JPS58181703A - 軽質炭化水素の改質方法および装置 - Google Patents
軽質炭化水素の改質方法および装置Info
- Publication number
- JPS58181703A JPS58181703A JP6391082A JP6391082A JPS58181703A JP S58181703 A JPS58181703 A JP S58181703A JP 6391082 A JP6391082 A JP 6391082A JP 6391082 A JP6391082 A JP 6391082A JP S58181703 A JPS58181703 A JP S58181703A
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- Japan
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- section
- gas
- main
- reaction
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- Pending
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、軽質炭化水素、即ちメタン、天然ガス、ＬＰ
Ｇ、ナフサ等の改質方法および装置に関するものであり
、水素製造もしくは各種合成ガス製造を目的として水蒸
気改質を行なうために使用する軽質炭化水素の改質方法
および装置に関するものである。
Ｇ、ナフサ等の改質方法および装置に関するものであり
、水素製造もしくは各種合成ガス製造を目的として水蒸
気改質を行なうために使用する軽質炭化水素の改質方法
および装置に関するものである。
従来、水蒸気の改質方法および装置としては、全壁面を
耐火レンガで内張すした箱型の構築炉が使用されており
、その構築炉内に触媒を充填した反応管を並べ、これに
原料を供給して炉壁に設けたバーナにより加熱すること
により反応を行なわせている。
耐火レンガで内張すした箱型の構築炉が使用されており
、その構築炉内に触媒を充填した反応管を並べ、これに
原料を供給して炉壁に設けたバーナにより加熱すること
により反応を行なわせている。
一方、高温ガス炉からの熱を利用することもでき、また
燃料電池等に使用され得るように、コンパクトで、かつ
熱を有効利用できる熱交換器型の水蒸気の改質方法およ
び装置の開発に努力がなされている。
燃料電池等に使用され得るように、コンパクトで、かつ
熱を有効利用できる熱交換器型の水蒸気の改質方法およ
び装置の開発に努力がなされている。
本発明は、このような要望にこたえるためになされたも
のであり、高温ガス炉からの高温ヘリウム等各種高温ガ
ス、あるいは石化燃料を燃焼させた燃焼ガスを主熱源と
し、かつ反応後の高温プロセスガスを副熱源とすること
により、熱を有効に利用可能なガスの改質方法および装
置を提供することを目的としたものである。
のであり、高温ガス炉からの高温ヘリウム等各種高温ガ
ス、あるいは石化燃料を燃焼させた燃焼ガスを主熱源と
し、かつ反応後の高温プロセスガスを副熱源とすること
により、熱を有効に利用可能なガスの改質方法および装
置を提供することを目的としたものである。
即ち、本発明は主反応部の中に副反応部を設けて主反応
部に加熱ガスを供給し１、プロセス原料ガスを副反応部
の触媒層内を通過させて第１段階の反応をさせ、該未完
反応プロセス原料ガスを主反応部に導き、これを主反応
部の触媒層内を更に通過させ主反応部に供給された加熱
ガスにより第２段階の反応をし、これを再び副反応部に
戻して副反応部に必要な反応熱を与えた後外部に取り出
すようにした軽質炭化水素の改質方法に特徴があり、そ
の装置は内部断熱を施した耐圧性の胴の内部に主反応部
