JP4136624B2 - Liquid fuel reforming method and apparatus - Google Patents

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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池発電装置などにおいて使用される、灯油又はガソリンを水蒸気改質する改質方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池発電装置は、燃料の有する化学エネルギーを、機械エネルギーや熱エネルギーを経由することなく直接電気エネルギーに変換する装置であり、高いエネルギー効率が実現可能である。良く知られた燃料電池の形態としては、電解質層を挟んで一対の電極を配置し、一方の電極(アノード側)に水素を含有する燃料ガスを供給するとともに他方の電極(カソード側)に酸素を含有する酸化剤ガスを供給するものであり、両極間で起きる電気化学反応を利用して起電力を得る。
【0003】
以下に、燃料電池で起きる電気化学反応を表す式を示す。(1)はアノード側に於ける反応、(2)はカソード側に於ける反応を表し、燃料電池全体では(3)式に表す反応が進行する。
【0004】
H2→2H++2e- (1)
1/2O2+2H++2e-→H2O (2)
H2+1/2O2→H2O (3)
燃料電池は、使用する電解質の種類により分類されるが、これらの燃料電池の中で、固体高分子型燃料電池、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池等では、その電解質の性質から、二酸化炭素を含んだ酸化剤ガスや炭酸ガスを使用することが可能である。そこで通常これらの燃料電池では、空気を酸化剤ガスとして用い、天然ガスや都市ガス等の炭化水素系の原燃料ガスを水蒸気改質して生成した水素リッチなガスを燃料ガスとして用いている。
【0005】
そのため、この様な燃料電池を備える燃料電池発電装置においては、改質器および一酸化炭素変成器が設けられており、この改質器および一酸化炭素変成器において原燃料の改質を行ない燃料ガスを生成している。下記の式(4)は、改質器におけるメタンの改質反応について示す。
【0006】
CH4+H2O→3H2+CO (+206.14 KJ/mol:吸熱反応) (4)
上記式(4)に示されるとおり、メタンの改質反応は吸熱反応であるため、メタンに水蒸気を添加したうえで、燃料電池からの燃料オフガスを燃焼させた燃焼排ガスにより、粒状改質触媒を600〜700℃に保つことにより、水素に富む改質ガスを生成する。
【0007】
改質器を出たこの改質ガスは、改質ガス中の一酸化炭素を低減するために一酸化炭素変成器に供給され、ここで一酸化炭素は1%以下に低減され、リン酸形燃料電池(PAFC)であれば、このガスを燃料電池へ導入して発電を行なうことができる。下記式(5)は、一酸化炭素変成器に於ける一酸化炭素の変成反応について示す。
【0008】
CO+H2O→H2+CO2 (-41.17 KJ/mol:発熱反応) (5)
式(5)に示されるとおり、一酸化炭素の変成反応は発熱反応であるため、変成反応温度である160〜250℃に保つためには冷却が必要となる。
【0009】
一方、固体高分子形燃料電池(PEFC)は、その動作温度が60〜80℃と低いために、改質ガス中に一酸化炭素が存在すると、これが触媒毒となって性能が劣化することから、一酸化炭素をさらに低減する必要があり、そのために改質ガスは一酸化炭素除去器に供給され、ここで一酸化炭素を10ppm以下に低減する。下記の式(6)は一酸化炭素除去器に於ける一酸化炭素の選択酸化反応について示す。
【0010】
CO+1/2O2→CO2 (-257.2 KJ/mol:発熱反応) (6)
式(6)に示されるとおり、一酸化炭素の選択酸化反応は発熱反応であるため、選択酸化反応温度である160〜230℃に保つためには冷却が必要となる。
【0011】
なお、前述の通り固体高分子形燃料電池(PEFC)は、反応温度が低いため、リン酸形燃料電池(PAFC)(反応温度約180℃)と異なり、その発熱量で改質用の水蒸気を発生させることができないことから、改質系機器の中でこれを発生させる必要がある。この蒸気発生のための熱量は、通常、改質器を出た後の燃焼排ガスとの熱交換で得ている。
【0012】
ところで、炭化水素系の原燃料としては、前記天然ガスや都市ガスのような気体燃料以外に、ブタン,プロパン,ナフサ,メタノール等の液体燃料も用いられている。これら液体燃料は、比較的容易に気化するので、ガス化して水蒸気改質するのが一般的である。
