JPH1036101A - 水蒸気改質器 - Google Patents
水蒸気改質器Info
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- JPH1036101A JPH1036101A JP19210996A JP19210996A JPH1036101A JP H1036101 A JPH1036101 A JP H1036101A JP 19210996 A JP19210996 A JP 19210996A JP 19210996 A JP19210996 A JP 19210996A JP H1036101 A JPH1036101 A JP H1036101A
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- catalyst
- gas
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical 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
- B01J8/06—Chemical 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 in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
- B01J8/067—Heating or cooling the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00026—Controlling or regulating the heat exchange system
- B01J2208/00035—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
- B01J2208/00044—Temperature measurement
- B01J2208/00061—Temperature measurement of the reactants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
- B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
- B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders
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- 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】
【課題】 内管の下端で反転するときの生成ガスの温度
を実際に計測し得るようにする。 【解決手段】 高温の熱媒体82中に配置された触媒管
59の一端側から水蒸気と炭化水素ガスとを混合した原
料ガス83を、前記触媒管59の内側面と内管62の外
側面との間に供給し、触媒管59の内側面と内管62の
外側面との間に充填された触媒65及び熱媒体82及び
内管62の内側の生成ガス84の熱によって原料ガス8
3を反応させ、水素を含む生成ガス84と成るようにす
る。そして、生成ガス84は、触媒管59の他端閉塞部
で反転され、伝熱促進体66が設けられた内管62の内
部を通って外部へ排出されるようにする。内管62の他
端で反転されるときの生成ガス84の温度は性能を調べ
る上で重要となるが、伝熱促進体66の内部に配置した
熱電対67によって実際に計測させることができるよう
にする。
を実際に計測し得るようにする。 【解決手段】 高温の熱媒体82中に配置された触媒管
59の一端側から水蒸気と炭化水素ガスとを混合した原
料ガス83を、前記触媒管59の内側面と内管62の外
側面との間に供給し、触媒管59の内側面と内管62の
外側面との間に充填された触媒65及び熱媒体82及び
内管62の内側の生成ガス84の熱によって原料ガス8
3を反応させ、水素を含む生成ガス84と成るようにす
る。そして、生成ガス84は、触媒管59の他端閉塞部
で反転され、伝熱促進体66が設けられた内管62の内
部を通って外部へ排出されるようにする。内管62の他
端で反転されるときの生成ガス84の温度は性能を調べ
る上で重要となるが、伝熱促進体66の内部に配置した
熱電対67によって実際に計測させることができるよう
にする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水蒸気改質器に関
するものである。より詳しくは、内管の下端で反転する
ときの生成ガスの温度を計測し得るようにした水蒸気改
質器に関するものである。
するものである。より詳しくは、内管の下端で反転する
ときの生成ガスの温度を計測し得るようにした水蒸気改
質器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】水蒸気とメタン等の炭化水素ガスから水
素を生成させるために、従来から水蒸気改質器が使用さ
れている。該水蒸気改質器の一例を図7によって説明す
る。
素を生成させるために、従来から水蒸気改質器が使用さ
れている。該水蒸気改質器の一例を図7によって説明す
る。
【0003】1は中空の改質器本体であって、垂直に延
びる筒状の外胴2の下端部を、下鏡板3によって閉塞さ
れ、外胴2の外側中間位置に設けたスカート4によって
架台等の固定構造物5に支持されている。
びる筒状の外胴2の下端部を、下鏡板3によって閉塞さ
れ、外胴2の外側中間位置に設けたスカート4によって
架台等の固定構造物5に支持されている。
【0004】外胴2の下端部近傍には、熱媒体入口ノズ
ル6が設けられ、外胴2の上端部近傍には、熱媒体出口
ノズル7が設けられている。
ル6が設けられ、外胴2の上端部近傍には、熱媒体出口
ノズル7が設けられている。
【0005】外胴2の上端には管板8が設けられてお
り、外胴2の内部には内胴9が外胴2と同軸に挿入され
ていて、内胴9の上端は管板8に接し、外胴2の内面に
取付けられたボルト(図示せず)にて内胴9が支持され
ている。
り、外胴2の内部には内胴9が外胴2と同軸に挿入され
ていて、内胴9の上端は管板8に接し、外胴2の内面に
取付けられたボルト(図示せず)にて内胴9が支持され
ている。
【0006】内胴9の下端部近傍には、熱媒体入口管1
0が熱媒体入口ノズル6と同軸に位置するよう設けら
れ、内胴9の上端部近傍には、連通する熱媒体出口管1
1が熱媒体出口ノズル7と同軸に位置するよう設けられ
ている。
0が熱媒体入口ノズル6と同軸に位置するよう設けら
れ、内胴9の上端部近傍には、連通する熱媒体出口管1
1が熱媒体出口ノズル7と同軸に位置するよう設けられ
ている。
【0007】更に、内胴9の外側面と外胴2の内側面と
の間の空間、並びに下鏡板3の内底面と管板8の下面と
の間の空間には、断熱材12が充填されている。
の間の空間、並びに下鏡板3の内底面と管板8の下面と
の間の空間には、断熱材12が充填されている。
【0008】管板8の上面には、外胴2とほぼ同径の流
体室形成胴13が外胴2と同一軸線になるように設けて
あって、この流体室形成胴13の下端部と前記外胴2の
上端部とは、ボルト等の締結手段14によって固着さ
れ、管板8は、流体室形成胴13の下端部と外胴2の上
端部との間で固く挟持されている。
体室形成胴13が外胴2と同一軸線になるように設けて
あって、この流体室形成胴13の下端部と前記外胴2の
上端部とは、ボルト等の締結手段14によって固着さ
れ、管板8は、流体室形成胴13の下端部と外胴2の上
端部との間で固く挟持されている。
【0009】流体室形成胴13の下端部近傍には、原料
流体入口ノズル15が設けられ、又、流体室形成胴13
の上端部近傍には、生成流体出口ノズル16が設けられ
ている。
流体入口ノズル15が設けられ、又、流体室形成胴13
の上端部近傍には、生成流体出口ノズル16が設けられ
ている。
【0010】更に、流体室形成胴13の内部には、上部
内胴17が流体室形成胴13と同軸に設けられている。
内胴17が流体室形成胴13と同軸に設けられている。
【0011】この上部内胴17の下端部近傍には、原料
流体入口管18が原料流体入口ノズル15と同軸に位置
するように設けられ、上部内胴17の上端部近傍には、
生成流体出口管19が生成流体出口ノズル16と同軸に
位置するように設けられている。
流体入口管18が原料流体入口ノズル15と同軸に位置
するように設けられ、上部内胴17の上端部近傍には、
生成流体出口管19が生成流体出口ノズル16と同軸に
位置するように設けられている。
【0012】又、流体室形成胴13の内部には、原料流
体入口管18と生成流体出口管19との間の位置で、流
体室形成胴13の内面に密接する上部管板20が設けら
れている。そして流体室形成胴13の上端には改質器蓋
21が、ボルト等の締結手段22によって固着されてい
る。
体入口管18と生成流体出口管19との間の位置で、流
体室形成胴13の内面に密接する上部管板20が設けら
れている。そして流体室形成胴13の上端には改質器蓋
21が、ボルト等の締結手段22によって固着されてい
る。
【0013】更に、上部内胴17の外側面と、流体室形
成胴13の内側面と、管板8の上面外周近傍と、改質器
蓋21の下面外周近傍とによって囲まれている空間に
は、断熱材23が充填されている。
成胴13の内側面と、管板8の上面外周近傍と、改質器
蓋21の下面外周近傍とによって囲まれている空間に
は、断熱材23が充填されている。
【0014】そして、内胴9の内部には垂直に延びる複
数の(図には1個のみを示す)触媒管24が配置され、
内胴9の内部に設けてある多数の邪魔板25及びタイロ
ッド(図示せず)によって振れ止めされ得るよう支持さ
れている。
数の(図には1個のみを示す)触媒管24が配置され、
内胴9の内部に設けてある多数の邪魔板25及びタイロ
ッド(図示せず)によって振れ止めされ得るよう支持さ
れている。
【0015】この触媒管24の上端は、管板8に穿設さ
れた管孔に内接固着されており、触媒管24の下端は、
閉塞した形状になっている。
れた管孔に内接固着されており、触媒管24の下端は、
閉塞した形状になっている。
【0016】各触媒管24の内部には、内管26が遊嵌
状態で挿入されていて、内管26の上端は上部管板20
に穿設された管孔に内接固着されており、内管26の下
端は触媒管24の下端近くで開口している。
状態で挿入されていて、内管26の上端は上部管板20
に穿設された管孔に内接固着されており、内管26の下
端は触媒管24の下端近くで開口している。
【0017】そして、各内管26の外側面と触媒管24
の内側面との間には、水蒸気(H2O)とメタン(C
H4)から水素(H2)を生成させるためのペレット状を
した触媒27が充填されている。
の内側面との間には、水蒸気(H2O)とメタン(C
H4)から水素(H2)を生成させるためのペレット状を
した触媒27が充填されている。
【0018】尚、図中、28はヘリウム(He)などの
