JP2008247735A - Fuel reforming system - Google Patents

Fuel reforming system Download PDF

Info

Publication number
JP2008247735A
JP2008247735A JP2008124868A JP2008124868A JP2008247735A JP 2008247735 A JP2008247735 A JP 2008247735A JP 2008124868 A JP2008124868 A JP 2008124868A JP 2008124868 A JP2008124868 A JP 2008124868A JP 2008247735 A JP2008247735 A JP 2008247735A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
selective oxidation
reformed gas
reforming system
fuel reforming
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008124868A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Tabata
健 田畑
Mitsuaki Echigo
満秋 越後
Norihisa Kamiya
規寿 神家
Susumu Takami
晋 高見
Seisaku Azumaguchi
誠作 東口
Kazuhiro Hirai
一裕 平井
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.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka Gas Co Ltd filed Critical Osaka Gas Co Ltd
Priority to JP2008124868A priority Critical patent/JP2008247735A/en
Publication of JP2008247735A publication Critical patent/JP2008247735A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce CO concentration while operating stably for a long term. <P>SOLUTION: The fuel reforming system comprises providing at least a reforming reactor 1 and a CO selective oxidation reactor 2, wherein the reactor produces a reformed gas by reacting a raw fuel gas with steam and/or air under the coexistence of a reforming catalyst and the reactor produces a hydrogen rich gas converting into CO<SB>2</SB>by selectively oxidizing CO in the reformed gas produced in the reforming reactor 1 under the coexistence of a CO selective oxidation catalyst. A steam condensing separation means 3 which condenses and separates steam contained in the reformed gas before feeding into the CO selective oxidation reactor 2 is provided between the reforming reactor 1 and the CO selective oxidation reactor 2. Steam is condensed and separated from the reforming gas which feeds into the CO selective oxidation reactor 2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、固体高分子型燃料電池に燃料を供給するためなどに用いられる、炭化水素などを原燃料として、改質ガス中のCO濃度を極端に低減した水素リッチガスを製造する燃料改質システムに関する。   The present invention, for example, is a fuel reformer that produces a hydrogen-rich gas with an extremely reduced CO concentration in a reformed gas, using hydrocarbons or the like as a raw fuel, which is used for supplying fuel to a polymer electrolyte fuel cell. Quality system.

固体高分子型燃料電池(PEFC)に燃料を供給するためなどに用いられる燃料改質システムは、原燃料を改質触媒の共存下で水蒸気および/または空気と反応させて改質ガスを生成する改質反応器から出た改質ガス中のCO濃度を 10ppm以下に低減するためにCO選択酸化反応器を設けている。このようなCO選択酸化反応器では、CO選択酸化触媒の共存下で改質ガスに空気等を添加してCOを酸素で選択的に酸化することによりCO2 に変換している。 BACKGROUND ART A fuel reforming system used for supplying fuel to a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) generates a reformed gas by reacting raw fuel with steam and / or air in the presence of a reforming catalyst. In order to reduce the CO concentration in the reformed gas from the reforming reactor to 10 ppm or less, a CO selective oxidation reactor is provided. In such a CO selective oxidation reactor, in the presence of a CO selective oxidation catalyst, air or the like is added to the reformed gas to selectively oxidize CO with oxygen to convert it into CO 2 .

また、用いる燃料に応じて、改質反応器の前に脱硫器を設置したり、改質反応器とCO選択酸化反応器の間にCO変成器を設置したりすることもある。特に、PEFCの燃料を供給する燃料改質システムでは、PEFCの膜の加湿のため、最終的に燃料ガスに一定分圧の水蒸気が含まれていることが望ましく、また、燃料ガスは60〜80℃で供給することが望ましいため、改質ガス中の水蒸気を改質プロセスの途中で凝縮分離する事はない。   Depending on the fuel used, a desulfurizer may be installed in front of the reforming reactor, or a CO converter may be installed between the reforming reactor and the CO selective oxidation reactor. In particular, in a fuel reforming system that supplies PEFC fuel, it is desirable that water vapor of a constant partial pressure is finally contained in the fuel gas for humidification of the PEFC membrane, and the fuel gas is 60 to 80 Since it is desirable to supply at 0 ° C., the water vapor in the reformed gas is not condensed and separated during the reforming process.

一方、改質プロセスの最終段階であるCO選択酸化反応は、水素リッチガス中のCOを酸素により選択的に酸化する反応であるが、この反応は基本的に燃焼反応であるため、非常に大きな発熱を伴う。ところが、温度が上昇するとCOの酸化の選択性が低下し、COの浄化性能が低下したり、メタン化などの副反応が連鎖的に起きて運転を継続できなくなる事がある。   On the other hand, the CO selective oxidation reaction, which is the final stage of the reforming process, is a reaction that selectively oxidizes CO in hydrogen-rich gas with oxygen. Since this reaction is basically a combustion reaction, it generates a large amount of heat. Accompanied by. However, when the temperature rises, the CO oxidation selectivity decreases, and the CO purification performance may deteriorate, or side reactions such as methanation may occur in a chain and the operation cannot be continued.

これを防ぐため、CO選択酸化反応器から熱を除去できるように冷却用の熱交換器を設けるなどして、温度の上昇を抑制する手段を講じるとか、CO選択酸化反応器での発熱量を抑制するために、CO選択酸化反応器を数段に分割し、各段で空気を注入する方法などが広く検討されている。   In order to prevent this, measures are taken to suppress the temperature rise by providing a heat exchanger for cooling so that heat can be removed from the CO selective oxidation reactor, or the amount of heat generated in the CO selective oxidation reactor is reduced. In order to suppress this, a method of dividing the CO selective oxidation reactor into several stages and injecting air at each stage has been widely studied.

しかしながら、従来の燃料改質システムにおけるCO選択酸化反応においては、COを低減できる温度範囲(△T)が40〜50℃程度しかなく、温度を厳密に制御するのが困難で、温度が上がりすぎるとメタン化などの副反応による暴走が起こり、温度が下がりすぎるとCO選択酸化反応器の中で水蒸気が凝縮して触媒の劣化を加速するという問題があった。   However, in the CO selective oxidation reaction in the conventional fuel reforming system, the temperature range (ΔT) in which CO can be reduced is only about 40 to 50 ° C., and it is difficult to strictly control the temperature, and the temperature is too high. There is a problem that runaway due to side reactions such as methanation occurs and if the temperature is too low, water vapor condenses in the CO selective oxidation reactor and accelerates the deterioration of the catalyst.

また、温度条件が適正でない場合には、CO選択酸化触媒の劣化を促進するという問題もあった。さらに、CO選択酸化反応器を多段とした場合には、システムが複雑でコストアップにつながるほか、最終段のCO選択酸化反応器から見ると負荷変動や触媒劣化などに伴って入り口のCO濃度などの反応条件が著しく変化し、長期間安定した性能を維持することがきわめて困難であるという問題があった。   Further, when the temperature condition is not appropriate, there is a problem of promoting the deterioration of the CO selective oxidation catalyst. In addition, when the CO selective oxidation reactor is multistage, the system is complicated and leads to cost increase. From the viewpoint of the CO selective oxidation reactor in the final stage, the CO concentration at the entrance due to load fluctuation and catalyst deterioration However, the reaction conditions have changed significantly, and it has been extremely difficult to maintain stable performance for a long time.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項1に係る発明は、長期間安定してCO濃度を 10ppm以下に低減できるようにすることを目的とし、請求項2に係る発明は、高温で改質する場合でもCO濃度を良好に低減できるようにすることを目的とし、請求項3に係る発明は、簡単な構成で連続処理を行えるようにすることを目的とし、請求項4に係る発明は、CO選択酸化反応器での活性低下と水の凝縮を回避できるようにすることを目的とし、請求項5に係る発明は、システムからの排熱を回収してシステムの熱効率を向上することを目的とする。
また、請求項6に係る発明は、凝縮を安定して行いながら、排熱を回収することを目的とし、請求項7に係る発明は、安定してCO転化率を高めることを目的とし、請求項8に係る発明は、メタン化などの副反応による暴走を回避できるようにすることを目的とし、請求項9に係る発明は、CO選択酸化反応器を小型で安定して運転できるようにすることを目的とし、請求項10に係る発明は、システムからの排熱を利用できるようにすることを目的とし、請求項11に係る発明は、触媒の劣化を回避するとともに制御を簡単にしてCO選択酸化反応器の反応熱を冷却除去できるようにすることを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and the invention according to claim 1 aims to be able to stably reduce the CO concentration to 10 ppm or less stably over a long period of time. An object of the present invention is to enable the CO concentration to be satisfactorily reduced even when reforming at a high temperature, and the invention according to claim 3 is to enable continuous processing with a simple configuration. The invention according to claim 4 aims to avoid a decrease in activity and condensation of water in the CO selective oxidation reactor, and the invention according to claim 5 recovers exhaust heat from the system. The purpose is to improve the thermal efficiency of the system.
The invention according to claim 6 aims at recovering exhaust heat while stably performing condensation, and the invention according to claim 7 aims at increasing CO conversion rate stably. The invention according to item 8 aims to avoid runaway due to side reactions such as methanation, and the invention according to claim 9 makes it possible to operate the CO selective oxidation reactor in a small size and stably. The invention according to claim 10 aims to make it possible to use the exhaust heat from the system, and the invention according to claim 11 avoids deterioration of the catalyst and simplifies the control to reduce CO 2. An object of the present invention is to allow the heat of reaction of the selective oxidation reactor to be removed by cooling.

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、CO選択酸化反応に供する改質ガスの露点を下げることで、COを低減できる温度範囲を拡大できることを見出し、さらに、CO選択酸化反応に必要な酸素を添加して触媒層に至るまでの改質ガスおよび管壁温度を 100℃以下に保つことにより、CO選択酸化触媒の鉄による被毒を防止できることを見出した。また、CO選択酸化反応に供する前に改質ガス中の水蒸気を凝縮分離することでこれらの条件が容易に達成でき、さらに、長期間安定してCO濃度を低減できることを見出して本発明を完成させた。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the temperature range in which CO can be reduced can be expanded by lowering the dew point of the reformed gas to be used in the CO selective oxidation reaction, and is further necessary for the CO selective oxidation reaction. It has been found that poisoning of the CO selective oxidation catalyst with iron can be prevented by adding oxygen and maintaining the reformed gas and the tube wall temperature up to the catalyst layer at 100 ° C. or lower. Also, the present invention was completed by finding that these conditions can be easily achieved by condensing and separating the water vapor in the reformed gas before subjecting it to the CO selective oxidation reaction, and that the CO concentration can be reduced stably over a long period of time. I let you.

すなわち、請求項1に係る発明は、図1の請求項1に対応するフロー図に示すように、
原燃料を改質触媒の共存下で水蒸気および/または空気と反応させて改質ガスを生成する改質反応器1と、
前記改質反応器1で生成された改質ガス中のCOをCO選択酸化触媒の共存下で酸素で選択的に酸化することによりCO2 に変換して水素リッチガスを製造する1個のCO選択酸化反応器2とを少なくとも備えた燃料改質システムにおいて、
前記CO選択酸化反応器2に供給する前に改質ガス中に含まれる水蒸気を凝縮分離させる水蒸気凝縮分離手段3を設けて構成する。
That is, as shown in the flowchart corresponding to claim 1 of FIG.
A reforming reactor 1 for generating a reformed gas by reacting raw fuel with steam and / or air in the presence of a reforming catalyst;
Wherein selectively one of the CO-selective for producing a hydrogen-rich gas is converted to CO 2 by oxidizing CO in the reformed reformed gas generated in the reactor 1 with oxygen in the presence of CO selective oxidation catalyst In a fuel reforming system comprising at least an oxidation reactor 2,
A steam condensing / separating means 3 for condensing and separating water vapor contained in the reformed gas before being supplied to the CO selective oxidation reactor 2 is provided.

本発明で用いられる原燃料としては、水蒸気および/または空気と反応することで水素リッチガスを生成する原燃料である限り、特に制限はないが、天然ガス、プロパンガス、ブタンガス、ナフサ、ガソリン、灯油などの炭化水素系燃料や、メタノールなどのアルコール系燃料などが含まれる。   The raw fuel used in the present invention is not particularly limited as long as it is a raw fuel that generates hydrogen-rich gas by reacting with water vapor and / or air, but natural gas, propane gas, butane gas, naphtha, gasoline, kerosene. And hydrocarbon fuels such as methanol and alcohol fuels such as methanol are included.

