JPH0286833A - 反応装置 - Google Patents
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- JPH0286833A JPH0286833A JP7260289A JP7260289A JPH0286833A JP H0286833 A JPH0286833 A JP H0286833A JP 7260289 A JP7260289 A JP 7260289A JP 7260289 A JP7260289 A JP 7260289A JP H0286833 A JPH0286833 A JP H0286833A
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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。
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〕
この発明は反応管内において原料である例えば炭化水素
等の改質反応を行う反応装置に関するものである。
等の改質反応を行う反応装置に関するものである。
従来装置として例えば特願昭６３−１００４８３号に示
されたものがあり、その概酪を第４図に示す。第４図に
おいて、（９）は原料ガス、α０は改質ガス、Ｇつは内
管、（至）は内管ａｎの外周側で同心状に配設された外
管、（至）は内管０刀と外管（至）との間に同心状に配
設された中間管、（至）は内管ＯＴＪと中間管（至）と
の間に形成され原料ガス（９）が導入される第１の環状
部、（至）は第１の環状部（至）に触媒（至）が充填さ
れて形成された触媒層、（ロ）は中間管（至）と外管（
至）との間に形成され原料ガス（９）が触媒層（至）を
流通することにより改質反応が行われて生成された改質
ガスαＯが流通する第２の環状部、＠は内管０η、外管
（至）のそれぞれの他端に配設された環状エンドキャッ
プであり、第１の環状部（至）と第２の環状部（２）と
を連通し、触媒層（至）から流出する改質ガスαＯを反
転させて第２の環状部（ロ）に流入させ、第２の環状部
■内を原料ガス（９）の流通方向と逆方向に流通させる
。（至）は触媒（７）を保持する受は皿であり、複数の
ガス流通孔（図示せず）が形成されており、これら０Ｄ
−（２）により環状の反応管（２００１が構成されてい
る。（ト）は環状エンドキャップ（至）を囲繞して配設
された環状のエンドキャップ断熱材、（２）は加熱源で
ある高温の燃焼ガス、りは燃焼ガスりの流通路であり、
内管Ｇ］）内に設けられている。−は内管ｃＩ］）内に
充填された例えばセラミック系材料や金属材料から成る
充填粒子であり、少なくとも燃焼ガス（財）の流通路（
６）の出口側に充填されている。（財）はガス輻射部、
−は固体輻射部である。
されたものがあり、その概酪を第４図に示す。第４図に
おいて、（９）は原料ガス、α０は改質ガス、Ｇつは内
管、（至）は内管ａｎの外周側で同心状に配設された外
管、（至）は内管０刀と外管（至）との間に同心状に配
設された中間管、（至）は内管ＯＴＪと中間管（至）と
の間に形成され原料ガス（９）が導入される第１の環状
部、（至）は第１の環状部（至）に触媒（至）が充填さ
れて形成された触媒層、（ロ）は中間管（至）と外管（
至）との間に形成され原料ガス（９）が触媒層（至）を
流通することにより改質反応が行われて生成された改質
ガスαＯが流通する第２の環状部、＠は内管０η、外管
（至）のそれぞれの他端に配設された環状エンドキャッ
プであり、第１の環状部（至）と第２の環状部（２）と
を連通し、触媒層（至）から流出する改質ガスαＯを反
転させて第２の環状部（ロ）に流入させ、第２の環状部
■内を原料ガス（９）の流通方向と逆方向に流通させる
。（至）は触媒（７）を保持する受は皿であり、複数の
ガス流通孔（図示せず）が形成されており、これら０Ｄ
−（２）により環状の反応管（２００１が構成されてい
る。（ト）は環状エンドキャップ（至）を囲繞して配設
された環状のエンドキャップ断熱材、（２）は加熱源で
ある高温の燃焼ガス、りは燃焼ガスりの流通路であり、
内管Ｇ］）内に設けられている。−は内管ｃＩ］）内に
充填された例えばセラミック系材料や金属材料から成る
充填粒子であり、少なくとも燃焼ガス（財）の流通路（
６）の出口側に充填されている。（財）はガス輻射部、
−は固体輻射部である。
又、第５図は反応管（２００）が複数加熱炉内に組込ま
れた状態を示し、第５図において、（９）、α０゜８１
１−（至）、−〜彎は第４図の構成と同様である。
れた状態を示し、第５図において、（９）、α０゜８１
