JPH01155940A - 吸熱反応装置 - Google Patents

吸熱反応装置

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Publication number
JPH01155940A
JPH01155940A JP31483187A JP31483187A JPH01155940A JP H01155940 A JPH01155940 A JP H01155940A JP 31483187 A JP31483187 A JP 31483187A JP 31483187 A JP31483187 A JP 31483187A JP H01155940 A JPH01155940 A JP H01155940A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction
gas
burner
heat
catalyst
Prior art date
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Pending
Application number
JP31483187A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Shinkai
洋 新海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP31483187A priority Critical patent/JPH01155940A/ja
Publication of JPH01155940A publication Critical patent/JPH01155940A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0285Heating or cooling the reactor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、吸熱反応によって原料ガスから反応生成ガ
スを得るための吸熱反応装置に関する。 に従来の技術】 従来、例えば燃料電池用の水素リッチなガスを反応生成
させるための改質装置に用いられる反応器では、しばし
ば二重管構造が採用されている(特公昭57−7538
号公報、あるいは特開昭58−124530号公報参照
)。
【発明が解決しようとする問題点】
これらの構造においては、バーナに最も近い部分に反応
ガス出口部分が位置し、反応ガス温度もこの部分で最も
高くなっている。さらに、反応管の上端はキャップ状の
もので閉じられているが、この部分がもっとも高温に曝
される。上記キャップ状部に接するように反応触媒が充
填されていれば、吸熱反応のための熱流束が存在してキ
ャップ部の温度は降下するものの、上記公報記載のよう
な構造では、反応の終点近(では反応用の熱量も小さ(
、したがって熱流束も小さいのでこの効果による温度低
下もあまり期待できない。 そこで従来は高温に対処するため、上記キャップ部に高
級な耐熱材料を使用したり、キャップ部を耐熱性の材料
で覆って熱流束を制限するなどしているが、材料の選定
が厄介でありまた構造が複雑化する問題があった。 この発明は、反応管の最高温度部分の温度を反応ガスの
温度を下げることなく引き下げ、材料の選定を容易にし
、また断熱カバーなども不要にした吸熱反応装置を提供
することを目的とするものである。
【問題点を解決するための手段】
この発明は、直立した仕切円筒とこれを挟んでその内外
に同心的に配置され下端部で互いに連結された円筒状の
外管及び内管により下端部で通じる内外2重の環状空間
が形成され外側の前記環状空間には反応触媒が充填され
るとともに上部に原料ガス入口が形成され前記内側環状
空間には下半部に同じ(反応触媒が充填され上半部に伝
熱粒子が充填されるとともに上部に反応ガス出口が形成
された反応管と、この反応管の内側にその触媒充填部を
加熱するように配置されたバーナと、前記反応管の下方
及び周囲に配置され前記バーナの燃焼ガスを前記反応管
の反応触媒充填部に沿わせて導く燃焼ガス通路を形成す
る耐火断熱材層とを備えるものとする。
【作 用] この発明は、反応触媒を2重の環状空間により外側と内
側に分けて充填し、バーナを触媒層の反応ガス出口近(
に配置するがその部分の熱流束を制限し、かつ触媒の充
填により熱流束が必ず存在するようにして、管壁温度を
引き下げるものである。 【実施例] 以下、第1図に基づいてこの発明の詳細な説明する。 第1図において、円筒状の炉容器1内に反応管2が収容
され、反応管2の内側にはバーナ3が配置されている。 反応管2において、4は直立した仕切円筒で、この仕切
円筒4を挟んでその内外に同じ(円筒状の外管5と内管
6が配置されている。外管5と内管6の下端部は、仕切
円筒4の下端部と間隔を置いた半トーラス状の部材7で
連結されている。このような構成により、反応管2には
下端部で通じる外側環状空間8及び内側環状空間9の内
外2重空間が形成されている。 外側環状空間8の上部には原料ガスマニホルド10を介
して原料ガス人口11が形成され、また内側環状空間9
の上部には反応ガスマニホルド12を介して反応ガス出
口13が形成されている。 反応管2の下方及び周囲には間隔を置いて耐火断熱材1
i14.15が配置され、反応管2との間にバーナ2の
燃焼ガスを導く燃焼ガス通路16が形成されている。こ
の燃焼ガス通路16の上部には燃焼ガス出口17が形成
されている。 バーナ3は、反応管2の上下の中央よりやや下がった所
に位置している。そして、反応管2には、原料ガスマニ
ホルド10部分を除く外側環状空間8の全部と、内側環
状空間9の内、バーナ3の熱を受ける部分(a)に反応
触媒1日が充填されている。また、内側環状空間9にお
けるバーナ3の熱を受けなくなる部分から上の部分(b
)に伝熱粒子19が充填されている。さらに、燃焼ガス
通路16の上方部には、燃焼ガスから反応触媒への対流
伝熱を促進するための伝熱粒子20が充填されている。 伝熱粒子20は、フィンなどの伝熱促進手段であっても
構わない。 以上のような吸熱反応装置において、バーナ3には燃料
人口21から燃料(燃料電池の運転時は燃料電池本体か
らの排ガス)が送入され、空気人口22からの燃焼空気
により燃焼する。バーナ3からの燃焼ガスは、反応管2
の内側から外側に、反応触媒充填部に沿って燃焼ガス通
路16を流れ、燃焼ガス出口17から排出される。 一方、原料ガスは原料ガス人口11から入り、外側環状
空間8の触媒層を下方へと流れる。そして仕切円筒4の
