JP2003321203A - Steam reforming system for hydrocarbon - Google Patents

Steam reforming system for hydrocarbon

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JP2003321203A
JP2003321203A JP2002125595A JP2002125595A JP2003321203A JP 2003321203 A JP2003321203 A JP 2003321203A JP 2002125595 A JP2002125595 A JP 2002125595A JP 2002125595 A JP2002125595 A JP 2002125595A JP 2003321203 A JP2003321203 A JP 2003321203A
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JP
Japan
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water
steam reforming
heater
gas
hydrocarbon
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Withdrawn
Application number
JP2002125595A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiro Shimada
寿郎 島田
Yoshibumi Takano
義文 高野
Haruhiko Nakamura
晴彦 中村
Katsu Kuragaki
克 倉垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Chemicals Co Ltd
Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Chemicals Co Ltd
Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steam reforming system which can certainly prevent sulfuric acid corrosion and chlorine SCC (sulfuric acid and chrorine corrosion) corrosion caused on a peripheral surface of a heater tube bundle around an inlet of gas to be heated in a heater by making moisture condensation on all the peripheral surfaces of the heater tube bundle zero. <P>SOLUTION: The steam reforming system involves a water mixing part to mix a raw material hydrocarbon with water and a heat exchanging type steam reforming equipment equipped with a heater to heat the hydrocarbon mixed with water and a combustion chamber. A water preheater is placed at the previous position of the water mixing part. This stream reforming system for the hydrocarbon is characterized by controlling the preheated water temperature at the water preheater to be not higher than boiling temperature. <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、炭化水素の水蒸気
改質システムに関し、より具体的には原料炭化水素に水
を混合する水混合部、水を混合した炭化水素を加熱する
加熱器及び燃焼室を備えた熱交換型水蒸気改質装置を含
む水蒸気改質システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrocarbon steam reforming system, and more specifically, to a water mixing section for mixing raw hydrocarbons with water, a heater for heating hydrocarbons mixed with water, and combustion. The present invention relates to a steam reforming system including a heat exchange steam reformer having a chamber.

【0002】[0002]

【従来の技術】水素の製造法の一つである炭化水素の水
蒸気改質法は、メタン、エタン、プロパン、ブタン、都
市ガス、LPガス、天然ガス、その他の炭化水素ガス
(2種以上の炭化水素の混合物を含む)やアルコール類
を水蒸気により改質して水素リッチな改質ガスを生成さ
せる方法である。水蒸気改質法では水蒸気改質器中での
触媒反応によりそれら炭化水素が水素リッチな改質ガス
へ変えられる。
2. Description of the Related Art A steam reforming method for hydrocarbons, which is one of the methods for producing hydrogen, uses methane, ethane, propane, butane, city gas, LP gas, natural gas, and other hydrocarbon gases (two or more types). A mixture of hydrocarbons) and alcohols are reformed with steam to produce a hydrogen-rich reformed gas. In the steam reforming method, those hydrocarbons are converted into hydrogen-rich reformed gas by a catalytic reaction in the steam reformer.

【0003】図1は水蒸気改質器を原理的に示す図であ
る。概略、バーナーを配置した燃焼部と改質触媒を配置
した改質部とにより構成される。改質部では炭化水素が
水蒸気と反応して水素リッチな改質ガスが生成される。
改質部での反応進行のために外部から熱が供給され、炭
化水素を原料とする場合には750℃乃至800℃程度
以上の温度が必要である。このため燃焼部における燃料
ガスの空気(燃焼用空気)による燃焼により発生した燃
焼熱(ΔH)が改質部に供給される。改質触媒としては
例えばNi系、Ru系等の触媒が用いられる。
FIG. 1 is a diagram showing the principle of a steam reformer. In general, it is composed of a combustion section in which a burner is arranged and a reforming section in which a reforming catalyst is arranged. In the reforming section, the hydrocarbon reacts with steam to produce a hydrogen-rich reformed gas.
Heat is supplied from the outside for the progress of the reaction in the reforming section, and when hydrocarbon is used as a raw material, a temperature of about 750 to 800 ° C. or higher is required. Therefore, the combustion heat (ΔH) generated by the combustion of the fuel gas in the combustion section by the air (combustion air) is supplied to the reforming section. As the reforming catalyst, for example, a Ni-based catalyst, a Ru-based catalyst, or the like is used.

【0004】図2は、バーナーによる燃焼ガスを加熱源
とする熱交換型水蒸気改質装置の構成例を示す図であ
る。なお、図2では本改質装置を縦に配置した態様を示
しているが、横置した態様でも用いられる。図2のとお
り、下部に配置されたバーナーによる燃焼室とこれに連
なる改質部とにより構成される。燃焼室では都市ガス等
の燃料を空気(燃焼用空気)で燃焼させる。改質部は内
管とこれを囲む外管からなる二重管で構成されている。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the construction of a heat exchange type steam reforming apparatus which uses combustion gas from a burner as a heating source. Although FIG. 2 shows a mode in which the present reformer is arranged vertically, it can also be used in a horizontal mode. As shown in FIG. 2, it is composed of a combustion chamber by a burner arranged in the lower part and a reforming section connected to the combustion chamber. In the combustion chamber, fuel such as city gas is burned with air (combustion air). The reforming section is composed of a double tube consisting of an inner tube and an outer tube surrounding the inner tube.

【0005】原料ガス、例えば水を添加した脱硫済み都
市ガスは、上部から外管内(外管と内管の間)に供給さ
れて下降しながら改質される。改質ガスは、その下端部
で折り返して内管内を上昇しながら内管壁を介して熱交
換し、反応熱の一部を改質部に回収する。図2(b)は
その下端部の状態を示す図である。その間、燃焼室で生
成させた燃焼ガスを外管の外周に流通させることで二重
管が間接的に加熱される。燃焼室及び改質部には必要に
応じてそれぞれ温度センサーが配置される。
A raw material gas, for example, desulfurized city gas added with water is supplied from the upper part into the outer pipe (between the outer pipe and the inner pipe) and reformed while descending. The reformed gas returns at its lower end and rises in the inner tube to exchange heat via the inner tube wall, and a part of reaction heat is recovered in the reforming section. FIG. 2B is a diagram showing the state of the lower end portion. Meanwhile, the double pipe is indirectly heated by circulating the combustion gas generated in the combustion chamber to the outer circumference of the outer pipe. A temperature sensor is arranged in each of the combustion chamber and the reforming section as needed.

【0006】図3は上記のような水蒸気改質器を用い、
原料炭化水素(以下、適宜、原料ガスあるいは炭化水素
ガスともいう)の供給からCO変成器に至るまでの過程
を含む水蒸気改質システムを説明する図である。改質触
媒は、都市ガス等の原料ガス中の硫黄化合物により被毒
し性能劣化を来たすので、それらの硫黄化合物を除去す
るために脱硫器へ導入される。脱硫後の原料ガスに水が
添加、混合され、水蒸気改質器の改質部へ導入される。
なお、水としては蒸留水やイオン交換水等の純水が用い
られる。
FIG. 3 shows the use of the steam reformer as described above.
It is a figure explaining a steam reforming system including a process from supply of source hydrocarbon (henceforth, also called source gas or hydrocarbon gas suitably) to a CO shift converter. Since the reforming catalyst is poisoned by the sulfur compounds in the raw material gas such as city gas and deteriorates in performance, it is introduced into the desulfurizer to remove the sulfur compounds. Water is added to the raw material gas after desulfurization, mixed, and introduced into the reforming section of the steam reformer.
Pure water such as distilled water or ion-exchanged water is used as water.

【0007】原料ガスがメタンである場合の改質反応は
総括的には「CH4+2H2O→CO 2+4H2」で示され
る。生成する改質ガス中には未反応のメタン、未反応の
水蒸気、生成炭酸ガスのほか、一酸化炭素(CO)が副
生して8〜15%(容量%)程度含まれている。このた
め改質ガスは、副生COを二酸化炭素(CO2)と水素
へ変えて除去するためにCO変成器にかけられる。CO
変成器中でのシフト反応「CO+H2O→CO2+H2
で必要な水蒸気としては改質部において未反応の残留水
蒸気が利用される。
When the source gas is methane, the reforming reaction is
Generally, "CHFour+ 2H2O → CO 2+ 4H2Indicated by
It Unreacted methane and unreacted methane in the reformed gas produced
In addition to steam and generated carbon dioxide, carbon monoxide (CO)
Around 8 to 15% (volume%) is included. others
For the reformed gas, the by-product CO is converted into carbon dioxide (CO2) And hydrogen
To a CO transformer to remove it. CO
Shift reaction in a transformer "CO + H2O → CO2+ H2"
Unreacted residual water in the reforming section
Steam is used.

【0008】水蒸気改質に必要な水蒸気については、従
来、水混合部で常温の水を炭化水素中へ散布し、次い
で、加熱器(気化器)において、原料ガスの加熱ととも
に、水を加熱して水蒸気を生成させている。加熱源とし
ては、改質器からの燃焼ガスが利用される。水を含む原
料ガスすなわち被加熱ガスが管内を流れ、管外周を被加
熱ガスとは逆方向(向流)に燃焼ガスが流れ、間接熱交
換により被加熱ガスが加熱される。
Regarding steam required for steam reforming, conventionally, water at room temperature is sprayed into hydrocarbons in a water mixing section, and then water is heated in a heater (vaporizer) together with heating of raw material gas. To generate water vapor. The combustion gas from the reformer is used as the heating source. The raw material gas containing water, that is, the heated gas flows in the pipe, the combustion gas flows in the opposite direction (counterflow) to the heated gas around the pipe, and the heated gas is heated by indirect heat exchange.

【0009】図4は水混合部を備えた加熱器の構成例で
ある。本加熱器は多管式加熱器で、都市ガス(脱硫済
み)等の被加熱ガスに水混合部で水が混合され、各管中
を流通して、水の予熱、水の加熱気化、被加熱ガス(都
市ガス等)の加熱を経て改質器へ供給される。加熱媒体
は被加熱ガスとは逆方向に各管外周を流通する。加熱媒
体としては、高温の燃焼排ガスが用いられ、多くは改質
器での改質反応に使用された後の燃焼排ガスが用いられ
る。
FIG. 4 is a structural example of a heater having a water mixing section. This heater is a multi-tubular heater, in which water to be heated such as city gas (desulfurized) is mixed with water in the water mixing section and flows through each pipe to preheat water, heat vaporize water, The heated gas (city gas, etc.) is heated and supplied to the reformer. The heating medium flows through the outer circumference of each tube in the opposite direction to the gas to be heated. As the heating medium, high-temperature combustion exhaust gas is used, and in most cases, combustion exhaust gas after being used for the reforming reaction in the reformer is used.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、図4に
示すような加熱器を配置した図3に示すような水蒸気改
質システムの実機を連続的に運転し水素を製造してきた
ところ、運転中、改質ガス量が減少し、水蒸気改質シス
テムの性能が低下した。その原因は加熱器での原料炭化
水素の燃焼排ガス側への洩れであることが分かった。加
熱器での洩れは、装置能力に対して直かに悪影響を及ぼ
し、システム全体として致命的となる。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have continuously operated an actual steam reforming system as shown in FIG. 3 in which a heater as shown in FIG. 4 is arranged to produce hydrogen. During operation, the amount of reformed gas decreased and the performance of the steam reforming system deteriorated. It was found that the cause was leakage of raw material hydrocarbons in the heater to the combustion exhaust gas side. Leakage in the heater has a direct adverse effect on the device capacity and is fatal for the entire system.

【0011】そこで、上記洩れの原因について追求、検
討したところ、加熱器の被加熱ガスの入口付近の管束外
周面に硫酸腐食及び塩素SCC腐食が生じていることが
観察された。図4中「硫酸腐食及び塩素SCC腐食発生
部」として示す部分である。その原因についてさらに検
討、考察を続けたところ、燃焼排ガスに硫黄分及び塩素
分が含まれており、且つ、燃焼排ガス中の水分の凝縮に
よることが分かった。
Then, when the cause of the above-mentioned leakage was pursued and examined, it was observed that sulfuric acid corrosion and chlorine SCC corrosion occurred on the outer peripheral surface of the tube bundle near the inlet of the heated gas of the heater. This is a portion shown as "sulfuric acid corrosion and chlorine SCC corrosion generation portion" in FIG. As a result of further examination and consideration of the cause, it was found that the flue gas contained sulfur and chlorine and was due to condensation of water in the flue gas.

【0012】燃焼排ガス中の硫黄分及び塩素分の由来に
ついては、脱硫済み都市ガス中には硫黄分はなく、また
塩素成分はないので、硫黄分については、改質器のバー
ナーに導入する燃料(都市ガス)と空気に起因し、塩素
分については、改質器のバーナーに導入する空気に起因
する。加えて、燃焼排ガス中の硫黄分及び塩素分に起因
する硫酸腐食及び塩素SCC腐食は、水分が存在すると
きに起こり、水分が水蒸気の状態では起こらない。水分
は空気に含まれていた分に加え、バーナーに導入する都
市ガスの燃焼により生成する。
As for the source of sulfur and chlorine in the combustion exhaust gas, the desulfurized city gas has no sulfur and no chlorine component. Therefore, the sulfur content is the fuel introduced into the burner of the reformer. (City gas) and air, and chlorine is due to the air introduced into the reformer burner. In addition, sulfuric acid corrosion and chlorine SCC corrosion due to the sulfur content and chlorine content in the combustion exhaust gas occur in the presence of water, and do not occur in the water vapor state. Moisture is generated by combustion of city gas introduced into the burner in addition to the amount contained in air.

【0013】このうち、硫黄分や塩素分については、空
気取入れ部における外気中の亜硫酸ガスや塩素及び塩素
化合物に起因しているものと考えられる。一方、水分に
ついては、加熱器において、水を混合した原料ガス、す
なわち被加熱ガスの各管への分散のずれ(すなわち、各
管のうち被加熱ガスが多量に流れる管と少量流れる管が
あること)に起因して加熱源である燃焼排ガス側に温度
差等が生じ、加熱器における被加熱ガスの入口付近の一
部の管束外周面が露点以下の温度となることにより、硫
酸腐食や塩素SCC腐食が生じていることが分かった。
Of these, the sulfur content and the chlorine content are considered to be caused by sulfurous acid gas, chlorine and chlorine compounds in the outside air in the air intake section. On the other hand, regarding water content, in the heater, the deviation of the dispersion of the raw material gas mixed with water, that is, the heated gas into each tube (that is, there is a tube in which the heated gas flows in a large amount and a small amount in the heated gas flows Temperature difference on the flue gas side, which is the heating source, and the temperature of part of the outer circumference of the tube bundle near the inlet of the heated gas in the heater is below the dew point, which causes sulfuric acid corrosion and chlorine. It was found that SCC corrosion occurred.

【0014】本発明は、上記のような従来の水蒸気改質
システムにおける加熱器で生じる問題、すなわち硫酸腐
食及び塩素SCC腐食に対する以上の原因究明、考察の
結果を基に、その問題を解決するためになされたもので
あり、炭化水素の水蒸気改質システムにおいて、原料炭
化水素の加熱器に対して加熱源として流通させる燃焼排
ガス中の水蒸気の凝縮を回避するようにすることによ
り、長期にわたる連続運転を可能としてなる水蒸気改質
システムを提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems caused by the heater in the conventional steam reforming system, that is, sulfuric acid corrosion and chlorine SCC corrosion, based on the results of the above investigation and consideration. In a hydrocarbon steam reforming system, long-term continuous operation is possible by avoiding condensation of steam in the combustion exhaust gas that is passed as a heating source to the heater for the raw hydrocarbons. It is an object of the present invention to provide a steam reforming system that enables the above.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、原料炭化水素
に水を混合する水混合部、水を混合した炭化水素を加熱
する加熱器及びバーナーによる燃焼室を備えた熱交換型
水蒸気改質装置を含む水蒸気改質システムであって、水
混合部の前段に水予熱器を配置してなることを特徴とす
る炭化水素の水蒸気改質システムを提供する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a heat exchange type steam reforming unit having a water mixing section for mixing raw hydrocarbons with water, a heater for heating hydrocarbons mixed with water, and a combustion chamber with a burner. A steam reforming system including a device, wherein a water preheater is arranged in front of a water mixing section.

【0016】本発明は、水を混合した炭化水素を加熱す
る加熱器及びバーナーによる燃焼室を備えた熱交換型水
蒸気改質装置を含む水蒸気改質システムであって、水混
合部の前段に水予熱器を配置し、且つ、水予熱器による
水の予熱温度を水が沸騰しない温度以下となるようにし
てなることを特徴とする炭化水素の水蒸気改質システム
を提供する。
The present invention is a steam reforming system including a heat exchange type steam reforming device having a heater for heating a hydrocarbon mixed with water and a combustion chamber by a burner. Provided is a steam reforming system for hydrocarbons, wherein a preheater is arranged and a preheating temperature of water by the water preheater is set to a temperature not higher than a temperature at which water does not boil.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明は、原料炭化水素に水を混
合する水混合部、水を混合した炭化水素を加熱する加熱
器及びバーナーによる燃焼ガスを加熱源とする水蒸気改
質装置を備えた水蒸気改質システムを対象とする。そし
て、該水混合部の前段に水予熱器を配置してなることを
特徴とし、水を予め水予熱器により加熱した後、原料炭
化水素に混合するようにして構成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention comprises a water mixing section for mixing raw hydrocarbons with water, a heater for heating hydrocarbons mixed with water, and a steam reforming apparatus using combustion gas from a burner as a heating source. For steam reforming system. Further, a water preheater is arranged in the preceding stage of the water mixing section, and the water is preheated by the water preheater and then mixed with the raw material hydrocarbon.

【0018】図5は、水混合部の前段に水予熱器を配置
してなる態様例を示す図である。水を先ず水予熱器に通
して予熱した後、水混合部で都市ガス(脱硫済み)等の
被加熱ガスに混合する。予熱した水を混合した被加熱ガ
スは、加熱器における各管中を流通して、水の気化、被
加熱ガスの加熱の過程を経て改質器へ供給される。加熱
媒体である高温の燃焼排ガスは被加熱ガスとは逆方向に
各管外周を流通する。
FIG. 5 is a view showing an example of a mode in which a water preheater is arranged in the preceding stage of the water mixing section. Water is first passed through a water preheater to be preheated and then mixed with a heated gas such as city gas (desulfurized) in a water mixing section. The heated gas mixed with preheated water flows through each tube in the heater, and is supplied to the reformer through the process of vaporizing water and heating the heated gas. High-temperature combustion exhaust gas, which is a heating medium, flows through the outer circumference of each tube in the opposite direction to the gas to be heated.

【0019】予熱器における加熱媒体としては、図5及
び後述図6のように、水蒸気改質装置(改質器)より発
生し、水を混合した炭化水素を加熱する加熱器を経て排
出される燃焼排ガスを用いてもよく、水蒸気改質装置
(改質器)より排出される燃焼排ガスを分岐させた燃焼
排ガスを用いてもよい。
As a heating medium in the preheater, as shown in FIG. 5 and FIG. 6 which will be described later, it is generated from a steam reforming device (reformer) and discharged through a heater for heating hydrocarbon mixed with water. The combustion exhaust gas may be used, or the combustion exhaust gas discharged from the steam reforming device (reformer) may be used.

【0020】このように、水を予め水予熱器で加熱した
後、水混合部に供給し、加熱器での燃焼排ガスを水分露
点より高い温度とすることで、加熱器における全ての管
束外周面での水分凝縮をゼロとすることができ、これに
より、加熱器の被加熱ガスの入口付近の管束外周面に生
じる硫酸腐食及び塩素SCC腐食を防止することができ
る。
As described above, by heating water in advance with the water preheater and then supplying it to the water mixing section so that the combustion exhaust gas in the heater has a temperature higher than the moisture dew point, all the outer peripheral surfaces of the tube bundles in the heater are heated. It is possible to reduce the water condensation at 0 to prevent sulfuric acid corrosion and chlorine SCC corrosion that occur on the outer peripheral surface of the tube bundle near the inlet of the heated gas of the heater.

【0021】本発明において水予熱器を配置する理由が
上記のとおりであることから、水予熱器における水の加
熱を燃焼排ガス中の水分の露点温度以上とすることが重
要である。これにより、加熱器の管束外面での水分凝縮
の可能性をゼロとすることができる。バーナーによる燃
焼室へ供給する燃料に硫黄分が含まれ、また供給空気
に、万一塩素が含まれていても、加熱器を流通する燃焼
排ガス中の水分は水蒸気の状態であるので、加熱器の管
束外面は腐食しない。
Since the reason for disposing the water preheater in the present invention is as described above, it is important to heat the water in the water preheater to the dew point temperature of water in the combustion exhaust gas or higher. As a result, the possibility of water condensation on the outer surface of the tube bundle of the heater can be reduced to zero. Even if the fuel supplied to the combustion chamber by the burner contains sulfur and the supplied air contains chlorine, the moisture in the combustion exhaust gas flowing through the heater is in the state of water vapor. The outer surface of the tube bundle does not corrode.