本発明で用いられる改質反応器は、原燃料に水蒸気および/または空気を添加して改質する既知の改質反応器でよく、専ら水蒸気により改質する水蒸気改質反応を用いる場合には、改質反応器の上流側で原燃料に水蒸気を添加する手段と、反応に必要な熱を外部から供給する熱交換手段を有し、空気と水蒸気を共存させて反応させるオ−トサーマル式や部分燃焼式を用いる場合には、水蒸気の供給手段に加えて空気を添加する手段を有する改質反応器を用いる。改質反応器には、必要に応じてプロセスガス等を予熱・冷却する熱交換器や、水から改質用の水蒸気を発生させる水蒸気発生器を兼ね備えていても良い。また、原燃料中に硫黄化合物が含まれる場合には、改質触媒の硫黄被毒を避けるために、原燃料を改質反応器に供給する前に脱硫する脱硫器を設けても良い。   The reforming reactor used in the present invention may be a known reforming reactor for reforming by adding steam and / or air to the raw fuel, and when using a steam reforming reaction that is reformed exclusively by steam. And an autothermal type that has a means for adding steam to the raw fuel upstream of the reforming reactor and a heat exchange means for supplying heat necessary for the reaction from the outside, and reacts in the presence of air and steam. When using the partial combustion type, a reforming reactor having means for adding air in addition to means for supplying water vapor is used. The reforming reactor may have both a heat exchanger that preheats and cools process gas and the like as necessary, and a steam generator that generates steam for reforming from water. When the raw fuel contains a sulfur compound, a desulfurizer for desulfurizing the raw fuel before supplying it to the reforming reactor may be provided in order to avoid sulfur poisoning of the reforming catalyst.

また、CO選択酸化反応器としては、CO選択酸化触媒の共存下、改質ガスに空気あるいは酸素を添加して改質ガス中のCOを選択的にCO2 に変換する既知のCO選択酸化反応器でよく、使用する触媒は既知のCO選択酸化触媒でよい。 In addition, as a CO selective oxidation reactor, a known CO selective oxidation reaction that selectively converts CO in the reformed gas into CO 2 by adding air or oxygen to the reformed gas in the presence of a CO selective oxidation catalyst. The catalyst used may be a known CO selective oxidation catalyst.

原燃料がメタノールなどで、300℃程度の低温で改質できる場合を除いて、改質反応器を出た改質ガス中のCO濃度がドライベースで1容量%以上と高い場合には、請求項2に係る発明のように構成することが好ましい。
すなわち、図2の請求項2に対応するフロー図に示すように、
請求項1に記載の燃料改質システムにおいて、
改質反応器1とCO選択酸化反応器2との間に、改質ガス中のCOの大部分をCO変成触媒の共存下で水蒸気と反応させてCO2 に変換するCO変成器4を設け、水蒸気凝縮分離手段3を、前記CO変成器4で処理した後の改質ガスから水蒸気を凝縮分離するように構成する。
上記CO変成器としては、改質ガス中のCOを改質ガス中に残存する水蒸気および/または外部から添加する水蒸気を利用してCO変成反応を起こさせる既知のCO変成反応器で良く、反応熱を除去してCO変成器を冷却する熱交換機能を備えていても良い。
Except when the raw fuel is methanol, etc., and can be reformed at a low temperature of about 300 ° C, if the CO concentration in the reformed gas leaving the reforming reactor is as high as 1% by volume or more on a dry basis, It is preferable to configure like the invention according to item 2.
That is, as shown in the flowchart corresponding to claim 2 of FIG.
The fuel reforming system according to claim 1, wherein
A CO converter 4 is provided between the reforming reactor 1 and the CO selective oxidation reactor 2 to convert most of the CO in the reformed gas into steam by reacting with steam in the presence of a CO conversion catalyst. The water vapor condensing / separating means 3 is configured to condense and separate water vapor from the reformed gas after being treated by the CO converter 4.
The CO converter may be a known CO converter that causes CO conversion reaction using CO remaining in the reformed gas and / or steam added from the outside. You may provide the heat exchange function which removes heat and cools a CO converter.

上記請求項1および2に係る発明の燃料改質システムでは、改質反応器またはCO変成反応器を出た改質ガスが、CO選択酸化反応器に供給される前に、改質ガス中の水蒸気を凝縮分離するために、水蒸気凝縮分離手段に供給される。   In the fuel reforming system according to the first and second aspects of the present invention, before the reformed gas exiting the reforming reactor or the CO shift reactor is supplied to the CO selective oxidation reactor, In order to condense and separate the water vapor, it is supplied to the water vapor condensing and separating means.

上記請求項1および2における水蒸気凝縮分離手段としては、CO選択酸化反応器に供給される改質ガスから水蒸気が連続的に凝縮分離でき、出口の改質ガスの温度、換言すれば、CO選択酸化反応器に供給される改質ガスの温度を 100℃以下とできる機構を備えている限り、特に制限はない。   The steam condensing / separating means in claims 1 and 2 is capable of continuously condensing and separating water vapor from the reformed gas supplied to the CO selective oxidation reactor, and in other words, the temperature of the reformed gas at the outlet, that is, CO selective There is no particular limitation as long as it has a mechanism that allows the temperature of the reformed gas supplied to the oxidation reactor to be 100 ° C or lower.

上記水蒸気凝縮分離手段としては、請求項3に係る発明の構成のものを用いることができる。
すなわち、請求項3に係る発明は、図3の請求項3に対応するフロー図に示すように、
請求項1または2に記載の燃料改質システムにおいて、
水蒸気凝縮分離手段3を、改質ガスを冷却して改質ガス中の水蒸気を凝縮させるための熱交換部5と、凝縮水と改質ガスとを分離する気水分離部6とから構成する。
また、請求項4に係る発明は、
請求項1、2、3のいずれかに記載の燃料改質システムにおいて、
水蒸気凝縮分離手段を、改質ガス中に含まれる水蒸気を、凝縮分離後の改質ガスの露点が60℃以下になるように凝縮分離するように構成する。
請求項1、2、3に係る発明における水蒸気凝縮分離手段で達成されるべき水蒸気の分離の程度としては、好ましくは、水蒸気を凝縮分離した改質ガスの露点が60℃以下、より好ましくは40℃以下となるように設計されることが望ましい。60℃を越えると、CO選択酸化反応器での活性が低下し、また、水の凝縮を招く虞があるからである。
As the water vapor condensing and separating means, those having the structure of the invention according to claim 3 can be used.
That is, as shown in the flowchart corresponding to claim 3 of FIG.
The fuel reforming system according to claim 1 or 2,
The steam condensing / separating means 3 is composed of a heat exchanging section 5 for cooling the reformed gas and condensing the steam in the reformed gas, and a steam / water separating section 6 for separating the condensed water and the reformed gas. .
The invention according to claim 4
The fuel reforming system according to any one of claims 1, 2, and 3,
The steam condensing / separating means is configured to condense and separate the water vapor contained in the reformed gas so that the dew point of the reformed gas after condensation separation is 60 ° C. or less.
As the degree of water vapor separation to be achieved by the water vapor condensation and separation means in the inventions according to claims 1, 2, and 3, preferably, the dew point of the reformed gas obtained by condensing and separating water vapor is 60 ° C. or less, more preferably 40 ° C. It is desirable to design so that it is below ℃. If the temperature exceeds 60 ° C., the activity in the CO selective oxidation reactor decreases, and there is a possibility that water may be condensed.

例えば、請求項1、2、3、4に係る発明の燃料改質システムにより製造される水素リッチガスを用いて構築される燃料電池コージェネレーションシステムなどでは、熱交換部での冷却に伴って得られる改質ガスからの熱も貴重な熱源になるため、この熱を回収することが望ましい。この熱を最も効率的に回収する方法としては、熱交換部の低温熱媒体として温水生成用の常温の水道水を用いることが考えられる。   For example, in a fuel cell cogeneration system constructed using a hydrogen-rich gas produced by the fuel reforming system according to the first, second, third, and fourth aspects of the invention, the fuel cell cogeneration system can be obtained along with cooling in the heat exchange section. Since the heat from the reformed gas also becomes a valuable heat source, it is desirable to recover this heat. As a method for recovering this heat most efficiently, it is conceivable to use room temperature tap water for generating hot water as a low-temperature heat medium in the heat exchange section.

さらに、固体高分子型燃料電池(PEFC)コージェネレーションシステムなどにおいては、高い発電効率が要求されるので、熱交換部での冷却に伴って得られる改質ガスからの熱を改質用水蒸気発生用の原水の予熱や蒸発に用いることにより、燃料改質システムの効率を向上させることもできる。ところが、この場合、原水の流量で熱交換部出口での改質ガスの露点を制御することができないため、十分な改質ガスの冷却効果を得ることが困難な場合がある。これを解消するために、請求項5に係る発明を、次のように構成する。
すなわち、請求項5に係る発明は、図4の請求項5に対応するフロー図に示すように、
請求項3または4に記載の燃料改質システムにおいて、
CO選択酸化反応器2に入る改質ガスを冷却する水冷式冷却器7を備え、
前記水冷式冷却器7で冷却した後の改質ガスを熱交換部5に供給し、
改質に必要な改質用水蒸気を生成するための原水を前記水冷式冷却器7の低温熱媒体として使用し、改質ガスによって原水を予熱するように構成する。
Furthermore, in polymer electrolyte fuel cell (PEFC) cogeneration systems, etc., high power generation efficiency is required, so heat from the reformed gas obtained with cooling in the heat exchange section is generated as steam for reforming. The efficiency of the fuel reforming system can also be improved by using it for preheating or evaporating raw water. However, in this case, since the dew point of the reformed gas at the heat exchange section outlet cannot be controlled by the flow rate of the raw water, it may be difficult to obtain a sufficient cooling effect of the reformed gas. In order to solve this problem, the invention according to claim 5 is configured as follows.
That is, the invention according to claim 5 is a flowchart corresponding to claim 5 of FIG.
The fuel reforming system according to claim 3 or 4,
A water-cooled cooler 7 for cooling the reformed gas entering the CO selective oxidation reactor 2;
Supplying the reformed gas after cooling with the water-cooled cooler 7 to the heat exchanging unit 5;
The raw water for generating the reforming steam necessary for the reforming is used as a low-temperature heat medium of the water-cooled cooler 7, and the raw water is preheated by the reformed gas.

また、燃料電池コージェネレーションシステムに、より好適に適用するために、請求項6に係る発明を、次のように構成する。
すなわち、請求項6に係る発明は、
請求項3、4、5のいずれかに記載の燃料改質システムにおいて、
燃料改質システムが燃料電池コージェネレーションシステムにおいて燃料電池に燃料を供給するためのものであって、前記燃料電池コージェネレーションシステムからの排熱回収によって得た温水を温度成層を形成する状態で貯める成層式貯湯槽を備え、
前記成層式貯湯槽の低温部から取り出して排熱を回収した後に前記成層式貯湯槽の高温部に戻す排熱回収前の低温水を熱交換部に供給するように構成する。
成層式貯湯槽の低温部から高温部に循環させる水のライン上には、燃料電池コージェネレーションシステムの他の部分から発生する排熱を回収するための熱交換器が設けられていても良く、それらの熱交換器と熱交換部とは、直列あるいは並列に取り付けられていても良いが、改質ガス中の水蒸気の凝縮分離を確実に行うためには、改質ガスを冷却する熱交換部を、上述循環水ラインの比較的低温部に設けるのが好ましい。
In order to more suitably apply to the fuel cell cogeneration system, the invention according to claim 6 is configured as follows.
That is, the invention according to claim 6
The fuel reforming system according to any one of claims 3, 4, and 5,
A fuel reforming system for supplying fuel to a fuel cell in a fuel cell cogeneration system, wherein hot water obtained by exhaust heat recovery from the fuel cell cogeneration system is stored in a state of forming a temperature stratification Equipped with hot water storage tanks,
It is configured to supply low-temperature water before exhaust heat recovery, which is taken out from the low-temperature part of the stratified hot water tank and recovers exhaust heat and then returned to the high-temperature part of the stratified hot water tank, to the heat exchange part.
A heat exchanger for recovering exhaust heat generated from other parts of the fuel cell cogeneration system may be provided on the water line circulated from the low temperature part to the high temperature part of the stratified hot water tank, These heat exchangers and heat exchange units may be attached in series or in parallel, but in order to reliably perform the condensation and separation of the water vapor in the reformed gas, the heat exchange unit that cools the reformed gas Is preferably provided in a relatively low temperature portion of the circulating water line.

前述したように、CO選択酸化反応器で使用する触媒は既知のCO選択酸化触媒でよいが、改質ガスが冷却されていることから、次のように構成するのが好ましい。
すなわち、請求項7に係る発明は、
請求項1、2、3、4、5、6のいずれかに記載の燃料改質システムにおいて、
CO選択酸化触媒をRuを含有する触媒で構成する。
As described above, the catalyst used in the CO selective oxidation reactor may be a known CO selective oxidation catalyst. However, since the reformed gas is cooled, the following configuration is preferable.
That is, the invention according to claim 7
The fuel reforming system according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, and 6.
The CO selective oxidation catalyst is composed of a Ru-containing catalyst.

上述のように、Ruを含有する触媒を用いると、低温活性に優れているが、高温では、CO2 のメタン化などの副反応が起こり、反応熱により自己触媒的に反応が加速されて暴走してしまうので、用いるCO選択酸化反応器を次のように構成するのが好ましい。
すなわち、請求項8に係る発明は、
請求項7に記載の燃料改質システムにおいて、
CO選択酸化反応器に、その触媒層の最高温度を 180℃以下にする熱交換手段を備えるように構成する。
As described above, when a Ru-containing catalyst is used, it is excellent in low-temperature activity, but at high temperatures, side reactions such as CO 2 methanation occur, and the reaction is accelerated by the reaction heat in an autocatalytic manner. Therefore, the CO selective oxidation reactor to be used is preferably configured as follows.
That is, the invention according to claim 8
The fuel reforming system according to claim 7, wherein
The CO selective oxidation reactor is configured to include heat exchange means for setting the maximum temperature of the catalyst layer to 180 ° C. or less.

このような燃料改質システムでは、CO選択酸化反応器に供される改質ガスの露点が下がっているので、十分な触媒性能が得られる下限温度は従来法に比べて下がっているが、改質ガスの冷却条件によっては、CO選択酸化反応器の触媒層温度が下がりすぎてCO選択酸化反応が開始しないおそれがある。
このような事態を回避するために、請求項9に係る発明として次のように構成することが好ましい。
すなわち、請求項9に係る発明は、図5の要部の縦断面図に示すように、
請求項8に記載の燃料改質システムにおいて、
CO選択酸化反応器2に、改質ガスの入口側の触媒8aを加熱する加熱手段9と出口側の触媒8bを冷却する冷却手段10とを備えるように構成する。
このようなCO選択酸化反応器であれば、入口部でCO選択酸化触媒層が加熱されているので、改質ガスの温度が低すぎて反応が開始しないといったことが無く、また、出口部でCO選択酸化触媒層が冷却されているので、メタン化などの副反応により暴走するといったことも無い。
In such a fuel reforming system, since the dew point of the reformed gas supplied to the CO selective oxidation reactor is lowered, the lower limit temperature at which sufficient catalyst performance can be obtained is lowered as compared with the conventional method. Depending on the cooling conditions of the gas, the catalyst bed temperature of the CO selective oxidation reactor may be too low to start the CO selective oxidation reaction.
In order to avoid such a situation, the invention according to claim 9 is preferably configured as follows.
That is, as shown in the longitudinal sectional view of the main part of FIG.
The fuel reforming system according to claim 8, wherein
The CO selective oxidation reactor 2 is configured to include a heating means 9 for heating the reformed gas inlet side catalyst 8a and a cooling means 10 for cooling the outlet side catalyst 8b.
In such a CO selective oxidation reactor, since the CO selective oxidation catalyst layer is heated at the inlet, the temperature of the reformed gas is not too low to start the reaction, and at the outlet, Since the CO selective oxidation catalyst layer is cooled, no runaway occurs due to side reactions such as methanation.

CO選択酸化触媒層の加熱および冷却方法については、Ru系触媒の場合、触媒層の最高温度が 180℃以下に保たれる限りとくに制約はないが、より好ましくは、触媒層の最高温度が 130℃〜 180℃に保たれる方法を採ることが好ましい。 130℃未満では鉄による触媒の被毒の虞があり、 180℃を越えるとCO変成の逆反応などによりCOの転化率が低下するほか、メタン化などの副反応の暴走を生じる虞があるからである。   The method for heating and cooling the CO selective oxidation catalyst layer is not particularly limited in the case of a Ru-based catalyst as long as the maximum temperature of the catalyst layer is maintained at 180 ° C. or lower, but more preferably, the maximum temperature of the catalyst layer is 130. It is preferable to adopt a method in which the temperature is maintained at from ℃ to 180 ℃. If the temperature is lower than 130 ° C, the catalyst may be poisoned by iron. If the temperature is higher than 180 ° C, the CO conversion rate may decrease due to the reverse reaction of CO conversion, and side reactions such as methanation may occur. It is.

また、CO選択酸化触媒層の加熱手段に関しては、電気ヒーター等を用いると燃料改質システムの熱効率が低下する。
この熱効率の低下を回避するために、請求項10に係る発明として次のように構成することが好ましい。
すなわち、請求項10に係る発明は、
請求項9に記載の燃料改質システムにおいて、
CO選択酸化反応器の触媒の加熱手段の熱源を、燃料改質システムの中で前記CO選択酸化反応器より温度が高い部分との熱交換によって得るように構成する。
CO選択酸化反応器より温度が高い部分としては、改質反応器から出た改質ガスの顕熱または外熱炉の燃焼排ガスの排熱、CO変成器から発生する反応熱などを利用するのが好ましく、触媒層の最高温度が、前述した好ましい範囲( 130℃〜 180℃)を維持できる限り、加熱量を能動的に制御できるようにする必要は無い。
Further, regarding the heating means for the CO selective oxidation catalyst layer, if an electric heater or the like is used, the thermal efficiency of the fuel reforming system is lowered.
In order to avoid this decrease in thermal efficiency, the invention according to claim 10 is preferably configured as follows.
That is, the invention according to claim 10 is
The fuel reforming system according to claim 9, wherein
The heat source of the heating means for the catalyst of the CO selective oxidation reactor is configured to be obtained by heat exchange with a portion of the fuel reforming system having a temperature higher than that of the CO selective oxidation reactor.
As the temperature higher than the CO selective oxidation reactor, the sensible heat of the reformed gas from the reforming reactor, the exhaust heat of the combustion exhaust gas from the external heating furnace, the reaction heat generated from the CO converter or the like is used. As long as the maximum temperature of the catalyst layer can maintain the above-described preferable range (130 ° C. to 180 ° C.), it is not necessary to be able to actively control the heating amount.

また、CO選択酸化触媒層の冷却手段に関しては、起動時や負荷変動時など、条件によっては触媒層の温度が極端に低下したり上昇したりしないよう、熱除去量を能動的に制御できるようにすることが好ましく、請求項11に係る発明として次のように構成することが好ましい。
すなわち、請求項11に係る発明は、
請求項9または10に記載の燃料改質システムにおいて、
CO選択酸化反応器の触媒の冷却手段を、運転停止を制御可能な空冷式ファンで構成する。
In addition, regarding the cooling means for the CO selective oxidation catalyst layer, the amount of heat removal can be actively controlled so that the temperature of the catalyst layer does not extremely decrease or increase depending on conditions such as start-up and load fluctuation. The invention according to claim 11 is preferably configured as follows.
That is, the invention according to claim 11 is
The fuel reforming system according to claim 9 or 10,
The cooling means for the catalyst of the CO selective oxidation reactor is constituted by an air-cooled fan capable of controlling the shutdown.

本発明において、CO選択酸化反応器に供給されるガス組成は特に制限はないが、CO選択酸化反応器での発熱量をできる限り少なくすることが望ましいので、改質ガス中のCO濃度は好ましくは1容量%以下、より好ましくは 0.5容量%以下となるように、上流側の改質反応器またはCO変成器が設計されていることが好ましい。一方、改質ガスに添加する空気の量は、改質ガス中のCO濃度と空気中の酸素のモル比、すなわち、O2 /COが、好ましくは3以下、より好ましくは2以下、最も好ましくは1.5以下となるように空気流量を制限することが好ましい。O2 /COが3を越えると温度が上昇してCO転化率が低下するからである。好ましい温度範囲、好ましいCO濃度範囲、好ましいO2 /COの範囲で必要となる触媒量は、触媒の種類などにより異なるが、Ru系触媒の場合、GHSVで好ましくは 500〜 50000、より好ましくは1000〜 30000となるように設定すればよい。 In the present invention, the gas composition supplied to the CO selective oxidation reactor is not particularly limited, but it is desirable to reduce the calorific value in the CO selective oxidation reactor as much as possible, so the CO concentration in the reformed gas is preferably It is preferable that the upstream reforming reactor or CO converter is designed so that is 1 vol% or less, more preferably 0.5 vol% or less. On the other hand, the amount of air added to the reformed gas is such that the molar ratio of CO concentration in the reformed gas to oxygen in the air, that is, O 2 / CO, is preferably 3 or less, more preferably 2 or less, most preferably. It is preferable to limit the air flow rate so as to be 1.5 or less. This is because if O 2 / CO exceeds 3, the temperature rises and the CO conversion rate decreases. The amount of catalyst required in the preferred temperature range, preferred CO concentration range, and preferred O 2 / CO range varies depending on the type of catalyst, etc., but in the case of a Ru-based catalyst, GHSV is preferably 500 to 50000, more preferably 1000. It should be set to be ~ 30000.

[作用・効果]
請求項1に係る発明の燃料改質システムの構成によれば、1個のCO選択酸化反応器に供給する前に改質ガス中に含まれる水蒸気を水蒸気凝縮分離手段で凝縮分離することにより、CO選択酸化反応を長期間安定して行うことができる。
[Action / Effect]
According to the configuration of the fuel reforming system of the invention according to claim 1, the water vapor contained in the reformed gas is condensed and separated by the steam condensing and separating means before being supplied to one CO selective oxidation reactor, The CO selective oxidation reaction can be performed stably for a long period of time.

また、請求項2に係る発明の燃料改質システムの構成によれば、CO変成器により、改質ガス中のCOの大部分をCO変成触媒の共存下で水蒸気と反応させてCO2 に変換させてから、CO選択酸化反応器に供給する前に水蒸気凝縮分離手段で水蒸気を凝縮分離することにより、改質ガス中のCOが高濃度の場合でもCO選択酸化反応を安定して行うことができる。 Further, according to the configuration of the fuel reforming system of the invention according to claim 2, the CO converter converts most of the CO in the reformed gas to steam in the presence of the CO conversion catalyst to convert to CO 2 . Then, the water vapor is condensed and separated by the water vapor condensing / separating means before being supplied to the CO selective oxidation reactor, so that the CO selective oxidation reaction can be stably performed even when the CO in the reformed gas has a high concentration. it can.

また、請求項3に係る発明の燃料改質システムの構成によれば、熱交換部で改質ガスを冷却して水蒸気を凝縮させ、気水分離部で凝縮水と改質ガスとを分離することにより、改質ガスの冷却と水蒸気の分離が同時に行える。
また、請求項4に係る発明の燃料改質システムの構成によれば、水蒸気を凝縮分離した改質ガスの露点が60℃以下になるように水蒸気を分離する。
According to the configuration of the fuel reforming system of the invention according to claim 3, the reformed gas is cooled in the heat exchange unit to condense the water vapor, and the condensed water and the reformed gas are separated in the steam / water separation unit. Thus, the reformed gas can be cooled and the water vapor can be separated at the same time.
According to the configuration of the fuel reforming system of the invention according to claim 4, the steam is separated so that the dew point of the reformed gas obtained by condensing and separating the steam is 60 ° C. or less.

また、請求項5に係る発明の燃料改質システムの構成によれば、水冷式冷却器によりCO選択酸化反応器に入る前の改質ガスを冷却し、CO選択酸化反応器に供給する改質ガスの温度を低下させることができ、かつ、改質に必要な改質用水蒸気を生成するための原水を水冷式冷却器の低温熱媒体として使用し、改質ガスによって原水を予熱することができる。   Further, according to the configuration of the fuel reforming system of the invention according to claim 5, the reformed gas before entering the CO selective oxidation reactor is cooled by the water-cooled cooler and supplied to the CO selective oxidation reactor. It is possible to reduce the temperature of the gas and use raw water for generating reforming steam necessary for reforming as a low-temperature heat medium for the water-cooled cooler, and preheat the raw water with the reformed gas. it can.

また、請求項6に係る発明の燃料改質システムの構成によれば、燃料電池コージェネレーションシステムで用いる成層式貯湯槽を用い、その成層式貯湯槽の低温部から取り出した低温水を利用して改質ガスを凝縮し、改質ガスの熱を低温水に回収することができる。   According to the structure of the fuel reforming system of the invention according to claim 6, the stratified hot water tank used in the fuel cell cogeneration system is used, and the low temperature water taken out from the low temperature part of the stratified hot water tank is used. The reformed gas can be condensed and the heat of the reformed gas can be recovered in the low-temperature water.

また、請求項7に係る発明の燃料改質システムの構成によれば、CO選択酸化触媒を低温での活性が高い特性のRuを含有する触媒で構成し、容易にCO濃度を低くすることができる。   According to the configuration of the fuel reforming system of the invention according to claim 7, the CO selective oxidation catalyst is configured with a catalyst containing Ru having a high activity at a low temperature, and the CO concentration can be easily lowered. it can.

また、請求項8に係る発明の燃料改質システムの構成によれば、CO選択酸化反応器の触媒層の最高温度を180 ℃以下にすることにより、安定したCO選択酸化反応を行うことができる。   According to the fuel reforming system of the invention according to claim 8, stable CO selective oxidation reaction can be performed by setting the maximum temperature of the catalyst layer of the CO selective oxidation reactor to 180 ° C. or less. .

また、請求項9に係る発明の燃料改質システムの構成によれば、CO選択酸化反応器の改質ガスの入口側において、水蒸気の凝縮により低温となった改質ガスを加熱し、一方、出口側では冷却することにより、安定したCO選択酸化反応を行うことができる。   Further, according to the configuration of the fuel reforming system of the invention according to claim 9, on the reformed gas inlet side of the CO selective oxidation reactor, the reformed gas having a low temperature due to the condensation of water vapor is heated, By cooling on the outlet side, a stable CO selective oxidation reaction can be performed.

