JP3043459B2 - メタノールから水素含有ガスを製造する方法並びにその設備 - Google Patents
メタノールから水素含有ガスを製造する方法並びにその設備Info
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- JP3043459B2 JP3043459B2 JP3101334A JP10133491A JP3043459B2 JP 3043459 B2 JP3043459 B2 JP 3043459B2 JP 3101334 A JP3101334 A JP 3101334A JP 10133491 A JP10133491 A JP 10133491A JP 3043459 B2 JP3043459 B2 JP 3043459B2
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- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、メタノールと水の混合
物の流れがリフォーミングガスの熱交換により加熱さ
れ、次いで典型的には製品ガス混合物から純水素を製造
する上流の分離装置から出た廃ガス混合物である燃料ガ
スの燃焼によつて加熱された伝熱流体との熱交換によつ
て気化され過熱される種類の、メタノールから水素含有
ガス混合物の製造に関する。
物の流れがリフォーミングガスの熱交換により加熱さ
れ、次いで典型的には製品ガス混合物から純水素を製造
する上流の分離装置から出た廃ガス混合物である燃料ガ
スの燃焼によつて加熱された伝熱流体との熱交換によつ
て気化され過熱される種類の、メタノールから水素含有
ガス混合物の製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】そのような製造方法の実施は、一方では
リフォーミング反応炉他方では伝熱流体の回路をもつた
廃ガス燃焼ボイラーとして作用させ、伝熱流体は、燃焼
ボイラーでは吸熱熱交換器及びリフォーミング反応炉に
ついては発熱熱交換器によつて互いに展開されている。
このやり方は、比較的大型ではあるが、大量の製品に適
した設備につながる。しかしながら製品量が比較的少い
ときは、上に述べた実施は、製造される水素の原価に影
響を与える大きな設備費をもたらす。
リフォーミング反応炉他方では伝熱流体の回路をもつた
廃ガス燃焼ボイラーとして作用させ、伝熱流体は、燃焼
ボイラーでは吸熱熱交換器及びリフォーミング反応炉に
ついては発熱熱交換器によつて互いに展開されている。
このやり方は、比較的大型ではあるが、大量の製品に適
した設備につながる。しかしながら製品量が比較的少い
ときは、上に述べた実施は、製造される水素の原価に影
響を与える大きな設備費をもたらす。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】本発明は、メタノール
からの水素製造方法及びその設備に関し、実施手段の著
しい簡単化を可能にし、特に５０〜３００Nm3 ／hr程度
の中規模の水素の製造に適した方法及び設備を目的とし
ている。
からの水素製造方法及びその設備に関し、実施手段の著
しい簡単化を可能にし、特に５０〜３００Nm3 ／hr程度
の中規模の水素の製造に適した方法及び設備を目的とし
ている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上に述
べた種類の方法において、いろいろな熱交換は、リフォ
ーミング反応炉と燃焼室を同時に構成する室の周縁です
べて行われ、加熱、気化・過熱及びメタノール−水混合
物の反応の熱交換は同軸の二重蛇管式熱交換器によつて
行われ、各熱交換器の管間空間はもつとも熱い流体が流
れている。
べた種類の方法において、いろいろな熱交換は、リフォ
ーミング反応炉と燃焼室を同時に構成する室の周縁です
べて行われ、加熱、気化・過熱及びメタノール−水混合
物の反応の熱交換は同軸の二重蛇管式熱交換器によつて
行われ、各熱交換器の管間空間はもつとも熱い流体が流
れている。
【０００５】同一で単一の室内で燃焼及びリフォーミン
グ反応のすべての熱交換を行うことによつて、一方では
実施手段の投資を最低に低減し、他方では伝熱流体につ
いての熱損失も最低に減少させられることが理解され
る。
グ反応のすべての熱交換を行うことによつて、一方では
実施手段の投資を最低に低減し、他方では伝熱流体につ
いての熱損失も最低に減少させられることが理解され
る。
【０００６】外部の伝熱流体との熱交換によるメタノー
ル−水混合物の気化・過熱用二重蛇管が、煙の流れのじ
ぐざぐ通路を構成するように、室内でメタノール−水混
合物の反応用蛇管と、製品ガスとの熱交換によるメタノ
ール−水混合液体の加熱用蛇管との間に配置されている
とき、外部の伝熱流体によるメタノール−水の気化混合
物の反応用二重蛇管は、燃料ガスの燃焼炎に直接さらさ
れるように室内に配置されるのが好ましい。
ル−水混合物の気化・過熱用二重蛇管が、煙の流れのじ