【0022】本発明においては、水予熱器における水の
予熱温度を、好ましくは、運転圧力で水が沸騰しない温
度以下で、且つ、燃焼排ガスの水分露点温度以上になる
ように制御する。これにより、水予熱器における水の予
熱が、ガス−液混合下ではなく、液(水)の加熱になる
ため、伝熱効率が向上し伝熱面積が小さくできる。この
ため、従来のように(図3参照)加熱器単独の場合に比
べて、伝熱面積を全体として(水予熱器+加熱器)削減
することができる(本発明における水予熱器+加熱器の
伝熱面積<従来における加熱器単独の伝熱面積)。
In the present invention, the preheating temperature of water in the water preheater is preferably controlled so as to be equal to or lower than the temperature at which water does not boil at the operating pressure and equal to or higher than the moisture dew point temperature of combustion exhaust gas. As a result, the preheating of water in the water preheater is heating of the liquid (water), not under gas-liquid mixing, so that the heat transfer efficiency is improved and the heat transfer area can be reduced. For this reason, the heat transfer area as a whole (water preheater + heater) can be reduced (water preheater + heater according to the present invention) as compared with the case of a conventional heater alone (see FIG. 3). Heat transfer area <heat transfer area of conventional heater alone).

【0023】図6は、図3に示すような水蒸気改質シス
テムにおいて、水混合部の前段に本発明に係る水予熱器
を配置してなる態様例を示す図である。図6中、矢印
(→)は対応するガスが流れている場合の流れ方向であ
る。水は、改質装置より発生し、水を混合した炭化水素
ガスを加熱する加熱器を経て排出される燃焼排ガスを熱
源とする水予熱器で予熱された後、炭化水素ガスに混合
される。ここで、上記熱源に代えて、改質器より排出さ
れる燃焼排ガスを熱源としてもよい。
FIG. 6 is a view showing an example of a mode in which the water preheater according to the present invention is arranged in the preceding stage of the water mixing section in the steam reforming system as shown in FIG. In FIG. 6, the arrow (→) indicates the flow direction when the corresponding gas is flowing. Water is preheated by a water preheater having a combustion exhaust gas generated from a reformer and discharged through a heater for heating hydrocarbon gas mixed with water as a heat source, and then mixed with hydrocarbon gas. Here, instead of the heat source, the combustion exhaust gas discharged from the reformer may be used as the heat source.

【0024】都市ガス等の原料ガスは、脱硫器を経た
後、上記のようにして予熱された水が混合され、水が混
合された炭化水素ガスは加熱器で加熱される。なお、図
6では、予熱後の水は、脱硫器から加熱器への導管中に
供給するように示しているが、図5に示すような加熱器
を用いる場合には、その水混合部に供給される。
After passing through the desulfurizer, the raw material gas such as city gas is mixed with the water preheated as described above, and the hydrocarbon gas mixed with the water is heated by the heater. In FIG. 6, the preheated water is shown to be supplied into the conduit from the desulfurizer to the heater. However, when the heater as shown in FIG. Supplied.

【0025】加熱器で加熱された水蒸気含有炭化水素ガ
スは改質装置(改質器)の改質部に導入される。改質装
置は改質部とバーナーによる燃焼室を備えており、バー
ナーでは都市ガスを空気で燃焼させる。生成燃焼ガス
は、加熱器で加熱された水蒸気含有炭化水素ガスを加熱
して改質する熱源として利用された後、改質装置から排
出される。排出燃焼排ガスは、さらに加熱器及びこれに
続く水予熱器の熱源として用いられる。改質装置で生成
した改質ガスは、空気予熱器の熱源として利用される。
The steam-containing hydrocarbon gas heated by the heater is introduced into the reforming section of the reformer (reformer). The reformer is equipped with a reformer and a combustion chamber by a burner, and burner burns city gas with air. The produced combustion gas is discharged from the reformer after being used as a heat source for heating and reforming the steam-containing hydrocarbon gas heated by the heater. The exhaust flue gas is further used as a heat source for the heater and the subsequent water preheater. The reformed gas generated by the reformer is used as a heat source for the air preheater.

【0026】[0026]

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないこと
はもちろんである。
The present invention will be described in more detail based on the following examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples.

【0027】〈実施例〉図6に示す水蒸気改質システ
ム、すなわち水予熱器を設置した水蒸気改質システムを
用いて実施した。改質装置として図2に示すバーナーに
よる燃焼ガスを加熱源とする熱交換型水蒸気改質装置を
用い、その改質部には改質触媒(アルミナにNiを担持
した触媒)を充填した。水予熱器、加熱器を含む部分の
構成は、図5に示すとおりである。原料ガスとして都市
ガス(13A)を用いた。
Example A steam reforming system shown in FIG. 6, that is, a steam reforming system equipped with a water preheater was used. As the reforming device, a heat exchange type steam reforming device using a combustion gas from a burner shown in FIG. 2 as a heating source was used, and the reforming section was filled with a reforming catalyst (a catalyst in which Ni was supported on alumina). The structure of the part including the water preheater and the heater is as shown in FIG. City gas (13A) was used as a raw material gas.

