JP4041567B2

JP4041567B2 - Catalytic reforming reactor

Info

Publication number: JP4041567B2
Application number: JP35726397A
Authority: JP
Inventors: 孝明毛利; 正人田内; 宏八木; 良亮清水
Original assignee: Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: JPH11179191A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱される反応管の内部に触媒が充填された触媒改質型反応炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の触媒改質型反応炉の一例は、例えば特公昭５１−３４２８８号公報に示されている。この公報に示された従来の触媒改質型反応炉では、複数の反応管を１列または２列に配置して構成した１組の反応管列を複数の燃焼用バーナの火炎の輻射熱で加熱する構造を採用している。そして従来用いられている反応管は、内部に触媒が充填され、一端側から改質の対象となる流体を流入させ、他端から改質された流体を流出させる構造を有している。通常１つの触媒改質型反応炉の内部には、複数組の反応管列が設けられており、これら複数組の反応管列のそれぞれに対して加熱用の複数の燃焼用バーナが配置される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
１組の反応管列を構成する反応管列の数を増やすことができれば、同じ設置面積でも反応効率を高めることができる。しかしながら従来の触媒改質型反応炉では、炉内の温度を均一化することができないため、１組の反応管列を構成する反応管列の数を増やした場合には、燃焼用バーナに近い側の反応管列を構成する反応管の加熱温度と、燃焼用バーナから離れた位置にある反応管列を構成する反応管の加熱温度にかなり大きな温度差が発生し、すべての各反応管において十分な改質反応を行わせることができない問題が発生する。そのため従来の触媒改質型反応炉では、最大でも２列の反応管列で１組の反応管列を構成するのが限界であった。そのため触媒改質型反応炉の設置面積を小さくすることができなかった。
【０００４】
また従来の触媒改質型反応炉で用いる反応管は、長さが長い（例えば１２ｍある）ため、反応管を縦に並べた場合には、反応炉の高さが高くなる問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、設置面積が同じでも反応効率の高い触媒改質型反応炉を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、１組の反応管列を構成する反応管列の数を３列または４列にして反応効率を高めることができる触媒改質型反応炉を提供することにある。
【０００７】
本発明の更に他の目的は、１組の反応管列を構成する反応管列の数を３列または４列にした場合でも、炉内の温度差を小さくして各反応管の加熱温度をできるだけ近付けることができる触媒改質型反応炉を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、高さ寸法を従来よりも小さくすることができる触媒改質型反応炉を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とする触媒改質型反応炉は、内部に燃焼室を有する炉本体と、炉本体の炉壁（側壁、底壁及び上壁の少なくとも１つ）に設けられた複数のバーナで燃焼室内において燃料を燃焼し、燃焼室内の排気ガスを通気性を有する複数の蓄熱体を通して炉外に排出し、複数の蓄熱体の顕熱で加熱した燃焼用空気を燃焼用バーナに供給するように構成された蓄熱式燃焼装置と、内部に触媒が充填され、熱膨張及び熱収縮による伸縮を許容する支持構造を介して前記炉壁に対して取付けられた複数の反応管とを具備している。そして複数の反応管は、横に並んだ１組以上の複数の反応管列を形成するように配置されている。前述の蓄熱式燃焼装置は、より具体的には、炉本体の炉壁に設けられ燃料と燃焼用空気を燃焼室内に吹き出して高温燃焼ガスを作る複数のバーナ及び燃焼室内の排気ガスの排気通路に配置された通気性を有する複数の蓄熱体を有し、複数の蓄熱体に燃焼用空気と排気ガスを交互に流すかまたは部分的に連続的に流して燃焼用空気を蓄熱体の顕熱で高温に加熱するように構成されたものである。また前述の反応管は、改質の対象となる流体が流入する流体入口及び改質した流体が流出する流体出口を備えた両端部が炉壁を貫通して炉外に露出した状態で炉壁に対して取付けられる。
【００１０】
実際的には、この触媒改質型反応炉は、改質の対象となる流体が流れる入口側マニホールドと、改質された流体が流れる出口側マニホールドと、複数の反応管のそれぞれの流体入口と入口マニホールドとの間を連結し且つ各反応管及び入口マニホールドの熱膨脹及び熱収縮を吸収する構造の複数の入口側連結管と、複数の反応管のそれぞれの流体出口と出口マニホールドとの間を連結し且つ反応管及び出口マニホールドの熱膨脹及び熱収縮を吸収する構造の複数の出口側連結管とを具備する。
【００１１】
本発明では、１組の反応管列を３列または４列の反応管列により構成する。そして蓄熱式燃焼装置として、高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置を用いる。この高温空気燃焼型蓄熱式燃焼装置は、高温空気燃焼技術を用いて燃焼を行う燃焼装置である。高温空気燃焼技術は、日本燃焼学会、日本工業炉協会、財団法人宇宙環境利用推進センターが協力して、通産省の援助のものと、ＮＥＤＯの事業の一つとして開発された燃焼技術である。例えば、１９９６年に発行された月刊「省エネルギー」９月号、ｖｏｌ．４８Ｎｏ．１０にその内容が詳しく説明されている。高温空気燃焼では、例えば燃焼用空気を８００℃〜１０００℃以上の高温まで予熱し、かつ高速で燃焼室に燃焼用空気を吹き込み、しかもその燃焼用空気中に燃料を吹き込んで燃焼を行う。なお一般的には、燃焼用空気の酸素濃度は低く維持することが好ましい。
【００１２】
触媒改質型反応炉の燃焼室の内部で高温空気燃焼を行うと、燃焼室内の温度は高い温度でありながら、しかも燃焼室内の温度場の温度差が大幅に改善される。そのため１組の反応管列を３列または４列の反応管列により構成しても十分に改質反応を行わせることができて、反応効率を大幅に向上させることができる。なお１つの炉に複数組みの反応管列が配置される場合でも本発明を適用できるのは勿論である。
【００１３】
１組の反応管列を５列以上の反応管列で構成すると、反応管の流体入口及び流体出口と入口マニホールド及び出口マニホールドとを連結する入口連結管及び出口連結管を相互に干渉させることなく配置することが難しいためである。そのため本発明では、１組の反応管列を３列または４列の反応管列により構成しているのである。
【００１４】
１組の反応管列を３列または４列の反応管列により構成した場合に、隣接する２つの反応管列のうち一方の反応管列を構成する複数の反応管と他方の反応管列を構成する複数の反応管とが、３列または４列の反応管列が横に並ぶ方向に向かって整列しないように、千鳥状または互い違いに配置すれば、特別の工夫をしなくても前述の入口連結管及び出口連結管を相互に干渉させることなく簡単に配置することができる。