ぐざぐ通路を構成するように、室内でメタノール−水混
合物の反応用蛇管と、製品ガスとの熱交換によるメタノ
ール−水混合液体の加熱用蛇管との間に配置されている
とき、外部の伝熱流体によるメタノール−水の気化混合
物の反応用二重蛇管は、燃料ガスの燃焼炎に直接さらさ
れるように室内に配置されるのが好ましい。
【０００７】メタノールから水素含有混合ガスを製造す
る本発明による設備は、メタノール−水混合液体を供給
されるリフォーミング反応炉、熱い製品ガス混合物との
熱交換によるメタノール−水混合液体の加熱手段、伝熱
流体との熱交換による前記加熱された混合液体の気化・
過熱手段、前記伝熱流体との同時熱交換による前記気化
され過熱された混合物の反応手段、冷却及び部分凝縮に
よるリフォーミング混合物からの水の分離手段、燃料廃
ガスを除去するガス分離による純水素製造手段、及び特
に前記燃料廃ガスの燃焼による伝熱流体の加熱手段を有
する種類の設備に関する。
る本発明による設備は、メタノール−水混合液体を供給
されるリフォーミング反応炉、熱い製品ガス混合物との
熱交換によるメタノール−水混合液体の加熱手段、伝熱
流体との熱交換による前記加熱された混合液体の気化・
過熱手段、前記伝熱流体との同時熱交換による前記気化
され過熱された混合物の反応手段、冷却及び部分凝縮に
よるリフォーミング混合物からの水の分離手段、燃料廃
ガスを除去するガス分離による純水素製造手段、及び特
に前記燃料廃ガスの燃焼による伝熱流体の加熱手段を有
する種類の設備に関する。
【０００８】本発明によればこの設備は、前記熱交換手
段及び伝熱流体の加熱手段が、すべて廃ガス燃焼室とリ
フォーミング反応炉とを同時に構成する同一の室の周縁
に配置されることを特徴としている。
段及び伝熱流体の加熱手段が、すべて廃ガス燃焼室とリ
フォーミング反応炉とを同時に構成する同一の室の周縁
に配置されることを特徴としている。
【０００９】メタノール−水混合液体の加熱手段、メタ
ノール−水混合物の気化・過熱手段及び気化され過熱さ
れたメタノール−水混合物の反応手段は、互いに同芯に
配置された二重蛇管式の３組の円筒形熱交換器を形成
し、もつとも内側の熱交換器は、バーナをもつた前記燃
焼室を限定している。
ノール−水混合物の気化・過熱手段及び気化され過熱さ
れたメタノール−水混合物の反応手段は、互いに同芯に
配置された二重蛇管式の３組の円筒形熱交換器を形成
し、もつとも内側の熱交換器は、バーナをもつた前記燃
焼室を限定している。
【００１０】本発明の特徴及び利点は、添付の図面を参
照して以下になされる記述によつて、さらに理解される
であろう。
照して以下になされる記述によつて、さらに理解される
であろう。
【００１１】
【実施例】添付の図面を参照すると、混合器１は管路２
によつてメタノールを、管路３によつて水を受け入れ、
管路４によつて、二重蛇管式熱交換器６の内側蛇管５内
に液状のメタノール−水混合物を移送する。蛇管５の形
状をしたこの熱交換器は、底壁１３及びバーナ１５を受
け入れる頂壁１４をもつた燃焼室１２の円筒状断熱側壁
１１内に配置される。
によつてメタノールを、管路３によつて水を受け入れ、
管路４によつて、二重蛇管式熱交換器６の内側蛇管５内
に液状のメタノール−水混合物を移送する。蛇管５の形
状をしたこの熱交換器は、底壁１３及びバーナ１５を受
け入れる頂壁１４をもつた燃焼室１２の円筒状断熱側壁
１１内に配置される。
【００１２】蛇管５の出口において、まだ液体状ではあ
るが加熱されたメタノール−水混合物は、管路２１によ
つてもう一つの二重蛇管式熱交換器２３の内側蛇管２２
内に移送され、そこでメタノール−水混合物は気化さ
れ、過熱される。蛇管２３の形状をしたこの熱交換器
は、燃焼室１２の側壁１１に対して環状空間３５を、そ
の上端部に対して頂璧１４とともに通路２４を設けるこ
とによつて側壁１１からわずかに離れて配置され、底壁
１３に達する輪３６によつて下方に延びている。輪３６
が高い位置にあるか、蛇管２３が低い位置にあることも
できる。
るが加熱されたメタノール−水混合物は、管路２１によ
つてもう一つの二重蛇管式熱交換器２３の内側蛇管２２
内に移送され、そこでメタノール−水混合物は気化さ
れ、過熱される。蛇管２３の形状をしたこの熱交換器
は、燃焼室１２の側壁１１に対して環状空間３５を、そ
の上端部に対して頂璧１４とともに通路２４を設けるこ
とによつて側壁１１からわずかに離れて配置され、底壁
１３に達する輪３６によつて下方に延びている。輪３６
が高い位置にあるか、蛇管２３が低い位置にあることも
できる。
【００１３】内側蛇管２２から出た気化され過熱された
メタノール−水混合物は、次いで互いに重なり合った二
つの二重管式熱交換器３１，３２の二つのリフォーミン
グ反応用蛇管２８，２９の入口に、２本の管路２６，２
７に分岐する管路２５によつて移送され、二重管式熱交
換器３１，３２は、熱交換器２３から環状空間３４によ
つてわずかに離され、したがつて燃焼室１２の下部に位
置する広い通路１６によつて前記燃焼室１２から逃れる