【0028】定常運転で500Nm3/hの水素ガスを
製造する水蒸気改質システムを起動し、以降、長期にわ
たり連続的に運転している。図6中、定常運転時におけ
る、各箇所における流量、温度を併記している。こうし
て運転を続けているが、加熱器の被加熱ガスの入口付近
の管束外周面に硫酸腐食及び塩素SCC腐食は全く認め
られなかった。このように、本発明による効果は明らか
である。
The steam reforming system, which produces hydrogen gas of 500 Nm 3 / h in a steady operation, is started, and thereafter, it is continuously operated for a long period of time. In FIG. 6, the flow rate and temperature at each location during steady operation are also shown. Although the operation was continued in this way, sulfuric acid corrosion and chlorine SCC corrosion were not observed at all on the outer peripheral surface of the tube bundle near the inlet of the gas to be heated of the heater. Thus, the effect of the present invention is clear.

【0029】〈比較例〉比較例として、図7に示す水蒸
気改質システム用いて連続運転した。図7のとおり、こ
の改質システムは、水予熱器を設置しない、改質システ
ムである。加熱器として図4に示す加熱器を用い、これ
以外は実施例と同じくして連続運転した。図7中、定常
運転時における、各箇所における流量、温度を併記して
いる。運転3年経過時に、製造水素量が減少した。その
原因について追求したところ、加熱器の被加熱ガスの入
口付近の管束外周面に硫酸腐食及び塩素SCC腐食が発
生し、燃焼排ガス側への原料炭化水素ガスの洩れが生じ
ていることが観察された。
Comparative Example As a comparative example, continuous operation was carried out using the steam reforming system shown in FIG. As shown in FIG. 7, this reforming system is a reforming system without a water preheater. The heater shown in FIG. 4 was used as the heater, and other than this, continuous operation was performed in the same manner as in the example. In FIG. 7, the flow rate and temperature at each location during steady operation are also shown. After three years of operation, the amount of hydrogen produced decreased. In pursuit of the cause, it was observed that sulfuric acid corrosion and chlorine SCC corrosion occurred on the outer peripheral surface of the tube bundle near the inlet of the heated gas of the heater, and the raw hydrocarbon gas leaked to the combustion exhaust gas side. It was

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、加熱器における全ての
管束外周面での水分凝縮をゼロとすることができ、これ
により加熱器における被加熱ガス(水+炭化水素ガス)
の入口付近の管束外周面に生じる硫酸腐食及び塩素SC
C腐食を確実に防止することができる。これにより、加
熱器の構成材料として硫酸腐食及び塩素SCC腐食を考
慮する必要がないなど各種有用な効果が得られる。
According to the present invention, it is possible to reduce the water condensation on all the outer peripheral surfaces of the tube bundle in the heater, and thereby the heated gas (water + hydrocarbon gas) in the heater.
Sulfuric acid corrosion and chlorine SC on the outer surface of the tube bundle near the inlet of the
C corrosion can be reliably prevented. As a result, various useful effects can be obtained such as it is not necessary to consider sulfuric acid corrosion and chlorine SCC corrosion as the constituent material of the heater.

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

【図1】水蒸気改質器を原理的に示す図FIG. 1 is a diagram showing a steam reformer in principle.

【図2】バーナーによる燃焼ガスを加熱源とする熱交換
型水蒸気改質装置の構成例を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a heat exchange type steam reforming apparatus using a combustion gas from a burner as a heating source.

【図3】水蒸気改質器を用い、炭化水素ガスの供給から
CO変成器に至るまでの過程を含む水蒸気改質システム
を説明する図
FIG. 3 is a diagram illustrating a steam reforming system including a process from a supply of hydrocarbon gas to a CO shifter using a steam reformer.

【図4】水混合部を備えた加熱器の構成例を示す図FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a heater having a water mixing unit.

【図5】水混合部の前段に水予熱器を配置してなる本発
明の態様例を示す図
FIG. 5 is a diagram showing an example of an embodiment of the present invention in which a water preheater is arranged in the preceding stage of a water mixing section.

【図6】水蒸気改質システムにおいて、水混合部の前段
に水予熱器を配置してなる態様例を示す図
FIG. 6 is a diagram showing an example of a mode in which a water preheater is arranged in a preceding stage of a water mixing section in a steam reforming system.