【００１５】
高温空気燃焼を行って炉内の温度差を小さくするとしても、各反応管列の距離をあまりに狭くすると、各反応管列の間の空間に温度差が生じ易い。発明者の研究によると、次のようにするとこの温度差を小さくできることが分かった。すなわち３列または４列の反応管列は、１つの反応管列を構成する複数の反応管のうち隣接する２つの反応管の中心間の寸法が、反応管の外径寸法の１．８〜３倍になるようにそれぞれ構成する。また隣接する２つの反応管列の間には、一方の反応管列を構成する１つの反応管の中心と他方の反応管列を構成し且つ一方の反応管列を構成する１つの反応管と隣接する１つの反応管の中心との間の寸法が、反応管の外径寸法の１．８〜３倍になるようにスペースを設ける。これらの寸法が１．８倍より小さくなると、前述の温度差が生じ易く、３倍以上にした場合には、複数の反応管列の設置スペースが大きくなって設置面積に対する反応効率が低下する。
【００１６】
反応管は従来と同様に、一方の端部に流体入口があり他方の端部に流体出口があるタイプの反応管を用いてもよいが、反応炉の高さが高くなる。そこで複数の反応管として、それぞれバイオネット型反応管を用いてもよい。バイオネット型反応管は、いわゆる二重管であり、長さ寸法は半減する。またバイオネット型反応管では一方の端部側に流体入口と流体出口とが配置されることになるため、入口マニホールド及び出口マニホールドを集中的配置することができて、触媒改質型反応炉を全体的にコンパクトに構成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明をハイドロカーボンを改質して水素を生成する場合等に用いる触媒改質型反応炉に適用した実施の形態の一例の一部の概略断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。これらの図において、１は内部に燃焼室２を有する炉本体である。炉本体１は、図１で見た状態で右側に更に延びた形状を有する横長形状を有している。炉本体１は、底壁１ａと、上壁１ｂと、幅方向（図１の紙面で見た前後方向：図２の紙面で見た上下方向）に位置する側壁１ｃ及び１ｄと、横方向（図１の紙面で見た左右方向：図２の紙面で見た左右方向）の側壁１ｅ（図１及び図２では一方の側壁だけが示されている。）を備えている。
【００１８】
炉本体１の底壁１ａは、支持構造部３…によって支持されており、炉本体１の上には、蓄熱式燃焼装置４を構成する複数の回転式蓄熱バーナ４ａ…や入口マニホールド５および出口マニホールド６を収納する収納スペース７を内部に備えた屋根構造体８が配置されている。そして炉本体１の底壁１ａと上壁１ｂとを貫通するように、バイオネット型反応管からなる複数の反応管９…が配置されている。
【００１９】
本実施の形態で用いることができる複数の回転式蓄熱バーナ４の種々の構造に関しては、例えば特開平１−２２２１０２号公報等、米国特許第５，２７５，５５６号、１９９２年に発行された月刊「省エネルギー」Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．６、本出願の出願人である千代田化工建設株式会社が１９９４年９月に発行して頒布した千代田技報第１３号等の多くの公知文献に詳しく説明されている。またこの種の回転式蓄熱バーナを用いた工業炉に関しては、特開平６−３３７１１０号公報、特開平６−２４１４３６号公報等に詳しく説明されている。一般的な回転式蓄熱バーナ４ａは、燃料を吹き出すバーナの後方に通気性を有する蓄熱体が配置され、この蓄熱体の後方に燃焼用空気と排気ガスとを同時に蓄熱体に流すための回転機構が配置されている。回転機構の回転により、蓄熱体の内部には排気ガスが部分的に回転しながら連続的に流れてその部分に排気ガスの熱が蓄熱され、排気ガスが流れた部分に燃焼用空気が流されてその部分に蓄熱された熱で燃焼用空気が所定の温度まで加熱される。燃焼用空気の加熱温度は、回転機構の回転速度、蓄熱体の通気性、蓄熱体の長さ等の要素によって決まる。この例では燃焼用空気の温度が８００℃以上になるようにこれらの要素が決定されている。勿論このような高温に耐えるように各部の材料も選択されている。そしてこの回転機構の後方には、燃焼用空気を供給する空気ダクトと排気ガスを排出する排気ガスダクトを有するダクト構造体が設けられ、更にこのダクト構造体の後方には、燃焼用空気を空気ダクトに送り込む押し込み送風機と排気ガスを排気ガスダクトから引き出す誘引送風機が配置されている。本実施の形態のように、複数の回転式蓄熱バーナ４ａを用いる場合には、各回転式蓄熱バーナのダクト構造体は、例えば１台の押し込み送風機と誘引送風機によって燃焼用空気の供給と排気ガスの排気とを行えるように、複数台のダクト構造体を集合させて構成した集合構造を有している。なおこの実施の形態で、複数の回転式蓄熱バーナを用いて高温燃焼を行う場合には、前述の通り、燃焼用空気の温度は８００℃以上とする。
【００２０】
この例では、蓄熱式燃焼装置を複数の回転式蓄熱バーナを用いて構成したが、いわゆる交番式蓄熱バーナを用いて蓄熱式燃焼装置を構成してもよい。交番式蓄熱バーナは、１つの蓄熱体全体に燃焼用空気と排気ガスを交互に流して、燃焼用空気を蓄熱体の顕熱で加熱するものであり、大別してバーナの燃焼を連続する連続燃焼タイプと、バーナの燃焼を断続する断続燃焼タイプとがある。連続燃焼タイプのものとしては、例えば特開平５−２５６４２３号公報や特開平６−１１１２１号公報に示された交番式蓄熱バーナがある。この交番式蓄熱バーナでは、１つのバーナに対して２つの蓄熱体を設ける。そして一方の蓄熱体を通して排気ガスを排気し、他方の蓄熱体を通して燃焼用空気を供給し、この排気ガスの排気と燃焼用空気の供給をそれぞれの２つの蓄熱体で交互に行う。また断続燃焼タイプの一例は、特開平１−２２２１０２号公報の第１０図に示されている。この交番式蓄熱バーナでは、１つのバーナと１つの蓄熱体とがセットになった蓄熱バーナを２組用意する。そして１組の蓄熱バーナで燃焼を行っているときには他の組の蓄熱バーナは燃焼を停止し、交互に燃焼と停止を繰り返す。このとき燃焼を行っている蓄熱バーナの蓄熱体を通して燃焼用空気を燃焼室に供給し、燃焼を停止している蓄熱バーナの蓄熱体を通して排気ガスを排気している。高温空気燃焼を行う場合には、高温の空気に晒される部分に可動部がない交番式蓄熱バーナは適している。したがって本実施の形態においても、上記の２つのタイプのいずれの交番式蓄熱バーナを用いて蓄熱式燃焼装置４を構成してもよいのは勿論である。
【００２１】
本実施の形態で用いるバイオネット反応管９は、図３に示す構造を有している。このバイオネット型反応管９は、両端部に溶接により固定された環状のフランジ部９ａ及び９ｂを有する外側筒状本体９ｃの一端（下端）の開口部が円板状の第１の閉塞体９ｄによって塞がれた構造を有する外側筒状構造体９ｅを備えている。外側筒状構造体９ｅの長さは、約６ｍであり、外側筒状本体９ｃの本体部分（フランジ部９ａ及び９ｂの間に位置する部分）の外径寸法は１１４．３〜１６５．２ｍｍである。そして更に、外側筒状本体９ｃの他端（上端）の開口部から外側筒状本体９ｃの内部に挿入され一端（下端）側に通気構造を構成する複数の貫通孔９ｆが形成された内側筒状本体９ｇと、内側筒状本体９ｇの他端（上端）を閉じるように内側筒状本体９ｇの他端（上端）に固定され且つ外側筒状本体９ｃの他端（上端）の開口部を塞ぐ第２の閉塞体９ｈを備え、外側筒状本体９ｃの内周面と内側筒状本体９ｇの外周面との間に触媒１０が充填される触媒充填空間９ｉを形成するように構成された内側筒状構造体９ｊを備えている。