熱媒体、29は水蒸気(H2O)やメタン(CH4)など
を混合して成る原料ガス、30は水素(H2)を含む生
成ガス、31は流体室形成胴13の内側面と管板8の上
面と上部管板20の下面により形成される原料ガス室、
32は流体室形成胴13の内側面と上部管板20の上面
と改質器蓋21の下面により形成される生成ガス室であ
る。
熱媒体、29は水蒸気(H2O)やメタン(CH4)など
を混合して成る原料ガス、30は水素(H2)を含む生
成ガス、31は流体室形成胴13の内側面と管板8の上
面と上部管板20の下面により形成される原料ガス室、
32は流体室形成胴13の内側面と上部管板20の上面
と改質器蓋21の下面により形成される生成ガス室であ
る。
【0019】上述した水蒸気改質器では、熱媒体入口管
10にヘリウム(He)等の高温の熱媒体28を供給す
ると、該熱媒体28は、内胴9の内部を邪魔板25に阻
止されつつその間を迂回しながら下方から上方へ向って
流通し、熱媒体出口管11から外部へ流出する。
10にヘリウム(He)等の高温の熱媒体28を供給す
ると、該熱媒体28は、内胴9の内部を邪魔板25に阻
止されつつその間を迂回しながら下方から上方へ向って
流通し、熱媒体出口管11から外部へ流出する。
【0020】一方、原料流体入口管18に水蒸気(H2
O)とメタン(CH4)とを混合した原料ガス29を供
給すると、該原料ガス29は、流体室形成胴13の内側
面と管板8の上面と上部管板20の下面により形成され
る原料ガス室31を経て、触媒管24の内側面と内管2
6の外側面との間に充填されている触媒27の内部を上
方から下方へ向って流通する。
O)とメタン(CH4)とを混合した原料ガス29を供
給すると、該原料ガス29は、流体室形成胴13の内側
面と管板8の上面と上部管板20の下面により形成され
る原料ガス室31を経て、触媒管24の内側面と内管2
6の外側面との間に充填されている触媒27の内部を上
方から下方へ向って流通する。
【0021】このとき、熱媒体28から触媒管24を介
して伝達される熱エネルギーと触媒27、及び内管26
の内部の生成ガス30から内管26を介して伝達される
熱エネルギーと触媒27とにより、原料ガス29に含ま
れている水蒸気(H2O)とメタン(CH4)とが反応
し、水素(H2)と一酸化炭素(CO)とが生成され
る。
して伝達される熱エネルギーと触媒27、及び内管26
の内部の生成ガス30から内管26を介して伝達される
熱エネルギーと触媒27とにより、原料ガス29に含ま
れている水蒸気(H2O)とメタン(CH4)とが反応
し、水素(H2)と一酸化炭素(CO)とが生成され
る。
【0022】又、上記変性反応により生成された一酸化
炭素(CO)と混合ガスに含まれている水蒸気(H
2O)とから、水素(H2)と二酸化炭素(CO2)が生
成される。
炭素(CO)と混合ガスに含まれている水蒸気(H
2O)とから、水素(H2)と二酸化炭素(CO2)が生
成される。
【0023】この水素(H2)を主成分とする生成ガス
30は、内管26の下端で反転して内管26の内部へ流
入し、該内管26の内部を下方から上方へ向って流通し
た後、流体室形成胴13の内側面と上部管板20の上面
と改質器蓋21の下面により形成される生成ガス室32
を経て、生成流体出口管19から外部へ排出される。
30は、内管26の下端で反転して内管26の内部へ流
入し、該内管26の内部を下方から上方へ向って流通し
た後、流体室形成胴13の内側面と上部管板20の上面
と改質器蓋21の下面により形成される生成ガス室32
を経て、生成流体出口管19から外部へ排出される。
【0024】これにより、原料流体入口管18に供給さ
れた水蒸気(H2O)とメタン(CH4)とが混合されて
成る原料ガス29は、生成流体出口管19から水素(H
2)を主成分とする生成ガス30として収集され、化学
プラント等で使用されることになる。
れた水蒸気(H2O)とメタン(CH4)とが混合されて
成る原料ガス29は、生成流体出口管19から水素(H
2)を主成分とする生成ガス30として収集され、化学
プラント等で使用されることになる。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の水蒸気改質器には、以下のような問題があった。
来の水蒸気改質器には、以下のような問題があった。
【0026】即ち、水蒸気改質器内における熱媒体28
の温度や、原料ガス29の温度や、生成ガス30の温度
は、図8にそれぞれ線イ(熱媒体28の温度),ロ(原
料ガス29の温度),ハ(生成ガス30の温度)で示す
ようなものになると考えられるが、特に、内管26の下
端で反転するときの生成ガス30の温度ニは、水蒸気改
質器全体の性能を知る上で極めて重要なものであり、内
管26の下端で反転するときの生成ガス30の温度ニを
実際に計測する手段はなかった。
の温度や、原料ガス29の温度や、生成ガス30の温度
は、図8にそれぞれ線イ(熱媒体28の温度),ロ(原
料ガス29の温度),ハ(生成ガス30の温度)で示す
ようなものになると考えられるが、特に、内管26の下
端で反転するときの生成ガス30の温度ニは、水蒸気改
質器全体の性能を知る上で極めて重要なものであり、内
管26の下端で反転するときの生成ガス30の温度ニを
実際に計測する手段はなかった。
【0027】本発明は、上述の実情に鑑み、内管の下端
で反転するときの生成ガスの温度を実際に計測し得るよ
うにした水蒸気改質器を提供することを目的とするもの
である。
で反転するときの生成ガスの温度を実際に計測し得るよ
うにした水蒸気改質器を提供することを目的とするもの
である。
【0028】
【課題を解決するための手段】本発明は、高温の熱媒体
が流通する雰囲気中に配置され、一端から水蒸気と炭化
水素ガスとを混合した原料ガスが供給され且つ他端が閉
塞された触媒管と、該触媒管の閉塞された他端近傍に一
端が位置され且つ触媒管の外部に他端が位置するよう触
媒管へ挿入された内管と、前記触媒管の内側面と内管の
外側面との間に充填された触媒とを備えた水蒸気改質器
において、前記内管に、原料ガスの流れを迂回させる伝
熱促進体を挿脱可能に配置し、伝熱促進体の内部に、触
媒管の閉塞された他端近傍に先端が配置されるよう熱電
対を交換自在に挿入したことを特徴とする水蒸気改質器
にかかるものである。
が流通する雰囲気中に配置され、一端から水蒸気と炭化
水素ガスとを混合した原料ガスが供給され且つ他端が閉
塞された触媒管と、該触媒管の閉塞された他端近傍に一
端が位置され且つ触媒管の外部に他端が位置するよう触
媒管へ挿入された内管と、前記触媒管の内側面と内管の
外側面との間に充填された触媒とを備えた水蒸気改質器
において、前記内管に、原料ガスの流れを迂回させる伝
熱促進体を挿脱可能に配置し、伝熱促進体の内部に、触
媒管の閉塞された他端近傍に先端が配置されるよう熱電
対を交換自在に挿入したことを特徴とする水蒸気改質器
にかかるものである。
【0029】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。
られる。
【0030】高温の熱媒体が流通する雰囲気中に配置さ
れた触媒管の一端側から水蒸気と炭化水素ガスとを混合
した原料ガスを、前記触媒管の内側面と内管の外側面と
の間に供給し、触媒管の内側面と内管の外側面との間に
充填された触媒及び熱媒体の熱によって水蒸気と炭化水
素ガスとを混合した原料ガスを反応させ、水素を含む生
成ガスとする。
れた触媒管の一端側から水蒸気と炭化水素ガスとを混合
した原料ガスを、前記触媒管の内側面と内管の外側面と
の間に供給し、触媒管の内側面と内管の外側面との間に
充填された触媒及び熱媒体の熱によって水蒸気と炭化水
素ガスとを混合した原料ガスを反応させ、水素を含む生
成ガスとする。
【0031】該生成ガスは、触媒管の閉塞された他端部
で反転して内管の内部へ入り、内管を通って、触媒管の
外部に位置される他端から取り出される。
で反転して内管の内部へ入り、内管を通って、触媒管の
外部に位置される他端から取り出される。
【0032】そして、内管の内部を流通する生成ガスを
内管に挿入した伝熱促進体によって迂回させ、内管の内
部を流通する生成ガスの熱エネルギーを、触媒管と内管
との間を流通する原料ガスへ効率よく伝達させることに
より、触媒管と内管との間を流通する生成ガスの温度の
上昇を図る。
内管に挿入した伝熱促進体によって迂回させ、内管の内
部を流通する生成ガスの熱エネルギーを、触媒管と内管
との間を流通する原料ガスへ効率よく伝達させることに
より、触媒管と内管との間を流通する生成ガスの温度の
上昇を図る。
【0033】更に、伝熱促進体の内部に配置した熱電対
によって、内管の他端で反転されるときの生成ガスの温
度を実際に計測させるようにする。
によって、内管の他端で反転されるときの生成ガスの温
度を実際に計測させるようにする。
【0034】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例と共に説明する。
示例と共に説明する。
【0035】図1〜図6は、本発明の実施の形態の一例
である。
である。
【0036】図中、33は中空の改質器本体であって、
垂直に延びる筒状の外胴34の下端部を、ドレン排出部
35を有するマンホール蓋36によって閉塞され、外胴
34の外側中間位置に設けたスカート37によって架台
等の固定構造物38に支持されている。
垂直に延びる筒状の外胴34の下端部を、ドレン排出部
35を有するマンホール蓋36によって閉塞され、外胴
34の外側中間位置に設けたスカート37によって架台
等の固定構造物38に支持されている。
【0037】外胴34の下端部近傍には、熱媒体入口ノ
ズル39が設けられ、外胴34の上端部近傍には、熱媒
体出口ノズル40が設けられている。
ズル39が設けられ、外胴34の上端部近傍には、熱媒
体出口ノズル40が設けられている。
【0038】外胴34の上端には管板41が設けられて
おり、外胴34の内部には内胴42が外胴34と同軸に
挿入されていて、内胴42の上端は管板41に接し、外
胴34の内面に取付けられたボルト(図示せず)にて内
胴42が支持されている。
おり、外胴34の内部には内胴42が外胴34と同軸に
挿入されていて、内胴42の上端は管板41に接し、外
胴34の内面に取付けられたボルト(図示せず)にて内
胴42が支持されている。
【0039】内胴42の下端部近傍には、熱媒体入口管
43が熱媒体入口ノズル39と同軸に位置するよう設け
られ、内胴42の上端部近傍には、熱媒体出口管44が
熱媒体出口ノズル40と同軸に位置するよう設けられて
いる。
43が熱媒体入口ノズル39と同軸に位置するよう設け
られ、内胴42の上端部近傍には、熱媒体出口管44が
熱媒体出口ノズル40と同軸に位置するよう設けられて
いる。
【0040】更に、内胴42の外側面と外胴34の内側
面との間の空間、並びに、マンホール蓋36の内底面と
管板41の下面との間の空間には、断熱材45が充填さ
れている。
面との間の空間、並びに、マンホール蓋36の内底面と
管板41の下面との間の空間には、断熱材45が充填さ
れている。
【0041】管板41の上面には、外胴34とほぼ同径
の原料流体室形成胴46が外胴34と同一軸線になるよ
うに設けてあって、この原料流体室形成胴46の下端部
と前記外胴34の上端部とは、ボルト等の締結手段47
によって固着され、管板41は、原料流体室形成胴46
の下端部と外胴34の上端部との間で固く挟持されてい
る。
の原料流体室形成胴46が外胴34と同一軸線になるよ
うに設けてあって、この原料流体室形成胴46の下端部
と前記外胴34の上端部とは、ボルト等の締結手段47
によって固着され、管板41は、原料流体室形成胴46
の下端部と外胴34の上端部との間で固く挟持されてい
る。
【0042】原料流体室形成胴46の下端部近傍には、
原料流体入口ノズル48が設けられ、原料流体室形成胴
46の上端部近傍には、生成流体出口ポート部49が設
けられ、原料流体入口ノズル48と干渉しない位置に
は、熱電対コネクションボックス端子50が設けられて
いる。
原料流体入口ノズル48が設けられ、原料流体室形成胴
46の上端部近傍には、生成流体出口ポート部49が設
けられ、原料流体入口ノズル48と干渉しない位置に
は、熱電対コネクションボックス端子50が設けられて
いる。
【0043】更に、原料流体室形成胴46の内部には、
上部内胴51が原料流体室形成胴46と同軸に設けられ
ている。
上部内胴51が原料流体室形成胴46と同軸に設けられ
ている。
【0044】この上部内胴51の下端部近傍には、原料
流体入口管52が原料流体入口ノズル48と同軸に位置
するように設けられ、上部内胴51の上端部近傍には、
生成流体出口管53が生成流体出口ポート部49を貫通
配置され、原料流体入口管52と干渉しない位置には、
熱電対取出用開口54が熱電対コネクションボックス端
子50に接続するように設けられている。
流体入口管52が原料流体入口ノズル48と同軸に位置
するように設けられ、上部内胴51の上端部近傍には、
生成流体出口管53が生成流体出口ポート部49を貫通
配置され、原料流体入口管52と干渉しない位置には、
熱電対取出用開口54が熱電対コネクションボックス端
子50に接続するように設けられている。
【0045】又、原料流体室形成胴46の内部には、生
成流体出口管53の位置に、上部内胴51の内面に密接
し生成流体出口管53に連通されるリング状ヘッダ55
が設けられている。そして原料流体室形成胴46の上端
には上鏡蓋56が、ボルト等の締結手段57によって固
着されている。
成流体出口管53の位置に、上部内胴51の内面に密接
し生成流体出口管53に連通されるリング状ヘッダ55
が設けられている。そして原料流体室形成胴46の上端
には上鏡蓋56が、ボルト等の締結手段57によって固
着されている。
【0046】更に、上部内胴51の外側面と、原料流体
室形成胴46の内側面と、管板41の上面外周近傍と、
上鏡蓋56の下面とによって囲まれている空間には、断
熱材58が充填されている。
室形成胴46の内側面と、管板41の上面外周近傍と、
上鏡蓋56の下面とによって囲まれている空間には、断
熱材58が充填されている。
【0047】そして、内胴42の内部には垂直に延びる
複数の(図には1個のみを示す)触媒管59が配置さ
れ、内胴42の内部に設けてある多数のオリフィス板6
0及びタイロッド(図示せず)によって振れ止めされ得
るよう支持されている。
複数の(図には1個のみを示す)触媒管59が配置さ
れ、内胴42の内部に設けてある多数のオリフィス板6
0及びタイロッド(図示せず)によって振れ止めされ得
るよう支持されている。
【0048】この触媒管59の上端は、図3に示すよう
に、管板41に穿設された管孔61に内接固着されてお
り、触媒管59の下端は、閉塞した形状になっている。
に、管板41に穿設された管孔61に内接固着されてお
り、触媒管59の下端は、閉塞した形状になっている。
【0049】各触媒管59の内部には、内管62が遊嵌
状態で挿入されていて、内管62の上端は、内管62と
同一軸線上に延びる継足管63、及び、継足管63から
側方に分岐される分岐管64を介してリング状ヘッダ5
5に連通されており、内管62の下端は触媒管59の下
端近くで開口している。
状態で挿入されていて、内管62の上端は、内管62と
同一軸線上に延びる継足管63、及び、継足管63から
側方に分岐される分岐管64を介してリング状ヘッダ5
5に連通されており、内管62の下端は触媒管59の下
端近くで開口している。
【0050】そして、各内管62の外側面と触媒管59
の内側面との間には、水蒸気(H2O)とメタン(C
H4)から水素(H2)を生成させるためのペレット状を
した触媒65が充填されている。
の内側面との間には、水蒸気(H2O)とメタン(C
H4)から水素(H2)を生成させるためのペレット状を
した触媒65が充填されている。
【0051】更に、内管62の内部には、螺旋状の外面
を有する中空の伝熱促進体66が挿入され、伝熱促進体
66の内部には、内管下端の温度を計測するための熱電
対67が着脱可能に挿入配置されている。
を有する中空の伝熱促進体66が挿入され、伝熱促進体
66の内部には、内管下端の温度を計測するための熱電
対67が着脱可能に挿入配置されている。
【0052】より詳細には、図4に示すように、触媒管
59内部の下端部には、多数のガス通過孔68を有する
リング状の触媒受け69と、多数のガス通過孔70を有
する筒状の内管受け71を一体にした逆ハット型の支持
部材72が挿入配置されており、内管62の下端部に形
成したテーパ部73により、内管62の下端部を支持部
材72へと案内させるようになっている。
59内部の下端部には、多数のガス通過孔68を有する
リング状の触媒受け69と、多数のガス通過孔70を有
する筒状の内管受け71を一体にした逆ハット型の支持
部材72が挿入配置されており、内管62の下端部に形
成したテーパ部73により、内管62の下端部を支持部
材72へと案内させるようになっている。
【0053】そして、内管62内部の下端部には、多数
のガス通過孔74を有するリング状の伝熱促進体受け7
5が設けられており、伝熱促進体66の下端に形成され
たテーパ部76により伝熱促進体受け75の伝熱促進体
支持孔77に案内されると共に、伝熱促進体66の下端
に形成されたテーパ部76が伝熱促進体支持孔77に形
成されたテーパ部78に係合されることにより伝熱促進
体66の下端が位置決めされることになる。
のガス通過孔74を有するリング状の伝熱促進体受け7
5が設けられており、伝熱促進体66の下端に形成され
たテーパ部76により伝熱促進体受け75の伝熱促進体
支持孔77に案内されると共に、伝熱促進体66の下端
に形成されたテーパ部76が伝熱促進体支持孔77に形
成されたテーパ部78に係合されることにより伝熱促進
体66の下端が位置決めされることになる。
【0054】尚、熱電対67の先端に嵌着された位置決
スリーブ79の外面は、図5に示すように、円筒型とし
ても、図6に示すように、テーパ状としてもどちらでも
良い。但し、図5に示すように、位置決スリーブ79の
外面が円筒型をしている場合には、位置決スリーブ79
の外周に係止用のスポット溶接部80,81などを適宜
作る必要がある。
スリーブ79の外面は、図5に示すように、円筒型とし
ても、図6に示すように、テーパ状としてもどちらでも
良い。但し、図5に示すように、位置決スリーブ79の
外面が円筒型をしている場合には、位置決スリーブ79
の外周に係止用のスポット溶接部80,81などを適宜
作る必要がある。
【0055】尚、図中、82はヘリウム(He)などの
熱媒体、83は水蒸気(H2O)やメタン(CH4)など
を混合して成る原料ガス、84は水素(H2)を含む生
成ガス、85は原料流体室形成胴46の内側面と管板4
1の上面と上鏡蓋56の下面により形成される原料ガス
室、86は熱電対67を内面側で接続できる構造にした
コネクションボックス蓋、87は継足管63の上端に、
ボルトなどの締結手段88によって取付けられる熱電対
貫通フランジである。
熱媒体、83は水蒸気(H2O)やメタン(CH4)など
を混合して成る原料ガス、84は水素(H2)を含む生
成ガス、85は原料流体室形成胴46の内側面と管板4
1の上面と上鏡蓋56の下面により形成される原料ガス
室、86は熱電対67を内面側で接続できる構造にした
コネクションボックス蓋、87は継足管63の上端に、
ボルトなどの締結手段88によって取付けられる熱電対
貫通フランジである。
【0056】次に、作動について説明する。
【0057】上述した水蒸気改質器では、熱媒体入口管
43にヘリウム(He)等の高温の熱媒体82を供給す
ると、該熱媒体82は、内胴42の内部に設置されたオ
リフィス板60で急縮、拡大しながら下方から上方へ向
って流通し、熱媒体出口管44から外部へ流出する。
43にヘリウム(He)等の高温の熱媒体82を供給す
ると、該熱媒体82は、内胴42の内部に設置されたオ
リフィス板60で急縮、拡大しながら下方から上方へ向
って流通し、熱媒体出口管44から外部へ流出する。
【0058】一方、原料流体入口管52に水蒸気(H2
O)とメタン(CH4)とを混合した原料ガス83を供
給すると、該原料ガス83は、原料流体室形成胴46の
内側面と管板41の上面と上鏡蓋56の下面により形成
される原料ガス室85を経て、触媒管59の内側面と内
管62の外側面との間に充填されている触媒65の内部
を上方から下方へ向って流通する。
O)とメタン(CH4)とを混合した原料ガス83を供
給すると、該原料ガス83は、原料流体室形成胴46の
内側面と管板41の上面と上鏡蓋56の下面により形成
される原料ガス室85を経て、触媒管59の内側面と内
管62の外側面との間に充填されている触媒65の内部
を上方から下方へ向って流通する。
【0059】このとき、熱媒体82から触媒管59を介
して伝達される熱エネルギーと触媒65、及び内管内部
に設置された伝熱促進体66にて伝熱性能の向上が図ら
れた生成ガス84から内管62を介して伝達される熱エ
ネルギーと触媒65とにより、原料ガス83に含まれて
いる水蒸気(H2O)とメタン(CH4)とが反応し、水
素(H2)と一酸化炭素(CO)とが生成される。
して伝達される熱エネルギーと触媒65、及び内管内部
に設置された伝熱促進体66にて伝熱性能の向上が図ら
れた生成ガス84から内管62を介して伝達される熱エ
ネルギーと触媒65とにより、原料ガス83に含まれて
いる水蒸気(H2O)とメタン(CH4)とが反応し、水
素(H2)と一酸化炭素(CO)とが生成される。
【0060】又、上記変性反応により生成された一酸化
炭素(CO)と混合ガスに含まれている水蒸気(H
2O)とから、水素(H2)と二酸化炭素(CO2)が生
成される。
炭素(CO)と混合ガスに含まれている水蒸気(H
2O)とから、水素(H2)と二酸化炭素(CO2)が生
成される。
【0061】この水素(H2)を主成分とする生成ガス
84は、内管62の下端でガス通過孔68,70,74
を通りつつ反転して内管62の内部へ流入し、該内管6
2の内部を下方から上方へ向って流通した後、継足管6
3及び分岐管64を介してリング状ヘッダ55へ入り、
更に、生成流体出口管53から外部へと排出される。
84は、内管62の下端でガス通過孔68,70,74
を通りつつ反転して内管62の内部へ流入し、該内管6
2の内部を下方から上方へ向って流通した後、継足管6
3及び分岐管64を介してリング状ヘッダ55へ入り、
更に、生成流体出口管53から外部へと排出される。
【0062】これにより、原料流体入口管52に供給さ
れた水蒸気(H2O)とメタン(CH4)とが混合されて
成る原料ガス83は、生成流体出口管53から水素(H
2)を主成分とする生成ガス84として収集され、化学
プラント等で使用されることになる。
れた水蒸気(H2O)とメタン(CH4)とが混合されて
成る原料ガス83は、生成流体出口管53から水素(H
2)を主成分とする生成ガス84として収集され、化学
プラント等で使用されることになる。
【0063】そして、生成ガス84が内管62の内部を
流れる時に、内管62の内部に配置された螺旋状の外面
を有する伝熱促進体66によって螺旋流を与えられ、伝
熱を促進される。
流れる時に、内管62の内部に配置された螺旋状の外面
を有する伝熱促進体66によって螺旋流を与えられ、伝
熱を促進される。
【0064】更に、内管62の下端で反転するときの生
成ガス84の温度は、水蒸気改質器全体の性能を知る上
で極めて重要なものであるが、これらの温度、特に、内
管62の下端で反転するときの生成ガス84の実際の温
度は、伝熱促進体66の内部に配置された熱電対67に
よって計測することができる。
成ガス84の温度は、水蒸気改質器全体の性能を知る上
で極めて重要なものであるが、これらの温度、特に、内
管62の下端で反転するときの生成ガス84の実際の温
度は、伝熱促進体66の内部に配置された熱電対67に
よって計測することができる。
【0065】これにより、水蒸気改質器の性能をリアル
タイムに知ることが可能となる。
タイムに知ることが可能となる。
【0066】又、本発明では、熱電対67を交換するこ
ともできる。
ともできる。
【0067】熱電対67を交換する際には、以下の手順
で行う。
で行う。
【0068】先ず、原料流体室形成胴46から上鏡蓋5
6を取外す。次に、継足管63の上端から損傷している
熱電対の熱電対貫通フランジ87を取外す。そして、熱
電対貫通フランジ87部分で熱電対67を切断し、継足
管63から真っ直ぐに伝熱促進体66ごと熱電対67を
引き上げ、取り出された伝熱促進体66から熱電対67
を抜出す。
6を取外す。次に、継足管63の上端から損傷している
熱電対の熱電対貫通フランジ87を取外す。そして、熱
電対貫通フランジ87部分で熱電対67を切断し、継足
管63から真っ直ぐに伝熱促進体66ごと熱電対67を
引き上げ、取り出された伝熱促進体66から熱電対67
を抜出す。
【0069】そして、新しい熱電対67をセットする場
合には、熱電対67の先端を熱電対貫通フランジ87に
通して、熱電対貫通フランジ87に通した熱電対67の
先端の位置決スリーブ79の外面が円筒型をしている場
合には、ここで位置決スリーブ79の上端部分にスポッ
ト溶接部80を形成しておく。
合には、熱電対67の先端を熱電対貫通フランジ87に
通して、熱電対貫通フランジ87に通した熱電対67の
先端の位置決スリーブ79の外面が円筒型をしている場
合には、ここで位置決スリーブ79の上端部分にスポッ
ト溶接部80を形成しておく。
【0070】次に、先端に位置決スリーブ79を嵌めら
れた熱電対67を、取り出した状態の伝熱促進体66の
内部に挿入する。この際、位置決スリーブ79が伝熱促
進体66の先端から出るようにして、位置決スリーブ7
9の下端部分にスポット溶接部81を形成し、位置決ス
リーブ79が伝熱促進体66の先端から抜けないように
する。
れた熱電対67を、取り出した状態の伝熱促進体66の
内部に挿入する。この際、位置決スリーブ79が伝熱促
進体66の先端から出るようにして、位置決スリーブ7
9の下端部分にスポット溶接部81を形成し、位置決ス
リーブ79が伝熱促進体66の先端から抜けないように
する。
【0071】尚、位置決スリーブ79の外面がテーパ状
をしている場合には、スポット溶接部80は形成する必
要がない。
をしている場合には、スポット溶接部80は形成する必
要がない。
【0072】更に、この状態で、伝熱促進体66の先端
からの熱電対67の突出量を調整しておく。
からの熱電対67の突出量を調整しておく。
【0073】その後、熱電対67ごと伝熱促進体66を
継足管63内へ挿入し、伝熱促進体66の下端に形成さ
れたテーパ部76に案内させて伝熱促進体受け75の伝
熱促進体支持孔77に挿入させる。
継足管63内へ挿入し、伝熱促進体66の下端に形成さ
れたテーパ部76に案内させて伝熱促進体受け75の伝
熱促進体支持孔77に挿入させる。
【0074】この時、伝熱促進体66の下端に形成され
たテーパ部76が伝熱促進体支持孔77に形成されたテ
ーパ部78に係合されることにより伝熱促進体66の下
端が位置決めされることになる。
たテーパ部76が伝熱促進体支持孔77に形成されたテ
ーパ部78に係合されることにより伝熱促進体66の下
端が位置決めされることになる。
【0075】こうして、伝熱促進体66が挿入された
ら、継足管63の上端に熱電対貫通フランジ87を取付
け、熱電対67の後端部を熱電対コネクションボックス
端子50に接続して、上鏡蓋56を閉じる。
ら、継足管63の上端に熱電対貫通フランジ87を取付
け、熱電対67の後端部を熱電対コネクションボックス
端子50に接続して、上鏡蓋56を閉じる。
【0076】以上により、触媒65を装着したままで熱