煙の流れ用のじぐざぐの環状通路３３，３４，２４，３
５を設けるように、実際上前記燃焼室の全高さにわたつ
て延びている。
メタノール−水混合物は、次いで互いに重なり合った二
つの二重管式熱交換器３１，３２の二つのリフォーミン
グ反応用蛇管２８，２９の入口に、２本の管路２６，２
７に分岐する管路２５によつて移送され、二重管式熱交
換器３１，３２は、熱交換器２３から環状空間３４によ
つてわずかに離され、したがつて燃焼室１２の下部に位
置する広い通路１６によつて前記燃焼室１２から逃れる
煙の流れ用のじぐざぐの環状通路３３，３４，２４，３
５を設けるように、実際上前記燃焼室の全高さにわたつ
て延びている。
【００１４】伝熱流体回路は、熱交換器３１，３２の管
間空間４５，４６内に通ずる２本の管路４３，４４に分
岐する流路４２をもつたポンプ４１を有し、その結果、
伝熱流体は気化及び過熱用熱交換器２３の管間空間５１
に管路４９によつて再送されるように、燃焼室１２の底
部１３の近くで管路４７，４８から出て行き、その結
果、管路５２によつて循環ポンプの吸引側の方に出る。
間空間４５，４６内に通ずる２本の管路４３，４４に分
岐する流路４２をもつたポンプ４１を有し、その結果、
伝熱流体は気化及び過熱用熱交換器２３の管間空間５１
に管路４９によつて再送されるように、燃焼室１２の底
部１３の近くで管路４７，４８から出て行き、その結
果、管路５２によつて循環ポンプの吸引側の方に出る。
【００１５】水素と水の混合物である製品ガスは、液体
状のメタノール−水混合物の加熱用熱交換器５の管間空
間５６に導入されるように、管路５５によつてリフォー
ミング用熱交換器２８，２９から排出され、その後、冷
却用熱交換器６１の管間空間自身を、管路６３から導入
される冷却水が流れるとき、この製品ガスは内管６２内
を通過することによつて前記冷却用熱交換器６１で冷却
される。
状のメタノール−水混合物の加熱用熱交換器５の管間空
間５６に導入されるように、管路５５によつてリフォー
ミング用熱交換器２８，２９から排出され、その後、冷
却用熱交換器６１の管間空間自身を、管路６３から導入
される冷却水が流れるとき、この製品ガスは内管６２内
を通過することによつて前記冷却用熱交換器６１で冷却
される。
【００１６】冷却されたリフォーミング混合物は、次い
で管路６６によつて、槽部６７に水を、頂部に不純水素
を分けるポット分離器７５へ送られ、不純水素は、純水
素を管路７１によつて、バーナ１５に供給するいろいろ
な廃燃料ガスを管路７２によつて排出する、一般に吸着
式（圧力スウィング吸着式：ＰＳＡ式）の分離装置７０
に管路６９によつて送られる。
で管路６６によつて、槽部６７に水を、頂部に不純水素
を分けるポット分離器７５へ送られ、不純水素は、純水
素を管路７１によつて、バーナ１５に供給するいろいろ
な廃燃料ガスを管路７２によつて排出する、一般に吸着
式（圧力スウィング吸着式：ＰＳＡ式）の分離装置７０
に管路６９によつて送られる。
【００１７】燃焼室が同時にリフォーミング反応炉を構
成する上記の実施態様は、一方ではリフォーミング混合
物の、他方では伝熱流体の熱交換回路全体が、すぐ近接
している伝熱流体用循環ポンプを除いては一体化されて
いるので特に簡単である。その結果、明らかに投資コス
トの著しい低減となる。すべての熱交換が、燃焼炎に直
接さらされ、またリフォーミング中に混合物との直後の
熱交換でもつとも熱い流体と自然に行われるので、熱交
換の最適熱効率が保証され、その結果、設備の運転コス
トも低減される。
成する上記の実施態様は、一方ではリフォーミング混合
物の、他方では伝熱流体の熱交換回路全体が、すぐ近接
している伝熱流体用循環ポンプを除いては一体化されて
いるので特に簡単である。その結果、明らかに投資コス
トの著しい低減となる。すべての熱交換が、燃焼炎に直
接さらされ、またリフォーミング中に混合物との直後の
熱交換でもつとも熱い流体と自然に行われるので、熱交
換の最適熱効率が保証され、その結果、設備の運転コス
トも低減される。
【図１】 リフォーミング反応炉を形成する燃焼ボイラ
ーの縦断面図。
ーの縦断面図。
【図２】 本発明のさらに完全な図。
１ 混合器 ５ 二重蛇管式熱交換器６の内側蛇管 ６ 二重蛇管式熱交換器 １１ 燃焼室１２の断熱側壁 １２ 燃焼室 １３ 燃焼室１２の底壁 １４ 燃焼室１２の頂璧 １５ バーナ ２２ 二重蛇管式熱交換器２３の内側蛇管 ２３ 二重蛇管式熱交換器 ２８，２９ リフォーミング反応用蛇管 ３１，３２ 二重蛇管式熱交換器 ４１ 循環ポンプ ６１ 冷却用熱交換器 ６２ 冷却用熱交換器６１の内管 ６７ ポット分離器７５の槽部 ６８ ポット分離器７５の頂部 ７０ 分離装置 ７５ ポット分離器 １６，２４，３３，３４，３５ 煙の流れの通路 ４５，４６，５１，５６ 管間空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−264904（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−129001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−260701（ＪＰ，Ａ) 英国特許2213496（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01B 3/32 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (8)