【００２２】
更にこの例では、第１の閉塞体９ｄに、円筒状の筒体９ｋが固定されている。この円筒状の筒体９ｋは長手方向の途中の部分に仕切り板９ｍによって仕切られている。そして第１の閉塞体９ｄと筒体９ｋと仕切り板９ｍとによって囲まれた空間９ｎには、閉塞体９ｄ及びフランジ部９ｂの温度低下のためにセラミックファイバ等の断熱材９ｓが充填されている。仕切り板９ｍよりも上の空間には、内側筒状本体９ｇの一端が嵌合されている。また外側筒状本体９ｃの上端部で、炉本体１の上壁１ｂから外に露出する部分には改質の対象となる流体が流入する流体入口９ｏが形成され、外側筒状本体９ｃの外壁部には流体入口９ｏと連通するように管状の管接続部９ｐが固定されている。更に内側筒状構造体９ｊの第２の閉塞体９ｈの中央部には改質した流体が流出する流体出口９ｑが形成されている。そして第２の閉塞体９ｈの外壁部には、一端にフランジ部を有するエルボー管９ｒの他端が流体出口９ｑと連通するように固定されている。
【００２３】
第１の閉塞体９ｄとフランジ部９ｂには図示していないがそれぞれ整合する複数の貫通孔が周方向に所定の間隔あけて形成され、これら整合した複数の貫通孔にそれぞれボルトが挿入され、これらボルトにナットが締め付けられて、第１の閉塞体９ｄはフランジ部９ｂに取り外し可能にまたは着脱可能に取付けられている。第２の閉塞体９ｈとフランジ部９ａにも図示していないがぞれぞれ整合する複数の貫通孔が周方向に所定の間隔あけて形成され、これら整合した複数の貫通孔にそれぞれボルトが挿入され、これらボルトにナットが締め付けられて、第２の閉塞体９ｈはフランジ部９ａに取り外し可能にまたは着脱可能に取付けられている。
【００２４】
このバイオネット型反応管９から、触媒１０を交換する際に、触媒１０を抜き取る場合には、第１の閉塞体９ｄをフランジ部９ｂから外し、重力で触媒を下に落下させればよい。その際に第２の閉塞体９ｈはフランジ部９ａから取り外し、内側筒状本体９ｇを上下左右に振動させると、触媒１０の抜き取りが容易になる。そして触媒を抜き取った後には、第１の閉塞体９ｄをフランジ部９ｂに取り付け、第２の閉塞体９ｈを上方に２００ｍｍほど引き上げて、外側筒状本体９ｃの内周面と内側筒状本体９ｇの外周面との間に形成された触媒充填空間９ｉに触媒を１０を充填する。この例では、第１の閉塞体９ｄに固定した円筒状の筒体９ｋの長さが、内側筒状本体９ｇを上方に２００ｍｍほど引き上げた場合でも、内側筒状本体９ｇと円筒状の筒体９ｋとの嵌合状態が解除されない寸法に定めてあるので、触媒１０を充填したあとに内側筒状本体９ｇを下方に下げる際に、触媒１０が内側筒状本体９ｇの挿入の障害になるのを防止できる。
【００２５】
本実施の形態では、図２に示すように６台の回転式蓄熱バーナ４ａ1 〜４ａ6 が一列に並べられて第１のバーナ列４Ａが構成され、また更に６台の回転式蓄熱バーナ４ｂ1 〜４ｂ6 が一列に並べられて第２のバーナ列４Ｂが構成されている。そして複数の反応管９…は、これら第１及び第２のバーナ列４Ａ及び４Ｂの間に、これらのバーナ列４Ａ及び４Ｂに沿って４列の反応管列９Ａ〜９Ｄを形成するように配置されている。図１に示すように、各反応管９…は、管接続部９ｐ及びエルボー管９ｒが炉本体１の上壁１ｂの外側に露出し、第１の閉塞体９ｄが炉本体１の底壁１ａの外側に露出し、且つ熱膨張及び熱収縮による伸縮を許容する支持構造を介して底壁１ａ及び上壁１ｂに対して取付けられている。この支持構造は、従来の触媒改質型反応炉で用いられている支持構造と同じであるので説明を省略する。回転式蓄熱バーナ４ａ1 〜４ａ6 及び４ｂ1 〜４ｂ6 の運転態様は任意である。例えば、第１のバーナ列４Ａを構成する回転式蓄熱バーナ４ａ1 〜４ａ6 と第２のバーナ列４Ｂを構成する回転式蓄熱バーナ４ｂ1 〜４ｂ6 を交互に運転するようにしてもよい。また回転式蓄熱バーナ４ａ1 ，４ｂ2 ，４ａ3 ，４ｂ4 ，４ａ5 及び４ｂ6 を第１のグループとし、また回転式蓄熱バーナ４ｂ1 ，４ａ2 ，４ｂ3 ，４ａ4 ，４ｂ5 及び４ａ6 を第２のグループとし、第１のグループと第２のグループを構成する回転式蓄熱バーナを交互に運転するようにしてもよい。
【００２６】
そして４列の反応管列９Ａ〜９Ｄを構成する各反応管９…の管接続部９ｐと改質の対象となる流体が流れる入口マニホールド５との間は、反応管９…及び入口マニホールド５の熱膨脹及び熱収縮を吸収する構造のピッグテールまたはヘアピンと呼ばれる複数の入口側連結管１１…によってそれぞれ連結されている。また各反応管９…のエルボー管９ｒと改質された流体が流れる出口側マニホールド６との間も、反応管９…及び出口マニホールド６の熱膨脹及び熱収縮を吸収する構造の複数の出口側連結管１２…によりそれぞれ連結されている。なお入口マニホールド５及び出口マニホールド６に付随して示した矢印は、流体の流れる方向を示している。
【００２７】
この例では、４列の反応管列９Ａ〜９Ｄにより、２列に配置されたバーナ列４Ａ及び４Ｂのバーナから出る高温燃焼ガスＦの輻射熱で加熱される１組の反応管列が構成されている。１つの反応管列は、１４本の反応管９により構成されている。そして隣接する２つの反応管列９Ａと９Ｂ，９Ｂと９Ｃまたは９Ｃと９Ｄのうち一方の反応管列（例えば９Ａ）を構成する複数の反応管９…と他方の反応管列（例えば９Ｂ）…を構成する複数の反応管９…とは、４列の反応管列９Ａ〜９Ｄが横に並ぶ方向に（図１および図２の紙面で見て左右の方向または第１および第２のバーナ列が延びる方向と直交する方向に）向かって整列しないように（直線状に並ばないように）、千鳥状または互い違いに配置されている。このような配置にすると、特別の工夫をしなくても前述の入口連結管１１…及び出口連結管１２…を相互に干渉させることなく簡単に配置することができる。
【００２８】
４列の反応管列９Ａ〜９Ｄは、１つの反応管列を構成する複数の反応管９…のうち隣接する２つの反応管９、９の中心間の寸法Ｌ1 が、反応管９の外径寸法の１．８〜３倍になるようにそれぞれ構成されている。また隣接する２つの反応管列（例えば反応管列９Ａと９Ｂ）の間には、一方の反応管列（９Ａ）を構成する１つの反応管９の中心と他方の反応管列（９Ｂ）を構成し且つ一方の反応管列（９Ａ）を構成する１つの反応管９と隣接する１つの反応管９の中心との間の寸法Ｌ2 も、反応管９の外径寸法の１．８〜３倍になるように４列の反応管列９Ａ〜９Ｄは構成されている。これらの寸法Ｌ1 およびＬ2 が反応管９の外径寸法の１．８倍より小さくなると、各反応管列の間の空間に温度差が生じ易く、３倍以上にした場合には、４列の反応管列９Ａ〜９Ｄの設置スペースが大きくなって設置面積に対する反応効率が低下する。
【００２９】
燃焼室２内部の温度が８００℃以上になるように、蓄熱式燃焼装置４を用いて高温空気燃焼を行うと、燃焼室２内の温度は高い温度でありながら、しかも燃焼室内の温度場の温度差が大幅に改善される。そのため１組の反応管列を４列の反応管列９Ａ〜９Ｄにより構成しても十分に各反応管列９…で改質反応を行わせることができて、反応効率を大幅に向上させることができる。
