JPH05105405A - プレート型リフオーマ - Google Patents

プレート型リフオーマ

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Publication number
JPH05105405A
JPH05105405A JP3299598A JP29959891A JPH05105405A JP H05105405 A JPH05105405 A JP H05105405A JP 3299598 A JP3299598 A JP 3299598A JP 29959891 A JP29959891 A JP 29959891A JP H05105405 A JPH05105405 A JP H05105405A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
reforming
heat exchange
air
combustion
Prior art date
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Pending
Application number
JP3299598A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Koga
実 古賀
Soichiro Kawakami
総一郎 河上
Minoru Mizusawa
実 水澤
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Publication of JPH05105405A publication Critical patent/JPH05105405A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical 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
    • B01J8/0285Heating or cooling the reactor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プレート型熱交換器を一体に組み込んでコン
パクト化を図ると共に、改質率の向上を図る。 【構成】 改質触媒27を充填した改質室20の両側に
燃焼触媒33を充填した燃焼室28を積層してユニット
Iとする。改質室20の出口23側を燃焼室28の入口
30側とする。空気Aを流す熱交換室36と改質ガスを
流す熱交換室37を積層してプレート型熱交換器35と
する。プレート型熱交換器35を介してユニットIを積
層する。改質室20で改質された高温の改質ガスRGを
熱交換室37に流して熱交換室36を流れる空気Aを予
熱させる。予熱された空気Aを燃焼室28の入口30に
導き、改質室20の出口23側の改質ガス温度を高温に
保持させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は炭化水素を含むガスから
燃料電池で使用される燃料ガスを製造する場合に用いる
リフォーマのうち、特に、プレート型としたリフォーマ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】触媒を反応させて燃料を生成ガスに改質
するリフォーマは、近年、コンパクト化でき且つ燃焼室
全域での均一な燃焼を可能として効果的な改質が行える
ものとしてプレート型リフォーマが提案されている。
【0003】これまで提案されているプレート型リフォ
ーマの一例について示すと、図7に示す如く、改質触媒
2を充填した改質室1と、燃焼触媒4を充填した燃焼室
3とを伝熱隔壁板5を介して積層し、これらを一体化し
てユニットとし、このユニット同士を燃焼室3が向い合
うように交互に重ね合わせて積層し、相対向する両燃焼
室3の表面に、多数の分散孔8を有する空気分散板7
a,7bを重ね合わせ、両空気分散板7a,7bの間に
空気供給室6を形成し、該空気供給室6に供給された空
気Aが空気分散板7a,7bの分散孔8を通りすべて燃
焼室3に入って、該燃焼室3に供給される燃料F中に分
散させられて燃料Fを燃焼させるようにし、全体を上下
のホルダー9,10を介し適度の締付力で締め付け、全
体を一体化させた構成のものがある。11は下部ホルダ
ー10に設けた燃料供給流路、12は燃焼ガス排出流
路、13は上ホルダー9に設けた改質原料ガス供給流
路、14は改質ガス排出流路である。なお、図示してな
いが、空気供給室6へ空気を供給するための空気入口も
設けられている。
【0004】上記従来のプレート型リフォーマでは、燃
焼室3で燃料の燃焼により得られた熱は伝熱隔壁板5を
介して改質室1内へ伝熱されるので、改質室1に導入さ
れた改質原料ガス(CH4 +H2 O)は、上記伝熱され
た熱によって加熱され、改質触媒2によって吸熱反応、
すなわち、 CH4 +H2 O→CO+3H2 の反応が行われ、COとH2 に改質され、改質室1より
排出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、リフォーマ
の燃焼室には、空気や燃料は必ず予熱しなければ入れる
ことができないので、何らかの方法で予熱するようにし
ているが、従来のプレート型リフォーマには、熱交換機
能をもたせたものはないので、外部に設置した予熱器に
より空気や燃料の予熱をするようにしている。そのた
め、リフォーマ自体を積層させてコンパクト化しても外
部に予熱器が必要で、且つそのための配管も必要となっ
ている。
【0006】そこで、本発明は、熱交換機能をもたせて
外部の予熱器を省略し、よりコンパクト化が図れるよう
にしたプレート型リフォーマを提供しようとするもので
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、改質触媒を充填した改質室の両側に、燃
焼触媒を充填した燃焼室を伝熱隔壁板を介して積層し、
改質室内のガスの流れと燃焼室内のガスの流れを対向流
となるようにしてユニットとし、低温流体として空気を
流す熱交換室と高温流体としての改質ガスを流す熱交換
室を有し、空気と改質ガスとを対向流で熱交換させるこ
とができるようにしたプレート型熱交換器を上記ユニッ
トの外側に重ねて、該ユニットとプレート型熱交換器を
交互に積層し、改質室の出口と改質ガスを流す熱交換室
の入口とをマニホールドで連通させると共に、上記空気
を流す熱交換室の出口と燃焼室の入口とをマニホールド
で連通させた構成とする。又、各熱交換室内には伝熱促
進材を入れて、伝熱性能を高めるようにする。
【0008】
【作用】改質室で改質されて排出された高温の改質ガス
を空気の予熱のため熱交換室内を通してから排出させ、
該改質ガスにより予熱された空気を燃焼室に入れるが、
燃焼室の入口側が改質室の出口側となるので、改質ガス
の出口温度を、予熱された空気により高温にキープで
き、改質率を向上させることができる。プレート型熱交
換器とプレート型リフォーマを積み重ねることから、コ
ンパクト化を図ることができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0010】図1及び図2は本発明の実施例を示すもの
で、図3に平面図を示す如く、対角位置にガスの入口2
2と出口23を切欠きにより形成し且つ触媒流出防止兼
ガス通過用の仕切部材24を両側に平行に設けたマスク
枠21を両面側から挟むように、伝熱隔壁板25と26
を重ね合わせ、仕切部材24の間に改質触媒27を充填
して改質室20とし、更に、上記伝熱隔壁板25,26
の外側には、図4に示す如く、対角位置に燃料及び空気
Aの入口30と燃焼ガスGの出口31を切欠きにより形
成し、且つ触媒流出防止兼ガス通過用の仕切部材32を
両側に平行に設けたマスク枠29をそれぞれ重ね合わ
せ、仕切部材32間に燃焼触媒33を充填し、更にその
外側に仕切板として機能するプレート部材34を重ねて
燃焼室28とし、上記燃焼室28の入口30側が改質室
20の出口23側となり、且つ燃焼室28の出口31側
が改質室20の入口22側となるようにしてガスの流れ
が対向流となるようにし、1つのユニットIとする。
【0011】上記ユニットIの外側には、空気を流す熱
交換室36と改質ガスRGを流す熱交換室37を積層
し、空気Aと改質ガスRGが対向流となるようにしたプ
レート型熱交換器35を積層し、該プレート型熱交換器
35とユニットIを交互に積層させる。
【0012】上記プレート型熱交換器35の熱交換室3
6は、図5に示す如く、一側にのみ空気の入口39を切
欠きにより形成すると共に、反対側のコーナー部を出口
部39aとし、且つ仕切部材40を両側に平行に設けた
マスク枠38を重ね合わせ、両側の仕切部材40の間に
伝熱促進材(たとえば、アルミナボール)41を配設し
て、入口39から導入した空気Aを流すようにし、該熱
交換室36の上記空気Aの出口部39aに相当する位置
のプレート部材34に内部マニホールド42を設け、熱
交換室36内を流された空気Aがすべて出口部39aか
ら上記プレート部材34に設けた内部マニホールド42
を通ってユニットIの燃焼室28の入口30に入るよう
にする。又、プレート型熱交換器35の熱交換室37
は、図6に示す如く、対角位置に改質ガスの入口44と
出口45を切欠きにより形成し且つ仕切部材46を両側
に平行に設けて、その間に伝熱促進材41を配設できる
ようにしたマスク枠43を、プレート部材47を介して
上記熱交換室36の外側に積層し、その外側にプレート
部材48を重ねて構成し、両熱交換室36,37は空気
と改質ガスが対向流となるように、改質ガスRGを流す
熱交換室37の出口45側が空気Aを流す熱交換室36
の入口39側となるようにする。49は熱交換室37の
入口44と改質室20の出口23とを連通させるマニホ
ールドである。
【0013】改質原料ガスとして都市ガスTGを改質室
20に入口22より供給すると、両側に隣接配置されて
いる燃焼室28から伝熱隔壁板25,26を介し伝熱さ
れる燃焼熱により吸熱反応が行われて都市ガスTGは燃
料ガスに改質される。改質ガスRGは、改質室20の出
口23からマニホールド49を経て各プレート型熱交換
器35の熱交換室37に導かれ、伝熱促進材41と接触
しながら出口45側へ流される。上記熱交換室37と隣
接する熱交換室36には低温の空気Aが上記改質ガスR
Gの流れとは対向流となるように流されているため、上
記低温の空気Aと高温の改質ガスRGが各々入口から出
口に至る間でプレート部材47を介して有効に熱交換を
し、空気Aは充分に予熱されてマニホールド42を経て