【0013】
特許文献1には、58重量%のメタノールと42重量%の水を含む液体燃料を、ガス化して水蒸気改質する装置の一例が開示されている。この装置の場合には、液体燃料の蒸発器と改質器とが一体化され、蒸発器と改質器の双方に、バーナの燃焼排ガスの熱が供給される構成を採用している。
【0014】
また、液体燃料としては上記以外に、最近では、運搬の容易さ及び低価格であることから、灯油やガソリン等の液体原燃料を水蒸気改質して生成した水素を含むガスを燃料ガスとして用いる方法も検討されている。
【0015】
【特許文献1】
特開昭61−153957号公報(第2〜5頁、第1,5,6図)
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の灯油やガソリン等の液体原燃料は、比較的高沸点の成分を含み、前記ブタン,プロパン,ナフサ,メタノール等の液体燃料に比較すると、難気化性であるという問題がある。例えば、灯油は、石油から精製され、留分が150℃〜270℃の常温で液体の炭化水素系燃料である。
【0017】
灯油を水蒸気改質するためには、灯油に予め含まれている80wtppm以下の硫黄分を除去した後、改質蒸気用水と混合して、270℃以上、好ましくは300℃以上に加熱して気化させるか、または350℃以上に過熱した水蒸気と混ぜて水蒸気のエンタルピーを用いて気化させた後に、改質器にて水素と一酸化炭素へと改質する必要がある。
【0018】
また、灯油の改質反応は吸熱反応であるため、改質器バーナで燃料電池からの燃料オフガスを燃焼させた燃焼排ガスにより、粒状改質触媒を改質ガス出口付近において600〜700℃に保つことにより、水蒸気改質反応を継続させる。なお、改質触媒層における改質原燃料の入口付近の温度は、約300℃である。
【0019】
図3は、この種の灯油を原燃料とする従来検討中の燃料電池発電装置の概略構成の一例を示す。図3において、脱硫器1にて硫黄分を取りかれた原燃料は、改質蒸気用水と混合した後、改質原燃料として気化器2に供給され、気化された後に改質器3の触媒反応層3aに供給される。触媒反応層3aにおいて、水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスにされた後に、一酸化炭素変成器4に供給されて一酸化炭素変成反応によって水素濃度が高められ、さらにその後、図示しない一定量の空気とともに一酸化炭素除去器5に供給されて、一酸化炭素選択酸化反応によって一酸化炭素が10ppm以下に低減された後、燃料電池6へと供給される。
【0020】
ところで、図3において、気化器2で水を含む改質原燃料の気化に供する熱源は、改質器3が備えるバーナ7で、燃料電池6からの燃料オフガスを、燃焼空気ブロワ8による空気によって燃焼させ、その燃焼熱を吸熱反応であるメタンの水蒸気反応のために与えた後の燃焼排ガス(温度は約300℃)であるので、改質原燃料の混合気の温度は、最大で250℃程度までしか昇温できない。
【0021】
原燃料が都市ガスのような気体の場合には、改質触媒層における都市ガスの入口付近の温度は、この程度でも十分であるが、原燃料が、例えば灯油の場合には、灯油中に含まれる沸点の高い成分が凝縮して触媒表面を覆ったり、その炭素成分が付着するなどして反応面積を低減させることによって改質反応に悪影響を与えるので、灯油と水蒸気の混合気は、少なくとも300℃程度まで昇温させてから改質器ヘ供給する必要があり、そのため、気化器2の出口には、図3のように、電気ヒータ9を設けて加熱する。この場合には、電気ヒータ9において消費される電力分、発電効率が低下するという問題があった。
【0022】
この発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、この発明の課題は、灯油又はガソリンと改質用蒸気の混合気を、電気ヒータを用いることなく、少なくとも300℃程度に昇温することができ、高効率で、高性能な液体燃料の改質方法および装置を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、この発明は、灯油又はガソリンを、改質器の触媒反応層において水蒸気改質する改質方法において、
前記灯油又はガソリンと水との混合物を、前記改質器の加熱用バーナの燃焼排ガスによって一次加熱して混合気とし、さらに、この混合気を、少なくとも前記灯油又はガソリン中に含まれる高沸点成分の凝縮を防止するための300℃以上に、前記改質器からの伝熱により二次加熱した後、前記改質器の触媒反応層に供給することにより改質する(請求項1の発明)。
【0024】
