JPH0317026A - 脱水素反応方法 - Google Patents

脱水素反応方法

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JPH0317026A
JPH0317026A JP1151224A JP15122489A JPH0317026A JP H0317026 A JPH0317026 A JP H0317026A JP 1151224 A JP1151224 A JP 1151224A JP 15122489 A JP15122489 A JP 15122489A JP H0317026 A JPH0317026 A JP H0317026A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は，脱水素反応方法に関するものである。
〔従来技術〕
脱水素反応は、大きな吸熱を伴い熱力学的にも高温ほど
有利な反応であるため．工業的にも大体５５０〜６５０
℃の温度で操業されており典型的なエネルギー多消費型
化学プロセスとなっている．高温でしかも大きな反応熱
を補うためには、多量の熱エネルギーを反応装置に供給
しなければならｉい。従来の脱水素反応装置は、この点
を克服するために、いくつかの工夫を行っている。例え
ば，反応器を複数に分割し、その中間に再加熱部を設け
て反応温度の低下を防ぐ、反応層内に直接加熱用配管を
配置するなどの措置を行っている。
〔目的〕
本発明は，前記従来技術に見られる欠点を，単に克服す
ることに加え，全く新規なタイプの反応方法を実現する
ことにある． 〔構成〕 本発明に′よれば、脱水素反応室と水素燃焼室から或り
、該反応室と燃焼室とは水素透過性材料の隔壁で隔離さ
れ、該水素燃焼室には酸素あるいは酸素含有ガスが流さ
れるような構造となっており，さらに画室は外部とは熱
的に遮断、つまり断熱の状態に置かれていることを特徴
とする脱水素反応方法が提供される６ 次に、本発明を図面により説明する。第工図は本発明方
法の一つの実施例についての説明断面図であり、脱水素
反応ｇＡと水素燃焼室Ｂとから構２麺２れている．脱水
素反応室Ａと水素燃焼室Ｂとの間の隔壁は水素透過性材
料Ｃで構或されている．さらに，これらの構或物は断熱
材料Ｄにて被覆されている． このような脱水素反応方法を用いて脱水素反応を行うに
は、原料をライン１を通して反応室Ａに導入するととも
に，反応生戒物をライン３を通して抜き出し，また酸素
あるいは酸素含有ガスをライン２を通して水素燃焼室に
導入するとともに、水素燃焼ガスをライン４を通して抜
き出す。
本発明方法においては、反応室Ａと水素燃焼室Ｂとの間
の隔壁が水素透過性材料膜Ｃで構威されており、水素透
過性材料としては水素透過性金属膜、あるいは隔壁の水
素透過性金属を薄膜化するために多孔性支持体上に該金
属を担持するタイプの場合は、水素燃焼室側膜表面を水
素透過性金属によってコーティングしたものを用いる．
こうした装置においては，反応室Ａにおける脱水素反応
により生成した水素は，その水素燃焼室Ｂとの間の水素
分圧差が駆動力となって水素透過性材料膜て１透過し水
素燃焼室Ｂへ移動するが、その時水素燃焼室側膜表面上
では，一種の触媒反応が起こる。何故ならば、水素透過
性金属は酸化および水素反応の良好な触媒としての機能
も有しているためである。要するに，透過した水素は水
素燃焼室Ｂに送りこまれている酸素ガスと主として膜表
面上で反応し，水蒸気に変化した上でライン４を通って
装置外に抜き出される。ここで、反応室Ａおよび水素燃
焼室Ｂは空間、あるいは不活性固体粒子の充填、あるい
はそれぞれ脱水素反応触媒もしくは水素酸化触媒の充填
が可能であり，その選択は装置の目標とする性能（反応
或績，伝熱特性など）に応じて行うことができる。さら
に、本発明方法では，大きな吸熱を伴う脱水素反応と大
きな発熱を伴う水素の酸化反応が隔壁を挟んで同時に進
行する事になり、しかも反応系は外部とは断熱（熱的に
遮断された）状態になっているために，外部への熱の逸
散はなく、発熱によって相対的に高温となる水素燃焼室
Ｂ側から吸熱によって相対的に低温となる脱水素反応室
Ａ側への熱の移動のみが生じる． このようにして，水素燃焼室Ｂの水素を反応によって消
費させることで、脱水素反応室Ａで生成した水素は連続
的にしかも完全に除去されることになる。この結果は，
水素燃焼室Ｂ側から脱水素反応室Ａ側への断熱的な熱の
移動による脱水素反応温度の上昇によってさらに増幅さ
れ，脱水素反応の極めて効率的な進行および完結をもた
らすことができる。
本発明で用いる水素透過性金属材料としては，パラジウ