【００３０】
本実施の形態のように、反応管９としてバイオネット型反応管を用いると、反応管の長さ寸法は半減する。またバイオネット型反応管では一方の端部側に流体入口と流体出口とが配置されることになるため、入口マニホールド５及び出口マニホールド６を集中的に配置することができて、触媒改質型反応炉を全体的にコンパクトに構成することができる。更にバイオネット型反応管を用いると、内部においても自己熱交換があるために、流体出口９ｑから出る流体の温度が低くなる。例えば従来の反応管を用いた場合の流体の出口温度が８００℃台であるとすると、バイオネット型反応管を用いた場合の流体の出口温度は６００℃台となる。そのため温度設計が容易になり、従来のように反応管の出口に熱交換器を設ける必要もなくなる。
【００３１】
なお上記の例では、第１及び第２のバーナ列４Ａ及び４Ｂと４列の反応管列９Ａ〜９Ｄとの組み合わせにより構成されるユニットが複数１つの炉本体１の内部に配置されている。なおこの場合、各ユニットの間に隔壁が設けられていてもよい。
【００３２】
上記実施の形態においては、炉本体１の上壁１ｂにのみ蓄熱式燃焼装置４を構成するバーナ４ａを配置したが、バーナ４ａは炉本体１の底壁１ａにのみ設けてもよいし、また炉本体１の上壁１ｂと底壁１ａの両方に設けてもよい。更に、炉本体の側壁１ｃ，１ｄ及び１ｅにバーナ４ａを設けるようにしてもよい。
【００３３】
また上記の実施の形態では、４列の反応管列で１組の反応管列を構成したが、３列の反応管列で１組の反応管列を構成するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のように、触媒改質型反応炉の燃焼室の内部で高温空気燃焼を行うと、燃焼室内の温度場の温度差が大幅に改善されるため、１組の反応管列を３列または４列の反応管列により構成しても十分に改質反応を行わせることができて、反応効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の触媒改質型反応炉の実施の形態の一例の一部の概略断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の実施の形態で用いるバイオネット型反応管の構造を示す一部省略概略断面図である。
【符号の説明】
１炉本体
２燃焼室
４蓄熱式燃焼装置
５入口マニホールド
６出口マニホールド
９バイオネット型反応管
１１入口側連結管
１２出口側連結管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalytic reforming reactor in which a catalyst is filled in a heated reaction tube.
[0002]
[Prior art]
An example of a conventional catalytic reforming reactor is shown in, for example, Japanese Patent Publication No. 51-34288. In the conventional catalytic reforming reactor shown in this publication, a set of reaction tubes arranged by arranging a plurality of reaction tubes in one or two rows is heated by the radiant heat of the flames of a plurality of combustion burners. The structure to be adopted is adopted. A conventionally used reaction tube has a structure in which a catalyst is filled therein, a fluid to be reformed is introduced from one end side, and the reformed fluid is flowed out from the other end. Usually, a plurality of sets of reaction tube rows are provided inside one catalyst reforming reactor, and a plurality of combustion burners for heating are arranged for each of the plurality of sets of reaction tube rows. .
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
If the number of reaction tube rows constituting one set of reaction tube rows can be increased, the reaction efficiency can be increased even with the same installation area. However, in the conventional catalytic reforming type reactor, the temperature in the furnace cannot be made uniform, so that when the number of reaction tube rows constituting one set of reaction tube rows is increased, it is close to a combustion burner. There is a considerable temperature difference between the heating temperature of the reaction tubes that make up the side reaction tube row and the heating temperature of the reaction tubes that make up the reaction tube row that is located away from the combustion burner. There arises a problem that a sufficient reforming reaction cannot be performed. For this reason, in the conventional catalytic reforming reactor, it is the limit to configure one set of reaction tube rows by two reaction tube rows at the maximum. Therefore, the installation area of the catalytic reforming reactor cannot be reduced.