- 【請求項１】 メタノール（２）と水（３）の混合物の
流れが製品ガス混合物の熱交換により過熱され（６）、
次いで燃料ガス（７２）の燃焼（１５）により過熱され
る伝熱流体（４２，３１，３２，５１）との熱交換によ
り反応させられる（２８，２９）種類のメタノール
（２）から水素（７１）含有混合ガスを製造する方法に
おいて、上記したいろいろな熱交換が、リフォーミング
反応炉（２８，３１）、（２９，３２）と燃焼（１５）
室とを同時に構成する室（１２）の周縁ですべて行わ
れ、加熱（５，５６）、気化・過熱（２２，５１）及び
メタノール−水混合物の反応（２８，３１）、（２９，
３２）の熱交換が、同軸の二重蛇管式熱交換器によつて
行われ、熱交換器の管間空間はもつとも熱い流体が流れ
ていることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 外部の伝熱流体（４５）により気化され
たメタノール−水混合物の反応用二重蛇管（２８，３
１）、（２９，３２）が、燃料ガスの燃焼炎（１５）に
直接さらされるように室（１２）内に配置されることを
特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 外部の伝熱流体（５１）との熱交換によ
るメタノール−水混合物の気化・過熱用二重蛇管（２
２）が、室（１２）内で、気化されたメタノール−水混
合物の反応用蛇管（２８，３１），（２９，３２）と、
製品ガス混合物（５６）との熱交換によるメタノール−
水混合液体の加熱用蛇管（５）との間に配置されること
を特徴とする請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 製品ガス混合物（５６）が、冷却され
（６１）、純水素（７１）及び燃料ガスを構成する廃ガ
ス混合物（７２）を製造する分離装置（７０）に送られ
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に
記載の方法。 - 【請求項５】 メタノール−水混合液体を供給されるリ
フォーミング反応炉（１２）、製品ガス混合物（５６）
との熱交換（１５）によるメタノール−水混合液体の加
熱手段、伝熱流体（５１）との熱交換（２３）による加
熱された混合液体の気化・過熱手段、前記伝熱流体（３
１，３２）との同時熱交換（２８，２９）による前記気
化されたメタノール−水混合物の反応手段、及び伝熱流
体（３１，３２）を加熱するための燃焼手段（１５）を
有する、メタノールから水素含有混合ガスを製造する設
備において、加熱手段、気化・過熱手段及び反応手段
が、すべて燃焼室とリフォーミング反応炉とを同時に構
成する同一の室の周縁に配置され、燃焼手段が前記室内
の中央に配置されることを特徴とする設備。 - 【請求項６】 メタノール−水混合液体の加熱手段
（５，５６）、メタノール−水混合物の気化・過熱手段
（２２，５１）、及び気化されたメタノール−水混合物
の反応手段（２８，３１）、（２９，３２）が、同芯に
配置された二重蛇管式の３組の熱交換器（６）、（２
２）、（２８，３１及び２９，３２）からそれぞれ構成
され、もつとも内側の熱交換器（２８，３１及び２９，
３２）が前記燃焼室を限定していることを特徴とする請
求項５記載の設備。 - 【請求項７】 冷却及び凝縮（６１，６３，６４）によ
り製品ガス混合物から水を分離する手段（７５）を含ん
でいることを特徴とする請求項５又は６記載の設備。 - 【請求項８】 製品ガス混合物が供給され、純水素（７
１）及び燃焼手段（１５）に供給される廃ガス混合物
（７２）を製造する分離装置（７０）が組み込まれてい
ることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に
記載の設備。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9005780 | 1990-05-09 | ||
| FR9005780A FR2661902A1 (fr) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | Procede et installation de production d'hydrogene a partir de methanol. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05105401A JPH05105401A (ja) | 1993-04-27 |