を、更に、その内側に副反応部を夫々形成すると共に、
これら主反応部及び副反応部内に、管内に触媒を充填さ
せた複数本の触媒管をそれぞれ配設し、副反応部にはそ
の触媒管と連通ずる未完反応プロセス原料ガスの導管を
設け、該導管を主反応部の未完反応プロセス原料虜ス入
口に連通し、主反応部と副反応部とを主反応部の触媒管
下端に設けた細管で接続させ、副反応部に導入されたプ
ロセスガスを副反応部の加熱ガスとさせ、プロセスガス
を副反応部のプロセスガス出口に導くようにした軽質炭
化水素の改質装置に特徴がある。
部に加熱ガスを供給し１、プロセス原料ガスを副反応部
の触媒層内を通過させて第１段階の反応をさせ、該未完
反応プロセス原料ガスを主反応部に導き、これを主反応
部の触媒層内を更に通過させ主反応部に供給された加熱
ガスにより第２段階の反応をし、これを再び副反応部に
戻して副反応部に必要な反応熱を与えた後外部に取り出
すようにした軽質炭化水素の改質方法に特徴があり、そ
の装置は内部断熱を施した耐圧性の胴の内部に主反応部
を、更に、その内側に副反応部を夫々形成すると共に、
これら主反応部及び副反応部内に、管内に触媒を充填さ
せた複数本の触媒管をそれぞれ配設し、副反応部にはそ
の触媒管と連通ずる未完反応プロセス原料ガスの導管を
設け、該導管を主反応部の未完反応プロセス原料虜ス入
口に連通し、主反応部と副反応部とを主反応部の触媒管
下端に設けた細管で接続させ、副反応部に導入されたプ
ロセスガスを副反応部の加熱ガスとさせ、プロセスガス
を副反応部のプロセスガス出口に導くようにした軽質炭
化水素の改質装置に特徴がある。
ここで、本発明の改質方法および装置に要求される使用
条件につき説明すると、水蒸気改質による還元ガス及び
各種合成ガスの製造は、天然ガスからなるナフサまでの
軽質炭化水素と水蒸気とを混合し、その混合物をたとえ
ばニッケル系触媒等の触媒を充填した反応管、すなわち
触媒管に導き加熱、反応させることによって行なわれ、
この反応は次式によって表わすことができる。
条件につき説明すると、水蒸気改質による還元ガス及び
各種合成ガスの製造は、天然ガスからなるナフサまでの
軽質炭化水素と水蒸気とを混合し、その混合物をたとえ
ばニッケル系触媒等の触媒を充填した反応管、すなわち
触媒管に導き加熱、反応させることによって行なわれ、
この反応は次式によって表わすことができる。
ＣｎＨｍ＋ｎＨ２Ｏ−＋ｎＣＯ＋（ｎ＋）Ｈｔ ・
（ｔ）ＣｎＨｍ＋２ｎＨ２０−＋ｎＣＯ，十（２ｎ＋１
）Ｈ２”１２）Ｃｏ ＋ ３Ｈ２４” ＣＨ４＋Ｈ２０
・・・（３）Ｃｏ ＋ Ｈ２０ｄ ＣＯ２＋ Ｈ２・・
・（４）本発明はこの反応に必要な熱量の供給源として
高温加熱ガスを利用するものであるが、その１例として
炭化水素の燃焼ガスを利用する場合、水蒸気の改質は副
反応部への入口温度＝４００〜５５０Ｃ好ましくは４０
０〜４５０ Ｃ，副反応部の未完反応プロセス原料ガス
出口温度：５００〜６００ Ｃ。
（ｔ）ＣｎＨｍ＋２ｎＨ２０−＋ｎＣＯ，十（２ｎ＋１
）Ｈ２”１２）Ｃｏ ＋ ３Ｈ２４” ＣＨ４＋Ｈ２０
・・・（３）Ｃｏ ＋ Ｈ２０ｄ ＣＯ２＋ Ｈ２・・
・（４）本発明はこの反応に必要な熱量の供給源として
高温加熱ガスを利用するものであるが、その１例として
炭化水素の燃焼ガスを利用する場合、水蒸気の改質は副
反応部への入口温度＝４００〜５５０Ｃ好ましくは４０
０〜４５０ Ｃ，副反応部の未完反応プロセス原料ガス
出口温度：５００〜６００ Ｃ。
主反応部での最高反応温度＝６５０から１００００、好
ましくは７００〜５ｏｏｃ、副反応部で反応熱′を与え
た後のプロセスガス出口温度：４５０から６００Ｃ好捷
しくは４５０〜５５０ ｒ、圧カニ常圧から６０ ｋｇ
／ｃｒ／ｌ Ｇ、好ましくは燃料電池用では２〜５
ｋｌｉｌ／ｄＱ、高温ガス炉用では１０〜４５ ｋｇ／
７Ｇの運転条件で行なわれる。
ましくは７００〜５ｏｏｃ、副反応部で反応熱′を与え