[0004]
Moreover, since the reaction tube used in the conventional catalytic reforming type reactor is long (for example, 12 m), there is a problem that the height of the reaction furnace becomes high when the reaction tubes are arranged vertically.
[0005]
An object of the present invention is to provide a catalytic reforming reactor having high reaction efficiency even when the installation area is the same.
[0006]
Another object of the present invention is to provide a catalytic reforming reactor capable of increasing the reaction efficiency by setting the number of reaction tube rows constituting one set of reaction tube rows to three or four.
[0007]
Still another object of the present invention is to reduce the temperature difference in the furnace and reduce the heating temperature of each reaction tube even when the number of reaction tube rows constituting one set of reaction tube rows is three or four. An object of the present invention is to provide a catalytic reforming reactor that can be as close as possible.
[0008]
Another object of the present invention is to provide a catalytic reforming reactor capable of making the height dimension smaller than before.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A catalytic reforming reactor to be improved by the present invention includes a furnace body having a combustion chamber therein, and a plurality of furnace walls (at least one of a side wall, a bottom wall, and an upper wall) provided on the furnace body . burning fuel in the combustion chamber at a bar burner, the exhaust gases in the combustion chamber is discharged out of the furnace through a plurality of heat storage bodies having air permeability, combustion burner combustion air heated by the sensible heat of a plurality of regenerator And a plurality of reaction tubes attached to the furnace wall via a support structure that is filled with a catalyst and allows expansion and contraction due to thermal expansion and contraction. It has. The plurality of reaction tubes are arranged so as to form one or more sets of a plurality of reaction tube rows arranged side by side. The above regenerative combustion apparatus, and more specifically, a plurality of bar burner and combustion chamber of the exhaust gas fuel and the combustion air provided to the furnace wall of the furnace body is blown into the combustion chamber make hot combustion gases It has a plurality of breathable heat storage elements arranged in the exhaust passage, and combustion air and exhaust gas are alternately or partially continuously passed through the plurality of heat storage elements so that the combustion air is supplied to the heat storage elements. It is configured to be heated to a high temperature by sensible heat. In addition, the above-mentioned reaction tube has a furnace wall in a state where both ends having a fluid inlet into which a fluid to be reformed flows in and a fluid outlet from which the reformed fluid flows out pass through the furnace wall and are exposed to the outside of the furnace. Mounted against.
[0010]
In practice, this catalytic reforming reactor includes an inlet side manifold through which a fluid to be reformed flows, an outlet side manifold through which the reformed fluid flows, and respective fluid inlets of a plurality of reaction tubes. A plurality of inlet side connecting pipes connected to the inlet manifold and absorbing the thermal expansion and contraction of each reaction pipe and the inlet manifold, and the respective fluid outlets and outlet manifolds of the plurality of reaction pipes are connected. And a plurality of outlet side connecting pipes structured to absorb thermal expansion and contraction of the reaction pipe and the outlet manifold.
[0011]
In the present invention, one set of reaction tube rows is constituted by three or four reaction tube rows. And as a heat storage type combustion apparatus, a high temperature air combustion type heat storage type combustion apparatus is used. This high-temperature air combustion type regenerative combustion apparatus is a combustion apparatus that performs combustion using a high-temperature air combustion technique. The high-temperature air combustion technology is a combustion technology developed by the Ministry of International Trade and Industry as a part of NEDO's business in cooperation with the Japan Combustion Society, the Japan Industrial Furnace Association, and the Space Environment Utilization Promotion Center. For example, the monthly “Energy Saving” September issue published in 1996, vol. 48No. 10 is described in detail. In high-temperature air combustion, for example, combustion air is preheated to a high temperature of 800 ° C. to 1000 ° C. or more, and combustion air is blown into the combustion chamber at a high speed, and fuel is blown into the combustion air for combustion. In general, it is preferable to keep the oxygen concentration of the combustion air low.
[0012]
When high-temperature air combustion is performed inside the combustion chamber of the catalytic reforming reactor, the temperature difference in the temperature field in the combustion chamber is greatly improved while the temperature in the combustion chamber is high. Therefore, even if one set of reaction tube rows is composed of three or four reaction tube rows, the reforming reaction can be sufficiently performed, and the reaction efficiency can be greatly improved. Of course, the present invention can be applied even when a plurality of sets of reaction tube rows are arranged in one furnace.
[0013]
When one set of reaction tube rows is composed of five or more reaction tube rows, the inlet connection tube and the outlet connection tube that connect the fluid inlet and the fluid outlet of the reaction tube to the inlet manifold and the outlet manifold do not interfere with each other. This is because it is difficult to arrange. Therefore, in the present invention, one set of reaction tube rows is constituted by three or four reaction tube rows.
[0014]
When one set of reaction tube rows is constituted by three or four reaction tube rows, a plurality of reaction tubes constituting the one reaction tube row and the other reaction tube row of two adjacent reaction tube rows are arranged. If the plurality of reaction tubes are arranged in a staggered or staggered manner so that the three or four reaction tube rows are not aligned in the horizontal direction, the above-mentioned reaction tubes can be formed without special measures. The inlet connecting pipe and the outlet connecting pipe can be easily arranged without interfering with each other.
[0015]
Even if the temperature difference in the furnace is reduced by performing high-temperature air combustion, if the distance between the reaction tube rows is too narrow, a temperature difference is likely to occur in the space between the reaction tube rows. According to the inventor's research, it was found that this temperature difference can be reduced by the following. That is, in the three or four reaction tube rows, the dimension between the centers of two adjacent reaction tubes among the plurality of reaction tubes constituting one reaction tube row is 1.8 to 1.8 of the outer diameter of the reaction tube. Each is configured to be tripled. In addition, between two adjacent reaction tube rows, there is a center of one reaction tube constituting one reaction tube row and one reaction tube constituting the other reaction tube row and constituting one reaction tube row. A space is provided so that the dimension between the centers of one adjacent reaction tube is 1.8 to 3 times the outer diameter of the reaction tube. If these dimensions are smaller than 1.8 times, the above-mentioned temperature difference is likely to occur, and if it is 3 times or more, the installation space for the plurality of reaction tube rows becomes large, and the reaction efficiency with respect to the installation area decreases.