上記改質方法によれば、一次加熱した混合気を、電気ヒータを用いることなく、300℃以上に昇温することができ、高効率で、高性能な液体燃料の改質方法が提供できる。なお、前記特許文献1に開示されたように、蒸発器と改質器の双方に、バーナの燃焼排ガスの熱を供給し、前記一次加熱と二次加熱とを蒸発器において、同時に達成する方法も可能ではある。しかしながら、この場合には、燃焼排ガスの熱を温度レベルに応じて段階的に有効利用することができないので、総合熱効率が低下する。従って、本件発明の対象とする灯油などの改質方法としては、難がある。
【0025】
さらに、前記改質方法を実施するための装置としては、下記請求項の発明が好ましい。即ち、請求項1に記載の改質方法を実施するための改質装置であって、触媒反応層と加熱用バーナを有する改質器と、前記加熱用バーナの燃焼排ガスによって、灯油又はガソリンと水との混合物を一次加熱して混合気を生成する気化器とを備え、さらに、前記改質器は、前記混合気を二次加熱する伝熱手段を備えるものとする(請求項の発明)。
【0026】
また、前記請求項の発明の実施態様としては下記請求項ないしの発明が好ましい。即ち、請求項に記載の改質装置において、前記伝熱手段は、加熱用バーナ壁面に設けた熱交換器とする(請求項の発明)。さらに、請求項に記載の改質装置において、前記伝熱手段は、前記触媒反応層における改質後のガス流路に設けた熱交換器とする(請求項の発明)。さらにまた、請求項またはに記載の改質装置において、前記熱交換器は、前記混合気または改質後のガスを通流するらせん状パイプを備えるものとする(請求項の発明)。
【0027】
上記実施態様の構成によれば、バーナを含む改質器の表面からの放熱量が低下して、熱効率がさらに向上する効果も得られる。
【0028】
【発明の実施の形態】
図面に基づき、本発明の実施例について以下にのべる。
【0029】
図1は、この発明の実施例に関わる灯油用改質器を含む燃料電池発電装置の概略構成を示す。図3と同じ機能を有する部材には同一番号を付して詳細説明を省略する。
【0030】
図1に示す実施例においては、改質器バーナ7の壁面にらせん状パイプ11を巻き、ここに気化器2から出た灯油と改質用蒸気の混合気を通流して、二次加熱した後に、改質器3へと供給する。通常の運転において、改質器バーナの外壁は約500℃に保たれているので、上記構成によれば、灯油と改質用蒸気の混合気は、400℃程度に加熱され、完全に気体の状態で改質器へと供給されるため、未気化の成分が凝縮して改質性能に悪影響を及ぼすことはなく、良好に改質反応を行うことができる。また、このような構成によれば、改質器バーナの表面からの放熱量が低下して熱効率が向上するという効果も得られる。
【0031】
なお、図1においては、改質器バーナの壁面にらせん状にパイプを巻きつける構成を示したが、改質器バーナの壁面を2層のジャケット状にして、内外ジャケットの間に、灯油と改質用蒸気の混合気を通流させる構成としても、同様の効果が得られる。
【0032】
次に図2の実施例について述べる。図3と同じ機能を有する部材には同一番号を付して詳細説明を省略する。
【0033】
図2の実施例においては、改質後ガス流路の壁面にらせん状パイプ12を巻き、ここに気化器2から出た灯油と改質用蒸気の混合気を通流後に改質器へと供給する。通常の運転において、改質後ガスは、改質触媒層を600〜700℃程度で出た後、改質触媒層を加熱しながら冷却され、約350℃で導出して一酸化炭素変成器4に導入される。
【0034】
従って、改質後ガス流路のガス入口部の壁面は、500℃以上に保たれているので、上記構成によれば、灯油と改質用蒸気の混合気は、400℃程度に加熱され、完全に気体の状態で改質器へと供給されるため、図1の実施例と同様に良好に改質反応を行うことができる。また、このような構成によれば、改質器の表面からの放熱量が低下して熱効率が向上するという効果も得られる。なお、図2において、改質後ガス流路の壁面にらせん状パイプを巻きつける構成を示したが、改質後ガス流路の壁面を2層のジャケット状にして、内外ジャケットの間に、灯油と改質用蒸気の混合気を通流させる構成とすることもできる。
【0035】
【発明の効果】
上記のとおり、この発明によれば、灯油又はガソリンを、改質器の触媒反応層において水蒸気改質する改質方法において、前記灯油又はガソリンと水との混合物を、前記改質器の加熱用バーナの燃焼排ガスによって一次加熱して混合気とし、さらに、この混合気を、少なくとも前記灯油又はガソリン中に含まれる高沸点成分の凝縮を防止するための300℃以上に、前記改質器からの伝熱により二次加熱した後、前記改質器の触媒反応層に供給することにより改質することとし、
