JPH0648701A - 水蒸気改質反応器 - Google Patents
水蒸気改質反応器Info
- Publication number
- JPH0648701A JPH0648701A JP4198085A JP19808592A JPH0648701A JP H0648701 A JPH0648701 A JP H0648701A JP 4198085 A JP4198085 A JP 4198085A JP 19808592 A JP19808592 A JP 19808592A JP H0648701 A JPH0648701 A JP H0648701A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion catalyst
- reforming reactor
- steam
- burner
- heating
- Prior art date
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 触媒燃焼方式の水蒸気改質反応器に関する。
【構成】 中心部の下方に配置された燃焼触媒（好まし
くは格子状燃焼触媒）、その上方に燃料供給管、空気供
給管及び空気加熱用電気ヒータを配置した加熱室、該加
熱室を囲むように配置された伝熱体を内蔵した伝熱室、
該伝熱室内に配置され、水素分離膜を内蔵した改質触媒
が充填された水蒸気改質反応管を具備してなる水蒸気改
質反応器。
くは格子状燃焼触媒）、その上方に燃料供給管、空気供
給管及び空気加熱用電気ヒータを配置した加熱室、該加
熱室を囲むように配置された伝熱体を内蔵した伝熱室、
該伝熱室内に配置され、水素分離膜を内蔵した改質触媒
が充填された水蒸気改質反応管を具備してなる水蒸気改
質反応器。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は触媒燃焼方式の水蒸気改
質反応器に関する。
質反応器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、水蒸気改質反応器はメタンやメタ
ノールなどの炭化水素や含酸素炭化水素からなる原料ガ
スを、水蒸気改質反応とＣＯシフト反応によって、主に
水素と二酸化炭素とに分解し水素を回収するものであ
る。このような水蒸気改質反応器での反応熱の供給は粒
子状燃焼触媒による加熱またはバーナによる直接加熱が
知られている。
ノールなどの炭化水素や含酸素炭化水素からなる原料ガ
スを、水蒸気改質反応とＣＯシフト反応によって、主に
水素と二酸化炭素とに分解し水素を回収するものであ
る。このような水蒸気改質反応器での反応熱の供給は粒
子状燃焼触媒による加熱またはバーナによる直接加熱が
知られている。
【０００３】従来の水蒸気改質反応器を図２によって説
明する。メタンと水蒸気とを混合した改質原料ガスは水
蒸気改質原料供給管１から水蒸気改質反応管２に導入さ
れ、改質触媒Ａにより見かけ上、主に水素と二酸化炭素
が生成する。生成した水素は水素分離膜３により水素の
みを回収し水素回収ノズル４から排出する。一方、生成
した二酸化炭素を含む未反応原料ガスは未反応ガス排出
管５より排出する。この改質反応に必要な熱源は粒子状
燃焼触媒Ｂを有する加熱室６に空気供給管７からの空気
とメタン配管８より供給するメタンとを触媒燃焼させる
ことによって得られる。燃焼した高温排ガスは加熱室６
を囲撓する伝熱室１１内の伝熱ボール１２により水蒸気
改質反応管２に必要な熱を供給し排ガス管１３より排出
する。なお、９はバーナ用メタンノズルであり、１０は
バーナで起動時のみ粒子状燃焼触媒Ｂの加熱に使用する
ものである。また、バーナ１０による直接加熱の場合は
メタン配管７および粒子状燃焼触媒Ｂがなく、起動時は
メタン燃焼、定常運転時は未反応原料ガスを燃焼させる
ようにしている。
明する。メタンと水蒸気とを混合した改質原料ガスは水
蒸気改質原料供給管１から水蒸気改質反応管２に導入さ
れ、改質触媒Ａにより見かけ上、主に水素と二酸化炭素
が生成する。生成した水素は水素分離膜３により水素の
みを回収し水素回収ノズル４から排出する。一方、生成
した二酸化炭素を含む未反応原料ガスは未反応ガス排出
管５より排出する。この改質反応に必要な熱源は粒子状
燃焼触媒Ｂを有する加熱室６に空気供給管７からの空気
とメタン配管８より供給するメタンとを触媒燃焼させる
ことによって得られる。燃焼した高温排ガスは加熱室６
を囲撓する伝熱室１１内の伝熱ボール１２により水蒸気
改質反応管２に必要な熱を供給し排ガス管１３より排出
する。なお、９はバーナ用メタンノズルであり、１０は
バーナで起動時のみ粒子状燃焼触媒Ｂの加熱に使用する
ものである。また、バーナ１０による直接加熱の場合は
メタン配管７および粒子状燃焼触媒Ｂがなく、起動時は
メタン燃焼、定常運転時は未反応原料ガスを燃焼させる
ようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の燃焼方法では、以下の欠点がある。 （１）バーナ加熱では輻射熱により反応管壁の温度は局
部的に８００℃以上になるため、使用する材質が高価な
