JP2007319788A

JP2007319788A - Catalyst reactor

Info

Publication number: JP2007319788A
Application number: JP2006153255A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Kotogami; 佳秀言上; Mitsuaki Nakada; 光昭中田; Hideki Koseki; 秀規小関; Toshio Shinoki; 俊雄篠木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2007-12-13

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a catalyst reactor which prevent an excessive increase of the pressure loss even when a fine-mesh filter capturing a catalyst in powder form is mounted. <P>SOLUTION: The catalyst reactor has a passage structure 7 comprising a reaction gas generation passage 5 containing a catalyst 13 in order to generate a reaction gas 4 from an incoming raw material 3, a reaction gas passage 6 arranged in the reaction gas generation passage 5 through an intermediate wall 9 and allowing the reaction gas 4 to pass through in the direction opposite to that for the raw material 3, and a connection passage 19 connecting the reaction gas generation passage 5 with the reaction gas passage 6. The passage 19 has a hole 5a formed in the intermediate wall 9 and connecting the passages 5 and 6, and a reaction gas blocking section 11 blocking the flow of the reaction gas 4 within the passage 19 is formed in the intermediate wall 9 on the side opposite to the side of the catalyst 13 with respect to the hole 5a. The area of the hole 5a is larger than the cross-section of the reaction gas generation passage 5 or reaction gas passage 6 in the direction perpendicular to that for the flow of the reaction gas 4, and a filter 15 allowing the reaction gas 4 to pass through is arranged in the hole 5a. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、触媒を用いて原料から反応ガスを生成する際に、粉化した触媒を捕捉するフィルターを備えた触媒反応器に関する。 The present invention relates to a catalytic reactor provided with a filter for capturing a powdered catalyst when a reaction gas is generated from a raw material using the catalyst.

従来、頂部中央にバーナーを装備した炉内に触媒を充填した二重円筒型改質管を設置し、この二重円筒型改質管に原料を導入して水素リッチな改質ガスを得る触媒反応器において、二重円筒型改質管の出口側付近には、粉化した触媒を捕捉するために、二重円筒型改質管の断面形状に対応したリング形のフィルターを備えた触媒反応器が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a double cylinder type reforming pipe filled with a catalyst is installed in a furnace equipped with a burner at the center of the top, and a raw material is introduced into the double cylindrical type reforming pipe to obtain a hydrogen-rich reformed gas. In the reactor, a catalytic reaction with a ring-shaped filter corresponding to the cross-sectional shape of the double-cylinder reforming tube is used near the outlet of the double-cylinder reforming tube to capture the powdered catalyst. A container is known (see, for example, Patent Document 1).

特開平５−７６７７５号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-76775

しかしながら、従来の触媒反応器の場合、粉化した触媒の中で、小さな触媒を捕捉するために、目の細かいフィルターを装着すると、圧力損失が過大に増加し、フィルターを定期的にメンテナンスする必要がある等の問題点があった。 However, in the case of conventional catalytic reactors, if a fine filter is attached to capture a small catalyst in the powdered catalyst, the pressure loss increases excessively, and it is necessary to maintain the filter regularly. There was a problem such as.

この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、粉化した触媒を捕捉するために、目の細かいフィルターを装着しても、圧力損失が過大に増加するのを防ぐことができる触媒反応器を提供するものである。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems. The purpose of this invention is to prevent pressure loss even if a fine filter is attached to capture the powdered catalyst. A catalytic reactor capable of preventing an excessive increase is provided.

この発明に係る触媒反応器は、触媒を内部に有し流入した原料から化学反応により反応ガスを生成する反応ガス生成流路と、この反応ガス生成流路に壁を介して隣接して設けられ前記反応ガスが前記原料と反対方向に通過する反応ガス通過流路と、前記反応ガス生成流路と前記反応ガス通過流路とを連通した連通路とを有した流路構造体を備えた触媒反応器において、前記連通路は、前記壁に設けられ前記反応ガス生成流路と前記反応ガス通過流路とを連通した孔を有し、前記孔より反触媒側の前記壁には、前記連通路内の前記反応ガスの流通を妨げる反応ガス遮蔽部が設けられ、前記孔の面積は、前記反応ガス生成流路または前記反応ガス通過流路の前記反応ガスの流れに対して垂直方向の断面積より大きく、前記孔には、前記反応ガスが通過可能なフィルターが設けられている。 The catalytic reactor according to the present invention is provided with a reaction gas generation channel for generating a reaction gas by a chemical reaction from an inflowing raw material having a catalyst inside, and adjacent to the reaction gas generation channel via a wall. A catalyst comprising a flow channel structure including a reactive gas passage channel through which the reactive gas passes in a direction opposite to the raw material, and a communication channel communicating the reactive gas generation channel and the reactive gas passage channel In the reactor, the communication path includes a hole provided in the wall and communicating the reaction gas generation flow path and the reaction gas passage flow path, and the wall on the side opposite to the catalyst from the hole has the communication path. A reaction gas shielding portion is provided to prevent the reaction gas from flowing in the passage, and the area of the hole is cut off in a direction perpendicular to the reaction gas flow in the reaction gas generation channel or the reaction gas passage channel. The reaction gas is larger than the area, Over possible filter is provided.

この発明に係る触媒反応器によれば、粉化した触媒を捕捉するために、目の細かいフィルターを装着しても、圧力損失が過大に増加するのを防ぐことができる。 According to the catalytic reactor of the present invention, it is possible to prevent the pressure loss from being excessively increased even if a fine filter is attached to capture the powdered catalyst.

以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付してある。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る触媒反応器の部分断面図である。
実施の形態１に係る触媒反応器の流路構造体７は、円筒形状であり、燃焼ガス１を通す燃焼ガス流路２と、この燃焼ガス流路２の外側に隣接して設けられ、内部に流入した原料３から反応ガス４を生成する反応ガス生成流路５と、この反応ガス生成流路５の外側に隣接して設けられ、反応ガス４を通過させる反応ガス通過流路６と、反応ガス生成流路５と反応ガス通過流路６とを連通した連通路１９とを有している。
燃焼ガス流路２と反応ガス生成流路５との間には、両流路を区画した円筒形状の内壁８が設けられ、反応ガス生成流路５と反応ガス通過流路６との間には、両流路を区画した円筒形状の中壁９が設けられ、反応ガス通過流路６の外側には、円筒形状の外壁１０が設けられている。
また、内壁８、中壁９および外壁１０は、同心に配置されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent members and parts are denoted by the same reference numerals.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the catalytic reactor according to the first embodiment.
The flow channel structure 7 of the catalytic reactor according to the first embodiment has a cylindrical shape, is provided adjacent to the combustion gas flow channel 2 through which the combustion gas 1 passes, and the outside of the combustion gas flow channel 2, A reaction gas generation flow path 5 that generates a reaction gas 4 from the raw material 3 that has flowed into the reaction gas; a reaction gas passage flow path 6 that is provided adjacent to the outside of the reaction gas generation flow path 5 and passes the reaction gas 4; It has a communication path 19 that connects the reaction gas generation flow path 5 and the reaction gas passage flow path 6.
Between the combustion gas flow path 2 and the reaction gas generation flow path 5, a cylindrical inner wall 8 that divides both flow paths is provided, and between the reaction gas generation flow path 5 and the reaction gas passage flow path 6. Is provided with a cylindrical inner wall 9 dividing both flow paths, and a cylindrical outer wall 10 is provided outside the reaction gas passage flow path 6.
Further, the inner wall 8, the middle wall 9 and the outer wall 10 are arranged concentrically.

内壁８の反応ガス４下流側端部と、この内壁８と対向した外壁１０との間には、連通路１９を区画するエンドキャップ１２が設けられている。
中壁９のエンドキャップ１２側端部と、この中壁９と対向した外壁１０との間には、反応ガス４の流通を遮蔽する反応ガス遮蔽部１１が設けられている。
エンドキャップ１２と外壁１０と反応ガス遮蔽部１１とにより、貯留空間５ｂが形成されている。 An end cap 12 is provided between the end of the inner wall 8 on the downstream side of the reaction gas 4 and the outer wall 10 facing the inner wall 8.
A reaction gas shielding portion 11 that shields the flow of the reaction gas 4 is provided between the end portion on the end cap 12 side of the middle wall 9 and the outer wall 10 facing the middle wall 9.
A storage space 5 b is formed by the end cap 12, the outer wall 10, and the reactive gas shielding part 11.

反応ガス生成流路５の内部には、例えば、メタンガスと水を主成分とする原料３から水素等を含む反応ガス４に改質する下式（１）、（２）に示す改質反応を促進させる触媒１３が触媒支持１７によって保持されて充填されている。
ここで、反応ガス生成流路５の出口付近の触媒１３の温度を６５０℃〜７００℃程度にすると、乾燥ガス換算で７５％程度の水素を含む反応ガス４が得られる。触媒１３としては、例えばＮｉ系あるいはＲｕ系のものが用いられる。
反応ガス通過流路６の内部には、反応ガス４を触媒１３に通過させた後に、下式（２）に示すシフト反応のみを選択的に進行させるシフト触媒１４が充填されている。このシフト触媒１４は、例えば、固体高分子型燃料電池に供給する際に用いられる。シフト触媒１４に流通させると、反応ガス４のＣＯ濃度は０．５％程度まで低減する。シフト触媒１４としては、例えばＣｕＺｎ系あるいはＰｔ系が用いられる。
さらに、図示していないが、空気との反応によりＣＯ濃度を１０ｐｐｍ以下まで除去するＣＯ酸化触媒に流通させる。ＣＯ酸化触媒としては、例えばＲｕ系あるいはＰｔ系が用いられる。 In the reaction gas generation flow path 5, for example, reforming reactions shown in the following formulas (1) and (2) for reforming from a raw material 3 mainly composed of methane gas and water to a reaction gas 4 containing hydrogen and the like are performed. A catalyst 13 to be promoted is held and filled by a catalyst support 17.
Here, when the temperature of the catalyst 13 near the outlet of the reaction gas generation flow path 5 is set to about 650 ° C. to 700 ° C., the reaction gas 4 containing about 75% hydrogen in terms of dry gas is obtained. As the catalyst 13, for example, a Ni-based or Ru-based one is used.
The reaction gas passage 6 is filled with a shift catalyst 14 that allows the reaction gas 4 to pass through the catalyst 13 and then selectively advances only the shift reaction represented by the following formula (2). This shift catalyst 14 is used, for example, when supplying the polymer electrolyte fuel cell. When the gas is passed through the shift catalyst 14, the CO concentration of the reaction gas 4 is reduced to about 0.5%. As the shift catalyst 14, for example, a CuZn system or a Pt system is used.
Furthermore, although not shown in figure, it distribute | circulates to the CO oxidation catalyst which removes CO density | concentration to 10 ppm or less by reaction with air. As the CO oxidation catalyst, for example, Ru-based or Pt-based is used.

（水蒸気改質反応）ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ_２ −（１）
（シフト反応）ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２＋Ｈ_２ −（２） (Steam reforming _{_{reaction) CH 4 + H 2 O →}} CO + 3H 2 - (1)
(Shift reaction) CO + H ₂ O → CO ₂ + H ₂ − (2)

触媒１３より下流側の中壁９には、反応ガス生成流路５の断面積より大きい面積を有する孔５ａが形成されている。
中壁９の反応ガス通過流路６側には、孔５ａを覆い、触媒１３のうち粉化したものが反応ガス通過流路６への通過するのを阻止し、反応ガス４が反応ガス通過流路６へ通過するフィルター１５が設けられている。
このフィルター１５は、触媒１３のうち粉化したものの大きさに合わせて、予め、メッシュの大きさや、フィルター１５の枚数を選択することができる。
フィルター１５の一端部は、帯状のバンド１６とともに中壁９に固定されている。
バンド１６と外壁１０との間には、可撓性を有した波形状のコルゲートフィン１８が設けられており、バンド１６が熱により変形するのを防止している。
このコルゲートフィン１８は、材質がステンレスやインコネルを曲げ加工により形成されたものである。ただし、バンド１６の形状や固定方法によっては、これらのコルゲートフィン１８はなくてもよい。 A hole 5 a having an area larger than the cross-sectional area of the reaction gas generation flow path 5 is formed in the inner wall 9 on the downstream side of the catalyst 13.
The reaction gas passage channel 6 side of the inner wall 9 covers the hole 5a and prevents the pulverized catalyst 13 from passing through the reaction gas passage channel 6, so that the reaction gas 4 passes through the reaction gas. A filter 15 passing through the flow path 6 is provided.
The filter 15 can be selected in advance according to the size of the powdered catalyst 13 and the size of the mesh and the number of the filters 15.
One end of the filter 15 is fixed to the inner wall 9 together with the band 16.
A flexible corrugated fin 18 is provided between the band 16 and the outer wall 10 to prevent the band 16 from being deformed by heat.
The corrugated fins 18 are formed by bending stainless steel or inconel. However, depending on the shape of the band 16 and the fixing method, these corrugated fins 18 may not be provided.

次に、実施の形態１に係る触媒反応器の動作について説明する。
図示しない原料供給口から、反応ガス生成流路５に、原料３を供給する。また、図示しない燃焼ガス供給口から、燃焼ガス流路２に、水蒸気改質反応の熱源として、１０００℃程度の燃焼ガス１を供給する。
触媒１３を通過した原料３は、反応ガス４に改質し、触媒１３の出口付近では、７００℃程度の温度になる。
ここで、触媒反応器の起動および停止の熱サイクルに伴い、内壁８と中壁９の熱膨張および収縮によって、反応ガス生成流路５の幅が変形して、内壁８と中壁９とが繰り返し触媒１３に荷重をかける。その結果、触媒１３が破壊され、粉化した一部が反応ガス４とともに反応ガス生成流路５の下流側に流出する。 Next, the operation of the catalytic reactor according to Embodiment 1 will be described.
The raw material 3 is supplied to the reaction gas generation flow path 5 from a raw material supply port (not shown). Further, a combustion gas 1 of about 1000 ° C. is supplied from a combustion gas supply port (not shown) to the combustion gas passage 2 as a heat source for the steam reforming reaction.
The raw material 3 that has passed through the catalyst 13 is reformed into the reaction gas 4 and reaches a temperature of about 700 ° C. near the outlet of the catalyst 13.
Here, with the thermal cycle of starting and stopping of the catalytic reactor, the width of the reaction gas generation flow path 5 is deformed by the thermal expansion and contraction of the inner wall 8 and the inner wall 9, and the inner wall 8 and the inner wall 9 are separated. A load is repeatedly applied to the catalyst 13. As a result, the catalyst 13 is destroyed, and a part of the pulverized powder flows out to the downstream side of the reaction gas generation flow path 5 together with the reaction gas 4.

中壁９のエンドキャップ１２側端部と、この中壁９と対向した外壁１０との間は、反応ガス遮蔽部１１が設けられているため、反応ガス４は、中壁９に形成された孔５ａからフィルター１５を通過して、反応ガス通過流路６の下流に向かって流れる。この時、触媒１３のうち粉化したものは、フィルター１５により通過を阻止されて、反応ガス生成流路５の下流端部の貯留空間５ｂに貯留する。 Since the reaction gas shielding portion 11 is provided between the end portion on the end cap 12 side of the middle wall 9 and the outer wall 10 facing the middle wall 9, the reaction gas 4 is formed on the middle wall 9. It flows through the filter 15 from the hole 5a and flows downstream of the reactive gas passage 6. At this time, the powdered catalyst 13 is blocked from passing by the filter 15 and stored in the storage space 5 b at the downstream end of the reaction gas generation flow path 5.

孔５ａの面積は、反応ガス生成流路５の断面積より大きいので、反応ガス生成流路５に反応ガス４の流れに直交した方向にフィルター１５を設置したものと比べて、圧力損失を低減させることができる。
実際、本願発明者は、孔５ａの高さを２５ｍｍとして周方向に沿って形成し、フィルター１５としてメッシュサイズが＃１００（隙間１４９μｍ）のものを２枚重ねた場合の圧力損失を試算した結果を図２に示す。比較のため、従来技術に採用していたドーナツ形状の二重円環部分にフィルター１５としてメッシュサイズが＃１００のものを１枚だけ設置した場合の圧力損失についても試算し図２に示している。
実施の形態１に係る触媒反応器では、圧力損失は２２０Ｐａであり、同じメッシュを用いた従来型に対して圧力損失を約１／３に低減させることができる。これは、フィルター１５の反応ガス４が通過する面積を従来の５倍程度に拡大したことによる。
さらに、従来のものは、反応ガス４によるフィルター１５への圧力が高くなり、フィルター１５のメッシュの隙間からだけでなく、フィルター１５と内壁８との間に隙間が生じ、触媒１３のうち粉化したものがすり抜けていた。しかしながら、この触媒反応器では、フィルター１５を二重巻きにして、フィルター１５の面積を孔５ａより大きくして、フィルター１５が孔５ａを覆うことにより、フィルター１５のメッシュの隙間から触媒１３のうち粉化したものがすり抜けるのを防止するだけでなく、フィルター１５と内壁８との間から触媒１３のうち粉化したものがすり抜けるのを防止している。 Since the area of the hole 5a is larger than the cross-sectional area of the reaction gas generation channel 5, the pressure loss is reduced compared to the case where the filter 15 is installed in the reaction gas generation channel 5 in the direction perpendicular to the flow of the reaction gas 4. Can be made.
Actually, the inventor of the present application calculated the pressure loss when the hole 5a was formed along the circumferential direction with a height of 25 mm, and two filters 15 having a mesh size of # 100 (gap 149 μm) were stacked. Is shown in FIG. For comparison, the pressure loss when only one filter with a mesh size of # 100 is installed as the filter 15 in the donut-shaped double annular portion used in the prior art is shown in FIG. .
In the catalytic reactor according to Embodiment 1, the pressure loss is 220 Pa, and the pressure loss can be reduced to about 1/3 compared to the conventional type using the same mesh. This is because the area of the filter 15 through which the reaction gas 4 passes is expanded to about five times the conventional area.
Further, in the conventional one, the pressure on the filter 15 by the reaction gas 4 is increased, and not only from the mesh gap of the filter 15 but also a gap between the filter 15 and the inner wall 8, the catalyst 13 is pulverized. What was done was slipping through. However, in this catalytic reactor, the filter 15 is double wound so that the area of the filter 15 is larger than the hole 5a, and the filter 15 covers the hole 5a. In addition to preventing the powdered material from slipping through, the powdered material of the catalyst 13 is prevented from slipping through between the filter 15 and the inner wall 8.

以上説明したように、実施の形態１に係る触媒反応器によると、中壁９に孔５ａを形成するので、反応ガス生成流路５の断面積より大きい面積の孔５ａを形成することができる。その結果、その孔５ａにメッシュサイズの小さいフィルター１５を設けた場合であっても、反応ガス４のフィルター１５による圧力損失を低減させることができる。 As described above, according to the catalytic reactor according to the first embodiment, since the hole 5a is formed in the inner wall 9, the hole 5a having an area larger than the cross-sectional area of the reaction gas generation channel 5 can be formed. . As a result, even when the filter 15 having a small mesh size is provided in the hole 5a, the pressure loss of the reaction gas 4 by the filter 15 can be reduced.

また、エンドキャップ１２と外壁１０と反応ガス遮蔽部１１とにより、触媒１３のうち粉化したものを貯める貯留空間５ｂが形成されているので、落下した触媒１３が再びフィルター１５へ近づくことを防いでいる。 Further, since the end cap 12, the outer wall 10, and the reactive gas shielding part 11 form a storage space 5b for storing the powdered one of the catalyst 13, the dropped catalyst 13 is prevented from approaching the filter 15 again. It is out.