１−（至）、−〜彎は第４図の構成と同様である。
（２０１）は加熱炉であり、反応管（２００）が複数配
設されている。（２１１）は加熱炉（２０１）に設けら
れたバーナ、（２２１）は原料ガス（９）の導入マニホ
ールド、（２３１）は改質ガスαＧの排出マニホールド
、（２４１）は燃焼ガス（財）の排出マニホールド、ｃ
２５１）は炉壁断熱材、（至）は反応管（２００）の外
周側、即ち、外管（至）の外周側に配設された断熱材で
あり、図は一例として外管（イ）と外管（至）との間及
び外管（至）と炉壁断熱材（２５１）との闇に配設され
ている。従って燃焼ガス（９）は内管６ＴＪ内の流通路
−のみを流通することになる。尚、バーナ（２１１）の
燃料、燃焼用空気等のバーナ（２１１）に必要なガスの
供給ラインは省略している。
設されている。（２１１）は加熱炉（２０１）に設けら
れたバーナ、（２２１）は原料ガス（９）の導入マニホ
ールド、（２３１）は改質ガスαＧの排出マニホールド
、（２４１）は燃焼ガス（財）の排出マニホールド、ｃ
２５１）は炉壁断熱材、（至）は反応管（２００）の外
周側、即ち、外管（至）の外周側に配設された断熱材で
あり、図は一例として外管（イ）と外管（至）との間及
び外管（至）と炉壁断熱材（２５１）との闇に配設され
ている。従って燃焼ガス（９）は内管６ＴＪ内の流通路
−のみを流通することになる。尚、バーナ（２１１）の
燃料、燃焼用空気等のバーナ（２１１）に必要なガスの
供給ラインは省略している。
次に動作について説明する。原料ガス（９）である炭化
水素とスチームは、例えば４５０℃程度に予熱された後
、導入マニホールド（２２１）から導入され、各反応管
（２００）の内管（ロ）と中間管（至）との間の第１環
状部（至）内に導入され、その第１の環状部鋺に形成さ
れた触媒層（２）内を流通し触媒■と接触する。
水素とスチームは、例えば４５０℃程度に予熱された後
、導入マニホールド（２２１）から導入され、各反応管
（２００）の内管（ロ）と中間管（至）との間の第１環
状部（至）内に導入され、その第１の環状部鋺に形成さ
れた触媒層（２）内を流通し触媒■と接触する。
ここで、原料ガス（９）は水蒸気改質反応を生じ、Ｈ２
゜ｃｏ 、 ｃｏ□等の混合ガス（改質ガス）となる。
゜ｃｏ 、 ｃｏ□等の混合ガス（改質ガス）となる。
反応の終了した高温（例えば約８００℃程度）の改質ガ
スαＧは受は皿（至）のガス流通孔Ｃ図示せず）を通過
して環状エンドキャップ（至）内に流出し、流れを反転
して中間管（至）と外管（至）との間の第２の環状部（
イ）内に流入し、その第２の環状部（ロ）内を原料ガス
（９）の流通方向とは逆方向に流通する。第２の環状部
■を流通する過程で、改質ガスαＧと中間管役との熱伝
達が促進され、改質ガス顕熱が中間管（至）の管壁を経
て触媒層（至）に回収された後、改質ガスαＧは排出マ
ニホールド（２３１）から系外に排出される。
スαＧは受は皿（至）のガス流通孔Ｃ図示せず）を通過
して環状エンドキャップ（至）内に流出し、流れを反転
して中間管（至）と外管（至）との間の第２の環状部（
イ）内に流入し、その第２の環状部（ロ）内を原料ガス
（９）の流通方向とは逆方向に流通する。第２の環状部
■を流通する過程で、改質ガスαＧと中間管役との熱伝
達が促進され、改質ガス顕熱が中間管（至）の管壁を経
て触媒層（至）に回収された後、改質ガスαＧは排出マ
ニホールド（２３１）から系外に排出される。
加熱源である燃焼ガス（６）は加熱炉（２０１）に設置
されたバーナ（２１１）より供給され、その燃焼ガス０
Ｄは反応管（２００）の内部、即ち、内管６υの内部の
流通路□□□を内管０〃の内壁部に沿って流れ、ガス輻
射部−にて内管０１）の管壁は加熱される。ガス輻射部
−を経た燃焼ガス０のは充填粒子−が充填された固体輻
射加熱を流通し充填粒子（財）を加熱する。充填粒子（
財）はある熱容量を持っているので、例えば燃料流量が
減少しても熱容量と放出容量との相関で決まる温度レベ
ルでの固体輻射熱を放出し、ガス輻射部−での内管Ｌ３
］）の管壁及び固体輻射部１つでの内管（３＋）の管壁
を加熱する。これら加熱熱量は触媒、＠（至）を流通す
る原料ガス（９）、改質ガスαＯをそれぞれの０熱する
。原料ガス（９）の加熱は触媒反応の出発条件を決める
ものであり、改質ガスＱｆ１の加熱は触媒反応の進行度
合を決めるものであり“、これらにより燃料流量の変動
特に低下時にも反応条件の安定化が図れる。尚、エンド
キャップ断熱材（ト）は燃焼ガス但により加熱が不要な
所、即ち、触媒（至）が充填されていない環状エンドキ
ャップ（至）内の加熱を防止するものである。
されたバーナ（２１１）より供給され、その燃焼ガス０
