JP2002531247A - 水素から一酸化炭素を除去するための反応器および方法 - Google Patents
水素から一酸化炭素を除去するための反応器および方法Info
- Publication number
- JP2002531247A JP2002531247A JP2000585163A JP2000585163A JP2002531247A JP 2002531247 A JP2002531247 A JP 2002531247A JP 2000585163 A JP2000585163 A JP 2000585163A JP 2000585163 A JP2000585163 A JP 2000585163A JP 2002531247 A JP2002531247 A JP 2002531247A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reactor
- selective oxidation
- hydrogen
- gas
- reactor according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
- B01J19/2485—Monolithic reactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0403—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal
- B01J8/0407—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more cylindrical annular shaped beds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
- C01B3/58—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids including a catalytic reaction
- C01B3/583—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids including a catalytic reaction the reaction being the selective oxidation of carbon monoxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
- B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
- B01J2208/00194—Tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
- B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
- B01J2208/00256—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles in a heat exchanger for the heat exchange medium separate from the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
- B01J2208/00823—Mixing elements
- B01J2208/00831—Stationary elements
- B01J2208/00849—Stationary elements outside the bed, e.g. baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
- B01J2219/182—Details relating to the spatial orientation of the reactor horizontal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0435—Catalytic purification
- C01B2203/044—Selective oxidation of carbon monoxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0465—Composition of the impurity
- C01B2203/047—Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
Abstract
(57)【要約】
反応容器（１）は、１個以上の選択的酸化段階を含み、向流冷却手段（５、６、７）を有し、各段階は、供給原料（例えばＣＯで汚染された水素）用の入口（２）、第二供給原料（例えば酸素または空気）用の入口（８）、ガス混合手段（９ａ、９ｂ）および接触反応区域（４）（好ましくは金属支持体上に担持された選択酸化触媒を含む）を備えている。圧損が非常に低い小型のリホーマーは、燃料電池用の水素を製造するのに好適である。
Description
【０００１】 本発明は、改良された反応器に関し、より詳しくは、本発明は、特定の選択的
酸化反応用に特別に設計された好適な反応器に関する。
酸化反応用に特別に設計された好適な反応器に関する。
【０００２】 我々は以前に、燃料電池用供給原料として使用する水素含有ガスの中の残留一
酸化炭素を除去するための特定の選択的酸化方法を開発した。その様な方法は、
例えばＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＧＢ９８／０２８７３号明細書に開示され、特許権
請求されている。水素を燃料とする燃料電池では、触媒毒として作用し、燃料電
池の性能を劣化させる一酸化炭素の量を非常に低くする必要がある。ＣＯの量は
１０ ppm未満であるのが好ましい。液体燃料を改質して水素含有燃料を形成する
場合、ＣＯのレベルは約０．５〜５モル％になるので、その様なＣＯレベルを減
少させることが必要になる。上記の国際出願で記載した様に、接触選択酸化反応
は発熱性が高いので、反応温度の増加により、競合反応のために貴重な水素の損
失が増加する。
酸化炭素を除去するための特定の選択的酸化方法を開発した。その様な方法は、
例えばＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＧＢ９８／０２８７３号明細書に開示され、特許権
請求されている。水素を燃料とする燃料電池では、触媒毒として作用し、燃料電
池の性能を劣化させる一酸化炭素の量を非常に低くする必要がある。ＣＯの量は
１０ ppm未満であるのが好ましい。液体燃料を改質して水素含有燃料を形成する
場合、ＣＯのレベルは約０．５〜５モル％になるので、その様なＣＯレベルを減
少させることが必要になる。上記の国際出願で記載した様に、接触選択酸化反応
は発熱性が高いので、反応温度の増加により、競合反応のために貴重な水素の損
失が増加する。
【０００３】 温度制御し易く、簡単で、効率的で、安価に製造できる接触選択酸化反応器が
必要とされている。本発明の反応器により「浄化された」水素は燃料電池用燃料
として使用できるが、その様な水素には他の多くの用途がある。また、この反応
器は改質油（メタノール、他の酸素付加燃料、ガソリンまたは他の炭化水素燃料
から得られる）の浄化に特に好適であるが、その様な用途に限定するものではな
い。そこで本発明は、向流冷却手段および少なくとも１個の段階を備えた反応容
器を含んでなり、各段階が、第一供給原料（例えばＣＯで汚染された水素）用の
入口、第二供給原料（例えば酸素含有ガス）用の入口、ガス混合手段および接触
反応区域（好ましくは熱伝導特性が良好な基材上に担持された選択酸化触媒を含
んでなる）を備えている接触選択酸化用の反応器を提供する。
必要とされている。本発明の反応器により「浄化された」水素は燃料電池用燃料
として使用できるが、その様な水素には他の多くの用途がある。また、この反応
器は改質油（メタノール、他の酸素付加燃料、ガソリンまたは他の炭化水素燃料
から得られる）の浄化に特に好適であるが、その様な用途に限定するものではな
い。そこで本発明は、向流冷却手段および少なくとも１個の段階を備えた反応容
器を含んでなり、各段階が、第一供給原料（例えばＣＯで汚染された水素）用の
入口、第二供給原料（例えば酸素含有ガス）用の入口、ガス混合手段および接触
反応区域（好ましくは熱伝導特性が良好な基材上に担持された選択酸化触媒を含
んでなる）を備えている接触選択酸化用の反応器を提供する。
【０００４】 本発明は、部分酸化により水素供給原料からある量のＣＯを除去する方法であ
って、該供給原料をある量の酸素と混合し、得られた混合物を、選択酸化区域中
にある選択酸化触媒の上を通過させ、ＣＯ含有量が低下した水素を回収し、同時
に、選択酸化区域を冷却し、好ましくは向流冷却剤の流れにより選択酸化区域を
温度１００〜２５０℃に維持する少なくとも一つの工程を含んでなる方法も提供
する。
って、該供給原料をある量の酸素と混合し、得られた混合物を、選択酸化区域中
にある選択酸化触媒の上を通過させ、ＣＯ含有量が低下した水素を回収し、同時
に、選択酸化区域を冷却し、好ましくは向流冷却剤の流れにより選択酸化区域を
温度１００〜２５０℃に維持する少なくとも一つの工程を含んでなる方法も提供
する。
【０００５】 反応器は、その最も好ましい実施態様では、４段階を有し、これは、ＣＯ含有
量が１〜２％である改質油のＣＯを１０ ppm未満に下げるのに有効である。他の
実施態様では、２〜１０段階が存在し得る。
量が１〜２％である改質油のＣＯを１０ ppm未満に下げるのに有効である。他の
実施態様では、２〜１０段階が存在し得る。
【０００６】 反応器は容器の形態にあるのが好適であり、その際、反応区域は一般的に輪状
であり、内部および／または外部液体冷却機構を備えている。冷却は、好ましく
は水を使用する内部冷却により行ない、水は、発生する温度における沸騰を阻止
するために加圧下にあるのが好ましい。所望により、他の液体冷却剤、または強
制空冷も使用できる。特定の反応器設計により、波形構造または他の確立した手
段で熱交換表面積を増加することにより、除熱性能を強化することができる。冷
却剤の流れを変えることにより、および／または熱交換器を使用して冷却剤から
除去される熱量を変えることにより、除熱性能を改良することができる。
であり、内部および／または外部液体冷却機構を備えている。冷却は、好ましく
は水を使用する内部冷却により行ない、水は、発生する温度における沸騰を阻止
するために加圧下にあるのが好ましい。所望により、他の液体冷却剤、または強
制空冷も使用できる。特定の反応器設計により、波形構造または他の確立した手
段で熱交換表面積を増加することにより、除熱性能を強化することができる。冷
却剤の流れを変えることにより、および／または熱交換器を使用して冷却剤から
除去される熱量を変えることにより、除熱性能を改良することができる。
【０００７】 各反応区域は、自動車排ガス触媒に一般的に使用されている様な全体的にハニ
カム構造の金属触媒支持体（「モノリス」）を含んでなるのが好適である。これ
らの支持体は、セル密度が５０〜１２００セル／平方インチ、好ましくは２００
〜６００cpsiであり、様々な種類のステンレス鋼製でよい。一般的に、本発明の
反応段階は、排ガス触媒反応で一般的な高い温度（例えば５００〜９００℃）に
は達しないが、材料は温度急上昇に耐えられる様にすべきである。別の反応区域
設計では、非常に高いガス攪拌および混合程度を組み合わせ、比較的低い圧損で
非層流を形成する、「静止ミキサー(static mixer)」と呼ばれる様になった設計
を使用する。その様な静止ミキサーは、様々な金属から製造でき、市販されてい
る。しかし、現在のところ、ハニカムモノリスを使用するのが好ましい。
カム構造の金属触媒支持体（「モノリス」）を含んでなるのが好適である。これ
らの支持体は、セル密度が５０〜１２００セル／平方インチ、好ましくは２００
〜６００cpsiであり、様々な種類のステンレス鋼製でよい。一般的に、本発明の
反応段階は、排ガス触媒反応で一般的な高い温度（例えば５００〜９００℃）に
は達しないが、材料は温度急上昇に耐えられる様にすべきである。別の反応区域
設計では、非常に高いガス攪拌および混合程度を組み合わせ、比較的低い圧損で
非層流を形成する、「静止ミキサー(static mixer)」と呼ばれる様になった設計
を使用する。その様な静止ミキサーは、様々な金属から製造でき、市販されてい
る。しかし、現在のところ、ハニカムモノリスを使用するのが好ましい。
【０００８】 反応区域は、高表面積金属酸化物、例えばアルミナ、上に担持された、白金族
金属を含んでなる、特に白金および／またはロジウムを含んでなる選択酸化触媒
を有するのが好ましい。金属製触媒支持体は、一般的に公知の方法により、酸化
物支持体のスラリーで被覆し、乾燥および焼成し、次いで触媒活性成分を含浸さ
せてから、最終的に焼成する。その様な手順は、それ自体公知であり、本発明の
一部を形成するものではない。
金属を含んでなる、特に白金および／またはロジウムを含んでなる選択酸化触媒
を有するのが好ましい。金属製触媒支持体は、一般的に公知の方法により、酸化
物支持体のスラリーで被覆し、乾燥および焼成し、次いで触媒活性成分を含浸さ
せてから、最終的に焼成する。その様な手順は、それ自体公知であり、本発明の
一部を形成するものではない。
【０００９】 ここで、本発明の一実施態様の断面を示す添付の図面を参照しながら、本発明
を説明する。
を説明する。
【００１０】 ２個の半分をプレスし、溶接することにより製造した実質的に円筒形の金属製
容器は、改質油ガス用の主要ガス入口２、および浄化したガス用の出口３を有す
る。容器は、それぞれ輪状に巻いた波形触媒支持体からなる複数の輪状反応区域
４を有する。容器は、スペーサーとシェルの間にある内側水ジャケット５をさら
に有し、この水ジャケットには、循環ポンプ６および熱交換器７を含んでなる水
回路を使用して冷却水を供給する。熱交換器は、一体化された機構中で、例えば
一体化された、熱および動力を組み合わせた機構、で熱を回収する。容器は、そ
れぞれ（定常状態操作用に）予め決められた量の空気（すなわち反応酸素、一般
的に空気が好適である）を供給する４個の空気入口８をさらに有する。好ましく
はないが、ガス流量およびＣＯレベルを検出する１個以上のフィードバックまた
はフィードフォーワード制御装置により調整された量の酸素も使用できる。各空
気入口の下流には、ガス混合区域９ａ、９ｂ、９ｃおよび９ｄがある。区域９ａ
は静止ミキサーが好適であるが、区域９ｂ、９ｃおよび９ｄは、図２および３に
示す様な、交互の、ガス流穴を有する輪状の混合羽根１０およびディスク１１で
あるのが好ましい。簡単にするために４個の羽根および４個の穴だけを示してい
