JPH0324401B2 - - Google Patents
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- JPH0324401B2 JPH0324401B2 JP57185377A JP18537782A JPH0324401B2 JP H0324401 B2 JPH0324401 B2 JP H0324401B2 JP 57185377 A JP57185377 A JP 57185377A JP 18537782 A JP18537782 A JP 18537782A JP H0324401 B2 JPH0324401 B2 JP H0324401B2
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- JP
- Japan
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- reactor
- tube
- reaction tube
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
- B01J8/062—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes being installed in a furnace
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00504—Controlling the temperature by means of a burner
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（目 的）
この発明はコンパクトで熱効率が良く、触媒交
換が簡単(4)でで操業保守の容易な炭化水素の水蒸
気改質反応器に関するものである。
換が簡単(4)でで操業保守の容易な炭化水素の水蒸
気改質反応器に関するものである。
天然ガス・ナフサその他の炭化水素を料とし触
媒の存在下水蒸気改質反応を行つて水素及び一酸
化炭素を生成させ、さらに変成反応により一酸化
炭素も水素に変換する方法は、高濃度の水素を安
価に得る方法として広く用いられており、その為
の装置も種々考案されている。
媒の存在下水蒸気改質反応を行つて水素及び一酸
化炭素を生成させ、さらに変成反応により一酸化
炭素も水素に変換する方法は、高濃度の水素を安
価に得る方法として広く用いられており、その為
の装置も種々考案されている。
しかし従来使用されている水蒸気改質反応器は
石油精製工場又は大化学工場で大量の水素を発生
する為に設計されたものが大部分で、局地的に小
規模で水素を必要とする場合には、熱効率、操業
保守の簡便性、占有敷地面積の大きさ等の点で必
ずしも好都合なものではなく、単純にスケール・
ダウンすれば良いというものではない。
石油精製工場又は大化学工場で大量の水素を発生
する為に設計されたものが大部分で、局地的に小
規模で水素を必要とする場合には、熱効率、操業
保守の簡便性、占有敷地面積の大きさ等の点で必
ずしも好都合なものではなく、単純にスケール・
ダウンすれば良いというものではない。
一方水素はクリーンなエネルギー源として近年
益々注目を集めつつあるが、需要地へ高圧ボンベ
で輸送するのは輸送コストがかさみ、また輸送途
中での安全性の問題もあるので、オン・サイトで
簡便に水素を発生させることのできる水蒸気改質
反応器に対する要望が高まつて来た。
益々注目を集めつつあるが、需要地へ高圧ボンベ
で輸送するのは輸送コストがかさみ、また輸送途
中での安全性の問題もあるので、オン・サイトで
簡便に水素を発生させることのできる水蒸気改質
反応器に対する要望が高まつて来た。
オン・サイトで水素を発生する場合には、コン
パクトで占有敷地面積が小さいものが望ましいの
は当然であるが、石油精製工場や大化学工場とは
異なり専門的に訓練された要員が多数いるわけで
はないので、信頼性が高く、操業や点検、触媒交
換などの保守作業が簡便に行えることが必要であ
る。本発明はかかる要望に応えるものである。
パクトで占有敷地面積が小さいものが望ましいの
は当然であるが、石油精製工場や大化学工場とは
異なり専門的に訓練された要員が多数いるわけで
はないので、信頼性が高く、操業や点検、触媒交
換などの保守作業が簡便に行えることが必要であ
る。本発明はかかる要望に応えるものである。
（構 成）
本発明の構成を添付図面により説明する。
第１図は本発明の基本構成を示す縦断面図であ
る。
る。
堅型筒状の水蒸気改質反応器１の主要部分は反
応管２と加熱部３とである。反応管２は上端が開
放され下端げが閉鎖された外管２１中に、外管の
内径よりも細く且つ下端に開放部を有する内管２
２を上部から挿入した二重管構造を有する。内管
の下端は図では管の切口をそのままにして開放し
た形状を示しているが、底蓋をつけ下部側面に小
孔を多数設けて開放した形状にしても良い。内管
は空管でもよいし、伝熱促進のため充填物を充填
しても良い。この二重管構造における内管・外管
間の筒状空間に触媒を充填する。４がその触媒層
である。触媒としては一般の炭化水素水蒸気改質
用粒状触媒を使用する事ができる。
応管２と加熱部３とである。反応管２は上端が開
放され下端げが閉鎖された外管２１中に、外管の
内径よりも細く且つ下端に開放部を有する内管２
２を上部から挿入した二重管構造を有する。内管
の下端は図では管の切口をそのままにして開放し
た形状を示しているが、底蓋をつけ下部側面に小
孔を多数設けて開放した形状にしても良い。内管
は空管でもよいし、伝熱促進のため充填物を充填
しても良い。この二重管構造における内管・外管
間の筒状空間に触媒を充填する。４がその触媒層
である。触媒としては一般の炭化水素水蒸気改質
用粒状触媒を使用する事ができる。
反応器本体は中間に管板５を設けて上部室６及
び下部室（加熱部）３の２室に分離されている。
前記反応管２を管板５を貫いて設置することによ
り、反応管の上端は反応器上部室６に直接開放さ
れた状態、反応管の下端は反応器下部室３に懸垂
した状態で位置する事になる。さらに上部室６に
は改質用の原料ガスの送入口又は改質ガスの排出
口７、下部室３の下部には加熱用気化燃料及び酸
素含有ガスの送入口８、下部室３の上部には燃焼
廃ガスの排出口９を設ける。燃料及び酸素含有ガ
スの送入口は第１図の如く共通の１個でも良いし
別個に設けても良い。また反応管内管２２の上端
は上部室６に開放することなくヘツダー１０を経
由して直接反応器外へ通じる導管１１に接続され
ている。１２はマンホールである。
び下部室（加熱部）３の２室に分離されている。
前記反応管２を管板５を貫いて設置することによ
り、反応管の上端は反応器上部室６に直接開放さ
れた状態、反応管の下端は反応器下部室３に懸垂
した状態で位置する事になる。さらに上部室６に
は改質用の原料ガスの送入口又は改質ガスの排出
口７、下部室３の下部には加熱用気化燃料及び酸
素含有ガスの送入口８、下部室３の上部には燃焼
廃ガスの排出口９を設ける。燃料及び酸素含有ガ
スの送入口は第１図の如く共通の１個でも良いし
別個に設けても良い。また反応管内管２２の上端
は上部室６に開放することなくヘツダー１０を経
由して直接反応器外へ通じる導管１１に接続され
ている。１２はマンホールである。
水蒸気改質反応は著しい吸熱反応であるから、
総合効率を高める為には燃料の利用効率を高める
事が重要である。また触媒層の温度を適正に維持
する事も重要である。
総合効率を高める為には燃料の利用効率を高める
事が重要である。また触媒層の温度を適正に維持
する事も重要である。
燃焼加熱式の反応器について一般に言える事で
はあるが、本発明の反応器においては特に反応管
が密集している為燃料ガス入口の着火源に近い程
温度が高く、燃焼廃ガスの出口に近い程温度が低
くなり易い。
はあるが、本発明の反応器においては特に反応管
が密集している為燃料ガス入口の着火源に近い程
温度が高く、燃焼廃ガスの出口に近い程温度が低
くなり易い。
本発明はこの点を改善したもので、反応管の外
周に多数のフインを取り付け、このフインに触れ
る燃焼ガス通路を残して燃料及び酸素含有ガス入
口付近以外の反応器下部室の大半を耐火性ブロツ
ク材で充填した構造を有するものである。
周に多数のフインを取り付け、このフインに触れ
る燃焼ガス通路を残して燃料及び酸素含有ガス入
口付近以外の反応器下部室の大半を耐火性ブロツ
ク材で充填した構造を有するものである。
第１図において、１６は反応管２の外周に設け
られた多数のフインで図には左右の２枚だけが示
されている。１７が耐火性ブロツク材でフイン付
反応管が通るだけのたて穴があいている。ブロツ
ク材は全部１体化されたものでもよいし、適当な
形状のものを積み上げて構成しても良い。１８は
ブロツク材の支持具である。
られた多数のフインで図には左右の２枚だけが示
されている。１７が耐火性ブロツク材でフイン付
反応管が通るだけのたて穴があいている。ブロツ
ク材は全部１体化されたものでもよいし、適当な
形状のものを積み上げて構成しても良い。１８は
ブロツク材の支持具である。
燃料入口の着火点に近い部分は幅射伝熱が良好
なのでフインは必ずしも必要でない。またブロツ
ク材はむしろない方が良い。しかし着火点から隔
つた反応器下部室上方では対流伝熱が主体になる
ので、反応管にフインをつけ、且つブロツク材に
より熱ガスの流路を制限して熱ガスがすべて反応
管外周及びフイン上を流れるようにすることによ
り熱利用効率を向上させると共に反応管ごとの温
度むらをなくす事ができる。
なのでフインは必ずしも必要でない。またブロツ
ク材はむしろない方が良い。しかし着火点から隔
つた反応器下部室上方では対流伝熱が主体になる
ので、反応管にフインをつけ、且つブロツク材に
より熱ガスの流路を制限して熱ガスがすべて反応
管外周及びフイン上を流れるようにすることによ
り熱利用効率を向上させると共に反応管ごとの温
度むらをなくす事ができる。
（効 果）
図を簡単でわかり易くするため第１図では反応
管を２本だけ設置した場合を示したが、実際の設
計製作に当つては空間的配置が可能な限り多数の
反応管を設置する事ができるので非常にコンパク
トなものができる。
管を２本だけ設置した場合を示したが、実際の設
計製作に当つては空間的配置が可能な限り多数の
反応管を設置する事ができるので非常にコンパク
トなものができる。
反応管２は上端に近い部分で管板に固定されて
いるだけで、それより下方は反応器下部室（加熱
部）３に懸垂した状態で設置され自由端となつて
いるので、加熱して操業する際に反応管が熱膨張
し長さが伸びても熱応力歪が生ずるおそれがない
事も本発明の特色の一つである。
いるだけで、それより下方は反応器下部室（加熱
部）３に懸垂した状態で設置され自由端となつて
いるので、加熱して操業する際に反応管が熱膨張
し長さが伸びても熱応力歪が生ずるおそれがない
事も本発明の特色の一つである。
以上の説明及び第１図から明らかなように、反
応管２の触媒層４の上縁は反応器上部室６に露出
しているので、マンホール１２を開くだけで多数
の反応管全部の触媒を点検する事ができ、また触
媒層の底部まで障害物がないので、ヴアキユーム
で吸い上げる等の操作により失活した触媒の取出
を容易に行う事ができる結果、触媒交換が容易で
所要時間も大幅に短縮される。
応管２の触媒層４の上縁は反応器上部室６に露出
しているので、マンホール１２を開くだけで多数
の反応管全部の触媒を点検する事ができ、また触
媒層の底部まで障害物がないので、ヴアキユーム
で吸い上げる等の操作により失活した触媒の取出
を容易に行う事ができる結果、触媒交換が容易で
所要時間も大幅に短縮される。
着火点から隔つた反応器下部室上方では対流伝
熱が主体になるので、反応管にフインをつけ、且
つブロツク材により熱ガスの流路を制限して熱ガ
スがすべて反応管外周及びフイン上を流れるよう
にすることにより熱利用効率を向上させると共に
反応管ごとの温度むらをなくす事ができる。
熱が主体になるので、反応管にフインをつけ、且
つブロツク材により熱ガスの流路を制限して熱ガ
スがすべて反応管外周及びフイン上を流れるよう
にすることにより熱利用効率を向上させると共に
反応管ごとの温度むらをなくす事ができる。
（公知技術との対比）
二重管タイプの反応管は公知であるが、例えば
特開昭53−78983号、特開昭57−127443号の如く
上部が閉鎖されているか、又は特公昭57−1482の
号の如く１本毎に上部に蓋をして配管を接続して
いるタイプなので、本発明の如き触媒交換の簡便
さを望む事はできない。
特開昭53−78983号、特開昭57−127443号の如く
上部が閉鎖されているか、又は特公昭57−1482の
号の如く１本毎に上部に蓋をして配管を接続して
いるタイプなので、本発明の如き触媒交換の簡便
さを望む事はできない。
（操 作）
本発明の反応器の操作を簡単に述べれば、第１
図において送入口８から燃料及び酸素含有ガスを
送入し、反応器下部室３内で燃焼させて反応管２
を加熱する。燃焼廃ガスは排出口９から器外へ排
出される。酸素含有ガスとしては空気の他、酸素
含有率の低いリーンガス又は酸素富化ガスのいず
れでも使用できる。
図において送入口８から燃料及び酸素含有ガスを
送入し、反応器下部室３内で燃焼させて反応管２
を加熱する。燃焼廃ガスは排出口９から器外へ排
出される。酸素含有ガスとしては空気の他、酸素
含有率の低いリーンガス又は酸素富化ガスのいず
れでも使用できる。
天然ガスのような炭化水素及び所定比率の水蒸
気を均一に混合し予熱した原料ガスを送入口７か
ら反応器上部室６内に送入すると、原料は各反応
管毎に分れてまず触媒層４を下降しながら水蒸気
改質反応を受けた後内管２２を上昇してヘツダー
１０に集められ導管１１を経て反応器外に取出さ
れる。そのあと高温シフト・低温シフト等の変成
反応により残存COを水素に変換する。必要に応
じて精製を適当な場所で行う。
気を均一に混合し予熱した原料ガスを送入口７か
ら反応器上部室６内に送入すると、原料は各反応
管毎に分れてまず触媒層４を下降しながら水蒸気
改質反応を受けた後内管２２を上昇してヘツダー
１０に集められ導管１１を経て反応器外に取出さ
れる。そのあと高温シフト・低温シフト等の変成
反応により残存COを水素に変換する。必要に応
じて精製を適当な場所で行う。
この原料ガス−改質ガスの流れは逆方向に行う
事も可能である。即ち原料ガスを導管１１から送
入し、改質ガスを７から取出す。この場合７は改
質ガスの排出口という事になる。
事も可能である。即ち原料ガスを導管１１から送
入し、改質ガスを７から取出す。この場合７は改
質ガスの排出口という事になる。
第２図は本発明の構造の水蒸気改質反応器に適
したバーナー部分の構造の説明図である。但し、
本発明のバーナーはこれに限定されるものではな
い。本発明の如く多数の反応管が密集した構造を
有する場合、各反応管を均等に加熱する事が重要
である。特定の反応管だけが強く炎であぶられる
事は、その反応管や充填された触媒の寿命の点か
らも水蒸気改質反応の効率の点からも避けなけれ
ばならない。
したバーナー部分の構造の説明図である。但し、
本発明のバーナーはこれに限定されるものではな
い。本発明の如く多数の反応管が密集した構造を
有する場合、各反応管を均等に加熱する事が重要
である。特定の反応管だけが強く炎であぶられる
事は、その反応管や充填された触媒の寿命の点か
らも水蒸気改質反応の効率の点からも避けなけれ
ばならない。
第２図１３は燃料送入管で、反応器内部では多
数の小孔を有するリング状にして燃料ガスを分散
させる。反応器の大きさ次第では同心円的に配置
された複数のリングを用いても良い。１４は酸素
含有ガス送入管で、これも多数の小孔を有するリ
ング状にして酸素含有ガスを分散させる。複数リ
ングにしても良い。さらに両分散リングの上面に
フレームホールダーを設置する。フレームホール
ダーはセラミツク等の耐火性材料で構成され、ガ
ス抵抗を生じないよう多数の小孔を有するものを
用いる。燃焼時にはフレームホールダーは燃焼ガ
スを均一に分散し、それ自身赤熱されて燃焼を安
定に保つはたらきをすると共に幅射伝熱を助長す
る。
数の小孔を有するリング状にして燃料ガスを分散
させる。反応器の大きさ次第では同心円的に配置
された複数のリングを用いても良い。１４は酸素
含有ガス送入管で、これも多数の小孔を有するリ
ング状にして酸素含有ガスを分散させる。複数リ
ングにしても良い。さらに両分散リングの上面に
フレームホールダーを設置する。フレームホール
ダーはセラミツク等の耐火性材料で構成され、ガ
ス抵抗を生じないよう多数の小孔を有するものを
用いる。燃焼時にはフレームホールダーは燃焼ガ
スを均一に分散し、それ自身赤熱されて燃焼を安
定に保つはたらきをすると共に幅射伝熱を助長す
る。
第１図は本発明の基本構成を示す縦断面図、第
２図は本発明で使用するに適したバーナー部分の
構造の説明図である。 １…水蒸気改質反応器、２…反応管、２１…反
応管外管、２２…反応管内管、３…反応器下部室
（加熱部）、４…触媒層、５…管板、６…反応器上
部室、７…原料ガス送入口（又は改質ガス排出
口）、８…燃料及び酸素含有ガス送入口、９…燃
焼廃ガス排出口、１０…ヘツダー、１１…導管、
１２…マンホール、１３…燃料送入管、１４…酸
素含有ガス送入管、１５…フレームホールダー、
１６…フイン、１７…耐火性ブロツク材、１８…
支持具。
２図は本発明で使用するに適したバーナー部分の
構造の説明図である。 １…水蒸気改質反応器、２…反応管、２１…反
応管外管、２２…反応管内管、３…反応器下部室
（加熱部）、４…触媒層、５…管板、６…反応器上
部室、７…原料ガス送入口（又は改質ガス排出
口）、８…燃料及び酸素含有ガス送入口、９…燃
焼廃ガス排出口、１０…ヘツダー、１１…導管、
１２…マンホール、１３…燃料送入管、１４…酸
素含有ガス送入管、１５…フレームホールダー、
１６…フイン、１７…耐火性ブロツク材、１８…
支持具。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 上端が開放され下端が閉鎖された反応管外管
中に、外管の内径よりも細く且つ下端に開放部を
有する反応管内管を上部から挿入した二重管構造
で、内管・外管間の筒状空間に触媒を充填した反
応管を、中間に管板を設けて上部及び下部の２室
に分離した堅型筒状反応器中にその管板を貫いて
設置することにより、反応管の上端は反応器上部
室に直接開放された状態、反応管の下部は反応器
下部室に懸垂した状態で位置させると共に、反応
器上部室には改質用原料ガスの送入口又は改質ガ
スの排出口、反応器下部室の下部には加熱用気化
燃料及び酸素含有ガスの送入口、反応器下部室の
上部には燃焼ガスの排出口を設け、且つ反応管内
管の上端は反応器上部室に開放することなく直接
反応器外へ通じる導管に接続すると共に、反応管
の外周には多数のフインを取付け、そのフインに
触れる燃焼ガス通路を残して燃料及び酸素含有ガ
ス入口付近以外の反応器下部室の大半を耐火性ブ
ロツク材で充填した構造を有する炭化水素の水蒸
気改質反応器。 ２ 加熱用気化燃料及び酸素含有ガスの送入口と
して多数の小孔を有する分散リングをそれぞれ別
個に設け、かつ両分散リングの上面に多孔状のフ
レームホールダーを設置した構造を有する特許請
求の範囲第１項記載の炭化水素の水蒸気改質反応
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18537782A JPS5978904A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 炭化水素の水蒸気改質反応器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18537782A JPS5978904A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 炭化水素の水蒸気改質反応器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5978904A JPS5978904A (ja) | 1984-05-08 |
| JPH0324401B2 true JPH0324401B2 (ja) | 1991-04-03 |
Family
ID=16169731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18537782A Granted JPS5978904A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 炭化水素の水蒸気改質反応器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5978904A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0684241B2 (ja) * | 1985-12-10 | 1994-10-26 | ヤマハ発動機株式会社 | 燃料電池の燃料改質装置 |
| JP5513210B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2014-06-04 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 水素製造装置及び燃料電池システム |
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| CN107570088B (zh) * | 2017-10-10 | 2023-11-17 | 湖南安淳高新技术有限公司 | 一种管壳式反应器的催化剂卸载系统及卸载方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5864202A (ja) * | 1981-10-13 | 1983-04-16 | Babcock Hitachi Kk | 水素発生装置 |
-
1982
- 1982-10-23 JP JP18537782A patent/JPS5978904A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5864202A (ja) * | 1981-10-13 | 1983-04-16 | Babcock Hitachi Kk | 水素発生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5978904A (ja) | 1984-05-08 |
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