JPH01264904A - Apparatus for reforming hydrocarbon - Google Patents

Apparatus for reforming hydrocarbon

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JPH01264904A
JPH01264904A JP63094084A JP9408488A JPH01264904A JP H01264904 A JPH01264904 A JP H01264904A JP 63094084 A JP63094084 A JP 63094084A JP 9408488 A JP9408488 A JP 9408488A JP H01264904 A JPH01264904 A JP H01264904A
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JP
Japan
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combustion gas
passage
layer passage
reaction tube
gas
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JP63094084A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Imoto
井本 善章
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • H01M8/0631Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

PURPOSE:To effectively utilize the heat of combustion gas and to make the whole apparatus compact by forming a reaction tube with coaxially arranged tubes, and heating the catalyst beds in the inner and outer passages of the reaction tube from both the inner and outer peripheries. CONSTITUTION:A fuel such as methane and air are supplied to a burner 3 to generate combustion gas. The combustion gas is sent upward through the inside of a sleeve 31, and discharged to the upper end of a first passage 41 through penetrating holes 311. A part of the discharged combustion gas descends in the passage 41, reverses at the lower end, and is discharged from an outlet pipe 45 through a second passage 42. The residual combustion gas is passed through a communicating passage 112, and sent downward in a third passage 43, reversed at the lower end, sent upward in a fourth passage 44, and discharged from an outlet pipe 45 through a communicating passage 145. Meanwhile, the raw gas consisting of gaseous hydrocarbons such as natural gas, etc., and steam. Is supplied to the inner passage 21 from a supply pipe 20 through the upper space 50 of a furnace body, and catalytically converted to H2 and CO while being sent upward in the outer passage 22.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば燃料電池用の水素を、炭化水素のス
チームリフォーミングにより製造するための炭化水素の
改質装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a hydrocarbon reforming apparatus for producing hydrogen for use in fuel cells, for example, by steam reforming of hydrocarbons.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、炭化水素の改質装置としては、例えば特開昭59
−102801@公報で提案されているものが知られて
いる。これは、3重管構造により互いに連通ずる内層通
路および外層通路が形成された反応管と、この反応管の
外側方に配置した燃料供給管と、上記反応管の中心部に
形成された燃焼排ガス排出路とからなり、内層通路から
外層通路に通される原料ガスと、上記反応管の外周面側
から内周面側に通されて排出路から初出される燃焼ガス
とが互いに対向流となるように構成されたものである。
Conventionally, as a hydrocarbon reformer, for example,
The one proposed in -102801@publication is known. This consists of a reaction tube in which an inner layer passage and an outer layer passage are formed that communicate with each other due to a triple tube structure, a fuel supply tube arranged on the outside of this reaction tube, and a combustion exhaust gas formed in the center of the reaction tube. The raw material gas passed from the inner layer passage to the outer layer passage and the combustion gas passed from the outer peripheral surface side to the inner peripheral surface side of the reaction tube and first discharged from the exhaust path flow in opposite directions. It is structured as follows.

そして上記原料ガスは反応管を通過する問に燃焼ガスか
ら給熱されて改質ガスに改質される。
While passing through the reaction tube, the raw material gas is supplied with heat from the combustion gas and reformed into reformed gas.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来の炭化水素の改質装置では、内層通路に対する
燃焼ガスからの伝熱は反応管の内周面から、また外層通
路に対する燃焼ガスからの伝熱は反応管の外周面からそ
れぞれ行われ、いずれの通路においても片面からだけの
給熱により触媒反応が行なわれている。
In the conventional hydrocarbon reformer described above, heat transfer from the combustion gas to the inner layer passage is performed from the inner peripheral surface of the reaction tube, and heat transfer from the combustion gas to the outer layer passage is performed from the outer peripheral surface of the reaction tube, In either passage, the catalytic reaction is carried out by supplying heat from only one side.

このため燃焼ガスの熱を十分に活用しているとはいえず
、また上記給熱槽と対応させて触IIは決められるので
、反応管の容積も比較的大きいものとなっている。
For this reason, it cannot be said that the heat of the combustion gas is fully utilized, and since the reactor II is determined in correspondence with the heat supply tank, the volume of the reaction tube is also relatively large.

この発明は、このような従来の問題を解決するためにな
されたものであり、燃焼ガスの熱を十分に活用すること
ができるとともに、従来よりもコンパクトにすることが
できる炭化水素の改質装置を提供することを目的として
いる。
This invention was made to solve these conventional problems, and provides a hydrocarbon reforming device that can fully utilize the heat of combustion gas and can be made more compact than conventional ones. is intended to provide.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、この発明では触媒の充填さ
れた反応管と、燃焼ガス誘導路と、燃焼ガスを供給する
給熱手段とを有し、上記反応管は同軸に配置した複数の
筒状体の間に環状の内層通路と外層通路とが形成される
とともに、これらの通路がその一端部で互いに連通する
ように形成され、上記燃焼ガス誘導路は2つの誘導路に
よって構成され、一方の誘導路は上記給熱手段から供給
される燃焼ガスが上記内層通路の内周面と外層通路の外
周面とに沿って誘導されるように形成され、使方の誘導
路は上記燃焼ガスが上記内層通路の外周面と外層通路の
内周面とに沿って誘導されるように形成した。
In order to achieve the above object, the present invention includes a reaction tube filled with a catalyst, a combustion gas guide path, and a heat supply means for supplying combustion gas, and the reaction tube has a plurality of coaxially arranged cylinders. An annular inner layer passage and an annular outer layer passage are formed between the shaped bodies, and these passages are formed to communicate with each other at one end thereof, and the combustion gas guide path is constituted by two guide paths, one of which The guide path is formed so that the combustion gas supplied from the heat supply means is guided along the inner circumferential surface of the inner layer passage and the outer circumferential surface of the outer layer passage. It was formed so as to be guided along the outer circumferential surface of the inner layer passage and the inner circumferential surface of the outer layer passage.

また請求項2では触媒の充填された反応管と、燃焼ガス
誘導路と、燃焼ガスを供給する給熱手段とを有し、上記
反応管は同軸に配置した複数の筒状体の間に環状の内層
通路と外層通路とが形成されるとともに、これらの通路
がその一端部で互いに連通するように形成され、上記燃
焼ガス誘導路は2つの誘導路によって構成され、一方の
誘導路は上記給熱手段から供給される燃焼ガスが上記内
層通路の内周面と外層通路の外周面とに沿って誘導され
るように形成され、他方の誘導路は上記燃焼ガスが上記
内層通路の外周面と外層通路の内周面とに沿って誘導さ
れるように形成され、原料ガスが上記内層通路の他端部
に供給され、この原料ガスと燃焼ガスとが互いに並行し
て流れるように構成した。
Further, in claim 2, the reaction tube has a reaction tube filled with a catalyst, a combustion gas guiding path, and a heat supply means for supplying combustion gas, and the reaction tube is arranged in an annular shape between a plurality of coaxially arranged cylindrical bodies. An inner layer passage and an outer layer passage are formed, and these passages are formed so as to communicate with each other at one end thereof, and the combustion gas guide path is constituted by two guide paths, one of which is connected to the above-mentioned supply passage. The combustion gas supplied from the heating means is formed so as to be guided along the inner circumferential surface of the inner layer passage and the outer circumferential surface of the outer layer passage, and the other guide path is formed so that the combustion gas is guided along the outer circumferential surface of the inner layer passage. The raw material gas is supplied to the other end of the inner layer passage, and the raw material gas and the combustion gas flow in parallel with each other.

(作用) 上記請求項1の構成によれば、反応管の内層通路と外層
通路とはその内周面および外周面の両面が燃焼ガスの誘
導路と接しているので、上記通路内の触媒層はこの通路
の両面側から伝熱を受ける。
(Function) According to the structure of claim 1, both the inner and outer peripheral surfaces of the inner and outer passages of the reaction tube are in contact with the combustion gas guide path, so that the catalyst layer in the passages is in contact with the combustion gas guide path. receives heat transfer from both sides of this passage.

このため従来の片面側からだけ伝熱を受ける場合に比べ
てその伝熱面積はほぼ2倍となり、それに対応して吸熱
量が増える。これにより触媒量を低減することができる
ので反応管の容積も小さくてすみ、この結実装置全体を
コンパクトにすることができる。
Therefore, compared to the conventional case where heat is transferred only from one side, the heat transfer area is approximately twice, and the amount of heat absorbed increases accordingly. As a result, the amount of catalyst can be reduced, the volume of the reaction tube can also be reduced, and the entire fruiting apparatus can be made compact.

請求項2の構成によれば、燃焼ガスと原料ガスとが互い
に並行流となるために、高温部の燃焼ガスとこの燃焼ガ
スにより給熱される入口部の原料ガスとの温度差が比較
的大きくなり、このため高温部の燃焼ガスから比較的大
きい伝熱を得ることができる。
According to the structure of claim 2, since the combustion gas and the raw material gas flow in parallel to each other, the temperature difference between the combustion gas in the high temperature section and the raw material gas in the inlet section to which heat is supplied by this combustion gas is relatively large. Therefore, a relatively large amount of heat can be transferred from the combustion gas in the high temperature section.

