JP7381795B1

JP7381795B1 - 触媒反応装置

Info

Publication number: JP7381795B1
Application number: JP2023062720A
Authority: JP
Inventors: 葉阿形; 和宏佐藤; 健一宍田; 孝弘増田; 格章福田
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 2023-04-07
Filing date: 2023-04-07
Publication date: 2023-11-16
Anticipated expiration: 2043-04-07

Abstract

【課題】炭素析出反応の効率を向上させることができる触媒反応装置を提供する。【解決手段】一酸化炭素を含む処理ガスと触媒構造体３３とを接触させることによって固体炭素を得る触媒反応装置２０Ｂであって、触媒構造体３３は、処理ガスが通過可能な流路を形成する挿通孔が形成された、金属触媒となり得る金属で構成される筒状構造体であり、触媒構造体３３と接触する前の処理ガスと、触媒反応熱によって昇温されたガスとの間で熱交換を行うように構成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、一酸化炭素を含む処理ガスと触媒構造体とを接触させることによって固体炭素を得る触媒反応装置に関する。

例えば、ごみ焼却施設、化学工場施設、発電施設等のように、燃焼、熱分解等が行われる施設から発生する、一酸化炭素を含む燃焼排ガスの一部を炭素析出装置に供給し、炭素析出装置において炭素を析出させて固体炭素を生成するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

炭素析出装置内には、炭素析出反応を促進し得る金属を主体に構成される触媒が、燃焼排ガスと接触可能に設置されている。また、炭素析出装置内には、触媒上に析出した炭素を触媒から分離させる分離手段が配設されている。

特開２００４－８４９６５号公報

特許文献１においては、触媒上に析出した炭素の分離手段としてスクレーパが用いられており、触媒が凹凸を有する複雑な構造体であると、スクレーパによる析出炭素の分離が困難になるため、触媒の形状は板状とされている。このような板状の触媒を用いる構成では、燃焼排ガスとの接触面積や接触効率の増大を図ることが難しく、炭素析出反応の効率を向上させることができないという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、炭素析出反応の効率を向上させることができる触媒反応装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係る触媒反応装置の特徴構成は、
一酸化炭素を含む処理ガスと触媒構造体とを接触させることによって固体炭素を得る触媒反応装置であって、
前記触媒構造体は、前記処理ガスが通過可能な複数の孔を有する、金属触媒となり得る金属で構成されたメッシュ材を有する筒状構造体であることにある。

本構成の触媒反応装置によれば、触媒構造体は、一酸化炭素を含む処理ガスが通過可能な複数の孔を有する、金属触媒となり得る金属で構成されたメッシュ材を有する筒状構造体である。このため、一酸化炭素を含む処理ガスは、触媒構造体の表面のみならず、触媒構造体における複数の孔の構成面、すなわち触媒構造体を構成する筒状のメッシュ材の複数の網目の内側面にも接触する。これにより、処理ガスとの接触面積の増大を図ることができ、炭素析出反応の効率を向上させることができる。

上記課題を解決するための本発明に係る触媒反応装置の特徴構成は、
一酸化炭素を含む処理ガスと触媒構造体とを接触させることによって固体炭素を得る触媒反応装置であって、
前記触媒構造体は、前記処理ガスが通過可能な流路を形成する挿通孔が複数形成された、金属触媒となり得る金属で構成されるハニカム構造体であることにある。

本構成の触媒反応装置によれば、触媒構造体は、処理ガスが通過可能な流路を形成する挿通孔が複数形成された、金属触媒となり得る金属で構成されるハニカム構造体である。このため、一酸化炭素を含む処理ガスは、触媒構造体の表面のみならず、複数の挿通孔のそれぞれの構成面にも接触することになる。これにより、処理ガスとの接触面積の増大を図ることができ、炭素析出反応の効率を向上させることができる。

上記課題を解決するための本発明に係る触媒反応装置の特徴構成は、
一酸化炭素を含む処理ガスと触媒構造体とを接触させることによって固体炭素を得る触媒反応装置であって、
前記触媒構造体は、棒状で鉛直方向に垂設される金属触媒で構成されることにある。

本構成の触媒反応装置によれば、触媒構造体は、棒状で鉛直方向に垂設される金属触媒で構成される。このため、一酸化炭素を含む処理ガスは、滞留することなく棒状の金属触媒を包み込むように流れながら接触することになり、炭素析出反応によって析出した固体炭素は、棒状の触媒構造体の表面に付着・堆積し、炭素析出反応が進むに従って棒状の触媒構造体に沿うように鉛直方向に成長し、遂には自重により触媒構造体から離脱・落下する。これにより、処理ガスとの接触効率の増大を図ることができ、炭素析出反応の効率を向上させることができるとともに、従来のスクレーパのような特別な分離手段を設けなくても、固体炭素を容易に回収することができる。

本発明に係る触媒反応装置において、
触媒反応温度が４００～７００℃であることが好ましい。

本構成の触媒反応装置によれば、触媒反応温度が４００～７００℃に設定されるので、炭素析出反応が促進され、炭素析出反応の効率をより向上させることができる。

本発明に係る触媒反応装置において、
前記固体炭素を前記触媒構造体から分離除去する分離除去手段を備えることが好ましい。

本構成の触媒反応装置によれば、分離除去手段によって固体炭素を触媒構造体から分離除去することができる。これにより、固体炭素を効率よく回収することができる。また、触媒構造体の表面が析出炭素によって被覆されると触媒作用が阻害されて炭素析出反応効率が低下するが、分離除去手段によって固体炭素を触媒構造体から分離除去することで触媒機能を速やかに回復することができ、長期に亘って固体炭素を安定的に得ることができる。

本発明に係る触媒反応装置において、
前記触媒構造体と接触する前の前記処理ガスと、触媒反応熱によって昇温されたガスとの間で熱交換を行うように構成されていることが好ましい。

本構成の触媒反応装置によれば、触媒構造体と接触する前の処理ガスと、触媒反応熱によって昇温されたガスとの間で熱交換が行われるため、炭素析出反応に適した触媒反応温度まで処理ガスを昇温するためのエネルギーを削減することができ、省エネルギー化を図ることができる。

