JP2008019121A - Hydrogen production device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭化水素系燃料の水蒸気改質により水素を製造する水素製造装置に関し、特にそのCO転化器の改良に関する。 The present invention relates to a hydrogen production apparatus for producing hydrogen by steam reforming of a hydrocarbon-based fuel, and more particularly to improvement of the CO converter.
水素製造装置は、例えば都市ガス、天然ガス、LPガスなどの炭化水素系燃料を原料ガスとし、この原料ガスから水蒸気改質により水素リッチな改質ガスを生成させ、その改質ガスに所定の処理を施すことにより例えば燃料電池用として高純度な水素ガスを得る(例えば特許文献1や特許文献2)。
The hydrogen production apparatus uses a hydrocarbon-based fuel such as city gas, natural gas, or LP gas as a raw material gas, generates a hydrogen-rich reformed gas from the raw material gas by steam reforming, and supplies the reformed gas with a predetermined gas. By performing the treatment, for example, high-purity hydrogen gas is obtained for a fuel cell (for example,
こうした水素製造装置の従来における系統構成の代表的な例を図6に示す。図の例の水素製造装置は、原料ガスに水蒸気を混合して得られる混合原料ガスGmに改質反応を生じさせて改質ガス(未転化改質ガス)Ghを生成する改質器1、冷却水を冷媒として改質器1からの改質ガスGhを所定温度まで冷却する未転化改質ガス用の冷却器2、冷却器2で冷却された改質ガスGhに転化反応(CO転化反応)を生じさせて改質ガスGh中の一酸化炭素を二酸化炭素に転化する転化器(CO転化器)3、冷却水を冷媒として転化器3からの転化済み改質ガスGhsを冷却する転化済み改質ガス用の冷却器4、および転化済み改質ガスGhsを精製して高純度な水素ガスHgとする精製装置5を備えている。
A typical example of a conventional system configuration of such a hydrogen production apparatus is shown in FIG. The hydrogen production apparatus shown in the figure includes a
図7に、転化器3の具体的な構成の例を示す。転化器3は、圧力容器構造の容器11を備えている。容器11は、上部(上流側)に改質器1からの改質ガスGhを取り込むための入口ノズル12が設けられるとともに、下部(下流側)にCO転化済み改質ガスGhsを取り出すための出口ノズル13が設けられ、さらに入口ノズル12から流入した改質ガスGhの流れを容器11の内部で均一化する緩衝板14が入口ノズル12の下流端に近接して設けられている。
FIG. 7 shows an example of a specific configuration of the
また容器11は、所定の大きさのペレット状とされた転化触媒を充填して形成される転化触媒層15が設けられている。この転化触媒層15は、容器11の内周面から突設した支持ラグ16により非拘束的に支持させた、つまり図において左右方向にフリーとなるように支持させた触媒保持板17で転化触媒を保持させるようにして形成されている。その触媒保持板17は、転化触媒が流出するのを防止する一方で、ガスを通過させることができるようにされている。具体的には触媒保持板17は、転化触媒の通過を許容しない程度のサイズの通孔(図示を省略)を多数形成した構造とされている。ここで、触媒保持板17を支持ラグ16により非拘束的に支持させているのは、温度上昇による容器11の径方向熱膨張の影響が触媒保持板17におよばないようにするためである。
The
また容器11は、適切な断熱材18で覆うことで所定の放熱性を有するように構成された保温構造が与えられている。ここで、容器11の保温構造における所定の放熱性とは、転化器3における発熱反応としての転化反応による発熱がある条件下で転化器内の温度が後述の適温上限(例えば300℃)を超えることがないような放熱がなされることを意味している。
The
こうした水素製造装置の運転は以下のようにしてなされる。原料ガスと水蒸気を混合器19で混合して得られる混合原料ガスGmは改質器1に流入する。改質器1では、混合原料ガスGmから改質反応により改質ガスGhを生成する。改質反応は吸熱反応である。そのため改質器1では、例えば900℃程度の加熱ガスにより加熱されつつ改質反応が進むようにされており、改質ガスGhは例えば500℃程度といった高温状態で生成される。
The operation of such a hydrogen production apparatus is performed as follows. A mixed raw material gas Gm obtained by mixing the raw material gas and water vapor in the
