JPH03232701A - メタノール改質装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はメタノール改質装置に関し、更に詳しくは、メ
タノール又はメタノールと水を触媒と接触させ、水素含
有ガスに改質するメタノール改質装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のメタノールを改質し、水素含有ガスを製造する方
法の一態様を第４図によって説明する。この態様を実施
する装置はメタノール、純水を供給する原料ポンプ１、
原料を気化させて反応温度まで上昇させる原料予熱器２
及び過熱器５、触媒を充填した反応管を有する反応器４
、未反応原料等を凝縮する冷却器３及び凝縮液を気液分
離する気液分離器８、反応に必要な熱を供給する熱媒加
熱器７と熱媒循環ポンプ６、製品としてガスを精製する
精製器９より構成される。

原料ポンプ１で加圧供給された原料は原料予熱器２及び
過熱器５で所定の温度まで昇温され、触媒を充填した反
応器４でメタノールと水の混合蒸気は水素含有ガスに改
質される。

こ＼でいう水素含有ガスとは、水素を５０ｍｏ１％（乾
ベース）以上含有するガスのことを指し、水素以外のガ
スの主成分は炭酸ガス（ＣＬ）　　−酸化炭素（ＣＤ）
であり、次の三つの反応の収率によりガス濃度は決定さ
れる。

ＣＨ，０）１→２Ｌ＋ＣＤ Ｃ１１５口）１＋　Ｈ２Ｏ→　（２＋　ｎ）Ｌ＋　　（
Ｉ　　　ｎ）［：０＋　ｎｃＯｉ（０〈口＜１） ＣＩｌ、ＯＨ＋　　Ｈ，Ｏ→　３Ｈ２＋　ＣＯ２これら
の反応は吸熱反応であるため、熱媒加熱器７で加熱され
た熱媒で熱を補給している。

冷却器３で凝縮した未反応原料は気液分離器８で回収し
、原料ラインへ戻され循環使用される。

又生成ガスは精製され製品ガスとして回収される。

前記の通り反応は吸熱反応であり、反応器４はシェル・
アンド・チューブの熱交換器型式となっており、チュー
ブ側に触媒を充填し、この触媒層に供給された原料は触
媒との接触反応により水素含有ガスに改質される。この
反応熱はシェル側の熱媒から供給される。触媒上での上
記反応は比較的遅いため反応管内での水素生成速度は伝
熱律速となっており、伝熱をよくするため、反応管は２
０φ１Ｉ１１〜４０φｍｍ、一般的には３０φｍｖａと
細い。

従って、反応管数が非常に多くなり触媒充填作業に大き
な労力を必要とする。なお多管式のため構造上シェル側
容積が大きくなり設備が大型となる。

一方、熱媒側伝熱係数向上のために仕切り板を設ける等
複雑な構造を必要とする。又、反応熱補充のため熱媒ユ
ニットが必要であり、これらが製品ガスのコストの上昇
となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上述した従来法の欠点を解決し、コンパクトで
しかも安価にメタノールを改質することができる装置を
提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はメタノールを水素含有ガスに改質する装置にお
いて、 ■　片面をメタノール改質触媒化し、他面を酸化触媒化
した多数のプレートを、 ■　メタノール改質触媒化どうし、酸化触媒化どうしが
対面するように間隙をふいて配列し、■　メタノール改
質触媒化どうしの間隙にメタノールと水を通し、酸化触
媒化面どうしの間隙に燃料ガスと空気を通す ようにしてなることを特徴とするメタノール改質装置で
ある。

〔作用〕

本発明にいうプレートの両面が触媒機能を有するプレー
ト式熱交換器型反応器とは、多回流路型、直交流型、向
流型があるが、これらのプレートの両面に触媒成分を、
メツキ、溶射、蒸着、塗布その他の方法で処理し、プレ
ートそのものを触媒化したものである。

触媒化した伝熱プレートは、伝熱面そのものが反応熱を
伴う触媒面であり、熱移動が大きい特徴を有する。また
本発明にいうプレートの両面が触媒化されているため、
反応部（改質触媒化した面でプロセスガス流路、以下、
反応部と表記）では、吸熱反応であるメタノール改質反
応を行なわせ、その反応熱を加熱部（酸化触媒化した面
で燃料ガス流路路、以下、加熱部と表記）での、燃料ガ
スと空気の触媒燃焼による発熱を利用するという特徴を
有する。