電対67が簡単に交換される。
電対67が簡単に交換される。
【0077】尚、本発明は、上述の実施の形態にのみ限
定されるものではなく、継足管を外し、原料流体室形成
胴を除去して熱電対を交換するようにしても良いこと、
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変
更を加え得ることは勿論である。
定されるものではなく、継足管を外し、原料流体室形成
胴を除去して熱電対を交換するようにしても良いこと、
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変
更を加え得ることは勿論である。
【0078】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の水蒸気改
質器によれば、内管の下端で反転するときの生成ガスの
温度を実際に計測することができ、又、熱電対の交換も
可能なため、生成ガス温度計測は長期にわたって実施で
きるという優れた効果を奏し得る。
質器によれば、内管の下端で反転するときの生成ガスの
温度を実際に計測することができ、又、熱電対の交換も
可能なため、生成ガス温度計測は長期にわたって実施で
きるという優れた効果を奏し得る。
【図1】本発明の実施の形態の一例の全体概略側方断面
図である。
図である。
【図2】図1のII−II矢視図である。
【図3】図1における触媒管部分を抜出した概略図であ
る。
る。
【図4】図3の触媒管下端の部分拡大図である。
【図5】円筒型の外面を有する位置決スリーブの拡大説
明図である。
明図である。
【図6】テーパ状の外面を有する位置決スリーブの拡大
説明図である。
説明図である。
【図7】従来例の全体概略側方断面図である。
【図8】触媒管位置とガス温度との関係を表わすグラフ
である。
である。
59 触媒管 62 内管 65 触媒 66 伝熱促進体 67 熱電対 82 熱媒体 83 原料ガス 84 生成ガス
Claims (1)
- 【請求項1】 高温の熱媒体が流通する雰囲気中に配置
され、一端から水蒸気と炭化水素ガスとを混合した原料
ガスが供給され且つ他端が閉塞された触媒管と、該触媒
管の閉塞された他端近傍に一端が位置され且つ触媒管の
外部に他端が位置するよう触媒管へ挿入された内管と、
前記触媒管の内側面と内管の外側面との間に充填された
触媒とを備えた水蒸気改質器において、前記内管に、原
料ガスの流れを迂回させる伝熱促進体を挿脱可能に配置
し、伝熱促進体の内部に、触媒管の閉塞された他端近傍
に先端が配置されるよう熱電対を交換自在に挿入したこ
とを特徴とする水蒸気改質器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19210996A JPH1036101A (ja) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | 水蒸気改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19210996A JPH1036101A (ja) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | 水蒸気改質器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1036101A true JPH1036101A (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=16285818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19210996A Pending JPH1036101A (ja) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | 水蒸気改質器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1036101A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090163748A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-06-25 | Man Dwe Gmbh | Tube bundle reactor |
JP2009209007A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池用改質装置 |
-
1996
- 1996-07-22 JP JP19210996A patent/JPH1036101A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090163748A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-06-25 | Man Dwe Gmbh | Tube bundle reactor |
US8524156B2 (en) * | 2007-12-20 | 2013-09-03 | Man Dwe Gmbh | Tube bundle reactor |
JP2009209007A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池用改質装置 |
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