ものとなる。 （２）バーナ加熱では、燃焼ガスが起動時と定常運転時
で違うため、安定な燃焼状態を得がたくパイロットバー
ナなど失火対策が必要となり、燃焼器の構造の複雑化、
制御系の複雑化が避けられない。 （３）粒子状燃焼触媒では圧力損失が大きいため、空気
供給にルーツブロワなど高圧力の送風器が必要である。
来の燃焼方法では、以下の欠点がある。 （１）バーナ加熱では輻射熱により反応管壁の温度は局
部的に８００℃以上になるため、使用する材質が高価な
ものとなる。 （２）バーナ加熱では、燃焼ガスが起動時と定常運転時
で違うため、安定な燃焼状態を得がたくパイロットバー
ナなど失火対策が必要となり、燃焼器の構造の複雑化、
制御系の複雑化が避けられない。 （３）粒子状燃焼触媒では圧力損失が大きいため、空気
供給にルーツブロワなど高圧力の送風器が必要である。
【０００５】本発明は上記技術水準に鑑み、従来技術の
不具合を解消した水蒸気改質反応器を提供しようとする
ものである。
不具合を解消した水蒸気改質反応器を提供しようとする
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は （１）中心部の下方に配置された燃焼触媒、その上方に
燃料供給管、空気供給管及び空気加熱用電気ヒータを配
置した加熱室、該加熱室を囲むように配置された伝熱体
を内蔵した伝熱室、該伝熱室内に配置され、水素分離膜
を内蔵した改質触媒が充填された水蒸気改質反応管を具
備してなる水蒸気改質反応器、（２）燃焼触媒が格子状
燃焼触媒である上記（１）記載の水蒸気改質反応器であ
る。
燃料供給管、空気供給管及び空気加熱用電気ヒータを配
置した加熱室、該加熱室を囲むように配置された伝熱体
を内蔵した伝熱室、該伝熱室内に配置され、水素分離膜
を内蔵した改質触媒が充填された水蒸気改質反応管を具
備してなる水蒸気改質反応器、（２）燃焼触媒が格子状
燃焼触媒である上記（１）記載の水蒸気改質反応器であ
る。
【０００７】
【作用】本発明の第一によれば、起動時の燃焼触媒層温
度の制御が容易であり、炭化水素を原料とするバーナが
不要であるため水蒸気改質反応器の制御系が簡素にな
り、燃焼触媒層温度を約４００℃まで昇温すれば原料ガ
スの供給により通常の燃焼範囲外での燃焼が可能なた
め、バーナによる局部的な加熱が防止できる作用を奏す
ることができ、本発明の第二によれば上記作用に加え、
燃焼触媒の圧力損失が小さくなるため、空気供給用送風
器の動力を小さくする作用を奏し得る。
度の制御が容易であり、炭化水素を原料とするバーナが
不要であるため水蒸気改質反応器の制御系が簡素にな
り、燃焼触媒層温度を約４００℃まで昇温すれば原料ガ
スの供給により通常の燃焼範囲外での燃焼が可能なた
め、バーナによる局部的な加熱が防止できる作用を奏す
ることができ、本発明の第二によれば上記作用に加え、
燃焼触媒の圧力損失が小さくなるため、空気供給用送風
器の動力を小さくする作用を奏し得る。
【０００８】
【実施例】本発明の一実施例を図１によって説明する。
図１中、図３と同一符号は図３と同一部を示すので説明
を省略する。図３との相違点は図３のバーナ用メタンノ
ズル９およびバーナ１０を電気ヒータ１３に改良した点
および粒子状燃焼触媒Ｂを格子状燃焼触媒Ｃに変更した
点である。
図１中、図３と同一符号は図３と同一部を示すので説明
を省略する。図３との相違点は図３のバーナ用メタンノ
ズル９およびバーナ１０を電気ヒータ１３に改良した点
および粒子状燃焼触媒Ｂを格子状燃焼触媒Ｃに変更した
点である。
【０００９】この実施例の水蒸気改質反応器における改
質状況も図２において説明したのと異なるところがない
ので説明を省略する。たゞ、図２に示した従来の水蒸気
改質反応器ではメタン配管８より供給されるメタンの一
部をバーナ用メタンノズル９に分岐し、バーナ１０によ
る燃焼により加熱室６内の粒子状燃焼触媒Ｂを４００℃
以上に加熱し、その後、バーナ用メタンノズル９からメ
タン供給を停止するとともにメタン配管８よりメタンを
供給し、粒子状燃焼触媒Ｂにより触媒燃焼を開始し、水
蒸気改質反応器本体を加熱していたが、この実施例装置
では、電気ヒータ１３により空気供給管７から供給され
る空気を加熱し、格子状燃焼触媒Ｃを４００℃以上に昇
温させ、その後、メタン配管８よりメタンを供給して格
子状燃焼触媒Ｃによって触媒燃焼させ、水蒸気改質反応
器本体を加熱するようにした点が異なるのみである。
質状況も図２において説明したのと異なるところがない
ので説明を省略する。たゞ、図２に示した従来の水蒸気
改質反応器ではメタン配管８より供給されるメタンの一
部をバーナ用メタンノズル９に分岐し、バーナ１０によ
る燃焼により加熱室６内の粒子状燃焼触媒Ｂを４００℃
以上に加熱し、その後、バーナ用メタンノズル９からメ
タン供給を停止するとともにメタン配管８よりメタンを
供給し、粒子状燃焼触媒Ｂにより触媒燃焼を開始し、水
蒸気改質反応器本体を加熱していたが、この実施例装置
では、電気ヒータ１３により空気供給管７から供給され
る空気を加熱し、格子状燃焼触媒Ｃを４００℃以上に昇
温させ、その後、メタン配管８よりメタンを供給して格
