JPH11278804A - 水蒸気改質器の反応管構造 - Google Patents
水蒸気改質器の反応管構造Info
- Publication number
- JPH11278804A JPH11278804A JP7952898A JP7952898A JPH11278804A JP H11278804 A JPH11278804 A JP H11278804A JP 7952898 A JP7952898 A JP 7952898A JP 7952898 A JP7952898 A JP 7952898A JP H11278804 A JPH11278804 A JP H11278804A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- reaction
- reaction tube
- steam reformer
- helium
- Prior art date
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- Pending
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温に曝されかつ耐圧部である反応管にフィ
ンあるいは突起を設けることなく、反応管壁面の熱伝達
率を向上させる。 【解決手段】 容器内に、それぞれ反応管内管３２を内
装した複数の反応管３１及び該反応管３１の１本毎の外
面を取り囲むように設置した複数の外管３９を有してな
り、前記反応管内管３２外周面と反応管３１内周面の間
の触媒層３３に原料ガスを、反応管３１外周面と外管３
９内周面の間にヘリウムガスを流して両気体間で熱交換
を行わせる水蒸気改質器において、前記外管の内面に千
鳥配列に複数の突起を設置した。
ンあるいは突起を設けることなく、反応管壁面の熱伝達
率を向上させる。 【解決手段】 容器内に、それぞれ反応管内管３２を内
装した複数の反応管３１及び該反応管３１の１本毎の外
面を取り囲むように設置した複数の外管３９を有してな
り、前記反応管内管３２外周面と反応管３１内周面の間
の触媒層３３に原料ガスを、反応管３１外周面と外管３
９内周面の間にヘリウムガスを流して両気体間で熱交換
を行わせる水蒸気改質器において、前記外管の内面に千
鳥配列に複数の突起を設置した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水蒸気との反応に
より天然ガス等から水素を得る水蒸気改質器に係り、特
に、水蒸気改質器の反応管外面の熱伝達率を向上する装
置に関する。
より天然ガス等から水素を得る水蒸気改質器に係り、特
に、水蒸気改質器の反応管外面の熱伝達率を向上する装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に水蒸気改質器を示す。図示の水蒸
気改質器は、軸線をほぼ鉛直にして配置され円筒部と、
該円筒部の軸方向下端部に結合された下鏡と、前記円筒
部の軸方向上端部に結合された胴フランジ６１Ａとを含
んでなる容器３０、フランジを兼ねた管板６１Ｂを備え
該管板６１Ｂで前記胴フランジ６１Ａに結合される上鏡
６０、前記容器３０に軸線を上下方向にして内装され管
板６１Ａに上端部を支持された複数の反応管３１（図３
では１本のみ示した）、反応管３１に同心状に内装され
た反応管内管３２、反応管内管３２外周面と反応管３１
内周面の間に充填された触媒層３３、反応管３１の１本
ごとにその周囲に同心状に配置された外管３９、上鏡６
０に横向きに設置された原料ガス入り口ノズル３５及び
改質ガス出口ノズル３８、容器３０の下鏡中央に下向き
に設置されたヘリウム入り口ノズル３６、容器３０の上
部側面に横向きに設置されたヘリウム出口ノズル３７、
容器３０の内面と外管３９外周面の間に充填された断熱
材３４、及び上鏡６０の内周面に設置された断熱材３４
を含んで構成されている。
気改質器は、軸線をほぼ鉛直にして配置され円筒部と、
該円筒部の軸方向下端部に結合された下鏡と、前記円筒
部の軸方向上端部に結合された胴フランジ６１Ａとを含
んでなる容器３０、フランジを兼ねた管板６１Ｂを備え
該管板６１Ｂで前記胴フランジ６１Ａに結合される上鏡
６０、前記容器３０に軸線を上下方向にして内装され管
板６１Ａに上端部を支持された複数の反応管３１（図３
では１本のみ示した）、反応管３１に同心状に内装され
た反応管内管３２、反応管内管３２外周面と反応管３１
内周面の間に充填された触媒層３３、反応管３１の１本
ごとにその周囲に同心状に配置された外管３９、上鏡６
０に横向きに設置された原料ガス入り口ノズル３５及び
改質ガス出口ノズル３８、容器３０の下鏡中央に下向き
に設置されたヘリウム入り口ノズル３６、容器３０の上
部側面に横向きに設置されたヘリウム出口ノズル３７、
容器３０の内面と外管３９外周面の間に充填された断熱
材３４、及び上鏡６０の内周面に設置された断熱材３４
を含んで構成されている。
【０００３】前記原料ガス入り口ノズル３５は反応管内
管３２に接続され、前記改質ガス出口ノズル３８は上鏡
６０の内部空間を経て前記反応管３１の上端に連通して
いる。前記反応管３１の下端は閉じられており、反応管
３１に内装された反応管内管３２の下端は、反応管３１
の下端と所定の距離離れた位置で開口している。前記触
媒３３は、反応管内管３２の下端よりも下方には充填さ
れておらず、反応管内管３２の下端と反応管３１の下端
底面の間は空所となっている。また、前記外管３９の下
端は開放されており、容器内周の前記断熱材３４は、前
記ヘリウム入り口ノズル３６と前記外管３９の下端開口
を連通する通路を残すように設置されている。前記外管
３９それぞれの側壁にはヘリウム出口ノズル３７とほぼ
同じ高さに開口が設けられており、前記断熱材３４は、
これら開口と前記ヘリウム出口ノズル３７を連通する通
路を残して設置してある。
管３２に接続され、前記改質ガス出口ノズル３８は上鏡
６０の内部空間を経て前記反応管３１の上端に連通して
いる。前記反応管３１の下端は閉じられており、反応管
３１に内装された反応管内管３２の下端は、反応管３１
の下端と所定の距離離れた位置で開口している。前記触
媒３３は、反応管内管３２の下端よりも下方には充填さ
れておらず、反応管内管３２の下端と反応管３１の下端
底面の間は空所となっている。また、前記外管３９の下
端は開放されており、容器内周の前記断熱材３４は、前
記ヘリウム入り口ノズル３６と前記外管３９の下端開口
を連通する通路を残すように設置されている。前記外管
３９それぞれの側壁にはヘリウム出口ノズル３７とほぼ
同じ高さに開口が設けられており、前記断熱材３４は、
これら開口と前記ヘリウム出口ノズル３７を連通する通
路を残して設置してある。
【０００４】ヘリウムガスは、ノズル３６から容器３０
内に流入し、反応管３１と外管３９の間を、反応管３１
を昇温しながら上昇し、ノズル３７より容器３０外へ出
て行く（白抜き矢印参照）。一方、原料ガスは、ノズル
３５から流入し、反応管内管３２内を下降した後、反応
管内管３２の下端で流れ方向を反転させ、触媒層３３内
をヘリウムにより昇温されつつ上昇していく（黒矢印参
照）。各流体の流れにおいて、反応管３１内外面には、
ヘリウム及び原料ガス圧力が負荷される。それを取り囲
む外管３９には、内外面にヘリウム圧力が負荷されるの
で、差圧は発生しない。
内に流入し、反応管３１と外管３９の間を、反応管３１
を昇温しながら上昇し、ノズル３７より容器３０外へ出
て行く（白抜き矢印参照）。一方、原料ガスは、ノズル
３５から流入し、反応管内管３２内を下降した後、反応
管内管３２の下端で流れ方向を反転させ、触媒層３３内
をヘリウムにより昇温されつつ上昇していく（黒矢印参
照）。各流体の流れにおいて、反応管３１内外面には、
ヘリウム及び原料ガス圧力が負荷される。それを取り囲
む外管３９には、内外面にヘリウム圧力が負荷されるの
で、差圧は発生しない。
【０００５】上述のような構造において、反応管３１で
のヘリウム熱伝達率を向上させ、改質器のコンパクト化
を図るため、反応管３１外周に、図４に示すようなフィ
ン４０あるいは図５に示すようなフィン５０が設置され
る。これは、フィン設置による流体の撹乱による熱伝達
率の増加及びフィンによる伝熱面積の増加を目的とした
ものである。
のヘリウム熱伝達率を向上させ、改質器のコンパクト化
を図るため、反応管３１外周に、図４に示すようなフィ
ン４０あるいは図５に示すようなフィン５０が設置され
る。これは、フィン設置による流体の撹乱による熱伝達
率の増加及びフィンによる伝熱面積の増加を目的とした
ものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
反応管３１外表面での熱伝達率向上のための構造には次
の課題があった。
反応管３１外表面での熱伝達率向上のための構造には次
の課題があった。
【０００７】すなわち、ヘリウム熱伝達率向上のため反
応管外表面に設けるフィンは、溶接あるいは削り出し等
で取り付けることになるが、高温に曝されかつ耐圧部で
ある部材への溶接及び耐圧部の肉厚変化は、耐圧部材料
の長期信頼性を考えた場合、避けたい構造である。
応管外表面に設けるフィンは、溶接あるいは削り出し等
で取り付けることになるが、高温に曝されかつ耐圧部で
ある部材への溶接及び耐圧部の肉厚変化は、耐圧部材料
の長期信頼性を考えた場合、避けたい構造である。
【０００８】本発明の目的は、高温に曝されかつ耐圧部
である反応管にフィンあるいは突起を設けることなく、
反応管壁面の熱伝達率を向上させることである。
である反応管にフィンあるいは突起を設けることなく、
反応管壁面の熱伝達率を向上させることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、反応管を内装する外管内周面に、反応管
と外管の間を流れる流体の流れを撹乱する突起を設けた
ものである。本発明はまた、上記目的を達成するため
に、反応管を内装する外管内周面に、反応管と外管の間
を流れる流体の流れを旋回させ、反応管外表面における
熱伝達率を向上させる螺旋状のフィンを設けたものであ
る。
成するために、反応管を内装する外管内周面に、反応管
と外管の間を流れる流体の流れを撹乱する突起を設けた
ものである。本発明はまた、上記目的を達成するため
に、反応管を内装する外管内周面に、反応管と外管の間
を流れる流体の流れを旋回させ、反応管外表面における
熱伝達率を向上させる螺旋状のフィンを設けたものであ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例を、図１を
参照して説明する。図１に示す実施例が、図３に示す水
蒸気改質器と異なるのは、外管３９内表面に、多数の突
起１０が設けられていることであり、他の構成は図３に
示す構成と同じであるので、図示を省略してある。突起
１０は、白抜きの矢印で示すヘリウムの流れ方向に対し
ほぼ直交する方向（外管３９内周の周方向）に延びる短
い線状の突起で、それぞれの突起は隣接する突起と軸方
向にずらせて、いわゆる千鳥配列に配置されている。外
管３９内周面と反応管３１外周面の間の隙間を流れるヘ
リウムは、この突起１０と反応管３１外周面の間の隙間
を反転あるいは旋回するように上昇する。このようにヘ
リウムの流れが撹乱され、乱流となることにより、反応
管３１外周面での熱伝達率が向上する。
参照して説明する。図１に示す実施例が、図３に示す水
蒸気改質器と異なるのは、外管３９内表面に、多数の突
起１０が設けられていることであり、他の構成は図３に
示す構成と同じであるので、図示を省略してある。突起
１０は、白抜きの矢印で示すヘリウムの流れ方向に対し
ほぼ直交する方向（外管３９内周の周方向）に延びる短
い線状の突起で、それぞれの突起は隣接する突起と軸方
向にずらせて、いわゆる千鳥配列に配置されている。外
管３９内周面と反応管３１外周面の間の隙間を流れるヘ
リウムは、この突起１０と反応管３１外周面の間の隙間
を反転あるいは旋回するように上昇する。このようにヘ
リウムの流れが撹乱され、乱流となることにより、反応
管３１外周面での熱伝達率が向上する。
【００１１】図２は本発明の第２の実施例を示すもの
で、図２に示す実施例が、図３に示す水蒸気改質器と異
なるのは、外管３９内表面に、連続した螺旋状のフィン
２０が設けられていることであり、他の構成は図３に示
す構成と同じであるので、図示を省略してある。フィン
２０は、白抜きの矢印で示されるヘリウムの流れ方向に
対し、ほぼ直交（螺旋状なので、流れ方向に対して実際
はわずかに傾斜している）するように配置されている。
ヘリウムはフィン２０に導かれ、旋回しつつ隙間を上昇
する。ヘリウムが旋回することにより、ヘリウムと反応
管外表面の接触面積が増加し、熱伝達率が向上する。突
起及びフィンの取付け角度θは、任意に設定することが
できる。取付け角度θを小さくした場合（外管３９の軸
線と平行な外管内周面上の線とフィン２０のなす角が小
さいほど）、圧力損失も小さくなる。
で、図２に示す実施例が、図３に示す水蒸気改質器と異
なるのは、外管３９内表面に、連続した螺旋状のフィン
２０が設けられていることであり、他の構成は図３に示
す構成と同じであるので、図示を省略してある。フィン
２０は、白抜きの矢印で示されるヘリウムの流れ方向に
対し、ほぼ直交（螺旋状なので、流れ方向に対して実際
はわずかに傾斜している）するように配置されている。
ヘリウムはフィン２０に導かれ、旋回しつつ隙間を上昇
する。ヘリウムが旋回することにより、ヘリウムと反応
管外表面の接触面積が増加し、熱伝達率が向上する。突
起及びフィンの取付け角度θは、任意に設定することが
できる。取付け角度θを小さくした場合（外管３９の軸
線と平行な外管内周面上の線とフィン２０のなす角が小
さいほど）、圧力損失も小さくなる。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が期待でき
る。
る。
【００１３】１）耐圧部を形成する反応管の信頼性を向
上させ、かつ、反応管外面の熱伝達率を向上させる、 ２）突起を複数に分割すれば、連続して螺旋状に設置し
た場合に比べ、圧力損失を低めに抑えることが可能であ
る。
上させ、かつ、反応管外面の熱伝達率を向上させる、 ２）突起を複数に分割すれば、連続して螺旋状に設置し
た場合に比べ、圧力損失を低めに抑えることが可能であ
る。
【００１４】３）突起及びフィンの何本かを高くし、反
応管外面と接触させることにより、外管の支持を兼用す
ることができる。
応管外面と接触させることにより、外管の支持を兼用す
ることができる。
【図１】本発明に係る水蒸気改質器の外管内周面に形成
された突起１０を示す側面図である。
された突起１０を示す側面図である。
【図２】本発明に係る水蒸気改質器の外管内周面に形成
された螺旋状のフィン２０を示す側面図である。
された螺旋状のフィン２０を示す側面図である。
【図３】従来技術における水蒸気改質器の全体構成を示
す断面図である
す断面図である
【図４】従来技術における反応管外表面に設置されたフ
ィンの例を示す側面図及び断面図である。
ィンの例を示す側面図及び断面図である。
【図５】従来技術における反応管外表面に設置されたフ
ィンの他の例を示す側面図及び断面図である。
ィンの他の例を示す側面図及び断面図である。
１０ 突起 ２０ フィン ３０ 容器 ３１ 反応管 ３２ 反応管 ３３ 触媒層 ３４ 断熱材 ３５ 原料ガス入口ノズル ３６ ヘリウム入口ノズル ３７ ヘリウム出口ノズル ３８ 改質ガス出口ノズル ３９ 外管 ４０ フィン ５０ フィン ６０ 上鏡 ６１ａ 胴フランジ ６１ｂ 管板
Claims (2)
- 【請求項１】 容器内に、それぞれ反応管内管を内装し
た複数の反応管及び該反応管１本毎の外面を取り囲むよ
うに設置した外管を有してなり、前記反応管内管外周面
と反応管内周面の間、及び反応管外周面と外管内周面の
間に異なる気体を流して両気体間で熱交換を行わせる水
蒸気改質器において、前記外管の内面に千鳥配列に複数
の突起を設置したことを特徴とする水蒸気改質器。 - 【請求項２】 容器内に、それぞれ反応管内管を内装し
た複数の反応管及び該反応管１本毎の外面を取り囲むよ
うに設置した外管を有してなり、前記反応管内管外周面
と反応管内周面の間、及び反応管外周面と外管内周面の
間に異なる気体を流して両気体間で熱交換を行わせる水
蒸気改質器において、前記外管の内面に螺旋状にフィン
を設置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 |
|---|---|---|---|
| JP7952898A JPH11278804A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 水蒸気改質器の反応管構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7952898A JPH11278804A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 水蒸気改質器の反応管構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11278804A true JPH11278804A (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=13692497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7952898A Pending JPH11278804A (ja) | 1998-03-26 | 1998-03-26 | 水蒸気改質器の反応管構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11278804A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100711893B1 (ko) | 2005-06-24 | 2007-04-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지용 개질 장치 |
| JP2020510598A (ja) * | 2017-03-07 | 2020-04-09 | アモグリーンテック カンパニー リミテッド | 排気ガスを用いた水素改質器 |
-
1998
- 1998-03-26 JP JP7952898A patent/JPH11278804A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100711893B1 (ko) | 2005-06-24 | 2007-04-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지용 개질 장치 |
| JP2020510598A (ja) * | 2017-03-07 | 2020-04-09 | アモグリーンテック カンパニー リミテッド | 排気ガスを用いた水素改質器 |
| JP2022106754A (ja) * | 2017-03-07 | 2022-07-20 | アモグリーンテック カンパニー リミテッド | 排気ガスを用いた水素改質器 |
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