JPH0235683B2 - METANOORUNOSUIJOKIKAISHITSUHO - Google Patents

METANOORUNOSUIJOKIKAISHITSUHO

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JPH0235683B2
JPH0235683B2 JP10388384A JP10388384A JPH0235683B2 JP H0235683 B2 JPH0235683 B2 JP H0235683B2 JP 10388384 A JP10388384 A JP 10388384A JP 10388384 A JP10388384 A JP 10388384A JP H0235683 B2 JPH0235683 B2 JP H0235683B2
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catalyst
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Toshio Yamaguchi
Kozo Oosaki
Mitsuo Okada
Hiroshi Watanabe
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はメタノールの蒸気と水蒸気とが主成
分として含有される原料ガスを触媒と接触せしめ
て水蒸気改質する方法において、少量の水蒸気の
使用により、水素と二酸化炭素を主成分とし一酸
化炭素含有量の少ない製品ガスを製造する方法に
関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention is a method for steam reforming a raw material gas containing methanol vapor and steam as main components by bringing it into contact with a catalyst, in which a small amount of steam is used. The present invention relates to a method for producing a product gas containing hydrogen and carbon dioxide as main components and having a low carbon monoxide content.

[従来の技術] メタノール蒸気と水蒸気との混合ガスを適当な
触媒と触媒の動作温度において接触せしめ、水素
と二酸化炭素とを主成分とする製品ガスに改質す
る方法は、ある程度周知となつている。この改質
法においては、メタノールに対し多量の水蒸気を
使用し、副生する一酸化炭素が製品ガスに混入す
るのが通常である。即ち、この改質反応は次の(1)
式に従つて進行するが CH3OH+H2O→3H2+CO2 (1) 次の(2)式の反応が同時的に進行する為水蒸気と
一酸化炭素が副生する。
[Prior Art] The method of bringing a mixed gas of methanol vapor and water vapor into contact with a suitable catalyst at the operating temperature of the catalyst and reforming it into a product gas mainly composed of hydrogen and carbon dioxide is well known to some extent. There is. In this reforming method, a large amount of steam is used for methanol, and carbon monoxide as a by-product is usually mixed into the product gas. That is, this modification reaction is as follows (1)
The reaction proceeds according to the formula: CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1) Since the reaction of the following formula (2) proceeds simultaneously, water vapor and carbon monoxide are produced as by-products.

H2+CO2=CO+H2O (2) 従つてこの改質反応においては、水蒸気の使用
量の節減と共に、この改質反応を実施する目的
が、例えば高純度水素の製造の如く、製品ガス中
の水素の利用にあつて、一酸化炭素の混入が好ま
しくない場合には、二酸化炭素に比し除去に多く
の費用を必要とする一酸化炭素の含有量が少ない
製品ガスを得ることが重要となる。周知の通り、
(1)式の反応は、大きな吸熱反応であり、化学平衡
的にも又反応速度的にも、触媒の耐熱性の許容範
囲内で高温において実施することが好ましい。又
(2)式の反応が左辺側から右辺側に進行することを
防止する為には低い反応温度と多量の水蒸気が必
要である。
H 2 + CO 2 = CO + H 2 O (2) Therefore, in this reforming reaction, the purpose of carrying out this reforming reaction is to reduce the amount of water vapor used, as well as to reduce the amount of water vapor in the product gas, such as the production of high-purity hydrogen. When using hydrogen, if the contamination of carbon monoxide is undesirable, it is important to obtain a product gas that contains less carbon monoxide, which requires more cost to remove than carbon dioxide. Become. As you know,
The reaction of formula (1) is a large endothermic reaction, and is preferably carried out at a high temperature within the allowable range of the heat resistance of the catalyst, both in terms of chemical equilibrium and reaction rate. or
In order to prevent the reaction in equation (2) from proceeding from the left side to the right side, a low reaction temperature and a large amount of water vapor are required.

化学経済誌1983年11月号49頁等の数種の文献
に、この様なメタノールの水蒸気改質反応を具体
的に実施する為の手段として、断熱反応法および
等温反応法の2種が開示されている。これら開示
のうちの断熱反応法は、主反応となる(1)式反応が
大きな吸熱反応である為、吸熱反応に必要な熱を
顕熱として反応原料に保持させておく必要から、
反応原料として多量の水蒸気を含有する原料を高
温に加熱して供給することが必要不可欠となり、
その結果として上記過剰水蒸気を含有する製品ガ
スから、過剰水蒸気の凝縮熱を回収しようとして
も、回収される熱の温度が低く有効活用が出来な
い等の欠点を有する。又これら開示のうちの等温
反応は、高い反応温度を選択すれば、断熱反応の
場合と同様の結果を生じ、逆に低い反応温度を選
択すれば、大過剰の水蒸気を添加すること無く、
一酸化炭素含有量の少ない製品ガスを得ることが
出来るが、反応速度の低下の為に反応器が大形化
すると共に触媒の必要量も大となつて不経済とな
る欠点を有する。
Several documents, such as the November 1983 issue of Kagaku Keizai, page 49, disclose two types of methods, an adiabatic reaction method and an isothermal reaction method, as means for concretely carrying out such a steam reforming reaction of methanol. has been done. Among these disclosed adiabatic reaction methods, since the main reaction (1) is a large endothermic reaction, it is necessary to retain the heat required for the endothermic reaction in the reaction raw material as sensible heat.
It is essential to heat the raw material containing a large amount of water vapor to a high temperature and supply it as a reaction raw material.
As a result, even if an attempt is made to recover the condensation heat of excess steam from the product gas containing the excess steam, there are drawbacks such as the temperature of the recovered heat being too low to make effective use of it. Furthermore, in the isothermal reactions disclosed in these disclosures, if a high reaction temperature is selected, results similar to those of an adiabatic reaction will be produced, and conversely, if a low reaction temperature is selected, a large excess of water vapor will not be added.
Although it is possible to obtain a product gas with a low carbon monoxide content, it has the disadvantage that the reactor becomes large due to a decrease in the reaction rate, and the required amount of catalyst becomes large, making it uneconomical.