子状燃焼触媒Ｃによって触媒燃焼させ、水蒸気改質反応
器本体を加熱するようにした点が異なるのみである。
【００１０】図１の実施例装置の加熱室６に、径１００
mm，高さ１００mmで１mmの目開きの格子状燃焼触媒を５
段重ねて充填した。この格子状燃焼触媒Ｃに１５ｍ3 ／
ｈの空気を供給し、６００℃の燃焼ガスを得た時の格子
状燃焼触媒Ｃでの圧力損失は２００mmAqであり、従来の
格子状燃焼触媒Ｂ（粒径３mm，径１００mm×高さ５００
mmのケーシングに充填）における同条件での圧力損失は
２２００mmAqで従来に比べ１／１０に減少した。また、
燃焼ガスの温度は６００±１５℃で安定した運転が可能
であった。
mm，高さ１００mmで１mmの目開きの格子状燃焼触媒を５
段重ねて充填した。この格子状燃焼触媒Ｃに１５ｍ3 ／
ｈの空気を供給し、６００℃の燃焼ガスを得た時の格子
状燃焼触媒Ｃでの圧力損失は２００mmAqであり、従来の
格子状燃焼触媒Ｂ（粒径３mm，径１００mm×高さ５００
mmのケーシングに充填）における同条件での圧力損失は
２２００mmAqで従来に比べ１／１０に減少した。また、
燃焼ガスの温度は６００±１５℃で安定した運転が可能
であった。
【００１１】また、図１の実施例装置の電気ヒータ１３
により前記したように操業した時の格子状燃焼触媒Ｃ層
（径１００mm，高さ３００mm）の温度分布は図３に示す
ようになくなり、起動時の運転操作は容易であったが、
図２に示した従来のバーナ加熱方式による起動時には同
じ格子状燃焼触媒を使用しても図４のようになり、バー
ナ直下の格子状燃焼触媒表面温度は輻射熱で急激に８０
０℃まで上昇するが下流側の温度上昇は遅い。このた
め、燃焼触媒の熱疲労による劣化、崩壊することがあっ
た。
により前記したように操業した時の格子状燃焼触媒Ｃ層
（径１００mm，高さ３００mm）の温度分布は図３に示す
ようになくなり、起動時の運転操作は容易であったが、
図２に示した従来のバーナ加熱方式による起動時には同
じ格子状燃焼触媒を使用しても図４のようになり、バー
ナ直下の格子状燃焼触媒表面温度は輻射熱で急激に８０
０℃まで上昇するが下流側の温度上昇は遅い。このた
め、燃焼触媒の熱疲労による劣化、崩壊することがあっ
た。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、下記の効果が奏され
る。 （１）局部的加熱が防止できるため、装置材料コストが
安価となり、また燃焼触媒の熱疲労、劣化がなくなる。 （２）燃焼触媒層の温度制御が簡単であり、バーナに比
べ安全性が高い。 （３）格子状燃焼触媒を使用すると圧力損失が小さくな
るため、通常の低圧力のブロワが使用でき、消費電力の
軽減ができる。
る。 （１）局部的加熱が防止できるため、装置材料コストが
安価となり、また燃焼触媒の熱疲労、劣化がなくなる。 （２）燃焼触媒層の温度制御が簡単であり、バーナに比
べ安全性が高い。 （３）格子状燃焼触媒を使用すると圧力損失が小さくな
るため、通常の低圧力のブロワが使用でき、消費電力の
軽減ができる。
【図１】本発明の水蒸気改質反応器の一実施例の説明
図。
図。
【図２】従来の水蒸気改質反応器の一態様例の説明図。
【図３】本発明の水蒸気改質反応器の起動時の燃焼触媒
の温度分布図。
の温度分布図。
【図４】従来の水蒸気改質反応器の起動時の燃焼触媒の
温度分布図。
温度分布図。
フロントページの続き (72)発明者 内田 敏之 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 黒田 健之助 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社本社内
Claims (2)
- 【請求項１】 中心部の下方に配置された燃焼触媒、そ
の上方に燃料供給管、空気供給管及び空気加熱用電気ヒ
ータを配置した加熱室、該加熱室を囲むように配置され
た伝熱体を内蔵した伝熱室、該伝熱室内に配置され、水
素分離膜を内蔵した改質触媒が充填された水蒸気改質反
応管を具備してなる水蒸気改質反応器。 - 【請求項２】 燃焼触媒が格子状燃焼触媒である請求項
１記載の水蒸気改質反応器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4198085A JPH0648701A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 水蒸気改質反応器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4198085A JPH0648701A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 水蒸気改質反応器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0648701A true JPH0648701A (ja) | 1994-02-22 |
Family
ID=16385260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4198085A Withdrawn JPH0648701A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 水蒸気改質反応器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648701A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5746985A (en) * | 1994-05-23 | 1998-05-05 | Ngk Insulators, Ltd. | Reforming reactor |
| US6641795B2 (en) | 1997-10-28 | 2003-11-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Reformer and method for operation thereof |
| KR100684771B1 (ko) * | 2005-09-27 | 2007-02-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 개질장치 및 그 구동 방법 |
| JP2009263183A (ja) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Japan Energy Corp | 膜分離型水素製造装置及びそれを用いた水素製造方法 |
| US7662350B2 (en) | 2005-09-27 | 2010-02-16 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel reforming apparatus with first pipe ends closed onto second pipe |
| US7682587B2 (en) | 2005-07-29 | 2010-03-23 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell reformer |
| JP2010100481A (ja) * | 2008-10-23 | 2010-05-06 | Japan Energy Corp | 膜分離型水素製造装置 |
| US8017088B2 (en) | 2005-09-27 | 2011-09-13 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel reformer |
-
1992
- 1992-07-24 JP JP4198085A patent/JPH0648701A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5746985A (en) * | 1994-05-23 | 1998-05-05 | Ngk Insulators, Ltd. | Reforming reactor |
| US6641795B2 (en) | 1997-10-28 | 2003-11-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Reformer and method for operation thereof |
| US7682587B2 (en) | 2005-07-29 | 2010-03-23 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel cell reformer |
| KR100684771B1 (ko) * | 2005-09-27 | 2007-02-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 개질장치 및 그 구동 방법 |
| US7662350B2 (en) | 2005-09-27 | 2010-02-16 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel reforming apparatus with first pipe ends closed onto second pipe |
| US8017088B2 (en) | 2005-09-27 | 2011-09-13 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel reformer |
| JP2009263183A (ja) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Japan Energy Corp | 膜分離型水素製造装置及びそれを用いた水素製造方法 |
| JP2010100481A (ja) * | 2008-10-23 | 2010-05-06 | Japan Energy Corp | 膜分離型水素製造装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |