JP7274882B2 - catalyst vessel - Google Patents
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Description
本発明は、触媒容器に関する。 The present invention relates to catalyst vessels.
特許文献1には、燃料電池に供給する燃料ガスを生成する燃料改質システムが開示されている。燃料改質システムは、原燃料である処理対象ガスの供給を受け、触媒を用いて当該処理対象ガスに所定の処理を施すガス処理装置を有している。触媒はガス処理装置に収容されているが、装置の起動及び停止の繰り返しによって、触媒が収容された空間を形成する部材が膨張収縮し、当該空間に収容された粒状の触媒が圧壊して細分化する。細分化した細分化触媒が粒状の触媒の隙間に溜まると、処理対象ガスの通流が妨げられる。 Patent Literature 1 discloses a fuel reforming system that generates fuel gas to be supplied to a fuel cell. A fuel reforming system has a gas treatment device that receives supply of a gas to be treated, which is a raw fuel, and performs a predetermined treatment on the gas to be treated using a catalyst. The catalyst is housed in the gas treatment device, and as the device is repeatedly started and stopped, the member forming the space housing the catalyst expands and contracts, and the granular catalyst housed in the space is crushed and finely divided. become When the finely divided finely divided catalyst accumulates in the gaps between the granular catalysts, the flow of the gas to be treated is hindered.
そこで、特許文献1のガス処理装置では、触媒収容空間を、粒状の触媒を収容する上方の触媒収容部分と、細分化触媒を収容する下方の細分化触媒収容部分とに分離する。そして、触媒収容空間への処理対象ガスの供給を停止した状態で、加振手段により触媒収容空間の触媒を振動させる。これにより、処理対象ガスの流れにのって下流側に細分化触媒が流動するのを防止しつつ、粒状の触媒間に溜まっている細分化触媒を細分化触媒収容部分にふるい落とすことができる。よって、触媒収容空間を通流する処理対象ガスに偏流が生じるのを十分に抑制できる。 Therefore, in the gas treatment apparatus of Patent Document 1, the catalyst accommodation space is divided into an upper catalyst accommodation portion for accommodating granular catalyst and a lower finely divided catalyst accommodation portion for accommodating finely divided catalyst. Then, the catalyst in the catalyst housing space is vibrated by the vibrating means while the supply of the gas to be processed to the catalyst housing space is stopped. This prevents the finely divided catalyst from flowing downstream along with the flow of the gas to be treated, and allows the finely divided catalyst accumulated between the granular catalysts to be sifted into the finely divided catalyst accommodating portion. . Therefore, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of drift in the gas to be treated flowing through the catalyst housing space.
特許文献1のガス処理装置では、細分化触媒を下方の細分化触媒収容部分にふるい落とすことができるものの、ガス処理装置の下方に接続された処理対象ガスが通流する流路が、細分化触媒等によって閉塞する可能性がある。よって、処理対象ガスを触媒収容空間に通流させることができず、触媒による処理に供することができない場合がある。 In the gas treatment apparatus of Patent Document 1, although the finely divided catalyst can be sifted into the lower portion containing the finely divided catalyst, the flow path through which the gas to be treated flows and which is connected to the lower part of the gas treatment apparatus is not finely divided. It may be clogged by a catalyst or the like. Therefore, the gas to be treated cannot be allowed to flow through the catalyst housing space and may not be subjected to treatment by the catalyst.
そこで、本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、触媒収容空間に処理対象ガスを供給する流路が閉塞した場合の対策を提供可能な触媒容器を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a catalyst container capable of providing countermeasures against clogging of a flow path for supplying a gas to be treated to a catalyst housing space.
本発明に係る触媒容器の特徴構成は、
粒状の触媒が収容され、処理対象ガスが通流可能な触媒容器であって、
前記処理対象ガスが下方から上方に向かって通流する容器本体と、
前記容器本体の下面に接続され、前記処理対象ガスを前記容器本体に供給可能な複数の供給流路とを備え、
前記容器本体は、
前記供給流路が一部に接続され、前記処理対象ガスが導入される導入部と、
前記導入部に対して上方に位置し、前記粒状の触媒を収容する触媒収容部と、
前記導入部と前記触媒収容部とを区画する仕切り体とを有し、
前記仕切り体は、前記粒状の触媒の前記導入部への落下を阻止するとともに、前記処理対象ガスを前記導入部から前記触媒収容部へと通過させる複数の開口部を有しており、
前記複数の供給流路は、第1栓体により開栓及び閉栓を切り換え可能な第1供給流路と、第2栓体により開栓及び閉栓を切り換え可能な第2供給流路とを少なくとも含み、
前記第1供給流路及び前記第2供給流路は、第1ねじ切り部及び第2ねじ切り部を有しており、
前記第1栓体は、前記第1ねじ切り部に螺合可能であり、
前記第2栓体は、前記第2ねじ切り部に螺合可能であり、
前記第1栓体及び前記第2栓体は、螺合する側の反対側が閉じられている袋ナット状のナットである点にある。
The characteristic configuration of the catalyst container according to the present invention is
A catalyst container containing a granular catalyst and through which a gas to be treated can flow,
a container body through which the gas to be treated flows from below to above;
a plurality of supply channels connected to the lower surface of the container body and capable of supplying the gas to be processed to the container body;
The container body is
an introduction part to which the supply channel is partially connected and into which the gas to be processed is introduced;
a catalyst containing portion positioned above the introducing portion and containing the granular catalyst;
a partition that separates the introducing portion and the catalyst containing portion;
The partition body has a plurality of openings that prevent the granular catalyst from falling into the introduction part and allows the gas to be treated to pass from the introduction part to the catalyst storage part,
The plurality of supply channels includes at least a first supply channel that can be switched between opening and closing by a first plug, and a second supply channel that can be switched between opening and closing by a second plug. fruit,
The first supply channel and the second supply channel have a first threaded portion and a second threaded portion,
The first plug can be screwed onto the first threaded portion,
The second plug can be screwed onto the second threaded portion,
The first plug body and the second plug body are cap nut-like nuts closed on the opposite side to the side to be screwed together.
処理対象ガスは、供給流路を介して容器本体の下方から導入部に導入される。導入部に導入された処理対象ガスは、仕切り体の複数の開口部を通過して触媒収容部へと導入され、触媒により所定の処理を施される。このように処理対象ガスは、供給流路から導入部及び触媒収容部へと導入されるが、仕切り体との接触及び導入部の内壁との接触により導入部内で処理対象ガスの旋回流が発生する場合がある。発生した旋回流が、仕切り体の複数の開口部を通過して触媒収容部に導入されると、粉粒が巻き上がり、仕切り体の複数の開口部を介して導入部に落下し、供給流路を閉塞させる。粉粒としては、触媒が細分化した細分化触媒、及び粒状の触媒と処理対象ガスとの反応物等が挙げられる。なお、触媒容器が備えられた装置の起動及び停止等により触媒容器に膨張及び収縮の力が加わるが、これにより触媒収容部に収容された触媒が圧壊して細分化し、細分化触媒となる。 The gas to be processed is introduced into the introduction section from below the container body through the supply channel. The gas to be treated introduced into the introduction part passes through the plurality of openings of the partition body, is introduced into the catalyst storage part, and is subjected to a predetermined treatment by the catalyst. In this way, the target gas is introduced from the supply channel into the introduction part and the catalyst containing part, and the target gas is swirled in the introduction part due to contact with the partition body and the inner wall of the introduction part. sometimes. When the generated swirling flow passes through the plurality of openings of the partition and is introduced into the catalyst storage section, the powder particles are rolled up and dropped into the introduction section through the plurality of openings of the partition, and the supply flow block the road. Examples of the powder include a subdivided catalyst obtained by subdividing a catalyst, and a reaction product between a granular catalyst and a gas to be treated. When the device provided with the catalyst container is started and stopped, the catalyst container is subjected to expansion and contraction forces, which causes the catalyst accommodated in the catalyst container to be crushed and fragmented into fragmented catalysts.
上記特徴構成によれば、触媒容器には、処理対象ガスを容器本体に供給可能な第1及び第2供給流路が少なくとも備えられており、それぞれ第1栓体及び第2栓体により開栓及び閉栓を切り換え可能である。よって、一の供給流路が粉粒により閉塞した場合には、当該供給流路を閉栓し、他の一の供給流路を開栓して処理対象ガスを容器本体に供給する。
少なくとも第1及び第2供給流路を設けることで、いずれかの供給流路が閉塞した場合には、第1及び第2供給流路の開栓及び閉栓を切り換えて処理対象ガスを継続して容器本体に供給可能である。
また、上記特徴構成によれば、第1及び第2栓体を第1及び第2ねじ切り部を介して第1及び第2供給流路に螺合可能である。よって、第1及び第2栓体により第1及び第2供給流路を開栓及び閉栓可能である。
According to the above characteristic configuration, the catalyst container is provided with at least the first and second supply channels capable of supplying the gas to be treated to the container body, and the first and second plugs are used to open the respective channels. and closing can be switched. Therefore, when one of the supply channels is clogged with powder, the supply channel is closed and the other supply channel is opened to supply the target gas to the container body.
By providing at least the first and second supply channels, when one of the supply channels is blocked, the opening and closing of the first and second supply channels are switched to continue the gas to be processed. It can be supplied to the container body.
Moreover, according to the above characteristic configuration, the first and second plugs can be screwed into the first and second supply channels via the first and second threaded portions. Therefore, the first and second plugs can be used to open and close the first and second supply channels.
本発明に係る触媒容器の更なる特徴構成は、
上下方向視において、前記複数の供給流路は、前記容器本体の端から順に所定の間隔を空けて並んで設けられている点にある。
A further characteristic configuration of the catalyst container according to the present invention is
The plurality of supply channels are arranged side by side at predetermined intervals in order from the end of the container body when viewed in the vertical direction.
1箇所に複数の供給流路が隣接して設けられている場合、一の供給流路が粉粒により閉塞した場合には、隣接する他の供給流路にも同様に粉粒が入り込んで閉塞してしまう可能性が高い。上記特徴構成によれば、複数の供給流路が容器本体の端から順に所定の間隔を空けて並んで設けられているため、一の供給流路が粉粒により閉塞した場合でも、他の供給流路に粉粒が入り込む可能性を低くできる。よって、いずれかの供給流路が閉塞した場合には、第1及び第2供給流路の開栓及び閉栓を切り換えて処理対象ガスを継続して容器本体に供給可能である。 When a plurality of supply channels are provided adjacent to each other at one location, if one supply channel is blocked by powder particles, the other adjacent supply channels are similarly blocked by powder particles. It is very likely that you will. According to the above-described characteristic configuration, since the plurality of supply channels are arranged in order from the end of the container body at predetermined intervals, even if one supply channel is blocked by powder particles, other supply channels can be supplied. It is possible to reduce the possibility of particles entering the flow path. Therefore, when any of the supply channels is blocked, the gas to be processed can be continuously supplied to the container main body by switching between opening and closing of the first and second supply channels.
本発明に係る触媒容器の更なる特徴構成は、
前記第1供給流路の第1ねじ切り部及び前記第2供給流路の第2ねじ切り部は同一形状であり、
前記第1栓体は前記第1及び前記第2供給流路のいずれにも螺合可能であり、前記第2栓体は前記第1及び前記第2供給流路のいずれにも螺合可能である点にある。
A further characteristic configuration of the catalyst container according to the present invention is
The first threaded portion of the first supply channel and the second threaded portion of the second supply channel have the same shape,
The first plug can be screwed into any of the first and second supply channels, and the second plug can be screwed into any of the first and second supply channels. at some point.
上記特徴構成によれば、第1供給流路の開栓及び閉栓を切り換え可能な第1栓体は、第2供給流路の閉栓にも用いることができる。同様に、第2供給流路の開栓及び閉栓を切り換え可能な第2栓体は、第1供給流路の閉栓にも用いることができる。つまり、いずれの供給流路であるか関わらず栓体を適用して閉栓可能である。 According to the above characteristic configuration, the first plug that can switch between opening and closing of the first supply channel can also be used to close the second supply channel. Similarly, the second plug that can switch between opening and closing of the second supply channel can also be used to close the first supply channel. In other words, regardless of which supply channel it is, it can be closed by applying the plug.
〔実施形態〕
以下、図面に基づいて、本発明に係る触媒容器を水素含有ガス(燃料ガス)生成用のガス処理装置に適用した場合の実施形態を説明する。
[Embodiment]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment in which a catalyst container according to the present invention is applied to a gas treatment apparatus for generating hydrogen-containing gas (fuel gas) will be described below with reference to the drawings.
(1)ガス処理装置の全体構成
ガス処理装置10の全体構成について図1を用いて説明する。図1に示すように、水素含有ガス生成用のガス処理装置10は、処理対象ガスに所定の処理を施す処理部として、炭化水素系の原燃料ガス(例えば、13A等の天然ガスベースの都市ガス)に対して脱硫処理を施す脱硫器11と、脱硫器11から供給される脱硫後の原燃料ガスを改質して改質ガスを生成する改質器13と、改質ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成するCO変成器15と、改質済みの改質ガスに含まれる一酸化炭素ガスを選択的に酸化するCO選択酸化反応器17とを備えている。
なお、本実施形態では、原燃料ガスに硫黄が含まれる場合を例示しており、原燃料ガスを脱硫処理するために脱硫器11が設けられている。
(1) Overall Configuration of Gas Treatment Apparatus The overall configuration of the
In this embodiment, the raw fuel gas contains sulfur, and the
脱硫器11、改質器13、CO変成器15及びCO選択酸化反応器17は、通流する各ガスに処理を施すための触媒を収容する触媒収容部Ruを有する触媒容器30(図2等)から構成されている。触媒容器30の構成については後述する。なお、図1における脱硫器11、改質器13、CO変成器15及びCO選択酸化反応器17の接続配管の構成は、簡略化して記載している。
The
脱硫器11の触媒収容部Ruには、脱硫処理用の脱硫触媒11cが収容されている。
そして、脱硫器11は、脱硫触媒11cを所定の脱硫処理用の脱硫処理温度(例えば200~270℃)に昇温させた状態で、原燃料ガスを脱硫する。この場合、改質器13を経た改質ガスの一部をリサイクルガスとして脱硫器11に供給してもよい。これにより、リサイクルガス中の水素ガスにより原燃料ガス中の硫黄化合物が水素化されると共に、脱硫触媒11cがその水素化物を吸着して脱硫する。なお、脱硫触媒11cは、例えば、ニッケル、コバルト、モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、クロム等の触媒作用させる物質をセラミック製等の多孔質粒状体に担持させて構成される。
A
Then, the
改質器13の触媒収容部Ruには、改質処理用の改質触媒13cが収容されている。
改質器13には、脱硫器11により脱硫後の原燃料ガスが供給されるとともに、水蒸気化された改質水が供給される。改質器13は、改質触媒13cを所定の改質処理用の改質処理温度(例えば600~700℃の範囲)に昇温させた状態で、脱硫後の原燃料ガスを水蒸気改質する。
原燃料ガスがメタンガスを主成分とする天然ガスである場合、改質器13は、下記の反応式によりメタンガスを水蒸気と反応させて改質処理することで改質ガスを生成する。下記反応式では、改質ガスには、水素ガス、一酸化炭素ガス及び二酸化炭素ガスが含まれる。なお、改質触媒13cは、ルテニウム、ニッケル、白金等の触媒作用させる物質をセラミック製等の多孔質粒状体に担持させて構成される。
The
The
When the raw fuel gas is natural gas containing methane gas as a main component, the
CH4+2H2O→CO2+4H2
CH4+H2O→CO+3H2
CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2
CH4 + H2O →CO+ 3H2
CO変成器15の触媒収容部Ruには、変成処理用の変成触媒15cが収容されている。
CO変成器15は、変成触媒15cを所定の変成処理用の変成処理温度(例えば150~250℃の範囲)に昇温させた状態で、下記の反応式にて改質ガス中の一酸化炭素ガスを水蒸気と反応させて、二酸化炭素ガスに変成させる。なお、変成触媒15cは、白金、ルテニウム、ロジウム等の触媒作用させる物質をセラミック製等の多孔質粒状体に担持させて構成される。
The catalyst accommodating portion Ru of the
The
CO+H2O→CO2+H2 CO+ H2O → CO2 + H2
CO選択酸化反応器17の触媒収容部Ruには、選択酸化処理用の選択酸化触媒17cが収容されている。