本発明に係る触媒反応装置において、
前記処理ガスが導入されるとともに、導入された前記処理ガスと接触可能に前記触媒構造体が配されるケーシングをさらに備え、
前記ケーシングに導入される前記処理ガスと、既に前記ケーシングに導入されており、且つ触媒反応熱によって昇温された前記処理ガスとの間で熱交換が行われるように構成されていることが好ましい。

本構成の触媒反応装置によれば、ケーシングに導入される処理ガスと、既にケーシングに導入されており、且つ触媒反応熱によって昇温された処理ガスとの間で熱交換が行われるため、炭素析出反応に適した触媒反応温度まで処理ガスを昇温するためのエネルギーを削減することができ、省エネルギー化を図ることができる。

本発明に係る触媒反応装置において、
前記処理ガスが導入されるとともに、導入された前記処理ガスと接触可能に前記触媒構造体が配されるケーシングをさらに備え、
前記ケーシングに導入される前の前記処理ガスと、前記ケーシングから導出される、触媒反応熱によって昇温されたオフガスとの間で熱交換が行われるように構成されていることが好ましい。

本構成の触媒反応装置によれば、ケーシングに導入される前の処理ガスと、ケーシングから導出される、触媒反応熱によって昇温されたオフガスとの間で熱交換が行われるため、炭素析出反応に適した触媒反応温度まで処理ガスを昇温するためのエネルギーを削減することができ、省エネルギー化を図ることができる。

上記課題を解決するための本発明に係る触媒反応装置の特徴構成は、
一酸化炭素を含む処理ガスと触媒構造体とを接触させることによって固体炭素を得る触媒反応装置であって、
前記触媒構造体は、前記処理ガスが通過可能な流路を形成する挿通孔が形成された、金属触媒となり得る金属で構成される筒状構造体であり、
前記触媒構造体と接触する前の前記処理ガスと、触媒反応熱によって昇温されたガスとの間で熱交換を行うように構成されていることにある。

本構成の触媒反応装置によれば、触媒構造体は、処理ガスが通過可能な流路を形成する挿通孔が形成された、金属触媒となり得る金属で構成される筒状構造体である。このため、一酸化炭素を含む処理ガスは、触媒構造体の表面のみならず、挿通孔の構成面にも接触することになる。これにより、処理ガスとの接触面積の増大を図ることができ、炭素析出反応の効率を向上させることができる。また、本構成の触媒反応装置によれば、触媒構造体と接触する前の処理ガスと、触媒反応熱によって昇温されたガスとの間で熱交換が行われるため、炭素析出反応に適した触媒反応温度まで処理ガスを昇温するためのエネルギーを削減することができ、省エネルギー化を図ることができる。

本発明に係る触媒反応装置において、
ガスを導入するためのガス導入部が設けられたガス導入室と、ガスを導出するためのガス導出部が設けられたガス導出室とを有するケーシングをさらに備え、
前記挿通孔を通して前記処理ガスが前記ガス導入室から前記ガス導出室へと流れるように前記触媒構造体が前記ガス導入室に配設されることが好ましい。

本構成の触媒反応装置によれば、ガス導入部を通してガス導入室に導入される処理ガスと、既にガス導入室に導入されており、且つガス導入室に配設される触媒構造体での触媒反応熱によって昇温された処理ガスとの間で熱交換が行われる。このため、ガス導入室に配設される触媒構造体での炭素析出反応に適した触媒反応温度まで処理ガスを昇温するためのエネルギーを削減することができる。

本発明に係る触媒反応装置において、
前記ガス導入部を通して前記ガス導入室に導入される前の前記処理ガスと、前記ガス導出室から前記ガス導出部を通して導出される、触媒反応熱によって昇温されたオフガスと、の間で熱交換する熱交換部を有する加熱器をさらに備えることが好ましい。

本構成の触媒反応装置によれば、ガス導入部を通してガス導入室に導入される前の処理ガスと、ガス導出室からガス導出部を通して導出される、触媒反応熱によって昇温されたオフガスとの間で加熱器の熱交換部により熱交換が行われ、ガス導入室に導入される前の処理ガスが加熱器によって加熱される。このため、ガス導入室に配設される触媒構造体での炭素析出反応に適した触媒反応温度まで処理ガスを昇温するためのエネルギーをより削減することができる。

図１は、本発明に係る触媒反応装置を備える、二酸化炭素の固体炭素化設備の概略構成を示すブロック図である。図２は、本発明の第一実施形態に係る触媒反応装置を模式的に示す構造説明図である。図３は、本発明の第二実施形態に係る触媒反応装置を模式的に示す構造説明図である。図４は、本発明の第三実施形態に係る触媒反応装置を模式的に示す構造説明図である。図５は、触媒構造体の説明図である。

以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、廃棄物焼却処理施設に付設された二酸化炭素の固体炭素化設備に本発明の触媒反応装置を適用した例について説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることは意図しない。なお、以下の説明において、排ガス供給ライン７、処理ガスライン１０、水素供給ライン２３、オフガス導入ライン５１及びオフガス導出ライン５３は、所要の配管やダクト等によって構成されるガス管路である。

＜二酸化炭素の固体炭素化設備の概略構成＞
図１は、本発明に係る触媒反応装置２０を備える、二酸化炭素の固体炭素化設備１の概略構成を示すブロック図である。図１に示す二酸化炭素の固体炭素化設備１（以下、単に「固体炭素化設備１」と称する。）は、二酸化炭素回収装置５を備えている。二酸化炭素回収装置５には、廃棄物焼却処理施設３の焼却炉から排出される燃焼排ガスが排ガス供給ライン７を介して導入される。二酸化炭素回収装置５は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収する。

ここで、二酸化炭素回収装置５としては、例えば、化学吸収法、膜分離法、物理吸収法、固体吸収法等を利用した装置が挙げられる。化学吸収法による二酸化炭素回収装置５は、例えば、アミン吸収液を利用したものであって、燃焼排ガス中の二酸化炭素をアミンと化学結合（反応）させて、二酸化炭素だけを分離回収するように構成されている。膜分離法による二酸化炭素回収装置５は、分離機能を有する固体の薄膜を用い、その透過選択性を利用して排ガス中から二酸化炭素を分離回収するように構成されている。物理吸収法による二酸化炭素回収装置５は、排ガス中の二酸化炭素を液体中に溶解させることにより分離回収するように構成されている。固体吸収法による二酸化炭素回収装置５は、ゼオライトや活性炭等を物理吸着の吸着剤として用い、又はアルカリ金属やアミン類を担持した無機多孔質材料を化学吸着の吸着剤として用い、排ガス中の二酸化炭素を吸着剤に吸着させて分離回収するように構成されている。

固体炭素化設備１は、二酸化炭素回収装置５からの処理ガスが流れる処理ガスライン１０上に配設される逆シフト反応装置１５及び触媒反応装置２０をさらに備えている。なお、固体炭素化設備１において、処理ガスライン１０を流れる、逆シフト反応装置１５に導入される前の処理ガスを、必要に応じて予熱器（図示省略）及び加熱器（図示省略）によって予熱・加熱するように構成してもよい。

＜逆シフト反応装置＞
逆シフト反応装置１５には、二酸化炭素回収装置５から処理ガスライン１０を介して二酸化炭素を含む処理ガスが供給されるとともに、例えば水素貯留タンク２１及び水素供給ライン２３を含む水素供給手段２５から処理ガスライン１０を介して水素が供給される。逆シフト反応装置１５においては、以下の式（１）で示す逆シフト反応により、二酸化炭素と水素とから、一酸化炭素と水とを生成する。
ＣＯ_２＋Ｈ_２ → ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ・・・（１）

逆シフト反応装置１５は、前記式（１）で示す反応を促進させる金属触媒を内部に充填した反応装置であり、反応装置内部において、酸化還元反応（二酸化炭素から一酸化炭素への還元、及び水素の酸化（燃焼）による水の生成）の両方を行うものである。

＜触媒反応装置＞
触媒反応装置２０は、以下の式（２）で示す固体炭素化反応（炭素析出反応）により、逆シフト反応装置１５によって生成された一酸化炭素を炭素に変換（還元）するとともに、副次的に二酸化炭素を生成する。
２ＣＯ → Ｃ＋ＣＯ_２・・・（２）

触媒反応装置２０は、前記式（２）の反応を促進させる金属触媒を内部に充填した反応装置であり、反応装置内部で一酸化炭素の還元及び酸化の両方を行うものである。触媒反応装置２０においては、一酸化炭素を反応装置内部に通過させて金属触媒と接触させることにより、反応装置内部で炭素が金属触媒表面に析出される。触媒反応装置２０の内部における触媒反応温度は、好ましくは４００～７００℃である（本例では、５００℃程度）。

以上のような固体炭素化設備１においては、主として、二酸化炭素回収工程、逆シフト反応工程及び炭素析出反応工程の各工程が行われる。

＜二酸化炭素回収工程＞
二酸化炭素回収工程は、廃棄物焼却処理施設３の焼却炉から排出されて、除塵処理及び有害物質除去処理を経た燃焼排ガスを、排ガス供給ライン７を介して二酸化炭素回収装置５に導入し、例えば、アミン系の吸収液が収容された吸収塔に導入して当該吸収液と接触させ、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収した吸収液を吸収塔から再生塔へと送り、再生塔で吸収液から二酸化炭素を放散させて回収することによって行われる。二酸化炭素回収装置５からの二酸化炭素を含む処理ガスは、処理ガスライン１０を介して逆シフト反応装置１５に導入される。

＜逆シフト反応工程＞
逆シフト反応工程は、水素供給手段２５からの水素を二酸化炭素と共に含む処理ガスが逆シフト反応装置１５に導入され、反応装置内部での二酸化炭素の還元及び水素の酸化による前記式（１）で示す逆シフト反応が進むことによって行われる。逆シフト反応工程においては、一酸化炭素と水（水蒸気）とが生成される。

＜炭素析出反応工程＞
炭素析出反応工程は、逆シフト反応工程において生成された一酸化炭素を含む処理ガスが触媒反応装置２０に導入され、反応装置内部での一酸化炭素の還元及び酸化による前記式（２）で示す反応が進むことによって行われる。炭素析出反応工程においては、金属触媒の作用によって一酸化炭素が炭素に変換（還元）され、触媒反応装置２０の内部で炭素が金属触媒表面に析出される。析出された炭素は、固体炭素として回収される。

＜触媒反応装置の詳細説明＞
次に、触媒反応装置２０について詳述する。触媒反応装置２０は、以下に述べる複数の実施形態に係る触媒反応装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを総称するものである。

〔第一実施形態〕
図２は、本発明の第一実施形態に係る触媒反応装置２０Ａを模式的に示す構造説明図である。図２に示す触媒反応装置２０Ａは、一酸化炭素を含む処理ガスが処理ガスライン１０を介して導入されるケーシング３１と、ケーシング３１の内部に配設される複数の触媒構造体３３と、処理ガスライン１０における逆シフト反応装置１５（図１参照）とケーシング３１との間に介設される加熱器３５とを備え、炭素析出反応に必要な反応温度の下で処理ガスと触媒構造体３３とを接触させることによって固体炭素を得るように構成されている。

＜ケーシング＞
ケーシング３１の内部は、仕切プレート３７によって仕切られている。本例の場合は、仕切プレート３７によってケーシング３１の内部が二室に仕切られている。ケーシング３１の内部には、仕切プレート３７の一側（上側）にガス導入室４１が区画形成されている。また、ケーシング３１の内部には、仕切プレート３７の他側（下側）にガス導出室４３が区画形成されている。ケーシング３１には、ガス導入室４１に通じるガス導入部４５が設けられるとともに、ガス導出室４３に通じるガス導出部４７が設けられている。ガス導入部４５は、加熱器３５が途中に設けられた処理ガスライン１０を介して逆シフト反応装置１５（図１参照）に接続されている。ガス導出部４７は、オフガス導入ライン５１、加熱器３５及びオフガス導出ライン５３を介して、処理ガスライン１０における逆シフト反応装置１５（図１参照）と加熱器３５との間の部分に接続されている。

仕切プレート３７には、触媒構造体３３の吊り下げ用開口部が所要個数設けられており、各吊り下げ用開口部からは、触媒構造体３３がガス導出室４３の内部に配されるように挿通されて後述する鍔６３（図５参照）が仕切プレート３７に係止されることで仕切プレート３７に吊り下げ支持されている。

ケーシング３１において、漏斗状に形成された下部には、下方に向けて延在する取出ダクト５５が連設されている。取出ダクト５５の途中には、ロータリーバルブ５７が介設されている。ケーシング３１の内部においては、後述する炭素分離除去動作が行われることによって触媒構造体３３から固体炭素が分離除去される。分離除去された固体炭素は、ケーシング３１の下部に一旦貯留される。そして、ロータリーバルブ５７を適宜開くことにより、ケーシング３１の内部から固体炭素が取出ダクト５５を介して取り出される。取り出された固体炭素は、例えば、燃焼排ガスの浄化剤や、工業製品の材料等として有効利用される。

＜触媒構造体＞
触媒構造体３３は、処理ガスが通過可能な孔を多数有する前記式（２）の反応を促進させる金属触媒で構成されている。すなわち、触媒構造体３３は、主として、前記式（２）の反応を促進させる金属触媒となり得る金属で構成されるストランドを多数の網目が形成されるように編み組されて構成されるメッシュ材から構成されており、ストランドで囲まれた隙間によって処理ガスが通過可能な孔が形成される。こうして、触媒構造体３３は、担体を用いることなく、当該触媒構造体３３そのものが実質的に金属触媒で構成されている（後述する第二実施形態及び第三実施形態においても同様）。なお、「実質的に金属触媒で構成されている」とは、厳密に重量ベースで１００％が金属触媒で構成されていることが好ましいが、実用的には重量ベースで９５％以上が金属触媒で構成されていれば、「実質的に金属触媒で構成されている」ものとして本発明の範囲に含まれるものとする。

図５は、触媒構造体３３の説明図である。図５（ａ）は、第一実施形態に係る触媒反応装置２０Ａで用いられる触媒構造体３３を一部破断して示す全体斜視図である。図５（ａ）に示すように、触媒構造体３３は、処理ガスが通過可能な多数の孔３３ａを有する筒状（本例では円筒状）に形成されたメッシュ材を有し、当該筒状に形成されたメッシュ材の底部が円板状の閉止プレート６１で閉鎖される一方、上端側が上方に向けて開放された、有底の筒状構造体である。触媒構造体３３の上端部には、外向きに張り出すように環状（本例では円環状）の鍔６３が付設されて鍔付き触媒構造体６５として仕切プレート３７に対し着脱可能とされている。なお、鍔付き触媒構造体６５において、触媒構造体３３は、実質的に金属触媒で構成されるため、閉止プレート６１及び鍔６３も当然に同じ金属触媒で構成されるものとしてもよいが、円筒部分への閉止プレート６１及び鍔６３の取付部については、リベット留めや溶接等を行うために若干の異種金属を用いてもよく、本発明は、このような異種金属の使用を完全に排除するものではない。

図２に示すように、鍔付き触媒構造体６５においては、触媒構造体３３の下端から上端近傍に亘る大部分がガス導出室４３の内部に差し込まれる一方で、触媒構造体３３の開放された上端側がガス導入室４１に臨ませて配され、仕切プレート３７の吊り下げ用開口部の周縁に鍔６３（図５（ａ）参照）が係止されている。

＜加熱器＞
加熱器３５は、ケーシング３１からのオフガス（排ガス）を導入及び導出するためのオフガス導入口及びオフガス導出口をそれぞれ有している。オフガス導入口は、オフガス導入ライン５１を介してケーシング３１におけるガス導出部４７と接続されている。オフガス導出口は、オフガス導出ライン５３を介して、処理ガスライン１０における逆シフト反応装置１５（図１参照）と加熱器３５との間の部分に接続されている。加熱器３５は、ガス導出部４７からのオフガスを熱媒体としてオフガス導入ライン５１を介して導入し、導入したオフガスと処理ガスライン１０を流れる処理ガスとの間で熱交換する熱交換部を有している。加熱器３５は、導入されるオフガスを熱源として、処理ガスライン１０を流れる処理ガスを昇温（加熱）する。

触媒反応装置２０Ａにおいて、未反応ガスや副生二酸化炭素を含むオフガスは、加熱器３５の前段側において処理ガスライン１０を流れる処理ガスと混合される。こうして、未反応ガスを含むオフガスを、再度、固体炭素の原料として循環利用することにより、固体炭素化の歩留まりを向上させることができる（後述する第二実施形態及び第三実施形態においても同様）。

＜分離除去手段＞
触媒反応装置２０Ａは、固体炭素を触媒構造体３３から分離・除去する分離除去手段をさらに備えている。分離除去手段としては、固体炭素を圧縮流体によって触媒構造体３３から払い落とす払落し装置７０を挙げることができる。

図２に示すように、払落し装置７０は、エアコンプレッサ７１と、エアコンプレッサ７１からの圧縮空気が流通される主供給管７２と、主供給管７２に介設される減圧弁７３と、主供給管７２から分岐して各触媒構造体３３のグループへと繋がる分岐供給管７４と、分岐供給管７４の管路を開閉する開閉弁７５と、分岐供給管７４の先端側に配される噴射ノズル７６とを備えている。ここで、噴射ノズル７６は、円筒状に形成された触媒構造体３３の内部へと圧縮空気を噴射することができるように、触媒構造体３３の上方に配設されている。

払落し装置７０においては、図示されない制御装置からの開信号を受けて開閉弁７５が開かれると、エアコンプレッサ７１からの圧縮空気が主供給管７２、分岐供給管７４及び噴射ノズル７６を介して触媒構造体３３の内部へと噴射され、触媒構造体３３における閉止プレート６１で閉鎖された底部以外の内周側から外周側へと圧縮空気を通過させることで触媒構造体３３に付着堆積した固体炭素を吹き飛ばして触媒構造体３３から固体炭素を分離除去するように構成されている。なお、触媒構造体３３の内部へと噴射される圧縮空気の空気圧は、図示されない制御装置からの減圧信号を受ける減圧弁７３によって調整される。また、圧縮空気の噴射の間隔は、図示されない制御装置からの開閉信号を受ける開閉弁７５によって調整される。

払落し装置７０とは別の分離除去手段としては、例えば、仕切プレート３７上の適宜位置に設置して仕切プレート３７を介して触媒構造体３３を振動させる電気式又は空気式のバイブレータ８０を挙げることができる。図２においては、払落し装置７０とバイブレータ８０とを併用した態様例を示しているが、払落し装置７０及びバイブレータ８０の何れか一方のみを用いる態様であってもよい。

図示による説明は省略するが、分離除去手段としては、その他に、打撃や衝撃によって触媒構造体３３を強制的に揺らすハンマリング装置やノッカ装置等を挙げることができるとともに、スクレーパ等によって機械的に掻き取る掻き取り装置を挙げることができる（後述する第二実施形態及び第三実施形態においても同様）。

以上に述べたように構成される図２に示す触媒反応装置２０Ａにおいて、処理ガスライン１０を流れる一酸化炭素を含む処理ガスは、加熱器３５で加熱された後にガス導入部４５を通してガス導入室４１に導入される。ガス導入室４１に導入された処理ガスは、円筒状の触媒構造体３３の内部へと流れ、閉止プレート６１（図５（ａ）参照）で閉鎖された底部以外の内周側から多数の孔３３ａ（図５（ａ）参照）を通して外周側のガス導出室４３へと流れる。この際、処理ガスは、触媒構造体３３の内周側表面に接触するとともに、触媒構造体３３に設けられた多数の孔３３ａ（図５（ａ）参照）の構成面、すなわち触媒構造体３３を構成するメッシュ材の多数の網目の内側面に接触し、さらに触媒構造体３３の外周側表面に接触する。これにより、触媒構造体３３においては、金属触媒の作用によって前記式（２）で示す反応が進むことにより、主として、触媒構造体３３の内周側及び外周側のそれぞれの表面、並びに触媒構造体３３に設けられた多数の孔３３ａ（図５（ａ）参照）の構成面に固体炭素が析出される。

触媒反応装置２０Ａによれば、一酸化炭素を含む処理ガスは、触媒構造体３３の内周側表面及び外周側表面のみならず、多数の孔３３ａ（図５（ａ）参照）のそれぞれの構成面にも接触するので、処理ガスと接触する触媒構造体３３の接触面積の増大を図ることができ、炭素析出反応の効率を向上させることができる。

触媒反応装置２０Ａにおいては、触媒構造体３３による炭素析出反応によって析出させた固体炭素を分離除去手段により適宜のタイミングで分離除去する動作が行われる。ここでは、払落し装置７０を用いた分離除去動作について説明する。

払落し装置７０において、適宜のタイミングで図示されない制御装置からの開信号を開閉弁７５が受けて開閉弁７５が開かれると、エアコンプレッサ７１からの圧縮空気が主供給管７２、分岐供給管７４及び噴射ノズル７６を介して円筒状の触媒構造体３３の内部へと噴射される。これにより、触媒構造体３３における閉止プレート６１（図５（ａ）参照）で閉鎖された底部以外の内周側から外周側へと圧縮空気が多数の孔３３ａ（図５（ａ）参照）を通して通過され、触媒構造体３３に付着堆積した固体炭素が吹き飛ばされて触媒構造体３３から固体炭素が分離除去される。

触媒構造体３３から分離除去された固体炭素は、ケーシング３１の下部に一旦貯留される。そして、ロータリーバルブ５７を適宜開くことにより、ケーシング３１の内部から固体炭素が取出ダクト５５を介して取り出される。取り出された固体炭素は、例えば、燃焼排ガスの浄化剤や、工業製品の材料等として有効利用される。

ガス導出室４３において、処理ガスは、触媒構造体３３の内周側表面に接触し、触媒構造体３３を構成するメッシュ材の多数の孔３３ａ（図５（ａ）参照）の構成面に接触し、さらに触媒構造体３３の外周側表面に接触することにより、炭素析出反応に伴う触媒反応熱によって昇温される。こうして、触媒反応熱によって昇温された、前記処理ガスの触媒反応後のガスは、オフガスとしてガス導出部４７からオフガス導入ライン５１を介して加熱器３５に導入される。加熱器３５は、導入したオフガスと処理ガスライン１０を流れる処理ガスとの間で熱交換して、これからガス導入部４５を通してガス導入室４１に導入される処理ガスを加熱する。こうして、ケーシング３１に導入される前の処理ガスと、ケーシング３１から導出される触媒反応熱によって昇温されたオフガスとの間で熱交換が行われるため、炭素析出反応に適した触媒反応温度まで処理ガスを昇温するためのエネルギーを削減でき、省エネルギー化を図ることができる。

さらに、ケーシング３１の内部においては、ガス導入部４５を通してケーシング３１の内部に導入される処理ガスと、既にケーシング３１の内部に導入されており、且つ触媒反応熱によって昇温された処理ガスとの間で熱交換が行われるため、省エネルギー化をより効果的に図ることができる。

〔第二実施形態〕
図３は、本発明の第二実施形態に係る触媒反応装置２０Ｂを模式的に示す構造説明図である。第二実施形態において、第一実施形態と同一又は同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明は省略することとし、以下においては、第二実施形態に特有の部分を中心に説明する。

＜ケーシング＞
図３に示す触媒反応装置２０Ｂにおいて、ケーシング３１には、図２に示す第一実施形態の触媒反応装置２０Ａとは逆に、仕切プレート３７の他側（下側）にガス導入室４１が区画形成される一方、仕切プレート３７の一側（上側）にガス導出室４３が区画形成されている。ここで、ガス導入部４５は、仕切プレート３７によって吊り下げ支持されてガス導入室４１の内部に配される触媒構造体３３の上部に向けて臨ませるような高さ位置でケーシング３１に配設されている。

ケーシング３１において、ガス導入部４５は、加熱器３５が途中に設けられた処理ガスライン１０を介して逆シフト反応装置１５（図１参照）に接続されている。一方、ガス導出部４７は、オフガス導入ライン５１、加熱器３５及びオフガス導出ライン５３を介して処理ガスライン１０における逆シフト反応装置１５（図１参照）と加熱器３５との間の部分に接続されている。仕切プレート３７には、触媒構造体３３の吊り下げ用の開口部が所要個数設けられており、各開口部からは、触媒構造体３３がガス導入室４１の内部に配されるように仕切プレート３７によって吊り下げ支持されている。

＜触媒構造体＞
触媒構造体３３は、処理ガスが通過可能な孔を有する前記式（２）の反応を促進させる金属触媒で構成されている。すなわち、触媒構造体は、前記式（２）の反応を促進させる金属触媒となり得る金属で構成されており、処理ガスが通過可能な流路を形成する挿通孔を有している。