〔実施例〕〔Example〕

第1図において、改質装置は反応管1と、燃焼バーナー
(給熱手段)3と、燃焼ガスの誘導路4と、炉体5とか
ら基本構成されている。
In FIG. 1, the reformer basically consists of a reaction tube 1, a combustion burner (heat supply means) 3, a combustion gas guide path 4, and a furnace body 5.

反応管1は、互いに異なる径を有する5つの筒体11.
12.13,14.15を同軸に配置することにより、
燃焼ガスの誘導路4と一体的に形成されている。最も内
側の第1の筒11ど第2の筒12との間に環状の内層通
路21、第4の筒14と第5の筒15との間に環状の外
層通路22がそれぞれ形成され、また第2の筒12と第
3の筒13との間に環状の第3の誘導路43、第3の筒
13と第4の筒14との間に環状の第4の誘導路44が
それぞれ形成されている。
The reaction tube 1 includes five cylindrical bodies 11. each having a different diameter.
By arranging 12.13 and 14.15 coaxially,
It is formed integrally with the combustion gas guide path 4. An annular inner layer passage 21 is formed between the innermost first cylinder 11 and the second cylinder 12, and an annular outer layer passage 22 is formed between the fourth cylinder 14 and the fifth cylinder 15, and A third annular guide path 43 is formed between the second cylinder 12 and the third cylinder 13, and a fourth annular guide path 44 is formed between the third cylinder 13 and the fourth cylinder 14, respectively. has been done.

そして上記内層通路21と外層通路22とがそれぞれの
下端部で連通するように、第1の筒11路43と第4の
誘導路44とがそれぞれの下端部で連通するように、第
3の筒13の下端は上記閉じられた底部分から所定間隔
上方に離れているように形成されている。
The third guide path 43 is arranged so that the inner layer passage 21 and the outer layer passage 22 communicate with each other at their lower ends, and the first cylinder 11 passage 43 and the fourth guiding path 44 communicate with each other at their lower ends. The lower end of the tube 13 is spaced upwardly by a predetermined distance from the closed bottom portion.

第1の筒11と第2の筒12のそれぞれの上端部には、
複数の連通路112が第1の筒11の内側と第3の誘導
路43とを連通ずるように放射状に貫通形成され、また
同様に第4の筒14と第5の筒15のそれぞれの上端部
にも、複数の連通路145が第4の誘導路44と第5の
筒15の外側とを連通ずるように放射状に貫通形成され
ている。
At the upper end of each of the first cylinder 11 and the second cylinder 12,
A plurality of communication passages 112 are formed radially through the inner side of the first cylinder 11 and the third guide passage 43 to communicate with each other, and similarly, the upper ends of the fourth cylinder 14 and the fifth cylinder 15 are respectively Also, a plurality of communicating passages 145 are formed radially through the fourth guiding passage 44 and the outside of the fifth cylinder 15 to communicate with each other.

上記内層通路21と外層通路22との内部空間にはアル
ミナ−ニッケル系の改質触媒Sが充填され、この内外で
一対の通路21.22によって反応管1の高さのほぼ2
倍に相当する良さの改質触媒層が形成される。上記内層
通路21の上端211は上方に間口され、炉体5の蓋5
1に1通配置された原料ガス供給管20から供給される
原料ガスが炉体5の上部空間50を介して流れ込むよう
にされている。また外層通路22の上端221には炉体
5の上部空間50に設けられたコイル式熱交換器6の一
端61が接続され、この熱交換器6の(l!!端62は
改質ガス取出し口63と接続されている。
The inner space between the inner layer passage 21 and the outer layer passage 22 is filled with an alumina-nickel-based reforming catalyst S, and a pair of passages 21 and 22 are formed inside and outside of this, and the height of the reaction tube 1 is approximately 2 times the height of the reaction tube 1.
A reforming catalyst layer with twice the quality is formed. The upper end 211 of the inner layer passage 21 is opened upward, and the lid 5 of the furnace body 5
Raw material gas supplied from raw material gas supply pipes 20 arranged once per furnace flows through an upper space 50 of the furnace body 5. Further, one end 61 of a coil heat exchanger 6 provided in the upper space 50 of the furnace body 5 is connected to the upper end 221 of the outer layer passage 22. It is connected to the port 63.

これによって原料ガス供給管20から供給された原料ガ
スが内層通路21、外層通路22を通ることによって改
質ガスに改質され、この改質ガスが熱交換i56を介し
て改質ガス取出し口63から取出されるようにしている
As a result, the raw material gas supplied from the raw material gas supply pipe 20 passes through the inner layer passage 21 and the outer layer passage 22 and is reformed into reformed gas, and this reformed gas is passed through the reformed gas outlet 63 through the heat exchanger i56. It is made so that it can be taken out from.

上記反応管1は、炉体5に対してその底面52と内側面
53とから所定間隔離れた状態で取付けられている。ま
た反応管1の中心部には燃焼バーナー3の円筒状スリー
ブ31が配置され、このスリーブ31はその外周面と第
1のn11の内周面との間に環状の第1の誘導路41が
形成されるように炉体5の底面52を貫通して取付けら
れている。このスリーブ31の内部には燃焼バーナー3
がその先端を上方に向けて設けられ、この燃焼バーナー
3に供給された燃料および空気が燃焼されることにより
、その燃焼ガスがスリーブ31の内部空間に放出され、
この燃焼ガスがスリーブ31の上端部に形成された多数
の貫通穴311から第1の誘導路41の上端部に放出さ
れるようにしている。
The reaction tube 1 is attached to the furnace body 5 at a predetermined distance from the bottom surface 52 and inner surface 53 thereof. Further, a cylindrical sleeve 31 of the combustion burner 3 is disposed in the center of the reaction tube 1, and an annular first guide path 41 is provided between the outer peripheral surface of the sleeve 31 and the inner peripheral surface of the first n11. It is attached to the bottom surface 52 of the furnace body 5 so as to be formed therein. There is a combustion burner 3 inside this sleeve 31.
is provided with its tip facing upward, and when the fuel and air supplied to this combustion burner 3 are combusted, the combustion gas is released into the internal space of the sleeve 31,
This combustion gas is released to the upper end of the first guide path 41 from a large number of through holes 311 formed at the upper end of the sleeve 31.

反応管1の外周面、すなわち第5のfi115の外周面
と炉体5の内側面53との間の環状の空間が第2の誘導
路42を構成し、この第2の誘導路42と第1の誘導路
41とは反応管1の底面と炉体5の底面52との間を介
して互いに連通されている。
The annular space between the outer peripheral surface of the reaction tube 1, that is, the outer peripheral surface of the fifth fi 115, and the inner surface 53 of the furnace body 5 constitutes a second guide path 42, and this second guide path 42 and the second The guide passages 41 of 1 and 1 communicate with each other via the bottom surface of the reaction tube 1 and the bottom surface 52 of the furnace body 5.

また上記第1から第4の互いに連通した誘導路41.4
2.43.44の上端面はそれぞれ開じられ、上記第2
の誘導路42の上端部は炉体5に4通して設けられた燃
焼ガス排出管45と連通されている。これによって連続
する一方の誘導路が上記第1の誘導路41および第2の
誘導路42、また連続する他方の誘導路が上記第3の誘
導路と第4の誘導路44とによってそれぞれ構成される
Further, the first to fourth mutually communicating guideways 41.4
The upper end surfaces of 2.43 and 44 are opened respectively, and the second
The upper end of the guide path 42 communicates with four combustion gas exhaust pipes 45 provided through the furnace body 5. As a result, one continuous taxiway is composed of the first taxiway 41 and the second taxiway 42, and the other continuous taxiway is composed of the third taxiway and the fourth taxiway 44. Ru.

そして第1から第4までの誘導路41,42゜43.4
4の内部空間には例えばアルミナ製ボールもしくはラシ
ヒリングなどの充填物Bが充填され、これにより燃焼ガ
スの滞留時間が比較的長くなるように調整され、伝熱を
促進するようにされている。
And the first to fourth taxiways 41, 42゜43.4
The internal space of 4 is filled with a filler B such as alumina balls or Raschig rings, which adjusts the residence time of the combustion gas to be relatively long and promotes heat transfer.

なお図中Pは断熱材を示している。Note that P in the figure indicates a heat insulating material.

上記構成の改質装置においては、燃焼バーナー3に例え
ばメタンなどの燃料と空気とを供給して燃焼させること
により、燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスはスリーブ
31内を上昇し、貫通穴311を通して第1の誘導路4
1の上端部に放出される。この放出された燃焼ガスはそ
の一部が第1の誘導路41を下降し、その下端部で折返
して第2の誘導路42を経て燃焼ガス排出管45から排
出される。また上記第1の誘導路41の上端部に放出さ
れた燃焼ガスの残部は、連通路112を介して第3の誘
導路43に流れて下降し、その下端部で折返して第4の
誘導路44を上昇し、連通路145を介して第2の誘導
路42の上端部に導かれ、上記燃焼ガス排出管45から
排出される。
In the reformer having the above configuration, combustion gas is generated by supplying a fuel such as methane and air to the combustion burner 3 and combusting them. This combustion gas rises inside the sleeve 31 and passes through the through hole 311 to the first guide path 4.
1 is released at the upper end. A part of the released combustion gas descends through the first guide path 41, turns back at the lower end thereof, passes through the second guide path 42, and is discharged from the combustion gas exhaust pipe 45. Further, the remaining part of the combustion gas released into the upper end of the first guideway 41 flows down through the communication path 112 to the third guideway 43, turns back at the lower end thereof, and returns to the fourth guideway. 44, is guided to the upper end of the second guiding path 42 via the communication path 145, and is discharged from the combustion gas exhaust pipe 45.

