JPH0421501A - 水蒸気改質装置 - Google Patents

水蒸気改質装置

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JPH0421501A
JPH0421501A JP12230790A JP12230790A JPH0421501A JP H0421501 A JPH0421501 A JP H0421501A JP 12230790 A JP12230790 A JP 12230790A JP 12230790 A JP12230790 A JP 12230790A JP H0421501 A JPH0421501 A JP H0421501A
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catalyst
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Genichi Ikeda
池田 元一
Kunihiro Nishizaki
邦博 西崎
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Tokyo Gas Co Ltd
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Tokyo Gas Co Ltd
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、触媒の存在下で炭化水素やアルコール類を水
蒸気改質するための水蒸気改質装置に関する。
(従来技術) 従来、この種の改質装置としては、第4図に示すような
ものか知られている。図において、11は反応装置の中
心に装備された加熱用のバーナ、12はバーナ11を包
囲するように設けられた反応筒てあり、その内部には触
媒13か充填されている。この反応筒12の周囲には仕
切壁14か設けられており、この仕切壁14と反応筒1
2との間が原料ガス通路15を形成している。さらに。
この仕切壁14を包囲するように外壁16か設けられて
おり、仕切壁14と外壁16との間で燃焼ガス通路17
を形成している。
さて、原料ガス(200°〜500°Cの温度)は矢印
(実線は原料ガス、破線は燃焼ガスを示す。)て示すよ
うに原料ガス通路15の上部から供給され、原料ガス通
路15を下降し、反応筒12の下端から触媒13の層を
通って上昇しながらバーナ11により発生した燃焼ガス
の熱を受けて触媒燃焼により化学反応を起こし、約70
0°Cの改質ガスとなって反応筒12の上部から排出さ
れる。
しかしながら、この装置ては反応筒12は、直接に燃焼
カスに接触しているので、改質に必要な熱は得られるか
、反応筒12の上部は比較的、低温の原料ガスと接触す
るために冷却され易い。
このため、反応筒12の上部ては温度か下がる傾向にあ
り、改質ガスの生成効率は比較的低くなってしまう。さ
らに、外壁16は燃焼ガスか直接に接触し高温となるの
で断熱材18を比較的、厚く施工する必要かあった。
そこて、上記の欠点を解決するために特開昭61−22
2904号公報て提案された反応装置では、その中心に
加熱用バーナを装備し、その上方に延びる燃焼ガス通路
の周囲に同心炎上に内側から外側へ向って順次、仕切壁
で仕切って触媒を充填した反応筒と、内側原料ガス通路
と、改質ガス通路と、外側原料ガス通路と、燃焼ガス通
路とが形成されており、内側燃焼ガス通路と外側燃焼ガ
ス通路は装置の底部て連通している。そして、外側原料
ガス通路と内側原料ガス通路は、改質ガス通路を挟むと
ともに、それらの下端て流路面積の小さな曲管により連
通している。また、内側原料カス通路は、その上端て反
応筒に連通し、反応筒の下端は曲管を内部に包み込みな
がら改質カス通路に連通されている。
上記の構成において、外側原料ガス通路の上部から供給
された比較的、低温の原料ガスは、外側原料ガス通路を
下降し、曲管を介して内側原料カス通路に送られるか、
この間に外側原料ガス通路の外周壁は外側燃焼ガス通路
に接触し、その内周壁は高温の改質ガス通路に接触する
のて内側原料ガス通路の下端部ては、原料ガスは充分に
加熱される。その結果、原料ガスか反応筒に接触しなか
ら内側原料ガス通路を上昇しても、反応筒外壁は冷却さ
れないので改質ガス生成効率の低下を防止できる。
しかしながら、この装置ては複数の通路か同心円状に何
重にも形成されているため構造か複雑てあり、また、高
温の燃焼ガスか改質装置の外壁に直接接触し゛、排出さ
れるのて厚い断熱材で防熱していた。
(発明の目的および構成) 本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、簡潔な
構造で改質ガス生成効率の向上を図ることを目的とする
。この目的を達成するために、バーナに面する位置に改
質用触媒を充填した複数の反応管を互いに離間して配置
し、その反応管の外側に熱輻射性部材を配置し、その熱
輻射性部材の外側に原料ガス通路を形成し、原料ガス通
路と反応管とを反応管の一端で連通させたものである。
(実施例) 以下本発明を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明による水蒸気改質装置の一実施例を内部
かわかり易いように部分的に破断して示したもの、第2
図は同装置の平面図である。
20は本発明による改質装置の全体、25は横断面か円
形の2重の円筒25a、25bにより形成された原料ガ
ス縦通路、29は環状の原料ガス底部通路で、その外周
部で原料ガス縦通路25と連通している。この原料ガス
底部通路29の内周部には、複数(図示した例ては8本
)の反応管22か円周状にほぼ当間隔に配設され、その
内部には触媒23か充填されている。原料ガス縦通路2
5、原料カス底部通路29および反応管22は、原料ガ
スの流路を形成している。また、複数の反応管22の中
心部(すなわち改質装置20の中心)には、反応管22
を加熱するためのバーナ21か装備されており、これら
の反応管22の外側て原料ガス縦通路25の内側には、
反応管22を包囲するように多孔性セラミックス製の熱
輻射性円筒部材30(材質はステンレス製のメツシュ状
のものでもよい。)か設けられている。そして熱輻射性
円筒部材30と原料ガス縦通路25との間隙か燃焼ガス
通路27を形成している。なお、原料ガス縦通路25の
外周面は、安全面や放熱防止等の目的から断熱材26で
包まれている。
次に原料ガスの改質反応について説明する。
バーナ21か燃焼を開始すると、その燃焼ガスは、各反
応管22を加熱しなから、各反応管22の間を通って熱
輻射性円筒部材30に達し、これを加熱する。熱輻射性
円筒部材30は燃焼ガスの熱を受けて温度か次第に上昇
すると輻射熱を発生し、反応管22の外側の壁を加熱す
ることとなる。さらに、燃焼ガスは、矢印(実線は原料
ガス、破線は燃焼ガスを示す。)て示すように熱輻射性
円筒部材30を透過して燃焼ガス通路27に達し、この
燃焼ガス通路27を上昇して、その上部から排出される
一方、原料ガスは、反応管22内の触媒23の層の温度
か約400°Cになったときに、原料ガス縦通路25上
部から供給される。この原料ガスは、矢印で示すように
原料ガス縦通路25を下降し、原料ガス底部通路29に
送られ、ここで各反応管22に分流し、各反応管22内
の触媒23の層を上昇する。このとき、原料ガスは、そ
の供給開始時は主に反応管の内側面に燃焼ガスによる熱
を受け、その後、次第に増大する熱輻射性円筒部材30
からの輻射熱を反応管22の外側面に受けて、触媒23
の作用の下で化学反応を起こし、改質ガスとなって、反
応管22の上部から排出される。したかって、熱輻射性
円筒部材30からの輻射熱か充分に増大すると、反応管
22の横断面に3ける触媒23の層の温度分布は均一と
なるので、改質ガスの生成効率は向上する。
第3図は改質装置の各部の温度分布を示しており、この
図かられかるように、触媒23か充填された反応管22
のa点における外壁温度は、実線て示すように熱輻射性
円筒部材30の影響により約900℃の高温に保持され
ている。これに対して従来の装置ては、破線で示すよう
に、反応管22のb点における外壁温度は約800℃に
低下しており、実施例の装置の方か外壁温度が遥かに高
い。
なお、上記実施例では断面か円形の改質装置について説
明したか、本発明は断面か円形ではなく矩形の改質装置
にも同様に適用できる。
すなわち、加熱用バーナを装置の中心に装備し、それを
挟むように両側に平行に内側から外側へ向って、順次、
複数の反応管、板状の熱輻射性部材、仕切壁および外壁
を設け、熱輻射性部材と仕切壁との間隙を原料ガス通路
とし、仕切壁と外壁との間隙を原料ガス通路とした断面
か矩形状の改質装置とし、その外壁の周囲を板状の断熱
材て包んでいる。
このような装置ても、反応管の上部か低温の原料カスに
より冷却することはなく、反応管は燃焼ガスと熱輻射性
部材の両方から加熱されるのて、改質カスの生成効率か
向旧する。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明はバーナに面する位置に改
質用触媒を充填した複数の反応管を互いに離間して配置
し、その反応管の外側に熱輻射性部材を配置し、その熱
輻射性部材の外側に原料ガス通路を形成し、その原料ガ
ス通路の一端を反応管の一端に連通したちのである。
このため、本発明は従来のように複数の通路か同心円状
に何重にも形成されないので、 構造か極めて簡潔にな
る。また、反応管は主にバーナからの燃焼ガスの熱を内
側に受け、熱輻射性部材からの輻射熱を外側に受けるの
で反応管横断面における触媒層の温度分布は均一となり
、高い改質ガス生成効率を得ることができる。これによ
り改質装置全体を小型化てきるとともに反応管の外側と
内側の温度差か小さいので、反応管に作用する熱応力を
小さくてきる。
さらに本発明ては低温の原料ガス通路を改質装置内部の
外壁近くに設けたので、装置の外壁の温度か下かり、断
熱材の厚さを薄くてきる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる水蒸気改質装置の好適な一実施
例を破断して示す斜視図、第2図は同装置の平面図、第
3図は本発明による水蒸気改質装置と従来のこの種の装
置との装置各部の温度を比較して示す温度分布図、第4
図は従来の反応装置の一例の線図である。 20・・・水蒸気改質装置、21・・・バーナ、22・
・・反応筒、23・・・触媒、25・・・原料ガス縦通
路、25a、25b・・・円筒、27川燃焼ガス通路、
29・・・原料ガス底部通路、30・・・熱輻射性円筒
部材 第1 図 第3図 第4 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  原料ガスをバーナにより触媒の存在下で加熱し、改質
    ガスを生成する水蒸気改質装置において、前記バーナに
    面する位置に改質用触媒を充填した複数の反応管を互い
    に離間して配置し、該反応管の外側に熱輻射性部材を配
    置し、該熱輻射性部材の外側に原料ガス通路を形成し、
    該原料ガス通路と前記反応管とが反応管の一端で連通し
    、前記原料ガス通路に供給された原料ガスが反応管内部
    の触媒により改質され、反応管の他端から排出されるこ
    とを特徴とする水蒸気改質装置。
JP12230790A 1990-05-11 1990-05-11 水蒸気改質装置 Expired - Fee Related JP2819049B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6645443B1 (en) 1997-05-23 2003-11-11 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Device for reforming educts containing hydrocarbons
US8575871B1 (en) 2010-07-23 2013-11-05 Christopher Moore Modular component electric machine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6645443B1 (en) 1997-05-23 2003-11-11 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Device for reforming educts containing hydrocarbons
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