JPH06219706A - 断熱リホーマー反応器 - Google Patents
断熱リホーマー反応器Info
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- JPH06219706A JPH06219706A JP1072493A JP1072493A JPH06219706A JP H06219706 A JPH06219706 A JP H06219706A JP 1072493 A JP1072493 A JP 1072493A JP 1072493 A JP1072493 A JP 1072493A JP H06219706 A JPH06219706 A JP H06219706A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/382—Multi-step processes
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Abstract
(57)【要約】
【構成】炭化水素と水蒸気の混合ガスより一次改質反応
を行い、次に酸素含有ガスを加えて部分酸化の後二次改
質反応を行い、得られた高温ガスを一次改質反応の加熱
源に用いる断熱リホーマー反応器において、燃焼室およ
び二次改質触媒層を反応器の上部に設置し、二次改質ガ
スをベロー管を用いて一次改質反応の熱交換室の下部に
導入する。 【効果】燃焼室等の設計が非常に有利であり、反応器内
部でのシールが完全に行われ、大型装置のみならず小型
装置にも適した反応器である。
を行い、次に酸素含有ガスを加えて部分酸化の後二次改
質反応を行い、得られた高温ガスを一次改質反応の加熱
源に用いる断熱リホーマー反応器において、燃焼室およ
び二次改質触媒層を反応器の上部に設置し、二次改質ガ
スをベロー管を用いて一次改質反応の熱交換室の下部に
導入する。 【効果】燃焼室等の設計が非常に有利であり、反応器内
部でのシールが完全に行われ、大型装置のみならず小型
装置にも適した反応器である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はメタンや天然ガス等の炭
化水素より改質ガスを製造するリホーマー反応器に関す
る。詳しくは炭化水素の水蒸気改質反応により、水素製
造装置、メタノール製造装置、或いはアンモニア製造装
置の原料となる改質ガスを製造する断熱リホーマー反応
器に関するものである。
化水素より改質ガスを製造するリホーマー反応器に関す
る。詳しくは炭化水素の水蒸気改質反応により、水素製
造装置、メタノール製造装置、或いはアンモニア製造装
置の原料となる改質ガスを製造する断熱リホーマー反応
器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水素は将来のクリーンエネルギーとし
て、またメタノールは低公害で輸送が容易な安価な燃料
として大量に使用するために、熱効率が高く大量のガス
を処理する大型装置の開発が要請されている。このよう
な大型の水素製造装置やメタノール製造装置等の開発に
おいて最も問題となるのは天然ガスより改質ガスを製造
するガス改質装置の大型化であり、従来の水蒸気改質装
置では改質炉で反応管を外熱する方式であるため、例え
ばメタノール製造装置では1500〜2000T/D が大型装置の
限界となっている。
て、またメタノールは低公害で輸送が容易な安価な燃料
として大量に使用するために、熱効率が高く大量のガス
を処理する大型装置の開発が要請されている。このよう
な大型の水素製造装置やメタノール製造装置等の開発に
おいて最も問題となるのは天然ガスより改質ガスを製造
するガス改質装置の大型化であり、従来の水蒸気改質装
置では改質炉で反応管を外熱する方式であるため、例え
ばメタノール製造装置では1500〜2000T/D が大型装置の
限界となっている。
【０００３】大型装置におけるガス改質装置として、水
蒸気改質と部分酸化を組み合わせる方式が最近注目され
ている。これは天然ガスと水蒸気を混合して一次改質反
応を行った後、酸素を加えて部分酸化と二次改質反応を
行い、得られた高温のガスを一次改質反応の加熱源とす
るものである。この方式は特公昭50-20959号に記載され
ている如く、単一反応器を用い他から熱を供給すること
なく高圧の改質ガスを得ることができ、従って高圧の水
素を容易に製造できる。またメタノールやアンモニア製
造装置では改質ガスの圧縮機を用いて昇圧すること無
く、いきなり合成反応を行うことができる。更に反応管
を外熱する改質炉を用いる必要が無いので、高圧下で改
質反応が行われるので装置の大型化が容易である。
蒸気改質と部分酸化を組み合わせる方式が最近注目され
ている。これは天然ガスと水蒸気を混合して一次改質反
応を行った後、酸素を加えて部分酸化と二次改質反応を
行い、得られた高温のガスを一次改質反応の加熱源とす
るものである。この方式は特公昭50-20959号に記載され
ている如く、単一反応器を用い他から熱を供給すること
なく高圧の改質ガスを得ることができ、従って高圧の水
素を容易に製造できる。またメタノールやアンモニア製
造装置では改質ガスの圧縮機を用いて昇圧すること無
