JP2003165708A

JP2003165708A - 酸化反応器および水素製造装置のｃｏ選択酸化反応における空気混合方法

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Publication number: JP2003165708A
Application number: JP2001364321A
Authority: JP
Inventors: Emi Kato; 江美加藤; Koichi Katsurayama; 弘一葛山; Hideharu Kato; 秀晴加藤; Mitsuhiro Yoshida; 光弘吉田; Mare Sato; 希佐藤
Original assignee: Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-06-10
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: JP4107407B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水素リッチガスと空気との混合を簡便でコン
パクトな方法によって行える水素製造装置のＣＯ選択酸
化反応における空気混合方法を提供する。【解決手段】複合反応器１９の反応器２０内に形成さ
れたガス流路の途中に、変成後の水素リッチガスと空気
とを攪拌混合するための攪拌混合孔２６ａ，２７ａが形
成された第１の流路仕切り板２６と第２の流路仕切り板
２７とを設け、水素リッチガスと空気とが攪拌混合孔２
６ａ，２７ａを通過して、ガス流路の両流路仕切り板２
６，２７より下流へ噴射されることで、水素リッチガス
と空気とが攪拌混合される。結果、水素リッチガスと空
気との混合を簡便でコンパクトな方法により行うことが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素リッチガス中
の一酸化炭素（ＣＯ）を選択的に酸化する酸化反応器
と、酸化反応器において、水素リッチガスと空気とを混
合させる空気混合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池などの水素製造装置におけるＣ
Ｏ選択酸化反応は、ＣＯと空気中の酸素を触媒（一酸化
炭素選択酸化触媒）を用いて反応させ、ＣＯを二酸化炭
素（ＣＯ₂）にさせることであるが、水素の共存下で
は、水素の酸化も併発し、ＣＯを極めて低い濃度まで低
減するためには、供給空気の過剰量が多くなり、それに
伴って水素消費料も多くなるため、ＣＯと空気中の酸素
との接触効率を高める必要がある。すなわち、ＣＯを選
択的に酸化するためには、水素リッチガスと空気との混
合が重要な問題となっている。従来法としては、大きく
分けて３つのタイプがある。１）例えば、特開平９−２３５５７２号公報などのよう
な、ＣＯ選択酸化部の反応器前の配管で、水素リッチガ
スと空気とを混合する方法である。配管を利用している
ので簡便であるが、水素リッチガスと空気との攪拌、混
合効果は小さい。

【０００３】２）例えば、特開２０００−２４０１号公
報などのような、反応器に形成された複数の空気の吹き
出し口にフィンを設置し、フィンが回転することで、水
素リッチガスと空気とを反応器内で攪拌、混合する方法
である。この方法によれば、攪拌効果は高いものの、装
置構成が複雑で、コンパクト性が劣るとともにコスト高
になる。３）例えば、特開２０００−３２３１６２号公報などの
ような、チューブの折り返し時に混合を行う熱交換器タ
イプの混合器で攪拌、混合する方法である。熱交換タイ
プであるため、コンパクト性が劣るとともに、混合効果
はあまり大きいとは考えられない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術を背景になされたもので、ＣＯを少量含む水素
リッチガスと空気とを混合攪拌してＣＯのみを選択的に
ＣＯ₂ に触媒酸化するＣＯ選択酸化部において、水素リ
ッチガスと空気との混合を簡便でコンパクトな方法によ
り行うことができる水素製造装置のＣＯ選択酸化反応に
おける酸化反応器を提供することを、その目的としてい
る。また、本発明は、ＣＯ選択酸化部内における水素リ
ッチガスと空気との混合を高めることができる水素製造
装置のＣＯ選択酸化反応における空気混合方法を提供す
ることも、その目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、水蒸気改質装置により生成された水素リッチガスに
空気を混合し、触媒を用いて上記水素リッチガス中の一
酸化炭素を選択的に酸化する酸化反応器において、上記
酸化反応器内に形成された一酸化炭素選択触媒層上流側
の上記酸化反応器側壁の外側に空気供給ヘッダーを付設
し、該空気供給ヘッダーに連通して上記酸化反応器内に
空気を供給する多数の空気噴射孔を酸化反応器側壁に穿
設し、該空気噴射孔側に多数の撹拌混合孔を穿設した流
路仕切り板が上記空気噴射孔と上記一酸化炭素選択酸化
触媒層との間の位置に設けられたことを特徴とする酸化
反応器である。