実施の形態２．
図３は実施の形態２に係る触媒反応器の部分断面図である。
実施の形態２に係る触媒反応器では、実施の形態１と同様に、中壁９に設けられた孔５ａは、触媒１３を通過する原料３の流れに対して平行に形成されている。
反応ガス遮蔽部１１は、繊維物から構成されており、エンドキャップ１２と内壁８と外壁１０とに囲まれた連通路１９の一端部に充填されている。
反応ガス遮蔽部１１の反エンドキャップ１２側の面には、反応ガス遮蔽部１１の飛散を防止するためにキャップ２０が設けられている。
フィルター１５の反応ガス遮蔽部１１側端部は、固定されずに反応ガス遮蔽部１１に挿入されている。
中壁９の反応ガス遮蔽部１１側端部は、内壁８、外壁１０およびエンドキャップ１２とは固着しない構造となっている。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the catalytic reactor according to the second embodiment.
In the catalytic reactor according to the second embodiment, as in the first embodiment, the holes 5 a provided in the inner wall 9 are formed in parallel to the flow of the raw material 3 passing through the catalyst 13.
The reactive gas shielding portion 11 is made of a fiber and is filled in one end portion of the communication passage 19 surrounded by the end cap 12, the inner wall 8, and the outer wall 10.
A cap 20 is provided on the surface of the reaction gas shield 11 opposite to the end cap 12 in order to prevent the reaction gas shield 11 from scattering.
The end portion of the filter 15 on the side of the reactive gas shielding part 11 is inserted into the reactive gas shielding part 11 without being fixed.
The reaction gas shielding part 11 side end part of the middle wall 9 has a structure that does not adhere to the inner wall 8, the outer wall 10, and the end cap 12.
Other configurations are the same as those in the first embodiment.

この実施の形態２に係る触媒反応器によると、フィルター１５の一端部が中壁９に固定され、他端部が固定されることなく、繊維物の反応ガス遮蔽部１１に挿入されているので、中壁９の熱膨張および収縮、フィルター１５の熱膨張および収縮により両者の寸法変化に差異が生じても、フィルター１５に過度の応力がかかり破損するのを防止することができる。 According to the catalytic reactor according to the second embodiment, one end of the filter 15 is fixed to the inner wall 9 and the other end is not fixed, but is inserted into the reactive gas shielding portion 11 of the fibrous material. Even if there is a difference in dimensional change between the two due to the thermal expansion and contraction of the inner wall 9 and the thermal expansion and contraction of the filter 15, it is possible to prevent the filter 15 from being damaged due to excessive stress.

また、フィルター１５の反応ガス遮蔽部１１側端部において、内壁８、中壁９、外壁１０およびフィルター１５の熱膨張および熱収縮の変形によって、中壁９とフィルター１５との接触面に隙間が発生した場合でも、繊維物の反応ガス遮蔽部１１によって、その隙間から反応ガス４が漏れ出てくるのを防止することができる。 Further, at the end of the filter 15 on the side of the reactive gas shield 11, a gap is formed on the contact surface between the inner wall 9 and the filter 15 due to deformation of the inner wall 8, the inner wall 9, the outer wall 10 and the filter 15 due to thermal expansion and contraction. Even if it occurs, the reactive gas shielding part 11 of the fibrous material can prevent the reactive gas 4 from leaking from the gap.

また、中壁９の反応ガス遮蔽部１１側端部は、内壁８、外壁１０およびエンドキャップ１２に固着されていないので、触媒反応器の起動および停止時等に、中壁９の熱膨張および熱収縮が起こった場合でも、内壁８、外壁１０およびエンドキャップ１２との間にかかる熱応力の低減が図れる。その結果、触媒反応器の筐体破壊を防止できることから、信頼性の向上、材料の低コスト化が図れる。 Further, since the end portion of the inner wall 9 on the side of the reaction gas shielding portion 11 is not fixed to the inner wall 8, the outer wall 10, and the end cap 12, the thermal expansion and the inner wall 9 can be reduced when the catalyst reactor is started and stopped. Even when thermal contraction occurs, thermal stress applied between the inner wall 8, the outer wall 10, and the end cap 12 can be reduced. As a result, the casing of the catalytic reactor can be prevented from being destroyed, so that reliability can be improved and material costs can be reduced.

