JPH1036102A - 水蒸気改質器 - Google Patents
水蒸気改質器Info
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- JPH1036102A JPH1036102A JP8194797A JP19479796A JPH1036102A JP H1036102 A JPH1036102 A JP H1036102A JP 8194797 A JP8194797 A JP 8194797A JP 19479796 A JP19479796 A JP 19479796A JP H1036102 A JPH1036102 A JP H1036102A
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- tube
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination 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
- H01M8/0625—Combination 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
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
-
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
一端側の、触媒管59の内側面と内管62の外側面との
間へ入り、この部分に充填された触媒65の作用及び触
媒管59が接する熱媒体の熱及び内管62内の生成ガス
の熱によって、原料ガス中の水蒸気と炭化水素ガスとが
反応され、水素を含む生成ガスとなる。該生成ガスは、
触媒管59の閉塞された他端部で反転して内管62の内
部へ入り、継足管を通って生成ガス排出ヘッダから外部
へ取り出される。そして、内管62と継足管との接続を
外し、触媒管59の一端部を覆う原料流体室形成胴を取
外すことにより、触媒管59一端側を露出させ、簡単に
触媒65を交換させられるようにしている。
Description
するものである。より詳しくは、触媒を簡単に交換し得
るようにした水蒸気改質器に関するものである。
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10によって説明
する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
内胴17が流体室形成胴13と同軸に設けられている。
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。
体入口管18と生成流体出口管19と間の位置で、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2
1が、ボルト等の締結手段22によって固着されてい
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
来の水蒸気改質器には、以下のような問題があった。
上下に仕切って、それぞれ独立した原料ガス室31と生
成ガス室32とを形成し、内管26の上端を上部管板2
0に穿設された管孔に内接固着させるようにしている構
造上、製造後は、流体室形成胴13部分を分解して、原
料ガス室31を露出させるのが困難となっている。
充填された触媒27が、使用により劣化した場合でも、
触媒27の取出しや触媒の充填などの触媒交換作業を容
易に行うことができず、触媒27が劣化した時点が機器
の寿命となってしまうという問題があった。
に交換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。
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、触媒管の一端部を、内部に原料ガス室を有す
る原料流体室形成胴で着脱可能に覆うと共に、内管の他
端を、原料ガス室内部の周壁に沿って配置された生成ガ
ス排出ヘッダに、継足管を介して着脱可能に接続したこ
とを特徴とする水蒸気改質器にかかるものである。
閉じた管台を、触媒管の一端に取付けるようにしても良
い。
られる。
スを原料ガス室へ供給すると、原料ガスは、原料ガス室
から、高温の熱媒体が流通する雰囲気中に配置された触
媒管一端側の、触媒管の内側面と内管の外側面との間へ
入り、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
が反応され、水素を含む生成ガスとなる。
で反転して内管の内部へ入り、内管及び継足管を通って
生成ガス排出ヘッダへ集められ、外部へ取り出される。
媒管の一端部を覆う原料流体室形成胴を取外すことによ
り、触媒管一端側が露出されるので、簡単に触媒を交換
することが可能となる。
管の一端に取付けた場合には、上記と同様に管台を露出
させ、接続口に触媒交換用機器を接続することにより、
簡単に触媒を交換することが可能となる。
示例と共に説明する。
である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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に対し
て貫通配置され、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。
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の生成ガス
排出ヘッダ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。
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。
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。
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。
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を介してリング状の生成ガ
ス排出ヘッダ55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。
リング状の生成ガス排出ヘッダ55に対する分岐管64
の接続の仕方は、図3に実線で示すように側方からとし
ても、仮想線で示すように側方からとしても、それ以外
の方向としても良い。
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。
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。
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へと挿脱自在に案内させ得るようになっている。
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。
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の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、89は継足管6
3の下端に形成された、ボルト等の締結手段90によっ
て内管62の上端に接続するための継足管フランジ、9
1は管板41に穿設された触媒管59を内接固着するた
めの管孔61の周囲に形成された、触媒交換用機器92
などのノズル93をノズル固定具94を介して固定する
ためのボルト孔である。
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の内部をオリフィス板
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。
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。
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。
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。
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を介してリング状の生成ガス排出ヘッ
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。
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。
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。
成ガス84の温度が、伝熱促進体66の内部に配置され
た熱電対67によって計測される。
場合、以下のようにして触媒65を交換する。
鏡蓋56を取外し、原料ガス室85を開く。
46の内部が原料ガス室85という単一の空間によって
占められ、従来のように生成ガス84のための室がな
く、代りにリング状の生成ガス排出ヘッダ55が原料流
体室形成胴46の周壁部分に沿って退避するよう配置さ
れているため、管板41の管孔61に嵌着固定された触
媒管59の上端開口部分が上から見透せるようになる。
そこで、この状態で、後述するようにして触媒65の交
換作業を行うようにする。
分な触媒交換作業のためのスペースが確保できない場合
には、更に、ボルト等の締結手段90を外すことにより
継足管フランジ89部分で継足管63と対応する内管6
2との縁を切り、次いで、ボルト等の締結手段90を外
すことにより原料流体室形成胴46と外胴34との縁を
切って、原料流体室形成胴46及び継足管63を一体的
に上方へ引き上げることにより、内管62から熱電対6
7ごと伝熱促進体66を引き抜き、且つ、原料流体室形
成胴46を管板41の上から取り除いて完全に管板41
を外部へ露出させるようにする。
用機器92などのノズル93を触媒管59の上端開口部
分と内管62との間へ挿入し、触媒65を交換する。
から触媒65を吸引するようにした吸引式の触媒回収器
と、ノズル93から触媒65を吹き出すようにした吹出
式の触媒充填器との二種類の機器が必要となるが、先
ず、触媒回収器で劣化した触媒65を回収してから、触
媒充填器で新しい触媒65を充填させるように作業す
る。
との間が触媒交換用機器92などのノズル93を挿入す
るのに狭い場合には、図6に示すように、内管62を引
き抜いて触媒管59の上端開口部分に触媒交換用機器9
2などのノズル93を挿入させて触媒65を回収し、触
媒65の回収後、内管62を再び挿入配置してから、触
媒充填器で新しい触媒65を充填させるようにしても良
い。尚、触媒管59の下部には、逆ハット型をした支持
部材72が設けられているので、内管62先端のテーパ
部73に案内させることにより、簡単に内管62を支持
部材72に挿入させることが可能となる。
触媒管59の上端開口部分の周囲に形成されたボルト孔
91にノズル固定具94を固定して触媒交換用機器92
などのノズル93を保持させるようにしても良い。
とは反対の手順を行って、即ち、内管62に伝熱促進体
66を挿入すると共に外胴34に原料流体室形成胴46
を取付け、原料流体室形成胴46に上鏡蓋56を取付け
て、全体を元通りに組み立てるようにする。
ようにすることにより、触媒65が劣化した時点が装置
の寿命とならなくて済むようになり、装置の延命を図る
ことが可能となる。
であり、触媒交換用機器92などのノズル93をネジ込
み式に接続し得るようにした接続口95を側部に有する
閉じた管台96を、触媒管59の上端部分に一体的に取
付けたものである。
触媒交換用機器92などのノズル93をネジ込み式に接
続することにより、簡単に触媒65を交換することがで
きる。
65を交換する場合、図9は継足管63を取外して触媒
65を交換する場合を示しており、状況に応じて、どち
らのやり方を採用しても良い。
に比して余り大きな吸引力が触媒回収器にて確保でき
ず、触媒65の近くまでノズル93を持ってこなければ
触媒回収器で触媒65を回収し得ないような場合に適し
ているのに対し、本実施の形態では、触媒65の重さに
比して比較的大きな吸引力が触媒回収器にて確保し易
く、触媒65の近くまでノズル93を持ってこなくとも
触媒回収器で触媒65を回収し得るような場合に適して
いる。
様の構成を備えており、同様の作用・効果を得ることが
できる。
定されるものではなく、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。
質器によれば、触媒を簡単に交換することができるとい
う優れた効果を奏し得る。
図である。
る。
概略側方断面図である。
略側方断面図である。
さない場合の触媒の交換の仕方を示す概略側方断面図で
ある。
概略側方断面図である。
Claims (2)
- 【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、触媒管の一端部
を、内部に原料ガス室を有する原料流体室形成胴で着脱
可能に覆うと共に、内管の他端を、原料ガス室内部の周
壁に沿って配置された生成ガス排出ヘッダに、継足管を
介して着脱可能に接続したことを特徴とする水蒸気改質
器。 - 【請求項2】 側部に接続口を有する閉じた管台を、触
媒管の一端に取付けた請求項1記載の水蒸気改質器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8194797A JPH1036102A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 水蒸気改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8194797A JPH1036102A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 水蒸気改質器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1036102A true JPH1036102A (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=16330425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8194797A Pending JPH1036102A (ja) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | 水蒸気改質器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1036102A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009242162A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池用改質装置 |
-
1996
- 1996-07-24 JP JP8194797A patent/JPH1036102A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009242162A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池用改質装置 |
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