一方、例えば天然ガスなどのガス状炭化水素および水蒸
気などからなる原料ガスが原料ガス供給管20から炉体
5の上部空間50を通して内層通路21に供給される。
On the other hand, a raw material gas consisting of gaseous hydrocarbons such as natural gas and water vapor is supplied from the raw material gas supply pipe 20 to the inner layer passage 21 through the upper space 50 of the furnace body 5.

そして上記原料ガスは内層通路21に沿って下降すると
ともに、その下端で折返して外層通路22を上昇し、こ
れらの通路21.22内の触媒層を通過する間に原料ガ
スは触媒反応により主として水素と一酸化炭素とからな
る改質ガスに改質される。この改質ガスは熱交換器6を
通ることにより、上部空間50を通る原料ガスと熱交換
され、これにより改質ガスは所定温度に下げられた状態
で改質ガス取出し口63から取出されるとともに、原料
ガスは予熱される。
Then, the raw material gas descends along the inner layer passage 21, turns back at the lower end, and ascends the outer layer passage 22, and while passing through the catalyst layers in these passages 21 and 22, the raw material gas becomes mainly hydrogen due to a catalytic reaction. and carbon monoxide. By passing through the heat exchanger 6, this reformed gas exchanges heat with the raw material gas passing through the upper space 50, whereby the reformed gas is lowered to a predetermined temperature and taken out from the reformed gas outlet 63. At the same time, the raw material gas is preheated.

上記燃焼ガスが燃焼バーナー3から燃焼ガス出口管43
まで誘導される間に、上記内層通路21の触媒層は第1
の誘導路41と第3の誘導路43とを流れる燃焼ガスに
よって内外側(第1の筒11および第2の筒12)の両
周面から、また外層通路22の触’IX層は第4の誘導
路44と第2の誘導路42とを流れる燃焼ガスによって
内外側(第4の筒14および第50筒15)の両周面か
ら、それぞれ触媒反応に必要な熱を輻射伝熱および充填
物Bを介した熱伝導により給熱される。
The combustion gas is transferred from the combustion burner 3 to the combustion gas outlet pipe 43
The catalyst layer of the inner layer passage 21 is guided to the first
The combustion gas flowing through the guide path 41 and the third guide path 43 causes damage from both the inner and outer peripheral surfaces (the first cylinder 11 and the second cylinder 12), and the contact The combustion gas flowing through the guide path 44 and the second guide path 42 transfers the heat necessary for the catalytic reaction from both the inner and outer peripheral surfaces (the fourth cylinder 14 and the fiftieth cylinder 15) through radiation heat transfer and filling. Heat is supplied by heat conduction through object B.

これによって上記内層通路21および外層通路22内の
触媒層の伝熱面積は、従来の片面からだtノの給熱と比
べてほぼ2倍となり、これと対応して触媒Sの単位体積
当たり吸熱層も増加し、このため必要触媒量を従来より
少なくすることができ、装置のコンパクト化に゛寄与す
ることができる。例えば水素発生量が数千N11t/h
までの中、小型の改質装置として第1図に示す1つの反
応管1だけでコンパクトに構成することができる。
As a result, the heat transfer area of the catalyst layer in the inner layer passage 21 and the outer layer passage 22 is approximately twice that of the conventional heat supply from one side, and correspondingly, the heat transfer area of the catalyst layer in the inner layer passage 21 and the outer layer passage 22 is approximately twice that of the conventional heat supply from one side. Therefore, the required amount of catalyst can be reduced compared to the conventional method, and this can contribute to making the device more compact. For example, the amount of hydrogen generated is several thousand N11t/h.
As a small-sized reformer, it can be constructed compactly with only one reaction tube 1 shown in FIG.

また上記給熱に際し、誘導路41.42.43゜44内
の燃焼ガスと、反応管1の内、外層通路21.22内の
原料ガスもしくは改質ガスとは伝熱面である第1、第2
、第4および第5の筒11゜12.14.15を挟んで
互いに並行して流れるように構成されているので、燃焼
ガスの入口部分、寸なわち第1の誘導路41の上端部に
おいて、燃焼ガスと原料ガスもしくは改質ガスとの温度
差は比較的大きくなる。このため、原料ガスの入口部分
である内層通路21の上端21]側では上記温度差が大
きい分だけ伝熱量が大きく、燃焼バーナー3での燃焼直
後の比較的高温の燃焼ガスの熱を有効に利用することが
できる。
In addition, during the above heat supply, the combustion gas in the guide passages 41, 42, 43, 44 and the raw material gas or reformed gas in the outer layer passage 21, 22 of the reaction tube 1 are connected to the first, which is the heat transfer surface. Second
, the fourth and fifth cylinders 11, 12, 14, and 15 are configured to flow in parallel to each other, so that the combustion gas flows at the inlet portion of the combustion gas, that is, at the upper end of the first guiding path 41. , the temperature difference between the combustion gas and the source gas or reformed gas becomes relatively large. Therefore, on the upper end 21] side of the inner layer passage 21, which is the inlet portion of the raw material gas, the amount of heat transferred is large due to the large temperature difference, and the heat of the relatively high temperature combustion gas immediately after combustion in the combustion burner 3 is effectively used. can be used.

さらに燃焼ガスと原料ガスとが並行流となるようにして
いるので、上記燃焼ガスの入口部分においては、未だこ
の燃焼ガスからの給熱を受けていない原料ガスが内層通
路上端部211から供給されることにより第1および第
2の筒11.12の壁面が冷却され、これにより反応管
1の壁温Wの上昇を比較的低くおさえることができる。
Furthermore, since the combustion gas and the raw material gas flow in parallel, the raw material gas that has not yet received heat from the combustion gas is supplied from the upper end portion 211 of the inner layer passage at the inlet portion of the combustion gas. As a result, the wall surfaces of the first and second cylinders 11 and 12 are cooled, thereby making it possible to suppress the rise in the wall temperature W of the reaction tube 1 to a relatively low level.

したがってこの反応管1の素材として対向流となるよう
に構成する場合に比べて低いグレードのものを使用する
ことができ、コストの低減化を期待することができる。
Therefore, a lower grade material can be used for the reaction tube 1 than in the case where the reaction tube 1 is configured to have counterflow, and a reduction in cost can be expected.

また通常余分な空間となる反応管1の中心部に燃焼バー
ナー3が配置されているので、省スペースが図れ、装置
全体のコンバク化に寄与することができる。
Furthermore, since the combustion burner 3 is disposed in the center of the reaction tube 1, which would normally be an extra space, it is possible to save space and contribute to the compactness of the entire apparatus.

なお、誘導路41,42.43.44内に充填された充
填物Bの贋もしくは種類などを変化させることにより燃
焼ガスの滞留時間などを変化することかでき、これによ
り給熱の度合を調整することができる。したがって上記
充填物Bを全く充填しないようにしてもよい。
In addition, by changing the quality or type of the filling B filled in the guideways 41, 42, 43, 44, it is possible to change the residence time of the combustion gas, and thereby adjust the degree of heat supply. can do. Therefore, the filling material B may not be filled at all.

なお、上記実施例では、燃焼ガスと原料ガスもしくは改
質ガスとが並行流となるように構成しているが、これに
限らず、同じ装置を用いて第2図に示すようにこれらが
対向流となるように運転してもよい。
In the above embodiment, the combustion gas and the raw material gas or the reformed gas are configured to flow in parallel, but the configuration is not limited to this, and as shown in FIG. You may drive as you like.

すなわち第2図において、原料ガスは第1図に示す場合
とは逆に改質ガス取出し口63から熱交換器6を介して
外層通路22の上端221に供給され、このガスが外層
通路22を下降してその下端で折返し、内層通路21を
上昇することにより改質され、この改質ガスを内層通路
上端211から上部空間50を通して原料ガス供給管2
0から取出すようにすればよい。
That is, in FIG. 2, the raw material gas is supplied from the reformed gas outlet 63 to the upper end 221 of the outer layer passage 22 via the heat exchanger 6, contrary to the case shown in FIG. The reformed gas is reformed by descending, turning back at the lower end, and ascending the inner layer passage 21, and the reformed gas is passed from the inner layer passage upper end 211 through the upper space 50 to the raw material gas supply pipe 2.
It is sufficient to start from 0.

この場合においても、反応管1の通路21,22の触媒
層はその両周面から給熱されるので、第1図に示す並行
流の場合と同様に伝熱面積を増大させることができる。
In this case as well, since heat is supplied to the catalyst layers in the passages 21 and 22 of the reaction tube 1 from both their circumferential surfaces, the heat transfer area can be increased as in the case of parallel flow shown in FIG.

また第1図に示す実施例では燃焼バーナー3を炉体5の
下方から貫通して設けているが、例えば第3図に示すよ
うに炉体5の151に上方から貫通して設けるようにし
てもよい。第3図において、燃焼バーナー3aのスリー
ブ31aが反応管1の中心部の上端、すなわち第1の誘
導路41の上端部と連通ずるように設けられ、上記反応
管1の中心部には上端面に耐火層501を有する円筒5
5が炉体5の底面52上に固定されている。
Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 1, the combustion burner 3 is provided penetrating the furnace body 5 from below, but for example, as shown in FIG. Good too. In FIG. 3, the sleeve 31a of the combustion burner 3a is provided so as to communicate with the upper end of the center of the reaction tube 1, that is, the upper end of the first guide path 41, and the upper end surface A cylinder 5 having a fireproof layer 501 on
5 is fixed on the bottom surface 52 of the furnace body 5.

これによって燃焼バーナー3からの燃焼ガスはスリーブ
31a内を下降し、第1の誘導路41の上端部に放出さ
れる。そしてこの燃焼ガスが第1の誘導路41と連通路
゛112を介して第3の誘導路43とに流れることによ
り、第1図に示す装置と同様に内層通路21および外層
通路22の触媒層は両面から給熱される。なお、この燃
焼ガスと原料ガスもしくは改質ガスとの流れ方向は並行
流に限らず、対向流となるようにしてもよい。
As a result, the combustion gas from the combustion burner 3 descends within the sleeve 31a and is discharged to the upper end of the first guide path 41. Then, this combustion gas flows into the third guide path 43 via the first guide path 41 and the communication path 112, so that the catalyst layers in the inner layer path 21 and the outer layer path 22 are similar to the device shown in FIG. is heated from both sides. Note that the flow directions of the combustion gas and the raw material gas or the reformed gas are not limited to parallel flows, but may be counterflows.

なお第1図から第3図に示す改質装置は、その上下の配
置を全く逆転しても、同じ効果を得ることができる。
Note that the reforming apparatus shown in FIGS. 1 to 3 can obtain the same effect even if its vertical arrangement is completely reversed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明の請求項1の炭化水素の改質装置によれば、反
応管の内層通路と外層通路との触媒層はこの通路の内外
両局面側から伝熱を受ける。このため燃焼ガスの熱を十
分に活用することができ、しかも従来の片面側からだけ
伝熱を受ける場合に比べてその伝熱面積はほぼ2倍とな
り、それに対応して触媒の単位体積当たりの吸熱量を増
加させることができる。これにより必要触媒量を低減す
ることができるので反応管の容積も小さくてすみ、この
結実装置全体をコンパクトにすることができる。
According to the hydrocarbon reforming apparatus of claim 1 of the present invention, the catalyst layers in the inner passage and the outer passage of the reaction tube receive heat from both the inner and outer sides of the passage. Therefore, the heat of the combustion gas can be fully utilized, and the heat transfer area is almost double compared to the conventional case where heat is transferred only from one side, and the corresponding amount of heat per unit volume of the catalyst is increased. The amount of heat absorbed can be increased. As a result, the required amount of catalyst can be reduced, so the volume of the reaction tube can also be reduced, and the entire fruiting apparatus can be made compact.