前記方法を実施するための装置として、触媒反応層と加熱用バーナを有する改質器と、加熱用バーナの燃焼排ガスによって、灯油又はガソリンと水との混合物を一次加熱して混合気を生成する気化器とを備え、さらに、前記改質器は、前記混合気を二次加熱する伝熱手段を備えるものとしたことにより、
灯油又はガソリンと改質用蒸気の混合気を、電気ヒータを用いることなく、少なくとも300℃以上に昇温することができ、高効率で、高性能な液体燃料の改質方法および装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例に関わる灯油用改質器を含む燃料電池発電装置の概略構成図
【図2】 この発明の図1とは異なる実施例に関わる燃料電池発電装置の概略構成図
【図3】 従来の燃料電池発電装置の概略構成図
【符号の説明】
1:脱硫器、2:気化器、3:改質器、3a:触媒反応層、4:一酸化炭素変成器、5:一酸化炭素除去器、6:燃料電池、7:バーナ、11,12:らせん状パイプ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The invention may be used in such a fuel cell power plant, the kerosene or gasoline relates to a modified method and apparatus for steam reforming.
[0002]
[Prior art]
A fuel cell power generation device is a device that directly converts chemical energy of fuel into electrical energy without passing through mechanical energy or thermal energy, and can achieve high energy efficiency. As a well-known form of a fuel cell, a pair of electrodes are arranged with an electrolyte layer in between, a fuel gas containing hydrogen is supplied to one electrode (anode side), and oxygen is supplied to the other electrode (cathode side). Is supplied, and an electromotive force is obtained by utilizing an electrochemical reaction occurring between the two electrodes.
[0003]
Below, an equation representing an electrochemical reaction occurring in the fuel cell is shown. (1) represents the reaction on the anode side, (2) represents the reaction on the cathode side, and the reaction represented by the formula (3) proceeds in the entire fuel cell.
[0004]
H 2 → 2H ++ 2e- (1)
1 / 2O 2 + 2H ++ 2e- → H 2 O (2)
H 2 + 1 / 2O 2 → H 2 O (3)
Fuel cells are classified according to the type of electrolyte used. Among these fuel cells, solid polymer fuel cells, phosphoric acid fuel cells, molten carbonate fuel cells, etc. It is possible to use an oxidant gas or carbon dioxide containing carbon dioxide. Therefore, in these fuel cells, normally, air is used as an oxidant gas, and a hydrogen-rich gas generated by steam reforming a hydrocarbon-based raw fuel gas such as natural gas or city gas is used as a fuel gas.