【図7】水予熱器を配置しない水蒸気改質システムを示
す図(比較例)
FIG. 7 is a diagram showing a steam reforming system without a water preheater (comparative example).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高野 義文 東京都新宿区西新宿3ー7ー1 東京ガス ケミカル株式会社内 (72)発明者 中村 晴彦 神奈川県川崎市川崎区大川町2ー1 三菱 化工機株式会社内 (72)発明者 倉垣 克 神奈川県川崎市川崎区大川町2ー1 三菱 化工機株式会社内 Fターム(参考) 4G140 EA03 EA06 EB03 EB12 EB43 EB44    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yoshifumi Takano             Tokyo Shinjuku 3-7-1 Nishishinjuku Tokyo Gas             Within Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Haruhiko Nakamura             2-1 Okawa-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Mitsubishi             Kakoki Co., Ltd. (72) Inventor Katsura Kuragaki             2-1 Okawa-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Mitsubishi             Kakoki Co., Ltd. F-term (reference) 4G140 EA03 EA06 EB03 EB12 EB43                       EB44

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】原料炭化水素に水を混合する水混合部、水
を混合した炭化水素を加熱する加熱器及び燃焼室を備え
た熱交換型水蒸気改質装置を含む水蒸気改質システムで
あって、該水混合部の前段に水予熱器を配置してなるこ
とを特徴とする炭化水素の水蒸気改質システム。
1. A steam reforming system comprising a heat exchange type steam reforming apparatus comprising a water mixing section for mixing raw hydrocarbons with water, a heater for heating hydrocarbons mixed with water, and a combustion chamber. A steam reforming system for hydrocarbons, characterized in that a water preheater is arranged in the preceding stage of the water mixing section.
【請求項2】原料炭化水素に水を混合する水混合部、水
を混合した炭化水素を加熱する加熱器及び燃焼室を備え
た熱交換型水蒸気改質装置を含む水蒸気改質システムで
あって、該水混合部の前段に水予熱器を配置し、且つ、
水予熱器による水の予熱温度を水が沸騰しない温度以下
に制御するようにしてなることを特徴とする炭化水素の
水蒸気改質システム。
2. A steam reforming system including a heat exchange type steam reforming apparatus comprising a water mixing section for mixing raw hydrocarbons with water, a heater for heating hydrocarbons mixed with water, and a combustion chamber. Arranging a water preheater in front of the water mixing section, and
A steam reforming system for hydrocarbons, characterized in that the preheating temperature of water by a water preheater is controlled to be equal to or lower than a temperature at which water does not boil.
【請求項3】前記水予熱器の加熱源が、水蒸気改質装置
より発生し水を混合した炭化水素を加熱する加熱器を経
て排出される燃焼排ガスであることを特徴とする請求項
1〜2のいずれか1項に記載の炭化水素の水蒸気改質シ
ステム。
3. The heating source of the water preheater is a combustion exhaust gas discharged through a heater for heating a hydrocarbon mixed with water generated from a steam reformer. 3. The hydrocarbon steam reforming system according to any one of 2 above.
【請求項4】前記水予熱器の加熱源が、水蒸気改質装置
より排出される燃焼排ガスであることを特徴とする請求
項1〜2のいずれか1項に記載の炭化水素の水蒸気改質
システム。
4. The steam reforming of hydrocarbon according to claim 1, wherein the heating source of the water preheater is combustion exhaust gas discharged from the steam reforming device. system.
【請求項5】請求項3〜4のいずれか1項に記載の炭化
水素の水蒸気改質システムにおいて、水予熱器における
水の予熱温度を、水が沸騰しない温度以下で且つ燃焼排
ガスの水分露点温度以上に制御するようにしてなること
を特徴とする炭化水素の水蒸気改質システム。
5. The hydrocarbon steam reforming system according to any one of claims 3 to 4, wherein the preheating temperature of water in the water preheater is not higher than the temperature at which water does not boil and the moisture dew point of the combustion exhaust gas. A hydrocarbon steam reforming system characterized by being controlled to a temperature or higher.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009298618A (en) * 2008-06-11 2009-12-24 Ihi Corp Apparatus and method for reforming organic compound
CN107585740A (en) * 2016-07-07 2018-01-16 乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司 Anticorrosion reformer tubes with internal heat exchange

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CN107585740B (en) * 2016-07-07 2022-12-20 乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司 Corrosion resistant reformer tubes with internal heat exchange

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