【０００６】請求項２に記載の発明は、上記一酸化炭素
選択酸化触媒層が複数段設けられ、上記空気供給ヘッダ
ー、上記空気噴射孔および上記流路仕切り板が上記一酸
化炭素選択酸化触媒層ごとに複数設けられた請求項１記
載の酸化反応器である。

【０００７】請求項３に記載の発明は、上記撹拌混合孔
が上記流路仕切り板の上記空気噴射孔側に形成され、複
数の上記流路仕切り板の隣接する上記流路仕切り板同士
における撹拌混合孔の形成位置が、互いに上記流路仕切
り板の反対側の端部である請求項２記載の酸化反応器で
ある。

【０００８】請求項３に記載の発明は、水蒸気改質装置
により生成された水素リッチガスに空気を混合し、触媒
を用いて上記水素リッチガス中の一酸化炭素を選択的に
酸化する酸化反応において、上記酸化反応器内に形成さ
れた一酸化炭素選択触媒層上流側の上記酸化反応器側壁
に穿設された多数の空気噴射孔から空気供給ヘッダーを
介して上記酸化反応器内に空気を供給し、上記空気噴射
孔と上記一酸化炭素選択酸化触媒層との間の位置に設け
られた流路仕切り板の上記空気噴射孔側に穿設された多
数の撹拌混合孔から水素リッチガスと空気とを通過させ
ることにより、上記水素リッチガスと上記空気とを混合
させることを特徴とする水素製造装置のＣＯ選択酸化反
応における空気混合方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面に基
づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る
水素製造装置における低温変成部とＣＯ選択酸化部とを
一体化して形成した複合反応器の縦断面図である。図２
は、本発明の一実施の形態に係る水素製造装置を示す系
統図である。図３は、本発明の一実施の形態に係る水素
製造装置における複合反応器の側面図である。図４は、
本発明の一実施の形態に係る水素製造装置における複合
反応器の要部拡大斜視図である。図５は、本発明の一実
施の形態に係る水素製造装置における複合反応器の第１
の流路仕切り板の平面図である。

【００１０】次に、図１および図３〜図５を参照して、
複合反応器１９の具体的な構成を説明する。複合反応器
１９は、密閉式の直方体の反応器２０を有している。な
お、円柱形状の反応器でもよい。この反応器２０は、そ
の上端部の一側板に高温変成部１４（図２参照）からの
水素リッチガスの供給管２１が、マニホールドの機能を
有する横長なヘッダ２２Ａを介して連結される一方、こ
の反応器２０の下端部の他側板に、反応器２０内でＣＯ
選択酸化されたガスの排出管２３が、横長なヘッダ２２
Ｂを介して連結されている。上記一側板のヘッダ２２Ａ
との連結部分には、その長さ方向へ向かって一定間隔ご
とに上記水素リッチガスの入口孔２１ａが多数個形成さ
れている。一方、上記他側板のヘッダ２２Ｂとの連結部
分には、その長さ方向へ向かって一定間隔ごとにＣＯ選
択酸化されたガスの出口孔２３ａが多数個形成されてい
る。

【００１１】また、反応器２０の中間部の一側板には、
１段目のＣＯ選択酸化に用いられる外部空気を反応器２
０内に供給する第１の空気導入管２４が、横長なヘッダ
２２Ｃを介して連結される一方、この反応器２０の下部
付近の他側板には、２段目のＣＯ選択酸化に用いられる
外部空気を反応器２０内に供給する第２の空気導入管２
５が、横長なヘッダ２２Ｄを介して連結されている。上
記一側板のヘッダ２２Ｃとの連結部分には、その長さ方
向へ向かって一定間隔ごとに、上記第１の空気導入管２
４から反応器２０内に供給される第１の空気入口孔２４
ａが多数個形成されている。一方、上記他側板のヘッダ
２２Ｄとの連結部分には、その長さ方向へ向かって一定
間隔ごとに、上記第２の空気導入管２５から反応器２０
内に供給される第２の空気入口孔２５ａが多数個形成さ
れている。

【００１２】また、この反応器２０内は、２枚の水平な
第１の流路仕切り板２６と第２の流路仕切り板２７とに
より、上部空間，中間部空間，下部空間の３つに区画さ
れている。このうち、上部空間の上端部と上記水素リッ
チガスの入口孔２１ａとが連通する一方、この上部空間
の下端部と上記第１の空気入口孔２４ａとが連通してい
る。そして、中間部空間の下端部と上記第２の空気入口
孔２５ａとが連通している。さらに、下部空間の下端部
と上記ＣＯ選択酸化されたガスの出口孔２３ａとが連通
している。そして、上部空間の中間部には、多孔板とワ
イヤーメッシュとからなる底板２８上に、球状やペレッ
ト状などの低温変成触媒２９が充填されている。すなわ
ち、この反応器２０の上部は、１段目ＣＯ選択酸化反応
部１６の前工程である低温変成部１５（図２参照）の一
部分を構成している。低温変成触媒には、銅−亜鉛系触
媒が用いられている。反応温度は１７０〜１９０℃であ
る。また、この上部空間の下端部の底板２８の近くに
は、水平な水冷式の熱交換器３０が収納されている。

【００１３】また、中間部空間の中間部には、第１の流
路仕切り板２６との間に若干の隙間をあけて１段目のＣ
Ｏ選択酸化触媒３１が底板２８上に充填されており、１
段目ＣＯ選択酸化部を構成している（図２参照）。さら
に、下部空間の中間部には、第２の流路仕切り板２７と
の間に若干の隙間をあけて２段目のＣＯ選択酸化触媒３
２が底板２８上に充填されており、２段目ＣＯ選択酸化
部を構成している（図２参照）。１段目のＣＯ選択酸化
触媒３１には、白金−アルミナ系触媒が用いられてい
る。反応温度は、１５０〜２２０℃である。２段目のＣ
Ｏ選択酸化触媒３２には、ルテニウム−アルミナ系触媒
が用いられている。反応温度は、１５０〜２００℃であ
る。そして、第１の流路仕切り板２６には、近接する第
１の空気入口孔２４ａ側の端部に、変成後の水素リッチ
ガスと空気とを攪拌混合する攪拌混合孔２６ａが、第１
の空気入口孔２４ａ側の辺に沿って一定間隔ごとに多数
個形成されている（図４および図５参照）。また、第２
の流路仕切り板２７には、近接する第２の空気入口孔２
５ａ側の端部に、１段目のＣＯ選択酸化触媒３１によっ
てＣＯ選択酸化されたガスと空気とを攪拌混合する攪拌
混合孔２７ａが、第２の空気入口孔２５ａ側の辺に沿っ
て一定間隔ごとに多数個形成されている。したがって、
第１の流路仕切り板２６の攪拌混合孔２６ａと、第２の
流路仕切り板２７の攪拌混合孔２７ａとは、互いの仕切
り板２６，２７の反対側の端部に形成されていることに
なる。この孔は、スリット状でもよい。

【００１４】次に、この複合反応器１９での変成部１４
（図２参照）からの水素リッチガスのＣＯ選択酸化を、
下記の表１を用いながら説明する。（１）都市ガスを脱硫、水蒸気改質、高温変成し、１７
０℃に調節したガス（表１に示すように、ドライベース
でＣＯ＝３．４ｍｏｌ％、ＣＨ₄ ＝０．９ｍｏｌ％、Ｃ
Ｏ₂＝１７．８ｍｏｌ％、Ｈ₂ ＝７７．９ｍｏｌ％）を
反応器２０に導入する。まず、低温変成触媒２９におい
て、ＣＯ＋Ｈ₂ Ｏ→ＣＯ₂ ＋Ｈ₂の反応を行い、ＣＯを
０．３ｍｏｌ％程度に低減する。この反応は発熱反応で
１８０℃程度になるため、低温変成触媒２９の下流に熱
交換器３０を設け、ガス温度が１５０℃程度になるよう
に制御する。熱交換器３０に供給される水は、水蒸気改
質部１３のスチームとして用いられている。（２）熱交換後のガスは、第１の流路仕切り板２６の表
面に沿って各攪拌混合孔２６ａの方へ流れる。また、第
１の空気導入管２４から導入される空気は、ヘッダ２２
Ｃを通って反応器２０に開孔された第１の空気入口孔２
４ａより噴射される。このとき、第１の空気入口孔２４
ａから噴射される空気の流量は、３７．３ＮＬ／ｈｒで
ある。ガスと空気は、これらの第１の空気入口孔２４ａ
と攪拌混合孔２６ａの上方で混合される。空気量は、酸
素基準でＣＯ量の１．５〜３倍、好ましくは約２倍程度
がよい。なお、空気量がＣＯ量の１．５倍未満では空気
不足になって十分に酸化反応が起こらない。また、３倍
以上では過剰の空気が水素の酸化反応に使われるため、
発熱反応が大きくなり温度制御が困難となる。

【００１５】（３）混合されたガスは、攪拌混合孔２６
ａから反応器２０の中間部空間に噴射される。これによ
り、さらに空気とガスとの攪拌効果が高まる。続いて、
この混合気体は１段目のＣＯ選択酸化触媒３１に供給さ
れる。ここで、ＣＯ選択酸化触媒としては、白金／アル
ミナ系のものが良く、ＣＯ＋０．５Ｏ₂ →ＣＯ₂ が起こ
る。酸素（空気）は過剰に添加されているので、過剰酸
素が水素と反応し、Ｈ ₂ ＋０．５Ｏ₂ →Ｈ₂ Ｏの反応が
起きるが、空気とガスが完全混合されているため、過剰
酸素量が少なくでき、水素消費量を最小限に抑えること
ができる。この１段目のＣＯ選択酸化触媒３１を通過
後、ＣＯ濃度は１００ｐｐｍ以下となる。（４）１段目のＣＯ選択酸化触媒３１を通過後のガス温
度は、約１６０℃であるが、約１５０℃に制御するた
め、図示しないが水冷式の熱交換器を配置するとさらに
好ましい。このガスは、第２の流路仕切り板２７の攪拌
混合孔２７ａの方へ流れ、ここで第２の空気入口孔２５
ａから反応器２０内に１．３ＮＬ／ｈｒで供給された空
気が混合され、攪拌混合孔２７ａから反応器２０の下部
空間に噴射される。これにより、混合ガスの攪拌効果が
高まる。そして、２段目のＣＯ選択酸化触媒３２に導入
される。この触媒３２としては、ルテニウム／アルミナ
系のものが用いられる。酸素基準でＣＯ量に対して添加
する空気量は、１段目のＣＯ選択酸化反応と同様であ
る。この触媒３２の通過後のＣＯ濃度は８ｐｐｍとな
る。

【００１６】固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）１８
（図２参照）用の水素製造プロセスにおいては、燃料電
池１８に供給されるガス中に、１０ｐｐｍ以上の一酸化
炭素が含まれていると、燃料電池１８の電極が一酸化炭
素に被毒され、燃料電池１８に供給する高濃度水素に含
まれるＣＯが電極触媒に吸着して水素の反応サイトを塞
いでしまい、電池性能が劣化するため、ＣＯ濃度が１０
ｐｐｍ未満の水素リッチガスが必要である。ここでは、
低温変成反応器と、ＣＯ選択反応器とを組み合わせた反
応器２０内に２枚の第１の流路仕切り板２６と第２の流
路仕切り板２７、第１の空気噴射孔２４ａと第２の空気
噴射孔２５ａおよび第１の空気ヘッダー２２ｃと第２の
空気ヘッダー２２ｄとを設けた構造により、従来より簡
便な方法で、効率よく水素リッチガスと空気を混合する
ことができるため、確実に水素リッチガス中のＣＯ濃度
を１０ｐｐｍ未満とすることが可能である。

【００１７】

【表１】

【００１８】以下、図２を用いて水素製造工程を説明す
る。図２において、符号１０は、都市ガスを原料炭化水
素とする水素製造装置である。なお、ＬＰＧ，ナフサ、
灯油などを原料とすることもできる。以下、この水素製
造装置１０の各構成部を説明する。符号１１は、都市ガ
ス（原料炭化水素）を水添脱硫部（脱硫部）１２へ供給
するブロアである。なお、ブロアの代わりに、圧縮機を
用いてもよい。この水添脱硫部１２は、上流側の水素化
触媒層と、下流側の脱硫剤層とに分かれている。水添脱
硫部１２では、ブロア１１により供給された都市ガス
に、後述する複合反応器１９で製造された水素リッチガ
スの一部を水添脱硫用水素として添加することにより、
都市ガス中の硫黄分が脱硫される。

【００１９】水素化触媒としては、ニッケル−モリブデ
ンまたはコバルト−モリブデンなどの酸化物、または硫
化物をシリカやアルミナなどの担体に担持させたＮｉＭ
ｏｘ触媒またはＣｏＭｏｘ触媒などが挙げられる。低圧
下では、ニッケル−モリブデン触媒が好ましい。また、
脱硫剤としては、酸化亜鉛やニッケル系収着剤などが単
独または適宜担体に担持して用いられる。水素化触媒層
では、原料炭化水素中の硫黄分が水素化されて硫化水素
が生成される。その反応温度は、３００〜４００℃であ
る。脱硫剤層では、例えば、Ｈ₂ Ｓ＋ＺｎＯ＝ＺｎＳ＋
Ｈ₂ Ｏの反応が起きる。ここでは、原料炭化水素中の硫
黄化合物を脱硫する方法として水添脱硫方法を採用した
が、そのほか例えば硫黄化合物を、直接、触媒に吸着さ
せる方法でもよい。この場合の触媒としては、例えばニ
ッケル，亜鉛，銅などの金属やその酸化物、または硫化
物、さらにはゼオライトや活性炭などが挙げられる。活
性炭としては、ナトリウムなどのアルカリ金属を添着し
たもの、臭素を吸着した活性炭などを使用することがで
きる。

【００２０】この水蒸気改質部１３は、脱硫された都市
ガスに水または水蒸気を添加し、さらに改質触媒を接触
させて水蒸気改質することで、高濃度水素リッチガスを
製造する。この水蒸気改質部１３には、ルテニウムまた
はニッケルなどの元素をアルミナ，シリカなどの担体に
担持した改質触媒が充填されている。このうち、ルテニ
ウム系触媒の方が、炭素数の多い灯油などの原料を使用
する場合は、炭素析出を抑制できるので好ましい。水蒸
気改質部１３では、脱硫された炭化水素の水蒸気改質が
行なわれる。ここでの反応を、次に示す。

【００２１】水素製造装置１０の起動時の水蒸気改質部
１３の温度は、３８０℃以上、例えば３８０〜５００℃
である。そして、最終的には７００℃位が好ましい。符
号１４は、水蒸気改質部１３で製造された高濃度水素リ
ッチガス中の一酸化炭素を、二酸化炭素および水素に転
換する高温変成触媒が充填された変成部である。高温変
成触媒としては、銅−亜鉛などの酸化物である銅系触媒
などが用いられる。反応温度は、Ｆｅ₂ Ｏ₃ −Ｃｒ₂ Ｏ
₃ 系触媒の場合では、３００〜４５０℃、銅系触媒につ
いては２００〜２５０℃までが好ましい。ここでの反応
は、ＣＯ＋Ｈ₂ Ｏ＝ＣＯ₂ ＋Ｈ₂ となる。

【００２２】符号１９は、上述したように、高温変成部
１４で変成された水素リッチガスに空気を混合して、高
濃度水素リッチガス中に残存する一酸化炭素を選択的に
二酸化炭素に変換して酸化除去し、高濃度水素（ＣＯ除
去水素リッチガス）を製造する複合反応器である。上記
複合反応器は、上述したように、低温変成部１５、１段
目ＣＯ変成部１６および２段目ＣＯ変成部１７で構成さ
れている。ここでいうＣＯ選択酸化法とは、ＣＯを含み
水素を主成分とする改質ガスに、空気（酸化剤）を添加
して金属触媒上でＣＯを選択的に酸化除去する方法であ
る。球状やペレット状などの触媒を反応管に詰めるか、
ハニカムに触媒を担持したものを用いる。触媒には白金
／アルミナ系、ルテニウム／アルミナ系を採用すること
ができる。反応温度は、１００〜２５０℃である。な
お、供給する酸素量については、ＣＯの量の０．５〜４
倍、好ましくは１〜２倍（モル比）を供給するのが一般
的である。

【００２３】上記構成の水素製造装置１０の運転方法に
ついて、以下詳述する。まず、原料炭化水素（例えば、
都市ガス）をブロア１１によって水添脱硫部１２に供給
する。この水添脱硫部１２では、原料炭化水素に水素リ
ッチガスを添加し、高温・高圧下でコバルト−モリブデ
ン、またはニッケル−モリブデンなどを担持させた触媒
と接触させて水素化処理して硫黄分を硫化水素とし、そ
の後、酸化亜鉛や酸化ニッケルなどの脱硫剤で脱硫（水
素化脱硫）する。

【００２４】次に、脱硫後の原料炭化水素に水蒸気を、
水蒸気／原料が３．５ｋｇ−ｍｏｌ−Ｈ₂ Ｏ／ｋｇ−ｍ
ｏｌ−Ｃになるように添加し、それから水蒸気改質部１
３に供給される。この水蒸気改質部１３では、原料炭化
水素が７００℃の反応温度で水蒸気改質触媒に接触され
常圧で、水蒸気改質される。なお、水蒸気改質触媒とし
ては、主にニッケル系触媒が用いられる。次いで、水蒸
気改質後の高濃度水素リッチガスは、冷却後に変成部１
４に供給される。この変成部１４では、高濃度水素リッ
チガス中の一酸化炭素が、変成触媒により二酸化炭素お
よび水素に転換される。変成触媒としては、鉄−クロム
や銅−酸化物が用いられている。ここでの反応温度は２
５０℃〜４５０℃である。

【００２５】そして、変成後の高濃度水素リッチガス
は、複合反応器１９に供給される。この複合反応器１９
では、ＣＯ変成ガス中に空気を混合して、低温（１６０
℃）で、一酸化炭素を選択的に二酸化炭素に酸化燃焼さ
せる。これにより、一酸化炭素濃度が１０ｐｐｍ未満
（８ｐｐｍ）となる。このような一酸化炭素の濃度調整
を行うのは、固体高分子型燃料電池１８の電極が１０ｐ
ｐｍ以上の一酸化炭素により被毒されやすく、この被毒
により電池性能の低下が引き起こされるためである。

【００２６】一酸化炭素が除去された高濃度水素リッチ
ガスは、水分調整ののち、上記固体高分子型燃料電池１
８に供給され、ここで水を生成しながら電気エネルギー
が得られる。なお、燃料電池１８からの排出ガスは、水
素含有量が半減しているものの水素リッチガスである。
そのため、これを水蒸気改質部１３の加熱源として利用
する。

【００２７】このように、ＣＯを少量含む水素リッチガ
スと空気とを混合攪拌してＣＯのみを選択的にＣＯ₂に
触媒酸化する複合反応器１９において、水素リッチガス
と空気との混合を簡便でコンパクトな方法により行うこ
とができる。また、第１の流路仕切り板２６と第２の流
路仕切り板２７とに、攪拌混合孔２６ａ，２７ａ、反応
器側壁に穿設された多数の空気噴射孔２４ａ，２５ａお
よび空気供給ヘッダー２２ｃ，２２ｄを形成したので、
変成後の水素リッチガスと空気とが積極的に攪拌混合さ
れ、これにより複合反応器１９内における水素リッチガ
スと空気との混合を高めることができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、ＣＯ選択酸化反応における水
素リッチガスと空気との混合を、簡便でコンパクトな方
法によって行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る低温変成部とＣＯ
選択酸化部とを一体化して形成した複合反応器の縦断面
図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る水素製造装置を示
す系統図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係る水素製造装置にお
ける複合反応器の側面図である。

【図４】本発明の一実施の形態に係る水素製造装置にお
ける複合反応器の要部拡大斜視図である。

【図５】本発明の一実施の形態に係る水素製造装置にお
ける複合反応器の第１の流路仕切り板の平面図である。

【符号の説明】

１０水素製造装置１２脱硫部１３水蒸気改質部１４高温変成部１５低温変成部１６１段目ＣＯ選択酸化部１７２段目ＣＯ選択酸化部１８燃料電池１９複合反応器２０反応器２６第１の流路仕切り板２７第２の流路仕切り板２６ａ，２７ａ攪拌混合孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者葛山弘一愛知県名古屋市港区金川町１−27−Ａ− 206 (72)発明者加藤秀晴神奈川県横浜市栄区上之町54−12 (72)発明者吉田光弘神奈川県横浜市鶴見区東寺尾５−２−５− 323 (72)発明者佐藤希神奈川県横浜市旭区白根４−28−１−Ａ− 403 Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA06 EB01 EB31 EB32 EB46 5H027 AA02 BA01 BA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水蒸気改質装置により生成された水素リ
ッチガスに空気を混合し、触媒を用いて上記水素リッチ
ガス中の一酸化炭素を選択的に酸化する酸化反応器にお
いて、上記酸化反応器内に形成された一酸化炭素選択触
媒層上流側の上記酸化反応器側壁の外側に空気供給ヘッ
ダーを付設し、該空気供給ヘッダーに連通して上記酸化
反応器内に空気を供給する多数の空気噴射孔を酸化反応
器側壁に穿設し、該空気噴射孔側に多数の撹拌混合孔を
穿設した流路仕切り板が上記空気噴射孔と上記一酸化炭
素選択酸化触媒層との間の位置に設けられたことを特徴
とする酸化反応器。
【請求項２】上記一酸化炭素選択酸化触媒層が複数段
設けられ、上記空気供給ヘッダー、上記空気噴射孔およ
び上記流路仕切り板が上記一酸化炭素選択酸化触媒層ご
とに複数設けられた請求項１記載の酸化反応器。
【請求項３】上記撹拌混合孔が上記流路仕切り板の上
記空気噴射孔側に形成され、複数の上記流路仕切り板の
隣接する上記流路仕切り板どうしにおける撹拌混合孔の
形成位置が互いに上記流路仕切り板の反対側の端部であ
る請求項２記載の酸化反応器。
【請求項４】水蒸気改質装置により生成された水素リ
ッチガスに空気を混合し、触媒を用いて上記水素リッチ
ガス中の一酸化炭素を選択的に酸化する酸化反応におい
て、上記酸化反応器内に形成された一酸化炭素選択触媒
層上流側の上記酸化反応器側壁に穿設された多数の空気
噴射孔から空気供給ヘッダーを介して上記酸化反応器内
に空気を供給し、上記空気噴射孔と上記一酸化炭素選択
酸化触媒層との間の位置に設けられた流路仕切り板の上
記空気噴射孔側に穿設された多数の撹拌混合孔から水素
リッチガスと空気とを通過させることにより、上記水素
リッチガスと上記空気とを混合させることを特徴とする
水素製造装置のＣＯ選択酸化反応における空気混合方
法。