JPH02188406A - 一酸化炭素転化器 - Google Patents
一酸化炭素転化器Info
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- JPH02188406A JPH02188406A JP1009104A JP910489A JPH02188406A JP H02188406 A JPH02188406 A JP H02188406A JP 1009104 A JP1009104 A JP 1009104A JP 910489 A JP910489 A JP 910489A JP H02188406 A JPH02188406 A JP H02188406A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/0612—Combination 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
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、改質原料を水素に富むガスに改質する際、触
媒の作用の下に一酸化炭素濃度を低減する一酸化炭素転
化器に関する。
媒の作用の下に一酸化炭素濃度を低減する一酸化炭素転
化器に関する。
燃料１！池の電気化学反応に与る燃料源として水素が使
用さｎる。この水素は、一般に改質原料。
用さｎる。この水素は、一般に改質原料。
例えば天然ガス、都市ガス、ナフサ等の主成分である炭
化水素やメタノール等のアルコールの燃料を燃料改質器
にて水素に富むガスに改１晩シて製造される敗軍ガスが
使用される。この種の燃料改質器において改質ガスを）
ν造する工程の一例を第３図に示す。図において炭化水
素を主成分とする天然ガス等に水蒸気を付加して水素添
加器１に送気し、有機Ｖｌ黄を吸着除去しゃすいＨ２Ｓ
に転化した後脱硫器２にて天然ガス等に不純物として含
まれる硫黄化合物を除去した後水蒸気改質器３＃こ送気
する。水蒸気改質器３にて硫黄化合物を除去した天然ガ
スを加熱して触媒の下で水蒸気改質して炭化水素を転化
してなる水素を含む水蒸気改質ガスを生成する。しかし
この水蒸気改質ガスは燃料電池の電極の触媒毒となる一
酸化炭素を多量に含有しているので、このガスを１ｉＦ
ｉ温及び低温−酸化炭素転化反応器５．７に送気し、こ
こで触媒の下に−酸化炭素を転化し、−酸化炭素濃度の
低い、通常１％以下の水素に富む改質ガスにして燃料電
池に供給する必要がある。このため、水蒸気改質器３に
て７００〜８００℃で水蒸気改質された水蒸気改質ガス
は第１段の熱交換器４により冷却媒体と熱交換してその
温度を低下させた後、高温−酸化炭素転化器５にて高温
用の転化触媒１例えばＦｅ −Ｃｒ系触媒の下で３００
〜４００℃で改質され、この改質ガスはさらに第２段の
熱交換器６にて冷却媒体と熱交換してその温度を低下さ
せた後、低温−酸化炭素転化器７にて高温に弱＜、３ｏ
ｏ℃以上で劣化が激しい低温用の転化触媒、例えばＣｕ
−ＺｎＯ糸の触媒の下に２００〜３００℃で一酸化炭
素転化され、前述のように一酸化炭素濃度１％以下の改
質ガスになる。なお、上記のように水蒸気改質ガスを２
段の高温、低温−酸化炭素転化器で転化するのは一酸化
炭素転化反応は後述するように発熱反応であるため、１
段の一酸化炭素転化器では転化反応時温度が上昇しすぎ
るので、平衡上−酸化炭素濃度が低減しないためである
。
化水素やメタノール等のアルコールの燃料を燃料改質器
にて水素に富むガスに改１晩シて製造される敗軍ガスが
使用される。この種の燃料改質器において改質ガスを）
ν造する工程の一例を第３図に示す。図において炭化水
素を主成分とする天然ガス等に水蒸気を付加して水素添
加器１に送気し、有機Ｖｌ黄を吸着除去しゃすいＨ２Ｓ
に転化した後脱硫器２にて天然ガス等に不純物として含
まれる硫黄化合物を除去した後水蒸気改質器３＃こ送気
する。水蒸気改質器３にて硫黄化合物を除去した天然ガ
スを加熱して触媒の下で水蒸気改質して炭化水素を転化
してなる水素を含む水蒸気改質ガスを生成する。しかし
この水蒸気改質ガスは燃料電池の電極の触媒毒となる一
