JP2003306310A - Autothermal reforming device and method of autothermal reforming using the same - Google Patents

Autothermal reforming device and method of autothermal reforming using the same

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JP2003306310A
JP2003306310A JP2002106972A JP2002106972A JP2003306310A JP 2003306310 A JP2003306310 A JP 2003306310A JP 2002106972 A JP2002106972 A JP 2002106972A JP 2002106972 A JP2002106972 A JP 2002106972A JP 2003306310 A JP2003306310 A JP 2003306310A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an autothermal reforming device in which, when a honeycomb catalyst is used, the occurrence of hot spots and cold spots depending on the cells in the honeycomb is prevented and the slippage of raw materials and the production of byproducts are reduced. <P>SOLUTION: The autothermal reforming device 1 contains a honeycomb catalyst layer 2, and a reforming raw material, steam and an oxygen-containing gas are supplied from the inlet side of the catalyst layer to produce a reformed gas. The honeycomb catalyst layer 2, at the prestage thereof, is provided with a pre-catalyst layer 3 filled with a particulate or a foam catalyst. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素類をオー
トサーマルリフォーミング反応によって一酸化炭素およ
び水素を含む混合ガスに変換するオートサーマルリフォ
ーミング改質器に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an autothermal reforming reformer for converting hydrocarbons into a mixed gas containing carbon monoxide and hydrogen by an autothermal reforming reaction.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭化水素などの改質原料を改質して合成
ガスや水素に転換する技術としてはスチームリフォーミ
ング(SR)、オートサーマルリフォーミング(AT
R)、部分酸化(POX)など多彩な方法が開発されて
いる。
2. Description of the Related Art Steam reforming (SR) and auto thermal reforming (AT) are used as techniques for reforming reforming raw materials such as hydrocarbons into synthesis gas and hydrogen.
Various methods such as R) and partial oxidation (POX) have been developed.

【0003】このうち、SRは既に多くの技術が実用化
されているが、比較的大きな吸熱を伴う反応であるた
め、熱交換器など熱の供給システムの負荷が大きく、起
動に時間がかかる等の点で劣る。
Of these, many technologies have already been put to practical use for SR, but since it is a reaction involving a relatively large amount of heat absorption, the load on the heat supply system such as a heat exchanger is large and it takes time to start. Is inferior in terms of.

【0004】一方、POXはSRと逆に、起動時間は非
常に短いが、酸化に伴う発熱が大きいためその制御が難
しく、また、すすの発生抑制などの課題を有している。
On the other hand, contrary to SR, POX has a very short start-up time, but it is difficult to control because of large heat generation due to oxidation, and there are problems such as suppression of soot generation.

【0005】これらに対し、ATRは、炭化水素などの
改質原料と、空気等の酸化剤と、水蒸気とを触媒層を備
えた改質器に供給し、原料の一部を酸化しながら、この
時発生する熱でSRを進行させることで反応熱のバラン
スを取る技術であり、比較的立ち上げ時間も短く制御も
容易であるため、特に、近年燃料電池用の水素製造方法
として注目されている。
On the other hand, the ATR supplies a reforming raw material such as hydrocarbon, an oxidizing agent such as air, and steam to a reformer having a catalyst layer to oxidize a part of the raw material. This is a technique for balancing the reaction heat by advancing SR by the heat generated at this time. Since it has a relatively short start-up time and is easy to control, it has been particularly noted in recent years as a hydrogen production method for fuel cells. There is.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】触媒の形状としては、
ハニカム型、ペレット型等が用いられている。ハニカム
型触媒は、図3に示すように、セル11が連通しており
上流と下流の差圧を小さくできるので、原料ポンプ、水
ポンプ、空気ブロアの負荷を低減することができる。し
かし、ハニカム型触媒ではセルによってガスが分割さ
れ、ハニカム内のセルの相互間で原料、スチーム、空気
が混合しないため、ハニカム内のセルによってホットス
ポットとコールドスポットが発生し、原料スリップや副
生成物発生が起る。これを避けるためには、ハニカム触
媒の前段でガス混合器を設置すればよいが、装置が大き
くなる問題がある。
The shape of the catalyst is
Honeycomb type, pellet type and the like are used. As shown in FIG. 3, the honeycomb catalyst has the cells 11 communicating with each other and can reduce the differential pressure between the upstream side and the downstream side. Therefore, the loads of the raw material pump, the water pump, and the air blower can be reduced. However, in the honeycomb catalyst, the gas is divided by the cells and the raw material, steam, and air do not mix between the cells in the honeycomb, so hot spots and cold spots are generated by the cells in the honeycomb, and raw material slips and by-products are generated. Object generation occurs. In order to avoid this, a gas mixer may be installed before the honeycomb catalyst, but there is a problem that the device becomes large.

【0007】また、ハニカムは畜熱性が小さく、負荷変
動により失火する危険性(急激に温度が低下し反応が停
止する危険性)がある。
Further, since the honeycomb has a low heat storage property, there is a risk of misfire due to load fluctuation (the risk of a sudden temperature decrease and reaction stop).

【0008】さらに起動の際、原料ガスを燃焼温度にな
るまで改質器を加熱しなければならないため、起動に時
間を要する問題もある。
Further, at the time of starting, the reformer must be heated until the raw material gas reaches the combustion temperature, so that there is a problem that it takes time to start.

【0009】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、ハニカム型触媒を用いた場合に、
ハニカム内のセルによるホットスポットとコールドスポ
ットの発生を防止し、原料スリップや副生成物発生を低
減するオートサーマルリフォーミング改質器を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made to solve such problems, and when a honeycomb type catalyst is used,
An object of the present invention is to provide an autothermal reforming reformer that prevents hot spots and cold spots from being generated by cells in a honeycomb and reduces raw material slips and by-products.

【0010】また、本発明の一態様は、負荷変動による
失火を効果的に防止し安定した運転ができるオートサー
マルリフォーミング改質器を提供することを目的とす
る。
Another object of the present invention is to provide an auto-thermal reforming reformer capable of effectively preventing a misfire due to load fluctuation and performing stable operation.

【0011】さらに、本発明の一態様は、起動時の時間
を短縮し、速やかに起動できるオートサーマルリフォー
ミング改質器を提供することを目的とする。
Another object of one aspect of the present invention is to provide an auto-thermal reforming reformer that can be started up quickly by shortening the startup time.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の事項に
関するものである。
The present invention relates to the following items.

【0013】1. ハニカム型触媒層を備え、この触媒
層の入り口側から改質原料、水蒸気および酸素を含むガ
スを供給して改質ガスを製造するオートサーマルリフォ
ーミング改質器において、前記ハニカム型触媒層の前段
に、粒状またはフォーム状の触媒を充填した前段触媒層
が設けられていることを特徴とするオートサーマルリフ
ォーミング改質器。
1. In an autothermal reforming reformer for producing a reformed gas by supplying a reforming raw material, a gas containing steam and oxygen from the inlet side of the catalyst layer in the honeycomb type catalyst layer, An autothermal reforming reformer characterized in that a pre-catalyst layer filled with a granular or foamed catalyst is provided.

【0014】2. 前記前段触媒層に充填される触媒
が、酸化触媒であることを特徴とする上記1.記載のオ
ートサーマルリフォーミング改質器。
2. 1. The above-mentioned 1. characterized in that the catalyst filled in the preceding catalyst layer is an oxidation catalyst. The described autothermal reforming reformer.

【0015】3. 前記前段触媒層は、前記ハニカム型
触媒層より蓄熱性が高いことを特徴とする上記1または
2.記載のオートサーマルリフォーミング改質器。
3. 1. The above-mentioned 1 or 2, wherein the pre-catalyst layer has a higher heat storage property than the honeycomb-type catalyst layer. The described autothermal reforming reformer.

【0016】4. 前記前段触媒層と前記ハニカム型触
媒層の容積比が0.1:9.9から3:7の範囲である
ことを特徴とする上記1〜3.のいずれかに記載のオー
トサーマルリフォーミング改質器。
4. The volume ratio of the pre-stage catalyst layer to the honeycomb type catalyst layer is in the range of 0.1: 9.9 to 3: 7, and the above 1-3. 5. The auto thermal reforming reformer according to any one of 1.

【0017】5. 前記前段触媒層より上流に、少なく
とも起動時に点火されるバーナーが設けられていること
を特徴とする上記1〜4.のいずれかに記載のオートサ
ーマルリフォーミング改質器。
5. 1. A burner that is ignited at least at startup is provided upstream of the front catalyst layer. 5. The auto thermal reforming reformer according to any one of 1.

【0018】6. 前記バーナーが、面バーナーである
ことを特徴とする上記5.記載のオートサーマルリフォ
ーミング改質器。
6. 4. The above-mentioned 5. characterized in that the burner is a surface burner. The described autothermal reforming reformer.

【0019】7. 前記改質原料が、灯油であることを
特徴とする上記1〜6.のいずれかに記載のオートサー
マルリフォーミング改質器。
7. 1 to 6 above, wherein the reforming raw material is kerosene. 5. The auto thermal reforming reformer according to any one of 1.

【0020】8. 上記1〜7.のいずれかに記載のオ
ートサーマルリフォーミング改質器を用いて、改質原
料、水蒸気および酸素量を含むガスを供給して改質ガス
を製造するオートサーマルリフォーミング方法。
8. 1 to 7 above. An auto-thermal reforming method for producing a reformed gas by supplying a gas containing a reforming raw material, steam and an oxygen amount using the auto-thermal reforming reformer according to any one of 1.

【0021】9. 上記5または6.記載のオートサー
マルリフォーミング改質器を用いて、起動時にバーナー
を点火し、燃焼ガスを前記前段触媒層に供給することを
特徴とするオートサーマルリフォーミング方法。
9. The above 5 or 6. An auto-thermal reforming method, characterized in that a burner is ignited at the time of startup by using the auto-thermal reforming reformer described above, and combustion gas is supplied to the preceding catalyst layer.

【0022】10. 上記5または6記載のオートサー
マルリフォーミング改質器を用いて、起動時においては
バーナーを点火して燃焼ガスを前記前段触媒層に供給
し、定常状態時においては前記バーナーを消すか、また
は前記バーナーを迂回して前記前段触媒層に改質原料、
水蒸気および酸素を含むガスを供給することを特徴とす
るオートサーマルリフォーミング方法。
10. Using the autothermal reforming reformer described in 5 or 6, the burner is ignited at the time of start-up to supply combustion gas to the preceding catalyst layer, and the burner is extinguished at the steady state, or Bypassing the burner, reforming raw material in the preceding catalyst layer,
An autothermal reforming method comprising supplying a gas containing water vapor and oxygen.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】改質原料としては、炭素と水素を
含み、酸素による酸化反応と水蒸気による水蒸気改質反
応を起こしうるものであれば使用できる。工業用あるい
は民生用に安価に入手できる例として、メタノール、エ
タノール、ジメチルエーテル、都市ガス、LPG(液化
石油ガス)、ガソリン、灯油などを挙げることができ
る。この中でも、灯油が適当である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a reforming raw material, any material containing carbon and hydrogen and capable of causing an oxidation reaction by oxygen and a steam reforming reaction by steam can be used. Methanol, ethanol, dimethyl ether, city gas, LPG (liquefied petroleum gas), gasoline, kerosene, etc. can be mentioned as examples that can be inexpensively obtained for industrial or consumer use. Among these, kerosene is suitable.

【0024】また、上記原料に水素、水、二酸化炭素、
一酸化炭素、酸素などを含む原料も使用できる。例え
ば、原料の前処理として水素化脱硫を実施する場合、反
応に用いた水素の残留分は特に分離することなく原料に
混合することが出来る。
Further, the above raw materials include hydrogen, water, carbon dioxide,
A raw material containing carbon monoxide, oxygen, etc. can also be used. For example, when hydrodesulfurization is performed as a pretreatment of the raw material, the residual hydrogen used in the reaction can be mixed with the raw material without being particularly separated.

【0025】一方、原料中の硫黄濃度は改質触媒を不活
性化させる作用があるためなるべく低濃度であることが
望ましく、好ましくは50質量ppm以下、より好まし
くは20質量ppm以下とする。このため、必要であれ
ば前もって原料を脱硫することができる。
On the other hand, the sulfur concentration in the raw material is desirably as low as possible because it has the effect of deactivating the reforming catalyst, and is preferably 50 mass ppm or less, more preferably 20 mass ppm or less. Therefore, if necessary, the raw material can be desulfurized in advance.

【0026】脱硫工程に供する原料中の硫黄濃度には特
に制限はなく脱硫工程において上記硫黄濃度に転換でき
る程度の硫黄濃度の原料であれば使用することができ
る。
The sulfur concentration in the raw material to be subjected to the desulfurization step is not particularly limited, and any raw material having a sulfur concentration such that it can be converted to the above sulfur concentration in the desulfurization step can be used.