改質器1で生成された改質ガスGhは、冷却器2で所定の温度まで冷却される。その所定の温度とは、転化器3における適温である。転化器3での適温は、転化触媒の使用温度と改質ガスGhに残存している水蒸気の凝縮温度で与えられる。ここで、改質ガスGhの残存水蒸気の凝縮温度が転化器3での適温を規定するのは、水蒸気の凝縮により発生するミストが転化触媒層15の転化触媒に悪影響を与えることから、残存水蒸気の凝縮を生じさせないようにするためである。転化触媒には高温用と低温用の2種類があり、図の例の転化触媒は、低温用の銅−亜鉛系であり、その使用温度は例えば300℃以下である。一方、改質ガスGhの残存水蒸気の凝縮温度は、水素製造装置における系統圧力に相関し、一般的な系統圧力0.8Mpaの場合、180℃である。したがって冷却器2では、冷却水などを用いて改質ガスGhを200〜300℃の温度になるように冷却することになるが、発熱反応である転化反応による熱の供給などを考慮して通常は230℃程度になるように冷却する。
The reformed gas Gh generated by the
冷却器2で冷却された改質ガスGhは、転化器3に流入する。転化器3では、改質ガスGhが転化触媒層15の転化触媒に接触することで、当該改質ガスGhに含まれる一酸化炭素をCO+H2O→CO2+H2として二酸化炭素に転化する転化反応を生じ、これにより一酸化炭素濃度が例えば1%以下の転化済み改質ガスGhsが得られる。
The reformed gas Gh cooled by the
転化器3から流出する転化済み改質ガスGhsは、冷却器4で冷却された後に精製装置5に流入する。精製装置5では、転化済み改質ガスGhsを精製して高純度な水素ガスHgを得る。この水素ガスHgは、例えば図外の燃料電池などに供給される。また精製装置5では、精製に伴ってパージガスPgが排ガスとして発生する。このパージガスPgは、改質器1に送られる。
The converted reformed gas Ghs flowing out from the
上述のような水素製造装置では、100%負荷の定格運転の他に低負荷運転がなされる場合がある。低負荷運転では、定格運転の場合に比べて原料ガスや改質ガスなどの流量が少なくなる。こうした低負荷運転を行った場合、転化器に流入する改質ガスの流路量が減少することで転化反応における発熱量が一定以上に減少すると、上述の転化器の保温構造における放熱とのバランスが崩れ、転化器内の温度が適温下限(例えば180℃)を下回る状態を招く可能性を生じる。転化器内の温度が適温下限を下回る状態になると、改質ガスに残存している水蒸気に凝縮を生じ、それで発生するミストによる転化触媒に対する悪影響で転化反応の効率が低下し、転化済み改質ガス中の一酸化炭素濃度が規定値を超えるような状態を招くことになる。そしてこのことは、精製装置における精製に大きな影響をもたらす。すなわち一酸化炭素は精製装置において最も除去が難しいガスであり、転化済み改質ガス中の一酸化炭素濃度が規定値を超えていると、有毒な一酸化炭素を十分に除去するまでの精製を精製装置でなせないようになる可能性がある。 In the hydrogen production apparatus as described above, a low load operation may be performed in addition to a 100% load rated operation. In the low load operation, the flow rate of the raw material gas, the reformed gas, etc. is smaller than that in the rated operation. When such low-load operation is performed, if the amount of heat generated in the conversion reaction is reduced beyond a certain level due to a decrease in the flow rate of the reformed gas flowing into the converter, the balance with the heat dissipation in the heat retaining structure of the converter described above. Collapses, and there is a possibility that the temperature in the converter will be in a state where it falls below the lower limit of the appropriate temperature (for example, 180 ° C.). When the temperature in the converter falls below the lower limit, the water vapor remaining in the reformed gas condenses, and the conversion reaction efficiency decreases due to the adverse effect on the conversion catalyst due to the mist generated thereby. This leads to a state in which the concentration of carbon monoxide in the gas exceeds a specified value. This has a great influence on the purification in the purification apparatus. In other words, carbon monoxide is the most difficult gas to remove in the refining equipment, and if the carbon monoxide concentration in the converted reformed gas exceeds the specified value, purification until sufficient removal of toxic carbon monoxide is performed. There is a possibility that it cannot be done with a refining device.
本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものであり、定格運転の他に低負荷運転も行えるようにされている水素製造装置について、その低負荷運転時でも転化器内の温度を適温範囲に安定的に保つことができるようにすることを課題としている。 The present invention has been made on the basis of the above-described knowledge. For a hydrogen production apparatus that can perform low load operation in addition to rated operation, the temperature in the converter can be set even during the low load operation. An object is to be able to stably maintain the temperature within an appropriate temperature range.
本発明では上記課題を解決するために、原料ガスに改質反応を生じさせて改質ガスを生成する改質器、前記改質器からの前記改質ガスを冷却する冷却器、および前記冷却器で冷却された改質ガスにCO転化反応を生じさせる転化器を備え、前記転化器は、前記CO転化反応のための転化触媒を充填して形成された転化触媒層が内部に設けられた容器を有している水素製造装置において、前記転化器を運転負荷状態に応じて加温することができるようにされた加温系を設けるようにしている。 In the present invention, in order to solve the above-described problems, a reformer that generates a reformed gas by causing a reforming reaction in a raw material gas, a cooler that cools the reformed gas from the reformer, and the cooling Provided with a conversion catalyst layer for forming a CO conversion reaction in the reformed gas cooled in the reactor, and the conversion catalyst layer formed by filling the conversion catalyst for the CO conversion reaction is provided therein. In a hydrogen production apparatus having a container, a heating system is provided that is capable of heating the converter according to an operating load state.
このように、運転負荷状態に応じて転化器を加温できるようにしたことにより、低負荷運転時に転化器に流入する改質ガス量が減少することで転化反応における発熱量が減少しても、その減少分を加温系による加温で補うことができ、したがって低負荷運転時でも転化器内の温度を適温範囲に安定的に保つことができるようになる。 As described above, since the converter can be heated according to the operating load state, the amount of reformed gas flowing into the converter during the low load operation can be reduced, so that the heat generation amount in the conversion reaction can be reduced. The decrease can be compensated for by heating by the heating system, and therefore the temperature in the converter can be stably maintained in the appropriate temperature range even during low load operation.
また本発明では上記のような水素製造装置について、前記加温系における加温ガスとして前記改質ガスを用いるようにしている。このようにすることで、加温系をより簡易な構造で実現できるようになる。 In the present invention, the reformed gas is used as the warming gas in the warming system for the hydrogen production apparatus as described above. In this way, the heating system can be realized with a simpler structure.
また本発明では上記のような水素製造装置について、前記加温系は、前記加温ガスを流すことで前記容器の内部を加温する加温ガス流路、前記改質ガスを前記加温ガスとして前記加温ガス流路に供給する加温ガス供給管路、および前記加温ガス流路を流下した前記加温ガスを戻す加温ガス戻し管路を備えるとともに、前記冷却器から前記転化器への改質ガスの流下状態または前記改質器から前記冷却器への改質ガスの流下状態を制御する第1の弁、前記加温ガス供給管路における前記改質ガスの流下状態を制御する第2の弁、および前記運転負荷状態に基づいて前記第1、第2の各弁の開閉制御を行う止め弁制御手段を含む加温制御系を備える構成とするものとしている。このような構成は、加温系を簡易な構造とする上で特に有効である。 In the present invention, in the hydrogen production apparatus as described above, the heating system is a heating gas flow path for heating the inside of the container by flowing the heating gas, and the reformed gas is used as the heating gas. And a heating gas supply line for supplying the heated gas flow path, and a heated gas return line for returning the heated gas flowing down the heated gas flow path, and from the cooler to the converter A first valve for controlling the flow state of the reformed gas from the reformer to the cooler, and the flow state of the reformed gas in the heated gas supply line And a heating control system including a stop valve control means for performing opening / closing control of each of the first and second valves based on the operating load state. Such a configuration is particularly effective in making the heating system a simple structure.
また本発明では上記のような水素製造装置について、前記加温ガス流路は、前記容器の周囲を覆うようにして形成するか、または前記容器の内部にあって前記転化触媒層の周囲を覆うようにして形成するものとしている。このような加温ガス流路とすることにより、転化器内の温度を適温範囲に安定的に保つための加温をより効果的に行うことができる。 In the present invention, in the hydrogen production apparatus as described above, the warming gas flow path is formed so as to cover the periphery of the container, or is provided inside the container and covers the periphery of the conversion catalyst layer. It is supposed to be formed in this way. By setting it as such a heating gas flow path, the heating for maintaining stably the temperature in a converter in a suitable temperature range can be performed more effectively.
以上のような本発明によれば、定格運転の他に低負荷運転も行えるようにされている水素製造装置について、その低負荷運転時でも転化器内の温度を適温範囲に安定的に保つことができるようになる。 According to the present invention as described above, with respect to a hydrogen production apparatus that can perform low-load operation in addition to rated operation, the temperature in the converter can be stably maintained within an appropriate temperature range even during the low-load operation. Will be able to.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図1に第1の実施形態による水素製造装置の系統構成を示し、図2にその転化器の具体的な構成例を示す。本実施形態の水素製造装置は、転化器21に流入する改質ガスGhの冷却を精製装置5からのパージガスPgを冷媒として行うようにし、また転化器21を加温するための加温系22を設けていることに特徴があり、これらの特徴的な構成を除いて上述した従来の水素製造装置と基本的に同様である。したがって以下では、特徴的な構成について主に説明し、従来の水素製造装置と共通する要素については図6や図7の場合と同一の符号を用い、それらの説明は適宜省略する。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. FIG. 1 shows a system configuration of the hydrogen production apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2 shows a specific configuration example of the converter. In the hydrogen production apparatus of this embodiment, the reformed gas Gh flowing into the
パージガスPgを冷媒として転化器21への流入改質ガスGhの冷却を行うために、未転化改質ガス用の冷却器23にガス冷媒型が用いられ、パージガスPgを冷却器23に流すための冷媒循環系24が設けられている。冷媒循環系24は、供給管路26、バイパス管路27、回収管路28、および冷媒供給量制御系29を含む構成とされている。
In order to cool the reformed gas Gh that flows into the
供給管路26は、精製装置5と冷却器23を接続するように設けられ、精製装置5から排出のパージガスPgを冷却器23に直接供給できるようにされている。バイパス管路27は、供給管路26の途中から分岐させて設けられ、供給管路26を流れるパージガスPgの一部を冷却器23に対してバイパスさせることができるようにされ、そのバイパス分のパージガスPgを改質器1に戻せるようにされている。回収管路28は、冷却器23を経たパージガスPgをバイパス管路27に合流させるようにされている。冷媒供給量制御系29は、供給管路26の途中に取り付けられた第1の流量調整弁31、バイパス管路27の途中に取り付けられた第2の流量調整弁32、転化器21に流入する改質ガスGhの温度を測定する温度測定手段33、および温度測定手段33による測定データに基づいて流量調整弁31や流量調整弁32の開度制御を行う流量調整弁制御手段34を含む構成とされている。
The
転化器21を加温するための加温系22は、加温ガス流路35、加温ガス供給管路36、加温ガス戻し管路37、および加温制御系38を含む構成とされている。
The
加温ガス流路35は、図2に示すように、転化触媒層15の周囲を主体にして容器11の周囲を覆うようにして形成されており、加温ガスの流入口41と流出口42が設けられている。この加温ガス流路35は、加温ガスを流すことで容器11の内部、具体的には転化触媒層15をその外周部から加温する。
As shown in FIG. 2, the warming
加温ガス供給管路36は、冷却器23と転化器21をつなぐ冷却器/転化器間管路43の途中に上流側端を接続し、下流側端を加温ガス流路35の流入口41に接続するように設けられており、冷却器23から流下直後の改質ガスGhを加温ガスとして加温ガス流路35に供給できるようにされている。
The heated
加温ガス戻し管路37は、上流側端を加温ガス流路35の流出口42に接続し、下流側端を冷却器/転化器間管路43に接続するように設けられており、加温ガス流路35を流下した加温ガスつまり改質ガスGhを冷却器/転化器間管路43に戻すようにされている。