図５は、触媒構造体の説明図である。図５（ｂ）及び（ｃ）は、第二実施形態に係る触媒反応装置２０Ｂで用いられる触媒構造体３３を示す全体斜視図である。第二実施形態の触媒反応装置２０Ｂにおいては、図５（ｂ）に示すような筒状の触媒構造体３３や、図５（ｃ）に示すようなハニカム構造（特殊ハニカム構造）の触媒構造体３３を用いることができる。

図５（ｂ）に示す触媒構造体３３は、処理ガスが通過可能な流路を形成する挿通孔３３ｂを中心部において長軸方向に有する筒状（本例では円筒状）に形成された筒状構造体の触媒である。図５（ｂ）に示す触媒構造体３３においては、上下方向に挿通孔３３ｂを向けるような姿勢に保たれて、開放された上端がガス導出室４３に臨ませて配され、開放された下端から上端近傍に亘る大部分がガス導入室４１の内部に差し込まれ、挿通孔３３ｂを通して処理ガスがガス導入室４１からガス導出室４３へと流れるようにガス導入室４１に配されている。

図５（ｃ）に示す触媒構造体３３は、処理ガスが通過可能な流路を形成する挿通孔３３ｃが複数形成されたハニカム構造体の触媒である。ここで、「ハニカム構造」とは、開口部の形状（挿通孔３３ｃの断面形状）が正六角形状の六角形筒が複数集合して一体化したような通常のハニカム構造を含むとともに、特殊ハニカム構造、すなわち開口部の形状が六角形以外の多角形状の多角形筒が複数集合して一体化したようなものや、開口部の形状が円形状や楕円状の非多角形筒が複数集合して一体化したようなもの、開口部の形状が異形状の異形断面筒が複数集合して一体化したようなものを含む。図５（ｃ）においては、開口部の形状が四角形（正方形）の矩形筒が複数集合して一体化したハニカム構造を一例として挙げている。図５（ｃ）に示す触媒構造体３３においても、上下方向に複数の挿通孔３３ｃを向けるような姿勢に保たれて、開放された上端がガス導出室４３に臨ませて配され、開放された下端から上端近傍に亘る大部分がガス導入室４１の内部に差し込まれ、挿通孔３３ｂを通して処理ガスがガス導入室４１からガス導出室４３へと流れるようにガス導入室４１に配されている。図５（ｃ）に示す触媒構造体３３によれば、挿通孔３３ｃが複数設けられる構成であるため、図５（ｂ）に示す触媒構造体３３よりも、処理ガスとの接触面積をより増大させることができる。

図３に示すように、触媒反応装置２０Ｂにおいては、図５（ｂ）及び（ｃ）に示す触媒構造体３３の下端から上端近傍に亘る大部分がガス導入室４１の内部に差し込まれる一方で、触媒構造体３３の開放された上端側がガス導出室４３に臨ませて配され、上端部が仕切プレート３７の吊り下げ用開口部の周縁に図示されない公知の取付手段によって取り付けられている。

払落し装置７０において、噴射ノズル７６は、触媒構造体３３の挿通孔３３ｂ，３３ｃの内部へと圧縮空気を噴射することができるように、触媒構造体３３の上方に配設されている。

以上に述べたように構成される触媒反応装置２０Ｂにおいて、処理ガスライン１０を流れる一酸化炭素を含む処理ガスは、加熱器３５で加熱された後にガス導入部４５を通してガス導入室４１に導入される。ガス導入部４５を通してガス導入室４１に導入された処理ガスは、ガス導入部４５が触媒構造体３３の上部に向けて臨ませるような高さ位置に配されることから、触媒構造体３３の上部に向けて流れた後、ケーシング３１におけるガス導入部４５が設けられた一側側壁と対向する他側側壁に当たってケーシング３１の下部に向かう流れに変向し、その後、触媒構造体３３の下方側から挿通孔３３ｂ，３３ｃの内部へと流れ、挿通孔３３ｂ，３３ｃを通って触媒構造体３３の上方へと進み、ガス導出室４３へと流れる。この際、処理ガスは、触媒構造体３３の一端部（上部）から他端部（下部）に亘って当該触媒構造体３３の外側表面に接触するとともに、触媒構造体３３に設けられた挿通孔３３ｂ，３３ｃの構成面（内側面）に接触する。これにより、触媒構造体３３においては、金属触媒の作用によって前記式（２）で示す反応が進むことにより、触媒構造体３３の外側表面及び挿通孔３３ｂ，３３ｃの構成面に固体炭素が析出される。

触媒反応装置２０Ｂによれば、一酸化炭素を含む処理ガスは、触媒構造体３３の外側表面のみならず、挿通孔３３ｂ，３３ｃの構成面にも接触するので、処理ガスと接触する触媒構造体３３の接触面積の増大を図ることができ、炭素析出反応の効率を向上させることができる。

第二実施形態の触媒反応装置２０Ｂにおいても、第一実施形態の触媒反応装置２０Ａと同様の固体炭素の分離除去動作が行われ、分離除去された固体炭素は同様に有効利用される。

ガス導入室４１において、処理ガスは、触媒構造体３３の上部から下部に亘って当該触媒構造体３３の外側表面に接触することにより、触媒構造体３３との炭素析出反応が進みつつ触媒反応熱によって昇温された触媒構造体３３と熱交換が行われることで昇温される。触媒構造体３３との炭素析出反応が進行中の処理ガスは、さらに触媒構造体３３における挿通孔３３ｂ，３３ｃの構成面との接触によって炭素析出反応が進みつつ触媒反応熱によって昇温された触媒構造体３３と熱交換が行われる。こうして、触媒反応熱によって昇温された、前記処理ガスの触媒反応後のガスは、オフガスとしてガス導出部４７からオフガス導入ライン５１を介して加熱器３５に導入される。加熱器３５は、導入したオフガスと処理ガスライン１０を流れる処理ガスとの間で熱交換して、これからガス導入部４５を通してガス導入室４１に導入される処理ガスを加熱する。こうして、ケーシング３１に導入される前の処理ガスと、ケーシング３１から導出される触媒反応熱によって昇温されたオフガスとの間で熱交換が行われるため、炭素析出反応に適した触媒反応温度まで処理ガスを昇温するためのエネルギーを削減でき、省エネルギー化を図ることができる。

さらに、ガス導入室４１においては、ガス導入部４５を通して導入される処理ガスと、既にガス導入室４１に導入されており、且つ触媒反応熱によって昇温された処理ガスとの間で熱交換が行われるため、炭素析出反応に適した触媒反応温度まで処理ガスを昇温するためのエネルギーを削減でき、省エネルギー化をより効果的に図ることができる。

〔第三実施形態〕
図４は、本発明の第三実施形態に係る触媒反応装置２０Ｃを模式的に示す構造説明図である。第三実施形態において、先の実施形態と同一又は同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明は省略することとし、以下においては、第三実施形態に特有の部分を中心に説明する。

＜ケーシング＞
図４に示す触媒反応装置２０Ｃにおいて、処理ガスが導入されるケーシング３１は、一側（図４において左側）に当該ケーシング３１の内部に通じるガス導入部４５を有するとともに、他側（図４において右側）に当該ケーシング３１の内部に通じるガス導出部４７を有している。ガス導入部４５は、加熱器３５が途中に設けられた処理ガスライン１０を介して逆シフト反応装置１５（図１参照）に接続されている。ガス導出部４７は、オフガス導入ライン５１、加熱器３５及びオフガス導出ライン５３を介して処理ガスライン１０における逆シフト反応装置１５（図１参照）と加熱器３５との間の部分に接続されている。ガス導入部４５とガス導出部４７とは、互いに対向する同一の高さ位置に配されている。これにより、ガス導入部４５を通してケーシング３１の内部に導入された処理ガスは、ガス導出部４７に向かって水平に流れるようにされている。

＜触媒構造体＞
ケーシング３１の天井部には、当該ケーシング３１の内部において、ガス導入部４５とガス導出部４７との間に配されるように複数の触媒構造体３３が取り付けられている。触媒構造体３３は、棒状の金属触媒で構成されている。棒状に形成された複数の触媒構造体３３のそれぞれは、ガス導入部４５からガス導出部４７に向かって流れる処理ガスのガス流れ方向と交差する方向に延在するのが好ましい。本例では、ガス導入部４５からガス導出部４７に向かって水平に流れる処理ガスのガス流れ方向に対し、直交する方向である鉛直方向に延在するような棒状の触媒構造体３３がケーシング３１の天井部から複数垂設されている。本例では、触媒構造体３３は、中身が詰まった断面の中実棒状の金属触媒で構成されている。このように、触媒構造体３３を構成する金属触媒として中実棒材を用いることにより、中空棒材を用いる場合よりも、各々の触媒構造体３３をより細長く形成することができ、これによって触媒構造体３３をより多くケーシング３１の天井部に取り付けることができる。従って、複数の触媒構造体３３の全体に対する処理ガスの接触面積をより増大させることができて、炭素析出反応の効率を一段と向上させることができる。また、触媒構造体３３を下方に進むに従って次第に細くなる先細棒状としてもよい。こうすると、後述のように炭素析出反応が進むに従って棒状の触媒構造体３３に沿うように鉛直方向に成長した固体炭素が自重によってより容易に離脱・落下させることができる。

払落し装置７０において、噴射ノズル７６は、棒状に形成された触媒構造体３３の長手方向（鉛直方向）に沿ってケーシング３１の内部へと圧縮空気を噴射することができるように、ケーシング３１の天井部に配設されている。

ケーシング３１の天井部には、当該天井部上の適宜位置に設置して当該天井部を介して触媒構造体３３を振動させるバイブレータ８０を設けることができる。

以上に述べたように構成される触媒反応装置２０Ｃにおいて、処理ガスライン１０を流れる一酸化炭素を含む処理ガスは、加熱器３５で加熱された後にガス導入部４５を通してケーシング３１の内部に導入される。ガス導入部４５を通してケーシング３１の内部に導入された処理ガスは、ガス導入部４５からガス導出部４７に向かって水平に流れる。このような処理ガスのガス流れ方向に対し直交する方向である鉛直方向に延在するように棒状の触媒構造体３３がケーシング３１の天井部から複数垂設されているので、複数の触媒構造体３３のそれぞれの上部から下部に亘って当該触媒構造体３３の外側表面全体に処理ガスが接触する。これにより、各触媒構造体３３においては、金属触媒の作用によって前記式（２）で示す反応が進むことにより、各触媒構造体３３の外側表面に固体炭素が析出される。

触媒反応装置２０Ｃによれば、触媒構造体３３は、棒状の金属触媒で構成される。このため、一酸化炭素を含む処理ガスは、滞留することなく棒状の金属触媒を包み込むように流れながら接触することになる。これにより、処理ガスとの接触効率の増大を図ることができ、炭素析出反応の効率を向上させることができる。さらに、触媒反応装置２０Ｃによれば、触媒構造体３３が棒状の金属触媒であるため、触媒構造体３３を複数設けることが容易であり、複数の触媒構造体３３のそれぞれの構成面に一酸化炭素を含む処理ガスが接触されることになり、複数の触媒構造体３３の全体に対する処理ガスの接触面積の増大を図ることができて、炭素析出反応の効率をより向上させることができる。

触媒反応装置２０Ｃによれば、棒状の金属触媒で構成される触媒構造体３３が鉛直方向に垂設されるため、炭素析出反応によって析出した固体炭素は、棒状の触媒構造体３３の表面に付着・堆積し、炭素析出反応が進みに従って棒状の触媒構造体３３に沿うように鉛直方向に成長し、遂には自重により触媒構造体３３から離脱・落下する。従って、払落し装置７０やバイブレータ８０等の分離除去手段を設けなくても済むが、当該分離手段を設けてもよいのは言うまでもない。触媒反応装置２０Ｃにおいて、払落し装置７０やバイブレータ８０等の分離除去手段を設けることにより、固体炭素を効率よく回収することができるとともに、触媒機能を速やかに回復することができ、長期に亘って固体炭素を安定的に得ることができる。なお、触媒反応装置２０Ｃにおいては、分離除去手段を用いた固体炭素の分離除去動作の実施回数が、先の実施形態の触媒反応装置２０Ａ，２０Ｂよりも少なくて済むという利点がある。

ケーシング３１の内部において、処理ガスは、触媒構造体３３の上部から下部に亘って当該触媒構造体３３の外側表面に接触することにより、触媒構造体３３との炭素析出反応が進みつつ触媒反応熱によって昇温された触媒構造体３３と熱交換が行われることで昇温される。こうして、触媒反応熱によって昇温された、前記処理ガスの触媒反応後のガスは、オフガスとしてガス導出部４７からオフガス導入ライン５１を介して加熱器３５に導入される。加熱器３５は、導入したオフガスと処理ガスライン１０を流れる処理ガスとの間で熱交換して、これからガス導入部４５を通してケーシング３１の内部に導入される処理ガスを加熱する。こうして、ケーシング３１の内部に導入される前の処理ガスと、ケーシング３１から導出される、触媒反応熱によって昇温されたオフガスとの間で熱交換が行われるため、炭素析出反応に適した触媒反応温度まで処理ガスを昇温するためのエネルギーを削減することができ、省エネルギー化を図ることができる。

以上、本発明の触媒反応装置について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、各実施形態に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

上記各実施形態においては、触媒反応装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおいて逆シフト反応装置１５からの一酸化炭素を含む処理ガスを導入して炭素析出反応を行う態様例を示した。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、図１において符号「１００」が付された二点鎖線にて示される排ガス供給ラインを介して、廃棄物焼却処理施設３の焼却炉から排出されて、除塵処理及び有害物質除去処理を経た燃焼排ガスの一部又は全部を、必要に応じて、触媒反応装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに導入する態様例もある。このような態様例によれば、何らかの原因で燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が上昇した場合において、触媒反応装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃによる炭素析出反応によって一酸化炭素濃度の上昇を抑えることができる。

本発明の触媒反応装置は、例えば、火力発電施設、製鉄所、石油精製施設、水素製造施設、一般廃棄物焼却施設、バイオマス発電施設等の各施設において、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を基に生成した一酸化炭素を含むガスと触媒構造体とを接触させることによって固体炭素を得て結果的に二酸化炭素を削減する用途において利用可能である。

２０Ａ～２０Ｃ触媒反応装置
３１ケーシング
３３触媒構造体
３３ａ孔
３３ｂ，３３ｃ挿通孔
７０払落し装置（分離除去手段）
８０バイブレータ（分離除去手段）

Claims

一酸化炭素を含む処理ガスと触媒構造体とを接触させることによって固体炭素を得る触媒反応装置であって、
前記触媒構造体は、前記処理ガスが通過可能な複数の孔を有する、金属触媒となり得る金属で構成された筒状のメッシュ材を有し、当該メッシュ材の一端側が開放され、他端側が閉止プレートで閉鎖された筒状構造体であり、
前記処理ガスが、前記触媒構造体の内部へと流れ、前記触媒構造体における前記閉止プレートで閉鎖された他端部以外の内周側から前記孔を通して外周側へと流れる触媒反応装置。
一酸化炭素を含む処理ガスと触媒構造体とを接触させることによって固体炭素を得る触媒反応装置であって、
前記触媒構造体は、前記処理ガスが通過可能な流路を形成する挿通孔が複数形成された、金属触媒となり得る金属で構成される筒状のハニカム構造体であり、
前記処理ガスが、前記触媒構造体の一端部の外側表面に向けて流れた後、当該触媒構造体の外側表面に沿って他端部に向かう流れに変向し、前記触媒構造体の他端側から前記挿通孔の内部へと流れる触媒反応装置。
一酸化炭素を含む処理ガスと触媒構造体とを接触させることによって固体炭素を得る触媒反応装置であって、
前記触媒構造体は、棒状で鉛直方向に垂設される金属触媒で構成され、
前記処理ガスが、前記触媒構造体を包み込むように流れる触媒反応装置。
触媒反応温度が４００～７００℃である請求項１～３の何れか一項に記載の触媒反応装置。
前記固体炭素を前記触媒構造体から分離除去する分離除去手段を備える請求項１～３の何れか一項に記載の触媒反応装置。
前記触媒構造体と接触する前の前記処理ガスと、触媒反応熱によって昇温されたガスとの間で熱交換を行うように構成されている請求項１～３の何れか一項に記載の触媒反応装置。
前記処理ガスが導入されるとともに、導入された前記処理ガスと接触可能に前記触媒構造体が配されるケーシングをさらに備え、
前記ケーシングに導入される前記処理ガスと、既に前記ケーシングに導入されており、且つ触媒反応熱によって昇温された前記処理ガスとの間で熱交換が行われるように構成されている請求項１～３の何れか一項に記載の触媒反応装置。
前記処理ガスが導入されるとともに、導入された前記処理ガスと接触可能に前記触媒構造体が配されるケーシングをさらに備え、
前記ケーシングに導入される前の前記処理ガスと、前記ケーシングから導出される、触媒反応熱によって昇温されたオフガスとの間で熱交換が行われるように構成されている請求項１～３の何れか一項に記載の触媒反応装置。
一酸化炭素を含む処理ガスと触媒構造体とを接触させることによって固体炭素を得る触媒反応装置であって、
前記触媒構造体は、前記処理ガスが通過可能な流路を形成する挿通孔が形成された、金属触媒となり得る金属で構成される筒状構造体であり、
前記処理ガスが、前記触媒構造体の一端部の外側表面に向けて流れた後、当該触媒構造体の外側表面に沿って他端部に向かう流れに変向し、前記触媒構造体の他端側から前記挿通孔の内部へと流れ、
前記触媒構造体と接触する前の前記処理ガスと、触媒反応熱によって昇温されたガスとの間で熱交換を行うように構成されている触媒反応装置。
ガスを導入するためのガス導入部が設けられたガス導入室と、ガスを導出するためのガス導出部が設けられたガス導出室とを有するケーシングをさらに備え、
前記挿通孔を通して前記処理ガスが前記ガス導入室から前記ガス導出室へと流れるように前記触媒構造体が前記ガス導入室に配設される請求項９に記載の触媒反応装置。
前記ガス導入部を通して前記ガス導入室に導入される前の前記処理ガスと、前記ガス導出室から前記ガス導出部を通して導出される、触媒反応熱によって昇温されたオフガスと、の間で熱交換する熱交換部を有する加熱器をさらに備える請求項１０に記載の触媒反応装置。