実施の形態３．
図４は実施の形態３に係る触媒反応器の部分断面図である。
実施の形態３に係る触媒反応器では、中壁９の熱膨張および熱収縮による変形した場合に、その変形方向は中壁９の軸線方向およびその軸線に垂直な方向に作用するので、フィルター１５の網目を中壁９の軸線方向および軸線に垂直な方向に対して斜めに設置したものである。
その他の構成は実施の形態２と同様である。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the catalytic reactor according to the third embodiment.
In the catalytic reactor according to Embodiment 3, when the middle wall 9 is deformed due to thermal expansion and contraction, the deformation direction acts on the axial direction of the middle wall 9 and the direction perpendicular to the axial line. The mesh is installed obliquely with respect to the axial direction of the middle wall 9 and the direction perpendicular to the axial line.
Other configurations are the same as those of the second embodiment.

実施の形態３に係る触媒反応器によると、中壁９の熱膨張および熱収縮の方向に対して網目形状のフィルター１５が柔軟性を有する斜め方向に配置されているので、フィルター１５の耐久性が向上し、破損を低減させることができる。 According to the catalytic reactor according to the third embodiment, since the mesh-shaped filter 15 is arranged in an oblique direction having flexibility with respect to the direction of thermal expansion and contraction of the inner wall 9, the durability of the filter 15 Can be improved and damage can be reduced.

なお、上記各実施の形態では、網目形状のフィルター１５を複数枚積層し、フィルター１５のつなぎ目を覆うように配置することができる。その結果、反応ガス４がフィルター１５の周方向のつなぎ目からフィルター１５を通過せずに漏れ出てくるのを防ぐことができる。 In each of the above embodiments, a plurality of mesh-shaped filters 15 can be stacked and disposed so as to cover the joints of the filters 15. As a result, it is possible to prevent the reaction gas 4 from leaking from the joints in the circumferential direction of the filter 15 without passing through the filter 15.

また、上記各実施の形態では、例えば、内壁８に対向した中壁９の面に網目の粗いフィルターを設け、外壁１０に対向した中壁９の面に網目の細かいフィルターを設け、反応ガス４の上流側の網目を粗く、下流側の網目を細かくしてもよい。これにより、触媒１３の粉化したものの中で粒子径の大きいものを上流側で捕捉できるので、下流側の網目の細かなフィルターへの負担を軽減させることができる。その結果、より長期間にわたって圧力損失の上昇を防ぐことができる。また、素線径が大きく網目の粗いフィルターにより、網目の細かいフィルターの機械的強度をサポートすることもできる。その結果、フィルター１５の強度を相対的に高めることができ、耐久性の向上が図れる。 In each of the above embodiments, for example, a coarse filter is provided on the surface of the inner wall 9 facing the inner wall 8, and a fine mesh filter is provided on the surface of the inner wall 9 facing the outer wall 10. The upstream mesh may be coarse and the downstream mesh may be fine. As a result, the powdered catalyst 13 having a large particle diameter can be captured on the upstream side, so that the burden on the fine filter on the downstream side can be reduced. As a result, an increase in pressure loss can be prevented over a longer period. In addition, a filter having a large wire diameter and a coarse mesh can support the mechanical strength of a fine mesh filter. As a result, the strength of the filter 15 can be relatively increased, and durability can be improved.

また、上記実施の形態１および実施の形態２での反応ガス遮蔽部１１を構成する繊維物は、セラミック繊維、石英ウール、ステンレス等の金属繊維等のように、７００℃程度の高温での耐久性および反応ガス雰囲気での耐食性があり、さらに反応ガス組成に逆反応によるメタン化などの悪影響を与えないものであればよい。 Further, the fiber constituting the reactive gas shielding unit 11 in the first embodiment and the second embodiment is durable at a high temperature of about 700 ° C., such as a metal fiber such as ceramic fiber, quartz wool, and stainless steel. And the corrosion resistance in the reaction gas atmosphere, and further, the reaction gas composition may not be adversely affected such as methanation by the reverse reaction.

また、上記各実施の形態では、原料３がメタンガスと水を主成分とし、反応ガス４が水素等を含むものとして説明したが、勿論このものに限らず、例えば、天然ガス（都市ガス等）やエタン、プロパンなどの炭化水素系燃料ガス、ナフサ、ガソリン、灯油、軽油等の液体炭化水素系燃料、メタノール、エタノール等のアルコール系燃料、エーテル系の燃料であってもよい。 Further, in each of the above embodiments, the raw material 3 has been described as having methane gas and water as main components, and the reaction gas 4 includes hydrogen or the like, but of course not limited to this, for example, natural gas (city gas, etc.) Or hydrocarbon fuel gas such as ethane or propane, liquid hydrocarbon fuel such as naphtha, gasoline, kerosene or light oil, alcohol fuel such as methanol or ethanol, or ether fuel.

また、上記実施の形態１および実施の形態２では、フィルター１５を中壁９の反応ガス通過流路６側に設けたものを説明したが、勿論このものに限らず、中壁９の反応ガス生成流路５側に設けてあってもよい。 In the first embodiment and the second embodiment described above, the filter 15 is provided on the reaction gas passage channel 6 side of the middle wall 9. However, the present invention is not limited to this, and the reaction gas on the middle wall 9 is of course. You may provide in the production | generation flow path 5 side.

実施の形態１に係る触媒反応器の部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a catalytic reactor according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る触媒反応器と従来技術のものとの圧力損失の比較を示した図である。It is the figure which showed the comparison of the pressure loss of the catalyst reactor which concerns on Embodiment 1, and the thing of a prior art. 実施の形態２に係る触媒反応器の部分断面図である。4 is a partial cross-sectional view of a catalytic reactor according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態３に係る触媒反応器の部分斜視図である。6 is a partial perspective view of a catalytic reactor according to Embodiment 3. FIG.

Explanation of symbols

１燃焼ガス、２燃焼ガス流路、３原料、４反応ガス、５反応ガス生成流路、５ａ孔、５ｂ貯留空間、６反応ガス通過流路、７流路構造体、８内壁、９中壁、１０外壁、１１反応ガス遮蔽部、１２エンドキャップ、１３触媒、１４シフト触媒、１５フィルター、１６バンド、１７触媒支持、１８コルゲートフィン、１９連通路、２０キャップ。 1 combustion gas, 2 combustion gas flow path, 3 raw material, 4 reaction gas, 5 reaction gas generation flow path, 5a hole, 5b storage space, 6 reaction gas passage flow path, 7 flow path structure, 8 inner wall, 9 middle wall 10 outer wall, 11 reactive gas shielding part, 12 end cap, 13 catalyst, 14 shift catalyst, 15 filter, 16 band, 17 catalyst support, 18 corrugated fin, 19 communication path, 20 cap.

Claims

A reaction gas generation flow path that generates a reaction gas by a chemical reaction from an inflowing raw material having a catalyst inside, and the reaction gas is provided adjacent to the reaction gas generation flow path through a wall in a direction opposite to the raw material. In a catalytic reactor comprising a flow passage structure having a reaction gas passage passage passing therethrough and a communication passage communicating the reaction gas generation passage and the reaction gas passage passage,
The communication path has a hole that is provided in the wall and communicates the reaction gas generation channel and the reaction gas passage channel,
A reaction gas shielding part for preventing the reaction gas from flowing in the communication path is provided on the wall on the side opposite to the catalyst from the hole,
The area of the hole is larger than a cross-sectional area perpendicular to the flow of the reaction gas in the reaction gas generation flow path or the reaction gas passage flow path,
The catalytic reactor, wherein the hole is provided with a filter through which the reaction gas can pass.

2. The catalytic reactor according to claim 1, wherein one end portion of the filter is fixed to the wall and the other end portion is supported by the reaction gas shielding portion having a fiber shape.

2. The filter according to claim 1, wherein the filter has a mesh structure, and is installed such that a knitting direction of the mesh structure is inclined with respect to a flow direction of the reaction gas or a direction perpendicular to the flow of the reaction gas. The catalytic reactor according to claim 2.

The catalytic reactor according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the filters are stacked.

The catalytic reactor according to claim 4, wherein the network of the stacked filters is finer on the downstream side than on the upstream side of the reaction gas in the stacking direction.