【0027】脱硫の方法にも特に制限はないが、適当な
触媒と水素の存在下水素化脱硫を行い生成した硫化水素
を酸化亜鉛などに吸収させる方法を例としてあげること
ができる。この場合用いることができる触媒の例として
はニッケル−モリブデン、コバルト−モリブデンなどを
成分とする触媒を挙げることができる。一方、適当な収
着剤の存在下必要であれば水素の共存下硫黄分を収着さ
せる方法も採用できる。この場合用いることができる収
着剤としては特許第2654515号公報、特許第26
88749号公報などに示されたような銅−亜鉛を主成
分とする収着剤あるいはニッケル−亜鉛を主成分とする
収着剤などを例示できる。
The desulfurization method is also not particularly limited, but an example is a method in which hydrodesulfurization is carried out in the presence of a suitable catalyst and hydrogen and the produced hydrogen sulfide is absorbed in zinc oxide or the like. In this case, examples of catalysts that can be used include catalysts containing nickel-molybdenum, cobalt-molybdenum, or the like. On the other hand, if necessary, a method of sorbing a sulfur content in the presence of hydrogen in the presence of an appropriate sorbent can also be adopted. As sorbents that can be used in this case, Japanese Patent Nos. 2654515 and 26
Examples thereof include a sorbent containing copper-zinc as a main component or a sorbent containing nickel-zinc as a main component as disclosed in Japanese Patent No. 88749.

【0028】脱硫工程の実施方法にも特に制限はなく、
本発明に係るオートサーマルリフォーミング反応器の直
前に設置した脱硫プロセスにより実施しても良いし、独
立の脱硫プロセスにおいて処理を行った原料を使用して
も良い。
The method for carrying out the desulfurization step is not particularly limited, either.
It may be carried out by a desulfurization process installed immediately before the autothermal reforming reactor according to the present invention, or a raw material treated in an independent desulfurization process may be used.

【0029】反応原料には通常SRの吸熱反応をバラン
スできる熱量を発生し得る程度の酸素を添加するが、熱
のロスや必要に応じて設置する外部加熱と関係において
適宜添加量は決定される。その量は、ATR反応領域に
供給される改質原料に含まれる炭素原子モル数に対する
ATR反応領域に供給される酸素分子モル数の比(酸素
/カーボン比)として好ましくは0.05〜1、より好
ましくは0.1〜0.75、さらに好ましくは0.2〜
0.6であることが望ましい。酸素/カーボン比が上記
範囲より小さい場合発熱が少ないため外部から多量の熱
供給が必要となり、SRと実質的に変わらない状況に近
づくという点で不利である。一方、酸素/カーボン比が
上記範囲より大きい場合には発熱が大きくなるため熱バ
ランスが取り難く、酸素により水素や一酸化炭素が燃焼
して消費され変性ガス得率が減少するという点で不利で
ある。
Oxygen is usually added to the reaction raw material in an amount that can generate a heat quantity capable of balancing the endothermic reaction of SR, but the addition amount is appropriately determined in relation to heat loss and external heating installed as necessary. . The amount is preferably 0.05 to 1, as a ratio (oxygen / carbon ratio) of the number of moles of oxygen molecules supplied to the ATR reaction region to the number of moles of carbon atoms contained in the reforming raw material supplied to the ATR reaction region. More preferably 0.1 to 0.75, even more preferably 0.2 to
It is preferably 0.6. When the oxygen / carbon ratio is smaller than the above range, a small amount of heat is generated and a large amount of heat needs to be supplied from the outside, which is disadvantageous in that the situation is substantially the same as SR. On the other hand, when the oxygen / carbon ratio is larger than the above range, heat generation becomes large and it is difficult to balance heat, and it is disadvantageous in that hydrogen and carbon monoxide are burned and consumed by oxygen and the modified gas yield is reduced. is there.

【0030】酸素は純粋な酸素でも良いが、他のガスで
希釈されている状態のものも好適に使用でき、水蒸気、
二酸化炭素、一酸化炭素、アルゴン、窒素などを含んで
いても良く、例えば入手容易性の点から酸素を含むガス
として空気、酸素富化空気等が好適に使用される。
The oxygen may be pure oxygen, but those diluted with other gas can also be used suitably, such as water vapor,
It may contain carbon dioxide, carbon monoxide, argon, nitrogen, etc. For example, from the viewpoint of easy availability, air, oxygen-enriched air, etc. are preferably used as a gas containing oxygen.

【0031】反応系に導入するスチームの量は、ATR
反応領域に供給される改質原料に含まれる炭素原子モル
数に対するATR反応領域に供給される水分子モル数の
比(スチーム/カーボン比)として規定され、この値は
好ましくは0.3〜10、より好ましくは0.5〜5、
さらに好ましくは1〜3とする。この値が上記範囲より
小さい場合には触媒上にコークが析出しやすくなる傾向
があり、また得られる水素分率が低下する傾向があると
いう点で不利であり、一方大きい場合には改質反応は進
むがスチーム発生設備、スチーム回収設備の肥大化を招
く恐れがあるという点で不利である。
The amount of steam introduced into the reaction system depends on the ATR
It is defined as the ratio of the number of moles of water molecules supplied to the ATR reaction region to the number of moles of carbon atoms contained in the reforming raw material supplied to the reaction region (steam / carbon ratio), and this value is preferably 0.3 to 10 , More preferably 0.5 to 5,
More preferably, it is 1-3. If this value is smaller than the above range, coke tends to precipitate on the catalyst, and the hydrogen content obtained tends to decrease, while it is disadvantageous if the value is larger. However, it is disadvantageous in that it may lead to enlargement of steam generation equipment and steam recovery equipment.

【0032】スチームを炭化水素化合物類に添加する方
法は特に制限はないが、反応領域に原料炭化水素化合物
と同時に導入しても良いし、反応領域の別々の位置から
あるいは何回かに分けて一部ずつ導入しても良い。
The method of adding steam to the hydrocarbon compounds is not particularly limited, but it may be introduced into the reaction region at the same time as the starting hydrocarbon compound, or it may be introduced from different positions in the reaction region or divided into several times. You may introduce them part by part.

【0033】酸素の供給量および水蒸気の供給量は、改
質原料の組成と、製造しようとする改質ガスの組成、触
媒層における熱バランス、またコーク発生等を勘案して
適宜決めることができる。
The oxygen supply amount and the steam supply amount can be appropriately determined in consideration of the composition of the reforming raw material, the composition of the reformed gas to be produced, the heat balance in the catalyst layer, the generation of coke, and the like. .

【0034】また、改質原料、水蒸気および酸素を含む
混合ガスの空間速度は触媒の合計量基準、標準温度・圧
力換算(15℃、1気圧{0.101MPa})でGH
SVが好ましくは500〜1,000,000h-1、よ
り好ましくは1,000〜800,000h-1,さらに
好ましくは1,500〜500,000h-1の範囲に設
定される。この時、酸素/カーボン比および空間速度を
適宜制御することにより改質器内の温度を好ましくは2
00〜1000℃、より好ましくは300〜900℃、
さらに好ましくは500〜800℃に制御する。
Further, the space velocity of the reforming raw material, the mixed gas containing steam and oxygen is GH on the basis of the total amount of the catalyst and converted into standard temperature / pressure (15 ° C., 1 atm {0.101 MPa}).
The SV is preferably set in the range of 500 to 1,000,000 h -1 , more preferably 1,000 to 800,000 h -1 , and most preferably 1,500 to 500,000 h -1 . At this time, the temperature in the reformer is preferably set to 2 by appropriately controlling the oxygen / carbon ratio and the space velocity.
00-1000 ° C, more preferably 300-900 ° C,
More preferably, the temperature is controlled to 500 to 800 ° C.

【0035】本発明では、前述のとおり、ハニカム型触
媒層を主触媒として用いて、粒状またはフォーム状の触
媒(以下、前段触媒層に用いる触媒を前段触媒とい
う。)をその前段触媒層に用いるものである。少なくと
もハニカム型触媒は、オートサーマルリフォーミング用
触媒(ATR触媒)であり酸化活性と水蒸気改質活性と
を有し、三角、四角または六角等の断面形状の孔を有す
るハニカム担体上に触媒成分が担持された触媒である。
また、特開2000−84410号公報、特開2001
−80907号公報、「2000 Annual Pr
ogress Reports(Office of
Transportation Technologi
es)」、米国特許5,929,286号公報などに記
載されるようにニッケルおよび白金、ロジウム、ルテニ
ウムなどの貴金属等がこれら活性を持つことが知られて
おり、触媒成分としてこれらを担持して用いることがで
きる。本発明では、公知のハニカム型ATR触媒を用い
ることができる。尚、ハニカム担体は、通常、アルミ
ナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア、チタニアなどの
セラッミクスから選られる1つまたは2つ以上を組み合
せた材料、または耐熱性金属材料で形成される。
In the present invention, as described above, the honeycomb type catalyst layer is used as the main catalyst, and the granular or foamed catalyst (hereinafter, the catalyst used in the pre-stage catalyst layer is referred to as the pre-stage catalyst) is used in the pre-stage catalyst layer. It is a thing. At least the honeycomb-type catalyst is a catalyst for autothermal reforming (ATR catalyst), has an oxidizing activity and a steam reforming activity, and has a catalyst component on a honeycomb carrier having a cross-sectional shape such as a triangle, square, or hexagon. It is a supported catalyst.
In addition, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-84410 and 2001
-80907, "2000 Annual Pr"
ogress Reports (Office of
Transportation Technology
es) ”, US Pat. No. 5,929,286, etc., nickel and precious metals such as platinum, rhodium, ruthenium, etc. are known to have these activities, and these are supported as catalyst components. Can be used. In the present invention, a known honeycomb type ATR catalyst can be used. The honeycomb carrier is usually made of a material selected from the group consisting of ceramics such as alumina, silica, magnesia, zirconia, titania, or a combination of two or more thereof, or a heat-resistant metal material.

【0036】一方、前段触媒は、ATR触媒または酸化
触媒(一般には部分酸化触媒(POX触媒))のどちら
でもよい。しかし、主触媒であるハニカム型ATR触媒
に達するガス温度を上昇させておくために、POX触媒
である方が好ましい。
On the other hand, the pre-stage catalyst may be either an ATR catalyst or an oxidation catalyst (generally a partial oxidation catalyst (POX catalyst)). However, the POX catalyst is preferable in order to raise the gas temperature reaching the honeycomb-type ATR catalyst which is the main catalyst.

【0037】前段触媒の形状は、粒状またはフォーム状
である。ここで粒状とは、ボール状(球、楕円球等)、
タブレット状(円柱状)、リング状等の形状を含む形状
であり、空隙を保ちながら充填できる粒状の形態を全て
含む。一般的には、ボール状(球、楕円球等)、タブレ
ット状(円柱状)、リング状が用いられる。粒状の形態
は、触媒成分それ自体によってその形状を形成していて
も、また粒状のアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニ
ア、マグネシアなどから選ばれた担体、またはこれら2
種以上を組み合せた担体上に触媒成分を担持した触媒で
あってもどちらでもよい。
The shape of the pre-stage catalyst is granular or foam. Here, the term “granular” means a ball shape (sphere, ellipsoidal sphere, etc.),
It has a shape including a tablet shape (cylindrical shape), a ring shape, and the like, and includes all granular shapes that can be filled while maintaining voids. Generally, a ball shape (sphere, elliptical sphere, etc.), a tablet shape (cylindrical shape), or a ring shape is used. The granular form may be a carrier selected from alumina, silica, zirconia, titania, magnesia, or the like, even if the catalyst component itself forms the shape.
It may be either a catalyst in which a catalyst component is supported on a carrier which is a combination of two or more species.

【0038】また、フォーム状とは、多孔質状であっ
て、各孔が連通して気体が通過できるものであり、その
ようなフォーム状の担体の上に触媒成分を担持した触媒
を用いることができる。本発明で用いる粒状またはフォ
ーム状の触媒はいずれも公知の触媒を用いることができ
る。
Further, the foam-like material is a porous material in which the respective pores communicate with each other so that gas can pass therethrough, and a catalyst in which a catalyst component is carried on such a foam-like carrier is used. You can As the granular or foamed catalyst used in the present invention, a known catalyst can be used.

【0039】前段触媒層は、蓄熱性が高いことが好まし
い。前段触媒層の蓄熱性が高いと、原料ガスの供給量、
圧力等の負荷変動があっても、急激な温度変化が少ない
ため、ハニカム型触媒の温度が急激に低下して反応が停
止したりすることがなく、安定した運転を行うことがで
きる。蓄熱性が高い材料としては、アルミナ、シリカ、
ジルコニア、チタニア、マグネシアなどから選ばれた1
つ、またはこれら2つ以上を組み合せたものが好まし
い。
The pre-catalyst layer preferably has a high heat storage property. When the heat storage property of the front catalyst layer is high, the amount of raw material gas supplied,
Even if there is a load change such as pressure, the temperature does not change abruptly, so that the temperature of the honeycomb catalyst does not suddenly drop and the reaction does not stop, and stable operation can be performed. Materials with high heat storage properties include alumina, silica,
1 selected from zirconia, titania, magnesia, etc.
One or a combination of two or more thereof is preferable.

【0040】図1は、ATR改質器1にハニカム型触媒
2および前段触媒層3が充填された様子を示す。このよ
うに前段触媒は、ハニカム型触媒の上流側に充填され
る。前段触媒の粒径は、改質原料、水蒸気および酸素
(空気)を含むガスが充分に混合できるだけのものが選
ばれる。また、前段触媒の粒径は、ハニカム触媒の孔に
入らないだけの大きさのものが選ばれるか、前段触媒と
ハニカム触媒の間に、適当な網状の区分けを設けてもよ
い。前段触媒の大きさは、例えばボール状のときはその
直径、楕円球のときは長径および短径が、例えば0.5
〜20mmであり、好ましくは1〜10mmであり、長
径/短径比は1〜5である。タブレット状もしくはリン
グ状のときはその高さおよび底面の直径が例えば0.5
〜20mmであり、好ましくは1〜10mmであり、高
さ/直径比は1〜20である。
FIG. 1 shows how the ATR reformer 1 is filled with the honeycomb catalyst 2 and the pre-catalyst layer 3. In this way, the upstream catalyst is packed on the upstream side of the honeycomb catalyst. The particle size of the pre-stage catalyst is selected so that the reforming raw material, steam and a gas containing oxygen (air) can be sufficiently mixed. The particle size of the pre-catalyst is selected so that it does not enter the pores of the honeycomb catalyst, or an appropriate mesh division may be provided between the pre-catalyst and the honeycomb catalyst. The size of the pre-catalyst is, for example, in the case of a ball, its diameter, and in the case of an ellipsoid, the major axis and the minor axis are, for example, 0.5.
It is -20 mm, preferably 1-10 mm, and the major axis / minor axis ratio is 1-5. In the case of tablets or rings, the height and bottom diameter are, for example, 0.5.
~ 20 mm, preferably 1-10 mm, and the height / diameter ratio is 1-20.

【0041】前段触媒層の充填高さは、供給ガスがその
間を通過する間に、改質原料、水蒸気および酸素を含む
ガスが充分に混合できるだけの高さが必要である。前段
触媒とハニカム型触媒の容積比は、0.1:9.9から
3:7の範囲が好ましく、特に0.5:9.5から2:
8の範囲が好ましい。
The filling height of the pre-catalyst layer needs to be high enough to allow the reforming raw material, the gas containing steam and oxygen to be sufficiently mixed while the feed gas passes between them. The volume ratio of the pre-catalyst to the honeycomb catalyst is preferably in the range of 0.1: 9.9 to 3: 7, particularly 0.5: 9.5 to 2:
A range of 8 is preferred.

【0042】また、本発明の1態様においては、前段触
媒のさらに上流にバーナーを設けることができる。バー
ナーは、従来より炭化水素等の改質原料の部分酸化に用
いられる拡散燃焼(ノズル型)バーナーでもよいが、簡
単な構成で部分酸化反応が安定する点および火炎長が短
く装置をコンパクトにできる点で面バーナーが好まし
い。
In addition, in one embodiment of the present invention, a burner can be provided further upstream of the pre-stage catalyst. The burner may be a diffusion combustion (nozzle type) burner conventionally used for partial oxidation of reforming raw materials such as hydrocarbons, but the point that the partial oxidation reaction is stable and the flame length is short and the device can be made compact with a simple configuration. A surface burner is preferable in that respect.

【0043】図2は、その1例を示す図であり、ATR
改質器4にハニカム型触媒層2および前段触媒層3が充
填され、さらに前段触媒3の上流側に面バーナー5が設
けられ、点火のための点火プラグ6が備えられている。
通常の構成では、前段触媒が部分酸化触媒であっても、
加熱して燃焼温度まで上げる必要がある。しかし、この
ATR改質器の構成では、起動時にバーナーを点火して
原料ガスの少なくとも一部を燃焼してガス温度を上げ、
高温ガスを前段触媒およびハニカム触媒に供給すること
で両触媒の温度を速やかに上昇させるので、短い起動時
間で通常運転に入ることができる。バーナーを用いるA
TR改質器の場合も、ハニカム型触媒層、前段触媒層に
関して、バーナーを設けない構成と同様のものが使用で
き、前段触媒は部分酸化触媒が好ましい。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the above.
The reformer 4 is filled with the honeycomb catalyst layer 2 and the pre-catalyst layer 3, a surface burner 5 is provided on the upstream side of the pre-catalyst 3, and a spark plug 6 for ignition is provided.
In a normal configuration, even if the pre-stage catalyst is a partial oxidation catalyst,
It is necessary to heat it up to the combustion temperature. However, in the configuration of this ATR reformer, at the time of startup, the burner is ignited to burn at least a part of the raw material gas to raise the gas temperature,
By supplying the high temperature gas to the pre-stage catalyst and the honeycomb catalyst, the temperatures of both catalysts are rapidly raised, so that the normal operation can be started in a short start-up time. A with burner
Also in the case of the TR reformer, the honeycomb type catalyst layer and the pre-stage catalyst layer may have the same structure as the burner is not provided, and the pre-stage catalyst is preferably a partial oxidation catalyst.

【0044】面バーナーは、燃料と酸素(空気)等の予
混合気を、表裏連通した細孔を有する多孔質板(以下、
バーナーマットという)の裏面(図2では上面)から供
給して表面(図2では下面)まで通過させ、その表面近
傍で着火することによってバーナーマット表面全体にお
いて燃焼を行うものである。面バーナー自体は、従来か
ら利用されており、低NOx、均一面燃焼、低騒音など
の特徴を有している。
The surface burner is a porous plate (hereinafter referred to as a porous plate) having pores in which a premixed gas such as fuel and oxygen (air) communicates with the front and back.
The burner mat is supplied from the back surface (upper surface in FIG. 2) and passed to the front surface (lower surface in FIG. 2), and is ignited in the vicinity of the surface to burn the entire surface of the burner mat. The surface burner itself has been conventionally used and has features such as low NOx, uniform surface combustion, and low noise.

【0045】バーナーマットの平均空隙率は、圧力損失
の観点から、20%以上が好ましく、30%以上がより
好ましい。バーナーマットには、金属繊維の不織布もし
くは織布を焼結したものや、コージェライト、チタニ
ア、ムライト、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ等
のセラミックからなる繊維の不織布もしくは織布を用い
ることができる。
From the viewpoint of pressure loss, the average porosity of the burner mat is preferably 20% or more, more preferably 30% or more. For the burner mat, a non-woven fabric or woven fabric of metal fibers, or a non-woven fabric or woven fabric of fibers made of ceramics such as cordierite, titania, mullite, alumina, silica, and alumina-silica can be used.

【0046】上記金属繊維の製造方法としては、引き抜
き法、溶融紡糸法、ワイヤ切削法、コイル材切削法、び
びり振動切削法、コーティング法、ウイスカー法などの
加工法が挙げられる。金属繊維の平均直径は5〜200
μm、より好ましくは10〜100μmが好ましい。
Examples of the method for producing the above metal fibers include processing methods such as a drawing method, a melt spinning method, a wire cutting method, a coil material cutting method, a chatter vibration cutting method, a coating method and a whisker method. The average diameter of the metal fibers is 5 to 200
μm, more preferably 10 to 100 μm.

【0047】上記繊維の原料の主成分がFe−Cr−S
iやFe−Cr−Alの場合には、焼結処理後酸化雰囲
気で熱処理し、表面にアルミナ層もしくはシリカ層を形
成することも可能で、高温耐熱性を向上することができ
る。また、他の材質であっても、アルミナなどで燃焼バ
ーナーマット表面をコーティングすることで、耐酸化性
を向上することが可能である。
The main component of the raw material of the above fibers is Fe-Cr-S.
In the case of i or Fe-Cr-Al, it is possible to heat-treat in an oxidizing atmosphere after the sintering treatment to form an alumina layer or a silica layer on the surface and improve the high temperature heat resistance. Even if other materials are used, the oxidation resistance can be improved by coating the surface of the combustion burner mat with alumina or the like.

【0048】金属繊維をマット状に成型した後、焼結を
行う場合、真空もしくは非酸化性雰囲気中で800〜1
200℃の範囲で10分〜10時間加熱することができ
る。繊維に荷重をかけつつ焼結を行うことも好適である
が、前記好ましい空隙率が得られるように荷重を調整す
ることが好ましい。
When the metal fibers are molded into a mat and then sintered, 800 to 1 in a vacuum or a non-oxidizing atmosphere.
It can be heated in the range of 200 ° C. for 10 minutes to 10 hours. It is also preferable to perform sintering while applying a load to the fibers, but it is preferable to adjust the load so that the preferable porosity is obtained.

【0049】本発明では、面バーナーに用いるバーナー
マットには、部分酸化改質の活性向上および/または燃
焼性向上のための触媒作用を持つ物質、特には金属を担
持させることが好ましい。担持する金属には炭化水素類
の接触部分酸化または触媒燃焼に用いられる公知の活性
金属を選ぶことができる。
In the present invention, the burner mat used for the surface burner preferably carries a substance having a catalytic action for improving the activity of partial oxidation reforming and / or improving the combustibility, particularly metal. As the supported metal, a known active metal used for catalytic partial oxidation of hydrocarbons or catalytic combustion can be selected.

【0050】接触部分酸化用の活性金属としてはロジウ
ム、ルテニウム、パラジウム、白金などが好ましい。ま
たコスト的に安価であるニッケルも好適である。
As an active metal for catalytic partial oxidation, rhodium, ruthenium, palladium, platinum and the like are preferable. Nickel, which is inexpensive in cost, is also suitable.

【0051】金属の担持量としては、反応促進効果と経
済性の観点から、金属担持バーナーマットに対して0.
1〜30質量%が好ましい。金属の担持方法としては特
に制限なく公知の方法を適用でき、例えば、バーナーマ
ットを金属塩の水溶液中に浸漬させ、担体とするバーナ
ーマットに活性金属を0.1〜30質量%付着させた
後、乾燥、熱分解の工程を行うことで調製可能である。
バーナーマットに担持させる金属量を増やせない場合
は、予混合ガスの流通が妨げられない限り、活性金属を
担持したバーナーマットを複数枚重ねて反応を行うこと
もできる。
From the viewpoint of the reaction accelerating effect and the economical efficiency, the amount of metal supported is 0.
1-30 mass% is preferable. A known method can be applied as a method for supporting the metal without particular limitation. For example, after the burner mat is immersed in an aqueous solution of a metal salt and 0.1 to 30% by mass of the active metal is attached to the burner mat as a carrier. It can be prepared by carrying out the steps of drying, thermal decomposition and pyrolysis.
When the amount of metal supported on the burner mat cannot be increased, a plurality of burner mats supporting active metal can be stacked to carry out the reaction as long as the flow of the premixed gas is not hindered.

【0052】バーナーマットの形状は、通常は、反応器
の断面形状に合わるが、必要により適宜変更してもよ
い。即ち、バーナーマット面積に対して面負荷が小さい
と部分酸化反応が起こりにくくなる傾向があるという点
で不利であり、面負荷が大きいとバーナーマットに過剰
の負荷がかかり、マットの損傷等を招く傾向があるとい
う点で不利となる。このような観点から、面負荷につい
て100〜10000kW/m2が好ましく、1000
〜5000kW/m2がより好ましい。
The shape of the burner mat is usually matched with the sectional shape of the reactor, but it may be appropriately changed if necessary. That is, when the surface load is small with respect to the burner mat area, it is disadvantageous in that the partial oxidation reaction tends to be difficult to occur, and when the surface load is large, an excessive load is applied to the burner mat, resulting in damage to the mat. There is a disadvantage in that there is a tendency. From such a viewpoint, the surface load is preferably 100 to 10,000 kW / m 2 , and 1000
˜5000 kW / m 2 is more preferable.

【0053】点火プラグ6は、面バーナーのための公知
のものを用いることができる。
As the spark plug 6, a known one for a surface burner can be used.

【0054】このように面バーナーを少なくとも起動時
に用いることで、短時間で改質反応を起動できる。
Thus, by using the surface burner at least at the time of starting, the reforming reaction can be started in a short time.

【0055】また本発明では、起動時のみにバーナーを
用いて、起動後はバーナーを使用しないこともできる。
1つの方法として、起動時にのみバーナーを点火し、定
常状態(安定運転)になったときに、バーナーを消す方
法が挙げられる。また、定常状態になったときに改質原
料等を含むガスがバーナーを迂回して、触媒層に入るよ
うにするようにすると、バーナー、特に面バーナーによ
る圧力損失を低減できる。例えば図4に示すように、ハ
ニカム型触媒2、前段触媒層3、その上流に面バーナー
5と点火プラグ6が備えられているATR改質器7に対
して、起動時にバルブ8を開、バルブ9を閉として、改
質原料等を含む原料混合ガスを面バーナーに導いて、バ
ーナーを点火して起動し、定常状態で運転しているとき
には、バルブ8を閉、バルブ9を開として、原料混合ガ
スを面バーナーを通さずに前段触媒層3の上流から供給
してもよい。このとき、面バーナーは通常は消火され
る。
In the present invention, it is also possible to use the burner only at the time of starting and not use the burner after starting.
As one method, there is a method of igniting the burner only at start-up and turning off the burner when a steady state (stable operation) is reached. Further, when the gas including the reforming raw material bypasses the burner and enters the catalyst layer when the steady state is reached, the pressure loss due to the burner, particularly the surface burner can be reduced. For example, as shown in FIG. 4, with respect to the ATR reformer 7 having the honeycomb catalyst 2, the pre-catalyst layer 3, and the surface burner 5 and the spark plug 6 upstream thereof, the valve 8 is opened at startup and the valve is opened. 9 is closed, the raw material mixed gas containing the reforming raw material and the like is guided to the surface burner, the burner is ignited and started, and when operating in a steady state, the valve 8 is closed and the valve 9 is opened to change the raw material. The mixed gas may be supplied from upstream of the front catalyst layer 3 without passing through the surface burner. At this time, the surface burner is usually extinguished.

【0056】以上のような装置を用いて製造された改質
ガスは、水素と一酸化炭素を含有するので、燃料電池用
に使用する場合などのさらに低い一酸化炭素濃度が要求
される用途には、さらに公知のシフト工程反応器やCO
選択酸化装置を通して一酸化炭素を低下して用いること
ができる。
Since the reformed gas produced by using the above apparatus contains hydrogen and carbon monoxide, it is suitable for applications requiring a lower carbon monoxide concentration such as when used for fuel cells. Is a known shift process reactor or CO
Carbon monoxide can be reduced and used through a selective oxidation device.

【0057】[0057]

【実施例】<実施例1>この実施例では、図2に示す装
置構成とした。即ち、Rhを担持したコージェライト製
ハニカム触媒(直径5cm、高さ10cm、セル数40
0cpi)を反応管に充填し、さらに前段触媒としてP
tを担持したγアルミナ球を20ml(直径2mm、触
媒層高さ1cm)した。また面バーナーとして、直径5
cm、厚さ1mm、平均空隙率40%、Fe−Cr−A
l製金属繊維不織布にPtを0.5質量%担持したもの
を用いた。
EXAMPLES Example 1 In this example, the apparatus configuration shown in FIG. 2 was used. That is, a cordierite honeycomb catalyst supporting Rh (diameter 5 cm, height 10 cm, cell number 40
0 cpi) was charged in a reaction tube, and P was used as a pre-stage catalyst.
20 ml of γ-alumina spheres carrying t (diameter: 2 mm, catalyst layer height: 1 cm). As a surface burner, the diameter is 5
cm, thickness 1 mm, average porosity 40%, Fe-Cr-A
A metal fiber non-woven fabric made of 1 supporting 0.5 mass% of Pt was used.

【0058】この改質器に、脱硫灯油(硫黄分1質量p
pm以下)を原料とし、スチーム/カーボン比として
2、空気を酸素/カーボン比として0.5供給した。こ
の時のハニカム触媒における空間速度は、6,000h
-1(灯油、水蒸気および空気の混合ガスに対する空間速
度、15℃・1気圧換算)であった。
In this reformer, desulfurized kerosene (sulfur content 1 mass p
pm or less) was used as a raw material, and a steam / carbon ratio of 2 and air of an oxygen / carbon ratio of 0.5 were supplied. At this time, the space velocity in the honeycomb catalyst was 6,000 h.
-1 (space velocity for mixed gas of kerosene, water vapor, and air, converted to 15 ° C and 1 atm).

【0059】点火プラグにより着火させ、運転を開始
し、ハニカム触媒出口温度とガス組成の経時変化を測定
した結果、約10分で温度とガス組成は安定し、定常運
転に達した。またハニカム触媒出口において断面方向の
温度分布を測定した結果、最高温度630℃、最低温度
627℃であった。
The ignition plug was ignited, the operation was started, and changes with time in the honeycomb catalyst outlet temperature and the gas composition were measured. As a result, the temperature and the gas composition were stable in about 10 minutes, and the steady operation was reached. As a result of measuring the temperature distribution in the cross-sectional direction at the honeycomb catalyst outlet, the maximum temperature was 630 ° C and the minimum temperature was 627 ° C.

【0060】さらに製造されたガス組成は、次に示す通
りであった。 H2 ;40.0vol%(dry) CO ; 8.9vol% CO2;12.3vol% CH4; 0.8vol% 未分解灯油分;1volppm以下 <実施例2>実施例1の脱硫灯油、スチーム、空気の供
給比率を変えずに、供給量を急速に3倍に増加させた。
この時のハニカム触媒における空間速度は、18,00
0h -1(灯油、水蒸気および空気の混合ガスに対する空
間速度、15℃・1気圧換算)に増加した。ハニカム触
媒出口温度とガス組成は、供給量を変化させた後約5分
で安定し、定常運転を継続できた。
The composition of the gas further produced is as follows.
It was Ri. H2  40.0 vol% (dry) CO; 8.9 vol% CO2; 12.3 vol% CHFour0.8 vol% Undegraded kerosene content: 1 volppm or less <Example 2> Supply of desulfurized kerosene, steam and air of Example 1
The supply amount was rapidly tripled without changing the supply ratio.
At this time, the space velocity in the honeycomb catalyst was 18,000.
0h -1(Empty against mixed gas of kerosene, water vapor and air
Inter-speed, converted to 15 ° C and 1 atm). Honeycomb touch
The medium outlet temperature and gas composition are about 5 minutes after changing the supply amount.
It was stable and stable operation could be continued.

【0061】<比較例1>Rhを担持したコージェライ
ト製ハニカム触媒(直径5cm、高さ10cm、セル数
400cpi)を反応管に充填した。
Comparative Example 1 A reaction tube was filled with a Rh-supported cordierite honeycomb catalyst (diameter 5 cm, height 10 cm, cell number 400 cpi).

【0062】この改質器に、脱硫灯油(硫黄分1質量p
pm以下)を原料とし、スチーム/カーボン比として
2、空気を酸素/カーボン比として0.5供給した。こ
の時のハニカム触媒における空間速度は、6,000h
-1(灯油、水蒸気および空気の混合ガスに対する空間速
度、15℃・1気圧換算)であった。
In this reformer, desulfurized kerosene (sulfur content 1 mass p
pm or less) was used as a raw material, and a steam / carbon ratio of 2 and air of an oxygen / carbon ratio of 0.5 were supplied. At this time, the space velocity in the honeycomb catalyst was 6,000 h.
-1 (space velocity for mixed gas of kerosene, water vapor, and air, converted to 15 ° C and 1 atm).

【0063】点火プラグにより着火させ、運転を開始
し、ハニカム触媒出口温度とガス組成の経時変化を測定
した結果、約12分で温度とガス組成は安定し、定常運
転に達した。またハニカム触媒出口において断面方向の
温度分布を測定した結果、最高温度675℃、最低温度
595℃であった。
The ignition plug was ignited, the operation was started, and the changes with time of the honeycomb catalyst outlet temperature and the gas composition were measured. As a result, the temperature and the gas composition were stable in about 12 minutes, and the steady operation was reached. As a result of measuring the temperature distribution in the cross-sectional direction at the honeycomb catalyst outlet, the maximum temperature was 675 ° C and the minimum temperature was 595 ° C.

【0064】さらに製造されたガス組成は、次に示す通
りであった。 H2 ;38.9vol%(dry) CO ;8.0vol% CO2;13.3vol% CH4;1.0vol% 未分解灯油分;250volppm <比較例2>比較例1の脱硫灯油、スチーム、空気の供
給比率を変えずに、供給量を急速に3倍に増加させた。
この時のハニカム触媒における空間速度は、18,00
0h -1(灯油、水蒸気および空気の混合ガスに対する空
間速度、15℃・1気圧換算)に増加した。ハニカム触
媒出口温度は急速に低下し、反応が停止した。
The composition of the gas produced further is as follows.
It was Ri. H2  38.9 vol% (dry) CO: 8.0 vol% CO2; 13.3 vol% CHFour1.0 vol% Undegraded kerosene content: 250 volppm <Comparative Example 2> Desulfurization kerosene of Comparative Example 1, supply of steam and air
The supply amount was rapidly tripled without changing the supply ratio.
At this time, the space velocity in the honeycomb catalyst was 18,000.
0h -1(Empty against mixed gas of kerosene, water vapor and air
Inter-speed, converted to 15 ° C and 1 atm). Honeycomb touch
The medium outlet temperature dropped rapidly and the reaction stopped.

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明によれば、ハニカム型触媒を用い
ても、ヒートスポットおよびコールドスポットの発生が
抑えられ、その結果、触媒の劣化や失火もなく安定した
運転が可能になり、同時に原料ガスのスリップを抑制し
水素含有率の高い改質ガスを得ることができる、改質効
率の高い装置および改質方法を提供することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, even if a honeycomb type catalyst is used, generation of heat spots and cold spots is suppressed, and as a result, stable operation can be performed without deterioration or misfire of the catalyst, and at the same time, the raw material can be used. It is possible to provide an apparatus and a reforming method having high reforming efficiency, which can suppress gas slip and obtain a reformed gas having a high hydrogen content.

【0066】また本発明の1態様によれば、起動が速や
かで、短時間で安定した運転に入ることができる改質効
率の高い装置および改質方法を提供することができる。
Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide an apparatus and a reforming method which have a high reforming efficiency and can be started quickly and can start stable operation in a short time.

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

【図1】本発明のオートサーマルリフォーミング改質器
の1例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an autothermal reforming reformer of the present invention.

【図2】本発明のオートサーマルリフォーミング改質器
の1例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of an autothermal reforming reformer of the present invention.

【図3】ハニカム型触媒を示す図である。FIG. 3 is a view showing a honeycomb type catalyst.

【図4】本発明のオートサーマルリフォーミング改質器
の1例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of an autothermal reforming reformer of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ATR改質器 2 ハニカム型触媒層 3 前段触媒層 4 ATR改質器 5 面バーナー 6 点火プラグ 7 ATR改質器 8 バルブ 9 バルブ 1 ATR reformer 2 Honeycomb catalyst layer 3 First stage catalyst layer 4 ATR reformer 5-sided burner 6 spark plugs 7 ATR reformer 8 valves 9 valves

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハニカム型触媒層を備え、この触媒層の
入り口側から改質原料、水蒸気および酸素を含むガスを
供給して改質ガスを製造するオートサーマルリフォーミ
ング改質器において、 前記ハニカム型触媒層の前段に、粒状またはフォーム状
の触媒を充填した前段触媒層が設けられていることを特
徴とするオートサーマルリフォーミング改質器。
1. An auto-thermal reforming reformer comprising a honeycomb type catalyst layer, and a reforming gas is produced by supplying a reforming raw material, a gas containing steam and oxygen from the inlet side of the catalyst layer. An autothermal reforming reformer, characterized in that a pre-stage catalyst layer filled with a granular or foam-like catalyst is provided in front of the mold catalyst layer.
【請求項2】 前記前段触媒層に充填される触媒が、酸
化触媒であることを特徴とする請求項1記載のオートサ
ーマルリフォーミング改質器。
2. The autothermal reforming reformer according to claim 1, wherein the catalyst filled in the front catalyst layer is an oxidation catalyst.
【請求項3】 前記前段触媒層は、前記ハニカム型触媒
層より蓄熱性が高いことを特徴とする請求項1または2
記載のオートサーマルリフォーミング改質器。
3. The heat storage property of the pre-catalyst layer is higher than that of the honeycomb-type catalyst layer.
The described autothermal reforming reformer.
【請求項4】 前記前段触媒層と前記ハニカム型触媒層
の容積比が0.1:9.9から3:7の範囲であること
を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のオートサ
ーマルリフォーミング改質器。
4. The volume ratio of the pre-catalyst layer to the honeycomb-type catalyst layer is in the range of 0.1: 9.9 to 3: 7, and the volume ratio is in the range of 0.1: 9.9 to 3: 7. Auto thermal reforming reformer.
【請求項5】 前記前段触媒層より上流に、少なくとも
起動時に点火されるバーナーが設けられていることを特
徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のオートサーマ
ルリフォーミング改質器。
5. The autothermal reforming reformer according to claim 1, wherein a burner that is ignited at startup is provided at least upstream of the front catalyst layer.
【請求項6】 前記バーナーが、面バーナーであること
を特徴とする請求項5記載のオートサーマルリフォーミ
ング改質器。
6. The autothermal reforming reformer according to claim 5, wherein the burner is a surface burner.
【請求項7】 前記改質原料が、灯油であることを特徴
とする請求項1〜6のいずれかに記載のオートサーマル
リフォーミング改質器。
7. The autothermal reforming reformer according to claim 1, wherein the reforming raw material is kerosene.
【請求項8】 請求項1〜7のいずれかに記載のオート
サーマルリフォーミング改質器を用いて、改質原料、水
蒸気および酸素量を含むガスを供給して改質ガスを製造
するオートサーマルリフォーミング方法。
8. An autothermal manufacturing method for producing a reformed gas by using the autothermal reforming reformer according to claim 1 to supply a gas containing a reforming raw material, steam and an oxygen amount. Reforming method.
【請求項9】 請求項5または6記載のオートサーマル
リフォーミング改質器を用いて、起動時にバーナーを点
火し、燃焼ガスを前記前段触媒層に供給することを特徴
とするオートサーマルリフォーミング方法。
9. An autothermal reforming method using the autothermal reforming reformer according to claim 5 or 6, wherein a burner is ignited at the time of start-up and combustion gas is supplied to the preceding catalyst layer. .
【請求項10】 請求項5または6記載のオートサーマ
ルリフォーミング改質器を用いて、起動時においてはバ
ーナーを点火して燃焼ガスを前記前段触媒層に供給し、
定常状態時においては前記バーナーを消すか、または前
記バーナーを迂回して前記前段触媒層に改質原料、水蒸
気および酸素を含むガスを供給することを特徴とするオ
ートサーマルリフォーミング方法。
10. The autothermal reforming reformer according to claim 5, wherein the burner is ignited at the time of start-up to supply combustion gas to the pre-catalyst layer.
In a steady state, the burner is extinguished, or the burner is bypassed to supply a reforming raw material, a gas containing steam and oxygen to the pre-catalyst layer, and an auto-thermal reforming method.
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