JP2930456B2 - 脱水素反応用リアクタ - Google Patents
脱水素反応用リアクタInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は化学工業および燃料電池
に有利に適用される脱水素反応用リアクタに関する。
に有利に適用される脱水素反応用リアクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】原料供給口、生成物取出口を各々有し、
内部に改質触媒が充填され、リアクタ外部に加熱手段を
備えたリアクタにおいて、該リアクタの改質触媒充填層
に、水素を選択的に分離する手段を設置し、該反応管の
外部より触媒燃焼により、反応に必要な熱を供給し、反
応管内から反応生成物の水素の一部を除外しながら、同
時に反応を行わせることにより、その温度における平衡
転化率以上の転化率を得ることができる脱水素反応用リ
アクタが従来より提案されている。
内部に改質触媒が充填され、リアクタ外部に加熱手段を
備えたリアクタにおいて、該リアクタの改質触媒充填層
に、水素を選択的に分離する手段を設置し、該反応管の
外部より触媒燃焼により、反応に必要な熱を供給し、反
応管内から反応生成物の水素の一部を除外しながら、同
時に反応を行わせることにより、その温度における平衡
転化率以上の転化率を得ることができる脱水素反応用リ
アクタが従来より提案されている。
【０００３】ここで、上記の水素を選択的に分離する手
段としては、ポリイミド膜等の高分子膜を使用したも
の。多孔質ガラスを使用したもの。多孔質ガラス
に、パラジウム又はパラジウム合金薄膜をコーティング
したもの及び多孔質金属に、パラジウム又はパラジウ
ム合金薄膜をコーティングしたものが提案されている。
段としては、ポリイミド膜等の高分子膜を使用したも
の。多孔質ガラスを使用したもの。多孔質ガラス
に、パラジウム又はパラジウム合金薄膜をコーティング
したもの及び多孔質金属に、パラジウム又はパラジウ
ム合金薄膜をコーティングしたものが提案されている。
【０００４】なお、上記の脱水素反応用リアクタは通常
より低い温度で、高い転化率を得ることができるもので
あるが、そのためには該リアクタにおいて、反応に必要
な熱をバーナ燃焼でなく、触媒燃焼により供給し、反応
温度を低く維持することが効果的であり、また必要であ
ることが知られている。
より低い温度で、高い転化率を得ることができるもので
あるが、そのためには該リアクタにおいて、反応に必要
な熱をバーナ燃焼でなく、触媒燃焼により供給し、反応
温度を低く維持することが効果的であり、また必要であ
ることが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リアクタ外部に加熱手段を備え、選択的な水素分離機能
を有する水素分離手段を反応管内に設置し、該反応管の
外部より触媒燃焼により反応に必要な熱を供給し、反応
管内から反応生成物の水素の一部を除外しながら脱水素
反応を行わせるリアクタには以下の欠点がある。
リアクタ外部に加熱手段を備え、選択的な水素分離機能
を有する水素分離手段を反応管内に設置し、該反応管の
外部より触媒燃焼により反応に必要な熱を供給し、反応
管内から反応生成物の水素の一部を除外しながら脱水素
反応を行わせるリアクタには以下の欠点がある。
【０００６】リアクタ外部に加熱手段を備えるため、
熱損失が多く熱効率が悪い。その結果、配管およびリア
クタの保温施工が増大する。リアクタ外部に加熱装置
が必要となるため、装置、配管および継手などの点数が
増加し、系全体の大型化、複雑化が避けられない。リ
アクタ外部の加熱装置にて発生した燃焼ガスをリアクタ
内に導入する場合、該燃焼ガスの反応管に対する均一な
分散が得られ難く、構造の複雑化が避けられない。ま
た、触媒燃焼用の燃焼ガス供給においても、リアクタ周
辺部より該燃料ガスをリアクタ内に導入する場合、該燃
料ガスの燃焼触媒に対する均一な分散が得られ難く、均
一な分散を得るために、例えば該燃料ガス供給用のチュ
ーブを多数挿入するなどの配慮が必要となり、構造の複
雑化が避けられない。さらに、触媒燃焼用の燃料ガス
の成分において、特に水素濃度の低い場合、該燃料ガス
の予熱を必要とし、そのための予熱手段をリアクタ外部
に設置する必要性がある。
熱損失が多く熱効率が悪い。その結果、配管およびリア
クタの保温施工が増大する。リアクタ外部に加熱装置
が必要となるため、装置、配管および継手などの点数が
増加し、系全体の大型化、複雑化が避けられない。リ
アクタ外部の加熱装置にて発生した燃焼ガスをリアクタ
内に導入する場合、該燃焼ガスの反応管に対する均一な
分散が得られ難く、構造の複雑化が避けられない。ま
た、触媒燃焼用の燃焼ガス供給においても、リアクタ周
辺部より該燃料ガスをリアクタ内に導入する場合、該燃
料ガスの燃焼触媒に対する均一な分散が得られ難く、均
一な分散を得るために、例えば該燃料ガス供給用のチュ
ーブを多数挿入するなどの配慮が必要となり、構造の複
雑化が避けられない。さらに、触媒燃焼用の燃料ガス
の成分において、特に水素濃度の低い場合、該燃料ガス
の予熱を必要とし、そのための予熱手段をリアクタ外部
に設置する必要性がある。
【０００７】本発明は上記技術水準に鑑み、従来の脱水
素反応用リアクタの有する欠点を解消した脱水素反応用
リアクタを提供しようとするものである。
素反応用リアクタの有する欠点を解消した脱水素反応用
リアクタを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は炭化水素又は含
酸素炭化水素と水蒸気との原料ガスを水素含有ガスに改
質し水素分離機能を有する水素分離手段により水素を分
離する複数の改質反応管と、該複数の改質反応管の中央
部に設けられた加熱手段と、該加熱手段の周囲に設けら
れた触媒燃焼用の燃料供給手段と、該燃料供給手段から
燃料が供給され前記改質反応管の周囲に配置された燃焼
触媒とを具備してなることを特徴とする脱水素反応用リ
アクタである。
酸素炭化水素と水蒸気との原料ガスを水素含有ガスに改
質し水素分離機能を有する水素分離手段により水素を分
離する複数の改質反応管と、該複数の改質反応管の中央
部に設けられた加熱手段と、該加熱手段の周囲に設けら
れた触媒燃焼用の燃料供給手段と、該燃料供給手段から
燃料が供給され前記改質反応管の周囲に配置された燃焼
触媒とを具備してなることを特徴とする脱水素反応用リ
アクタである。
【０００９】
【作用】脱水素反応用リアクタにおいて、該リアクタ中
央部に加熱手段を内蔵し、その周囲に触媒燃焼のための
燃料供給及び燃料分散を兼用した構造を設置したことに
より次のような作用が期待できる。
央部に加熱手段を内蔵し、その周囲に触媒燃焼のための
燃料供給及び燃料分散を兼用した構造を設置したことに
より次のような作用が期待できる。
【００１０】リアクタ中央部に加熱手段を内蔵するた
め、熱損失が少なくでき、熱効率を高くとれる。この結
果、配管およびリアクタの保温施工を最小限とできる。
リアクタ外部に加熱装置が不要となるため、装置、配
管および継手などの点数が減少し、系全体を小型化かつ
単純化できる。リアクタ中央部に加熱手段を内蔵し、
該加熱手段にて発生した燃焼ガスをリアクタ中央部より
周辺部にわたり万遍なく導入でき、該燃焼ガスの反応管
に対する均一な分散が得られ易く、また、その構造も小
型化かつ単純化できる。触媒燃焼用の燃焼ガス供給に
おいても、リアクタ中央部に内蔵させた加熱手段の周囲
に触媒燃焼のための燃料ガス供給及び燃料ガス分散を兼
用した構造を設置したため、該燃料ガスをリアクタ中央
部より周辺部にわたり万遍なく均一に導入でき、該燃料
ガスの燃焼触媒に対する均一な分散が得られ易く、ま
た、その構造も小型化かつ単純化できる。さらに、触
媒燃焼用の燃料ガスの成分において、特に水素濃度の低
い場合、該燃料ガスの予熱を必要とするが、リアクタ中
央部に内蔵させた加熱手段の周囲に触媒燃焼のための燃
料ガス供給及び燃料ガス分散を兼用した構造を設置した
ため、該燃料ガスを効率的に予熱でき、この結果、燃料
ガスの節約が実現し、系全体の熱効率を高くとることが
可能となる。
め、熱損失が少なくでき、熱効率を高くとれる。この結
果、配管およびリアクタの保温施工を最小限とできる。
リアクタ外部に加熱装置が不要となるため、装置、配
管および継手などの点数が減少し、系全体を小型化かつ
単純化できる。リアクタ中央部に加熱手段を内蔵し、
該加熱手段にて発生した燃焼ガスをリアクタ中央部より
周辺部にわたり万遍なく導入でき、該燃焼ガスの反応管
に対する均一な分散が得られ易く、また、その構造も小
型化かつ単純化できる。触媒燃焼用の燃焼ガス供給に
おいても、リアクタ中央部に内蔵させた加熱手段の周囲
に触媒燃焼のための燃料ガス供給及び燃料ガス分散を兼
用した構造を設置したため、該燃料ガスをリアクタ中央
部より周辺部にわたり万遍なく均一に導入でき、該燃料
ガスの燃焼触媒に対する均一な分散が得られ易く、ま
た、その構造も小型化かつ単純化できる。さらに、触
媒燃焼用の燃料ガスの成分において、特に水素濃度の低
い場合、該燃料ガスの予熱を必要とするが、リアクタ中
央部に内蔵させた加熱手段の周囲に触媒燃焼のための燃
料ガス供給及び燃料ガス分散を兼用した構造を設置した
ため、該燃料ガスを効率的に予熱でき、この結果、燃料
ガスの節約が実現し、系全体の熱効率を高くとることが
可能となる。
【００１１】
【実施例】メタンの水蒸気改質反応用リアクタを例とし
た場合について、本発明の一実施例を図１によって説明
する。
た場合について、本発明の一実施例を図１によって説明
する。
【００１２】メタンと水蒸気とを混合した改質原料ガス
は原料ガス供給管１から改質反応管２に導入され、改質
触媒８により水素と二酸化炭素が主に生成する。生成し
た水素は選択的な水素分離機能を有する水素分離手段、
この実施例では管状水素分離膜１４により水素のみを選
択的に回収し、水素回収ノズル５から排出する。このと
き、回収をより効果的に行うため、スイープガス管１０
を管状水素分離膜１４に挿入し、スイープガスをスイー
プガス供給ノズル９より流してもよい。
は原料ガス供給管１から改質反応管２に導入され、改質
触媒８により水素と二酸化炭素が主に生成する。生成し
た水素は選択的な水素分離機能を有する水素分離手段、
この実施例では管状水素分離膜１４により水素のみを選
択的に回収し、水素回収ノズル５から排出する。このと
き、回収をより効果的に行うため、スイープガス管１０
を管状水素分離膜１４に挿入し、スイープガスをスイー
プガス供給ノズル９より流してもよい。
【００１３】一方、生成した二酸化炭素を含む未反応原
料ガスは未反応ガス排出管１３より排出される。この改
質反応に必要な熱源として、起動用のパイロットバーナ
１１及び燃焼触媒３（格子形状）より主要部をなす燃焼
触媒管１９をリアクタ中央部に内蔵させ、空気供給管６
からの空気とメタン配管４−Ａより供給するメタンを燃
焼触媒３（格子形状）にて、高温燃焼ガスとし燃焼触媒
管１９より流出させる。一方、メタン配管４−Ｂより燃
料ガス供給管２０を通じて、該燃料ガス供給管２０に適
宜開口した燃料ガス分散孔２１より燃焼触媒管１９との
熱交換で予熱された燃料ガスを噴出させる。この燃料ガ
スは上述の燃焼触媒管１９より流入する燃焼ガスと均一
に分散、混合され、改質反応管２の周囲に配された燃焼
触媒７（ペレット形状）にて多段燃焼され、改質反応管
２に反応に必要な熱を充分に供給し、燃焼排ガスは排ガ
ス管１２より排出される。勿論、上記燃焼触媒３（格子
形状）を燃焼バーナとしても、同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。
料ガスは未反応ガス排出管１３より排出される。この改
質反応に必要な熱源として、起動用のパイロットバーナ
１１及び燃焼触媒３（格子形状）より主要部をなす燃焼
触媒管１９をリアクタ中央部に内蔵させ、空気供給管６
からの空気とメタン配管４−Ａより供給するメタンを燃
焼触媒３（格子形状）にて、高温燃焼ガスとし燃焼触媒
管１９より流出させる。一方、メタン配管４−Ｂより燃
料ガス供給管２０を通じて、該燃料ガス供給管２０に適
宜開口した燃料ガス分散孔２１より燃焼触媒管１９との
熱交換で予熱された燃料ガスを噴出させる。この燃料ガ
スは上述の燃焼触媒管１９より流入する燃焼ガスと均一
に分散、混合され、改質反応管２の周囲に配された燃焼
触媒７（ペレット形状）にて多段燃焼され、改質反応管
２に反応に必要な熱を充分に供給し、燃焼排ガスは排ガ
ス管１２より排出される。勿論、上記燃焼触媒３（格子
形状）を燃焼バーナとしても、同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。
【００１４】
【発明の効果】選択的な水素分離機能を有する水素分離
膜を反応管内に設置し、該反応管の外部より触媒燃焼に
より反応に必要な熱を供給し、反応管内から反応生成物
の水素の一部を除外しながら脱水素反応を行わせるリア
クタにおいて、該リアクタ中央部に加熱手段を内蔵し、
その周囲に触媒燃焼のための燃料供給及び燃料分散を兼
用した構造を設置したことにより、下記の効果を奏する
ことができる。
膜を反応管内に設置し、該反応管の外部より触媒燃焼に
より反応に必要な熱を供給し、反応管内から反応生成物
の水素の一部を除外しながら脱水素反応を行わせるリア
クタにおいて、該リアクタ中央部に加熱手段を内蔵し、
その周囲に触媒燃焼のための燃料供給及び燃料分散を兼
用した構造を設置したことにより、下記の効果を奏する
ことができる。
【００１５】（１）熱損失が少なくでき熱効率が高くと
れるため、配管およびリアクタの保温施工を最小限とで
きた。
れるため、配管およびリアクタの保温施工を最小限とで
きた。
【００１６】（２）リアクタ外部に加熱装置が不要とな
るため、装置、配管および継手などの点数が減少し、系
全体を小型化かつ単純化できた。
るため、装置、配管および継手などの点数が減少し、系
全体を小型化かつ単純化できた。
【００１７】（３）該加熱手段にて発生した燃焼ガスを
リアクタ中央部より周辺部にわたり万遍なく均一に導入
でき、該燃焼ガスの反応管に対する均一な分散が得られ
易く、また、その構造も小型化かつ単純化できた。
リアクタ中央部より周辺部にわたり万遍なく均一に導入
でき、該燃焼ガスの反応管に対する均一な分散が得られ
易く、また、その構造も小型化かつ単純化できた。
【００１８】（４）触媒燃焼用の燃料ガス供給において
も、リアクタ中央部に内蔵させた加熱手段の周囲に、触
媒燃焼のための燃料ガス供給及び燃料ガス分散を兼用し
た構造を設置したため、該燃料ガスをリアクタ中央部よ
り周辺部にわたり万遍なく均一に導入でき、該燃焼ガス
の燃焼触媒に対する均一な分散が得られ易く、また、そ
の構造も小型化かつ単純化できた。
も、リアクタ中央部に内蔵させた加熱手段の周囲に、触
媒燃焼のための燃料ガス供給及び燃料ガス分散を兼用し
た構造を設置したため、該燃料ガスをリアクタ中央部よ
り周辺部にわたり万遍なく均一に導入でき、該燃焼ガス
の燃焼触媒に対する均一な分散が得られ易く、また、そ
の構造も小型化かつ単純化できた。
【００１９】（５）触媒燃焼用の燃料ガスの成分におい
て、特に水素濃度の低い場合、該燃料ガスの予熱を必要
とするが、リアクタ中央部に内蔵させた加熱手段の周囲
に触媒燃焼のための燃料ガス供給及び燃料ガス分散を兼
用した構造を設置したため、該燃料ガスを効率的に予熱
でき、この結果、燃料ガスの節約が実現し系全体の熱効
率を高くとることが可能となった。
て、特に水素濃度の低い場合、該燃料ガスの予熱を必要
とするが、リアクタ中央部に内蔵させた加熱手段の周囲
に触媒燃焼のための燃料ガス供給及び燃料ガス分散を兼
用した構造を設置したため、該燃料ガスを効率的に予熱
でき、この結果、燃料ガスの節約が実現し系全体の熱効
率を高くとることが可能となった。
【図１】本発明の１実施例に係るメタンの水蒸気改質反
応用リアクタの構成図。
応用リアクタの構成図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−311301（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−130475（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−210047（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−75201（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−109202（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01B 3/38
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化水素又は含酸素炭化水素と水蒸気と
の原料ガスを水素含有ガスに改質し水素分離機能を有す
る水素分離手段により水素を分離する複数の改質反応管
と、該複数の改質反応管の中央部に設けられた加熱手段
と、該加熱手段の周囲に設けられた触媒燃焼用の燃料供
給手段と、該燃料供給手段から燃料が供給され前記改質
反応管の周囲に配置された燃焼触媒とを具備してなるこ
とを特徴とする脱水素反応用リアクタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3291302A JP2930456B2 (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | 脱水素反応用リアクタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3291302A JP2930456B2 (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | 脱水素反応用リアクタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05132301A JPH05132301A (ja) | 1993-05-28 |
| JP2930456B2 true JP2930456B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=17767138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3291302A Expired - Fee Related JP2930456B2 (ja) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | 脱水素反応用リアクタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2930456B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2807746B1 (fr) * | 2000-04-13 | 2002-12-13 | Air Liquide | Procede de production d'un melange comportant de l'hydrogene et du co |
-
1991
- 1991-11-07 JP JP3291302A patent/JP2930456B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05132301A (ja) | 1993-05-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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