すなわち、プレートの両面での吸熱、発熱反応による熱
のバランスを利用し、効率的な伝熱による改質装置の小
型化を図るものである。

以下、本発明の一実施例を図面にそって詳細説明する。

第１図は直交流型プレート式熱交換器型反応器の要部を
示したもので、反応部と加熱部は一層ごとのサンドイッ
チ型となっている。

第２図は触媒機能を有するプレート式熱交換器型反応器
を用い熱源として燃料ガス用いたプロセス７０−である
。第２図のプロセスフローの構成機器はメタノール、純
水を供給する原料ポンプｌ、原料を製品ガスで予熱する
原料予熱器２、及び原料を蒸発する蒸発器１０、プレー
トに触媒機能をもたせたプレート型熱交換器型反応器４
、製品ガスを冷却する冷却器３、製品ガス中の凝縮成分
を分離する気液分離器８、凝縮成分を分離した製品ガス
を精製する精製器９により構成されてい。

第３図は原料蒸発器１０、原料過熱器５、反応器４をそ
れぞれ燃料ガスの温度レベルに応じて順次配列したプレ
ート式熱交換器型反応器を用いたプロセスフローを示す
ものであり、より小型でかつ高性能なメタノール改質装
置である。

また、本発明でいう燃料ガスとは空気を導入し、触媒燃
焼できるガスを総称し、例えばメタノール蒸気や水素を
含有するガスなどを指す。

なお、本発明装置に使用可能な触媒成分としては下記触
媒成分が好適である。

（１）メタノール改質触媒成分 ■Ｐｔ、　Ｐｄ、　Ｒｈ、　Ｎｉからなる群の一種以上
の元素を含有する触媒成分 ■Ｃｕ、　Ｚｎ、　［：ｒからなる群の一種以上の元素
を含有する触媒成分 （２）燃焼触媒成分 ■Ｐｔ、　Ｐｄからなる群の一種以上の元素を含有する
触媒成分 ■Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｃｏ、　Ｍｎ、　Ｃｕからなる群の
一種以上の元素を含有する触媒成分 〔実施例１〕 内部構造が第１図に示した通りの第３図に示したプレー
ト式熱交換器型反応器の反応部に、メタノールを３．２
　ｋｇ／　ｈ　、純水を２．７ｋｇ／ｈの原料を供給し
、加熱部に燃料ガス（Ｈａ約６６ｍｏ１％、他Ｈ２０，
Ｃ口２ＣＯ）　３　Ｎｍ’／　ｈ　、空気１４　Ｎｍ’
／　ｈ供給し、メタノール改質反応を実施した。プレー
ト式熱交換器型反応器の反応部・加熱部のプレート面に
はアルミナウィスカーが生成されており、その上にアル
ミナのウォッシュコートを施し、所定の濃度のジニトロ
ジアンミン白金（■）硝酸酸性溶液に含浸し、乾燥焼成
機水素還元して白金を担持されている。加熱部に燃料ガ
スと空気を通し白金触媒上で触媒燃焼を行わせその発熱
を熱源とする。プレートの反対面に、原料を導入して反
応温度まで加熱し、反応部で白金触媒上で吸熱反応であ
るメタノール分解反応を主な反応とする改質反応を行っ
たところ、表 に示す結果が得られた。

表 〔実施例２〕 第３図に示したプレート式熱交換器型反応器に、 メ タ ノ ール、 純水、 燃料ガス、 空気とも実 施例１と同条件で供給し、メタノール改質反応を実施し
た。

プレート式熱交換器型反応器の加熱部のプレートは実施
例１と同様にして白金を担持されている。反応部のプレ
ートは高温側（燃焼排ガス入口側）プレートには、ニッ
ケル、銅を所定の濃度含有する複合酸化物を溶射したも
のを、低温側（燃焼排ガス出口側）には、銅、亜鉛を所
定の濃度含有する複合酸化物を溶射したプレートを配置
したプレート式熱交換器型反応器を用いて、加熱部には
燃料ガスと空気を、反応部にはメタノールと水を通して
メタノール改質反応を行ったところ、表２に示す結果が
得られた。

表 ２ 〔〔発明の効果〕 従来の管型反応器に代えて、触媒機能を有したプレート
を用いたプレート式熱交換器型反応器を使用することに
より、小型で高性能なメタノールの改質反応を行うこと
ができ、かつ粉粒体触媒の充填層を形成しないため、圧
力損失がなく、なお熱源として燃料ガスを効率よく利用
できることからコストの低廉化が可能になりその工業的
価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例の概略図、第２図及び第
３図は本発明装置をメタノール改質に用いる方法の態様
を示すプロセスフロー図、第４図は従来の管型反応器を
使用したメタノール改質法のプロセス７０−図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 メタノールを水素含有ガスに改質する装置において、 （１）片面をメタノール改質触媒化し、他面を酸化触媒
   化した多数のプレートを、 （２）メタノール改質触媒化どうし、酸化触媒化どうし
   が対面するように間隙をおいて配列し、 （３）メタノール改質触媒化どうしの間隙にメタノール
   と水を通し、酸化触媒化面どうしの間隙に燃料ガスと空
   気を通す ようにしてなることを特徴とするメタノール改質装置。