxide reduction reactor according to the first embodiment.

【図4】第1の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
の内部を模式的に示した垂直断面図である。
FIG. 4 is a vertical sectional view schematically showing the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the first embodiment.

【図5】第1の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
の内部を模式的に示した平面図である。
FIG. 5 is a plan view schematically showing the inside of the carbon monoxide reduction reactor according to the first embodiment.

【図6】第1の実施の形態に係る固体高分子型燃料電池
システム全体のフローを示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of the whole polymer electrolyte fuel cell system according to the first embodiment.

【図7】第2の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
の内部を模式的に示した垂直断面図である。
FIG. 7 is a vertical sectional view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to a second embodiment.

【図8】第2の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
の内部を模式的に示した平面図である。
FIG. 8 is a plan view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to a second embodiment.

【図9】第3の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
の内部を模式的に示した垂直断面図である。
FIG. 9 is a vertical sectional view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to a third embodiment.

【図10】第3の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した平面図である。
FIG. 10 is a plan view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to a third embodiment.

【図11】第4の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した垂直断面図である。
FIG. 11 is a vertical sectional view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to a fourth embodiment.

【図12】第4の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した平面図である。
FIG. 12 is a plan view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to a fourth embodiment.

【図13】第5の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した垂直断面図である。
FIG. 13 is a vertical sectional view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to a fifth embodiment.

【図14】第5の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した平面図である。
FIG. 14 is a plan view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to a fifth embodiment.

【図15】第6の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した垂直断面図である。
FIG. 15 is a vertical sectional view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to a sixth embodiment.

【図16】第6の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した平面図である。
FIG. 16 is a plan view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to a sixth embodiment.

【図17】第7の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した垂直断面図である。
FIG. 17 is a vertical sectional view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to a seventh embodiment.

【図18】第7の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した平面図である。
FIG. 18 is a plan view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to a seventh embodiment.

【図19】第8の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した垂直断面図である。
FIG. 19 is a vertical sectional view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to an eighth embodiment.

【図20】第8の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した平面図である。
FIG. 20 is a plan view schematically showing the inside of a carbon monoxide reduction reactor according to an eighth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6…一酸化炭素低減反応器 11、103…コンプレッサー 24、82…流路 25、70、80、90、100…ハニカム触媒層 26、40、50、60、72…冷却層 27、73、83、92、105…ハニカム触媒層導入
口 28、74、84、93、106…ハニカム触媒層排出
口 31…流路 32、42、52…冷却媒体流入手段 41、51…冷却部 44、54…冷却媒体流入制御部 71、81、91、101…ハニカム触媒部
6 Carbon monoxide reduction reactor 11, 103 Compressor 24, 82 Flow path 25, 70, 80, 90, 100 Honeycomb catalyst layer 26, 40, 50, 60, 72 Cooling layer 27, 73, 83 92, 105: honeycomb catalyst layer introduction port 28, 74, 84, 93, 106: honeycomb catalyst layer discharge port 31: flow path 32, 42, 52: cooling medium inflow means 41, 51: cooling unit 44, 54: cooling medium Inflow control unit 71, 81, 91, 101 ... honeycomb catalyst unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 亮 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 鈴木 信和 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 Fターム(参考) 4G040 EA02 EA03 EA06 EB31 EB46 5H026 AA06 5H027 AA06 BA17 KK31 MM12 MM16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Ryo Harada 2-4-4 Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Toshiba Keihin Works (72) Inventor Shinkazu Suzuki 2--4, Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Address F-term in Toshiba Keihin Works (reference) 4G040 EA02 EA03 EA06 EB31 EB46 5H026 AA06 5H027 AA06 BA17 KK31 MM12 MM16

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の冷却層と交互に配設され、触媒を
担持した複数の触媒担持体層に一酸化炭素及び酸化剤を
含む被処理ガスを導入し、前記被処理ガス中の一酸化炭
素を酸化して低減させ、一酸化炭素の低減した処理ガス
を排出する一酸化炭素低減方法であって、 前記冷却層に冷却媒体を流出入し、前記被処理ガスの導
入側から前記処理ガスの排出側にかけての前記触媒担持
体層の温度分布を低減させながら前記一酸化炭素を低減
させることを特徴とする一酸化炭素低減方法。
1. A gas to be treated containing carbon monoxide and an oxidizing agent is introduced into a plurality of catalyst carrier layers, which are arranged alternately with a plurality of cooling layers and carry a catalyst, and the monoxide in the gas to be treated is introduced. A carbon monoxide reduction method for oxidizing and reducing carbon and discharging a processing gas with reduced carbon monoxide, wherein a cooling medium flows into and out of the cooling layer, and the processing gas is introduced from an introduction side of the gas to be processed. Reducing the carbon monoxide while reducing the temperature distribution of the catalyst carrier layer toward the discharge side of the carbon monoxide.
【請求項2】 請求項1記載の一酸化炭素低減方法であ
って、前記冷却層の冷却力が、前記導入側から前記排出
側にかけて、逓減するように前記冷却層に前記冷却媒体
を流入することを特徴とする一酸化炭素低減方法。
2. The method for reducing carbon monoxide according to claim 1, wherein the cooling medium flows into the cooling layer such that the cooling power of the cooling layer gradually decreases from the introduction side to the discharge side. A method for reducing carbon monoxide, comprising:
【請求項3】 請求項2記載の一酸化炭素低減方法であ
って、前記冷却層が、前記冷却媒体を流す流路を有して
おり、前記流路が前記導入側から前記排出側にかけて断
面積が逓増するように形成されていることを特徴とする
一酸化炭素低減方法。
3. The method for reducing carbon monoxide according to claim 2, wherein the cooling layer has a flow path through which the cooling medium flows, and the flow path is cut from the introduction side to the discharge side. A method for reducing carbon monoxide, characterized in that the area is formed so as to increase gradually.
【請求項4】 請求項2記載の一酸化炭素低減方法であ
って、前記冷却層が、前記冷却層をほぼ等しく分割して
形成した複数の冷却部を有しており、前記各冷却部に前
記導入側の冷却部から前記排出側の冷却部にかけて前記
冷却媒体の流量が逓減するように前冷却媒体を流入する
ことを特徴とする一酸化炭素低減方法。
4. The method for reducing carbon monoxide according to claim 2, wherein said cooling layer has a plurality of cooling portions formed by dividing said cooling layer substantially equally. A method for reducing carbon monoxide, comprising: introducing a pre-cooling medium such that a flow rate of the cooling medium gradually decreases from the cooling section on the introduction side to the cooling section on the discharge side.
【請求項5】 請求項2記載の一酸化炭素低減方法であ
って、前記冷却層が、前記冷却層を前記導入側から前記
排出側にかけて体積が逓増するように分割して形成した
複数の冷却部を有しており、前記各冷却部にほぼ等しい
流量の前記冷却媒体を流入することを特徴とする一酸化
炭素低減方法。
5. The method for reducing carbon monoxide according to claim 2, wherein the cooling layer is formed by dividing the cooling layer so as to increase in volume from the introduction side to the discharge side. A cooling medium having a flow rate substantially equal to each cooling section.
【請求項6】 請求項1記載の一酸化炭素低減方法であ
って、前記触媒担持体層が、前記触媒担持層を分割して
形成した複数の触媒担持体部を有していることを特徴す
る一酸化炭素低減方法。
6. The method for reducing carbon monoxide according to claim 1, wherein the catalyst carrier layer has a plurality of catalyst carrier portions formed by dividing the catalyst carrier layer. To reduce carbon monoxide.
【請求項7】 請求項6記載の一酸化炭素低減方法であ
って、前記各触媒担持体部が前記被処理ガス及び前記処
理ガスを流す流路を有しており、前記流路の数が、前記
導入側の触媒担持体部から前記排出側の触媒担持体部に
かけて、逓増していることを特徴とする一酸化炭素低減
方法。
7. The method for reducing carbon monoxide according to claim 6, wherein each of the catalyst carriers has a flow path for flowing the gas to be processed and the processing gas, and the number of the flow paths is reduced. Wherein the amount is gradually increased from the catalyst carrier on the introduction side to the catalyst carrier on the discharge side.
【請求項8】 請求項6記載の一酸化炭素低減方法であ
って、前記各触媒担持体部に担持されている前記触媒の
量が、前記導入側の触媒担持体部から前記排出側の触媒
担持体部にかけて、逓増していることを特徴とする一酸
化炭素低減方法。
8. The method for reducing carbon monoxide according to claim 6, wherein the amount of the catalyst carried on each of the catalyst carriers is changed from the catalyst carrier on the introduction side to the catalyst on the discharge side. A method for reducing carbon monoxide, wherein the amount is gradually increased toward a support portion.
【請求項9】 一酸化炭素及び酸化剤を含む被処理ガス
を導入する複数の導入口及び前記一酸化炭素を低減させ
た処理ガスを排出する複数の排出口を有し、かつ触媒を
担持した触媒担持体を有する複数の触媒担持体層と、 前記触媒担持層に接続され、前記各触媒担持層に前記被
処理ガスを導入する被処理ガス導入手段と、 前記各触媒担持層と交互に配設され、前記触媒担持層を
冷却して前記導入口から前記排出口にかけての前記触媒
担持体層の温度分布を低減させる、冷却媒体が流出入可
能な複数の冷却層と、前記各冷却層に接続され、前記各
冷却層に前記冷却媒体を流入する冷却媒体流入手段と、 を具備することを特徴とする一酸化炭素低減反応器。
9. It has a plurality of inlets for introducing a gas to be treated containing carbon monoxide and an oxidizing agent, and a plurality of outlets for discharging a treatment gas reduced in carbon monoxide, and carries a catalyst. A plurality of catalyst carrier layers having a catalyst carrier; a treatment gas introducing means connected to the catalyst carrier layer, for introducing the gas to be treated into each of the catalyst carrier layers; A plurality of cooling layers through which a cooling medium can flow, which cools the catalyst support layer and reduces the temperature distribution of the catalyst support layer from the inlet to the outlet, and And a cooling medium inflow means for connecting the cooling medium into each of the cooling layers.
【請求項10】 請求項9記載の一酸化炭素低減反応器
であって、前記冷却層は、前記導入口から前記排出口に
かけて、前記冷却層の冷却力が逓減するように形成され
ていることを特徴とする一酸化炭素逓減反応器。
10. The carbon monoxide reduction reactor according to claim 9, wherein the cooling layer is formed such that the cooling power of the cooling layer gradually decreases from the inlet to the outlet. A reactor for gradually reducing carbon monoxide, characterized in that:
【請求項11】 請求項10記載の一酸化炭素低減反応
器であって、前記各冷却層が、前記冷却媒体を流す流路
を有しており、前記流路が前記導入口から前記排出口に
かけて、断面積が逓増するように形成されていることを
特徴とする一酸化炭素低減反応器。
11. The carbon monoxide reduction reactor according to claim 10, wherein each of the cooling layers has a flow path for flowing the cooling medium, and the flow path is from the inlet to the outlet. , Wherein the cross-sectional area is formed so as to increase gradually.
【請求項12】 請求項10記載の一酸化炭素低減反応
器であって、前記冷却層が、前記各冷却層をほぼ等しく
分割して形成した複数の冷却部を有しており、前記各冷
却部に前記導入口側の冷却部から前記排出口側の冷却部
にかけて逓減した流量の前記冷却媒体を流入するように
前記冷却媒体流入手段を制御する冷却媒体流入制御手段
をさらに具備することを特徴とする一酸化炭素低減反応
器。
12. The reactor for reducing carbon monoxide according to claim 10, wherein said cooling layer has a plurality of cooling sections formed by dividing each of said cooling layers substantially equally. A cooling medium inflow control means for controlling the cooling medium inflow means so as to flow the cooling medium at a reduced flow rate from the cooling section on the introduction port side to the cooling section on the discharge port side. Reactor for reducing carbon monoxide.
【請求項13】 請求項10記載の一酸化炭素低減反応
器であって、前記冷却層が、前記冷却層を前記導入側か
ら前記排出側にかけて体積が逓増するように分割して形
成した複数の冷却部を有しており、前記各冷却部にほぼ
等しい流量の前記冷却媒体を流入するように前記冷却媒
体流入手段を制御する冷却媒体流入制御手段をさらに具
備することを特徴とする一酸化炭素低減反応器。
13. The carbon monoxide reduction reactor according to claim 10, wherein the cooling layer is formed by dividing the cooling layer so as to increase in volume from the introduction side to the discharge side. Carbon monoxide, further comprising a cooling medium inflow control means for controlling the cooling medium inflow means so as to flow the cooling medium into each of the cooling parts at a substantially equal flow rate. Reduction reactor.
【請求項14】 請求項9記載の一酸化炭素低減反応器
であって、前記各冷却層の前記導入口側から前記排出口
側にかけての長さは、前記各触媒担持体層の前記導入口
から前記排出口までの長さより短く形成されていること
を特徴する一酸化炭素低減反応器。
14. The carbon monoxide reduction reactor according to claim 9, wherein the length of each cooling layer from the inlet side to the outlet side is equal to the inlet of each catalyst carrier layer. Characterized in that the reactor is formed to be shorter than the length from the outlet to the outlet.
【請求項15】 一酸化炭素及び酸化剤を含む被処理ガ
スを導入する複数の導入口及び前記一酸化炭素を低減さ
せた処理ガスを排出する複数の排出口を備え、かつ触媒
を担持した触媒担持体を有する複数の触媒担持体部を備
えた複数の触媒担持体層と、 前記触媒担持層に接続され、前記各触媒担持層に前記被
処理ガスを導入する被処理ガス導入手段と、 前記各触媒担持層と交互に配設され、冷却媒体が流出入
可能な複数の冷却層と、 前記各冷却層に接続され、前記各冷却層に前記冷却媒体
を流入する冷却媒体流入手段と、 を具備することを特徴とする一酸化炭素低減反応器。
15. A catalyst having a plurality of inlets for introducing a gas to be treated containing carbon monoxide and an oxidizing agent, and a plurality of outlets for discharging a treatment gas reduced in carbon monoxide, and carrying a catalyst. A plurality of catalyst carrier layers having a plurality of catalyst carrier portions each having a carrier; a treatment gas introducing unit connected to the catalyst carrier layer, for introducing the gas to be treated into each of the catalyst carrier layers; A plurality of cooling layers arranged alternately with the respective catalyst supporting layers and through which a cooling medium can flow in and out, and cooling medium inflow means connected to the respective cooling layers and flowing the cooling medium into the respective cooling layers. A carbon monoxide reduction reactor, comprising:
【請求項16】 請求項15記載の一酸化炭素低減反応
器であって、前記各触媒担持体部が前記被処理ガス及び
前記処理ガスを流す流路を有しており、前記流路の数
が、前記導入口側の触媒担持体部から前記排出口側の触
媒担持体部にかけて、逓増していることを特徴とする一
酸化炭素低減反応器。
16. The carbon monoxide reduction reactor according to claim 15, wherein each of the catalyst carriers has a flow path for flowing the gas to be processed and the processing gas, and the number of the flow paths Is gradually increased from the catalyst carrier on the inlet side to the catalyst carrier on the outlet side.
【請求項17】 請求項15記載の一酸化炭素低減反応
器であって、前記各触媒担持体部に担持させた前記触媒
の量が、前記導入口側の触媒担持体部から前記排出口側
の触媒担持体部にかけて、逓増していることを特徴とす
る一酸化炭素低減反応器。
17. The carbon monoxide reduction reactor according to claim 15, wherein the amount of the catalyst supported on each of the catalyst carriers is from the catalyst carrier on the inlet side to the discharge port side. A carbon monoxide reduction reactor characterized by a gradual increase over the catalyst carrier.
【請求項18】 請求項15〜17のいずれか1項に記
載の一酸化炭素低減反応器であって、前記各触媒担持体
部の触媒担持体が、異なる触媒を担持していることを特
徴とする一酸化炭素低減反応器。
18. The reactor for reducing carbon monoxide according to claim 15, wherein the catalyst carriers of the respective catalyst carriers carry different catalysts. Reactor for reducing carbon monoxide.
【請求項19】 請求項9〜17のいずれか1項に記載
の一酸化炭素低減反応器であって、前記各触媒担持体層
は、金属から形成されていることを特徴とする一酸化炭
素低減反応器。
19. The carbon monoxide reduction reactor according to claim 9, wherein each of the catalyst carrier layers is formed of a metal. Reduction reactor.
【請求項20】 請求項9〜19記載のいずれか1項に
記載の一酸化炭素低減反応器であって、前記触媒は、貴
金属であることを特徴とする一酸化炭素低減反応器。
20. The reactor for reducing carbon monoxide according to claim 9, wherein the catalyst is a noble metal.
【請求項21】 一酸化炭素及び酸化剤を含む被処理ガ
スを導入する複数の導入口及び前記一酸化炭素を低減さ
せた処理ガスを排出する複数の排出口を備え、かつ触媒
を担持した触媒担持体を有する複数の触媒担持体部を備
えた複数の触媒担持体層と、前記触媒担持層に接続さ
れ、前記各触媒担持層に前記被処理ガスを導入する被処
理ガス導入手段と、前記各触媒担持体部間に前記酸化剤
を導入する酸化剤導入手段と、前記各触媒担持層と交互
に配設され、冷却媒体が流出入可能な複数の冷却層と、
前記各冷却層に接続され、前記各冷却層に前記冷却媒体
を流入する冷却媒体流入手段と、を具備することを特徴
とする一酸化炭素低減反応器。
21. A catalyst having a plurality of inlets for introducing a gas to be treated containing carbon monoxide and an oxidizing agent, and a plurality of outlets for discharging a treatment gas reduced in carbon monoxide, and carrying a catalyst. A plurality of catalyst support layers each including a plurality of catalyst support portions having a support, a processing gas introduction unit connected to the catalyst support layer, and introducing the processing gas into each of the catalyst support layers; An oxidizing agent introducing means for introducing the oxidizing agent between the respective catalyst supporting members, and a plurality of cooling layers which are arranged alternately with the respective catalyst supporting layers and through which a cooling medium can flow.
A cooling medium inflow means connected to the cooling layers and flowing the cooling medium into the cooling layers.
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