請求項2の構成によれば、上記請求項1の発明による効
果に加え、燃焼ガスと原料ガスとは互いに並行流となる
ために、高温部の上流側燃焼ガスと、この燃焼ガスによ
り給熱される入口部の原料ガスとの温度差が比較的大き
くなり、この温度差に対応した比較的大きい伝熱を上記
高温部の燃焼ガスから得ることができ、この燃焼ガスの
熱を有効に利用することができる。
According to the structure of claim 2, in addition to the effect of the invention of claim 1, since the combustion gas and the raw material gas flow in parallel to each other, heat is supplied by the combustion gas on the upstream side of the high temperature section and this combustion gas. The temperature difference with the raw material gas at the inlet section becomes relatively large, and a relatively large amount of heat corresponding to this temperature difference can be obtained from the combustion gas at the high temperature section, and the heat of this combustion gas can be used effectively. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の実施例の断面説明図、第2図は第1
図の装置における反応管への原料ガスの供給方向を逆に
した場合を示す断面説明図、第3図は燃焼バーナーを上
部に配置した場合を示す断面説明図である。 1・・・反応管、3・・・燃焼バーナー(給熱手段)、
4・・・燃焼ガス誘導路、5・・・炉体、11・・・第
1の筒、12・・・第2の筒、13・・・第3の筒、1
4・・・第4の筒、15・・・第5の筒、21・・・内
層通路、22・・・外層通路、41・・・第1の誘導路
(一方の誘導路)、42・・・第2の誘導路(一方の誘
導路)、43・・・第3の誘導路(他方の誘導路)、4
4・・・第4の誘導路(他方の誘導路)、S・・・触媒
。 特許出願人      株式会社神戸製鋼所代 理 人
       弁理士 小谷悦司同         
弁理士 艮1)正向         弁理士 伊藤孝
夫第  1   図 第  2  図
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory diagram of an embodiment of this invention, and FIG.
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view showing the case where the direction of supply of raw material gas to the reaction tube in the apparatus shown in the figure is reversed, and FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view showing the case where the combustion burner is disposed at the upper part. 1... Reaction tube, 3... Combustion burner (heat supply means),
4... Combustion gas guide path, 5... Furnace body, 11... First cylinder, 12... Second cylinder, 13... Third cylinder, 1
4... Fourth cylinder, 15... Fifth cylinder, 21... Inner layer passage, 22... Outer layer passage, 41... First guideway (one guideway), 42... ...Second taxiway (one taxiway), 43...Third taxiway (other taxiway), 4
4...Fourth guideway (the other guideway), S...catalyst. Patent applicant: Representative of Kobe Steel, Ltd. Patent attorney: Etsushi Kotani
Patent Attorney 1) Masamukai Patent Attorney Takao Ito Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、触媒の充填された反応管と、燃焼ガス誘導路と、燃
焼ガスを供給する給熱手段とを有し、上記反応管は同軸
に配置した複数の筒状体の間に環状の内層通路と外層通
路とが形成されるとともに、これらの通路がその一端部
で互いに連通するように形成され、上記燃焼ガス誘導路
は2つの誘導路によつて構成され、一方の誘導路は上記
給熱手段から供給される燃焼ガスが上記内層通路の内周
面と外層通路の外周面とに沿つて誘導されるように形成
され、他方の誘導路は上記燃焼ガスが上記内層通路の外
周面と外層通路の内周面とに沿つて誘導されるように形
成されていることを特徴とする炭化水素の改質装置。 2、触媒の充填された反応管と、燃焼ガス誘導路と、燃
焼ガスを供給する給熱手段とを有し、上記反応管は同軸
に配置した複数の筒状体の間に環状の内層通路と外層通
路とが形成されるとともに、これらの通路がその一端部
で互いに連通するように形成され、上記燃焼ガス誘導路
は2つの誘導路によつて構成され、一方の誘導路は上記
給熱手段から供給される燃焼ガスが上記内層通路の内周
面と外層通路の外周面とに沿って誘導されるように形成
され、他方の誘導路は上記燃焼ガスが上記内層通路の外
周面と外層通路の内周面とに沿って誘導されるように形
成され、原料ガスが上記内層通路の他端部に供給され、
この原料ガスと燃焼ガスとが互いに並行して流れるよう
に構成されていることを特徴とする炭化水素の改質装置
[Claims] 1. It has a reaction tube filled with a catalyst, a combustion gas guide path, and a heat supply means for supplying combustion gas, and the reaction tube is composed of a plurality of coaxially arranged cylindrical bodies. An annular inner layer passage and an outer layer passage are formed in between, and these passages are formed to communicate with each other at one end thereof, and the combustion gas guide path is constituted by two guide paths, one of which The guide path is formed so that the combustion gas supplied from the heat supply means is guided along the inner circumferential surface of the inner layer passage and the outer circumferential surface of the outer layer passage, and the other guide path is formed so that the combustion gas is guided along the inner circumferential surface of the inner layer passage. A hydrocarbon reforming device characterized in that it is formed so as to be guided along the outer peripheral surface of the passage and the inner peripheral surface of the outer layer passage. 2. It has a reaction tube filled with a catalyst, a combustion gas guide path, and a heat supply means for supplying combustion gas, and the reaction tube has an annular inner layer passage between a plurality of coaxially arranged cylindrical bodies. and an outer layer passage are formed, and these passages are formed so as to communicate with each other at one end thereof, and the combustion gas guide passage is constituted by two guide passages, one of which is the heat supply passage. The combustion gas supplied from the means is formed so as to be guided along the inner circumferential surface of the inner layer passage and the outer circumferential surface of the outer layer passage, and the other guiding path is formed so that the combustion gas is guided along the outer circumferential surface of the inner layer passage and the outer circumferential surface of the outer layer passage. and the raw material gas is supplied to the other end of the inner layer passage,
A hydrocarbon reformer characterized in that the raw material gas and the combustion gas are configured to flow in parallel with each other.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005077823A1 (en) * 2004-02-17 2005-08-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Hydrogen producing device and fuel cell system with the same
JP2009013022A (en) * 2007-07-06 2009-01-22 Iwatani Internatl Corp Hydrogen separation membrane type lp gas reforming apparatus

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