CO選択酸化反応器17は、選択酸化触媒17cを所定の選択酸化処理用の選択酸化処理温度(例えば、80~100℃の範囲)に昇温させた状態で、変成処理後の改質ガス中に残っている一酸化炭素ガスを選択酸化させる。これにより、CO選択酸化反応器17は、燃料電池20に供給可能な水素含有ガス(燃料ガス)を生成する。水素含有ガスは、一酸化炭素ガス濃度の低い(例えば10ppm以下)水素リッチな水素含有ガスとして生成される。なお、選択酸化触媒17cは、白金、ルテニウム、ロジウム等の触媒作用させる物質をセラミック製等の多孔質粒状体に担持させて構成される。
A
In the CO
CO選択酸化反応器17を出た水素含有ガスは、燃料電池20に供給される。燃料電池20は、供給された水素含有ガスと空気を反応させて発電する。燃料電池20は、水素含有ガスを燃料ガスとして発電できる装置であれば特に限定されず、例えば固体高分子膜からなる電解質層をアノードとカソードで挟持したセルを積層して構成される固体高分子形燃料電池である。
The hydrogen-containing gas leaving the CO
(2)触媒容器
次に、触媒容器30について説明する。上述の通り脱硫器11、改質器13、CO変成器15及びCO選択酸化反応器17の各処理部は、それぞれ触媒容器30を有しており、各処理部で所定の処理を行うために所定の触媒11c、13c、15c、17cが収容されている。触媒容器30の構成は各処理部で構成が同様であるため、以下では脱硫器11の触媒容器30を例に挙げて説明する。
(2) Catalyst Container Next, the
図2、図3に示すように、脱硫器11の触媒容器30は、処理対象ガスが下方から上方に向かって通流する容器本体Rと、容器本体Rの下面に接続され、処理対象ガスを容器本体に供給する供給流路31とを備えている。触媒容器30には、さらに触媒により所定の処理が施された処理済みの処理対象ガスが排出される排出流路39が容器本体Rの上面に接続されていてもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
本実施形態では、容器本体Rは直方体状である。容器本体Rは、図2、図3等の+X及び-X方向(以下、幅方向という場合もある)が長手方向であり、長手方向の長さはL2である。また、+Y及び-Y方向(以下、奥行方向という場合もある)が短手方向であり、短手方向の長さはW1(L2>W1)である。また、+Z及び-Z方向(以下、上下方向という場合もある)が高さ方向である。以下では、+X及び-X方向と+Y及び-Y方向が含まれる平面を水平面とし、水平面に沿う方向を水平面方向という。そして、水平面方向における容器本体Rの形状は概ね長方形状である。 In this embodiment, the container main body R has a rectangular parallelepiped shape. The longitudinal direction of the container body R is the +X and -X directions (hereinafter sometimes referred to as the width direction) in FIGS. 2, 3, etc., and the length in the longitudinal direction is L2. The +Y and -Y directions (hereinafter sometimes referred to as the depth direction) are the widthwise directions, and the length in the widthwise direction is W1 (L2>W1). The +Z and -Z directions (hereinafter also referred to as vertical directions) are height directions. Hereinafter, a plane including +X and -X directions and +Y and -Y directions is defined as a horizontal plane, and a direction along the horizontal plane is defined as a horizontal plane direction. The shape of the container main body R in the horizontal direction is generally rectangular.
容器本体Rは、容器本体R内の空間を上下に区画する仕切り体41と、仕切り体41よりも上側の直方体状の空間であり、粒状の触媒である脱硫触媒11cを収容する触媒収容部Ruと、仕切り体41よりも下側の直方体状の空間であり、供給流路31が接続される導入部Rbとを備えている。触媒収容部Ruは、長手方向である+X及び-X方向の長さがL1であり、短手方向である+Y及び-Y方向の長さがW1(L1>W1)であり、高さは任意であり、例えばL1及びW1よりも大きい。導入部Rbは、長手方向の長さがL1であり、短手方向の長さがW1(L1>W1)であり、高さL8がL1よりも小さい。触媒収容部Ruは導入部Rbよりも広い空間に形成されており、より多くの触媒を収容可能となっている。
The container body R includes a
仕切り体41は、板状部材から形成されており、複数の孔(開口部の一例)43を有している。複数の孔43は、触媒収容部Ruに収容された粒状の触媒が導入部Rbに落下するのを阻止するとともに、処理対象ガスが導入部Rbから触媒収容部Ruに通過可能な大きさに形成されている。
また、触媒収容部Ruは導入部Rbよりも広い空間に形成されており、より多くの触媒を収容可能となっている。
The
In addition, the catalyst containing portion Ru is formed in a space wider than that of the introduction portion Rb, and is capable of containing a larger amount of catalyst.
供給流路31(31a、31b、31c)は、筒状部材であり、導入部Rbの下面にと接続部分を介して連通している。また、供給流路31は、少なくとも導入部Rbとの接続部分の近傍においては、+Z及び-Z方向(上下方向)に延びている。そして、供給流路31は、供給流路31の下方から導入された処理対象ガスを導入部Rbに向かって上方向に吹き出すように導入部Rbに接続されている。供給流路31(31a、31b、31c)については後で詳述する。 The supply channel 31 (31a, 31b, 31c) is a cylindrical member and communicates with the lower surface of the introduction portion Rb via a connecting portion. In addition, the supply channel 31 extends in the +Z and -Z directions (vertical direction) at least in the vicinity of the connecting portion with the introduction portion Rb. The supply channel 31 is connected to the introduction part Rb so that the gas to be processed introduced from below the supply channel 31 is blown upward toward the introduction part Rb. The supply channels 31 (31a, 31b, 31c) will be described in detail later.
また、本実施形態では、図3に示すように、導入部Rbの下面は、-Yから+Y方向に向かって同一の高さの水平面である。しかし、図4に示すように、導入部Rbの下面は、-Yから+Y方向に向かって高さが高くなるように傾斜していてもよい。これにより、供給流路31を導入部Rbの下面に溶接等により接続することが容易である。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the lower surface of the introduction portion Rb is a horizontal plane having the same height in the direction from -Y to +Y. However, as shown in FIG. 4, the lower surface of the introduction portion Rb may be inclined so that the height increases from the -Y direction to the +Y direction. This makes it easy to connect the supply channel 31 to the lower surface of the introduction portion Rb by welding or the like.
ここで、処理対象ガスは、供給流路31から導入部Rb及び触媒収容部Ruへと導入されるが、仕切り体41との接触及び導入部Rbの内壁との接触により導入部Rb内で処理対象ガスの旋回流が発生する場合がある。そして、流速がある程度速い状態で処理対象ガスが仕切り体41及び導入部Rbの内壁等と接触することで、旋回流は発生し易くなる。発生した旋回流が、仕切り体41の複数の孔43を通過して触媒収容部Ruに導入されると、粉粒が巻き上がり、仕切り体41の複数の孔43を介して導入部Rbに落下し、供給流路31を閉塞させる。粉粒としては、触媒が細分化した細分化触媒、及び粒状の触媒と処理対象ガスとの反応物等が挙げられる。脱硫器11の場合、反応物として硫化銅が生じる。
なお、触媒容器30が備えられた装置の起動及び停止等により触媒容器30に膨張及び収縮の力が加わるが、これにより触媒収容部Ruに収容された触媒が圧壊して細分化し、細分化触媒となる。
Here, the gas to be processed is introduced from the supply flow path 31 into the introduction portion Rb and the catalyst containing portion Ru, and is processed in the introduction portion Rb by contact with the
When the device provided with the
本実施形態の触媒容器30には、複数の第1~第3供給流路31a、31b、31c(31)が設けられている。よって、一の供給流路31が粉粒により閉塞した場合には、当該供給流路31を閉栓し、他の一の供給流路31を開栓して処理対象ガスを容器本体Rに供給する。このように複数の第1~第3供給流路31a~31cを設けることで、いずれかの供給流路31が閉塞した場合には、複数の第1~第3供給流路31a~31cの開栓及び閉栓を切り換えて処理対象ガスを継続して容器本体Rに供給可能である。よって、供給流路31が閉塞した場合の対策を提供できる。
The
以下に、3本の第1~第3供給流路31a~31cを備える触媒容器30についてさらに説明する。図2、図5、図6に示すように、導入部Rbの下面には、上下方向に延びる3本の第1~第3供給流路31a~31cが接続されている。図5の状態では、第1供給流路31aから処理対象ガスが導入部Rbに導入されており、第2、第3供給流路31b、31cからの処理対象ガスの供給はない。この場合、第1供給流路31aは、第1ナット32aが取り外されて開栓されており、処理対象ガスを導入部Rbに供給可能となっている。一方、第2、第3供給流路31b、31cは、それぞれ第2及び第3ナット32b、32cによって閉栓されている。なお、開栓されている第1供給流路31aには、図示しない継手により処理対象ガスの供給管が接続されており、供給管から処理対象ガスが第1供給流路31aに供給されている。
The
この状態で、第1供給流路31aが粉粒により閉塞した場合には、第1供給流路31aを第1ナット32aにより閉栓する。代わりに、第2、第3供給流路31b、31cのいずれかを開栓して処理対象ガスの供給用に用いる。図6の場合、第1供給流路31aが閉塞すると、図示しない継手を外して供給管から第1供給流路31aを取り外し、第1ナット32aを取り付けて閉栓する。そして、第2供給流路31bを閉栓している第2ナット32bを取り外し、第2供給流路31bを開栓する。開栓した第2供給流路31bを図示しない継手により処理対象ガスの前述の供給管に接続し、供給管から第2供給流路31bに処理対象ガスを供給し、第2供給流路31bから導入部Rbに処理対象ガスを供給するように切り替える。
In this state, if the
なお、第1供給流路31aは、外周がねじ切りされた第1雄ネジ部(ねじ切り部)33aを有しており、第1雄ネジ部33aには第1供給流路31aを開栓及び閉栓するための第1ナット(栓体)32aが取り付け可能である。第1ナット32aの内周には、第1雄ネジ部33aと螺合する第1雌ネジ部32a1が形成されている。同様に、第2、第3供給流路31b、31cは、外周がねじ切りされた第2、第3雄ネジ部(ねじ切り部)33b、33cを有している。第2、第3雄ネジ部33b、33cには、第2、第3供給流路31b、31cを開栓及び閉栓するための第2、第3ナット32b、32c(栓体)が取り付け可能である。第2、第3ナット32b、32cの内周には、第2、第3雄ネジ部33b、33cと螺合する第2、第3雌ネジ部32b1、32c1が形成されている。なお、第1~第3ナット32a~32cは、第1~第3供給流路31a~31cと螺合する側の反対側が閉じられている。よって、第1~第3ナット32a~32cは、袋ナット状に形成されている。
The
このような第1~第3供給流路31a~31cと第1~第3ナット32a~32cとによる開栓及び閉栓の態様としては、いずれか一の供給流路31からナット32を取り外して開栓し、残りの供給流路31をナット32により閉栓しておく態様が挙げられる。例えば、前述の通り、第1供給流路31は第1ナット32aを取り外した状態として開栓して別途の供給管と接続し、残りの第2、第3供給流路31b、31cを第2、第3ナット32b、32cにより閉栓しておく。
As a mode of opening and closing by such first to third
また、一の供給流路31のみを開栓するのではなく、二つの供給流路31を開栓することもできる。例えば、第1、第2供給流路31a、31bは第1、第2ナット32a、32bを取り外した状態として開栓して別途の供給管と共通に接続し、残りの第3供給流路31cを第3ナット32cにより閉栓しておいてもよい。これにより、二つの供給流路31から処理対象ガスを導入部Rbに供給できる。
Further, instead of opening only one supply channel 31, two supply channels 31 can be opened. For example, the first and
第1~第3供給流路31a~31cは、図2、図5、図6に示すように、容器本体Rの導入部Rbの端から順に所定の間隔を空けて並んで設けられている。つまり、第1供給流路31aは、導入部Rbの水平方向のうち、中央部よりも-X方向側に接続されている。より具体的には、+X及び-X方向において、導入部RbはL1の長さがあり、第1供給流路31aは、-X方向側の端部から長さL2の位置に、かつ+X方向側の端部から長さL3の位置において導入部Rbに接続されている。L3はL2より大きい(L3>L3)。第2供給流路31bは、第1供給流路31aよりも+X方向側に配置されており、-X方向側の端部から長さL4の位置に、かつ+X方向側の端部から長さL5の位置において導入部Rbに接続されている。L4はL2より大きい(L4>L2)。第3供給流路31cは、第2供給流路31bよりも+X方向側に配置されており、-X方向側の端部から長さL6の位置に、かつ+X方向側の端部から長さL7の位置において導入部Rbに接続されている。L6はL4より大きい(L6>L4)。
As shown in FIGS. 2, 5 and 6, the first to
1箇所に複数の供給流路31が隣接して設けられている場合、一の供給流路31が粉粒により閉塞した場合には、隣接する他の供給流路31にも同様に粉粒が入り込んで閉塞してしまう可能性が高い。上記のように複数の第1~第3供給流路31a~31cが容器本体Rの端から順に所定の間隔を空けて並んで配置されることで、一の供給流路31が粉粒により閉塞した場合でも、他の供給流路31に粉粒が入り込む可能性を低くできる。よって、いずれかの供給流路31が閉塞した場合には、供給流路31の開栓及び閉栓を切り換えて処理対象ガスを継続して容器本体Rに供給可能である。
In the case where a plurality of supply channels 31 are provided adjacently at one location, if one supply channel 31 is blocked by powder particles, the powder particles are also present in the other adjacent supply channels 31 in the same manner. There is a high possibility that it will get in and become blocked. As described above, the plurality of first to
なお、上記では、第1~第3供給流路31a~31cはそれぞれ第1~第3ナット32a~32cにより開栓及び閉栓される。しかし、第1~第3ナット32a~32cは、第1~第3供給流路31a~31cに共通に用いることができてもよい。例えば、第1~第3供給流路31a~31cの第1~第3雄ネジ部33a~33cのねじ切り構造は同一であり、第1~第3ナット32a~32cの第1~第3雌ネジ部32a1~32c1の構造も同一である。よって、いずれの第1~第3ナット32a~32cであっても第1~第3供給流路31a~31cと螺合可能であってもよい。
In the above description, the first to
なお、上記では、触媒容器30に3本の供給流路31を設ける構成を説明したが、供給流路31は2本以上であればよい。
In the above description, the configuration in which the
(3)実験結果
以下では、供給流路31が閉塞する状態について、従来の触媒容器60を用いた実験結果を説明する。
旋回流は、供給流路31から導入部Rbに導入された処理対象ガスが、ある程度流速の速い状態で仕切り体41及び導入部Rbの内壁等と接触することにより生じ易い。発生した旋回流が、仕切り体41の複数の孔43を通過して触媒収容部Ruに導入されると、粉粒が巻き上がり、仕切り体41の複数の孔43を介して導入部に落下し、供給流路を閉塞させる。
(3) Experimental Results In the following, experimental results using the
The swirling flow is likely to occur when the gas to be processed introduced from the supply channel 31 into the introduction portion Rb comes into contact with the
図7は、従来の脱硫器11の触媒容器60の構成を示すものである。従来の触媒容器60は、複数の孔73を有する仕切り体71と、脱硫触媒11cを収容する触媒収容部Ruと、導入部Rbと、供給流路61と、排出流路69とを備える。従来の触媒容器60では、複数の第1~第3供給流路31a~31cを有する本実施形態の触媒容器30とは異なり、1本の供給流路61が上下方向に延びた状態で、-X方向側において導入部Rbと接続されている。また、仕切り体71は、水平面に沿って形成されており、仕切り体71の下面と導入部Rbの上面との間の高さは一定である。
FIG. 7 shows the configuration of the
図8は、図7の従来の触媒容器60の正面図において、ガス流量2.65L/min及びガス流量1.0L/minそれぞれで供給流路61から導入部Rb及び触媒収容部Ruに処理対象ガスを導入した場合の温度分布を示している。触媒容器60内の触媒は、所定の処理温度に加熱されており、供給流路61からは低温の処理対象ガスが導入部Rb及び触媒収容部Ruに導入される。
図8に示すように、ガス流量2.65L/minで供給流路61から導入部Rb及び触媒収容部Ruに処理対象ガスを導入した場合の方が、ガス流量1.0L/minの場合よりも低温の温度分布の広がりが大きいことが分かる。つまり、流量が大きいほど、触媒収容部Ruに流速が大きい状態で処理対象ガスが導入され、処理対象ガスと仕切り体41及び導入部Rbとの接触抵抗が大きく、旋回流が発生する可能性が高いことが分かる。
FIG. 8 is a front view of the
As shown in FIG. 8, the case where the gas to be processed is introduced from the
図9は、従来の触媒容器60の側面図において、ガス流量2.65L/min及びガス流量1.0L/minそれぞれで供給流路61から導入部Rb及び触媒収容部Ruに処理対象ガスを導入した場合の速度ベクトルを示している。なお、図9では、図4に示すように導入部Rbの下面が-Yから+Y方向に向かって高さが高くなるように傾斜している触媒容器を用いている。
FIG. 9 is a side view of the
供給流路61から処理対象ガスが導入部Rbに導入されているが、ガス流量2.65L/minの場合には、流速の速い領域Aの部分が仕切り体71に向かって勢いよく衝突し、領域B及びCにおいて旋回流が生じている。一方、ガス流量1.0L/minの場合には、領域Aの処理対象ガスが仕切り体71に向かっているものの、流速が遅いため仕切り体71との衝突の大きさが小さい。よって、領域B及びCにおいて旋回流はほとんど生じていない。
Although the gas to be processed is introduced from the
図10は、図7の従来の触媒容器60の正面図において、ガス流量2.65L/min及びガス流量1.0L/minそれぞれで供給流路61から導入部Rb及び触媒収容部Ruに処理対象ガスを導入した場合の流跡線を示している。
供給流路61から処理対象ガスが導入部Rbに導入されているが、ガス流量2.65L/minの場合には、流速の速い領域Aの部分が仕切り体71に向かって勢いよく衝突し、領域Dにおいて旋回流が生じている。なお、領域Eは、導入部Rbの空間が領域Dよりも+X及び-X方向において広く、処理対象ガスと導入部Rbとの接触抵抗が小さい。よって、領域Eでは旋回流は生じていない。
FIG. 10 is a front view of the
Although the gas to be processed is introduced from the
一方、ガス流量1.0L/minの場合には、領域Aの処理対象ガスが仕切り体71に向かっているものの、流速が遅いため仕切り体71との衝突の大きさが小さい。よって、領域Dにおいて旋回流はほとんど生じていない。領域Dよりも空間が広い領域Eでも旋回流ほとんど生じていない。
On the other hand, when the gas flow rate is 1.0 L/min, the gas to be processed in the region A is directed toward the
以上の実験結果から、ガス流量を増加させれば供給流路31の閉塞が促進される。本実施形態の構成を採用して代替の供給流路31を設けることで、一の供給流路31が閉塞した場合でも他の供給流路31を用いて、処理対象ガスの供給を継続できることが分かった。 From the above experimental results, the clogging of the supply channel 31 is facilitated by increasing the gas flow rate. By adopting the configuration of the present embodiment and providing an alternative supply channel 31, even if one supply channel 31 is blocked, the other supply channel 31 can be used to continue supplying the gas to be processed. Do you get it.
〔他の実施形態〕
なお上述の実施形態(他の実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
[Other embodiments]
The configurations disclosed in the above-described embodiments (including other embodiments, the same shall apply hereinafter) can be applied in combination with configurations disclosed in other embodiments unless there is a contradiction. The embodiments disclosed in this specification are examples, and the embodiments of the present invention are not limited thereto, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention.
(1)上記実施形態では、脱硫器11、改質器13、CO変成器15及びCO選択酸化反応器17の各処理部の触媒容器30が同様の構成であると説明した。しかし、脱硫器11、改質器13、CO変成器15及びCO選択酸化反応器17の触媒容器30の少なくとも1つが上記実施形態で説明した構成を採用していればよい。
(1) In the above embodiment, the
(2)上記実施形態では、触媒容器30は直方体状であるが、複数の供給流路31を設けることができれば、触媒容器30の形状はこれに限定されない。例えば、触媒容器30は、正方形状、円筒形状及び楕円形状等であってもよい。
(2) In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、3つの第1~第3供給流路31a~31cが設けられているが、供給流路31の数はこれに限定されず、2つであってもよく、4つ以上であってもよい。供給流路31の導入部Rbの接続位置も、複数の供給流路31を設けることができればよく、上記実施形態に限定されない。
Further, in the above embodiment, three first to
また、上記実施形態では、排出流路39は、触媒容器30の上面に接続されている。しかし、触媒容器30で所定の処理が施されたガスを排出できればよく、排出流路39の接続位置はこれに限定されない。例えば、排出流路39は、触媒容器30の上部の側面等に接続されていてもよい。
Further, in the above embodiment, the
(3)上記実施形態では、第1~第3供給流路31a~31cを開栓及び閉栓するため第1~第3供給流路31a~31cの外周に第1~第3雄ネジ部33a~33cを形成し、第1~第3ナット32a~32cの内周に第1~第3雌ネジ部32a1~32c1を形成した。しかし、第1~第3供給流路31a~31cの内周に第1~第3雌ネジ部を形成し、第1~第3雌ネジ部に螺合する第1~第3雄ネジ部33a~33cが外周に形成されたネジ部材(栓体)を設けてもよい。
(3) In the above embodiment, in order to open and close the first to
また、開栓及び閉栓のタイミングは特に限定されないが、当該タイミングとしては、運転開始から所定時間経過した場合、及び、第1~第3供給流路31a~31cが閉塞及び閉塞に近い状態となりエラーが発生した場合等が挙げられる。
In addition , the timing of opening and closing the plug is not particularly limited, but the timing is when a predetermined time has passed since the start of operation, and when the first to third
(4)上記実施形態では、燃料電池として固体高分子形燃料電池を例に挙げた。しかし、燃料電池20は、ジルコニア系及びセレン系等のセラミックス膜をアノードとカソードで挟持したセルを積層して構成される固体酸化物形燃料電池であってもよい。
(4) In the above embodiments, the polymer electrolyte fuel cell was taken as an example of the fuel cell. However, the
(5)上記実施形態では、脱硫器11を設けている。しかし、原燃料として硫黄を含まない、例えばプロパン等の炭化水素系ガスやアルコールなどが用いられる場合には、ガス処理装置10から脱硫器11を省略してもよい。よって、上記実施形態において、ガス処理装置10の処理部を、改質器13、CO変成器15及びCO選択酸化反応器17から構成することもできる。
(5) In the above embodiment, the
さらに、水蒸気改質後の改質ガス中に含まれる一酸化炭素濃度が低い場合には、ガス処理装置10からCO変成器15を省略してもよい。よって、上記実施形態において、ガス処理装置10の処理部を、改質器13及びCO選択酸化反応器17から構成することもできる。
Furthermore, when the concentration of carbon monoxide contained in the reformed gas after steam reforming is low, the