[0016]
The reaction tube may be a type of reaction tube having a fluid inlet at one end and a fluid outlet at the other end, as in the conventional case, but the height of the reaction furnace is increased. Therefore, a bayonet type reaction tube may be used as each of the plurality of reaction tubes. The bayonet type reaction tube is a so-called double tube, and its length dimension is halved. In addition, since the fluid inlet and the fluid outlet are arranged on one end side in the bayonet type reaction tube, the inlet manifold and the outlet manifold can be arranged in a concentrated manner, and the catalyst reforming type reactor is provided. It can be configured compactly as a whole.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a part of an example of an embodiment in which the present invention is applied to a catalytic reforming reactor used when hydrogen is generated by reforming hydrocarbon. It is AA sectional view taken on the line of 1. FIG. In these figures, reference numeral 1 denotes a furnace body having a combustion chamber 2 therein. The furnace body 1 has a horizontally long shape having a shape further extending to the right side as viewed in FIG. The furnace body 1 includes a bottom wall 1a, an upper wall 1b, side walls 1c and 1d positioned in the width direction (front-rear direction as viewed in the plane of FIG. 1; up-down direction as viewed in the plane of FIG. 2), and lateral direction ( The side wall 1e (only one side wall is shown in FIG.1 and FIG.2) of the left-right direction seen on the paper surface of FIG. 1: The left-right direction seen on the paper surface of FIG.
[0018]
A bottom wall 1a of the furnace body 1 is supported by a support structure 3 ..., and a plurality of rotary heat storage burners 4a ..., an inlet manifold 5 and an outlet constituting the heat storage combustion device 4 are disposed on the furnace body 1. A roof structure 8 having a storage space 7 for storing the manifold 6 therein is disposed. A plurality of reaction tubes 9 made of bayonet type reaction tubes are arranged so as to penetrate the bottom wall 1a and the top wall 1b of the furnace body 1.
[0019]
Regarding various structures of the plurality of rotary heat storage burners 4 that can be used in the present embodiment, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-2222102, US Pat. No. 5,275,556, monthly published in 1992 “Energy Saving” Vol. 22No. 6. It is described in detail in many known documents such as Chiyoda Technical Report No. 13 issued and distributed in September 1994 by Chiyoda Corporation, the applicant of this application. Further, industrial furnaces using this type of rotary heat storage burner are described in detail in JP-A-6-337110 and JP-A-6-241436. A general rotary heat storage burner 4a is provided with a heat storage body having air permeability behind a burner that blows out fuel, and a rotation mechanism for causing combustion air and exhaust gas to flow simultaneously through the heat storage body behind the heat storage body. Is arranged. Due to the rotation of the rotating mechanism, the exhaust gas continuously flows while rotating partially inside the heat accumulator, the heat of the exhaust gas is stored in that part, and the combustion air flows in the part where the exhaust gas flows. The combustion air is heated to a predetermined temperature by the heat stored in the part. The heating temperature of the combustion air is determined by factors such as the rotation speed of the rotation mechanism, the air permeability of the heat storage body, and the length of the heat storage body. In this example, these factors are determined so that the temperature of the combustion air is 800 ° C. or higher. Of course, the material of each part is also selected so as to withstand such a high temperature. A duct structure having an air duct that supplies combustion air and an exhaust gas duct that discharges exhaust gas is provided at the rear of the rotating mechanism, and the combustion air is supplied to the air duct at the rear of the duct structure. An inductive blower that feeds the exhaust gas and an induction blower that draws exhaust gas from the exhaust gas duct are arranged. When a plurality of rotary heat storage burners 4a are used as in the present embodiment, the duct structure of each rotary heat storage burner is supplied with combustion air and exhaust gas by, for example, a single blower and an induction fan. It has a collective structure configured by assembling a plurality of duct structures so that the exhaust air can be discharged. In this embodiment, when high-temperature combustion is performed using a plurality of rotary heat storage burners, the temperature of the combustion air is set to 800 ° C. or higher as described above.
[0020]
In this example, the regenerative combustion apparatus is configured using a plurality of rotary thermal storage burners, but a regenerative combustion apparatus may be configured using so-called alternating thermal storage burners. An alternating-type heat storage burner is one in which combustion air and exhaust gas flow alternately through one heat storage body and heats the combustion air with the sensible heat of the heat storage body. There is a type and an intermittent combustion type that intermittently burns the burner. As an example of the continuous combustion type, there is an alternating heat storage burner disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-256423 and 6-11121. In this alternating-type heat storage burner, two heat storage bodies are provided for one burner. Then, exhaust gas is exhausted through one heat storage body, combustion air is supplied through the other heat storage body, and exhaust of the exhaust gas and supply of combustion air are alternately performed by the two heat storage bodies. An example of the intermittent combustion type is shown in FIG. 10 of JP-A-1-222102. In this alternating-type heat storage burner, two sets of heat storage burners in which one burner and one heat storage body are set are prepared. When combustion is performed with one set of heat storage burners, the other set of heat storage burners stops combustion, and alternately repeats combustion and stop. At this time, combustion air is supplied to the combustion chamber through the heat storage body of the heat storage burner that is performing combustion, and the exhaust gas is exhausted through the heat storage body of the heat storage burner that has stopped combustion. When performing high-temperature air combustion, an alternating-type heat storage burner having no moving part in a portion exposed to high-temperature air is suitable. Therefore, in the present embodiment, it is needless to say that the regenerative combustion apparatus 4 may be configured using any of the above two types of alternating heat storage burners.
[0021]
The bayonet reaction tube 9 used in the present embodiment has a structure shown in FIG. This bayonet-type reaction tube 9 has a first closed body 9d in which an opening at one end (lower end) of an outer cylindrical body 9c having annular flange portions 9a and 9b fixed to both ends by welding is a disc shape. The outer cylindrical structure 9e having a structure closed by is provided. The length of the outer cylindrical structural body 9e is about 6 m, and the outer diameter of the main body portion (the portion located between the flange portions 9a and 9b) of the outer cylindrical main body 9c is 114.3 to 165.2 mm. is there. Further, an inner cylinder in which a plurality of through-holes 9f are formed which are inserted into the outer cylindrical main body 9c from the opening at the other end (upper end) of the outer cylindrical main body 9c and form a ventilation structure on one end (lower end) side. The other end (upper end) of the inner cylindrical main body 9g is fixed to the other end (upper end) of the inner cylindrical main body 9g and the other end (upper end) of the outer cylindrical main body 9c is opened. A second closing body 9h for closing is provided, and a catalyst filling space 9i filled with the catalyst 10 is formed between the inner peripheral surface of the outer cylindrical main body 9c and the outer peripheral surface of the inner cylindrical main body 9g. An inner cylindrical structure 9j is provided.
[0022]
Further, in this example, a cylindrical tube body 9k is fixed to the first closing body 9d. The cylindrical tubular body 9k is partitioned by a partition plate 9m at an intermediate portion in the longitudinal direction. A space 9n surrounded by the first closing body 9d, the cylindrical body 9k, and the partition plate 9m is filled with a heat insulating material 9s such as a ceramic fiber in order to reduce the temperature of the closing body 9d and the flange portion 9b. . One end of the inner cylindrical main body 9g is fitted in the space above the partition plate 9m. In addition, a fluid inlet 9o into which a fluid to be reformed flows is formed at a portion of the upper end portion of the outer cylindrical body 9c that is exposed to the outside from the upper wall 1b of the furnace body 1, and the outer wall of the outer cylindrical body 9c is formed. A tubular pipe connecting part 9p is fixed to the part so as to communicate with the fluid inlet 9o. Furthermore, a fluid outlet 9q through which the modified fluid flows out is formed at the center of the second closing body 9h of the inner cylindrical structure 9j. Then, the other end of the elbow tube 9r having a flange portion at one end is fixed to the outer wall portion of the second closing body 9h so as to communicate with the fluid outlet 9q.
[0023]
Although not illustrated in the first closing body 9d and the flange portion 9b, a plurality of matching through holes are formed at predetermined intervals in the circumferential direction, and bolts are respectively inserted into the plurality of matched through holes, The nut is fastened to these bolts, and the first closing body 9d is detachably or detachably attached to the flange portion 9b. Although not shown, the second closing body 9h and the flange portion 9a are formed with a plurality of through holes that are aligned at predetermined intervals in the circumferential direction, and bolts are respectively provided in the aligned through holes. The nuts are inserted into these bolts and the nuts are tightened, and the second closing body 9h is detachably or detachably attached to the flange portion 9a.
[0024]
When the catalyst 10 is removed from the bayonet-type reaction tube 9 when the catalyst 10 is replaced, the first closing body 9d may be removed from the flange portion 9b and the catalyst may be dropped by gravity. At this time, if the second closing body 9h is removed from the flange portion 9a and the inner cylindrical main body 9g is vibrated up and down and left and right, the catalyst 10 can be easily removed. After removing the catalyst, the first closing body 9d is attached to the flange portion 9b, the second closing body 9h is lifted upward by about 200 mm, and the inner peripheral surface of the outer cylindrical body 9c and the inner cylindrical body 9g. The catalyst 10 is filled in the catalyst filling space 9i formed between the outer peripheral surface of the catalyst 10 and the catalyst. In this example, even when the length of the cylindrical cylindrical body 9k fixed to the first closing body 9d pulls the inner cylindrical main body 9g upward by about 200 mm, the inner cylindrical main body 9g and the cylindrical cylindrical body Since the fitting state with 9k is determined so as not to be released, the catalyst 10 becomes an obstacle to the insertion of the inner cylindrical body 9g when the inner cylindrical body 9g is lowered downward after being filled with the catalyst 10. Can be prevented.
[0025]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, six rotary heat storage burners 4a1 to 4a6 are arranged in a line to form the first burner row 4A, and further six rotary heat storage burners 4b1 to 4b6. Are arranged in a row to form a second burner row 4B. The plurality of reaction tubes 9 are arranged so as to form four reaction tube rows 9A to 9D along the burner rows 4A and 4B between the first and second burner rows 4A and 4B. Has been. As shown in FIG. 1, in each reaction tube 9..., The tube connection portion 9p and the elbow tube 9r are exposed to the outside of the upper wall 1b of the furnace body 1, and the first closing body 9d is the bottom wall 1a of the furnace body 1. And is attached to the bottom wall 1a and the top wall 1b via a support structure that allows expansion and contraction due to thermal expansion and contraction. Since this support structure is the same as the support structure used in the conventional catalytic reforming reactor, the description thereof is omitted. The operation mode of the rotary heat storage burners 4a1 to 4a6 and 4b1 to 4b6 is arbitrary. For example, the rotary heat storage burners 4a1 to 4a6 constituting the first burner row 4A and the rotary heat storage burners 4b1 to 4b6 constituting the second burner row 4B may be operated alternately. The rotary heat storage burners 4a1, 4b2, 4a3, 4b4, 4a5 and 4b6 are set as the first group, the rotary heat storage burners 4b1, 4a2, 4b3, 4a4, 4b5 and 4a6 are set as the second group. And the rotary heat storage burner constituting the second group may be operated alternately.
[0026]
The reaction pipes 9 and the inlet manifold 5 are connected between the pipe connection portions 9p of the reaction pipes 9 constituting the four reaction pipe rows 9A to 9D and the inlet manifold 5 through which the fluid to be reformed flows. They are connected by a plurality of inlet side connecting pipes 11... Called pigtails or hairpins having a structure for absorbing thermal expansion and contraction. Also, a plurality of outlet side connections having a structure for absorbing the thermal expansion and contraction of the reaction tubes 9 and the outlet manifold 6 between the elbow pipes 9r of the reaction tubes 9 and the outlet side manifold 6 through which the reformed fluid flows. The pipes 12 are connected to each other. The arrows attached to the inlet manifold 5 and the outlet manifold 6 indicate the direction of fluid flow.
[0027]
In this example, the four reaction tube rows 9A to 9D constitute one set of reaction tube rows heated by the radiant heat of the high-temperature combustion gas F emitted from the burner rows 4A and 4B arranged in two rows. Yes. One reaction tube row is composed of 14 reaction tubes 9. A plurality of reaction tubes 9 constituting the one reaction tube row (for example, 9A) of the two adjacent reaction tube rows 9A and 9B, 9B and 9C, or 9C and 9D, and the other reaction tube row (for example, 9B). Are formed in the direction in which the four reaction tube rows 9A to 9D are arranged side by side (in the left-right direction or the first and second burner rows as viewed in the plane of FIG. 1 and FIG. 2). Are arranged in a staggered or staggered manner so as not to be aligned (in a direction perpendicular to the extending direction) (so as not to be aligned in a straight line). With such an arrangement, the above-described inlet connecting pipes 11 and the outlet connecting pipes 12 can be easily arranged without interfering with each other without special measures.
[0028]
The four reaction tube rows 9A to 9D have a dimension L1 between the centers of two adjacent reaction tubes 9, 9 among the plurality of reaction tubes 9 constituting one reaction tube row, and the outer diameter of the reaction tube 9. Each is configured to be 1.8 to 3 times the size. Between the two adjacent reaction tube rows (for example, reaction tube rows 9A and 9B), the center of one reaction tube 9 and the other reaction tube row (9B) constituting one reaction tube row (9A) are connected. The dimension L2 between one reaction tube 9 constituting one reaction tube row (9A) and the center of one adjacent reaction tube 9 is also 1.8 to 3 of the outer diameter of the reaction tube 9. The four reaction tube rows 9A to 9D are configured to be doubled. If these dimensions L1 and L2 are smaller than 1.8 times the outer diameter of the reaction tube 9, a temperature difference is likely to occur in the space between the reaction tube rows, and if it is more than 3 times, four rows The installation space of the reaction tube rows 9A to 9D is increased, and the reaction efficiency with respect to the installation area is reduced.
[0029]
When high-temperature air combustion is performed using the regenerative combustion device 4 so that the temperature inside the combustion chamber 2 becomes 800 ° C. or higher, the temperature in the combustion chamber 2 is high, but the temperature field in the combustion chamber 2 The temperature difference is greatly improved. Therefore, even if one set of reaction tube rows is constituted by four reaction tube rows 9A to 9D, the reforming reaction can be sufficiently performed in each of the reaction tube rows 9 to greatly improve the reaction efficiency. Can do.
[0030]
If a bayonet type reaction tube is used as the reaction tube 9 as in the present embodiment, the length of the reaction tube is halved. Further, in the bayonet type reaction tube, the fluid inlet and the fluid outlet are arranged on one end side, so that the inlet manifold 5 and the outlet manifold 6 can be arranged intensively, and the catalyst reforming type The reaction furnace can be configured to be compact as a whole. Furthermore, when a bayonet-type reaction tube is used, the temperature of the fluid exiting from the fluid outlet 9q is lowered because there is self-heat exchange inside. For example, if the outlet temperature of the fluid when using a conventional reaction tube is in the range of 800 ° C., the outlet temperature of the fluid when using a bayonet type reaction tube is in the range of 600 ° C. Therefore, the temperature design becomes easy, and there is no need to provide a heat exchanger at the outlet of the reaction tube as in the prior art.
[0031]
In the above example, a plurality of units constituted by combinations of the first and second burner rows 4 </ b> A and 4 </ b> B and the four reaction tube rows 9 </ b> A to 9 </ b> D are arranged inside one furnace body 1. In this case, a partition may be provided between the units.
[0032]
In the above embodiment, the burner 4a constituting the regenerative combustion device 4 is arranged only on the upper wall 1b of the furnace body 1, but the burner 4a may be provided only on the bottom wall 1a of the furnace body 1. You may provide in both the upper wall 1b of the furnace main body 1, and the bottom wall 1a. Furthermore, you may make it provide the burner 4a in the side walls 1c, 1d, and 1e of a furnace main body.
[0033]
In the above embodiment, one set of reaction tube rows is constituted by four reaction tube rows, but one set of reaction tube rows may be constituted by three reaction tube rows.
[0034]
【The invention's effect】
When high-temperature air combustion is performed inside the combustion chamber of the catalytic reforming reactor as in the present invention, the temperature difference in the temperature field in the combustion chamber is greatly improved. Or even if it comprises 4 rows of reaction tube rows, the reforming reaction can be carried out sufficiently and the reaction efficiency can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a part of an example of an embodiment of a catalytic reforming reactor according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
3 is a partially omitted schematic cross-sectional view showing the structure of a bayonet type reaction tube used in the embodiment of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace body 2 Combustion chamber 4 Thermal storage combustion apparatus 5 Inlet manifold 6 Outlet manifold 9 Bionette type reaction pipe 11 Inlet side connecting pipe 12 Outlet side connecting pipe

Claims

A furnace body having a combustion chamber therein;
A plurality of burners provided on a furnace wall of the furnace body burns fuel in the combustion chamber, exhausts exhaust gas in the combustion chamber to the outside of the furnace through a plurality of breathable heat storage bodies, and the plurality of heat storage bodies A regenerative combustion apparatus configured to supply combustion air heated by sensible heat of
A plurality of reaction tubes attached to the furnace wall through a support structure filled with a catalyst and allowing expansion and contraction due to thermal expansion and contraction;
A catalytic reforming reactor disposed to form one or more sets of a plurality of reaction tube rows in which the plurality of reaction tubes are arranged side by side;
Three or four rows of reaction tubes arranged side by side are used as a set of reaction tube rows,
The plurality of burners are arranged on both sides of the set of reaction tube rows,
A high temperature air combustion type regenerative combustion apparatus is used as the regenerative combustion apparatus.

A furnace body having a combustion chamber therein;
The arrangement breathability in an exhaust passage for exhausting a plurality of bar burner and the combustion chamber of the exhaust gas to produce hot combustion gases and blowing the combustion air fuel into the combustion chamber provided in the furnace wall of the furnace body The combustion air and the exhaust gas flow alternately or partially continuously to the plurality of heat storage bodies, and the combustion air is heated to a high temperature by the sensible heat of the heat storage bodies. A regenerative combustion device configured to heat
Both ends having a fluid inlet into which a fluid to be reformed flows and a fluid outlet from which the reformed fluid flows out are exposed to the outside through the furnace wall and are thermally expanded. A plurality of reaction tubes attached to the furnace wall via a support structure that allows expansion and contraction due to heat shrinkage;
An inlet side manifold through which the fluid to be reformed flows;
An outlet side manifold through which the reformed fluid flows;
A plurality of inlet side connecting pipes connected between the fluid inlet and the inlet manifold of each of the plurality of reaction pipes and configured to absorb thermal expansion and contraction of the reaction pipe and the inlet manifold;
A plurality of outlet side connection pipes connected to each of the fluid outlets of the plurality of reaction pipes and the outlet manifold and configured to absorb thermal expansion and contraction of the reaction pipes and the outlet manifolds;
The plurality of reaction tubes are arranged so as to form one or more sets of a plurality of reaction tube rows arranged side by side,
Wherein said plurality of bars Na plurality of positional relationship of the reaction tube rows, said catalyst reforming the reaction tube array in radiation heat of the hot combustion gases are defined to be heated from the plurality of bar Na Type reactor,
Three or four rows of reaction tubes arranged side by side are used as a set of reaction tube rows,
The plurality of burners are arranged on both sides of the set of reaction tube rows,
A catalytic reforming reactor using a high-temperature air combustion type regenerative combustion apparatus in which the temperature of the combustion air reaches 800 ° C. or more as the regenerative combustion apparatus.

Among the two adjacent reaction tube rows, the plurality of reaction tubes constituting one reaction tube row and the plurality of reaction tubes constituting the other reaction tube row are the three or four rows of reaction tube rows. The catalytic reforming reactor according to claim 1 or 2, wherein the reactors are arranged in a staggered manner or in a staggered manner so as not to be aligned in a direction in which they are aligned.

In the three or four reaction tube rows, the dimension between the centers of two adjacent reaction tubes among the plurality of reaction tubes constituting one reaction tube row is 1. Each is configured to be 8-3 times,
Between the two adjacent reaction tube rows, the center of one reaction tube constituting one reaction tube row and the other reaction tube row constitute the one reaction tube row. The space is provided so that the dimension between the center of one reaction tube adjacent to each other may be 1.8 to 3 times the outer diameter of the reaction tube. Catalytic reforming reactor.

The catalyst reforming reactor according to claim 1 or 2, wherein each of the plurality of reaction tubes is a bayonet type reaction tube.