[発明の構成] この発明は上記の如き従来法の欠点を是正する
為の改良されたメタノールの水蒸気改質法であ
る。即ちこの発明方法は、メタノールの蒸気およ
び水蒸気から主としてなる原料ガスと触媒とが接
触する接触帯域を、上流側の第1接触帯域と下流
側の第2接触帯域とに区分し、両接触帯域の温度
を別個に選択すること、および第2接触帯域にお
ける反応を、(2)式を右辺から左辺に向けて進行せ
しめる比較的低温における発熱反応とし、この反
応に際して発生する反応熱を原料ガスとの熱交換
により回収利用することを基本とし、一酸化炭素
含有量の少ない製品ガスの取得が極めて少量の過
剰水蒸気および小型の反応器の使用で可能となる
方法である。以下にこの発明方法につき詳細に説
明する。
[Structure of the Invention] The present invention is an improved method for steam reforming methanol in order to correct the drawbacks of the conventional method as described above. That is, in the method of the present invention, the contact zone where the raw material gas mainly consisting of methanol vapor and water vapor contacts the catalyst is divided into a first contact zone on the upstream side and a second contact zone on the downstream side, and The temperature is selected separately, and the reaction in the second contact zone is an exothermic reaction at a relatively low temperature that causes equation (2) to proceed from the right side to the left side, and the reaction heat generated during this reaction is combined with the raw material gas. This method is based on recovery and reuse through heat exchange, and makes it possible to obtain a product gas with a low carbon monoxide content using an extremely small amount of excess steam and a small reactor. The method of this invention will be explained in detail below.

即ちこの発明方法においては、触媒と原料ガス
との接触帯域が第1の接触帯域と該第1接触帯域
の下流に位置する第2の接触帯域とに2分割され
る。この分割により第1接触帯域と第2接触帯域
とには別個の反応温度の使用が可能となり、第2
接触帯域の温度を低く保持することにより比較的
少量の水蒸気の使用にもかかわらず(2)式反応を右
辺から左辺に向けて進行せしめ、一酸化炭素の含
有量の少ない製品ガスを得ると共に、第1接触帯
域においては第2接触帯域より高い温度を使用す
ることにより両帯域に使用する触媒の総量を少な
くすることが出来る。この発明における第1接触
帯域に流入する原料ガスの温度としては、170℃
以上500℃以下好ましくは230℃以上280℃以下が
使用される。又この発明における第1接触帯域を
流出するガスの温度としては250℃以上350℃以下
好ましくは250℃以上300℃以下が使用される。こ
の接触帯域においては、原料ガスとしてこの接触
帯域に供給されるガス流の温度が上記温度範囲に
保持されていれば、等温反応あるいは断熱反応と
等温反応との中間の熱の供給状態にある反応様式
(以下においては中間反応という)を使用するこ
とが出来る。第1接触帯域における反応が等温反
応および中間反応の場合にあつては、この帯域に
流入する原料ガスの温度およびこの帯域から流出
するガスの温度として、上記の温度範囲から所望
の温度を選択することが出来るが、この場合には
(1)式の吸熱反応に必要な熱を供給する必要があ
り、この為の熱の供給法については後記する。こ
の第1接触帯域においては、反応の初期に(1)式の
吸熱反応が非常に急速に生起する為、後記する熱
の供給法を行つても、一部の接触およびこの一部
の触媒に接触しているガスの温度が250℃以下に
低下する場合がある。
That is, in the method of this invention, the contact zone between the catalyst and the raw material gas is divided into two, a first contact zone and a second contact zone located downstream of the first contact zone. This division allows the use of separate reaction temperatures for the first and second contacting zones, and
By keeping the temperature of the contact zone low, the reaction of equation (2) can proceed from the right side to the left side despite the use of a relatively small amount of water vapor, and a product gas with a low carbon monoxide content can be obtained. By using a higher temperature in the first catalytic zone than in the second catalytic zone, the total amount of catalyst used in both zones can be reduced. In this invention, the temperature of the raw material gas flowing into the first contact zone is 170°C.
Temperatures above 500°C, preferably above 230°C and below 280°C, are used. Further, the temperature of the gas flowing out of the first contact zone in the present invention is preferably 250°C or more and 350°C or less, preferably 250°C or more and 300°C or less. In this contact zone, if the temperature of the gas stream supplied to this contact zone as a raw material gas is maintained within the above temperature range, a reaction occurs in an isothermal reaction or a heat supply state intermediate between an adiabatic reaction and an isothermal reaction. mode (hereinafter referred to as intermediate reaction) can be used. When the reaction in the first contact zone is an isothermal reaction or an intermediate reaction, a desired temperature is selected from the above temperature range as the temperature of the raw material gas flowing into this zone and the temperature of the gas flowing out from this zone. However, in this case
It is necessary to supply the heat necessary for the endothermic reaction of equation (1), and the method for supplying heat for this will be described later. In this first contact zone, the endothermic reaction of equation (1) occurs very rapidly in the early stage of the reaction, so even if the heat supply method described later is carried out, some of the contact and this part of the catalyst The temperature of the gas in contact may drop below 250°C.

第1接触帯域の触媒としては粒状のものが好ま
しく、粒状触媒の支持方式としては固定床および
流動床の両方式を使用することが出来る。触媒の
支持方式として固定床を使用する場合では、この
接触帯域に使用される反応器の構造として、例え
ば所望の間隔を隔てて平行に配置される管群の各
管内に触媒を存在せしめて管外に反応熱供給の為
の熱源流体を流通せしめて加熱する構造、あるい
は同様に配置される管群の管と管との間の空間に
触媒を充填して管内に熱源流体を通じて加熱する
構造等を使用することが出来る。上記の管内に触
媒を存在せしめる場合にあつては、管の断面の全
部に亙つて触媒を充填しても良いが、各管の内部
中央に内管を設置し、触媒は管と内管とに挾まれ
る環状空間に充填され、内管内には熱源流体(第
1接触帯域に流入せしめる際の原料ガスの温度以
上の温度にある原料ガスあるいはその一方の成分
を含む)を流通せしめる構造の好ましい場合が多
い。又触媒の支持方式として流動床を使用する場
合では、反応器の構造として、例えば触媒の流動
床内に所望の間隔を隔てて垂直に配列される管群
を設置し、各管内に熱源流体を流通せしめて触媒
および反応中のガスを加熱する構造を使用するこ
とが出来る。又第1接触帯域を中間反応とする場
合には、反応器の外殻内において、触媒層を上下
方向に間隔を隔てた複数の層状に設置し、該各間
隔を構成している空間に高温の水蒸気を追加的に
添加して熱の供給をする方法もある。この場合に
は、第1接触帯域の入口における後記のモル比が
1.0以下であつてもよい。
The catalyst in the first contacting zone is preferably a granular catalyst, and both fixed bed and fluidized bed systems can be used to support the granular catalyst. When a fixed bed is used as the catalyst support method, the structure of the reactor used in this contact zone is such that the catalyst is present in each tube of a group of tubes arranged in parallel at a desired interval. A structure that heats by passing a heat source fluid outside to supply reaction heat, or a structure that fills a catalyst in the space between the tubes of a group of tubes arranged in the same way and heats it by passing a heat source fluid inside the tubes. can be used. In the case where the catalyst is present in the tubes mentioned above, the catalyst may be filled over the entire cross section of the tube, but an inner tube is installed in the center of each tube, and the catalyst is placed between the tubes and the inner tube. The inner tube is filled with an annular space sandwiched between the inner tubes and has a structure in which a heat source fluid (containing the source gas or one of its components at a temperature higher than the temperature of the source gas when flowing into the first contact zone) flows through the inner tube. Often preferred. In addition, when a fluidized bed is used as a catalyst support method, the structure of the reactor is, for example, a group of tubes arranged vertically at a desired interval within the fluidized bed of the catalyst, and a heat source fluid is supplied into each tube. A structure can be used that allows the gas to flow through the catalyst and heat the gas during the reaction. In addition, when the first contact zone is used as an intermediate reaction, the catalyst layer is installed in a plurality of layers spaced apart in the vertical direction within the outer shell of the reactor, and a high temperature is applied to the space constituting each space. There is also a method of supplying heat by adding additional water vapor. In this case, the molar ratio described below at the inlet of the first contact zone is
It may be 1.0 or less.

第1接触帯域に流入する原料ガスが500℃以上
の温度の場合には、触媒の寿命が短くなり、逆に
このガスの温度が170℃以下である場合には、上
記の如き加熱を実施しても、充分な反応速度が得
られず、多量の触媒および大型の第1接触帯域を
使用する必要が生ずるので何れも好ましくない。
又第1接触帯域を流出するガスが350℃以上の温
度である場合には、この接触帯域を流出するガス
中における一酸化炭素の含有量が多くなつて、第
2接触帯域における触媒量を増加させ、第2接触
帯域を大型化し、逆に第1接触帯域を流出するガ
スの温度が250℃以下であることは、この接触帯
域の後半部が比較的に低温であることを意味し、
第1接触帯域の大型化の必要性を生じるので、何
れも好ましくない。
If the raw material gas flowing into the first contact zone has a temperature of 500°C or higher, the life of the catalyst will be shortened, and conversely, if the temperature of this gas is 170°C or lower, heating as described above should not be performed. However, both are undesirable because a sufficient reaction rate cannot be obtained and a large amount of catalyst and a large first contacting zone must be used.
Furthermore, if the gas flowing out of the first contact zone has a temperature of 350°C or higher, the content of carbon monoxide in the gas flowing out of this contact zone increases, increasing the amount of catalyst in the second contact zone. The fact that the second contact zone is made larger and the temperature of the gas flowing out of the first contact zone is 250°C or less means that the latter half of this contact zone is relatively low temperature,
Both are undesirable because they create a need for an enlarged first contact zone.

この第1接触帯域を流出するガスの一酸化炭素
含有量は、この接触帯域に使用する触媒の性能、
原料ガス体積の触媒の見掛の体積に対する比およ
び後記の第1接触帯域におけるメタノール蒸気の
モル分率に対する水蒸気のモル分率の比により若
干異なるが、未反応のメタノールおよび水蒸気を
凝縮除去した後のガス中の一酸化炭素含有量とし
て2.0モル%程度である。又この第1接触帯域に
おいて90モル%以上のメタノールの改質率を得る
ことが出来る。
The carbon monoxide content of the gas leaving this first catalytic zone depends on the performance of the catalyst used in this catalytic zone;
Although it varies slightly depending on the ratio of the raw material gas volume to the apparent volume of the catalyst and the ratio of the molar fraction of water vapor to the molar fraction of methanol vapor in the first contact zone described later, after unreacted methanol and water vapor are condensed and removed. The carbon monoxide content in the gas is approximately 2.0 mol%. Furthermore, a methanol modification rate of 90 mol% or more can be obtained in this first contact zone.

第1接触帯域を流出するガスは、流出の際の温
度に応じて、必要があれば後記の第2接触帯域へ
の流入温度に冷却される。この冷却の為の方法と
しては、より低温にある原料ガス、原料ガスに混
合される前の一方の主成分ガスとの向流間接熱交
換あるいは少量の液状メタノール、水または両者
の混合物を第1接触帯域から流出したガスに添加
混合する方法等を挙げることが出来る。希には、
第1接触帯域を流出するガスの温度が、第2接触
帯域に流入せしめるべきガス温度の上限より低い
場合も生ずるが、この様な場合にあつても、第1
接触帯域を流出するガスを加熱する必要がない。
この様にして第2接触帯域に流入するガス流の温
度は200℃以上300℃以下好ましくは200℃以上250
℃以下の温度に選択される。
Depending on the temperature at which the gas exits the first contacting zone, it is cooled, if necessary, to the temperature at which it enters the second contacting zone, which will be described below. Methods for this cooling include countercurrent indirect heat exchange with the raw material gas at a lower temperature, one of the main component gases before being mixed with the raw material gas, or a small amount of liquid methanol, water, or a mixture of both. Examples include a method of adding and mixing the gas flowing out from the contact zone. In rare cases,
There may be cases where the temperature of the gas flowing out of the first contact zone is lower than the upper limit of the gas temperature that should flow into the second contact zone.
There is no need to heat the gas leaving the contact zone.
In this way, the temperature of the gas stream entering the second contact zone is between 200°C and 300°C, preferably between 200°C and 250°C.
Selected for temperatures below ℃.

第2接触帯域においては前記の如く、(2)式の右
辺から左辺に方向への発熱反応が主反応となつ
て、一酸化炭素と残存する水蒸気とが反応して一
酸化炭素の含有量が減少する。この反応の進行中
におけるガスの温度は、この第2接触帯域を流出
するガスの温度が170℃以上230℃以下好ましくは
180℃以上220℃以下の温度になる様に選択される
のが良い。この工程における温度制御の手段とし
て、例えば、この第2接触帯域に使用される反応
器を、所望の相互間隔を保持しつつ平行に設置さ
れる管群の各管内に触媒が充填される形式のもの
とし、これら各管を伝熱面に利用し、より低温の
原料ガスあるいは原料ガスを構成する一方の主成
分ガスを管外に流通せしめて、管内に流通する反
応中のガスと向流間接熱交換せしめる方法を挙げ
ることが出来る。しかし第2接触帯域に流入する
ガスの温度が前記温度範囲の下限に近い場合に
は、この第2接触帯域を断熱反応とすることが出
来る場合もある。以上の説明における第1接触帯
域と第2接触帯域とは、1個の反応器内において
2個に区分された触媒床として設置されてもよい
し、それぞれの接触帯域を別個に収容する2個の
反応器として設置されてもよい。
In the second contact zone, as mentioned above, the main reaction is an exothermic reaction from the right side to the left side of equation (2), and the carbon monoxide and remaining water vapor react to reduce the carbon monoxide content. Decrease. The temperature of the gas during the progress of this reaction is such that the temperature of the gas flowing out of this second contact zone is preferably 170°C or more and 230°C or less.
It is best to select a temperature that is between 180°C and 220°C. As a means of temperature control in this process, for example, the reactor used in the second contact zone may be of a type in which a catalyst is filled in each tube of a group of tubes installed in parallel while maintaining a desired mutual spacing. Each of these tubes is used as a heat transfer surface, and the lower-temperature raw material gas or one of the main component gases constituting the raw material gas is allowed to flow outside the tube and countercurrently flows with the reacting gas flowing inside the tube. Examples of methods include heat exchange. However, if the temperature of the gas entering the second contacting zone is close to the lower limit of the temperature range, it may be possible to make this second contacting zone adiabatic. The first contact zone and the second contact zone in the above description may be installed as two divided catalyst beds in one reactor, or two catalyst beds that separately accommodate each contact zone. It may be installed as a reactor.

前記(2)式反応は、化学平衡的見地から低温であ
る程左辺側に移行し易い。従つて、この発明の目
的に沿い、水蒸気の使用量を節減する場合には、
未反応の水蒸気が後記の如く少量である為、第2
接触帯域に流入するガスが300℃以上であること
は、この温度が300℃以下になつてから(2)式反応
が左辺側に進行することとなる故、一酸化炭素を
減少せしめる目的から好ましくなく、逆にこの温
度が200℃以下である場合には、この反応の反応
速度が遅くなつて同様に触媒量および第2接触帯
域の大型化を招くこととなつて好ましくない。又
第2接触帯域を流出するガスの温度が220℃以上
である場合には、製品ガス中の一酸化炭素の含有
量が、化学平衡上の理由により充分に減少せず、
逆にこのガスの温度が170℃以下である場合には
反応速度が遅くなつて、触媒使用量の増加および
第2接触帯域の大型化を招くこととなり好ましく
ない。
From the viewpoint of chemical equilibrium, the reaction of formula (2) tends to shift to the left-hand side as the temperature decreases. Therefore, in accordance with the purpose of this invention, when reducing the amount of water vapor used,
Since the amount of unreacted water vapor is small as described below, the second
It is preferable for the gas flowing into the contact zone to be at a temperature of 300°C or higher for the purpose of reducing carbon monoxide, since the reaction of equation (2) will proceed to the left side after this temperature drops to 300°C or lower. On the other hand, if this temperature is below 200°C, the reaction rate of this reaction will be slow, which will also lead to an increase in the amount of catalyst and the size of the second contact zone, which is undesirable. Furthermore, if the temperature of the gas flowing out of the second contact zone is 220°C or higher, the content of carbon monoxide in the product gas will not be sufficiently reduced due to chemical equilibrium reasons.
On the other hand, if the temperature of this gas is 170° C. or lower, the reaction rate becomes slow, resulting in an increase in the amount of catalyst used and an increase in the size of the second contact zone, which is not preferable.

上記の如きこの発明方法においては、第1接触
帯域におけるメタノール蒸気のモル分率に対する
水蒸気のモル分率の比(以下モル比という)とし
て1.0以上2.5以下好ましくは1.3以上1.7以下が使
用される。第1接触帯域のモル比として1.0が使
用出来ることは、化学の理論に反する如く見受け
られるが、第1接触帯域における反応が(2)式によ
る左辺から右辺への反応を伴つている為、モル比
として1.0を使用しても、第1接触帯域を流出す
るガス中には、少量の水蒸気が必ず存在し、第2
接触帯域における反応を進行させるのに支障を生
ずることがない。このモル比に関して言えば、水
蒸気の添加方法として、第1接触帯域の入口にお
けるモル比が上記範囲内にあり、第1接触帯域内
においては水蒸気が追加分として添加されない場
合と前記の如く第1接触帯域入口におけるモル比
は1.0より小であるが、第1接触帯域における反
応途中において高温の水蒸気を添加し、第1接触
帯域を通じてモル比が前記範囲内にある様にする
ことが好ましい場合もある。この発明方法におけ
るモル比は前記従来法に使用されているモル比3
〜5に比較して著しく低い値であるが、上記の如
き第1および第2接触帯域における温度の選択に
より、この様に低いモル比の使用にも拘わらず、
第2接触帯域を流出するガス中の一酸化炭素含有
量として、未反応のメタノールおよび水蒸気を凝
縮分離した後のガス中のモル%で0.6以下を容易
に得ることが出来る。
In the method of the present invention as described above, the ratio of the molar fraction of water vapor to the molar fraction of methanol vapor in the first contact zone (hereinafter referred to as molar ratio) is 1.0 or more and 2.5 or less, preferably 1.3 or more and 1.7 or less. The fact that 1.0 can be used as the molar ratio in the first contact zone seems to go against chemical theory, but since the reaction in the first contact zone is accompanied by a reaction from the left side to the right side according to equation (2), the molar ratio Even if we use a ratio of 1.0, there will always be a small amount of water vapor present in the gas leaving the first contacting zone;
There is no hindrance to the progress of the reaction in the contact zone. Regarding this molar ratio, as for the method of adding water vapor, there are cases in which the molar ratio at the inlet of the first contact zone is within the above range and no additional water vapor is added in the first contact zone; Although the molar ratio at the inlet of the contacting zone is less than 1.0, it may be preferable to add hot steam during the reaction in the first contacting zone so that the molar ratio remains within the above range throughout the first contacting zone. be. The molar ratio in this invention method is 3, which is the molar ratio used in the conventional method.
Despite the use of such a low molar ratio, due to the selection of temperatures in the first and second contacting zones as described above, this is a significantly lower value compared to ~5.
The carbon monoxide content in the gas flowing out of the second contact zone can easily be 0.6 or less in terms of mole % in the gas after unreacted methanol and water vapor are condensed and separated.

以上によりこの発明の主要工程は終了するが、
上記の本発明工程により得られた製品ガスは、原
料として使用される液状のメタノールまたは水、
あるいは蒸気状のメタノールまたは水、あるいは
これらの混合物と熱交換して冷却され、製品ガス
中に含有される未反応のメタノールおよび水蒸気
を凝縮分離した後、そのままあるいは周知のガス
精製法により、一酸化炭素、二酸化炭素あるいは
両者を分離除去した後所望の用途に供給される。
又その際、分離されたメタノールと水の混合物は
原料として再使用することが出来る。
With the above, the main steps of this invention are completed, but
The product gas obtained by the above-mentioned process of the present invention includes liquid methanol or water used as a raw material,
Alternatively, the product gas is cooled by heat exchange with vaporized methanol or water, or a mixture thereof, and unreacted methanol and water vapor contained in the product gas are condensed and separated. After carbon, carbon dioxide, or both are separated and removed, it is supplied to desired uses.
Moreover, at that time, the separated methanol and water mixture can be reused as a raw material.

以下には添付の第1図を使用して、この発明方
法を更に具体的に説明する。第1図はこの発明に
よる工程の一例を示した図であるが、この発明は
この工程例に限定されるものではない。この工程
例は、1個の反応器内に収容された第1接触帯域
および第2接触帯域の両者に、所望の間隔を隔て
て平行に配列された管群の各管内に触媒を充填し
た構造が使用された例である。図において、1お
よび2はそれぞれ液状のメタノールおよび水をこ
の発明方法による後流工程に供給する為のポンプ
である。両ポンプにより供給されたメタノールお
よび水は、管3および管4を通り、管5に合流
し、熱交換器6において、本発明方法により得ら
れた製品ガスと熱交換して予熱される。熱交換器
6において予熱されたメタノールおよび水の混合
物は、更に次の蒸発器7に流入し、この蒸発器に
おいて管8から供給される熱源媒体と熱交換して
蒸発せしめられる。蒸発せしめられた混合蒸気
は、管9を経て第2接触帯域10に設置されてい
る触媒管群11の管外空間の下部に供給され、管
内の第2接触帯域において反応中のガスと熱交換
して加熱される。触媒管群11の各管内には、図
示の如く管長の下部約1/2のみに触媒が充填され
ているが、上部の1/2は、触媒が充填されなく、
第1接触帯域16から流出するガスを前記温度に
まで冷却する為の熱交換器の役割をしている。こ
の熱交換により温度の上昇した混合蒸気は、更に
管12を経て熱交換器13に流入し、熱交換器1
3において熱源媒体14により更に加熱されて所
望温度の原料ガスとなり、管15を経て、管媒管
群17の内部にある第1接触帯域16のそれぞれ
に供給される。第1接触帯域において触媒と接触
した原料ガスは、前記(1)式の主反応により大部分
のメタノールが改質される。この改質反応に必要
な熱は18から供給される熱源流体により供給さ
れ、第1接触帯域の温度は前記の温度範囲に保持
される。この図の例における第1接触帯域の為の
熱源流体としては、送風機22により、燃焼帯域
21から熱源流体管18,20、送風機22、管
26の順路に循環される燃焼ガスが使用されてい
る。この循環燃焼ガスは、管23および24から
供給される空気および燃料が燃焼室25内におい
て燃焼して生成する高温の燃焼ガスの補給により
必要な温度に維持され、余剰となる循環燃焼ガス
は管27から排気される様構成されている。
The method of the present invention will be explained in more detail below using the attached FIG. 1. Although FIG. 1 is a diagram showing an example of a process according to the present invention, the present invention is not limited to this process example. This process example has a structure in which each tube of a group of tubes arranged in parallel at a desired interval is filled with a catalyst in both a first contact zone and a second contact zone housed in one reactor. This is an example where . In the figure, numerals 1 and 2 are pumps for supplying liquid methanol and water, respectively, to the downstream process according to the method of the present invention. Methanol and water supplied by both pumps pass through pipes 3 and 4, join into pipe 5, and are preheated in a heat exchanger 6 by exchanging heat with the product gas obtained by the method of the present invention. The mixture of methanol and water preheated in the heat exchanger 6 further flows into the next evaporator 7, where it exchanges heat with the heat source medium supplied from the tube 8 and is evaporated. The evaporated mixed vapor is supplied through the pipe 9 to the lower part of the space outside the catalyst tube group 11 installed in the second contact zone 10, and is heat exchanged with the gas undergoing reaction in the second contact zone inside the tube. and heated. In each tube of the catalyst tube group 11, as shown in the figure, only the lower half of the tube length is filled with catalyst, but the upper half is not filled with catalyst.
It serves as a heat exchanger for cooling the gas exiting from the first contacting zone 16 to the above temperature. The mixed steam whose temperature has increased due to this heat exchange further flows into the heat exchanger 13 via the pipe 12, and then flows into the heat exchanger 13.
At 3, the raw material gas is further heated by the heat source medium 14 to become a raw material gas at a desired temperature, and is supplied to each of the first contact zones 16 inside the tube group 17 via the tubes 15. In the raw material gas that has come into contact with the catalyst in the first contact zone, most of the methanol is reformed by the main reaction of equation (1). The heat necessary for this reforming reaction is supplied by the heat source fluid supplied from 18, and the temperature of the first contacting zone is maintained within the above temperature range. As the heat source fluid for the first contact zone in the example shown in this figure, combustion gas is used which is circulated by the blower 22 from the combustion zone 21 to the heat source fluid pipes 18, 20, the blower 22, and the pipe 26. . This circulating combustion gas is maintained at the required temperature by replenishing the high temperature combustion gas produced by combustion of air and fuel supplied from the pipes 23 and 24 in the combustion chamber 25, and the surplus circulating combustion gas is It is configured so that exhaust air is exhausted from 27.

第1接触帯域を流出するガスは、前記の如く、
触媒管群11の各管内に流入し、これら各管の上
部の触媒が充填されていない部分において、管9
から供給されるメタノールと水蒸気との混合ガス
と向流熱交換して、所定の温度に冷却された後、
続いて管群11の各管の触媒充填部分即ち第2接
触帯域に流入し、これら各管を流出するまでに第
2接触帯域における反応が終了せしめられる。第
2接触帯域における反応が終了したガスは、前記
の如く、熱交換器6においてメタノールと水との
混合液と熱交換して冷却され、管29を経て取出
され、水による間接冷却(この冷却器は図面に記
載されていない)により未反応のメタノールと水
とを凝縮せしめた後、分離器30において凝縮し
た未反応のメタノールと水を分離し、管31から
製品ガスとして取出される。分離器30において
分離されたメタノールおよび水の混合液は、管3
2から取出され、ポンプ34により管33を経て
原料として返送される。
The gas exiting the first contacting zone is, as described above,
It flows into each tube of the catalyst tube group 11, and in the upper part of each of these tubes where the catalyst is not filled, the tube 9
After being cooled to a predetermined temperature by countercurrent heat exchange with a mixed gas of methanol and steam supplied from
Subsequently, it enters the catalyst-filled portion of each tube of the tube group 11, that is, the second contacting zone, and the reaction in the second contacting zone is completed before exiting each of these tubes. The gas that has undergone the reaction in the second contact zone is cooled by exchanging heat with the mixture of methanol and water in the heat exchanger 6 as described above, and is taken out through the pipe 29 and indirectly cooled by water (this cooling After unreacted methanol and water are condensed in a vessel (the vessel is not shown in the drawings), the condensed unreacted methanol and water are separated in a separator 30 and taken out from a pipe 31 as a product gas. The mixed liquid of methanol and water separated in the separator 30 is transferred to the pipe 3
2 and returned as a raw material through a pipe 33 by a pump 34.

この発明方法においては、液状のメタノールお
よび液状の水を混合することなく、別個に蒸発
し、その一方の蒸気のみを第2接触帯域の冷却の
為のガスとして使用し、熱交換器13の上流ある
いは下流において両者を混合して第1接触帯域に
供給してもよい。又適当な温度と圧力の水蒸気の
系外からの導入が可能な場合には、液状メタノー
ルのみを蒸発して上記の如く使用し、系外から導
入される水蒸気は、その温度と圧力に応じて、熱
交換器13の上流あるいは下流に供給してもよ
い。上記の例は第1接触帯域から第2接触帯域に
移行する際における冷却を、原料ガスあるいは原
料ガスの一方の主成分との熱交換による方法であ
つたが、この為の方法としては、上記以外に第1
接触帯域を流出するガスに液状メタノール、液状
の水、低温の水蒸気、低温のメタノール蒸気およ
び/またはこれらの二種以上の混合物を添加する
方法がある。この様な方法を使用する場合の為の
具体的添加方法として、添加物がガス状である場
合には、第1接触帯域を流出するガスに添加ガス
を直接添加混合する方法、添加物が液状である場
合には、例えば充填塔あるいは棚段塔等の周知の
気液接触装置を利用出来る。
In the method of the invention, liquid methanol and liquid water are evaporated separately without being mixed, and only one of the vapors is used as a gas for cooling the second contact zone, upstream of the heat exchanger 13. Alternatively, both may be mixed downstream and supplied to the first contact zone. If it is possible to introduce water vapor at an appropriate temperature and pressure from outside the system, only liquid methanol is evaporated and used as described above, and the water vapor introduced from outside the system is evaporated depending on its temperature and pressure. , may be supplied upstream or downstream of the heat exchanger 13. In the above example, cooling during transition from the first contact zone to the second contact zone was performed by heat exchange with the raw material gas or one of the main components of the raw material gas. 1st besides
There is a method of adding liquid methanol, liquid water, low temperature steam, low temperature methanol vapor and/or mixtures of two or more thereof to the gas exiting the contact zone. When using such a method, there are two methods: when the additive is in a gaseous state, the additive gas is directly added to and mixed with the gas flowing out of the first contact zone, and when the additive is in a liquid state, In this case, a well-known gas-liquid contacting device such as a packed column or a tray column can be used.

この発明方法において、第1および第2接触帯
域の圧力として、0〜30Kg/cm2Gの圧力を、触媒
としては、周知の例えばアルミナに担持された銅
−亜鉛系、銅−亜鉛−クロム系、銅−クロム系触
媒を、熱源流体としては所望の温度と圧力を有す
る水蒸気、ジフエニールとジフエニールオキサイ
ドとの混合物、アルキルベンゼン、アルキルナフ
タリン、脂肪族飽和炭化水素留分等の如き、いわ
ゆる熱媒流体の蒸気であつて所望の温度と圧力を
有するものあるいは燃焼ガス等を使用することが
出来る。
In the method of this invention, the pressure in the first and second contact zones is 0 to 30 Kg/cm 2 G, and the catalyst is a well-known catalyst, such as a copper-zinc system supported on alumina or a copper-zinc-chromium system. , a copper-chromium catalyst is used as a heat source fluid such as steam having a desired temperature and pressure, a mixture of diphenyl and diphenyl oxide, an alkylbenzene, an alkylnaphthalene, an aliphatic saturated hydrocarbon fraction, etc. Fluid vapor having a desired temperature and pressure, combustion gas, etc. can be used.

[発明の利点および効果] この発明の利点は、既に記載した如く、従来法
に比し、少量の水蒸気の使用で、未反応のメタノ
ールおよび水蒸気を凝縮除去した後における一酸
化炭素含有量が0.6%以下の製品ガスを得ること
が出来、且つその際に必要な触媒の量もメタノー
ル1トン/時の処理に対して見掛けの体積で約
3.5m3と比較的に少なく、反応器の小形化が可能
であり、又操業も簡易なことにある。従つて、こ
の発明方法は、従来のメタノール改質法あるいは
天然ガス、液化石油ガス、ナフサ等と多量の水蒸
気とを原料として水素を製造する方法に比し、比
較的簡易に水素を製造する為の方法として有用で
ある。この様な本発明の利点の一例を実施例によ
り以下に説明する。
[Advantages and Effects of the Invention] As described above, the advantage of the present invention is that, compared to the conventional method, by using a small amount of steam, the carbon monoxide content after condensing and removing unreacted methanol and steam is 0.6. % or less of product gas, and the amount of catalyst required at that time is approximately 1 ton/hour in terms of apparent volume for processing 1 ton/hour of methanol.
It is relatively small at 3.5 m 3 , which allows the reactor to be downsized and is easy to operate. Therefore, compared to the conventional methanol reforming method or the method of producing hydrogen using natural gas, liquefied petroleum gas, naphtha, etc. and a large amount of steam as raw materials, the method of this invention is relatively easy to produce hydrogen. It is useful as a method. An example of such advantages of the present invention will be explained below using examples.