(6)上記実施形態のガス処理装置10には、CO変成器15とCO選択酸化反応器17との間に水蒸気凝縮分離器(図示せず)が設けられていてもよい。水蒸気凝縮分離器は、改質器13で水蒸気改質された改質ガスに含まれる水蒸気を凝縮分離して除去する。水蒸気を除去することで、各処理部を接続するラインの閉塞を抑制できる。
(6) The
また、水蒸気凝縮分離器を経て水蒸気が除去された改質ガスの一部を原燃料ガスに混合してもよい。また、改質器13を経て改質された改質ガスの一部を原燃料ガスに混合してもよい。また、CO変成器15を経たガスの一部を原燃料ガスに混合してもよい。さらには、CO選択酸化反応器17を経たガスの一部を原燃料ガスに混合してもよい。
Also, part of the reformed gas from which water vapor has been removed through the water vapor condensation separator may be mixed with the raw fuel gas. Also, part of the reformed gas reformed through the
(7)上記実施形態のガス処理装置10で用いる原燃料ガスが気体であり、圧縮が必要な場合は、脱硫器11の上流側に圧縮機が設けられてもよい。
(7) When the raw fuel gas used in the
11c~17c :触媒
30 :触媒容器
31 :供給流路
31a~31c :第1~第3供給流路
32a~32c :第1~第3ナット
32a1~32c1 :第1~第3雌ネジ部
33a~33c :第1~第3雄ネジ部
41 :仕切り体
43 :孔
Rb :導入部
Ru :触媒収容部
11c to 17c: catalyst 30: catalyst container 31:
Claims (3)
前記処理対象ガスが下方から上方に向かって通流する容器本体と、
前記容器本体の下面に接続され、前記処理対象ガスを前記容器本体に供給可能な複数の供給流路とを備え、
前記容器本体は、
前記供給流路が一部に接続され、前記処理対象ガスが導入される導入部と、
前記導入部に対して上方に位置し、前記粒状の触媒を収容する触媒収容部と、
前記導入部と前記触媒収容部とを区画する仕切り体とを有し、
前記仕切り体は、前記粒状の触媒の前記導入部への落下を阻止するとともに、前記処理対象ガスを前記導入部から前記触媒収容部へと通過させる複数の開口部を有しており、
前記複数の供給流路は、第1栓体により開栓及び閉栓を切り換え可能な第1供給流路と、第2栓体により開栓及び閉栓を切り換え可能な第2供給流路とを少なくとも含み、
前記第1供給流路及び前記第2供給流路は、第1ねじ切り部及び第2ねじ切り部を有しており、
前記第1栓体は、前記第1ねじ切り部に螺合可能であり、
前記第2栓体は、前記第2ねじ切り部に螺合可能であり、
前記第1栓体及び前記第2栓体は、螺合する側の反対側が閉じられている袋ナット状のナットである、触媒容器。 A catalyst container containing a granular catalyst and through which a gas to be treated can flow,
a container body through which the gas to be treated flows from below to above;
a plurality of supply channels connected to the lower surface of the container body and capable of supplying the gas to be processed to the container body;
The container body is
an introduction part to which the supply channel is partially connected and into which the gas to be processed is introduced;
a catalyst containing portion positioned above the introducing portion and containing the granular catalyst;
a partition that separates the introducing portion and the catalyst containing portion;
The partition body has a plurality of openings that prevent the granular catalyst from falling into the introduction part and allows the gas to be treated to pass from the introduction part to the catalyst storage part,
The plurality of supply channels includes at least a first supply channel that can be switched between opening and closing by a first plug, and a second supply channel that can be switched between opening and closing by a second plug. fruit,
The first supply channel and the second supply channel have a first threaded portion and a second threaded portion,
The first plug can be screwed onto the first threaded portion,
The second plug can be screwed onto the second threaded portion,
The catalyst container , wherein the first plug and the second plug are cap nut-like nuts closed on opposite sides to threads .
前記第1栓体は前記第1及び前記第2供給流路のいずれにも螺合可能であり、前記第2栓体は前記第1及び前記第2供給流路のいずれにも螺合可能である、請求項1又は2に記載の触媒容器。 The first threaded portion of the first supply channel and the second threaded portion of the second supply channel have the same shape,
The first plug can be screwed into any of the first and second supply channels, and the second plug can be screwed into any of the first and second supply channels. 3. The catalyst vessel according to claim 1 or 2 , wherein
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