下方で反転して、内側環状空間9を上方へと流れる。 バーナ7の燃焼ガスは、高温の間はふ(射熱で、また温
度が下がってくると対流伝熱で反応管2の触媒充填部を
加熱し、触媒層内の原料ガスに熱を供給する。バーナ3
からの熱を受けなくなる伝熱粒子19の充填部では、反
応生成ガスはその熱を伝熱粒子19を介して外側環状空
間8を流れる原料ガスに与えながら温度を下げ、反応ガ
ス出口13から出ていく。 このような構成では、バーナ3から出た燃焼ガスは、反
応管2の内管6に直接接触することなく流れる。バーナ
3近傍のふく射伝熱部分でも、特に燃料電池からの排ガ
スを燃焼させる場合には、火炎からのふく射熱は少なく
、むしろ火炎に直接炙られて高温となった耐火断熱N1
4からのふく射熱の方が多い。 以上のような構成の吸熱反応装置における反応管2内の
ガス温度、及び管壁温度がガスの流れに沿ってどのよう
に変化するかを、従来の2重管の場合と共に第2図及び
第3図に示した。すなわち、第2図はこの発明における
例を、また第3図は従来のものの例を示すものである。 第2図の例では、入口端は外管の上端、出口端は内管の
途中を意味する。第2図と第3図とを比較すると、第2
図の例では管壁の温度は出口端に近づくにつれて温度上
昇が小さくなり、かつ温度も第3図の場合はど高温にな
らないことが分かる。 【発明の効果】 この発明は、直立した仕切円筒とこれを挟んでその内外
に同心的に配置され下端部で互いに連結された円筒状の
外管及び内管により下端部で通じる内外2重の環状空間
が形成され外側の前記環状空間には反応触媒が充填され
るとともに上部に原料ガス入口が形成され前記内側環状
空間には下半部に同じく反応触媒が充填され上半部に伝
熱粒子が充填されるとともに上部に反応ガス出口が形成
された反応管と、この反応管の内側にその触媒充填部を
加熱するように配置されたバーナと、前記反応管の下方
及び周囲に配置され前記バーナの燃焼ガスを前記反応管
の反応触媒充填部に沿わせて導(燃焼ガス通路を形成す
る耐火断熱材層とを備えるもので、反応触媒を2重の環
状空間により外側と内側に分けて充填し、バーナを触媒
層の反応ガス出口近くに配置するが反応ガス出口近くの
熱流束を制限するようにしたので、反応に必要な熱を供
給しながら反応管の管壁温度を引き下げることができる
。 このように管壁温度が下がり、かつ単純な円筒部分で最
高温度となるために、構成材料の耐熱性の程度を低くす
ることが可能となる。特に、管壁温度が900°Cを超
える部分では、僅かの温度上昇でも強度の低下は著しく
、20〜30″Cの温度低下は使用鋼種の選択に大きな
影響を与える。また、高温部を耐熱性の材料で覆うこと
は、通常は取付強度に不安があり、また時間の経過とと
もに脱落する危険性もあるので、温度低下によりこのよ
うなものが不要になればその利点は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示す断面図、第2図は第1
図の装置における反応管のガス温度及び管壁温度の変化
をガスの流れにそって示す線図、第3図は従来装置にお
ける第2図に相当する線図である。 2:反応管、3:バーナ、4:仕切円筒、5:外管、6
:内管、8:外側環状空間、9:内側環状空間、11:
原料ガス入口、13:反応ガス出口、14.15:耐火
断熱層、16:燃焼ガス通路、17:燃焼ガス出口18
:反応触媒、19:伝熱粒子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)直立した仕切円筒とこれを挟んでその内外に同心的
    に配置され下端部で互いに連結された円筒状の外管及び
    内管により下端部で通じる内外2重の環状空間が形成さ
    れ外側の前記環状空間には反応触媒が充填されるととも
    に上端部に原料ガス入口が形成され前記内側環状空間に
    は下半部に同じく反応触媒が充填され上半部に伝熱粒子
    が充填されるとともに上端部に反応ガス出口が形成され
    た反応管と、この反応管の内側にその触媒充填部を加熱
    するように配置されたバーナと、前記反応管の下方及び
    周囲に配置され前記バーナの燃焼ガスを前記反応管の反
    応触媒充填部に沿わせて導く燃焼ガス通路を形成する耐
    火断熱材層とを備えたことを特徴とする吸熱反応装置。
JP31483187A 1987-12-12 1987-12-12 吸熱反応装置 Pending JPH01155940A (ja)

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JP31483187A JPH01155940A (ja) 1987-12-12 1987-12-12 吸熱反応装置

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JP31483187A JPH01155940A (ja) 1987-12-12 1987-12-12 吸熱反応装置

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JPH01155940A true JPH01155940A (ja) 1989-06-19

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ID=18058121

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31483187A Pending JPH01155940A (ja) 1987-12-12 1987-12-12 吸熱反応装置

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JP (1) JPH01155940A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5164163A (en) * 1988-09-19 1992-11-17 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Hydrocarbon reforming apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5164163A (en) * 1988-09-19 1992-11-17 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Hydrocarbon reforming apparatus

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