JPH07483B2 - 熱媒加熱式改質装置 - Google Patents

熱媒加熱式改質装置

Info

Publication number
JPH07483B2
JPH07483B2 JP63269430A JP26943088A JPH07483B2 JP H07483 B2 JPH07483 B2 JP H07483B2 JP 63269430 A JP63269430 A JP 63269430A JP 26943088 A JP26943088 A JP 26943088A JP H07483 B2 JPH07483 B2 JP H07483B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reforming
temperature
catalyst
reformer
heat medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP63269430A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02120203A (ja
Inventor
勇 大澤
Original Assignee
株式会社富士電機総合研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社富士電機総合研究所 filed Critical 株式会社富士電機総合研究所
Priority to JP63269430A priority Critical patent/JPH07483B2/ja
Publication of JPH02120203A publication Critical patent/JPH02120203A/ja
Publication of JPH07483B2 publication Critical patent/JPH07483B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • H01M8/0631Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料電池発電プラントに組み込んで使用する
改質装置に関し、特に改質反応管に充填の改質触媒を熱
媒により間接的に加熱して改質原料を水素リッチな改質
ガスに改質させる熱媒加熱式改質器において改質触媒の
寿命予測機能を備えた改質装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の熱媒加熱式改質装置のシステムフロー図を第3図
(A)および(B)に示す。第3図(A)において、1
は熱媒加熱式改質器であり、2はバーナ燃焼式の熱媒ボ
イラである。3は改質器1と熱媒ボイラ2との間に配管
した熱媒循環ラインである。4は熱媒循環ポンプ、5は
熱媒循環ライン3の途中に接続した熱媒膨張タンク、6
は熱媒流量の調節弁である。
改質器1の構造は第3図(B)に示すように、改質触媒
11を充填した改質反応管12と、反応管12の外周を囲繞し
て熱媒を通流させる外筒13と、改質反応管12の入口およ
び出口側に配した入口ヘッダ14および出口ヘッダ15とか
ら構成されている。入口ヘッダ14には第1図に示すよう
に改質原料供給ライン7が、出口ヘッダ15には改質ガス
取出ライン8が接続され、さらに外筒13の上下端部に熱
媒循環ライン3が接続配管されている。
一方、改質反応管12の中心部に嵌入した保護管16の中に
は外部より改質温度検出センサ9が改質反応管12の出口
近傍に位置して挿入配備されている。このセンサ9は改
質触媒の温度、つまり改質反応温度を検出するものであ
り、第3図(A)に示すようにセンサ9の温度検出値を
制御器10に与えて調節弁6の弁開度を変え、熱媒流量を
調節するようにしている。
上述の改質器システムで熱媒に油等を用い、熱媒ボイラ
2でのバーナ燃焼により昇温させた熱媒を熱媒循環ライ
ン3を通じて改質器1の外筒13との間で循環送流させる
ことにより、改質反応管12内に充填されている改質触媒
11を間接に加熱して吸熱反応である改質反応に必要な熱
量を付与する。
この状態で改質原料供給ライン7を通じてメタノールお
よび水蒸気を所定の比率で混合したものを改質反応管12
へ導入することにより、改質触媒11との接触反応で改質
原料が水素リッチな改質ガスに改質され、その出口ヘッ
ダ15より改質ガス取出ライン8を通じて取り出されて例
えば不図示の燃料電池へ供給される。
なお、かかる熱媒加熱式改質器1は改質反応管12を直接
高温の火炎、燃焼ガスで加熱するバーナ燃焼方式の改質
器と比べ、熱媒流量を調節することにより改質温度の制
御を容易に行なうことができる等の利点を有している。
一方、上述した熱媒加熱式改質器1における改質反応管
12内での改質反応は次のように進行する。すなわち、改
質反応管12の入口より導入された改質原料は、管内をあ
る距離だけ助走した地点から改質反応が開始され、改質
反応管12の出口に到達する間に改質が完了し、改質ガス
として出口より流出する。したがって改質原料および水
蒸気の供給量およびその混合比率、改質圧力を一定とす
ると、改質反応管12内に充填されて熱媒の加熱を受ける
改質触媒層の温度分布は次のようになる。
すなわち、改質反応管12の入口に近い反応領域ではその
吸熱反応により温度が低下し、さらにその下流側の出口
に近い領域では改質の進行とともに吸熱反応が低下する
ので温度が再び高まるような温度分布を示す。
なお、改質原料としてのメタノールを水蒸気改質する場
合の適正改質温度は250〜300℃程度である。
前述した改質運転の過程で改質温度の適正維持、ならび
に改質触媒の過熱劣化の防止を図るために、第3図
(A)に示すように改質温度検出センサ9で改質反応温
度を検出し、その検出値を基に調節弁6の弁開度を調節
して熱媒流量をコントロールするようにしている。ま
た、改質ガスの組成はこの改質反応管出口温度により決
まることから、通常は改質温度検出センサ9の温度検出
端位置は改質反応管12の出口付近に固定式に設定されて
いる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、熱媒加熱式改質器に対し、前記のように改質
反応管内の所定位置に改質温度検出センサを挿入配備
し、その出力信号を基に熱媒による改質器の加熱条件を
制御するものでは、原料中に含まれる触媒被毒物質によ
る触媒の劣化状況が全ての触媒が被毒されるまで把握で
きない。
すなわち、最近はメタノールは海外からの輸入品が多
く、その場合、タンカー移送の際にメタノール中に触媒