実施例 第1図の工程によるメタノールの改質試験を圧
力約5.0Kg/cm2G下に実施した。反応器には、第
1接触帯域として内径27.53mm、外径31.8mm、長
さ3600mmのクロモ・モリブデン鋼管420本が上下
2枚の略水平な管板に垂直に固定されたもの、第
2接触帯域として、上記第1接触帯域の下部に内
径および外径が上記と同一であり長さが1200mmで
あるクロム・モリブデン鋼管420本が略水平な別
の上下2枚の管板に垂直に固定されたものの両者
が1個の垂直円筒形反応器内に組込まれているも
のが使用された。第1接触帯域にあつては上記の
管内に銅−亜鉛系の直径4〜6mmの球状の触媒粒
が各管の略全長に亙つて充填され、第2接触帯域
にあつては、同一の触媒が各管の長さの下半分に
充填された。充填された触媒の見掛けの体積は、
第1接触帯域が0.9m3、第2接触帯域が0.3m3であ
る。第1接触帯域の触媒管外の空間には、反応器
入口において270℃の温度に制御された前記の燃
焼ガスが4500Nm3/時の流量で循環せしめられ
た。又第2接触帯域の管外空間には蒸発器を流出
する149℃の前記によるモル比1.5のメタノールと
水蒸気の混合物の21.63Kgモル/時が図示の如く
向流に流通せしめられた。この混合蒸気は第2接
触帯域、第1接触帯域と第2接触帯域の中間の熱
交換部および更に後流の熱交換器において熱交換
の後、更に270℃まで加熱されて第1接触帯域の
触媒層に供給された。第1接触帯域出口のガス温
度は270℃であつた。第1接触帯域出口のガスの
少量を採取し、分析を実施した結果、供給したメ
タノールの98.5%が改質され、且つ未反応のメタ
ノールと水蒸気を凝縮除去した後のガス中には
1.9%の一酸化炭素が含有されていた。第2接触
帯域の触媒層入口におけるガスの温度は230℃で
あつた。第2接触帯域出口のガスの温度は200℃
であり、このガスを冷却して未反応のメタノール
と水蒸気を凝縮分離した後、一酸化炭素0.6、二
酸化炭素24.4、水素74.7およびメタノール蒸気0.3
各モル%からなる製品ガス758Nm3/時とメタノ
ール2.2および水97.8各モル%からなる凝縮物79.3
/時が得られた。この凝縮物は原料のメタノー
ルと水の混合液に返送された。
Example A methanol reforming test according to the process shown in FIG. 1 was carried out under a pressure of about 5.0 Kg/cm 2 G. The reactor consists of 420 chromo-molybdenum steel tubes with an inner diameter of 27.53 mm, an outer diameter of 31.8 mm, and a length of 3600 mm, which are fixed vertically to two substantially horizontal tube plates (upper and lower) as a first contact zone, and a second contact zone. As a zone, 420 chromium-molybdenum steel tubes having the same inner and outer diameters as above and a length of 1200 mm were fixed vertically to two other approximately horizontal tube sheets, upper and lower, below the first contact zone. A reactor was used in which both were incorporated into one vertical cylindrical reactor. In the first contact zone, copper-zinc based spherical catalyst particles with a diameter of 4 to 6 mm are filled in the tubes over almost the entire length of each tube, and in the second contact zone, the same catalyst particles are filled in the tubes. was filled in the lower half of each tube length. The apparent volume of the packed catalyst is
The first contact zone is 0.9 m 3 and the second contact zone is 0.3 m 3 . In the space outside the catalyst tubes of the first contact zone, the combustion gas mentioned above was circulated at a flow rate of 4500 Nm 3 /h, the temperature of which was controlled at 270° C. at the reactor inlet. In addition, 21.63 kg mol/hour of the above-mentioned mixture of methanol and steam having a molar ratio of 1.5 at 149° C. flowing out of the evaporator was allowed to flow countercurrently into the extratubular space of the second contacting zone as shown. This mixed vapor is heated to 270°C after heat exchange in the second contact zone, a heat exchange section between the first contact zone and the second contact zone, and a downstream heat exchanger, and is further heated to 270°C in the first contact zone. Supplied to the catalyst layer. The gas temperature at the outlet of the first contacting zone was 270°C. A small amount of the gas at the outlet of the first contact zone was sampled and analyzed. As a result, 98.5% of the supplied methanol was reformed, and after condensing and removing unreacted methanol and water vapor, the gas contained
It contained 1.9% carbon monoxide. The temperature of the gas at the inlet of the catalyst bed in the second contact zone was 230°C. The temperature of the gas at the exit of the second contact zone is 200℃
After cooling this gas and condensing and separating unreacted methanol and water vapor, carbon monoxide is 0.6, carbon dioxide is 24.4, hydrogen is 74.7, and methanol vapor is 0.3.
Product gas consisting of 758 Nm 3 /h of each mol % and condensate 79.3 of each mol % of methanol 2.2 and water 97.8 mol %
/ Time was obtained. This condensate was returned to the raw material mixture of methanol and water.

比較例 反応器、触媒およびその充填部位を共に上記実
施例に同一とし、略断熱反応および等温反応の試
験を比較例として実施した。
Comparative Example The reactor, the catalyst, and the filling part thereof were the same as in the above example, and tests of substantially adiabatic reaction and isothermal reaction were carried out as a comparative example.

断熱反応の場合にあつては、第1接触帯域およ
び第2接触帯域の触媒管の管外空間を、熱交換用
ガスの出口および入口においてそれぞれ閉鎖し、
管外空間には熱交換用流体を流通せしめることな
く、略断熱反応の条件で試験を実施した。実施例
と同一量のメタノール蒸気の供給量に対して水蒸
気をモル比2.6になる様添加し、反応器に供給す
る混合蒸気の温度を400℃とした。この試験の反
応器出口における流出物の温度は220℃となつた
が、流出物を冷却して凝縮液を分離した後のガス
中には0.4%の一酸化炭素が含有され、メタノー
ルの改質率は43%であつた。反応器入口における
混合蒸気の温度を低下させると、反応器流出物を
冷却し凝縮液を分離した後のガス中の一酸化炭素
含有量は減少するが、メタノールの改質率が更に
低下し、実施例の如き良い結果は得られなかつ
た。
In the case of an adiabatic reaction, the extratubular spaces of the catalyst tubes of the first contact zone and the second contact zone are closed at the outlet and inlet of the heat exchange gas, respectively;
The test was conducted under substantially adiabatic reaction conditions without flowing a heat exchange fluid into the extratubular space. Steam was added at a molar ratio of 2.6 to the same amount of methanol vapor supplied as in the example, and the temperature of the mixed vapor supplied to the reactor was set at 400°C. The temperature of the effluent at the reactor outlet in this test was 220°C, but after cooling the effluent and separating the condensate, the gas contained 0.4% carbon monoxide and was used to reform methanol. The rate was 43%. Decreasing the temperature of the mixed vapor at the reactor inlet reduces the carbon monoxide content in the gas after cooling the reactor effluent and separating the condensate, but further reduces the methanol reforming rate; Good results as in the Examples were not obtained.

等温反応の場合にあつては、第1および第2接
触帯域の触媒管の管外空間の両者に一定温度のダ
ウサーム蒸気を供給して試験を実施した。実施例
と同一のメタノール蒸気の供給量に対してモル比
1.5の水蒸気を添加し、この混合蒸気の温度を210
および270℃として反応器に供給し、ダウサーム
蒸気の温度として、それぞれ上記2個の入口温度
に略等しい温度を使用した。試験の結果は、反応
器に供給する混合蒸気の温度が210℃の場合に、
未反応凝縮液を分離後のガス中の一酸化炭素含有
量が0.7モル%の比較的低い値を示すが、メタノ
ールの改質率が81%の低い値を示し、又混合蒸気
の供給温度が270℃と高い場合に、上記同様の一
酸化炭素含有量が1.9モル%に増加し、メタノー
ルの改質率が99%と向上することを示し、何れの
場合も実施例の如き良い結果は得られなかつた。
In the case of an isothermal reaction, the test was carried out by supplying Dowtherm steam at a constant temperature to both the spaces outside the catalyst tubes of the first and second contact zones. Molar ratio for the same amount of methanol vapor supplied as in the example
Add 1.5% water vapor and bring the temperature of this mixed steam to 210%
and 270° C., and the temperature of the Dowtherm vapor was approximately equal to the two inlet temperatures. The test results show that when the temperature of the mixed steam supplied to the reactor is 210℃,
The carbon monoxide content in the gas after separating the unreacted condensate shows a relatively low value of 0.7 mol%, but the methanol reforming rate shows a low value of 81%, and the supply temperature of the mixed steam is At a high temperature of 270°C, the same carbon monoxide content as above increases to 1.9 mol%, and the methanol modification rate improves to 99%. In both cases, good results as in the example were not obtained. I couldn't help it.

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

第1図は、この発明による工程の一例である。 記号、1……メタノールポンプ、2……水ポン
プ、3,4,5……管、6……熱交換器、7……
蒸発器、8……熱源流体、9……管、10……第
2接触帯域、11……触媒管群、12……管、1
3……熱交換器、14……熱源流体、15……
管、16……第1接触帯域、17……触媒管群、
18……熱源流体、19……バツフルプレート、
20……管、21……燃焼帯域、22……送風
機、23,24……管、25……燃焼室、26,
27,28,29……管、30……分離器、3
1,32,33……管、34……ポンプ。
FIG. 1 is an example of a process according to the present invention. Symbol, 1...methanol pump, 2...water pump, 3, 4, 5...tube, 6...heat exchanger, 7...
Evaporator, 8... Heat source fluid, 9... Tube, 10... Second contact zone, 11... Catalyst tube group, 12... Tube, 1
3... Heat exchanger, 14... Heat source fluid, 15...
Pipe, 16...first contact zone, 17...catalyst tube group,
18...heat source fluid, 19...batsful plate,
20...Pipe, 21...Combustion zone, 22...Blower, 23, 24...Pipe, 25...Combustion chamber, 26,
27, 28, 29...tube, 30...separator, 3
1, 32, 33...tube, 34...pump.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 メタノールの蒸気と水蒸気とを主成分とする
原料ガスが触媒と接触せしめられて水素と二酸化
炭素とを主成分とする製品ガスに改質される方法
において、 該触媒と該原料ガスとの接触帯域が第1の接
触帯域と該第1接触帯域の下流に位置する第2
接触帯域とに2分割され、 該第1接触帯域に流入するガスの温度は170
℃以上500℃以下とされ、 該第1接触帯域を流出するガスの温度は250
℃以上350℃以下とされ、 該第2接触帯域に流入するガスの温度は200
℃以上300℃以下とされ、 該第2接触帯域を流出するガスの温度は170
℃以上230℃以下とされ、 該第1接触帯域から該第2接触帯域へ移行途
上のガスおよび/または該第2接触帯域におけ
る反応途上のガスが該原料ガスあるいは該原料
ガスを構成する1個の該主成分ガスとの向流間
接熱交換により冷却され、 該第1接触帯域における水蒸気のモル分率の
メタノール蒸気のモル分率に対する比が1.0以
上2.5以下とされる ことを特徴とするメタノールの水蒸気改質法。 2 該第1接触帯域において、所望の相互間隔を
保持しつつ平行に設置される管群の各管内に該触
媒が存在せしめられ、該各管外の空間と所望燃料
の燃焼帯域との間に循環流通せしめられる燃焼ガ
スにより各管内の触媒が加熱される特許請求の範
囲第1項記載の水蒸気改質法。 3 該第1接触帯域と該第2接触帯域との中間に
おいて、水、水蒸気、液状メタノールあるいはメ
タノール蒸気が該第1接触帯域を流出するガスに
添加されて該第2接触帯域に流入せしめられるガ
スの温度が制御される特許請求の範囲第1項記載
の水蒸気改質法。 4 該第2接触帯域が断熱反応とされる特許請求
の範囲第1項記載の水蒸気改質法。
[Claims] 1. A method in which a raw material gas containing methanol vapor and water vapor as main components is brought into contact with a catalyst and reformed into a product gas containing hydrogen and carbon dioxide as main components, comprising: The contact zone with the raw material gas is a first contact zone and a second contact zone located downstream of the first contact zone.
The temperature of the gas flowing into the first contact zone is 170°C.
The temperature of the gas flowing out of the first contact zone is 250°C or more and 500°C or less.
The temperature of the gas flowing into the second contact zone is 200°C or more and 350°C or less.
The temperature of the gas flowing out of the second contact zone is 170°C or more and 300°C or less.
℃ or more and 230°C or less, and the gas in the process of transitioning from the first contact zone to the second contact zone and/or the gas in the process of reaction in the second contact zone is the raw material gas or one gas constituting the raw material gas. methanol cooled by countercurrent indirect heat exchange with the main component gas, wherein the ratio of the mole fraction of water vapor to the mole fraction of methanol vapor in the first contact zone is 1.0 or more and 2.5 or less. steam reforming method. 2. In the first contact zone, the catalyst is present in each tube of a group of tubes installed in parallel while maintaining a desired mutual spacing, and between the space outside each tube and the combustion zone of the desired fuel. 2. The steam reforming method according to claim 1, wherein the catalyst in each tube is heated by the circulating combustion gas. 3 Intermediately between the first contacting zone and the second contacting zone, water, steam, liquid methanol, or methanol vapor is added to the gas exiting the first contacting zone and causing the gas to flow into the second contacting zone. The steam reforming method according to claim 1, wherein the temperature of the steam reforming method is controlled. 4. The steam reforming method according to claim 1, wherein the second contact zone is an adiabatic reaction.
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