また、請求項10に係る発明の燃料改質システムの構成によれば、CO選択酸化反応器の触媒の加熱手段の熱源を、排熱を利用して得ることができる。   Further, according to the configuration of the fuel reforming system of the invention according to claim 10, the heat source of the heating means of the catalyst of the CO selective oxidation reactor can be obtained by utilizing the exhaust heat.

また、請求項11に係る発明の燃料改質システムの構成によれば、空冷式ファンによって、CO選択酸化反応器の触媒を冷却することにより、容易に反応器温度を制御することができる。   In the fuel reforming system according to the eleventh aspect of the invention, the temperature of the reactor can be easily controlled by cooling the catalyst of the CO selective oxidation reactor with the air-cooled fan.

次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

先ず、参考例について説明する。
参考例1(Ru触媒の調製)
直径2〜4mmの球状γアルミナ担体を三塩化ルテニウム水溶液に浸漬し、含浸法によりルテニウムを担持させ、乾燥の後、炭酸ナトリウム水溶液に浸漬することによりルテニウムを固定化し、水洗、乾燥して前駆体を得た。得られた前駆体をヒドラジン水溶液に浸漬することによりルテニウムを還元し、水洗した後、再度ヒドラジン水溶液に浸漬して還元を完結させ、再度水洗し、105℃で乾燥させてRu触媒を得た。
得られたRu触媒中のRu濃度は0.98重量%、平均細孔直径は 7.4nmであった。以下の参考例、比較例、実施例においては、前処理として、得られたRu触媒を5容量%の水素を含む水素と窒素の混合ガス気流中で 200℃で1時間保持したものを用いた。
First, a reference example will be described.
Reference Example 1 (Preparation of Ru catalyst)
A spherical γ-alumina carrier having a diameter of 2 to 4 mm is immersed in an aqueous ruthenium trichloride solution, supported by ruthenium by an impregnation method, dried, then immersed in an aqueous sodium carbonate solution to fix ruthenium, washed with water, and dried to be a precursor. Got. The obtained precursor was immersed in an aqueous hydrazine solution to reduce ruthenium, washed with water, then immersed again in an aqueous hydrazine solution to complete the reduction, washed again with water, and dried at 105 ° C. to obtain a Ru catalyst.
In the obtained Ru catalyst, the Ru concentration was 0.98% by weight, and the average pore diameter was 7.4 nm. In the following reference examples, comparative examples, and examples, as the pretreatment, the obtained Ru catalyst was maintained at 200 ° C. for 1 hour in a mixed gas stream of hydrogen and nitrogen containing 5% by volume of hydrogen. .

参考例2
参考例1で調整したRu触媒8ccを充填したSUS製反応管(内径21.2mm)に、CO変成器出口ガスを模擬した、CO= 0.5%、CH4 = 0.5%、CO2 =21%、O2 =0.75%、N2 =3%、残部がH2である反応模擬ガス1Nl/min を常圧で流通させ、触媒層の温度を変えて、出口のCO濃度を測定した。次に、同じ組成・流量の反応模擬ガスに、湿りガス中の水蒸気濃度が5%(露点33℃相当)及び20%(露点61℃相当)となるように水蒸気を添加し、同様に、それぞれ触媒層の温度を変えて出口のCO濃度を測定した。
Reference example 2
In a SUS reaction tube (inner diameter: 21.2 mm) filled with 8 cc of the Ru catalyst prepared in Reference Example 1, CO = 0.5%, CH 4 = 0.5%, CO 2 = 21%, O A reaction simulation gas of 1 Nl / min in which 2 = 0.75%, N 2 = 3% and the balance being H 2 was passed at normal pressure, the temperature of the catalyst layer was changed, and the CO concentration at the outlet was measured. Next, water vapor is added to the reaction simulation gas having the same composition and flow rate so that the water vapor concentration in the wet gas is 5% (equivalent to a dew point of 33 ° C) and 20% (equivalent to a dew point of 61 ° C). The CO concentration at the outlet was measured by changing the temperature of the catalyst layer.

結果を、図6のRu系CO選択酸化触媒のCO選択酸化反応の温度依存性と入り口ガス中の水蒸気濃度との関係を示したグラフに示す。反応温度(触媒層の最高温度)を変えた場合、何れの水蒸気濃度でも 110〜 180℃の温度域で出口のCO濃度が10ppm 以下となるが、水蒸気濃度が低いほどその温度域が広がり、特に、低温側で顕著に広がることが分かる。   A result is shown in the graph which showed the relationship between the temperature dependence of CO selective oxidation reaction of the Ru type | system | group CO selective oxidation catalyst of FIG. 6, and the water vapor | steam density | concentration in inlet gas. When the reaction temperature (the maximum temperature of the catalyst layer) is changed, the CO concentration at the outlet will be 10 ppm or less at any water vapor concentration in the temperature range of 110-180 ° C. It can be seen that it spreads significantly on the low temperature side.

参考例3
参考例1で調整したRu触媒をH80%−CO20%の組成の混合ガス中450℃で945時間焼成することにより、約2万時間使用後相当の活性まで強制的に劣化させた触媒(強制劣化触媒)を用いる以外は、参考例2と同様にして、水蒸気濃度が5%(露点33℃相当)および20%(露点61℃相当)での反応管出口でのCO濃度を測定した。
Reference example 3
The Ru catalyst prepared in Reference Example 1 was forcibly degraded to a corresponding activity after about 20,000 hours of use by firing it at 450 ° C. for 945 hours in a mixed gas having a composition of H 2 80% -CO 2 20%. Measure the CO concentration at the outlet of the reaction tube when the water vapor concentration is 5% (equivalent to a dew point of 33 ° C) and 20% (equivalent to a dew point of 61 ° C), except that a catalyst (forced deterioration catalyst) is used. did.

結果を、図12の加速劣化させたRu系CO選択酸化触媒のCO選択酸化活性の温度依存性と入り口ガス中の水蒸気濃度との関係を示したグラフに示す。新品触媒のデータである図6と比較すると、いずれも全般に出口CO濃度は上がっており、劣化していることが分かるが、劣化後でも水蒸気濃度が5%の場合には 100〜190℃でCO濃度が10ppm 以下になっているのに対し、水蒸気濃度が20%の場合には100℃および190℃ではCO濃度が10ppmを越えており、また、1ppm以下になる温度域がないことが分かる。このことから、劣化後でも、水蒸気濃度が低いほど、CO選択酸化の活性温度域を広く確保できることが分かる。   The results are shown in the graph of FIG. 12 showing the relationship between the temperature dependence of the CO selective oxidation activity of the accelerated Ru-based CO selective oxidation catalyst and the water vapor concentration in the inlet gas. Compared to the new catalyst data in FIG. 6, it can be seen that the outlet CO concentration is generally increased and deteriorated. However, even after deterioration, when the water vapor concentration is 5%, the temperature is 100 to 190 ° C. It can be seen that the CO concentration is 10 ppm or less, whereas when the water vapor concentration is 20%, the CO concentration exceeds 10 ppm at 100 ° C. and 190 ° C., and there is no temperature range in which the CO concentration is 1 ppm or less. . From this, it can be seen that, even after deterioration, the lower the water vapor concentration, the wider the active temperature range of CO selective oxidation can be secured.

参考例4
参考例3で得られた強制劣化触媒を用い、温度を123℃に保ち、長時間定常条件で反応を続ける以外は参考例3と同様にして、水蒸気濃度が5%(露点33℃相当)及び20%(露点61℃相当)での反応管出口でのCO濃度を測定した。
Reference example 4
The water vapor concentration was 5% (corresponding to a dew point of 33 ° C.) in the same manner as in Reference Example 3 except that the forced deterioration catalyst obtained in Reference Example 3 was used, the temperature was maintained at 123 ° C., and the reaction was continued under steady conditions for a long time. The CO concentration at the outlet of the reaction tube at 20% (corresponding to a dew point of 61 ° C.) was measured.

結果を、図13のRu系CO選択酸化触媒のCO選択酸化活性の経時変化と入り口ガス中の水蒸気濃度との関係を示したグラフに示す。初期値(0時間での出口CO濃度)は、図12と同様な結果が得られているが、水蒸気濃度を20%とした場合には、時間と共に出口CO濃度が上昇し、12時間後に20ppmを越えたので実験を中断した。一方、水蒸気濃度を5%とした場合には60時間にわたって出口CO濃度を1ppm 以下に保つことができた。
水蒸気濃度を20%とした場合に経時的にCO濃度が増えたのは、触媒の活性点が水蒸気圧と平衡な被覆率になるのに時間を要したためと考えられ、従って、平衡到達後の活性は、水蒸気濃度が5%と20%では、大きく異なることを意味している。
このことから、水蒸気濃度は、劣化後のCO選択酸化触媒の活性に大きな影響を与え、水蒸気濃度が低いほど、CO選択酸化の活性が高いことが分かる。
The results are shown in a graph showing the relationship between the change over time in the CO selective oxidation activity of the Ru-based CO selective oxidation catalyst in FIG. 13 and the water vapor concentration in the inlet gas. The initial value (outlet CO concentration at 0 hour) has the same result as in FIG. 12, but when the water vapor concentration is 20%, the outlet CO concentration increases with time, and 20 ppm after 12 hours. The experiment was interrupted. On the other hand, when the water vapor concentration was 5%, the outlet CO concentration could be kept below 1 ppm for 60 hours.
The reason why the CO concentration increased with time when the water vapor concentration was 20% was thought to be because it took time for the active sites of the catalyst to reach a coverage ratio that was in equilibrium with the water vapor pressure. Activity means that the water vapor concentration is greatly different between 5% and 20%.
From this, it can be seen that the water vapor concentration greatly affects the activity of the CO selective oxidation catalyst after deterioration, and the lower the water vapor concentration, the higher the CO selective oxidation activity.

参考例5
参考例1と同様にして得られたRu触媒を充填した反応管に、CO= 0.5%、CO2 =20%、O2 =1%、N2 =4%、残部がH2である反応模擬ガスに湿りガス中の水蒸気濃度が20%となるように水蒸気を添加し、ドライガスベースでGHSV=7,500となるように流通させ、120℃で17,500時間反応させた。終了時の反応管出口のCO濃度は約5ppm であった。
引き続いて、GHSV=3,750と7,500、水蒸気濃度を20%と5%として、触媒層の温度を変化させて反応管出口のCO濃度を測定した。
Reference Example 5
Reaction simulation in which CO = 0.5%, CO 2 = 20%, O 2 = 1%, N 2 = 4%, and the balance is H 2 in a reaction tube filled with a Ru catalyst obtained in the same manner as in Reference Example 1. Water vapor was added to the gas so that the water vapor concentration in the wet gas was 20%, and the mixture was circulated so that GHSV = 7,500 on a dry gas basis, and reacted at 120 ° C. for 17,500 hours. The CO concentration at the outlet of the reaction tube at the end was about 5 ppm.
Subsequently, the GHSV = 3,750 and 7,500, the water vapor concentration was 20% and 5%, and the temperature of the catalyst layer was changed to measure the CO concentration at the outlet of the reaction tube.

結果を、図14の劣化したRu系CO選択酸化触媒のCO選択酸化活性の温度依存性と、入り口ガス中の水蒸気濃度および空間速度との関係を示したグラフに示す。水蒸気濃度が20%でGHSV=7,500とした場合には、1ppm以下となる領域はないが、水蒸気濃度を5%とした場合には、GHSV=7,500でも100〜 120℃の範囲で出口CO濃度が1ppm以下となり、さらにGHSV=3,750では試験した殆ど全ての温度範囲で、出口CO濃度が1ppmを下回っていることが分かる。一方、水蒸気濃度が20%の場合には90℃以下では、GHSV=3,750とした場合でも、出口CO濃度が10ppmを大きく越え、水蒸気濃度がCO選択酸化触媒の活性に大きな影響を与えることが分かる。
実際に長期間運転した後の劣化触媒でも図12と同様な傾向が認められ、実際の使用条件下で、水蒸気濃度が低いほどCO選択酸化触媒を長期間安定して運転できることが分かる。
The results are shown in the graph of FIG. 14 showing the relationship between the temperature dependence of the CO selective oxidation activity of the deteriorated Ru-based CO selective oxidation catalyst, the water vapor concentration in the inlet gas, and the space velocity. When the water vapor concentration is 20% and GHSV = 7,500, there is no region where the concentration is 1 ppm or less. However, when the water vapor concentration is 5%, the outlet CO concentration is in the range of 100 to 120 ° C. even when GHSV = 7,500. It can be seen that at 1 GH or less, GHSV = 3,750, the outlet CO concentration is below 1 ppm in almost all temperature ranges tested. On the other hand, when the water vapor concentration is 20%, at 90 ° C. or less, even when GHSV = 3,750, the outlet CO concentration greatly exceeds 10 ppm, and the water vapor concentration greatly affects the activity of the CO selective oxidation catalyst. .
A tendency similar to that shown in FIG. 12 is also observed in the deteriorated catalyst after actually operating for a long time, and it can be seen that the CO selective oxidation catalyst can be stably operated for a long time as the water vapor concentration is lower under the actual use conditions.

次に比較例について説明する。
比較例1
水蒸気凝縮分離器の代わりにガス−ガス熱交換器を配し、改質反応器の上流側に脱硫器を配した以外は図2と同じ構成の燃料改質システムを製作した。改質反応は水蒸気改質反応を採用し、外熱式改質反応器を用い、熱交換型CO変成器を用いた。CO選択酸化触媒以外は市販の触媒を用いたが、CO選択酸化反応器には、参考例1で得られたRu触媒を充填し、外壁に空冷式ファンで空気を吹きあてることにより冷却する機構を設けた。
Next, a comparative example will be described.
Comparative Example 1
A fuel reforming system having the same configuration as that shown in FIG. 2 was produced except that a gas-gas heat exchanger was disposed instead of the steam condenser and a desulfurizer was disposed upstream of the reforming reactor. As the reforming reaction, a steam reforming reaction was adopted, an external heating type reforming reactor was used, and a heat exchange type CO converter was used. A commercially available catalyst was used in addition to the CO selective oxidation catalyst, but the CO selective oxidation reactor was charged with the Ru catalyst obtained in Reference Example 1 and cooled by blowing air on the outer wall with an air-cooled fan. Was provided.

この燃料改質システムを用い、都市ガス13A(天然ガス:メタン88%、エタン6%、プロパン3%、ブタン3%) 4.2Nl/min をS/C= 3.0(水蒸気/原料中の炭素モル比)で水蒸気改質し、残存する水蒸気でCO変成した後、ガス−ガス熱交換器で改質ガス温度を80℃としたあと、空気 0.8Nl/min を加え、CO選択酸化反応器に供給した。
この時、空気を加える前の改質ガス中のCO濃度は0.35%、露点は61℃であった。
また、CO選択酸化反応器の空冷式ファンを断続的に運転し、CO選択酸化触媒層の最高温度が 180℃を越えないように保った。
Using this fuel reforming system, city gas 13A (natural gas: 88% methane, 6% ethane, 3% propane, 3% butane) 4.2 Nl / min S / C = 3.0 (steam / carbon molar ratio in feed) ) Steam reforming and CO conversion with the remaining steam, after the reformed gas temperature was set to 80 ° C. with a gas-gas heat exchanger, air 0.8Nl / min was added and supplied to the CO selective oxidation reactor .
At this time, the CO concentration in the reformed gas before adding air was 0.35%, and the dew point was 61 ° C.
In addition, the air-cooled fan of the CO selective oxidation reactor was operated intermittently to keep the maximum temperature of the CO selective oxidation catalyst layer from exceeding 180 ° C.

CO選択酸化反応器出口ガス中のCO濃度は、運転開始後しばらくは8ppm程度であったが、30分ほどでCO選択酸化反応器の温度が不安定となってCO濃度が上昇し始めたので運転を中止した。CO選択酸化反応器の内部を観察したところ、大量のドレンが溜まっており、触媒が水浸しになっていた。   The CO concentration in the CO selective oxidation reactor outlet gas was about 8 ppm for a while after the start of operation, but the temperature of the CO selective oxidation reactor became unstable and the CO concentration began to rise in about 30 minutes. Stopped driving. When the inside of the CO selective oxidation reactor was observed, a large amount of drain was accumulated and the catalyst was immersed in water.

比較例2
比較例1で製作したのと同様の燃料改質システムを用い、CO選択酸化反応器に供給するガス温度を 120℃とする以外は比較例1と同様にして、都市ガス13Aの改質を行った。
CO選択酸化触媒層の温度は、運転開始直後から上昇し始め、空冷式ファンを連続運転しても 180℃以下に保つことができなくなり、急激に温度が上昇して 250℃に達したので運転を中止した。
運転を中止する直前のCO選択酸化反応器出口ガスを分析したところ、CO濃度が500ppmを越えていたほか、メタン濃度が入り口よりも明らかに増加しており、メタン化反応の暴走が起こったものと思われる。
Comparative Example 2
Using the same fuel reforming system manufactured in Comparative Example 1 and reforming the city gas 13A in the same manner as in Comparative Example 1, except that the gas temperature supplied to the CO selective oxidation reactor is 120 ° C. It was.
The temperature of the CO selective oxidation catalyst layer begins to rise immediately after the start of operation. Even if the air-cooled fan is continuously operated, it cannot be kept below 180 ° C, and the temperature suddenly increases and reaches 250 ° C. Canceled.
Analysis of the CO selective oxidation reactor outlet gas immediately before the operation was stopped. The CO concentration exceeded 500 ppm, and the methane concentration was clearly increased from the inlet, resulting in a runaway methanation reaction. I think that the.

図7は、本発明に係る燃料改質システムの実施例1に使用する水蒸気凝縮分離手段としての水蒸気凝縮分離器3の縦断面図であり、水蒸気凝縮分離器3が、二重管式の熱交換器(伝熱面積250cm2)21と気水分離器22とを組み合わせて構成されている。 FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a steam condensing separator 3 as a steam condensing / separating means used in the first embodiment of the fuel reforming system according to the present invention. The exchanger (heat transfer area 250 cm 2 ) 21 and the steam separator 22 are combined.

熱交換器21は、内管23内に伝熱促進のためのスチールウール24が充填されるとともに、内管23の内周面と外管25の内周面間に冷却媒体を流す冷却媒体流動空間26が形成され、内管23内を下方に流される改質ガスを冷却し、水蒸気を凝縮液化するように構成されている。   In the heat exchanger 21, the inner tube 23 is filled with steel wool 24 for promoting heat transfer, and a cooling medium flow is caused to flow a cooling medium between the inner peripheral surface of the inner tube 23 and the inner peripheral surface of the outer tube 25. A space 26 is formed, and the reformed gas flowing downward in the inner pipe 23 is cooled to condense the water vapor.

気水分離器22は、熱交換器21で凝縮液化されたドレンを容器27に受け止め、水蒸気が分離された改質ガスを、ガス配管28を介してCO選択酸化反応器に供給するようになっている。図中29はドレン管を示し、このドレン管29に開閉弁30が設けられ、水蒸気が液化したドレンが所定量溜まるに伴い、開閉弁30を開いて適宜排出できるようになっている。   The steam separator 22 receives the drain condensed in the heat exchanger 21 in the container 27 and supplies the reformed gas from which the water vapor has been separated to the CO selective oxidation reactor via the gas pipe 28. ing. In the figure, reference numeral 29 denotes a drain pipe. An open / close valve 30 is provided on the drain pipe 29, and the drain can be appropriately discharged by opening the open / close valve 30 as a predetermined amount of drained water vapor is accumulated.

上記構成の水蒸気凝縮分離器3をガス−ガス熱交換器の代わりに組み込む以外は比較例1と同様の構成の燃料改質システムを製作した。
このシステムを用いて、熱交換器の外周部に水道水を供給し、改質ガスを約40℃に冷却する以外は比較例1と同様にして都市ガス13Aの改質を行った。このとき、空気を加える前の改質ガスの露点は39℃であった。
CO選択酸化反応器出口ガス中のCO濃度は、運転開始後安定して8ppm程度以下に保たれ、7時間経過後もその濃度を保っていた。
A fuel reforming system having the same configuration as that of Comparative Example 1 was manufactured except that the steam condenser / separator 3 having the above configuration was incorporated in place of the gas-gas heat exchanger.
Using this system, the city gas 13A was reformed in the same manner as in Comparative Example 1 except that tap water was supplied to the outer periphery of the heat exchanger and the reformed gas was cooled to about 40 ° C. At this time, the dew point of the reformed gas before adding air was 39 ° C.
The CO concentration in the CO selective oxidation reactor outlet gas was stably maintained at about 8 ppm or less after the start of operation, and the concentration was maintained after 7 hours.

図8は、本発明に係る燃料改質システムの実施例2を示す縦断面図であり、脱硫器41と、改質反応器42と、CO変成器43と、CO選択酸化触媒層44を含むCO選択酸化反応器45が、処理ガスをその順に流すように配管を介して接続され、原燃料を脱硫器41に供給し、脱硫→改質→CO変成→CO選択酸化を行って、CO濃度が低い水素リッチの改質ガスを製造するように構成されている。   FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing Embodiment 2 of the fuel reforming system according to the present invention, which includes a desulfurizer 41, a reforming reactor 42, a CO converter 43, and a CO selective oxidation catalyst layer 44. A CO selective oxidation reactor 45 is connected via piping so as to flow the processing gas in that order, and feeds raw fuel to the desulfurizer 41, and performs desulfurization → reformation → CO conversion → CO selective oxidation to obtain CO concentration. Is configured to produce a low hydrogen-rich reformed gas.

CO変成器43とCO選択酸化反応器45を接続する配管46に、熱交換器47(請求項5の熱交換部に相当する)と気水分離器48(請求項5の気水分離部に相当する)とから成る水蒸気凝縮分離手段としての水蒸気凝縮分離器49が介装され、CO選択酸化反応器45に供給する前に、改質ガス中の水蒸気を凝縮分離するように構成されている。水蒸気凝縮分離手段としては、実施例1と同様のものを用いた。   A pipe 46 connecting the CO converter 43 and the CO selective oxidation reactor 45 is connected to a heat exchanger 47 (corresponding to a heat exchange part of claim 5) and a steam / water separator 48 (to the steam / water separation part of claim 5). A water vapor condensing / separating device 49 as a water vapor condensing / separating means is configured to condense and separate water vapor in the reformed gas before supplying it to the CO selective oxidation reactor 45. . As the water vapor condensing and separating means, the same one as in Example 1 was used.

CO選択酸化反応器45は、空洞のプレート型エレメント50を挟んでCO変成器43の一部と接しており、運転時には、CO変成反応で発生する熱が、プレート型エレメント50の外壁および空洞部に存在する空気を介して、CO選択酸化反応器45のCO選択酸化触媒層44に伝わるように構成されている。   The CO selective oxidation reactor 45 is in contact with a part of the CO converter 43 with the hollow plate type element 50 interposed therebetween, and during operation, heat generated by the CO conversion reaction is generated by the outer wall and the cavity of the plate type element 50. Is transmitted to the CO selective oxidation catalyst layer 44 of the CO selective oxidation reactor 45 through the air present in the gas.

CO選択酸化反応器45は端部に位置しており、その外表面の入り口側は保温材51で覆われ、一方、出口側は露出され、その露出箇所に冷却用空気を吹き付けるように空冷式ファン52が設けられている。   The CO selective oxidation reactor 45 is located at the end, and the inlet side of the outer surface thereof is covered with a heat insulating material 51, while the outlet side is exposed, and air cooling is performed so that cooling air is blown to the exposed portion. A fan 52 is provided.

CO選択酸化反応器45の外表面のCO選択酸化触媒層44の層長のほぼ中間となる所定箇所に、CO選択酸化触媒層44の温度を測定する温度センサ53が設けられ、その温度センサ53がコントローラ54に接続されるとともに、コントローラ54に空冷式ファン52のファンモータ55が接続されている。   A temperature sensor 53 that measures the temperature of the CO selective oxidation catalyst layer 44 is provided at a predetermined position on the outer surface of the CO selective oxidation reactor 45 that is substantially in the middle of the layer length of the CO selective oxidation catalyst layer 44. Is connected to the controller 54, and the fan motor 55 of the air-cooled fan 52 is connected to the controller 54.

コントローラ54では、温度センサ53で測定されるCO選択酸化触媒層44の温度に基づき、測定温度が一定温度(例えば、 160℃)を越えないように維持されるように空冷式ファン52を運転ならびに停止制御するようになっている。
CO選択酸化触媒としては参考例1で得られた触媒を用い、その他の触媒については既知の触媒を用いた。
The controller 54 operates the air-cooled fan 52 based on the temperature of the CO selective oxidation catalyst layer 44 measured by the temperature sensor 53 so that the measured temperature does not exceed a certain temperature (for example, 160 ° C.). Stop control is provided.
As the CO selective oxidation catalyst, the catalyst obtained in Reference Example 1 was used, and for the other catalysts, known catalysts were used.

この燃料改質システムを用いて、実施例1と同様にして都市ガス13Aの改質を行った。この時の水蒸気凝縮分離器49の出口の改質ガスの露点は32℃であり、製品ガス中のCO濃度は実験を継続した約7時間の間、安定して3ppm以下であった。運転中のCO選択酸化反応器45の触媒層の温度分布を調べた一例を図9に示す。改質ガスは70℃程度でCO選択酸化触媒層44に到達するが、CO変成器43からの熱の流入により触媒層長方向に進むに連れて温度が速やかに上がり、それによって酸化反応が自己触媒的に加速し、触媒層の前半でCO選択酸化反応に好ましい温度域に到達する。その後、出口部での冷却作用の効果が伝熱により前半部にも及ぶので、触媒層温度は触媒層の中間よりやや上流側で極大を持っているが、最高温度は 150℃という好適な温度に保たれている。   Using this fuel reforming system, city gas 13A was reformed in the same manner as in Example 1. At this time, the dew point of the reformed gas at the outlet of the steam condensing separator 49 was 32 ° C., and the CO concentration in the product gas was stably 3 ppm or less for about 7 hours during the experiment. An example of examining the temperature distribution of the catalyst layer of the CO selective oxidation reactor 45 during operation is shown in FIG. The reformed gas reaches the CO selective oxidation catalyst layer 44 at about 70 ° C., but the temperature rises rapidly as it advances in the catalyst layer length direction due to the inflow of heat from the CO converter 43, thereby causing the oxidation reaction to self It accelerates catalytically and reaches the temperature range favorable for the CO selective oxidation reaction in the first half of the catalyst layer. After that, the cooling effect at the outlet reaches the first half due to heat transfer, so the catalyst layer temperature has a maximum slightly upstream from the middle of the catalyst layer, but the maximum temperature is a suitable temperature of 150 ° C. It is kept in.

図10は、本発明に係る燃料改質システムの実施例3を示す縦断面図であり、実施例2と異なるところは次の通りである。
すなわち、水蒸気凝縮分離器49を構成する熱交換器47の上流部に、CO変成器43で処理した後の改質ガスを冷却する水冷式冷却器61が介装され、その水冷式冷却器61で冷却した後の改質ガスを熱交換器47に供給するようになっている。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the fuel reforming system according to the present invention. The differences from the second embodiment are as follows.
That is, a water-cooled cooler 61 that cools the reformed gas after being treated by the CO converter 43 is interposed in the upstream portion of the heat exchanger 47 that constitutes the water vapor condensing separator 49, and the water-cooled cooler 61 The reformed gas after being cooled in step 1 is supplied to the heat exchanger 47.

水冷式冷却器61には、改質に必要な改質用水蒸気を生成する蒸気発生器62に原水を供給する原水供給管63が伝熱可能に導入され、改質に必要な改質用水蒸気を生成するための原水を水冷式冷却器61の低温熱媒体として使用し、CO変成器43で処理した後の改質ガスの顕熱によって原水を予熱するようになっている。他の構成は実施例2と同じであり、同一図番を付してその説明は省略する。   A raw water supply pipe 63 that supplies raw water to a steam generator 62 that generates reforming steam necessary for reforming is introduced into the water-cooled cooler 61 so that heat can be transferred. Is used as a low-temperature heat medium for the water-cooled cooler 61, and the raw water is preheated by the sensible heat of the reformed gas after being treated by the CO converter 43. Other configurations are the same as those of the second embodiment, and the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

実施例3の燃料改質システムを用い、水冷式冷却器61に供給する原水流量を12ml/minとする以外は実施例2と同様にして都市ガス13Aの改質を行った。
水蒸気凝縮分離器49の出口の改質ガスの露点は16℃であり、製品ガス中のCO濃度は常に1ppm未満となっていた。
原水の温度は15℃であったが、水冷式冷却器61を通過させることで、85℃程度まで上昇した。このことは、水冷式冷却器61で回収できる改質ガスの排熱は約60Wであり、その分燃料が減らせたとすると、水冷式冷却器61をつけない場合に比べて改質器の熱効率を約2ポイント上昇させることができ、発電効率にして約1ポイントの上昇につながる計算となる。
さらに、7000時間運転を継続したが、CO選択酸化反応器45の温度は安定しており、製品ガス中のCO濃度は常に1ppm未満となっており、本発明による燃料改質システムにより、CO選択酸化反応の長期安定性が実現されていることがわかる。
The city gas 13A was reformed in the same manner as in Example 2 except that the fuel reforming system of Example 3 was used and the raw water flow rate supplied to the water-cooled cooler 61 was 12 ml / min.
The dew point of the reformed gas at the outlet of the steam condensing separator 49 was 16 ° C., and the CO concentration in the product gas was always less than 1 ppm.
Although the temperature of the raw water was 15 ° C., the temperature of the raw water rose to about 85 ° C. by passing through the water-cooled cooler 61. This means that the exhaust heat of the reformed gas that can be recovered by the water-cooled cooler 61 is about 60 W, and if the fuel can be reduced by that amount, the thermal efficiency of the reformer is improved compared to the case where the water-cooled cooler 61 is not attached. This can be increased by about 2 points, which leads to an increase of about 1 point in terms of power generation efficiency.
Furthermore, although the operation was continued for 7000 hours, the temperature of the CO selective oxidation reactor 45 was stable, and the CO concentration in the product gas was always less than 1 ppm. It can be seen that long-term stability of the oxidation reaction has been realized.

図11は、本発明に係る燃料改質システムの実施例4を示す縦断面図であり、実施例3と異なるところは次の通りである。
すなわち、本発明に係る燃料改質システムを用いた燃料電池スタック71と成層式貯湯槽72とによって燃料電池コージェネレーションシステムが構築されている。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing Embodiment 4 of the fuel reforming system according to the present invention. The difference from Embodiment 3 is as follows.
That is, a fuel cell cogeneration system is constructed by the fuel cell stack 71 and the stratified hot water tank 72 using the fuel reforming system according to the present invention.

燃料電池スタック71と成層式貯湯槽72とにわたって接続される排熱回収用の循環配管73が熱交換器47に導入され、成層式貯湯槽72の低温部から取り出した温度変化の少ない低温水を利用して改質ガスを冷却凝縮し、改質ガスの熱を低温水に回収することができるように構成されている。他の構成は実施例3と同じであり、同一図番を付してその説明は省略する。   A circulation pipe 73 for exhaust heat recovery connected across the fuel cell stack 71 and the stratified hot water tank 72 is introduced into the heat exchanger 47, and low temperature water with little temperature change taken out from the low temperature part of the stratified hot water tank 72 is supplied. The reformed gas is cooled and condensed by using it, and the heat of the reformed gas can be recovered in the low-temperature water. Other configurations are the same as those of the third embodiment, and the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

実施例4の燃料改質システムを用い、成層式貯湯槽72の循環水の流量を 0.3l/min とする以外は実施例3と同様にして都市ガス13Aの改質を行った。水蒸気凝縮分離器49の出口の改質ガスの露点は21℃であり、製品ガス中のCO濃度は常に1ppm未満となっていた。また、PEFCも安定した発電性能が得られた。
一方、改質ガス冷却用の熱交換器47の低温熱媒体の入り口の温度は12℃、出口は19℃となっていた。このことは、約 140Wの排熱が回収できたことを意味しており、1kW級PEFCコージェネレーションシステムとしては、改質ガス冷却用熱交換器の排熱を回収することにより、排熱回収効率及び総合効率を約4ボイント向上する効果があったことになる。
The city gas 13A was reformed in the same manner as in Example 3 except that the fuel reforming system of Example 4 was used and the flow rate of circulating water in the stratified hot water tank 72 was set to 0.3 l / min. The dew point of the reformed gas at the outlet of the steam condenser / separator 49 was 21 ° C., and the CO concentration in the product gas was always less than 1 ppm. PEFC also achieved stable power generation performance.
On the other hand, the temperature of the inlet of the low-temperature heat medium of the heat exchanger 47 for cooling the reformed gas was 12 ° C., and the outlet was 19 ° C. This means that about 140 W of exhaust heat was recovered, and the 1 kW class PEFC cogeneration system recovers exhaust heat recovery efficiency by recovering the exhaust heat from the heat exchanger for cooling the reformed gas. In addition, there is an effect of improving the overall efficiency by about 4 points.

図10に示す燃料改質システムを用い、CO変成器43の温度を変えて、CO選択酸化反応器45の入口の改質ガスのCO濃度を変化させることと、CO選択酸化反応器45の入口の改質ガスの露点を変化させること以外は実施例3と同様にして、都市ガス13Aの改質を行った。
まず、水蒸気凝縮分離器49の熱交換部47に冷却水を通じて運転した。このとき、出口の改質ガスの温度および露点は、約25〜30℃であった。
引き続いて、水蒸気凝縮分離器49の熱交換部47に冷却水を通じるのを中止して運転した。このとき、出口の改質ガスの温度および露点は、約58℃であった。
Using the fuel reforming system shown in FIG. 10, changing the temperature of the CO converter 43 to change the CO concentration of the reformed gas at the inlet of the CO selective oxidation reactor 45, and the inlet of the CO selective oxidation reactor 45 The city gas 13A was reformed in the same manner as in Example 3 except that the dew point of the reformed gas was changed.
First, the heat exchange unit 47 of the water vapor condensing separator 49 was operated through cooling water. At this time, the temperature and dew point of the reformed gas at the outlet were about 25 to 30 ° C.
Subsequently, the cooling water was not supplied to the heat exchanging portion 47 of the water vapor condensing separator 49, and the operation was performed. At this time, the temperature and dew point of the reformed gas at the outlet were about 58 ° C.

各条件において、反応が安定したところで、適宜、CO選択酸化反応器45の入口のCO濃度および製品ガス中のCO濃度を測定した。CO選択酸化反応器45の前で添加する空気56の流量とのモル比からO/COを計算し、その時の製品ガス中のCO濃度をO/COに対してプロットした結果を図15に示す。露点が25〜30℃の場合は、O/CO=0.8〜3.7の全領域において、製品ガス中のCO濃度は2ppm以下となっていたのに対し、露点が58℃の場合には、O/COが1.2以下ではCO濃度が2ppmを越え、0.8では10ppmを大きく越えている。 Under the respective conditions, when the reaction was stabilized, the CO concentration at the inlet of the CO selective oxidation reactor 45 and the CO concentration in the product gas were appropriately measured. FIG. 15 shows the result of calculating O 2 / CO from the molar ratio with the flow rate of the air 56 added in front of the CO selective oxidation reactor 45 and plotting the CO concentration in the product gas at that time against O 2 / CO. Shown in When the dew point is 25 to 30 ° C., the CO concentration in the product gas is 2 ppm or less in the entire region of O 2 /CO=0.8 to 3.7, whereas when the dew point is 58 ° C., the O The CO concentration exceeds 2 ppm when 2 / CO is 1.2 or less, and greatly exceeds 10 ppm when 0.8.

このことから、CO変成触媒の活性が低下し、CO選択酸化反応器45の入口のCO濃度が上昇した場合に、改質ガス中の水蒸気をCO選択酸化反応器45の前で凝縮分離する方が、より少量の空気添加量で、CO選択酸化反応器45の入口のCO濃度がより高い場合でも、COを安定して低減できることが分かる。   From this, when the CO conversion catalyst activity decreases and the CO concentration at the inlet of the CO selective oxidation reactor 45 increases, the steam in the reformed gas is condensed and separated in front of the CO selective oxidation reactor 45. However, it can be seen that CO can be stably reduced even when the CO concentration at the inlet of the CO selective oxidation reactor 45 is higher with a smaller amount of added air.

図10に示す燃料改質システムを、雰囲気の温度を変えられる閉ざされた空間の中に設置し、雰囲気温度を変化させることと、CO選択酸化反応器45の入口の改質ガスの露点を変化させること以外は、実施例3と同様にして、都市ガス13Aの改質を行った。
まず、水蒸気凝縮分離器49の熱交換部47に冷却水を通じて運転した。このとき、出口の改質ガスの温度および露点は、約25〜30℃であった。
この条件で、5℃ずつ雰囲気温度を上昇させていった。雰囲気温度が50℃以下の場合には、空冷ファンのON/OFF制御が認められ、CO選択酸化反応器45の温度が正常にコントロールされているとともに、製品ガス中のCO濃度も1ppm未満となっていた。雰囲気温度を55℃まで上昇させた場合、製品ガス中のCO濃度は1ppm未満となっていたが、空冷ファンは連続運転状態となり、冷却能力が不足して温度コントロールができなくなった。
The fuel reforming system shown in FIG. 10 is installed in a closed space where the ambient temperature can be changed, and the ambient temperature is changed, and the dew point of the reformed gas at the inlet of the CO selective oxidation reactor 45 is changed. The city gas 13A was reformed in the same manner as in Example 3 except that.
First, the heat exchange unit 47 of the water vapor condensing separator 49 was operated through cooling water. At this time, the temperature and dew point of the reformed gas at the outlet were about 25 to 30 ° C.
Under these conditions, the ambient temperature was increased by 5 ° C. When the ambient temperature is 50 ° C. or lower, ON / OFF control of the air cooling fan is recognized, the temperature of the CO selective oxidation reactor 45 is normally controlled, and the CO concentration in the product gas is less than 1 ppm. It was. When the atmospheric temperature was raised to 55 ° C., the CO concentration in the product gas was less than 1 ppm, but the air-cooled fan was in a continuous operation state, and the cooling ability was insufficient, making it impossible to control the temperature.

引き続いて、水蒸気凝縮分離器49の熱交換部47に冷却水を通じるのを中止して運転した。このとき、出口の改質ガスの温度および露点は、約58℃であった。
この条件で、同様に雰囲気温度を上昇させていった。雰囲気温度が45℃以下の場合には、空冷ファンのON/OFF制御が認められ、CO選択酸化反応器45の温度が正常にコントロールされているとともに、製品ガス中のCO濃度も約1ppmとなっていた。雰囲気温度を50℃まで上昇させた場合、製品ガス中のCO濃度は1ppm未満となっていたが、空冷ファンは連続運転状態となり、冷却能力が不足して温度コントロールができなくなった。水蒸気の凝縮分離を行わない場合には、CO選択酸化触媒の活性が低くなるため主に反応する部分が後半部にずれ込み、後半での発熱が多くなるために空冷ファンの冷却能力が不足し、使用可能な雰囲気温度の上限が低くなってしまうと考えられる。
このことから、水蒸気の凝縮分離を行うことにより、より高い雰囲気温度でも確実にCO濃度を低減できることが分かる。
Subsequently, the cooling water was not supplied to the heat exchanging portion 47 of the water vapor condensing separator 49, and the operation was performed. At this time, the temperature and dew point of the reformed gas at the outlet were about 58 ° C.
Under these conditions, the ambient temperature was similarly raised. When the ambient temperature is 45 ° C or lower, ON / OFF control of the air cooling fan is recognized, the temperature of the CO selective oxidation reactor 45 is normally controlled, and the CO concentration in the product gas is about 1 ppm. It was. When the ambient temperature was increased to 50 ° C, the CO concentration in the product gas was less than 1 ppm, but the air-cooled fan was in a continuous operation state, and the cooling capacity was insufficient, making temperature control impossible. In the case of not condensing and separating water vapor, the activity of the CO selective oxidation catalyst becomes low, so the part that reacts mainly shifts to the second half, and the heat generation in the second half increases, so the cooling capacity of the air cooling fan is insufficient, It is considered that the upper limit of the usable atmospheric temperature is lowered.
From this, it is understood that the CO concentration can be surely reduced even at a higher atmospheric temperature by performing condensation separation of water vapor.

以上の説明から明らかなように、請求項1に係る発明の燃料改質システムによれば、1個のCO選択酸化反応器に供給する前に改質ガス中に含まれる水蒸気を凝縮分離するから、CO選択酸化反応に供給する改質ガスの露点を下げて、COを低減できる温度範囲を拡大でき、さらに、CO選択酸化反応に必要な酸素を添加して触媒層に至るまでの改質ガスおよび管壁温度を 100℃以下に保つことができて、CO選択酸化触媒の鉄による被毒を防止でき、長期間安定した運転を行いながらCO濃度を低減できる。   As is clear from the above description, according to the fuel reforming system of the invention according to claim 1, the water vapor contained in the reformed gas is condensed and separated before being supplied to one CO selective oxidation reactor. The temperature range where CO can be reduced can be expanded by lowering the dew point of the reformed gas supplied to the CO selective oxidation reaction, and further, the reformed gas from the addition of oxygen necessary for the CO selective oxidation reaction to the catalyst layer In addition, the tube wall temperature can be kept at 100 ° C. or less, poisoning of the CO selective oxidation catalyst with iron can be prevented, and the CO concentration can be reduced while performing stable operation for a long period of time.

また、請求項2に係る発明の燃料改質システムによれば、CO変成器により、改質ガス中のCOの大部分をCO変成触媒の共存下で水蒸気と反応させてCO2に変換させ、そのCO変成器で処理した後の改質ガスに含まれる水蒸気を、CO選択酸化反応器に供給する前に凝縮分離するから、CO濃度が高くなる高温で改質する場合でもCO濃度を良好に低減できる。 Further, according to the fuel reforming system of the invention according to claim 2, the CO converter converts most of CO in the reformed gas into steam in the presence of the CO conversion catalyst to convert to CO 2 , Since the water vapor contained in the reformed gas after being processed by the CO converter is condensed and separated before being supplied to the CO selective oxidation reactor, the CO concentration is improved even when reforming at a high temperature at which the CO concentration increases. Can be reduced.

また、請求項3に係る発明の燃料改質システムによれば、熱交換部で改質ガスを冷却して水蒸気を凝縮させ、気水分離部で凝縮水と改質ガスとを分離するから、例えば、乾燥剤で水蒸気を除去するような場合、水蒸気除去性能が経時的に劣化するために交換が必要でバッチ式になるのに比べ、簡単な構成で連続的に水蒸気を安定して凝縮分離でき、CO選択酸化反応器に供給する改質ガスの温度を所定温度以下に安定して維持できる。
また、請求項4に係る発明の燃料改質システムによれば、水蒸気を凝縮分離した改質ガスの露点が60℃以下になるようにするから、CO選択酸化反応器での活性低下を回避できるとともに水の凝縮を回避できる。
Further, according to the fuel reforming system of the invention according to claim 3, since the reformed gas is cooled in the heat exchange unit to condense the water vapor, and the condensed water and the reformed gas are separated in the steam / water separation unit. For example, when removing water vapor with a desiccant, the water vapor removal performance deteriorates over time, so it is necessary to replace it. In addition, the temperature of the reformed gas supplied to the CO selective oxidation reactor can be stably maintained below a predetermined temperature.
According to the fuel reforming system of the invention according to claim 4, since the dew point of the reformed gas obtained by condensing and separating water vapor is 60 ° C. or less, it is possible to avoid a decrease in activity in the CO selective oxidation reactor. At the same time, water condensation can be avoided.

また、請求項5に係る発明の燃料改質システムによれば、CO選択酸化反応器に供給する改質ガスの温度を低下させる水冷式冷却器の低温熱媒体として、改質に必要な改質用水蒸気を生成するための原水を使用するから、改質ガスによって原水を予熱することができ、システムからの排熱を回収できて排熱回収効率を向上でき、燃料電池に用いる場合であれば、発電効率を向上できる。   According to the fuel reforming system of the invention according to claim 5, the reforming necessary for reforming is used as a low-temperature heat medium of a water-cooled cooler that lowers the temperature of the reformed gas supplied to the CO selective oxidation reactor. If raw water is used to generate steam for the use, the raw water can be preheated by the reformed gas, the exhaust heat from the system can be recovered, and the exhaust heat recovery efficiency can be improved. , Power generation efficiency can be improved.

また、請求項6に係る発明の燃料改質システムによれば、燃料電池コージェネレーションシステムで用いる成層式貯湯槽の低温部からの低温水を利用して改質ガスを凝縮するから、凝縮を安定して行うことができ、そのうえ、改質ガスの熱を低温水に回収するから、排熱を回収して総合効率を向上できる。   Further, according to the fuel reforming system of the invention according to claim 6, since the reformed gas is condensed using the low temperature water from the low temperature part of the stratified hot water tank used in the fuel cell cogeneration system, the condensation is stabilized. In addition, since the heat of the reformed gas is recovered in the low-temperature water, the exhaust heat can be recovered to improve the overall efficiency.

また、請求項7に係る発明の燃料改質システムによれば、CO選択酸化触媒として低温での活性が高い特性のRuを含有する触媒を用い、かつ改質ガスから水蒸気を凝縮分離することにより高活性が維持されるので、CO転化率を高めることができる。   Further, according to the fuel reforming system of the invention according to claim 7, by using a catalyst containing Ru having a high activity at a low temperature as the CO selective oxidation catalyst and condensing and separating water vapor from the reformed gas. Since high activity is maintained, CO conversion can be increased.

また、請求項8に係る発明の燃料改質システムの構成によれば、CO選択酸化反応器の触媒層の最高温度を180 ℃以下にするから、メタン化などの副反応による暴走を回避できて安定した運転を行える。   Further, according to the configuration of the fuel reforming system of the invention according to claim 8, since the maximum temperature of the catalyst layer of the CO selective oxidation reactor is 180 ° C. or less, runaway due to side reactions such as methanation can be avoided. Stable operation can be performed.

また、請求項9に係る発明の燃料改質システムによれば、CO選択酸化反応器の改質ガスの入口側において、水蒸気の凝縮により低温となった改質ガスを加熱するから、CO選択酸化反応器のCO選択酸化反応の開始を促進できる。一方、出口側では冷却して反応を抑えるから、メタン化などの副反応による暴走を回避できて安定した運転を行える。   Further, according to the fuel reforming system of the invention according to claim 9, since the reformed gas having a low temperature due to the condensation of water vapor is heated at the reformed gas inlet side of the CO selective oxidation reactor, The start of the CO selective oxidation reaction in the reactor can be promoted. On the other hand, since the reaction is suppressed by cooling at the outlet side, runaway due to side reactions such as methanation can be avoided and stable operation can be performed.

請求項10に係る発明の燃料改質システムの構成によれば、CO選択酸化反応器の触媒の加熱手段の熱源を、システムからの排熱を利用して得るようにするから、システムの熱効率を向上できる。   According to the configuration of the fuel reforming system of the invention according to claim 10, since the heat source of the heating means of the catalyst of the CO selective oxidation reactor is obtained by utilizing the exhaust heat from the system, the thermal efficiency of the system is improved. It can be improved.

請求項11に係る発明の燃料改質システムの構成によれば、空冷式ファンによって、CO選択酸化反応器の触媒を冷却するから、水冷式の場合のように反応器内での水蒸気の凝縮に起因する触媒の劣化を回避できる。
しかも、運転と停止によって制御できるから、制御簡単にしてCO選択酸化反応器の反応熱を冷却除去できる。
According to the configuration of the fuel reforming system of the invention according to claim 11, since the catalyst of the CO selective oxidation reactor is cooled by the air-cooled fan, the water vapor is condensed in the reactor as in the case of the water-cooled type. It is possible to avoid the deterioration of the catalyst.
Moreover, since it can be controlled by operation and stop, reaction heat of the CO selective oxidation reactor can be cooled and removed with simple control.

請求項1に係る発明の燃料改質システムに対応するフロー図である。It is a flowchart corresponding to the fuel reforming system of the invention according to claim 1. 請求項2に係る発明の燃料改質システムに対応するフロー図である。It is a flowchart corresponding to the fuel reforming system of the invention according to claim 2. 請求項3に係る発明の燃料改質システムに対応するフロー図である。It is a flowchart corresponding to the fuel reforming system of the invention according to claim 3. 請求項5に係る発明の燃料改質システムに対応するフロー図である。It is a flowchart corresponding to the fuel reforming system of the invention concerning Claim 5. 請求項9に係る発明の燃料改質システム中のCO選択酸化反応器の要部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the principal part of the CO selective oxidation reactor in the fuel reforming system of the invention according to claim 9. Ru系CO選択酸化触媒のCO選択酸化活性の温度依存性と入り口ガス中の水蒸気濃度との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the temperature dependence of CO selective oxidation activity of a Ru type | system | group CO selective oxidation catalyst, and the water vapor | steam density | concentration in inlet gas. 本発明に係る燃料改質システムの実施例1に使用する水蒸気凝縮分離手段の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the water vapor | steam condensation separation means used for Example 1 of the fuel reforming system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料改質システムの実施例2を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows Example 2 of the fuel reforming system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料改質システムの実施例2におけるCO選択酸化反応器内の触媒層長方向での温度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature distribution in the catalyst layer length direction in the CO selective oxidation reactor in Example 2 of the fuel reforming system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料改質システムの実施例3を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows Example 3 of the fuel reforming system which concerns on this invention. 本発明に係る燃料改質システムの実施例4を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows Example 4 of the fuel reforming system which concerns on this invention. 加速劣化させたRu系CO選択酸化触媒のCO選択酸化活性の温度依存性と入り口ガス中の水蒸気濃度との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the temperature dependence of CO selective oxidation activity of the Ru type | system | group CO selective oxidation catalyst made to accelerate deterioration, and the water vapor | steam density | concentration in inlet gas. 加速劣化させたRu系CO選択酸化触媒のCO選択酸化活性の経時変化と入り口ガス中の水蒸気濃度との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the time-dependent change of CO selective oxidation activity of the Ru type | system | group CO selective oxidation catalyst accelerated, and the water vapor | steam density | concentration in inlet gas. 劣化したRu系CO選択酸化触媒のCO選択酸化活性の温度依存性と、入り口ガス中の水蒸気濃度および空間速度との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the temperature dependence of CO selective oxidation activity of the deteriorated Ru type | system | group CO selective oxidation catalyst, the water vapor | steam density | concentration in an inlet gas, and space velocity. 本発明に係る燃料改質システムの実施例5における製品ガス中のCO濃度のO2/CO依存性と入り口ガス中の水蒸気濃度との関係を示したグラフである。It is a graph showing the relationship between the O 2 / CO dependence and concentration of water vapor in the inlet gas of CO concentration in the product gas in Example 5 of the fuel reforming system according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…改質反応器
2…CO選択酸化反応器
3…水蒸気凝縮分離手段
4…CO変成器
5…熱交換部
6…気水分離部
7…水冷式冷却器
42…改質反応器
43…CO変成器
44…CO選択酸化触媒層
45…CO選択酸化反応器
47…熱交換部
48…気水分離部
49…水蒸気凝縮分離器
56…選択酸化用空気
61…水冷式冷却器
72…成層式貯湯槽
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reforming reactor 2 ... CO selective oxidation reactor 3 ... Steam condensing separation means 4 ... CO converter 5 ... Heat exchange part 6 ... Air-water separation part 7 ... Water-cooled cooler 42 ... Reforming reactor 43 ... CO Transformer 44 ... CO selective oxidation catalyst layer 45 ... CO selective oxidation reactor 47 ... Heat exchange section 48 ... Steam-water separation section 49 ... Steam condensing separator 56 ... Selective oxidation air 61 ... Water-cooled cooler 72 ... Stratified hot water storage Tank

Claims (11)

原燃料を改質触媒の共存下で水蒸気および/または空気と反応させて改質ガスを生成する改質反応器と、
前記改質反応器で生成された改質ガス中のCOをCO選択酸化触媒の共存下で酸素で選択的に酸化することによりCO2 に変換して水素リッチガスを製造する1個のCO選択酸化反応器とを少なくとも備えた燃料改質システムにおいて、
前記CO選択酸化反応器に供給する前に改質ガス中に含まれる水蒸気を凝縮分離させる水蒸気凝縮分離手段を設けたことを特徴とする燃料改質システム。
A reforming reactor for reacting raw fuel with steam and / or air in the presence of a reforming catalyst to generate reformed gas;
1 CO selective oxidation to produce a hydrogen-rich gas is converted to CO 2 by selectively oxidizing CO in the reforming reformed gas generated in the reactor with oxygen in the presence of CO selective oxidation catalyst A fuel reforming system comprising at least a reactor,
A fuel reforming system comprising a steam condensing / separating means for condensing and separating steam contained in the reformed gas before being supplied to the CO selective oxidation reactor.
請求項1に記載の燃料改質システムにおいて、
改質反応器とCO選択酸化反応器との間に、改質ガス中のCOの大部分をCO変成触媒の共存下で水蒸気と反応させてCO2 に変換するCO変成器を設け、水蒸気凝縮分離手段が、前記CO変成器で処理した後の改質ガスから水蒸気を凝縮分離するものである燃料改質システム。
The fuel reforming system according to claim 1, wherein
Between the reforming reactor and the CO selective oxidation reactor, a CO converter that converts most of the CO in the reformed gas to steam in the presence of a CO converting catalyst is converted to CO 2 by steam condensation. A fuel reforming system, wherein the separation means condenses and separates water vapor from the reformed gas after being processed by the CO converter.
請求項1または2に記載の燃料改質システムにおいて、
水蒸気凝縮分離手段が、改質ガスを冷却するための熱交換部と、凝縮水と改質ガスとを分離する気水分離部とから構成されるものである燃料改質システム。
The fuel reforming system according to claim 1 or 2,
A fuel reforming system in which the steam condensing / separating means comprises a heat exchanging unit for cooling the reformed gas and a steam / water separating unit for separating the condensed water and the reformed gas.
請求項1、2、3のいずれかに記載の燃料改質システムにおいて、
水蒸気凝縮分離手段が、改質ガス中に含まれる水蒸気を、凝縮分離後の改質ガスの露点が60℃以下になるように凝縮分離するものである燃料改質システム。
The fuel reforming system according to any one of claims 1, 2, and 3,
A fuel reforming system in which the water vapor condensing and separating means condenses and separates the water vapor contained in the reformed gas so that the dew point of the reformed gas after the condensation and separation is 60 ° C. or less.
請求項3または4に記載の燃料改質システムにおいて、
CO選択酸化反応器に入る前の改質ガスを冷却する水冷式冷却器を備え、
前記水冷式冷却器で冷却した後の改質ガスを熱交換部に供給し、
改質に必要な改質用水蒸気を生成するための原水を前記水冷式冷却器の低温熱媒体として使用し、改質ガスによって原水を予熱するものである燃料改質システム。
The fuel reforming system according to claim 3 or 4,
A water-cooled cooler for cooling the reformed gas before entering the CO selective oxidation reactor;
Supply the reformed gas after cooling with the water-cooled cooler to the heat exchange unit,
A fuel reforming system that uses raw water for generating reforming steam necessary for reforming as a low-temperature heat medium for the water-cooled cooler and preheats the raw water with a reformed gas.
請求項3、4、5のいずれかに記載の燃料改質システムにおいて、
燃料改質システムが燃料電池コージェネレーションシステムにおいて燃料電池に燃料を供給するためのものであって、前記燃料電池コージェネレーションシステムからの排熱回収によって得た温水を温度成層を形成する状態で貯める成層式貯湯槽を備え、
前記成層式貯湯槽の低温部から取り出して排熱を回収した後に前記成層式貯湯槽の高温部に戻す排熱回収前の低温水を熱交換部に供給するものである燃料改質システム。
The fuel reforming system according to any one of claims 3, 4, and 5,
A fuel reforming system for supplying fuel to a fuel cell in a fuel cell cogeneration system, wherein hot water obtained by exhaust heat recovery from the fuel cell cogeneration system is stored in a state of forming a temperature stratification Equipped with hot water storage tanks,
A fuel reforming system for supplying low-temperature water before exhaust heat recovery to the heat exchanging section after recovering exhaust heat from the low-temperature section of the stratified hot water tank and returning it to the high temperature section of the stratified hot water tank.
請求項1、2、3、4、5、6のいずれかに記載の燃料改質システムにおいて、
CO選択酸化触媒がRuを含有する触媒である燃料改質システム。
The fuel reforming system according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, and 6.
A fuel reforming system in which the CO selective oxidation catalyst is a catalyst containing Ru.
請求項7に記載の燃料改質システムにおいて、
CO選択酸化反応器に、その触媒層の最高温度を180 ℃以下にする熱交換手段を備えている燃料改質システム。
The fuel reforming system according to claim 7, wherein
A fuel reforming system comprising a CO selective oxidation reactor provided with heat exchange means for setting the maximum temperature of the catalyst layer to 180 ° C. or less.
請求項8に記載の燃料改質システムにおいて、
CO選択酸化反応器に、改質ガスの入口側の触媒を加熱する手段と出口側の触媒を冷却する手段とを備えている燃料改質システム。
The fuel reforming system according to claim 8, wherein
A fuel reforming system comprising a CO selective oxidation reactor comprising means for heating a catalyst on the inlet side of reformed gas and means for cooling the catalyst on the outlet side.
請求項9に記載の燃料改質システムにおいて、
CO選択酸化反応器の触媒の加熱手段の熱源を、燃料改質システムの中で前記CO選択酸化反応器より温度が高い部分との熱交換によって得るように構成してある燃料改質システム。
The fuel reforming system according to claim 9, wherein
A fuel reforming system configured to obtain a heat source of a catalyst heating means of a CO selective oxidation reactor by heat exchange with a portion of the fuel reforming system having a temperature higher than that of the CO selective oxidation reactor.
請求項9または10に記載の燃料改質システムにおいて、
CO選択酸化反応器の触媒の冷却手段が、運転停止を制御可能な空冷式ファンである燃料改質システム。
The fuel reforming system according to claim 9 or 10,
A fuel reforming system in which the cooling means for the catalyst of the CO selective oxidation reactor is an air-cooled fan capable of controlling the shutdown.
JP2008124868A 2001-04-24 2008-05-12 Fuel reforming system Pending JP2008247735A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008124868A JP2008247735A (en) 2001-04-24 2008-05-12 Fuel reforming system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001125997 2001-04-24
JP2008124868A JP2008247735A (en) 2001-04-24 2008-05-12 Fuel reforming system

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002117170A Division JP4162422B2 (en) 2001-04-24 2002-04-19 Fuel reforming system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008247735A true JP2008247735A (en) 2008-10-16

Family

ID=39973128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008124868A Pending JP2008247735A (en) 2001-04-24 2008-05-12 Fuel reforming system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008247735A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010231903A (en) * 2009-03-26 2010-10-14 Toshiba Home Technology Corp Fuel cell device
WO2010125732A1 (en) 2009-04-28 2010-11-04 株式会社Eneosセルテック Reformer for fuel cell
JP2014123468A (en) * 2012-12-20 2014-07-03 Tokyo Gas Co Ltd Ammonia removal method in fuel cell system

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5353596A (en) * 1976-10-07 1978-05-16 Engelhard Min & Chem Catalytic oxidation process for carbon monoxide
JPS6023652A (en) * 1984-06-04 1985-02-06 Kamizaki Kokyu Koki Seisakusho Kk Drive speed change gear of tractor and the like
JPH0640707A (en) * 1984-03-02 1994-02-15 Imperial Chem Ind Plc <Ici> Preparation of synthetic ammonia gas
JPH08106913A (en) * 1994-09-30 1996-04-23 Aisin Aw Co Ltd Fuel cell power generating system
JPH1072202A (en) * 1996-08-29 1998-03-17 Shipbuild Res Assoc Japan Method for removing carbon monoxide in reformed gas and device therefor
JPH10236802A (en) * 1997-02-28 1998-09-08 Mitsubishi Electric Corp Fuel reformer
JPH10334935A (en) * 1997-06-03 1998-12-18 Daikin Ind Ltd Fuel cell power generating system
JPH111301A (en) * 1997-06-09 1999-01-06 Chiyoda Corp Production of hydrogen
JP2000095506A (en) * 1998-09-22 2000-04-04 Matsushita Electric Works Ltd Fuel reformer
JP2003012302A (en) * 2001-04-24 2003-01-15 Osaka Gas Co Ltd Fuel reforming system

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5353596A (en) * 1976-10-07 1978-05-16 Engelhard Min & Chem Catalytic oxidation process for carbon monoxide
JPH0640707A (en) * 1984-03-02 1994-02-15 Imperial Chem Ind Plc <Ici> Preparation of synthetic ammonia gas
JPS6023652A (en) * 1984-06-04 1985-02-06 Kamizaki Kokyu Koki Seisakusho Kk Drive speed change gear of tractor and the like
JPH08106913A (en) * 1994-09-30 1996-04-23 Aisin Aw Co Ltd Fuel cell power generating system
JPH1072202A (en) * 1996-08-29 1998-03-17 Shipbuild Res Assoc Japan Method for removing carbon monoxide in reformed gas and device therefor
JPH10236802A (en) * 1997-02-28 1998-09-08 Mitsubishi Electric Corp Fuel reformer
JPH10334935A (en) * 1997-06-03 1998-12-18 Daikin Ind Ltd Fuel cell power generating system
JPH111301A (en) * 1997-06-09 1999-01-06 Chiyoda Corp Production of hydrogen
JP2000095506A (en) * 1998-09-22 2000-04-04 Matsushita Electric Works Ltd Fuel reformer
JP2003012302A (en) * 2001-04-24 2003-01-15 Osaka Gas Co Ltd Fuel reforming system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010231903A (en) * 2009-03-26 2010-10-14 Toshiba Home Technology Corp Fuel cell device
WO2010125732A1 (en) 2009-04-28 2010-11-04 株式会社Eneosセルテック Reformer for fuel cell
JP2014123468A (en) * 2012-12-20 2014-07-03 Tokyo Gas Co Ltd Ammonia removal method in fuel cell system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6793698B1 (en) Fuel processor reactor with integrated pre-reforming zone
JP5121533B2 (en) Hydrogen production apparatus and fuel cell system using the same
EP1101251A1 (en) Method and system for supplying hydrogen for use in fuel cells
JP3667231B2 (en) Fuel cell device
JPH07315801A (en) System for producing high-purity hydrogen, production of high-purity hydrogen and fuel cell system
WO2001048851A1 (en) Power generation device and operation method therefor
JP4162422B2 (en) Fuel reforming system
JP3943405B2 (en) Fuel cell power generation system
US6756143B2 (en) Fuel cell system and method for starting a fuel cell system
JP2008247735A (en) Fuel reforming system
JP4545118B2 (en) Fuel reforming system and fuel cell system including fuel reforming system
JP2005166283A (en) Hydrogen manufacturing device for fuel cell
US20040020124A1 (en) Process for maintaining a pure hydrogen stream during transient fuel cell operation
JP4940567B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell system
JP2008130266A (en) Circulation method of condensed water in fuel cell system
JP2000327304A (en) Hydrogen generation apparatus
JP2000185902A (en) Fuel-treating device for fuel battery
KR101015906B1 (en) Natural gas reformer for fuelcell with high thermal efficiency
JP4610906B2 (en) Fuel cell power generation system and method for starting fuel cell power generation system
JP4176130B2 (en) Fuel cell power generation system
JP4166561B2 (en) Fuel cell power generation system
JP4268452B2 (en) Fuel reformer
JP4193257B2 (en) CO transformer and hydrogen generator
US7135049B2 (en) Method for operating a gas generation device in a fuel cell system
JP5496504B2 (en) Fuel cell system having hydrogen generators in multiple stages

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110421

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110517

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20111018