ムおよびその合金（金、銀，ニッケル，希土類金属など
），白金、チタン，ニッケル、鉄、銅などが使用できる
．また、該水素透過性金属を担持する場合の支持体とし
ては、多孔質のセラミックスあるいは多孔貿金属（非水
素透過性で良い）などが使用できる． 〔効果〕 本発明の脱水素反応方法は、従来公知の種々の脱水素反
応に適用することができ，例えば，エチルベンゼン，メ
タノール，ブタン，ブテン、シクゝ番メキサン等の炭化
水素原料の脱水素あるいは硫化水素、ヨウ化水素など無
機系水素化物の分解に適用することができる。
本発明方法によれば、反応で生成した水素は連続的に反
応室から水素透過性膜を通して透過除去され、かつその
透過水素の燃焼室での酸化反応によって発生した熱が断
熱操作であるために１００％反応食側に供給される事か
ら，平衡反応率の小さい脱水素反応を著しく促進させ、
１００％の反応率を達或させることができる。このこと
によって，従来の反応方法では不可欠であった反応装Ｆ
（のあとに続く後処理設備である未反応原料と生成物と
の分離工程が不要になり、脱水素反応による反応層の温
度低下を防ぐ目的で供給される熱媒（土に過熱水蒸気）
の加熱川エネルギーも不要になる。
〔実施例〕
次に失施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。
実施例ｌ． ？顎よ。よう４条件やッ定す．３ア■算、行，た。反応
装置は第１図に示したようなものを想定した。脱水素反
応室には触媒を充填し、水素透過性材料としてはパラジ
ウム金属膜を用いる。反応系としては，シクロヘキサン
のベンゼンへの脱水素反応を取り上げた。原料のシクロ
ヘキサンは脱水素反応室Ａに送入され、同時に水素燃焼
室Ｈには酸素含有ガスを流す。反応原料および酸素含有
ガスは入口条件として、１気圧下、２００℃で装置内に
送り込まれる。
第２図に，その計算結果の一例を示す。
第２図は酸素含有ガスとして空気（Ｖ素濃度２０．９５
％）を用い、計算バラメタとしてγ（ガンマ）すなわち
（伝熱係数×膜面積）／（Ｊ！Ｋ料の比熱×原料供給速
度）で表わされる無次元数を変えて計算した結果である
。γ＝Ｏつまり伝熱係数がゼロの場合は、水素燃焼室Ｂ
で発生した熱が全く脱水素反応室側に伝わらないとする
場合で、従来の反応装置において熱の補充をしなかった
場合にほぼ相当するものである。この場合は反応層”ｄ
が上がらず、反応率もせいぜい１０％程度であることが
わかる。次に、γ（ガンマ）を０．５，１，５と大きく
して行くにしたがい、脱水素反応東Ａおよび水素燃焼室
Ｂの温度上昇は大きく、しかも早くなっていくことがわ
かる。これは、透過した水素が燃焼室Ｂにおいて酸素と
反応することで発熱し，その熱が脱水素反応室Ａ側に流
れることで脱水素反応層が加熱されることによるもので
ある。こうした脱水素反応温度の上昇はその反応連度を
増大させ、水素発生量も大きくすることからますます水
素透過量を大きくして水素燃焼’４　Ｂでの９．熱量を
増加させるように作用する。このことが，加連度的な温
度上昇が見られる理由である。
これに相応して、反応率曲線の上昇も早くなり、反応を
完結するに要する反応装置の長さ（大きさ）も小さくて
すむようになっていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法の実施例の説明断面図を示し、第２
図はその装置を用いて得られた脱水累反応解析の結果を
示すグラフを示す。 ゝ＝＝２．．．．．．脱水素反応室、　Ｂ・・・・・・
水素燃焼室、Ｃ・・・・・・水素透過性金属あるいは多
孔質支持体に水素透過性金属をコーティングしたもの。 Ｄ・・・・・・断熱材。 図面の浄書（内容に変更なし） 無次元反応装置長さ［−］ 手続補正書 （方式） ２化技研第９４６ 号 １、 車件の表示 平成１年 特許願第１５１２２４号 ２、 発明の名称 脱水素反応方法 ３， 補正をする者 事件との関係 特許

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）脱水素反応室と水素燃焼室とから成り、該反応室
    と燃焼室とは水素透過性膜で隔離され、該水素燃焼室に
    は酸素あるいは酸素含有ガスが導入される構造となって
    おり、さらに該反応室と燃焼室とは外部との熱の出入り
    が遮断構造になっていることを特徴とする脱水素反応方
    法。
JP1151224A 1989-06-13 1989-06-13 脱水素反応方法 Granted JPH0317026A (ja)

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