被毒を引き起こす物質の混入が認められる場合が多く、
この物質はメタノール改質温度が低いがゆえに触媒の表
面に付着するなどして触媒毒となる。
その被毒の進行は原料の入口側から始まり、徐々に出口
側へ進行し最後には触媒は完全に被毒される。その場合
の触媒層の温度は第2図に示すようにその低温ピーク部
は下方へと被毒進行と共に移動していく。すなわち、
A、BおよびCはそれぞれ運転初期、運転中期および運
転終期の改質反応管12内の温度分布を示す曲線である。
a、bおよびcはそれぞれ曲線A、BおよびCで示す改
質反応の終了点を示す。a、bおよびc点より下方が将
来使用可能な触媒層である。
これは被毒された触媒上では反応が起らず被毒されてい
ない触媒層上で吸熱反応である改質反応が起る事を考え
れば当然のことである。
本発明は、上述の点にかんがみ成されたものであり、そ
の目的は触媒の被毒の進行状況を常に把握でき、その触
媒寿命時期を事前に正確にかみ、その触媒効換を適確に
行なえるようにすることにある。
〔課題を解決するための手段〕
このような目的を達成するために、本発明は、改質器内
において改質反応管の長手方向に沿って所定の間隔をも
って設けられ、該改質反応管に充填されている改質触媒
の温度を間接的に検出する複数の温度センサと、前記改
質器に投入される改質原料を積算する積算手段と、前記
温度センサおよび前記積算手段によって検出された結果
から前記改質触媒の寿命を予測する演算を行なう演算手
段とを備えたことを特徴とする。
〔作 用〕
本発明によれば、改質器の温度と改質原料の積算流量か
ら改質触媒の被毒の進行程度を検出することにより、改
質触媒の寿命予測を行なうことができる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第1図は本発明の実施例を示す。第1図において第3図
と同一の個所には同一の符号を付す。改質器1の基本構
成は第3図と同様であるが、改質反応管12内の保護管16
内に外部より挿入した温度センサ9が改質反応管12の長
手方向に複数個取付けられている。温度センサ9のうち
の一番下に位置している温度センサ9Aで検出された温度
の温度検出信号107は制御器10に入力され、従来と同様
に制御器10を介して熱媒循環ライン3に介装した流量調
節弁6の弁開度を調節して改質器1に必要な熱を与える
ように熱媒の循環流量を制御する。
また、改質反応管12の長手方向に並んだ複数の温度セン
サ9によって検出された温度の温度検出信号は、演算器
18に送出されて、第2図に示す改質反応管12の温度分布
および積算計20によって算出された原料の積算投入量よ
り、触媒の劣化速度が計算され、改質反応管12に充填さ
れている触媒総量から将来改質可能な改質原料の量が算
出され、次に示す式によりその寿命時期を予測すること
ができた。
ここで L:触媒寿命[日] F0:第2図で温度がa点よりb点まで降下する間に供給
された原料の量[kl] H0:第2図でのa点とb点の間の長さ[m] H1:第2図でb点より下の触媒層の長さ[m] F1:現在(第2図b点に温度ポントがある時点)以降に
改質器に供給する原料の量[kl/日] 以上説明したように、複数の温度センサの温度が最も低
い点、すなわち低温ピークをすぎた後、所定の反応を完
了する温度ポイントを経時的に監視することができ、改
質触媒の被毒の進行状況の把握が可能となり同時に改質
原料の積算投入量を計測することにより触媒交換の時期
を正確に予測することができる。その結果、触媒劣化の
進行による未改質ガスの発生等のトラブルを事前に防止
することができる。
なお、通常の火炎輻射または高温ガスによる対流加熱に
よる改質器では熱媒体による加熱に比べ均一な加熱が不
可能であるためこのような低温ピークの被毒に進行に見
合った下部への移行は顕著に現われてこない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明においては、改質反応管内
に挿入した温度センサで改質温度を検出し、このセンサ
の検出信号により上部の被毒している触媒層と実際に改
質反応に関与している触媒の含み高さおよび触媒量を算
出し、一方、充填されている触媒総量より将来使用可能
な触媒量を算出するようにしたので、この量と原料供給
量より触媒の寿命時期を正確に知ることができ、改質器
より発生するガス品質の管理を正確かつ容易に行なうこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の熱媒加熱式改質器の改質温度制
御装置の構成図、 第2図は運転時期による改質反応管内の温度分布を示す
図、 第3図は従来の改質装置の構成図である。 1……改質器、 3……熱媒循環ライン、 6……熱媒流量調節弁、 7……改質原料供給ライン、 8……改質ガス取出ライン、 9……温度センサ、 10……制御器、 11……改質触媒、 12……改質反応管、 13……外筒、 14……入口ヘッダ、 15……出口ヘッダ、 16……保護管、 18……演算器、 20……積算計。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】改質器内において改質反応管の長手方向に
    沿って所定の間隔をもって設けられ、該改質反応管に充
    填されている改質触媒の温度を間接的に検出する複数の
    温度センサと、 前記改質器に投入される改質原料を積算する積算手段
    と、 前記温度センサおよび前記積算手段によって検出された
    結果から前記改質触媒の寿命を予測する演算を行なう演
    算手段と を備えたことを特徴とする熱媒加熱式改質装置。
JP63269430A 1988-10-27 1988-10-27 熱媒加熱式改質装置 Expired - Fee Related JPH07483B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63269430A JPH07483B2 (ja) 1988-10-27 1988-10-27 熱媒加熱式改質装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63269430A JPH07483B2 (ja) 1988-10-27 1988-10-27 熱媒加熱式改質装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02120203A JPH02120203A (ja) 1990-05-08
JPH07483B2 true JPH07483B2 (ja) 1995-01-11

Family

ID=17472322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63269430A Expired - Fee Related JPH07483B2 (ja) 1988-10-27 1988-10-27 熱媒加熱式改質装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07483B2 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19623998C1 (de) * 1996-06-15 1997-08-28 Daimler Benz Ag Reformierungsreaktor mit Katalysatorpelletschüttung, insbesondere zur Wasserdampfreformierung von Methanol
JP4891487B2 (ja) * 2001-03-30 2012-03-07 株式会社東芝 燃料電池発電システム
JP4986390B2 (ja) * 2003-10-27 2012-07-25 京セラ株式会社 燃料電池組立体
JP2007223843A (ja) * 2006-02-23 2007-09-06 Toshiba Corp 水素製造装置及び製造方法
BRPI0814196A2 (pt) 2007-07-05 2015-01-27 Saudi Basic Ind Corp Processo para executar uma reação endotérmica
JP5171342B2 (ja) * 2008-03-28 2013-03-27 アイシン精機株式会社 改質装置の燃焼装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02120203A (ja) 1990-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100587518B1 (ko) 연료전지 동력장치의 예열장치
US3541729A (en) Compact reactor-boiler combination
EP2173000A1 (en) Fuel battery system and its activating method
KR20070019986A (ko) 콤팩트형 증기 개질기
KR100623572B1 (ko) 연료 개질 시스템 및 연료 개질 시스템의 예열방법
CN101410674A (zh) 在燃烧过程中的温度控制
CN110100339A (zh) 燃料电池系统
JPH11106204A (ja) 水素製造装置及び水素製造方法
JPH07483B2 (ja) 熱媒加熱式改質装置
US4101376A (en) Tubular heater for cracking hydrocarbons
US20040163313A1 (en) Hydrogen generation apparatus
US8057560B2 (en) Fuel processor having movable burner, method of operating the same, and fuel cell system having the same
JP3586989B2 (ja) 燃料電池発電装置の生成水回収装置
EP1883130B1 (en) Heat management of carbon monoxide remover and reformer for fuel cell
JP3820765B2 (ja) 燃料反応器
JP3284820B2 (ja) 燃料改質器の温度制御装置
CN110474073B (zh) 检测固态氧化物燃料电池系统内部积碳的方法及装置
US7163566B2 (en) Method of operating a gas generating system and a gas generating system
JPS58119166A (ja) 燃料改質器内蔵型燃料電池装置
JPH0360401A (ja) メタノール改質反応装置
JPH06349510A (ja) 燃料電池用燃料改質器の温度制御装置
JP2005216615A (ja) 燃料処理装置及び燃料電池発電システム
JPH07106881B2 (ja) 燃料電池用改質器装置
JPS63319043A (ja) 熱媒加熱式改質器の改質温度制御装置
JP2005067952A (ja) 改質システム及び改質システムの暖機方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees