JP2010524811A - 複数の多孔性バーナを用いたコンパクトな交換器−反応器 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の交換器−反応器は、950℃程度の高さであり得る温度で高度に吸熱性の反応を行うことを目的とする。典型的には、それは、水素を製造することを目的として炭化水素留分、特にはナフサまたは天然ガスを水蒸気改質するために用いられ得る。
以下の記載は、本発明の反応器の長手方向断面に対応する図1を活用してなされる。
H2: 27.6%
CH4: 35.6%
C2H6: 19.2%
C3H8: 9.9%
C4H10以上の重質物: 7.7%
燃料は、H2リッチなガス製造、またはCOからCO2への転化、前記CO2の抽出および水の凝縮の後の交換器−反応器からの流出物によって一部構成されてもよい。
H2: 92.10%
CH4: 5.35%
CO2: 0.78%
CO: 1.5%
N2: 0.25%
本発明において用いられる多孔性バーナは、水素を5〜100%モルの範囲の比率で含有するあらゆる燃料を処理し得る。
(実施例1:水素製造容量が7000Nm3/時である本発明による交換器−反応器の寸法)
交換器−反応器は、天然ガスを水蒸気改質することによって7000Nm3/時の水素を製造するように設計された。
H2: 27.6%
CH4: 35.6%
C2H6: 19.2%
C3H8: 9.9%
C4H10以上の重質物: 7.7%
燃料の流量は150キロモル/時であった;
反応器の全高(上部および下部のキャップを有する):15m;
反応器の径:2m;
H/D比:7.5;
バヨネットタイプの管が用いられた;
管の長さ:12m;
加熱されるべき管の外径:200mm;
内管の外径:40mm;
多孔性バーナの外径:100mm;
多孔性バーナの長さ:5m;
加熱されるべき管の中心間距離:300mm;
管の数:三角形の間隔パターンに分配された19管;
多孔性バーナの数:36個;
(実施例2:水素製造容量が90000Nm3/時である本発明による交換器−反応器の寸法)
交換器−反応器は、天然ガスを水蒸気改質することによって90000Nm3/時の水素を製造するように設計された。
H2: 92.10%
CH4: 5.35%
CO2: 0.78%
CO: 1.5%
N2: 0.25%
反応器の全高(上部および下部のキャップを有する):16m;
反応器の径:7m;
H/D比:2.3;
バヨネットタイプの管が用いられた;
管の長さ:12m;
加熱されるべき管の外径:200mm;
内管の外径;40mm;
多孔性バーナの外径:100mm;
多孔性バーナの長さ:5m;
加熱されるべき管の中心間距離:300mm;
管の数:三角形の間隔パターンに分配された235管;
多孔性バーナの数:445個。
Claims (14)
- 高度に吸熱性の反応を行うための交換器−反応器であって、全般的に円筒形のシェル(1)を含み、該シェル(1)は、その上部においてキャップ(2)によって下部において底部(3)によって閉じられ、該キャップ(2)は、実質的に楕円の形状であり、底部(3)は実質的に楕円形であり、該シェル(1)は、長さLtの複数の垂直管(4)を包囲し、該複数の垂直管(4)は、シェル(1)の円筒形部に沿って延び、該垂直管(4)内に反応剤流体が流通し、前記管は、交換器−反応器の外側と連通する少なくとも1つの端部を有し、前記管は、複数の多孔性の予備混合なしの長さLbのバーナ(7)によって加熱され、該バーナ(7)は、加熱されるべき管(4)の間に垂直に延び、比Lb/Ltは、0.1〜0.8の範囲、好ましくは0.2〜0.7の範囲である、交換器−反応器。
- 所与のバーナと、隣接する単数または複数の管との間の中心間距離は、100〜500mmの範囲である、請求項1に記載の交換器−反応器。
- 反応器の高さHとその径Dとの間の比H/Dは、1〜10の範囲、好ましくは2〜8の範囲である、請求項1または2に記載の交換器−反応器。
- 加熱されるべき管(4)はバヨネット管であり、反応剤は反応器の上部(I)に入り、流出物は反応器の上部(I)から出、多孔性バーナ(7)内の燃料は、反応器の下部(II)において分配される、請求項1〜3のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- 伝達加熱ゾーンは、加熱管に沿う燃焼煙霧の流通速度5〜60m/sの範囲、好ましくは20〜50m/sの範囲を得るためにバッフルを備える、請求項1〜4のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- 実効的な反応器断面の面積(m2)当たりの加熱されるべき管の数は、4〜17個の範囲、好ましくは5〜13個の範囲である、請求項1〜5のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- 管は、管の内径の2〜4倍の範囲である中心間距離を有する三角形の間隔パターンを形成する、請求項1〜6のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- 管は、バヨネットタイプのものであり、前記管の外側エンベロプ(6)の内径の2〜4倍の範囲の中心間距離を有する三角形の間隔パターンを形成する、請求項1〜7のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- 煙霧流通ゾーンの上部は、偏向板(14)を含み、該偏向板(14)は、該偏向板(14)が保護する管板(15)に対して少なくとも5cmの距離に位置する、請求項1〜8のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- 多孔性バーナにおいて用いられる燃料は、水素を5〜100%の範囲のモル比率で含有する、請求項1〜9のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- 多孔性バーナ(7)の多孔性構成要素の多孔度は、50%未満、好ましくは30%未満である、請求項1〜10のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- バーナ(7)の中心分配器(17)は、少なくとも2つのセクタに分割され、各セクタは、燃料の流れの方向において分配器に沿う軸方向距離に伴って増加する径を有するオリフィス(20)を有する、請求項1〜11のいずれか1つに記載の交換器−反応器。
- 請求項1〜12のいずれか1つに記載の交換器−反応器を利用し、ナフサ留分を仕込原料として用いる、水素の製造のための水蒸気改質方法。
- 請求項1〜12のいずれか1つに記載の交換器−反応器を利用し、天然ガスを仕込原料として用いる、水素の製造のための水蒸気改質方法。
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