酸化炭素を多量に含有しているので、このガスを１ｉＦ
ｉ温及び低温−酸化炭素転化反応器５．７に送気し、こ
こで触媒の下に−酸化炭素を転化し、−酸化炭素濃度の
低い、通常１％以下の水素に富む改質ガスにして燃料電
池に供給する必要がある。このため、水蒸気改質器３に
て７００〜８００℃で水蒸気改質された水蒸気改質ガス
は第１段の熱交換器４により冷却媒体と熱交換してその
温度を低下させた後、高温−酸化炭素転化器５にて高温
用の転化触媒１例えばＦｅ −Ｃｒ系触媒の下で３００
〜４００℃で改質され、この改質ガスはさらに第２段の
熱交換器６にて冷却媒体と熱交換してその温度を低下さ
せた後、低温−酸化炭素転化器７にて高温に弱＜、３ｏ
ｏ℃以上で劣化が激しい低温用の転化触媒、例えばＣｕ
−ＺｎＯ糸の触媒の下に２００〜３００℃で一酸化炭
素転化され、前述のように一酸化炭素濃度１％以下の改
質ガスになる。なお、上記のように水蒸気改質ガスを２
段の高温、低温−酸化炭素転化器で転化するのは一酸化
炭素転化反応は後述するように発熱反応であるため、１
段の一酸化炭素転化器では転化反応時温度が上昇しすぎ
るので、平衡上−酸化炭素濃度が低減しないためである
。
上記の製造工程において低温−酸化炭素転化器７で生成
される改質ガスの一部は水素添加益１に水素源として供
給される。
される改質ガスの一部は水素添加益１に水素源として供
給される。
ところで、上記の一酸化炭素転化器において触媒の下で
行なわれる一酸化炭素転化反応は次式で表わされる。
行なわれる一酸化炭素転化反応は次式で表わされる。
ＣＯ＋ Ｈ２０→ＣＯ２＋Ｈ２（１）
この反応は発熱反応である。したがって−酸化炭素転化
反応器５，７は、従来円筒に触媒を充填して触媒層を形
成して構成さｎ１水蒸気改質ガスをこの触媒層に通流し
て一酸化炭素濃度の低い改質ガスを得ている。
反応器５，７は、従来円筒に触媒を充填して触媒層を形
成して構成さｎ１水蒸気改質ガスをこの触媒層に通流し
て一酸化炭素濃度の低い改質ガスを得ている。
上記の改質ガスの製造工程において、−酸化炭素転化器
は一酸化炭素転化反応の平衡上、２段の高温、低温−酸
化炭素転化器が必要である。しかしながら燃料改質器と
燃料電池とが組合わされてなる燃料電池発電システムは
スペースおよびコストの点からコンパクトであることが
要求さ狽ており、これｌこ伴って燃料改質器の一酸化炭
素転化器もコンパクトである必要がある。この点から従
来の２段の高温、低温−酸化炭素転化器を必要とするの
は装置が大型化するという問題がある。
は一酸化炭素転化反応の平衡上、２段の高温、低温−酸
化炭素転化器が必要である。しかしながら燃料改質器と
燃料電池とが組合わされてなる燃料電池発電システムは
スペースおよびコストの点からコンパクトであることが
要求さ狽ており、これｌこ伴って燃料改質器の一酸化炭
素転化器もコンパクトである必要がある。この点から従
来の２段の高温、低温−酸化炭素転化器を必要とするの
は装置が大型化するという問題がある。
本発明の目的は、２段の一酸化炭素転化器における一酸
化炭素転化を】段の一酸化炭素転化器にて行なうことに
より、−酸化炭素転化の設備をコンパクトにすることの
できる一酸化炭素転化器を提供することである。
化炭素転化を】段の一酸化炭素転化器にて行なうことに
より、−酸化炭素転化の設備をコンパクトにすることの
できる一酸化炭素転化器を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明によれは改質原料を
水蒸気改質して得られる一酸化炭素濃度の高い水蒸気改
質ガスを転化触媒が充填されたケーシング内を通流させ
て一酸化炭素濃度の低い水素に富む改質ガスに転化する
一酸化炭素転化器において、一方の鏡板ｔこ水蒸気改質
ガスの入口を、他方の鏡板に改質ガスの川口を備えたり
°−シングと、ケーシング内部の…■記入口側に外部か
ら供給される冷却媒体が通流する冷却管と、ケーシング
内部の冷却管が配さｎる入口側に元項される高温用の転
化触媒と、この転化触媒に続きケーシング内部の出口側
に充填される低温用の転化触媒とから一酸化炭素転化器
を構成するものとする。
水蒸気改質して得られる一酸化炭素濃度の高い水蒸気改
質ガスを転化触媒が充填されたケーシング内を通流させ
て一酸化炭素濃度の低い水素に富む改質ガスに転化する
一酸化炭素転化器において、一方の鏡板ｔこ水蒸気改質
ガスの入口を、他方の鏡板に改質ガスの川口を備えたり
°−シングと、ケーシング内部の…■記入口側に外部か
ら供給される冷却媒体が通流する冷却管と、ケーシング
内部の冷却管が配さｎる入口側に元項される高温用の転
化触媒と、この転化触媒に続きケーシング内部の出口側
に充填される低温用の転化触媒とから一酸化炭素転化器
を構成するものとする。
水蒸気改質ガスの一酸化炭素転化反応の発熱量は大きい
ので、１段の一酸化炭素転化器でも冷却する必要がある
。このため−酸化炭素転化器のケーシング内部の水蒸気
改質ガスの入口側に冷却管を設ける。ところでこの冷却
管を内蔵したケーシング内部に転化触媒を充填し、冷却
管に冷却媒体を通流して転化反応時の発生する熱を除熱
しながら一酸化炭素転化を行なつた時の一酸化炭素転化
器の水蒸気改質ガスの流れ方向の温度分布は第２図に示
すように９に示す曲線になり、入口からＡ間の冷却管の
ある入口側、特に入口付近の触媒層の温度が３００’Ｃ
を超える。したがって冷却管を内蔵する入口付近には高
温劣化の少ない高温用の一酸化炭素転化触媒を充填して
高温に曝されても劣化しないようにする。また第３図に
示すＡから出口側までの冷却管により発生する熱が除熱
され２００℃〜２５０℃に保持される出口側には低温で
の活性に優れた低温用の一酸化炭素転化触媒が充填され
る。
ので、１段の一酸化炭素転化器でも冷却する必要がある
。このため−酸化炭素転化器のケーシング内部の水蒸気
改質ガスの入口側に冷却管を設ける。ところでこの冷却
管を内蔵したケーシング内部に転化触媒を充填し、冷却
管に冷却媒体を通流して転化反応時の発生する熱を除熱
しながら一酸化炭素転化を行なつた時の一酸化炭素転化
器の水蒸気改質ガスの流れ方向の温度分布は第２図に示
すように９に示す曲線になり、入口からＡ間の冷却管の
ある入口側、特に入口付近の触媒層の温度が３００’Ｃ
を超える。したがって冷却管を内蔵する入口付近には高
温劣化の少ない高温用の一酸化炭素転化触媒を充填して
高温に曝されても劣化しないようにする。また第３図に
示すＡから出口側までの冷却管により発生する熱が除熱
され２００℃〜２５０℃に保持される出口側には低温で
の活性に優れた低温用の一酸化炭素転化触媒が充填され
る。
以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の実施例による一酸化炭素転化器の断面
図である。図においてケーシング１１の一方の伊板１２
には水蒸気改質ガスの入口１３を、他方の鏡板１４には
一酸化炭素転化された改質ガスの出口１５を備えている
。ケーシング１１の内部の入口１３側には外部から供給
される冷却媒体が通流するら旋状の冷却管１６が配設さ
れている。冷却管１６の周囲には入口部メツシュ１７と
仕切メツシュ１８とで画される内部に高温用の一酸化炭
素転化触媒加、例えばＦｅ−Ｃｒ糸の触媒が充填されて
いる。そして仕切メツシュ１８と出口部メツシュ２１と
の間には低温用の一酸化炭素転化触媒２２１例えばＣｕ
−ＺｎＯ系の触媒が充填されている。
図である。図においてケーシング１１の一方の伊板１２
には水蒸気改質ガスの入口１３を、他方の鏡板１４には
一酸化炭素転化された改質ガスの出口１５を備えている
。ケーシング１１の内部の入口１３側には外部から供給
される冷却媒体が通流するら旋状の冷却管１６が配設さ
れている。冷却管１６の周囲には入口部メツシュ１７と
仕切メツシュ１８とで画される内部に高温用の一酸化炭
素転化触媒加、例えばＦｅ−Ｃｒ糸の触媒が充填されて
いる。そして仕切メツシュ１８と出口部メツシュ２１と
の間には低温用の一酸化炭素転化触媒２２１例えばＣｕ
−ＺｎＯ系の触媒が充填されている。
上記のような一酸化炭素転化器の構造により改質器で水
蒸気改質された水蒸気改質ガスは図示しない熱交換器に
より改質原料ガスと熱交換して３００〜３５０℃の温度
になって入口１３から一酸化炭素転化器のケーシング１
１内に入る。水蒸気改質ガスは高温用、低温用の転化触
媒２０．２２の下で発熱反応である一酸化炭素転化反応
をして熱を発生する。
蒸気改質された水蒸気改質ガスは図示しない熱交換器に
より改質原料ガスと熱交換して３００〜３５０℃の温度
になって入口１３から一酸化炭素転化器のケーシング１
１内に入る。水蒸気改質ガスは高温用、低温用の転化触
媒２０．２２の下で発熱反応である一酸化炭素転化反応
をして熱を発生する。
この熱は冷却管１６を通流する冷却媒体により除熱され
る。この冷却媒体として例えば燃料’ＩＥ池の冷却用の
冷却水はその温度が１７０℃程度であるので適当であり
、その沸騰伝熱を用いることにより非常に大きな冷却管
内の伝熱係数が得られ、高い冷却作用が得られる。
る。この冷却媒体として例えば燃料’ＩＥ池の冷却用の
冷却水はその温度が１７０℃程度であるので適当であり
、その沸騰伝熱を用いることにより非常に大きな冷却管
内の伝熱係数が得られ、高い冷却作用が得られる。
このような冷却水による除熱によりても一酸化炭素転化
反応は速いため発熱量が大きいので、温度は局部的に３
５０℃を越える。しかし、この部分は高温用の転化触媒
側が充填さｎているので、触媒の活性劣化が少ない。そ
して冷却管１６を通流する冷却水により冷却されたガス
は２５０℃程度に冷却された後、低温用の転化触媒ηか
充填された出口側に入り、−酸化炭素転化反応が行なわ
れ、出口１５から所定の一酸化炭素濃度まで低減された
改質ガスが送出される。
反応は速いため発熱量が大きいので、温度は局部的に３
５０℃を越える。しかし、この部分は高温用の転化触媒
側が充填さｎているので、触媒の活性劣化が少ない。そ
して冷却管１６を通流する冷却水により冷却されたガス
は２５０℃程度に冷却された後、低温用の転化触媒ηか
充填された出口側に入り、−酸化炭素転化反応が行なわ
れ、出口１５から所定の一酸化炭素濃度まで低減された
改質ガスが送出される。
なお、仕切メツシュ１８は高温用の転化触媒側と低温用
の転化触媒ｎとが振動等により混合しないよう１こして
いる。
の転化触媒ｎとが振動等により混合しないよう１こして
いる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば一酸化
炭素転化器を水蒸気改質ガスの入口側に冷却管を内設し
、この冷却管が配される入口側には高温用の転化触媒を
、またこれに続く出口側にしても高温になる部分には高
温用の転化触媒により転化反応されるので、触媒劣化が
生ぜず、また冷却管により冷却されたガスは出口側に充
填された低温用の転化触媒により転化反応が行なわれる
ので、転化触媒の劣化を起こすことなく一酸化炭素転化
を行なうことができ、したがりて１段の一酸化炭素転化
器でよいので一酸化炭素転化の設備がコンパクトになる
という効果がある。
炭素転化器を水蒸気改質ガスの入口側に冷却管を内設し
、この冷却管が配される入口側には高温用の転化触媒を
、またこれに続く出口側にしても高温になる部分には高
温用の転化触媒により転化反応されるので、触媒劣化が
生ぜず、また冷却管により冷却されたガスは出口側に充
填された低温用の転化触媒により転化反応が行なわれる
ので、転化触媒の劣化を起こすことなく一酸化炭素転化
を行なうことができ、したがりて１段の一酸化炭素転化
器でよいので一酸化炭素転化の設備がコンパクトになる
という効果がある。
第１図は本発明の実施例による一酸化炭素転化器の断面
図、第２図は第１図の一酸化炭素転化器の水蒸気改質ガ
スを一酸化炭素を転化する時の転化触媒の水蒸気改質ガ
スの流れ方向の温度分布を示す図、第３図は改質原料を
水蒸気改質した後−酸化炭素転化して水素に富むガスに
改質する工程を示す図である。 １１：ケーシング、１２，１４：鏡板、１６：冷却管、
２０：高温用転化触媒％２２：低温用転化触媒。 代理人弁理士 山 口 巖 °・
図、第２図は第１図の一酸化炭素転化器の水蒸気改質ガ
スを一酸化炭素を転化する時の転化触媒の水蒸気改質ガ
スの流れ方向の温度分布を示す図、第３図は改質原料を
水蒸気改質した後−酸化炭素転化して水素に富むガスに
改質する工程を示す図である。 １１：ケーシング、１２，１４：鏡板、１６：冷却管、
２０：高温用転化触媒％２２：低温用転化触媒。 代理人弁理士 山 口 巖 °・
Claims (1)
- １）改質原料を水蒸気改質して得られる一酸化炭素濃度
の高い水蒸気改質ガスを転化触媒が充填されたケーシン
グ内に通流させて一酸化炭素濃度の低い水素に富む改質
ガスに転化する一酸化炭素転化器において、一方の鏡板
に水蒸気改質ガスの入口を、他方の鏡板に改質ガスの出
口を備えたケーシングと、ケーシング内部の前記入口側
に外部からの冷却媒体が通流する冷却管と、ケーシング
内部の冷却管が配される入口側に充填される高温用の転
化触媒と、この転化触媒に続きケーシング内部の出口側
に充填される低温用の転化触媒とからなることを特徴と
する一酸化炭素転化器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1009104A JPH07115844B2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 一酸化炭素転化器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1009104A JPH07115844B2 (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 一酸化炭素転化器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02188406A true JPH02188406A (ja) | 1990-07-24 |
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0640705A (ja) * | 1992-07-23 | 1994-02-15 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池式発電装置の反応装置 |
| US5728183A (en) * | 1995-06-06 | 1998-03-17 | Hydrogen Burner Tech., Inc. | Shift reactor for use with an underoxidized burner |
| JP2002012405A (ja) * | 2000-06-28 | 2002-01-15 | Toyota Motor Corp | 燃料改質装置 |
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| JP2009084079A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃料電池用改質装置 |
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| CN106345388A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-01-25 | 山西新华化工有限责任公司 | 多功能酸反应釜 |
-
1989
- 1989-01-18 JP JP1009104A patent/JPH07115844B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0640705A (ja) * | 1992-07-23 | 1994-02-15 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池式発電装置の反応装置 |
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| CN106345388A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-01-25 | 山西新华化工有限责任公司 | 多功能酸反应釜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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