燃焼室28に入口30より燃料Fと混合して供給され、
改質ガスRGは温度が下げられて排出され、燃料電池の
アノードへと供給される。この際、燃焼室28には、空
気Aと燃料Fとを入口30部分で混合させてから供給さ
せることから、燃焼分散方式の如き燃料を分散して燃焼
室28に供給する場合に比して、構造の単純化を図るこ
とができ、又、燃焼室28の入口30は改質室20の出
口23側に位置していて、燃焼室28の入口30に熱交
換器36で改質ガスRGにより予熱された空気Aを導く
ので、改質室20出口23の改質ガス温度を、上記燃焼
室28入口30への予熱空気の導入により高温(700
℃以上)に保持することができ、これにより改質室20
での改質率を向上させることが可能となり、又、上記改
質室20の出口で高温に保持された改質ガスRGは、熱
交換室を流れる間に熱交換室36内を対向流で流される
低温の空気Aにより熱交換されるため、熱交換室37の
出口では充分に温度が下げられて燃料電池のアノードへ
導くことが可能となる。
【0014】なお、プレート型熱交換器35の各熱交換
室36,37に配設する伝熱促進材41として、アルミ
ナボールの場合を示したが、これに代えてフィン構造の
ものでもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範
囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【0015】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のプレート型リ
フォーマによれば、プレート型にした改質室を挟んでプ
レート型の燃焼室を積層し、改質室の出口側が燃焼室の
入口側となるようにして、空気と燃料を入口部で混合し
て燃焼室に送り込むようにしたものをユニットとし、こ
のユニットを、空気を流す熱交換室と改質ガスを流す熱
交換室とを積層してなるプレート型熱交換器を介して積
層し、上記空気を流す熱交換室の出口を上記燃焼室の入
口に連通させ、上記改質ガスを流す熱交換室の入口を上
記改質室の出口に連通させた構成を有しているので、次
の如き優れた効果を奏し得る。 (i) 改質ガスとの熱交換で予熱された空気を燃焼室の入
口に導くため、改質室出口の改質ガス温度を高温に保持
することができて、改質室での改質率の向上が図れ、安
定した触媒燃焼特性が得られる。 (ii)燃焼室の入口には、(i) の如く改質ガスとの熱交換
で予熱された空気を導き、ここで燃料と混合して燃焼室
に送り込むことから、燃焼分散方式に比して構造を単純
化できる。 (iii) プレート型熱交換器を一体的に組み込んで積層し
ているので、コンパクト化を図ることができると共に、
外部の空気予熱器等を省略できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプレート型リフォーマの概要を示す断
面図である。
【図2】本発明のプレート型リフォーマを分解して示す
斜視図である。
【図3】改質室の平面図である。
【図4】燃焼室の平面図である。
【図5】空気を流す熱交換室の平面図である。
【図6】改質ガスを流す熱交換室の平面図である。
【図7】従来のプレート型リフォーマの一例を示す断面
図である。
【符号の説明】
I ユニット 20 改質室 22 ガスの入口 23 ガスの出口 25,26 伝熱隔壁板 27 改質触媒 28 燃焼室 30 空気の入口 31 燃焼ガスの出口 33 燃焼触媒 35 プレート型熱交換器 36 空気を流す熱交換室 37 改質ガスを流す熱交換室 39 空気の入口 39a 空気の出口部 42 マニホールド 44 改質ガスの入口 45 改質ガスの出口 49 マニホールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水澤 実 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 改質触媒を充填したプレート型の改質室
    を挟んでその両側に、燃焼触媒を充填し且つ入口部で空
    気と燃料とを混合して内部へ供給できるようにしたプレ
    ート型の燃焼室を積層し、且つ上記各燃焼室の入口側が
    上記改質室の出口側となるようにしたものをユニットと
    し、該ユニットを、空気を流す熱交換室と改質ガスを流
    す熱交換室とを積層してなるプレート型熱交換器を介し
    て積層し、上記空気を流す熱交換室の出口と上記燃焼室
    の入口とを連通させ、上記改質ガスを流す熱交換室の入
    口と上記改質室の出口とを連通させた構成を有すること
    を特徴とするプレート型リフォーマ。
JP3299598A 1991-10-21 1991-10-21 プレート型リフオーマ Pending JPH05105405A (ja)

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JP3299598A JPH05105405A (ja) 1991-10-21 1991-10-21 プレート型リフオーマ

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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