| JP3043459B2 true JP3043459B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=9396434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3101334A Expired - Fee Related JP3043459B2 (ja) | 1990-05-09 | 1991-05-07 | メタノールから水素含有ガスを製造する方法並びにその設備 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5232682A (ja) |
| EP (1) | EP0456544B1 (ja) |
| JP (1) | JP3043459B2 (ja) |
| AT (1) | ATE95506T1 (ja) |
| BR (1) | BR9101874A (ja) |
| CA (1) | CA2041938C (ja) |
| DE (1) | DE69100460T2 (ja) |
| ES (1) | ES2044695T3 (ja) |
| FR (1) | FR2661902A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5899630A (en) * | 1993-07-20 | 1999-05-04 | Astec Industries, Inc. | Paving machine employing exhaust heat exchanger for screed heating |
| DE19746251C2 (de) * | 1997-10-20 | 1999-09-09 | Dbb Fuel Cell Engines Gmbh | Anlage zur Wasserdampfreformierung eines Kohlenwasserstoffs und Betriebsverfahren hierfür |
| DE10119083C1 (de) * | 2001-04-19 | 2002-11-28 | Joachim Alfred Wuenning | Kompakt-Dampf-Reformer |
| CA2387323A1 (en) * | 2001-06-13 | 2002-12-13 | David R. Dick | Hot gas liquid heater |
| DE10142999B4 (de) * | 2001-09-03 | 2006-07-06 | Zentrum für Brennstoffzellen Technik ZBT Duisburg GmbH | Hocheffiziente, kompakte Reformereinheit zur Wasserstofferzeugung aus gasförmigen Kohlenwasserstoffen im kleinen Leistungsbereich |
| DE10211751A1 (de) * | 2002-03-18 | 2003-10-02 | Ballard Power Systems | Wasserstofferzeuger mit Verdampfereinheit |
| US20030182860A1 (en) * | 2002-04-01 | 2003-10-02 | Devries Peter D. | Method and apparatus for providing hydrogen |
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| KR100599735B1 (ko) | 2004-11-29 | 2006-07-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 시스템 및 개질기 |
| JP4852295B2 (ja) * | 2005-10-25 | 2012-01-11 | 出光興産株式会社 | 改質器及び燃料電池システム |
| US8002951B2 (en) * | 2008-09-05 | 2011-08-23 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Furnace and process for incinerating a decoke effluent in a twin-tube-plane furnace |
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| CN116654870B (zh) * | 2023-06-16 | 2024-04-09 | 北京理工大学 | 自热式绿醇及醇水溶液重整制氢的方法 |
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