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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- 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 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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