Ｄは反応管（２００）の内部、即ち、内管６υの内部の
流通路□□□を内管０〃の内壁部に沿って流れ、ガス輻
射部−にて内管０１）の管壁は加熱される。ガス輻射部
−を経た燃焼ガス０のは充填粒子−が充填された固体輻
射加熱を流通し充填粒子（財）を加熱する。充填粒子（
財）はある熱容量を持っているので、例えば燃料流量が
減少しても熱容量と放出容量との相関で決まる温度レベ
ルでの固体輻射熱を放出し、ガス輻射部−での内管Ｌ３
］）の管壁及び固体輻射部１つでの内管（３＋）の管壁
を加熱する。これら加熱熱量は触媒、＠（至）を流通す
る原料ガス（９）、改質ガスαＯをそれぞれの０熱する
。原料ガス（９）の加熱は触媒反応の出発条件を決める
ものであり、改質ガスＱｆ１の加熱は触媒反応の進行度
合を決めるものであり“、これらにより燃料流量の変動
特に低下時にも反応条件の安定化が図れる。尚、エンド
キャップ断熱材（ト）は燃焼ガス但により加熱が不要な
所、即ち、触媒（至）が充填されていない環状エンドキ
ャップ（至）内の加熱を防止するものである。
以上のように燃焼ガス（２）は内管ＯＤの内部のみを流
通するので、その燃焼ガス（財）のガス輻射及び充填粒
子−の固体輻射によって内管（ロ）の管壁は均一に加熱
され、内管０］）の管壁を通して触媒層（７）内を均一
に加熱することができ、均一な改質反応が得られる。又
、バーナ（２１１）より供給された燃焼ガス（６）は内
管６刀の内部を流通させればよいので、燃焼ガス（６）
が充満する加熱炉（２０１）内の空間（燃焼空間）はバ
ーナ火炎長分で済む。
通するので、その燃焼ガス（財）のガス輻射及び充填粒
子−の固体輻射によって内管（ロ）の管壁は均一に加熱
され、内管０］）の管壁を通して触媒層（７）内を均一
に加熱することができ、均一な改質反応が得られる。又
、バーナ（２１１）より供給された燃焼ガス（６）は内
管６刀の内部を流通させればよいので、燃焼ガス（６）
が充満する加熱炉（２０１）内の空間（燃焼空間）はバ
ーナ火炎長分で済む。
ところで、反応管（２００）の管壁温度の最高点は、燃
焼ガス（２）流れの最も上流側でかつエンドキャップ断
熱材（ト）の覆われていない内管０ηの管壁部である。
焼ガス（２）流れの最も上流側でかつエンドキャップ断
熱材（ト）の覆われていない内管０ηの管壁部である。
この点は炉壁とは直接相対していないので、炉壁よりの
固体輻射加熱は無視でき、内管６刀内に充満した燃焼ガ
ス（２）からのガス輻射が支配的となりその燃焼ガス罎
により均一加熱が行える。又、各反応管（２００）毎の
内管６℃の管壁温度の均一性は燃焼ガス（９）の各反応
管〔２００）への供給量を均一化することにより均一加
熱が行える。
固体輻射加熱は無視でき、内管６刀内に充満した燃焼ガ
ス（２）からのガス輻射が支配的となりその燃焼ガス罎
により均一加熱が行える。又、各反応管（２００）毎の
内管６℃の管壁温度の均一性は燃焼ガス（９）の各反応
管〔２００）への供給量を均一化することにより均一加
熱が行える。
しかしながら上述した従来装置では、内管ＯＤ内に形成
された燃焼ガス（６）の流通路（６）内に充填された充
填粒子−は加熱源である高温の燃焼ガス（６）により加
熱され熱膨脹による容積増加を起こす。この容積増加に
よる熱応力が内管ａｎに作用して内管Ｃ３１１の内壁を
変形させ、最悪の場合は内管ｅυの破損を招いたり、充
填粒子−が破壊するなどの課題があった。
された燃焼ガス（６）の流通路（６）内に充填された充
填粒子−は加熱源である高温の燃焼ガス（６）により加
熱され熱膨脹による容積増加を起こす。この容積増加に
よる熱応力が内管ａｎに作用して内管Ｃ３１１の内壁を
変形させ、最悪の場合は内管ｅυの破損を招いたり、充
填粒子−が破壊するなどの課題があった。
この発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであ
り、信頼性の高い反応装置を提供することを目的とする
。
り、信頼性の高い反応装置を提供することを目的とする
。
口課題を解決するための手段〕
この発明に係る反応装置は、高温ガスが内部を流通する
内管とその内管の外周側で同心状に配設された外管との
間に同心状に中間管を配設し、内管と中間管との間に第
１の環状部、中間管と外管との間に第２の環状部をそれ
ぞれ形成し、第１の環状部に触媒を充填して触媒層を形
成し、内管と外管のそれぞれの他端に第１の環状部と第
２の環状部とを連通し触媒層から流出するガスを第２の
環状部に流入される環状エンドキャップを配設し、内管
内に芯体を配設し、内管と芯体との間に高温ガスが流通
する第３の環状部を形成し、第３の環状部に充填部材を
充填して充填部材層を設けたものである。
内管とその内管の外周側で同心状に配設された外管との
間に同心状に中間管を配設し、内管と中間管との間に第
１の環状部、中間管と外管との間に第２の環状部をそれ
ぞれ形成し、第１の環状部に触媒を充填して触媒層を形
成し、内管と外管のそれぞれの他端に第１の環状部と第
２の環状部とを連通し触媒層から流出するガスを第２の
環状部に流入される環状エンドキャップを配設し、内管
内に芯体を配設し、内管と芯体との間に高温ガスが流通
する第３の環状部を形成し、第３の環状部に充填部材を
充填して充填部材層を設けたものである。
この発明における反応装置は、内管と芯体との間に形成
された第３の環状部を加熱源である高温ガスが流通し、
その高温ガスと第３の環状部内に充填した充填部材によ
り内管が加熱され、内管の管壁を通して第１の環状部に
形成された触媒層内が加熱され、原料が触媒層を流通し
て生成されたガスは環状エンドキャップ内に流出し第２
の環状部を流通する。
された第３の環状部を加熱源である高温ガスが流通し、
その高温ガスと第３の環状部内に充填した充填部材によ
り内管が加熱され、内管の管壁を通して第１の環状部に
形成された触媒層内が加熱され、原料が触媒層を流通し
て生成されたガスは環状エンドキャップ内に流出し第２
の環状部を流通する。
以下、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明する
。第１図において、＋９１．αＧ、（（υ〜ａ、ｈ。
。第１図において、＋９１．αＧ、（（υ〜ａ、ｈ。
（２００１は上述した従来装置の構成と同様である。
（ロ）は内管０℃内に同心状に配設された芯体であり、
図は一例として薄肉金属材料からなる円筒体により構成
された場合を示している。（財）は内管０υと芯体Ωη
との間に形成された第３の環状部であり、加熱源である
高温の燃焼ガス（６）が流通する。（６）は第３の環状
部（財）に充填部材として例えばセラミックス系材料や
金属材料からなる充填粒子層を充填して形成した充填部
材層Ｃ以下、充填粒子層と称す【６１１は固体輻射部で
ある。
図は一例として薄肉金属材料からなる円筒体により構成
された場合を示している。（財）は内管０υと芯体Ωη
との間に形成された第３の環状部であり、加熱源である
高温の燃焼ガス（６）が流通する。（６）は第３の環状
部（財）に充填部材として例えばセラミックス系材料や
金属材料からなる充填粒子層を充填して形成した充填部
材層Ｃ以下、充填粒子層と称す【６１１は固体輻射部で
ある。
次に動作について説明する。原料ガス（９）である炭化
水素とスチームは、例えば４５０℃程度に予熱された後
、導入マニホールド（２２１）から導入され、各反応管
（２００）の内管０ηと中間管■との間の第１環状部（
２）内に導入され、その第１の環状部（２）に形成され
た触媒層（至）内を流通し触媒（至）と接触する。
水素とスチームは、例えば４５０℃程度に予熱された後
、導入マニホールド（２２１）から導入され、各反応管
（２００）の内管０ηと中間管■との間の第１環状部（
２）内に導入され、その第１の環状部（２）に形成され
た触媒層（至）内を流通し触媒（至）と接触する。
ここで、原料ガス（９）は水魚２改質反応を生じ、Ｈ２
゜ｃｏ、ｃｏ２等の混合ガス（改質ガス）となる。反応
の終了した高温（例えば約８００℃程度）の改質ガスα
Ｏは受は皿翰のガス流通孔（図示せず）を通過して環状
エンドキャップ（至）内に流出し、流れを反転して中間
管（至）と外管（２）との間の第２の環状部（ロ）内に
流入し、その第２の環状部（ロ）内を原料ガス（９）の
流通方向とは逆方向に流通する。第２の環状部（ロ）を
流通する過程で、改質ガスσＯと中間管競との熱伝達が
促進され、改質ガス顕熱が中間管−の管壁を経て触媒層
（至）に回収された後、改質ガスαＯは排出マニホール
ド（２３１）から系外に排出される。
゜ｃｏ、ｃｏ２等の混合ガス（改質ガス）となる。反応
の終了した高温（例えば約８００℃程度）の改質ガスα
Ｏは受は皿翰のガス流通孔（図示せず）を通過して環状
エンドキャップ（至）内に流出し、流れを反転して中間
管（至）と外管（２）との間の第２の環状部（ロ）内に
流入し、その第２の環状部（ロ）内を原料ガス（９）の
流通方向とは逆方向に流通する。第２の環状部（ロ）を
流通する過程で、改質ガスσＯと中間管競との熱伝達が
促進され、改質ガス顕熱が中間管−の管壁を経て触媒層
（至）に回収された後、改質ガスαＯは排出マニホール
ド（２３１）から系外に排出される。
加熱源である燃焼ガスゆは加熱炉（２０１）に設置され
たバーナ（２１１）より供給され、その燃焼ガス（２）
は反応管（２００）の内部、即ち、内管ｃ３刀の内部の
流通路（６）を内管ＯＤの内壁部に沿って流ね、ガス輻
射部（財）にて内管ｃ１℃の管壁は加熱される。ガス輻
射部−を経た燃焼ガス（６）は第３の環状部（財）に流
入する。
たバーナ（２１１）より供給され、その燃焼ガス（２）
は反応管（２００）の内部、即ち、内管ｃ３刀の内部の
流通路（６）を内管ＯＤの内壁部に沿って流ね、ガス輻
射部（財）にて内管ｃ１℃の管壁は加熱される。ガス輻
射部−を経た燃焼ガス（６）は第３の環状部（財）に流
入する。
第３の環状部−には充填粒子層を充填して充填部材層（
へ）を形成して固体輻射部１５１１を構成している。
へ）を形成して固体輻射部１５１１を構成している。
第３の環状部（財）に流入した燃焼ガス（社）は固体輻
射部門を流通し充填粒子層を加熱する。充填粒子層はあ
る熱容量を持っているので、例えば燃料流量が減少して
も熱容量と放出容量との相関で決まる温度レベルでの固
体輻射熱を放出し、ガス輻射部（財）での内管ｃ３υの
管壁及び固体輻射部６Ｉでの内管Ｃ１１）の管壁を加熱
する。これら加熱熱量は触媒層（至）を流通する原料ガ
ス（９）、改質ガスαＧをそれぞれ加熱する。
射部門を流通し充填粒子層を加熱する。充填粒子層はあ
る熱容量を持っているので、例えば燃料流量が減少して
も熱容量と放出容量との相関で決まる温度レベルでの固
体輻射熱を放出し、ガス輻射部（財）での内管ｃ３υの
管壁及び固体輻射部６Ｉでの内管Ｃ１１）の管壁を加熱
する。これら加熱熱量は触媒層（至）を流通する原料ガ
ス（９）、改質ガスαＧをそれぞれ加熱する。
以上のように燃焼ガス（財）は内管Ｃ１１）の流通路（
６）、第３の環状部（財）を流通するので、その燃焼ガ
ス（６）のガス輻射及び充填粒子層、の固体輻射によっ
て内管０℃の管壁は均一に加熱され、内管Ｏｐの管壁を
通して触媒層（至）内を均一に加熱することができ、均
一な改質反応が得られる。
６）、第３の環状部（財）を流通するので、その燃焼ガ
ス（６）のガス輻射及び充填粒子層、の固体輻射によっ
て内管０℃の管壁は均一に加熱され、内管Ｏｐの管壁を
通して触媒層（至）内を均一に加熱することができ、均
一な改質反応が得られる。
ところで、芯体θηは薄肉金属材料からなる円筒体で構
成されており、燃焼ガス（２）の加熱によって熱膨張す
る充填粒子層の熱応力を吸収し、内管ＣＩＴＪＯ管壁の
変形成いは破損を防止すると共に充填粒子■の破壊を防
止する。
成されており、燃焼ガス（２）の加熱によって熱膨張す
る充填粒子層の熱応力を吸収し、内管ＣＩＴＪＯ管壁の
変形成いは破損を防止すると共に充填粒子■の破壊を防
止する。
尚、上記実施例では芯体（ロ）を金属材料からなる円筒
体で構成した場合について述べたが、芯体ＧＩ７）を非
金属材料からなる円筒体で構成してもよく、円筒体以外
で芯体０ηを構成するようにしてもよい。
体で構成した場合について述べたが、芯体ＧＩ７）を非
金属材料からなる円筒体で構成してもよく、円筒体以外
で芯体０ηを構成するようにしてもよい。
又、第２図に示す他の実施例のように、内管（１１）内
に同心状に中空状芯体１５Ｚを配設し、その中空状芯体
（５Ｘ５と内管０］）との間に第３の環状部（財）を形
成し、その第３の環状部に）に充填粒子層を充填して充
填粒子層（ト）を形成し、中空状芯体６ｚの内部に例え
ばセラミックファイバー系材料から成る断熱材−を装填
した構成としてもよい。この場合、中空状芯体１５りは
構造材としては・最も弱い部分である。もし、運転中に
中空状芯体Ｑ）Ｚが破壊されると充填粒子層が中空状芯
体１５３の内部に流入して充填粒子層＠呻の高さが減少
し、燃焼ガス（社）の圧損が低下する。このため、反応
管（２００）が複数木設置さねている場合は、各反応管
（２００１への燃焼ガス（９）の流量の分配が不均一と
なり、内管ＯＴＪの管壁への均一加熱、均一改質反応が
崩れる。しかし、中空状芯体ｆｉｚの内部に装填した断
熱材−は、中空状芯体ｉ５ｚの強度を補強し、クツショ
ン材として作用するものであり、中空状芯体ｔ５Ｚが破
壊もしくは部分的に破壊されても充填粒子層−の高さが
変化するのを防止する。従って、内管６υの管壁への均
一加熱、均一改質反応を維持することができる。又、断
熱材脇はセラミックファイバー系材料に限定されるもの
ではなく、他の材料でもよい。又、一種類とは限らず、
断熱材−の高さ方向に、即ち、中空状芯体６ｚの温度の
変化に対応して数種類の物を積みｍねでもよい。
に同心状に中空状芯体１５Ｚを配設し、その中空状芯体
（５Ｘ５と内管０］）との間に第３の環状部（財）を形
成し、その第３の環状部に）に充填粒子層を充填して充
填粒子層（ト）を形成し、中空状芯体６ｚの内部に例え
ばセラミックファイバー系材料から成る断熱材−を装填