く、いきなり合成反応を行うことができる。更に反応管
を外熱する改質炉を用いる必要が無いので、高圧下で改
質反応が行われるので装置の大型化が容易である。
【０００４】このように一次改質反応と二次改質反応を
行う自己熱交換型反応器 (以下、断熱リホーマーと称す
る) については、特開昭60-186401 号、特開平1-261201
号、特開平2-18303 号等に具体的な構造が示されてお
り、また特開平2-3614号には断熱リホーマーを用いたメ
タノール製造プロセスが示されている。
行う自己熱交換型反応器 (以下、断熱リホーマーと称す
る) については、特開昭60-186401 号、特開平1-261201
号、特開平2-18303 号等に具体的な構造が示されてお
り、また特開平2-3614号には断熱リホーマーを用いたメ
タノール製造プロセスが示されている。
【０００５】すなわち特開昭60-186401 号は、反応器の
上部に一次改質反応を行う熱交換室、中部に二次改質触
媒層、下部に燃焼室を有し、一次改質ガスは二次改質触
媒層の中心部にある配管を通過して燃焼室に入り、反応
器の底部より供給される酸素含有ガスと混合して部分酸
化が行われたのち二次改質触媒との接触し、得られた高
温の二次改質ガスが熱交換室で反応管の加熱を行うもの
である。この反応器は燃焼室において耐火アーチで二次
改質触媒層の重量を支える構造となっているが、燃焼室
の温度が1300℃以上となるのでアーチ構造の設計が困難
であること等の課題がある。
上部に一次改質反応を行う熱交換室、中部に二次改質触
媒層、下部に燃焼室を有し、一次改質ガスは二次改質触
媒層の中心部にある配管を通過して燃焼室に入り、反応
器の底部より供給される酸素含有ガスと混合して部分酸
化が行われたのち二次改質触媒との接触し、得られた高
温の二次改質ガスが熱交換室で反応管の加熱を行うもの
である。この反応器は燃焼室において耐火アーチで二次
改質触媒層の重量を支える構造となっているが、燃焼室
の温度が1300℃以上となるのでアーチ構造の設計が困難
であること等の課題がある。
【０００６】特開平1-261201号は改質反応管を二重管と
し内管に酸素含有ガスを通して反応管の下部で部分酸化
と二次改質反応を行うものであり、多数の二重管におい
て改質ガスと酸素含有ガスを均一に通過させることが困
難であることから大型装置での採用が困難である。また
特開平2-18303 号は一次改質管群の下部に燃焼室と二次
改質触媒層の容器を吊り下げる反応器である。この反応
器においては燃焼室が高温となるので耐火性のキャスタ
ブルで内張する必要があり、相当の重量を有することか
ら大型化が難しい。
し内管に酸素含有ガスを通して反応管の下部で部分酸化
と二次改質反応を行うものであり、多数の二重管におい
て改質ガスと酸素含有ガスを均一に通過させることが困
難であることから大型装置での採用が困難である。また
特開平2-18303 号は一次改質管群の下部に燃焼室と二次
改質触媒層の容器を吊り下げる反応器である。この反応
器においては燃焼室が高温となるので耐火性のキャスタ
ブルで内張する必要があり、相当の重量を有することか
ら大型化が難しい。
【０００７】特開平2-3614号には一次改質反応管を二重
管とし、一次改質ガスがを内管を通過して二次改質反応
器に導入するフローが示されている。これは一次改質反
応器と二次改質反応器を別個に設けるものであり、一次
改質反応管の内管を通過することにより二次改質反応器
に導入される温度が低下するので酸素含有ガスの使用量
が増大すること、またこれにより一次改質反応管の上部
の温度が上昇することから熱回収量が減少すること、更
に二重管を有する管板を用いて高温ガスをシールする必
要があるので装置が複雑となり大型化が困難であること
が課題として挙げられる。
管とし、一次改質ガスがを内管を通過して二次改質反応
器に導入するフローが示されている。これは一次改質反
応器と二次改質反応器を別個に設けるものであり、一次
改質反応管の内管を通過することにより二次改質反応器
に導入される温度が低下するので酸素含有ガスの使用量
が増大すること、またこれにより一次改質反応管の上部
の温度が上昇することから熱回収量が減少すること、更
に二重管を有する管板を用いて高温ガスをシールする必
要があるので装置が複雑となり大型化が困難であること
が課題として挙げられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の断熱リホーマー
反応器は上記の如き種々の課題を有しており、大型メタ
ノール装置に好適なものは未だ見出されていない。発明
者は先に特開平4-154601号において、改良型として上部
よりフローに従って、一次改質反応を行う熱交換室、燃
焼室および二次改質触媒層を連続的に配置し、二次改質
ガスを熱交換室の下部に導入する反応器を提案した。
反応器は上記の如き種々の課題を有しており、大型メタ
ノール装置に好適なものは未だ見出されていない。発明
者は先に特開平4-154601号において、改良型として上部
よりフローに従って、一次改質反応を行う熱交換室、燃
焼室および二次改質触媒層を連続的に配置し、二次改質
ガスを熱交換室の下部に導入する反応器を提案した。
【０００９】この反応器は、反応器で最も高温となる
燃焼室の耐火アーチ構造に触媒等の重量が加わらず、自
重のみの強度で良いことや、反応ガスが一次改質反応
管および二次改質触媒層に対して下向きに流れるので触
媒の流動化を懸念すること無しに線速を上げることがで
き、塔径を小さくできること等の利点がある。しかしな
がらこの反応器では、酸素含有ガスの供給管が一次改
質反応の熱交換室を通過しなければならず、バーナーの
設計・製作上に難点があり、また反応器の保守のため
に該供給管を取外す必要があることから、該供給管を固
定してシールすることができないので熱交換室とのシー
ル部においてガス漏れの恐れがある等の課題を有する。
本発明の目的は、反応器の製作および保守が容易であ
り、内部でガス漏れ等が無く、大型メタノール装置にも
対応できるような断熱リホーマー反応器を提供すること
である。
燃焼室の耐火アーチ構造に触媒等の重量が加わらず、自
重のみの強度で良いことや、反応ガスが一次改質反応
管および二次改質触媒層に対して下向きに流れるので触
媒の流動化を懸念すること無しに線速を上げることがで
き、塔径を小さくできること等の利点がある。しかしな
がらこの反応器では、酸素含有ガスの供給管が一次改
質反応の熱交換室を通過しなければならず、バーナーの
設計・製作上に難点があり、また反応器の保守のため
に該供給管を取外す必要があることから、該供給管を固
定してシールすることができないので熱交換室とのシー
ル部においてガス漏れの恐れがある等の課題を有する。
本発明の目的は、反応器の製作および保守が容易であ
り、内部でガス漏れ等が無く、大型メタノール装置にも
対応できるような断熱リホーマー反応器を提供すること
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】発明者は上記の如き課題
を有し大型化が困難な断熱リホーマー反応器について鋭
意検討した結果、燃焼室および二次改質触媒層を反応器
の上部に設置し、二次改質ガスをベロー管を用いて下部
にある一次改質反応の熱交換室に導入するようにすれ
ば、燃焼室等の設計が非常に有利であり、反応器内部で
のシールが完全に行われるようになり、大型装置のみな
らず小型装置にも適した反応器が得られることを見出
し、本発明に到達した。
を有し大型化が困難な断熱リホーマー反応器について鋭
意検討した結果、燃焼室および二次改質触媒層を反応器
の上部に設置し、二次改質ガスをベロー管を用いて下部
にある一次改質反応の熱交換室に導入するようにすれ
ば、燃焼室等の設計が非常に有利であり、反応器内部で
のシールが完全に行われるようになり、大型装置のみな
らず小型装置にも適した反応器が得られることを見出
し、本発明に到達した。
【００１１】すなわち本発明は、炭化水素と水蒸気の混
合ガスより一次改質反応を行い、次に酸素含有ガスを加
えて部分酸化の後二次改質反応を行い、得られた高温ガ
スを一次改質反応の加熱源に用いる断熱リホーマー反応
器において、(a) 堅型円筒状反応器の上部に酸素含有ガ
スを供給して部分酸化を行う燃焼室、(b) 燃焼室の下に
二次改質触媒を有する固定触媒層、(c) 反応器の中部に
炭化水素と水蒸気の混合ガスを供給するノズルと二次改
質ガスを排出するノズル、(d) 反応器の下部に一次改質
触媒を有する反応管群からなる熱交換室、(e) 反応器の
内部に二次改質ガスを熱交換室の下部に供給するベロー
管を有し、原料の炭化水素と水蒸気の混合ガスを一次改
質触媒を有する反応管に導入し、得られた一次改質ガス
を燃焼室に導入して部分酸化および二次改質反応を行っ
た後、一次改質反応の加熱源に供することを特徴とする
断熱リホーマー反応器である。
合ガスより一次改質反応を行い、次に酸素含有ガスを加
えて部分酸化の後二次改質反応を行い、得られた高温ガ
スを一次改質反応の加熱源に用いる断熱リホーマー反応
器において、(a) 堅型円筒状反応器の上部に酸素含有ガ
スを供給して部分酸化を行う燃焼室、(b) 燃焼室の下に
二次改質触媒を有する固定触媒層、(c) 反応器の中部に
炭化水素と水蒸気の混合ガスを供給するノズルと二次改
質ガスを排出するノズル、(d) 反応器の下部に一次改質
触媒を有する反応管群からなる熱交換室、(e) 反応器の
内部に二次改質ガスを熱交換室の下部に供給するベロー
管を有し、原料の炭化水素と水蒸気の混合ガスを一次改
質触媒を有する反応管に導入し、得られた一次改質ガス
を燃焼室に導入して部分酸化および二次改質反応を行っ
た後、一次改質反応の加熱源に供することを特徴とする
断熱リホーマー反応器である。
【００１２】本発明の反応器において原料の炭化水素と
水蒸気の混合ガスは反応器の中部より供給される。この
炭化水素には通常メタンを主成分とする天然ガスが用い
られるが、立地条件によりＬＰＧやナフサ等も用いられ
る。また原料の原単位を改善するために炭化水素と共に
合成系よりのバージガスを混合することが行われる。一
次改質触媒には通常ニッケル系触媒が用いられるが、改
質触媒の活性低下を避けるために原料の炭化水素は予め
脱硫しておく必要がある。炭化水素とスチームの混合ガ
スのスチーム／カーボン比が通常 2.0〜3.5 程度となる
ように水蒸気が使用され、 400〜600 ℃に予熱して反応
器に供給する。
水蒸気の混合ガスは反応器の中部より供給される。この
炭化水素には通常メタンを主成分とする天然ガスが用い
られるが、立地条件によりＬＰＧやナフサ等も用いられ
る。また原料の原単位を改善するために炭化水素と共に
合成系よりのバージガスを混合することが行われる。一
次改質触媒には通常ニッケル系触媒が用いられるが、改
質触媒の活性低下を避けるために原料の炭化水素は予め
脱硫しておく必要がある。炭化水素とスチームの混合ガ
スのスチーム／カーボン比が通常 2.0〜3.5 程度となる
ように水蒸気が使用され、 400〜600 ℃に予熱して反応
器に供給する。
【００１３】原料の炭化水素と水蒸気の混合ガスは反応
器の中部に設けられたノズルから導入されて、一次改質
触媒が充填された多数の反応管の上部より供給され、高
温の二次改質ガスにより加熱されながら一次改質反応が
行われる。この一次改質反応は、圧力50〜150kg/cm2 G
、温度 500〜800 ℃で反応が行われ、一次改質反応管
出口で 700〜800 ℃となる。断熱リホーマーでは一次改
質反応管内と管外の圧力差が小さいので改質反応圧を高
めることができ、前述の如く高圧の水素が容易に得ら
れ、改質ガス圧縮機を使用せずにメタノールやアンモニ
ア合成反応に供することができる。また大型化が容易で
ある。
器の中部に設けられたノズルから導入されて、一次改質
触媒が充填された多数の反応管の上部より供給され、高
温の二次改質ガスにより加熱されながら一次改質反応が
行われる。この一次改質反応は、圧力50〜150kg/cm2 G
、温度 500〜800 ℃で反応が行われ、一次改質反応管
出口で 700〜800 ℃となる。断熱リホーマーでは一次改
質反応管内と管外の圧力差が小さいので改質反応圧を高
めることができ、前述の如く高圧の水素が容易に得ら
れ、改質ガス圧縮機を使用せずにメタノールやアンモニ
ア合成反応に供することができる。また大型化が容易で
ある。
【００１４】一次改質反応管を出たガスは、次に燃焼室
において酸素含有ガスと混合され、部分酸化反応が行わ
れる。一次改質ガスを燃焼室に供給する方法としては、
反応器の内部に一次改質ガスの上昇管を設ける方法と、
反応器の底部に一次改質ガスの取出管を設置して外部配
管により反応器の頂部から燃焼室に導入する方法があ
る。内部に上昇管を設ける場合には、二次改質ガスを熱
交換室の下部に供給するベロー管との二重管が用いられ
る。断熱リホーマーにおける酸素含有ガスとしては水素
製造やメタノール製造の場合には高純度の酸素ガスが通
常用いられ、アンモニア製造の場合には空気が用いられ
る。酸素含有ガスの使用量は原料炭化水素の組成や供給
温度等により異なり、断熱リホーマーの熱収支により決
定される。
において酸素含有ガスと混合され、部分酸化反応が行わ
れる。一次改質ガスを燃焼室に供給する方法としては、
反応器の内部に一次改質ガスの上昇管を設ける方法と、
反応器の底部に一次改質ガスの取出管を設置して外部配
管により反応器の頂部から燃焼室に導入する方法があ
る。内部に上昇管を設ける場合には、二次改質ガスを熱
交換室の下部に供給するベロー管との二重管が用いられ
る。断熱リホーマーにおける酸素含有ガスとしては水素
製造やメタノール製造の場合には高純度の酸素ガスが通
常用いられ、アンモニア製造の場合には空気が用いられ
る。酸素含有ガスの使用量は原料炭化水素の組成や供給
温度等により異なり、断熱リホーマーの熱収支により決
定される。
【００１５】なお必要に応じて酸素含有ガスと共に原料
の炭化水素の一部を燃焼室に導入することや、燃焼室の
温度制御するためや炭素析出を防止するために水蒸気の
一部を燃焼室に導入することが行われる。水蒸気は通常
酸素含有ガス又は炭化水素と混合して供給されるが、原
料の炭化水素の一部を燃焼室に導入する場合には、酸素
含有ガスと炭化水素を同時に反応器の頂部より導入して
予め部分酸化を行い、一次改質ガスと混合する方法と、
一次改質ガスも同時に反応器の頂部より導入して部分酸
化を行う方法がある。これらの燃焼室に導入される酸素
含有ガスおよび水蒸気は、断熱リホーマーの熱収支上で
きるだけ予熱して供給することが好ましく、通常 300〜
500 ℃で供給される。
の炭化水素の一部を燃焼室に導入することや、燃焼室の
温度制御するためや炭素析出を防止するために水蒸気の
一部を燃焼室に導入することが行われる。水蒸気は通常
酸素含有ガス又は炭化水素と混合して供給されるが、原
料の炭化水素の一部を燃焼室に導入する場合には、酸素
含有ガスと炭化水素を同時に反応器の頂部より導入して
予め部分酸化を行い、一次改質ガスと混合する方法と、
一次改質ガスも同時に反応器の頂部より導入して部分酸
化を行う方法がある。これらの燃焼室に導入される酸素
含有ガスおよび水蒸気は、断熱リホーマーの熱収支上で
きるだけ予熱して供給することが好ましく、通常 300〜
500 ℃で供給される。
【００１６】燃焼室の温度はこれらの供給温度や酸素含
有ガスの供給量等により異なるが、通常1300〜1600℃で
あり、燃焼室は耐火断熱材により内装される。本発明の
反応器では反応器の上部に燃焼室を有するので、酸素含
有ガスの供給が容易である。燃焼室の下には二次改質触
媒が充填されており二次改質反応が行われる。二次改質
触媒には通常ニッケル系、或いは白金系触媒が用いら
れ、 900〜1100℃で反応が行われる。この触媒層は下向
きにガスが通過するのでガスの流速を高めることがで
き、塔径を小さくできるので大型化装置上有利であり、
また温度分布の均一化を図ることができる。
有ガスの供給量等により異なるが、通常1300〜1600℃で
あり、燃焼室は耐火断熱材により内装される。本発明の
反応器では反応器の上部に燃焼室を有するので、酸素含
有ガスの供給が容易である。燃焼室の下には二次改質触
媒が充填されており二次改質反応が行われる。二次改質
触媒には通常ニッケル系、或いは白金系触媒が用いら
れ、 900〜1100℃で反応が行われる。この触媒層は下向
きにガスが通過するのでガスの流速を高めることがで
き、塔径を小さくできるので大型化装置上有利であり、
また温度分布の均一化を図ることができる。
【００１７】本発明において二次改質触媒層からの二次
改質ガスはベロー管を用いて一次改質反応管群からなる
熱交換室の下部に供給される。ベロー管を用いるので一
次改質反応管の管板等とのシールを溶接による固定方式
で行うことができ、反応器内部におけるガス漏れを回避
することができる。なお本発明の反応器ではベロー部の
設計温度はその表面温度を用いて 800℃程度とすること
ができ、反応器の内部の圧力差が小さいことから薄肉の
金属によるベローを用いることができる。熱交換室の下
部から供給された高温の二次改質ガスは一次改質反応管
の外側を通過しながら熱交換が行われ、一次改質触媒を
加熱する。この熱交換を効率良く行うために、通常この
熱交換室には多数のバッフルプレートが設置される。二
次改質ガスはこのようにして一次改質触媒の加熱に供さ
れた後、反応器の中部に有するノズルより排出される。
改質ガスはベロー管を用いて一次改質反応管群からなる
熱交換室の下部に供給される。ベロー管を用いるので一
次改質反応管の管板等とのシールを溶接による固定方式
で行うことができ、反応器内部におけるガス漏れを回避
することができる。なお本発明の反応器ではベロー部の
設計温度はその表面温度を用いて 800℃程度とすること
ができ、反応器の内部の圧力差が小さいことから薄肉の
金属によるベローを用いることができる。熱交換室の下
部から供給された高温の二次改質ガスは一次改質反応管
の外側を通過しながら熱交換が行われ、一次改質触媒を
加熱する。この熱交換を効率良く行うために、通常この
熱交換室には多数のバッフルプレートが設置される。二
次改質ガスはこのようにして一次改質触媒の加熱に供さ
れた後、反応器の中部に有するノズルより排出される。
【００１８】
【実施例】次に実施例により本発明の反応器を更に具体
的に説明する。但し本発明はこれらの実施例により限定
されるものではない。図１は本発明の反応器において一
次改質ガスを反応器の内部の上昇管を通して燃焼室に導
入し、反応器の頂部より酸素含有ガス及び原料炭化水素
の一部を供給して部分酸化反応を行った後、一次改質ガ
スと混合する場合の説明図である。
的に説明する。但し本発明はこれらの実施例により限定
されるものではない。図１は本発明の反応器において一
次改質ガスを反応器の内部の上昇管を通して燃焼室に導
入し、反応器の頂部より酸素含有ガス及び原料炭化水素
の一部を供給して部分酸化反応を行った後、一次改質ガ
スと混合する場合の説明図である。
【００１９】原料の炭化水素および水蒸気の混合ガス
は、反応器の中部に設けられた原料供給ノズル1 より反
応器に導入され、一次改質触媒の充填された一次改質反
応管2に供給される。断熱リホーマー反応器は高温、高
圧で反応が行われるので反応器の外穀3 は強靱な鋼で製
作され、内側は耐火断熱材で覆われており、反応器の下
部は一次改質反応の熱交換室4 となっている。該反応管
では管外より二次改質ガスにより加熱されながら一次改
質反応が行われ、次に一次改質ガス上昇管5 を通過して
反応器の上部にある燃焼室6 に送られる。
は、反応器の中部に設けられた原料供給ノズル1 より反
応器に導入され、一次改質触媒の充填された一次改質反
応管2に供給される。断熱リホーマー反応器は高温、高
圧で反応が行われるので反応器の外穀3 は強靱な鋼で製
作され、内側は耐火断熱材で覆われており、反応器の下
部は一次改質反応の熱交換室4 となっている。該反応管
では管外より二次改質ガスにより加熱されながら一次改
質反応が行われ、次に一次改質ガス上昇管5 を通過して
反応器の上部にある燃焼室6 に送られる。
【００２０】燃焼室頂部の酸素含有ガス供給ノズル7 か
ら酸素含有ガスおよび原料炭化水素の一部が供給され、
燃焼室の上部で部分酸化反応が行われた後、一次改質ガ
スと混合される。燃焼室の下には二次改質触媒層8 が設
置されており、二次改質反応が行われる。得られた二次
改質ガスはベロー管9 を通過して一次改質反応の熱交換
室の下部に送られる。この熱交換室には熱交換の効率を
高めるために、多数のバッフルプレート10が設置されて
いる。二次改質ガスは熱交換室において一次改質反応の
熱源に供された後、反応器の中部にある二次改質ガス出