[0005]
Therefore, in a fuel cell power generation apparatus including such a fuel cell, a reformer and a carbon monoxide converter are provided, and the raw fuel is reformed by the reformer and the carbon monoxide converter. Gas is being generated. Equation (4) below shows the reforming reaction of methane in the reformer.
[0006]
CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO (+206.14 KJ / mol: endothermic reaction) (4)
As shown in the above formula (4), the reforming reaction of methane is an endothermic reaction. Therefore, after adding water vapor to methane, the granular reforming catalyst is formed by combustion exhaust gas obtained by burning fuel off-gas from the fuel cell. By maintaining the temperature at 600 to 700 ° C., a reformed gas rich in hydrogen is generated.
[0007]
This reformed gas leaving the reformer is fed to a carbon monoxide converter to reduce the carbon monoxide in the reformed gas, where the carbon monoxide is reduced to less than 1% and is in phosphoric acid form. In the case of a fuel cell (PAFC), this gas can be introduced into the fuel cell to generate power. The following formula (5) shows the carbon monoxide conversion reaction in the carbon monoxide converter.
[0008]
CO + H 2 O → H 2 + CO 2 (-41.17 KJ / mol: exothermic reaction) (5)
As shown in the formula (5), the carbon monoxide modification reaction is an exothermic reaction, and thus cooling is required to maintain the modification reaction temperature at 160 to 250 ° C.
[0009]
On the other hand, the polymer electrolyte fuel cell (PEFC) has a low operating temperature of 60 to 80 ° C., so if carbon monoxide is present in the reformed gas, it becomes a catalyst poison and deteriorates its performance. The carbon monoxide needs to be further reduced, so that the reformed gas is fed to the carbon monoxide remover, where the carbon monoxide is reduced to 10 ppm or less. Equation (6) below shows the selective oxidation reaction of carbon monoxide in the carbon monoxide remover.
[0010]
CO + 1 / 2O 2 → CO 2 (-257.2 KJ / mol: exothermic reaction) (6)
As shown in Formula (6), since the selective oxidation reaction of carbon monoxide is an exothermic reaction, cooling is required to maintain the selective oxidation reaction temperature at 160 to 230 ° C.
[0011]
As described above, since the polymer electrolyte fuel cell (PEFC) has a low reaction temperature, unlike the phosphoric acid fuel cell (PAFC) (reaction temperature of about 180 ° C.), its calorific value generates steam for reforming. Since it cannot be generated, it is necessary to generate it in the reforming equipment. The amount of heat for generating steam is usually obtained by heat exchange with the combustion exhaust gas after leaving the reformer.
[0012]
By the way, as the hydrocarbon-based raw fuel, liquid fuels such as butane, propane, naphtha, and methanol are used in addition to the gaseous fuel such as natural gas and city gas. Since these liquid fuels vaporize relatively easily, they are generally gasified and steam reformed.
[0013]
Patent Document 1 discloses an example of an apparatus that gasifies and steam reforms a liquid fuel containing 58% by weight of methanol and 42% by weight of water. In the case of this apparatus, the liquid fuel evaporator and the reformer are integrated, and a configuration is adopted in which the heat of the combustion exhaust gas of the burner is supplied to both the evaporator and the reformer.
[0014]
In addition to the above, as a liquid fuel, recently, since it is easy to transport and inexpensive, a gas containing hydrogen generated by steam reforming a liquid raw fuel such as kerosene or gasoline is used as a fuel gas. Methods are also being considered.
[0015]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-153957 (pages 2-5, FIGS. 1, 5, 6)
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the liquid raw fuels such as kerosene and gasoline described above contain a component having a relatively high boiling point, and there is a problem that the liquid raw fuels are incombustible as compared with liquid fuels such as butane, propane, naphtha, and methanol. For example, kerosene is a hydrocarbon-based fuel that is refined from petroleum and has a fraction that is liquid at room temperature of 150 ° C. to 270 ° C.
[0017]
In order to steam-reform kerosene, the sulfur content of 80 wtppm or less previously contained in kerosene is removed, mixed with water for reforming steam, and heated to 270 ° C or higher, preferably 300 ° C or higher to vaporize. Or vaporized using steam enthalpy after mixing with steam heated to 350 ° C. or higher, and then reformed to hydrogen and carbon monoxide in a reformer.
[0018]
Further, since the reforming reaction of kerosene is an endothermic reaction, the granular reforming catalyst is maintained at 600 to 700 ° C. near the reformed gas outlet by the combustion exhaust gas obtained by burning the fuel off-gas from the fuel cell with the reformer burner. As a result, the steam reforming reaction is continued. The temperature near the inlet of the reformed raw fuel in the reforming catalyst layer is about 300 ° C.
[0019]
FIG. 3 shows an example of a schematic configuration of a fuel cell power generation apparatus under examination in the past using this type of kerosene as a raw fuel. In FIG. 3, the raw fuel from which the sulfur content has been removed in the desulfurizer 1 is mixed with the reforming steam water, then supplied to the vaporizer 2 as the reformed raw fuel, and after being vaporized, the catalyst of the reformer 3 It is supplied to the reaction layer 3a. In the catalytic reaction layer 3a, the hydrogen-rich reformed gas is formed by the steam reforming reaction, and then supplied to the carbon monoxide converter 4 to increase the hydrogen concentration by the carbon monoxide conversion reaction. The carbon monoxide is supplied to the carbon monoxide remover 5 together with an amount of air, and after the carbon monoxide is reduced to 10 ppm or less by the carbon monoxide selective oxidation reaction, it is supplied to the fuel cell 6.
[0020]
In FIG. 3, the heat source used for vaporizing the reformed raw fuel containing water in the vaporizer 2 is a burner 7 provided in the reformer 3, and the fuel off-gas from the fuel cell 6 is converted into air by the combustion air blower 8. Since it is combustion exhaust gas (temperature is about 300 ° C.) after burning and giving the combustion heat for the endothermic methane steam reaction, the temperature of the reformed raw fuel mixture is at most 250 ° C. The temperature can only be raised to a certain extent.
[0021]
When the raw fuel gas such as city gas, the temperature in the vicinity of the inlet of the city gas in the reforming catalyst layer is sufficient in this extent, the raw fuel, in the case of kerosene if example embodiment, kerosene Since the components having a high boiling point contained in the catalyst condense and cover the catalyst surface, or the carbon component adheres to the reaction area by reducing the reaction area, the mixture of kerosene and steam is It is necessary to raise the temperature to at least about 300 ° C. and then supply it to the reformer. Therefore, an electric heater 9 is provided at the outlet of the vaporizer 2 as shown in FIG. In this case, there is a problem that the power generation efficiency is reduced by the amount of power consumed in the electric heater 9.
[0022]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to raise the temperature of a mixture of kerosene or gasoline and reforming steam to at least about 300 ° C. without using an electric heater. It is an object of the present invention to provide a liquid fuel reforming method and apparatus with high efficiency and high performance.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
To attain the above object, the present invention is a kerosene or gasoline, in the reforming process for steam reforming in the catalyst reaction layer of the reformer,
The kerosene or a mixture of gasoline and water is primarily heated by the combustion exhaust gas of the reformer heating burner to form an air-fuel mixture, and this air-fuel mixture is at least a high-boiling component contained in the kerosene or gasoline After the secondary heating by heat transfer from the reformer to 300 ° C. or more to prevent condensation of the reformer, the reforming is performed by supplying to the catalytic reaction layer of the reformer (Invention of Claim 1) .
[0024]
According to the above reforming method, it is possible to raise the temperature of the primary heated air-fuel mixture to 300 ° C. or higher without using an electric heater, and to provide a highly efficient and high performance liquid fuel reforming method. Note that, as disclosed in Patent Document 1, the heat of the combustion exhaust gas of the burner is supplied to both the evaporator and the reformer, and the primary heating and the secondary heating are simultaneously achieved in the evaporator. Is also possible. However, in this case, since the heat of the combustion exhaust gas cannot be effectively used step by step according to the temperature level, the overall thermal efficiency is lowered. Therefore, there is a difficulty as a method for reforming kerosene or the like, which is the subject of the present invention.
[0025]
Further, as an apparatus for carrying out the reforming method, the invention of claim 2 is preferable. That is, a reformer for carrying out the reforming method according to claim 1 , wherein a reformer having a catalytic reaction layer and a heating burner, and kerosene or gasoline are used by combustion exhaust gas of the heating burner. and a vaporizer to produce a mixed gas mixture is heated primary water, further, the reformer is intended to comprise a heat transfer means for secondary heating the mixture (the second aspect of the present invention ).
[0026]
As an embodiment of the invention of claim 2, the inventions of claims 3 to 5 are preferable. That is, in the reformer according to claim 2 , the heat transfer means is a heat exchanger provided on the wall surface of the heating burner (invention of claim 3 ). Furthermore, in the reforming apparatus according to claim 2 , the heat transfer means is a heat exchanger provided in a gas channel after reforming in the catalytic reaction layer (invention of claim 4 ). Furthermore, in the reforming apparatus according to claim 3 or 4 , the heat exchanger includes a spiral pipe through which the mixed gas or the gas after reforming flows (Invention of claim 5 ). .
[0027]
According to the structure of the said embodiment, the heat dissipation from the surface of the reformer containing a burner falls, and the effect which further improves thermal efficiency is also acquired.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0029]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a fuel cell power generator including a kerosene reformer according to an embodiment of the present invention. The members having the same functions as those in FIG.
[0030]
In the embodiment shown in FIG. 1, a spiral pipe 11 is wound around the wall of the reformer burner 7, and a mixture of kerosene and reforming steam that has come out of the vaporizer 2 is passed therethrough for secondary heating. Later, it is supplied to the reformer 3. In normal operation, the outer wall of the reformer burner is maintained at about 500 ° C. Therefore, according to the above configuration, the mixture of kerosene and reforming steam is heated to about 400 ° C. and is completely gaseous. Since the components are supplied to the reformer in a state, the reforming reaction can be performed satisfactorily without condensing unvaporized components and adversely affecting the reforming performance. Moreover, according to such a structure, the effect that the thermal radiation amount from the surface of the reformer burner falls and thermal efficiency improves is also acquired.
[0031]
In addition, in FIG. 1, although the structure which winds a pipe helically around the wall surface of a reformer burner was shown, the wall surface of a reformer burner is made into a two-layer jacket shape, and kerosene and The same effect can be obtained even when the mixture of reforming steam is passed.
[0032]
Next, the embodiment of FIG. 2 will be described. The members having the same functions as those in FIG.
[0033]
In the embodiment of FIG. 2, a spiral pipe 12 is wound around the wall of the reformed gas flow path, and the mixture of kerosene and reforming steam that has come out of the vaporizer 2 is passed through this to the reformer. Supply. In a normal operation, the reformed gas exits the reforming catalyst layer at about 600 to 700 ° C., then is cooled while heating the reforming catalyst layer, and is led out at about 350 ° C. to be converted into the carbon monoxide converter 4 To be introduced.
[0034]
Therefore, since the wall surface of the gas inlet of the post-reforming gas channel is maintained at 500 ° C. or higher, according to the above configuration, the mixture of kerosene and reforming steam is heated to about 400 ° C., Since the gas is completely supplied to the reformer, the reforming reaction can be performed satisfactorily as in the embodiment of FIG. Moreover, according to such a structure, the effect that the thermal radiation amount from the surface of a reformer falls and thermal efficiency improves is also acquired. In addition, in FIG. 2, although the structure which winds a helical pipe around the wall surface of a gas channel after a reforming was shown, the wall surface of the gas channel after a reforming is made into a two-layer jacket shape, and between the inner and outer jackets, A configuration in which a mixture of kerosene and reforming steam is also allowed to flow.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a kerosene or gasoline, in the reforming process for steam reforming in the catalyst reaction layer of the reformer, a mixture of the kerosene or gasoline and water, heating of the reformer The mixture is primarily heated by the combustion exhaust gas of the burner to form an air-fuel mixture, and the air-fuel mixture is further removed from the reformer to at least 300 ° C. in order to prevent condensation of high-boiling components contained in the kerosene or gasoline. After the secondary heating by heat transfer, the reforming by supplying to the catalytic reaction layer of the reformer,
As an apparatus for carrying out the method, a reformer having a catalytic reaction layer and a heating burner, and a mixture of kerosene or gasoline and water are primarily heated by a combustion exhaust gas of the heating burner to generate an air-fuel mixture. A reformer, and further, the reformer includes a heat transfer means for secondary heating of the mixture.
A mixture of kerosene or gasoline and steam for reforming can be heated to at least 300 ° C. or higher without using an electric heater, and a highly efficient and high performance liquid fuel reforming method and apparatus can be provided. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell power generation device including a kerosene reformer according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a fuel cell power generation device according to an embodiment different from FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a conventional fuel cell power generator.
1: desulfurizer, 2: vaporizer, 3: reformer, 3a: catalytic reaction layer, 4: carbon monoxide converter, 5: carbon monoxide remover, 6: fuel cell, 7: burner, 11, 12 : Spiral pipe.

Claims (5)

灯油又はガソリンを、改質器の触媒反応層において水蒸気改質する改質方法において、
前記灯油又はガソリンと水との混合物を、前記改質器の加熱用バーナの燃焼排ガスによって一次加熱して混合気とし、さらに、この混合気を、少なくとも前記灯油又はガソリン中に含まれる高沸点成分の凝縮を防止するための300℃以上に、前記改質器からの伝熱により二次加熱した後、前記改質器の触媒反応層に供給することにより改質することを特徴とする液体燃料の改質方法。
Kerosene or gasoline, in the reforming process for steam reforming in the catalyst reaction layer of the reformer,
The kerosene or a mixture of gasoline and water is primarily heated by the combustion exhaust gas of the reformer heating burner to form an air-fuel mixture, and this air-fuel mixture is at least a high-boiling component contained in the kerosene or gasoline A liquid fuel which is reformed by supplying it to the catalytic reaction layer of the reformer after secondary heating to 300 ° C. or more for preventing condensation of the reformer by heat transfer from the reformer Reforming method.
請求項1に記載の改質方法を実施するための改質装置であって、触媒反応層と加熱用バーナを有する改質器と、前記加熱用バーナの燃焼排ガスによって、灯油又はガソリンと水との混合物を一次加熱して混合気を生成する気化器とを備え、さらに、前記改質器は、前記混合気を二次加熱する伝熱手段を備えることを特徴とする液体燃料の改質装置。A reforming apparatus for carrying out the reforming method according to claim 1 , wherein a reformer having a catalytic reaction layer and a heating burner, and kerosene or gasoline and water are produced by combustion exhaust gas of the heating burner. A reformer for liquid fuel, wherein the reformer further comprises heat transfer means for secondary heating of the mixture. . 請求項に記載の改質装置において、前記伝熱手段は、加熱用バーナ壁面に設けた熱交換器とすることを特徴とする液体燃料の改質装置。 3. The reforming apparatus according to claim 2 , wherein the heat transfer means is a heat exchanger provided on a heating burner wall surface. 請求項に記載の改質装置において、前記伝熱手段は、前記触媒反応層における改質後のガス流路に設けた熱交換器とすることを特徴とする液体燃料の改質装置。 3. The reformer according to claim 2 , wherein the heat transfer means is a heat exchanger provided in a gas channel after reforming in the catalytic reaction layer. 請求項またはに記載の改質装置において、前記熱交換器は、前記混合気または改質後のガスを通流するらせん状パイプを備えることを特徴とする液体燃料の改質装置。In the reforming apparatus according to claim 3 or 4, wherein the heat exchanger reformer of a liquid fuel, characterized in that it comprises a helical pipe for Tsuryu the gas after the air-fuel mixture or modification.
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