The warming
加温制御系38は、加温ガス供給管路36の接続部位の上流で冷却器/転化器間管路43に取り付けられ、冷却器23から転化器21への改質ガスGhの流下状態を制御する、より具体的には改質ガスGhの流下をON/OFF的に切り替える第1の止め弁(第1の弁)44、加温ガス供給管路36に取り付けられ、加温ガス供給管路36における改質ガスGhの流下状態を制御する、より具体的には改質ガスGhの流下をON/OFF的に切り替える第2の止め弁(第2の弁)45、および転化器21への改質ガスGhの流入量に基づいて第1、第2の各止め弁44、45の開閉制御を行う止め弁制御手段(弁制御手段)46を含む構成とされている。
The warming
以下では、上記のような本実施形態における水素製造装置の運転方法について説明する。まず、冷却器23による改質ガスGhの冷却について説明する。冷却器23による改質ガスGhの冷却は、上述のように改質ガスGhの温度を転化器21での適温範囲の温度(例えば230℃程度)とするようになされる。具体的には、温度測定手段33で得られる温度データ、つまり転化器21に流入する改質ガスGhの温度データに基づいて流量調整弁制御手段34が第1の流量調整弁31と第2の流量調整弁32それぞれの開度を制御することで、冷却器23へのパージガスPgの流入量を調整し、それにより冷却器23の冷却能を調整して改質ガスGhの適温範囲温度への冷却を行う。
Below, the operating method of the hydrogen production apparatus in this embodiment as mentioned above is demonstrated. First, cooling of the reformed gas Gh by the cooler 23 will be described. The cooling of the reformed gas Gh by the cooler 23 is performed so that the temperature of the reformed gas Gh is set to a temperature in the appropriate temperature range (for example, about 230 ° C.) in the
次に、負荷状態に応じた運転、具体的には100%負荷の定格運転とそれより負荷を小さくした低負荷運転のそれぞれについて説明する。定格運転か低負荷運転かは、改質器1に投入する混合原料ガスGmの量や転化器21に流入する改質ガスGhの量で判定され、その負荷情報は加温制御系38の止め弁制御手段46に与えられる。
Next, the operation according to the load state, specifically, the rated operation with 100% load and the low load operation with a smaller load will be described. The rated operation or the low load operation is determined by the amount of the mixed raw material gas Gm introduced into the
定格運転時には、加温系22による転化器21の加温を伴わない運転となる。具体的には、止め弁制御手段46が第1の止め弁44を開とする一方で、第2の止め弁45を閉とする。したがって冷却器23から流出する改質ガスGhは、冷却器/転化器間管路43を流下して転化器21に流入する。
During the rated operation, the
一方、低負荷運転時には、加温系22による転化器21の加温を伴う運転となる。具体的には、止め弁制御手段46が第1の止め弁44を閉とする一方で、第2の止め弁45を開とする。したがって冷却器23から流出する改質ガスGhは、加温ガス供給管路36を流下して流入口41から加温ガス流路35に流入する。加温ガス流路35に流入した改質ガスGhは、転化触媒層15をその外周部から加温するのに作用しながら加温ガス流路35を流下して流出口42に至り、そこから加温ガス戻し管路37に流出して冷却器/転化器間管路43に流入し、そして冷却器/転化器間管路43を流下して転化器21に流入する。
On the other hand, at the time of low load operation, the operation is accompanied by heating of the
以上のような第1の実施形態によれば、パージガスPgを冷媒として改質ガスGhの冷却を行うようにしたことにより、改質ガスGhの温度調整をより効果的に行うことができるようになる。すなわち冷却水のような液冷媒の場合、その流量調整による温度制御幅が高々数℃程度と狭いのに比べて、ガス冷媒では、その流量調整による温度制御幅を大幅に広めることができ、これにより改質ガスGhの温度調整をより効果的に行うことができるようになる。 According to the first embodiment as described above, the temperature of the reformed gas Gh can be adjusted more effectively by cooling the reformed gas Gh using the purge gas Pg as a refrigerant. Become. In other words, in the case of liquid refrigerants such as cooling water, the temperature control range by adjusting the flow rate is as narrow as several degrees Celsius, but in the case of gas refrigerants, the temperature control range by adjusting the flow rate can be greatly increased. As a result, the temperature of the reformed gas Gh can be adjusted more effectively.
また、加温系22を設けて転化器21の加温を行えるようにしたことにより、低負荷運転時に転化器21に流入する改質ガス量が減少することで転化反応における発熱量が減少しても、その減少分を加温系22による加温で補うことができ、したがって低負荷運転時でも転化器内の温度を適温範囲に安定的に保つことができるようになる。
Further, since the
また、加温系22における加温ガスとして改質ガスを用いるようにしたことにより、加温系22を簡易な構造で実現できるようになる。
Further, since the reformed gas is used as the heating gas in the
さらに、転化触媒層15の周囲を主体にして容器11の周囲を覆うようにして加温ガス流路35を形成したことにより、転化器内の温度、より具体的には転化触媒層15の温度を適温範囲に安定的に保つための加温をより効果的に行うことができるようになる。すなわち加温ガス流路35によれば転化触媒層15をその周囲から加温することができ、外周部ほど放熱による温度低下を招きやすいという転化触媒層15の特性に応じた加温となり、その結果、より効果的な加温を行なうことができる。
Further, the heated
図3に第2の実施形態による水素製造装置の系統構成を示す。本実施形態の水素製造装置は、冷却器23のガス冷媒として原料ガスGrを用いることに特徴があり、それを除いて第1の実施形態における水素製造装置と同様である。したがって以下では、本実施形態における特徴的な構成について主に説明し、第1の実施形態における水素製造装置と共通する要素については図1の場合と同一の符号を用い、それらの説明は適宜省略する。 FIG. 3 shows a system configuration of the hydrogen production apparatus according to the second embodiment. The hydrogen production apparatus of the present embodiment is characterized in that the raw material gas Gr is used as the gas refrigerant of the cooler 23. Except for this, the hydrogen production apparatus is the same as the hydrogen production apparatus in the first embodiment. Therefore, hereinafter, the characteristic configuration in the present embodiment will be mainly described, and the elements common to the hydrogen production apparatus in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and the description thereof will be omitted as appropriate. To do.
原料ガスGrを冷却器23の冷媒とするために、原料ガスGrを冷却器23に流すための冷媒循環系51が設けられている。冷媒循環系51は、基本的には図1の冷媒循環系24と同様で、その供給管路52とバイパス管路53において相違している。具体的にいうと供給管路52は、図外の被改質ガス供給源と冷却器23を接続するように設けられ、被改質ガス供給源から供給される原料ガスGrを冷却器23に直接供給できるようにされている。一方、バイパス管路53は、供給管路52の途中から分岐させて設けられ、供給管路52を流れる原料ガスGrの一部を冷却器23に対してバイパスさせることができるようにされ、そのバイパス分の原料ガスGrを混合器19に投入するようにされている。
In order to use the raw material gas Gr as the refrigerant of the cooler 23, a
このように冷媒として原料ガスGrを用いることにより、結果として原料ガスGrの予備的な加熱を行うことができ、改質器1における改質反応をより効率的に生じさせることができるようになる。
By using the raw material gas Gr as the refrigerant in this way, as a result, the raw material gas Gr can be preliminarily heated, and the reforming reaction in the
図4に第3の実施形態による水素製造装置の系統構成を示す。本実施形態の水素製造装置は、加温系61に特徴があり、それを除いて第1の実施形態における水素製造装置と同様である。したがって以下では、本実施形態における特徴的な構成について主に説明し、第1の実施形態における水素製造装置と共通する要素については図1の場合と同一の符号を用い、それらの説明は適宜省略する。
FIG. 4 shows a system configuration of a hydrogen production apparatus according to the third embodiment. The hydrogen production apparatus of the present embodiment is characterized by the