口ノズル11から排出され、次の工程に送られる。
ら酸素含有ガスおよび原料炭化水素の一部が供給され、
燃焼室の上部で部分酸化反応が行われた後、一次改質ガ
スと混合される。燃焼室の下には二次改質触媒層8 が設
置されており、二次改質反応が行われる。得られた二次
改質ガスはベロー管9 を通過して一次改質反応の熱交換
室の下部に送られる。この熱交換室には熱交換の効率を
高めるために、多数のバッフルプレート10が設置されて
いる。二次改質ガスは熱交換室において一次改質反応の
熱源に供された後、反応器の中部にある二次改質ガス出
口ノズル11から排出され、次の工程に送られる。
【００２１】なお二次改質ガスはベロー管は一次改質反
応管の上部管板12にシール溶接されて固定されている
が、ベローにより熱応力が回避される。また熱交換室の
下部には該反応管の下部管板13があり、フロート型とな
っているので、該反応管の熱応力が回避される。このよ
うな構造とすることにより、本発明の反応器は内部での
ガス漏れのおそれを回避することができる。また図面に
は記載されていないが、燃焼室および一次改質反応管の
上部管板の上部にマンホールを設置することにより、各
触媒の充填、抜出や、点検、補修等を容易に行うことが
でき、本発明の反応器は大型装置のみならず、小型装置
においても好適に用いることができる。
応管の上部管板12にシール溶接されて固定されている
が、ベローにより熱応力が回避される。また熱交換室の
下部には該反応管の下部管板13があり、フロート型とな
っているので、該反応管の熱応力が回避される。このよ
うな構造とすることにより、本発明の反応器は内部での
ガス漏れのおそれを回避することができる。また図面に
は記載されていないが、燃焼室および一次改質反応管の
上部管板の上部にマンホールを設置することにより、各
触媒の充填、抜出や、点検、補修等を容易に行うことが
でき、本発明の反応器は大型装置のみならず、小型装置
においても好適に用いることができる。
【００２２】図２は本発明の反応器において一次改質ガ
スを反応器の内部の上昇管を通して燃焼室の頂部に導入
して酸素含有ガスと混合して部分酸化反応を行う場合の
説明図であり、反応器の中部および下部は図１と同様で
ある。図２において一次改質ガスは上昇管5 により燃焼
室の頂部に導入され、酸素含有ガス供給ノズル7 から酸
素含有ガスと混合して部分酸化反応が行われた後、二次
改質触媒層8 に送られる。
スを反応器の内部の上昇管を通して燃焼室の頂部に導入
して酸素含有ガスと混合して部分酸化反応を行う場合の
説明図であり、反応器の中部および下部は図１と同様で
ある。図２において一次改質ガスは上昇管5 により燃焼
室の頂部に導入され、酸素含有ガス供給ノズル7 から酸
素含有ガスと混合して部分酸化反応が行われた後、二次
改質触媒層8 に送られる。
【００２３】図３は本発明の反応器において一次改質ガ
スを反応器の内部の上昇管および内壁煙道を通して燃焼
室の頂部に導入して酸素含有ガスと混合して部分酸化反
応を行う場合の説明図であり、反応器の中部および下部
は図１と同様である。図３において一次改質ガスは上昇
管5 および燃焼室の内壁煙道14を通して燃焼室の頂部に
導入され、酸素含有ガス供給ノズル7 から酸素含有ガス
と混合して部分酸化反応が行われた後、二次改質触媒層
8 に送られる。
スを反応器の内部の上昇管および内壁煙道を通して燃焼
室の頂部に導入して酸素含有ガスと混合して部分酸化反
応を行う場合の説明図であり、反応器の中部および下部
は図１と同様である。図３において一次改質ガスは上昇
管5 および燃焼室の内壁煙道14を通して燃焼室の頂部に
導入され、酸素含有ガス供給ノズル7 から酸素含有ガス
と混合して部分酸化反応が行われた後、二次改質触媒層
8 に送られる。
【００２４】図４は本発明の反応器において一次改質ガ
スを反応器の底部から取出し、外部配管を通して燃焼室
の頂部に導入して酸素含有ガスと混合して部分酸化反応
を行う場合の説明図であり、反応器の中部および下部は
図１と同様である。図４において一次改質ガス出口ノズ
ル15から外部配管16を通して燃焼室の頂部に導入され、
酸素含有ガス供給ノズル7 から酸素含有ガスと混合して
部分酸化反応が行われた後、二次改質触媒層8 に送られ
る。なお図２、図３、図４においても酸素含有ガスと共
に原料炭化水素の一部を導入することができ、またこれ
に水蒸気を混入することもできる。
スを反応器の底部から取出し、外部配管を通して燃焼室
の頂部に導入して酸素含有ガスと混合して部分酸化反応
を行う場合の説明図であり、反応器の中部および下部は
図１と同様である。図４において一次改質ガス出口ノズ
ル15から外部配管16を通して燃焼室の頂部に導入され、
酸素含有ガス供給ノズル7 から酸素含有ガスと混合して
部分酸化反応が行われた後、二次改質触媒層8 に送られ
る。なお図２、図３、図４においても酸素含有ガスと共
に原料炭化水素の一部を導入することができ、またこれ
に水蒸気を混入することもできる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の断熱リホーマー反応器は次のよ
うな特徴を有し、大型装置のみならず小型装置にも用い
ることができる。 (1) 燃焼室が反応器の上部にあるので実施例に示された
如く種々のバーナー構造にも対応でき、設計が容易であ
る。 (2) 一次改質触媒反応管および二次改質触媒層において
反応ガスが下向きに流れるので触媒の流動化を懸念する
こと無に線速を上げることができ、従って塔径を小さく
できるので大型装置に有利である。 (3) 二次改質ガスの下降管にベロー管を用いることによ
り反応器内部におけるガス漏れが回避され、高い反応成
績が得られる。
うな特徴を有し、大型装置のみならず小型装置にも用い
ることができる。 (1) 燃焼室が反応器の上部にあるので実施例に示された
如く種々のバーナー構造にも対応でき、設計が容易であ
る。 (2) 一次改質触媒反応管および二次改質触媒層において
反応ガスが下向きに流れるので触媒の流動化を懸念する
こと無に線速を上げることができ、従って塔径を小さく
できるので大型装置に有利である。 (3) 二次改質ガスの下降管にベロー管を用いることによ
り反応器内部におけるガス漏れが回避され、高い反応成
績が得られる。
【図１】 断面図 図１は本発明の反応器において一次改質ガスを反応器の
内部の上昇管を通して燃焼室に導入し、反応器の頂部よ
り酸素含有ガス及び原料炭化水素の一部を供給して部分
酸化反応を行った後、一次改質ガスと混合する場合の構
造例を示す説明図である。
内部の上昇管を通して燃焼室に導入し、反応器の頂部よ
り酸素含有ガス及び原料炭化水素の一部を供給して部分
酸化反応を行った後、一次改質ガスと混合する場合の構
造例を示す説明図である。
【図２】 断面図 図２は本発明の反応器において一次改質ガスを反応器の
内部の上昇管を通して燃焼室の頂部に導入して酸素含有
ガスと混合して部分酸化反応を行う場合の構造例を示す
説明図であり、反応器の上部を示す。反応器の中部およ
び下部は図１と同様である。
内部の上昇管を通して燃焼室の頂部に導入して酸素含有
ガスと混合して部分酸化反応を行う場合の構造例を示す
説明図であり、反応器の上部を示す。反応器の中部およ
び下部は図１と同様である。
【図３】 断面図 図３は本発明の反応器において一次改質ガスを反応器の
内部の上昇管および内壁煙道を通して燃焼室の頂部に導
入して酸素含有ガスと混合して部分酸化反応を行う場合
の構造例を示す説明図であり、反応器の上部を示す。中
部および下部は図１と同様である。
内部の上昇管および内壁煙道を通して燃焼室の頂部に導
入して酸素含有ガスと混合して部分酸化反応を行う場合
の構造例を示す説明図であり、反応器の上部を示す。中
部および下部は図１と同様である。
【図４】 断面図 図４は本発明の反応器において一次改質ガスを反応器の
底部から取出し、外部配管を通して燃焼室の頂部に導入
して酸素含有ガスと混合して部分酸化反応を行う場合の
構造例を示す説明図であり、反応器の上部を示す。中部
および下部は図１と同様である。
底部から取出し、外部配管を通して燃焼室の頂部に導入
して酸素含有ガスと混合して部分酸化反応を行う場合の
構造例を示す説明図であり、反応器の上部を示す。中部
および下部は図１と同様である。
1 原料供給ノズル 2 一次改質反応管 3 反応器の外穀 4 一次改質反応の熱交換室 5 一次改質ガス上昇管 6 燃焼室 7 酸素含有ガス供給ノズル 8 二次改質触媒層 9 二次改質ガスはベロー管 10 バッフルプレート 11 二次改質ガス出口ノズル
Claims (2)
- 【請求項１】炭化水素と水蒸気の混合ガスよる一次改質
反応を行い、次に酸素含有ガスを加えて部分酸化の後二
次改質反応を行い、得られた高温ガスを一次改質反応の
加熱源に用いる断熱リホーマー反応器において、(a) 堅
型円筒状反応器の上部に酸素含有ガスを供給して部分酸
化を行う燃焼室、(b) 燃焼室の下に二次改質触媒を有す
る固定触媒層、(c) 反応器の中部に炭化水素と水蒸気の
混合ガスを供給するノズルと二次改質ガスを排出するノ
ズル、(d) 反応器の下部に一次改質触媒を有する反応管
群からなる熱交換室、(e) 反応器の内部に二次改質ガス
を熱交換室の下部に供給するベロー管を有し、原料の炭
化水素と水蒸気の混合ガスを一次改質触媒を有する反応
管に導入し、得られた一次改質ガスを燃焼室に導入して
部分酸化および二次改質反応を行った後、一次改質反応
の加熱源に供することを特徴とする断熱リホーマー反応
器 - 【請求項２】酸素含有ガスに原料の炭化水素の一部を混
合して燃焼室に供給する請求項１記載の断熱リホーマー
反応器
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1072493A JPH06219706A (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | 断熱リホーマー反応器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1072493A JPH06219706A (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | 断熱リホーマー反応器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06219706A true JPH06219706A (ja) | 1994-08-09 |
Family
ID=11758242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1072493A Pending JPH06219706A (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | 断熱リホーマー反応器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06219706A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6444179B1 (en) | 1999-10-05 | 2002-09-03 | Ballard Power Systems Inc. | Autothermal reformer |
| JP2005007239A (ja) * | 2003-06-17 | 2005-01-13 | Jgc Corp | 高温反応用反応容器 |
| WO2006041133A1 (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-20 | Jgc Corporation | 合成ガスの製法および製造装置 |
| JP2006527069A (ja) * | 2003-03-26 | 2006-11-30 | パーキンエルマー・エルエーエス・インコーポレーテッド | ガス検出を向上するための方法及び装置 |
| US8920989B2 (en) * | 2007-04-25 | 2014-12-30 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel reforming apparatus, and fuel cell system including same |
| CN108579620A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-09-28 | 南京敦先化工科技有限公司 | 一种组合式绝热水移热反应器 |
| JP2020039997A (ja) * | 2018-09-06 | 2020-03-19 | 一般財団法人電力中央研究所 | 処理ガス反応塔 |
-
1993
- 1993-01-26 JP JP1072493A patent/JPH06219706A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6444179B1 (en) | 1999-10-05 | 2002-09-03 | Ballard Power Systems Inc. | Autothermal reformer |
| JP2006527069A (ja) * | 2003-03-26 | 2006-11-30 | パーキンエルマー・エルエーエス・インコーポレーテッド | ガス検出を向上するための方法及び装置 |
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| WO2006041133A1 (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-20 | Jgc Corporation | 合成ガスの製法および製造装置 |
| JP2006111477A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Jgc Corp | 合成ガスの製法および製造装置 |
| AU2005292828B2 (en) * | 2004-10-13 | 2010-12-16 | Jgc Corporation | Method and apparatus for producing synthesis gas |
| US7867411B2 (en) | 2004-10-13 | 2011-01-11 | Jgc Corporation | Method for producing synthesis gas and apparatus for producing synthesis gas |
| US8920989B2 (en) * | 2007-04-25 | 2014-12-30 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel reforming apparatus, and fuel cell system including same |
| CN108579620A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-09-28 | 南京敦先化工科技有限公司 | 一种组合式绝热水移热反应器 |
| JP2020039997A (ja) * | 2018-09-06 | 2020-03-19 | 一般財団法人電力中央研究所 | 処理ガス反応塔 |
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