した構成としてもよい。この場合、中空状芯体１５りは
構造材としては・最も弱い部分である。もし、運転中に
中空状芯体Ｑ）Ｚが破壊されると充填粒子層が中空状芯
体１５３の内部に流入して充填粒子層＠呻の高さが減少
し、燃焼ガス（社）の圧損が低下する。このため、反応
管（２００）が複数木設置さねている場合は、各反応管
（２００１への燃焼ガス（９）の流量の分配が不均一と
なり、内管ＯＴＪの管壁への均一加熱、均一改質反応が
崩れる。しかし、中空状芯体ｆｉｚの内部に装填した断
熱材−は、中空状芯体ｉ５ｚの強度を補強し、クツショ
ン材として作用するものであり、中空状芯体ｔ５Ｚが破
壊もしくは部分的に破壊されても充填粒子層−の高さが
変化するのを防止する。従って、内管６υの管壁への均
一加熱、均一改質反応を維持することができる。又、断
熱材脇はセラミックファイバー系材料に限定されるもの
ではなく、他の材料でもよい。又、一種類とは限らず、
断熱材−の高さ方向に、即ち、中空状芯体６ｚの温度の
変化に対応して数種類の物を積みｍねでもよい。
又、第３図に示す他の実施例のように、内管６υ内に同
心状に中空状芯体６ｚを配設し、その中空状芯体ｔ５ｚ
と内管Ｃ（１１との間に第３の環状部−を形成し、その
第３の環状部（７）に充填粒子層を充填粒子胴部を形成
し、中空状芯体１５ｚの内部に例えば中空状の補助芯体
図を同心状に配設し、中空状芯体ｇ５Ｘ５と補助芯体図
との間でいわゆる二重管構造としたものでもよい。この
場合、中空状芯体１５Ｚは構造材として最も弱い部分で
ある。もし、運転中に中空状芯体６Ｘ５が破壊されると
充填粒子層が中空状芯体啼の内部に流入して充填粒子層
（６）の高さが減少し、燃焼ガス（社）の圧損が低下す
る。このため、反応管（２００１が複数本設置されてい
る場合は、各反応管（２００１への燃焼ガスゆの流量の
分配が不均一となり、内管０℃の管壁への均一加熱、均
一改質反応が崩れる。しかし、中空状芯体団の内部に配
設した補助芯体−は、中空状芯体５ｚが破壊もしくは部
分的に破壊されても充填粒子層（６）の高さが変化する
のを防止し、煤焼ガス（９）の圧損変化を最少限に抑え
るバックアップ機能を有するものである。即ち、補助芯
体−は中空状芯体５ｚが充填粒子（至）の熱応力を吸収
して変形し破損した場合にその充填粒子層を保持する役
目を果す。従って、内管（ロ）の管壁への均一加熱、均
一改質反応を維持することができる。尚、燃焼ガス姉か
らの補助芯体−への輻射熱は、中空状芯体（５ｚが輻射
シールドとなって阻げられる。それ故、補助芯体−は必
ず中空状芯体ｉｚより温度が低く、充填粒子層の熱応力
を受けるため、長寿命であり、中空状芯体ｉｚのバック
アップの役割を果す。また、芯体を二重管構成では三重
管以上の構成としてもよく、あるいは補助芯体図を中実
体としてもよい。また、補助芯体−を中空とした場合は
、その中空部に断熱材を装填してもよい。
心状に中空状芯体６ｚを配設し、その中空状芯体ｔ５ｚ
と内管Ｃ（１１との間に第３の環状部−を形成し、その
第３の環状部（７）に充填粒子層を充填粒子胴部を形成
し、中空状芯体１５ｚの内部に例えば中空状の補助芯体
図を同心状に配設し、中空状芯体ｇ５Ｘ５と補助芯体図
との間でいわゆる二重管構造としたものでもよい。この
場合、中空状芯体１５Ｚは構造材として最も弱い部分で
ある。もし、運転中に中空状芯体６Ｘ５が破壊されると
充填粒子層が中空状芯体啼の内部に流入して充填粒子層
（６）の高さが減少し、燃焼ガス（社）の圧損が低下す
る。このため、反応管（２００１が複数本設置されてい
る場合は、各反応管（２００１への燃焼ガスゆの流量の
分配が不均一となり、内管０℃の管壁への均一加熱、均
一改質反応が崩れる。しかし、中空状芯体団の内部に配
設した補助芯体−は、中空状芯体５ｚが破壊もしくは部
分的に破壊されても充填粒子層（６）の高さが変化する
のを防止し、煤焼ガス（９）の圧損変化を最少限に抑え
るバックアップ機能を有するものである。即ち、補助芯
体−は中空状芯体５ｚが充填粒子（至）の熱応力を吸収
して変形し破損した場合にその充填粒子層を保持する役
目を果す。従って、内管（ロ）の管壁への均一加熱、均
一改質反応を維持することができる。尚、燃焼ガス姉か
らの補助芯体−への輻射熱は、中空状芯体（５ｚが輻射
シールドとなって阻げられる。それ故、補助芯体−は必
ず中空状芯体ｉｚより温度が低く、充填粒子層の熱応力
を受けるため、長寿命であり、中空状芯体ｉｚのバック
アップの役割を果す。また、芯体を二重管構成では三重
管以上の構成としてもよく、あるいは補助芯体図を中実
体としてもよい。また、補助芯体−を中空とした場合は
、その中空部に断熱材を装填してもよい。
尚、上記実施例では充填部材層−が充填粒子（至）を充
填して形成した場合について述べたが、充填部材層［相
］値をセラミック系材料や金属材料から成る網状絡合体
を充填して形成してもよく、するいは充填粒子と網状絡
合体と混在した充填部材層としてもよく、上記実施例と
同様の効果を奏する。
填して形成した場合について述べたが、充填部材層［相
］値をセラミック系材料や金属材料から成る網状絡合体
を充填して形成してもよく、するいは充填粒子と網状絡
合体と混在した充填部材層としてもよく、上記実施例と
同様の効果を奏する。
又、上記実施例では各反応管（２００）の外周側に断熱
材■を設けて燃焼ガス（財）が第２の環状部（ロ）を流
通する改質ガスαＯに輻射熱を与えないための断熱効果
を得るようにしたが、断熱材（ト）は必ずしも設ける必
要はなく上記実施例と同様の効果を奏する。
材■を設けて燃焼ガス（財）が第２の環状部（ロ）を流
通する改質ガスαＯに輻射熱を与えないための断熱効果
を得るようにしたが、断熱材（ト）は必ずしも設ける必
要はなく上記実施例と同様の効果を奏する。
又、上記実施例では反応管を吊り下げの形にし燃焼ガス
の流れを下から上としたが、上下逆にしてもよい。
の流れを下から上としたが、上下逆にしてもよい。
又、上記実施例では第２の環状部は改質ガス流路として
機能する場合について述べたが、第２の環状部ｉこ細線
や邪魔板等を入れて伝熱促進を図ってもよい。
機能する場合について述べたが、第２の環状部ｉこ細線
や邪魔板等を入れて伝熱促進を図ってもよい。
ところで、上記説明では水蒸気改質反応装置の場合につ
いて述べたが、一般的な吸熱もしくは発熱反応装置にも
この発明を適用し得ることは勿論のことである。
いて述べたが、一般的な吸熱もしくは発熱反応装置にも
この発明を適用し得ることは勿論のことである。
この発明は以上説明した通り、高温ガスが内部を流通す
る内管とその内管の外周側で同心状に配設された外管と
の間に同心状（こ中間管を配設し、内管と中間管との間
に第１の環状部、中間管と外管との間に第２の環状部を
それぞれ形成し、第１の環状部に触媒を充填して触媒層
を形成し、内管と外管のそれぞれの他端に第１の環状部
と第２の環状部とを連通し触媒層から流出するガスを第
２の環状部又流入される環状エンドキャップを配設し、
内管内に中空状芯体を配設して内管と中空状芯体との間
に第３の環状部を形成し、第３の環状部に充填部材を充
填して充填部材層を形成することにより、内管内を流通
する高温ガス及び充填部材によって内管が加熱されるの
で、内管の管壁温度の均一化が図れると共に、充填部材
の熱膨張による容積増加に伴う熱応力を中空状芯体に吸
収するようにしたので、内管の変形酸るいは破損を防止
でき、高信頼性の反応装置を得ることができる。
る内管とその内管の外周側で同心状に配設された外管と
の間に同心状（こ中間管を配設し、内管と中間管との間
に第１の環状部、中間管と外管との間に第２の環状部を
それぞれ形成し、第１の環状部に触媒を充填して触媒層
を形成し、内管と外管のそれぞれの他端に第１の環状部
と第２の環状部とを連通し触媒層から流出するガスを第
２の環状部又流入される環状エンドキャップを配設し、
内管内に中空状芯体を配設して内管と中空状芯体との間
に第３の環状部を形成し、第３の環状部に充填部材を充
填して充填部材層を形成することにより、内管内を流通
する高温ガス及び充填部材によって内管が加熱されるの
で、内管の管壁温度の均一化が図れると共に、充填部材
の熱膨張による容積増加に伴う熱応力を中空状芯体に吸
収するようにしたので、内管の変形酸るいは破損を防止
でき、高信頼性の反応装置を得ることができる。
状態を示す断面図である。
図において、（９）は原料ガス、αＯは改質ガス、６１
Ｊは内管、翰は外管、（至）は中間管、（至）は第１の
環状部、（至）は触媒層、曽は触媒、（９）は第２の山
状部、（至）は環状エンドキャップ、に）は第３の環状
部、（至）は充填粒子層、頻は充填粒子、（５２は中空
状芯体、脇は断熱材、（財）は補助芯体である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Ｊは内管、翰は外管、（至）は中間管、（至）は第１の
環状部、（至）は触媒層、曽は触媒、（９）は第２の山
状部、（至）は環状エンドキャップ、に）は第３の環状
部、（至）は充填粒子層、頻は充填粒子、（５２は中空
状芯体、脇は断熱材、（財）は補助芯体である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (3)
- （１）高温ガスが内部を流通する内管と、上記内管の外
周側で同心状に配設された外管と、上記内管と上記外管
との間に同心状に配設された中間管と、上記内管と上記
中間管との間に形成され原料が導入される第１の環状部
と、上記第１の環状部に触媒が充填されて形成された触
媒層と、上記中間管と上記外管との間に形成され上記原
料が上記触媒層を流通することにより生成されるガスが
流通する第２の環状部と、上記内管と上記外管のそれぞ
れの他端に配設され、上記第１の環状部と上記第２の環
状部とを連通し、上記触媒層から流出する上記ガスを上
記第２の環状部に流入させる環状のエンドキャップと、
上記内管内に配設された芯体と、上記内管と上記芯体と
の間に形成され上記高温ガスが流通する第３の環状部と
、上記第３の環状部に充填部材が充填されて形成された
充填部材層とを備えたことを特徴とする反応装置。 - （２）高温ガスが内部を流通する内管と、上記内管の外
周側で同心状に配設された外管と、上記内管と上記外管
との間に同心状に配設された中間管と、上記内管と上記
中間管との間に形成され原料が導入される第１の環状部
と、上記第１の環状部に触媒が充填されて形成された触
媒層と、上記中間管と上記外管との間に形成され上記原
料が上記触媒層を流通することにより生成されるガスが
流通する第２の環状部と、上記内管と上記外管のそれぞ
れの他端に配設され、 上記第１の環状部と上記第２の環状部とを連通し、上記
触媒層から流出する上記ガスを上記第２の環状部に流入
させる環状のエンドキャップと、上記内管内に配設され
た中空状芯体と、上記内管と上記中空状芯体との間に形
成され上記高温ガスが流通する第３の環状部と、上記第
３の環状部に充填部材が充填されて形成された充填部材
層と、上記中空状芯体の内部に装着された断熱材とを備
えたことを特徴とする反応装置。 - （３）高温ガスが内部を流通する内管と、上記内管の外
周側で同心状に配設された外管と、上記内管と上記外管
との間に同心状に配設された中間管と、上記内管と上記
中間管との間に形成され原料が導入される第１の環状部
と、上記第１の環状部に触媒が充填されて形成された触
媒層と、上記中間管と上記外管との間に形成され上記原
料が上記触媒層を流通することにより生成されるガスが
流通する第２の環状部と、上記内管と上記外管のそれぞ
れの他端に配設され、上記第１の環状部と上記第２の環
状部とを連通し、上記触媒層から流出する上記ガスを上
記第２の環状部に流入させる環状のエンドキャップと、
上記内管内に配設された中空状芯体と、上記内管と上記
中空状芯体との間に形成され上記高温ガスが流通する第
３の環状部と、上記第３の環状部に充填部材が充填され
て形成された充填部材層と、上記中空状芯体の内部に配
設された補助芯体とを備えたことを特徴とする反応装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7260289A JP2508252B2 (ja) | 1988-06-14 | 1989-03-24 | 反応装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14770888 | 1988-06-14 | ||
| JP63-147708 | 1988-06-14 | ||
| JP7260289A JP2508252B2 (ja) | 1988-06-14 | 1989-03-24 | 反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0286833A true JPH0286833A (ja) | 1990-03-27 |
| JP2508252B2 JP2508252B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=26413732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7260289A Expired - Lifetime JP2508252B2 (ja) | 1988-06-14 | 1989-03-24 | 反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508252B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-24 JP JP7260289A patent/JP2508252B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2508252B2 (ja) | 1996-06-19 |
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