るが、無論、より多くの、例えば６または８個、も使用できる。その様な羽根お
よびディスクは、プレス加工でスリーブを形成し、ジャケット５の上にはめ込み
、ロウ付けし、各ガス混合区域に、各反応区域から出る反応ガスから熱を除去す
る様に作用させることもできる。反応器を図式的に示す図は、各反応区域および
各ガス混合区域を同じ大きさで示しているが、これらの大きさは、除去すべき熱
量に応じて異なる様に設計することができる。さらに、各反応区域は、異なった
触媒および／または異なった量の触媒を装填することもできる。各金属触媒支持
体モノリスは、３００〜４００セル／平方インチであり、約３６重量％の、約５
μmのＤ５０および約１６μmのＤ９０のアルミナ固体を含んでなるウォッシュコ
ートで被覆し、約３g/m３を堆積させるのが好適である。乾燥および焼成後、被
覆されたモノリスに白金塩溶液を含浸させ、アルミナ上に５重量％のＰｔを堆積
させた。得られた被覆モノリスを再度乾燥させ、焼成してから、反応器に組み込
んだ。
容器は、改質油ガス用の主要ガス入口２、および浄化したガス用の出口３を有す
る。容器は、それぞれ輪状に巻いた波形触媒支持体からなる複数の輪状反応区域
４を有する。容器は、スペーサーとシェルの間にある内側水ジャケット５をさら
に有し、この水ジャケットには、循環ポンプ６および熱交換器７を含んでなる水
回路を使用して冷却水を供給する。熱交換器は、一体化された機構中で、例えば
一体化された、熱および動力を組み合わせた機構、で熱を回収する。容器は、そ
れぞれ（定常状態操作用に）予め決められた量の空気（すなわち反応酸素、一般
的に空気が好適である）を供給する４個の空気入口８をさらに有する。好ましく
はないが、ガス流量およびＣＯレベルを検出する１個以上のフィードバックまた
はフィードフォーワード制御装置により調整された量の酸素も使用できる。各空
気入口の下流には、ガス混合区域９ａ、９ｂ、９ｃおよび９ｄがある。区域９ａ
は静止ミキサーが好適であるが、区域９ｂ、９ｃおよび９ｄは、図２および３に
示す様な、交互の、ガス流穴を有する輪状の混合羽根１０およびディスク１１で
あるのが好ましい。簡単にするために４個の羽根および４個の穴だけを示してい
るが、無論、より多くの、例えば６または８個、も使用できる。その様な羽根お
よびディスクは、プレス加工でスリーブを形成し、ジャケット５の上にはめ込み
、ロウ付けし、各ガス混合区域に、各反応区域から出る反応ガスから熱を除去す
る様に作用させることもできる。反応器を図式的に示す図は、各反応区域および
各ガス混合区域を同じ大きさで示しているが、これらの大きさは、除去すべき熱
量に応じて異なる様に設計することができる。さらに、各反応区域は、異なった
触媒および／または異なった量の触媒を装填することもできる。各金属触媒支持
体モノリスは、３００〜４００セル／平方インチであり、約３６重量％の、約５
μmのＤ５０および約１６μmのＤ９０のアルミナ固体を含んでなるウォッシュコ
ートで被覆し、約３g/m３を堆積させるのが好適である。乾燥および焼成後、被
覆されたモノリスに白金塩溶液を含浸させ、アルミナ上に５重量％のＰｔを堆積
させた。得られた被覆モノリスを再度乾燥させ、焼成してから、反応器に組み込
んだ。
【００１１】 初期の研究により、１８０℃でＨ２、ＣＯ２、Ｎ２、水蒸気および少量の未反
応改質装置供給原料（例えばＣＨ３ＯＨ、ＣＨ４、ガソリン）と共に１〜２％の
ＣＯを含む改質油を、１４０℃で１０ ppm未満のＣＯを含む、燃料電池に好適な
供給原料に転化できることが分かった。
応改質装置供給原料（例えばＣＨ３ＯＨ、ＣＨ４、ガソリン）と共に１〜２％の
ＣＯを含む改質油を、１４０℃で１０ ppm未満のＣＯを含む、燃料電池に好適な
供給原料に転化できることが分かった。
【００１２】 本発明の反応器は小型であり、圧損が比較的低い。製造コストは比較的低い。
この反応器は、移動用または自動車用、並びに固定用途に好適であると考えられ
る。現在、熱損失を抑え、損傷を防ぐために、反応器シェルを断熱材で覆うこと
が考えられる。この反応器は、プレス加工し、溶接した部品を使用することによ
り、簡単に、安価に製造することができる。低い圧損を達成する様に操作するこ
とが望ましく、ここに例示する特別な実施態様は、ガス毎時空間速度が約３０，
０００h−１ガス処理量になる様に設計されている。
この反応器は、移動用または自動車用、並びに固定用途に好適であると考えられ
る。現在、熱損失を抑え、損傷を防ぐために、反応器シェルを断熱材で覆うこと
が考えられる。この反応器は、プレス加工し、溶接した部品を使用することによ
り、簡単に、安価に製造することができる。低い圧損を達成する様に操作するこ
とが望ましく、ここに例示する特別な実施態様は、ガス毎時空間速度が約３０，
０００h−１ガス処理量になる様に設計されている。
【００１３】 ここに記載する反応器は、本発明の中心的な概念から逸脱することなく、様々
な様式で変形することができる。
な様式で変形することができる。
【００１４】 以下に本発明を、Ｎ２、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２およびＨ２Ｏを含む合成改質油ガ
ス混合物を供給する２段階反応器の研究例で説明する。２段階のそれぞれは、ず
らして配置した３個のらせん状羽根を備えた混合区域を有し、輪状リング中にあ
る複数の開口部を通して空気を注入し、渦巻き状の混合ガスを形成する。この様
にして混合された水素と空気の混合物は、中央の冷却ジャケット上に取り付けた
輪状の金属ハニカム支持体を通過する。冷却ジャケットには、水素の流れに対し
て向流で、熱伝導性流体（加圧した水が有利である）を供給し、金属製のハニカ
ム支持体は冷却ジャケットと、効率的に熱交換する様に接触させて取り付ける。
金属ハニカムは選択酸化触媒を担持している。ガスは、２段階の間および／また
は第二段階の後で採取し、分析することができる。供給原料の組成を、第一また
は第二段階の後で分析した組成に応じて設定することにより、供試２段階反応器
は、３または４段階反応器に合わせることができる。
ス混合物を供給する２段階反応器の研究例で説明する。２段階のそれぞれは、ず
らして配置した３個のらせん状羽根を備えた混合区域を有し、輪状リング中にあ
る複数の開口部を通して空気を注入し、渦巻き状の混合ガスを形成する。この様
にして混合された水素と空気の混合物は、中央の冷却ジャケット上に取り付けた
輪状の金属ハニカム支持体を通過する。冷却ジャケットには、水素の流れに対し
て向流で、熱伝導性流体（加圧した水が有利である）を供給し、金属製のハニカ
ム支持体は冷却ジャケットと、効率的に熱交換する様に接触させて取り付ける。
金属ハニカムは選択酸化触媒を担持している。ガスは、２段階の間および／また
は第二段階の後で採取し、分析することができる。供給原料の組成を、第一また
は第二段階の後で分析した組成に応じて設定することにより、供試２段階反応器
は、３または４段階反応器に合わせることができる。
【００１５】 上記反応器の典型的な運転に関する詳細な運転条件および他の実験の細部を以
下に説明する。試験反応器全体を横切る圧損が使用した計器の測定限界に近く、
試験した２回の処理量で１．５〜３mbar（１５０〜３００Pa）であったことは驚
くべきことである。これは、この反応器が非常に効率的で、小型で、操作に必要
なエネルギーが非常に僅かであることを示している。
下に説明する。試験反応器全体を横切る圧損が使用した計器の測定限界に近く、
試験した２回の処理量で１．５〜３mbar（１５０〜３００Pa）であったことは驚
くべきことである。これは、この反応器が非常に効率的で、小型で、操作に必要
なエネルギーが非常に僅かであることを示している。
【００１６】 １．各触媒支持体は、輪状で、内径３．８５インチ（９．７８cm）、外径５．
８５インチ（１４．８６cm）、長さ３．０インチ（７．６２cm）であり、「Fecra
lloy」鋼製であり、５００セル／平方インチを有する。各支持体は、排ガス接触
転化装置に使用されているアルミナウォッシュコートでウォッシュコートし、続
いてアルミナの５重量％のＰｔを担持させた。通常の製造技術を使用した。
８５インチ（１４．８６cm）、長さ３．０インチ（７．６２cm）であり、「Fecra
lloy」鋼製であり、５００セル／平方インチを有する。各支持体は、排ガス接触
転化装置に使用されているアルミナウォッシュコートでウォッシュコートし、続
いてアルミナの５重量％のＰｔを担持させた。通常の製造技術を使用した。
【００１７】 ２．合成改質油の組成は、４８％Ｎ２（無水）、４０％Ｈ２（無水）、１０％
ＣＯ２（無水）、０．５〜１．５％ＣＯ（無水）および１３％Ｈ２Ｏ（流れ全体
の）であった。ＣＯ濃度は２つのレベルを選択し、高いレベルはオートサーマル
リホーミングの生成物を代表し、低いレベルはスチームリホーマーまたは最適化
したリホーマーの生成物を代表し、それぞれNominal 3kWe（１キロワット当量＝
１，０００ l/hrのＨ２）およびNominal 6kWe、７，５０００ l/hrの乾性改質油
および１５，０００ l/hrの乾性改質油（８，６２０ l/hrおよび１７，２４０ l
/hrの湿性改質油）に等しい。
ＣＯ２（無水）、０．５〜１．５％ＣＯ（無水）および１３％Ｈ２Ｏ（流れ全体
の）であった。ＣＯ濃度は２つのレベルを選択し、高いレベルはオートサーマル
リホーミングの生成物を代表し、低いレベルはスチームリホーマーまたは最適化
したリホーマーの生成物を代表し、それぞれNominal 3kWe（１キロワット当量＝
１，０００ l/hrのＨ２）およびNominal 6kWe、７，５０００ l/hrの乾性改質油
および１５，０００ l/hrの乾性改質油（８，６２０ l/hrおよび１７，２４０ l
/hrの湿性改質油）に等しい。
【００１８】 これらの２段階リホーマーによる結果から、本発明の小型で効率的なリホーマ
ーは、通常の最適化により、および特に段階の数を燃料電池機構の必要条件また
は精製水素の他の用途に合わせることにより、水素からＣＯをすべての望ましい
レベルに除去するのに有効であることが明らかである。
ーは、通常の最適化により、および特に段階の数を燃料電池機構の必要条件また
は精製水素の他の用途に合わせることにより、水素からＣＯをすべての望ましい
レベルに除去するのに有効であることが明らかである。
【００１９】 ２段階輪状SELOX反応器試験結果
【表１】 ＊＊Sel（選択性）＝消費されたＣＯ／２ｘ消費されたＯ２
【図１】 図１は、本発明による反応器の一態様の概要を表したものである。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年９月１８日（２０００．９．１８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10 (72)発明者 ジョン、フレデリック、ピグノン イギリス国オクソン、ベンソン、キャッス ル、クロウス、14 Ｆターム(参考） 4G040 EA02 EA03 EA06 EB31 4G075 AA03 AA45 AA63 BA06 BB05 BD12 BD14 BD22 CA03 CA54 DA02 EB21 EB27 EE33 FB04 FC06 4H060 AA01 AA02 BB11 BB33 CC03 DD01 EE03 FF02 GG02 5H026 AA06 5H027 AA06 BA17 KK41
Claims (10)
- 【請求項１】 コンバーター流冷却手段（５、６、７）および少なくとも１個の段階を備えた
反応容器（１）を含んでなり、各段階が、第一供給原料用の入口（２）、および
第二供給原料用の入口（８）、ガス混合手段（９ａ）および接触反応区域（４）
を備えている、接触選択酸化反応器。 - 【請求項２】 前記接触反応区域が、金属支持体上に担持された選択酸化触媒を含んでなる、
請求項１に記載の反応器。 - 【請求項３】 前記金属支持体が冷却手段と効率的に熱交換する様に接触して配置されてなる
ものである、請求項２に記載の反応器。 - 【請求項４】 前記冷却手段が、反応器中に配置された中央ジャケットを含んでなる、請求項
１〜３のいずれか一項に記載の反応器。 - 【請求項５】 ２〜１０個の段階を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の反応器。
- 【請求項６】 ４個の段階を有する、請求項５に記載の反応器。
- 【請求項７】 リホーマーから吐出される生成物に接続されてなり、吐出されるガスからＣＯ
が、反応器から吐出される生成物を燃料電池に供給できるレベルに除去される、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の反応器。 - 【請求項８】 部分酸化により水素供給原料からある量のＣＯを除去する方法であって、 前記供給原料をある量の酸素と混合すること、 得られた混合物を選択酸化区域中にある選択酸化触媒の上を通過させること、 ＣＯ含有量が低下した水素生成物を回収すること、 同時に、向流冷却剤の流れにより選択酸化区域を冷却すること、の少なくとも
一つの工程を含んでなる、方法。 - 【請求項９】 前記選択酸化区域の温度が１００〜２５０℃に維持される、請求項８に記載の
方法。 - 【請求項１０】 燃料電池に水素を供給する、請求項８または９に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB9826222.3A GB9826222D0 (en) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | Improved reactor |
| GB9826222.3 | 1998-12-01 | ||
| PCT/GB1999/003958 WO2000032513A1 (en) | 1998-12-01 | 1999-11-29 | Reactor and process for removal of carbon monoxide from hydrogen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002531247A true JP2002531247A (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=10843323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000585163A Pending JP2002531247A (ja) | 1998-12-01 | 1999-11-29 | 水素から一酸化炭素を除去するための反応器および方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1144302A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002531247A (ja) |
| CA (1) | CA2352776A1 (ja) |
| GB (1) | GB9826222D0 (ja) |
| WO (1) | WO2000032513A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7204964B2 (en) | 2002-03-27 | 2007-04-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | CO oxidizer |
| KR101319686B1 (ko) | 2006-07-06 | 2013-10-17 | 유니챰 가부시키가이샤 | 착용 물품의 파스닝 수단 |
| JP7359918B2 (ja) | 2017-06-27 | 2023-10-11 | シジジー プラズモニクス インコーポレーティッド | 複数の光触媒リアクタセルを有する光触媒リアクタ |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10240953A1 (de) * | 2002-09-02 | 2004-03-18 | Viessmann Werke Gmbh & Co Kg | Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff |
| JP4641115B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2011-03-02 | 東京瓦斯株式会社 | Ｃｏ除去器 |
| JP4929548B2 (ja) * | 2001-09-10 | 2012-05-09 | トヨタ自動車株式会社 | 改質ガスの流路交換装置またはガス混合部を備えた燃料改質装置 |
| US20030086852A1 (en) * | 2001-10-15 | 2003-05-08 | Ballard Generation Systems Inc. | Apparatus for the selective oxidation of carbon monoxide in a hydrogen-containing gas mixture |
| CN101743192B (zh) | 2008-05-30 | 2013-07-03 | 松下电器产业株式会社 | 燃料处理装置 |
| ES2431491B1 (es) * | 2013-08-07 | 2014-09-29 | Abengoa Hidrógeno, S.A. | Reactor de oxidación preferencial de monóxido de carbono |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2075859A (en) * | 1980-04-29 | 1981-11-25 | Humphreys & Glasgow Ltd | Catalytic reactor with internal heat exchanger |
| DE3631642A1 (de) * | 1986-09-17 | 1988-04-07 | Linde Ag | Verfahren zur durchfuehrung katalytischer reaktionen |
| DK156701C (da) * | 1987-08-27 | 1990-01-29 | Haldor Topsoe As | Fremgangsmaade til gennemfoerelse af heterogene katalytiske kemiske reaktioner |
| DE69325092T2 (de) * | 1992-03-19 | 1999-09-30 | Int Fuel Cells Corp | Verfahren und vorrichtung zur entfernung von kohlenmonoxid |
| DE4334981C2 (de) * | 1993-10-14 | 1998-02-26 | Daimler Benz Ag | Verwendung eines Reaktors zur katalytischen Entfernung von CO in H¶2¶-reichem Gas |
| DE19544895C1 (de) * | 1995-12-01 | 1997-02-27 | Daimler Benz Ag | Verfahren und Vorrichtung zur selektiven katalytischen Oxidation von Kohlenmonoxid |
-
1998
- 1998-12-01 GB GBGB9826222.3A patent/GB9826222D0/en not_active Ceased
-
1999
- 1999-11-29 WO PCT/GB1999/003958 patent/WO2000032513A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-11-29 JP JP2000585163A patent/JP2002531247A/ja active Pending
- 1999-11-29 CA CA002352776A patent/CA2352776A1/en not_active Abandoned
- 1999-11-29 EP EP99956238A patent/EP1144302A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7204964B2 (en) | 2002-03-27 | 2007-04-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | CO oxidizer |
| KR101319686B1 (ko) | 2006-07-06 | 2013-10-17 | 유니챰 가부시키가이샤 | 착용 물품의 파스닝 수단 |
| JP7359918B2 (ja) | 2017-06-27 | 2023-10-11 | シジジー プラズモニクス インコーポレーティッド | 複数の光触媒リアクタセルを有する光触媒リアクタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2352776A1 (en) | 2000-06-08 |
| GB9826222D0 (en) | 1999-01-20 |
| WO2000032513A1 (en) | 2000-06-08 |
| EP1144302A1 (en) | 2001-10-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6524550B1 (en) | Process for converting carbon monoxide and water in a reformate stream | |
| EP1345679B1 (en) | Reactor module for use in a compact fuel processor | |
| US6824577B2 (en) | Nested compact fuel processor for producing hydrogen rich gas | |
| JP4718069B2 (ja) | 小型軽量のメタノール燃料気体自熱式改質装置 | |
| EP1537046B1 (en) | Article for carbon monoxide removal | |
| JP4643027B2 (ja) | 小型軽量の自熱式改質装置 | |
| JP2005519830A (ja) | 水蒸気改質触媒作用のある構造体 | |
| KR20160130788A (ko) | 수증기 개질 | |
| JPWO2002098790A1 (ja) | 円筒式水蒸気改質器 | |
| KR20160130789A (ko) | 촉매 배열체 | |
| EP1436078B1 (en) | Catalytic reactor | |
| JP2010513834A (ja) | 蒸気発生及びガス予熱用の熱伝達ユニット | |
| US6923944B2 (en) | Membrane reactor for gas extraction | |
| WO2003033133A1 (en) | Catalytic reactor | |
| JP2004269344A (ja) | 合成ガスの製造方法およびその装置 | |
| JP2002531247A (ja) | 水素から一酸化炭素を除去するための反応器および方法 | |
| JP2000178007A (ja) | 水素精製装置 | |
| EP1230974A1 (en) | Catalytic reactor with U-Tubes for improved heat transfer | |
| JP4328627B2 (ja) | ルテニウムと酸化亜鉛を含有する共酸化触媒 | |
| WO2001081242A1 (en) | Process for the selective oxidation of carbon monoxide | |
| JP4663095B2 (ja) | 水素精製装置 | |
| JP2002282690A (ja) | 一酸化炭素除去用触媒および一酸化炭素除去方法ならびに一酸化炭素除去反応器 | |
| KR20040020106A (ko) | 고효율 합성가스 제조용 촉매를 이용한 합성가스의 제조공정 | |
| Elnashaie et al. | Novel Integrated Membrane Auto-Thermal Reactors (NIMATRs) for Energy Efficiency and Sustainability | |
| JPS632652B2 (ja) |