加温系61は、基本的には図1の加温系22と同様で、その加温ガス供給管路62と加温ガス戻し管路63において相違し、また第1の止め弁44の取付け位置において相違している。具体的にいうと加温ガス供給管路62は、改質器1と冷却器23をつなぐ改質器/冷却器間管路64の途中に上流側端を接続し、下流側端を加温ガス流路35に接続するように設けられており、冷却器23による冷却前の改質ガスGhを加温ガスとして加温ガス流路35に供給できるようにされ、加温ガス戻し管路63は、上流側端を加温ガス流路35の流出口42に接続し、下流側端を改質器/冷却器間管路64に接続するように設けられており、加温ガス流路35を流下した加温ガスを改質器/冷却器間管路64に戻すようにされ、そして第1の止め弁44は、加温ガス供給管路62の改質器/冷却器間管路64への接続位置より下流でかつ加温ガス戻し管路63の改質器/冷却器間管路64への接続位置より上流で改質器/冷却器間管路64に取り付けられている。
The
このような加温系61の場合、定格運転と低負荷運転はそれぞれ以下のようにしてなされる。まず定格運転時には、止め弁制御手段46が第1の止め弁44を開とする一方で、第2の止め弁45を閉とし、改質器1からの改質ガスGhが改質器/冷却器間管路64を流下して冷却器23に流入し、そこで冷却された後に転化器21に流入する。
In the case of such a
一方、低負荷運転時には、止め弁制御手段46が第1の止め弁44を閉とする一方で、第2の止め弁45を開とし、改質器1からの改質ガスGhが冷却器23の上流で加温ガス供給管路62に流入し、そこを流下して加温ガス流路35に流入する。加温ガス流路35に流入した改質ガスGhは、転化触媒層15をその外周部から加温するのに作用しながら加温ガス流路35を流下して流出口42に至り、そこから加温ガス戻し管路37に流出して改質器/冷却器間管路64に流入し、そして改質器/冷却器間管路64を流下して冷却器23に流入し、そこで冷却された後に転化器21に流入する。
On the other hand, at the time of low load operation, the stop valve control means 46 closes the
図5に第4の実施形態による水素製造装置における転化器の構成を示す。この転化器71は、その加温ガス流路72に特徴があり、それを除いて第1の実施形態における水素製造装置の転化器21と同様である。したがって以下では、本実施形態における特徴的な構成について主に説明し、第1の実施形態における転化器21と共通する要素については図2の場合と同一の符号を用い、それらの説明は適宜省略する。
FIG. 5 shows the configuration of the converter in the hydrogen production apparatus according to the fourth embodiment. The
加温ガス流路72は、容器11の内部において転化触媒層15の周囲を覆うようにして形成されている。このような加温ガス流路72とするのに伴って、容器11の内部に転化触媒保持筒73を設け、この転化触媒保持筒73に転化触媒を充填することで転化触媒層15を形成している。転化触媒保持筒73は、その底板74が図7の触媒保持板17と同一の構造とされ、またシール部75が設けられた支持ラグ76を介して容器11に支持されている。
The heated
本実施形態における加温ガス流路72も第1の実施形態における加温ガス流路35と同様に、転化触媒層15の温度を適温範囲に安定的に保つための加温をより効果的に行うことができる。
Similarly to the warming
1 改質器
2、23 冷却器
3、21、71 転化器
11 容器
15 転化触媒層
22、61 加温系
35、72 加温ガス流路
36、62 加温ガス供給管路
37、63 加温ガス戻し管路
38 加温制御系
44 第1の止め弁(第1の弁)
45 第2の止め弁(第2の弁)
46 止め弁制御手段(弁制御手段)
Gh 改質ガス
Gm 原料ガス
DESCRIPTION OF
45 Second stop valve (second valve)
46 Stop valve control means (valve control means)
Gh Reformed gas Gm Raw material gas
Claims (4)
前記転化器を運転負荷状態に応じて加温することができるようにされた加温系が設けられていることを特徴とする水素製造装置。 A reformer that generates a reformed gas by causing a reforming reaction in the raw material gas, a cooler that cools the reformed gas from the reformer, and CO conversion into the reformed gas cooled by the cooler In a hydrogen production apparatus comprising a converter for generating a reaction, the converter having a container in which a conversion catalyst layer formed by filling a conversion catalyst for the CO conversion reaction is provided.
2. A hydrogen production apparatus, comprising: a heating system capable of heating the converter according to an operating load state.
The heated gas flow path is formed so as to cover the periphery of the container, or is formed so as to cover the periphery of the conversion catalyst layer inside the container. The hydrogen production apparatus according to claim 3.
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