た後のプロセスガス出口温度：４５０から６００Ｃ好捷
しくは４５０〜５５０ ｒ、圧カニ常圧から６０ ｋｇ
／ｃｒ／ｌ Ｇ、好ましくは燃料電池用では２〜５
ｋｌｉｌ／ｄＱ、高温ガス炉用では１０〜４５ ｋｇ／
７Ｇの運転条件で行なわれる。
ここで加熱ガスとして供給される燃焼ガスは、入口温度
＝６５０から２００Ｏｒ、好ましくは９００〜１５００
Ｃ，出口温度＝５００から７００Ｃ，好ましくは５５
０〜６５０Ｃ１圧カニ常圧から５０ｋｇ／７Ｇであり、
好ましくは燃料電池用では２〜５ ｋｇ／ｃｙｄ Ｇ、
高温ガス炉用では４０〜４５ｋｇ／７Ｇである。
＝６５０から２００Ｏｒ、好ましくは９００〜１５００
Ｃ，出口温度＝５００から７００Ｃ，好ましくは５５
０〜６５０Ｃ１圧カニ常圧から５０ｋｇ／７Ｇであり、
好ましくは燃料電池用では２〜５ ｋｇ／ｃｙｄ Ｇ、
高温ガス炉用では４０〜４５ｋｇ／７Ｇである。
したがって、本発明の改質装置は上記のごとき使用条件
に耐え、支障なく反応を遂行させ得るものであることが
要求される。
に耐え、支障なく反応を遂行させ得るものであることが
要求される。
次に、図面に基づいて本発明の実施例について説明する
。
。
図面に示す実施例においては、１は内部に断熱層２を設
けている、例えば炭素鋼などの金属製の内圧に耐えられ
る耐圧胴であり、断熱層２の材料としては、一般にキャ
スタブル石英ガラス系、セラミックス繊維系等高温用断
熱材を用いることができるが、内張すする位置によって
適当な材料を選び、全体として複数種の断熱材を組み合
わせて効果的な断熱層２を形成させることが好ましい。
けている、例えば炭素鋼などの金属製の内圧に耐えられ
る耐圧胴であり、断熱層２の材料としては、一般にキャ
スタブル石英ガラス系、セラミックス繊維系等高温用断
熱材を用いることができるが、内張すする位置によって
適当な材料を選び、全体として複数種の断熱材を組み合
わせて効果的な断熱層２を形成させることが好ましい。
耐圧胴１内には円筒管１０からなる副反応部Ｂを内蔵し
、主反応部Ａには未完反応プロセス原料ガス人口４と、
加熱ガス人口６と加熱ガス出ロアがあり、前記副反応部
Ｂにはプロセス原料ガス人口３とプロセスガス出口５が
設けである。プロセス原料ガスが入口３から入り、円筒
管１０の管板１３に固設し垂下している触媒管９内を通
過し、その間に第１段の反応が起りその下部に設けた細
管１５を経由して上昇管１４内に至り、該上昇管１４内
を上昇して管１６を経て未完反応プロセス原料人口４に
導かれる。そして耐圧胴１内の主反応部Ａ内に、管板１
２に固設し垂下している触媒管８内を前記未完反応プロ
セス原料ガスが通過しその間に反応は完結し、細管１１
を経由して円筒管１０内に至り、該円筒管１０内を上昇
してプロセスガスとナラてプロセスガス出口５から導出
される。一方加熱ガスは加熱ガス入口６から耐圧胴１内
の主反応部Ａ内に入り、皿状の仕切板１６の外側を通っ
て加熱ガス出ロアから外部に放出される。か（して、プ
ロセス原料ガスは一旦副反応部Ｂ内を通過し、これが未
完反応プロセス原料ガスとし、これを更に主反応部Ａ内
に導いてこれをプロセスガスとし、これを再び副反応部
Ｂ内を通過させて後外部に取り出すことになる。したが
って本発明は軽質炭化水素の水蒸気改質において、その
熱効率が極めて良好であるということができる。金属製
の触媒管８，９の管径、管長及び本数は装置能力、反応
条件及び効率によって決定されるべきであり、それぞれ
密接な関係があるが、管内径としては、例えば５０かも
２００咽、管長としては１．５から１０ｍのものが用い
られる。
、主反応部Ａには未完反応プロセス原料ガス人口４と、
加熱ガス人口６と加熱ガス出ロアがあり、前記副反応部
Ｂにはプロセス原料ガス人口３とプロセスガス出口５が
設けである。プロセス原料ガスが入口３から入り、円筒
管１０の管板１３に固設し垂下している触媒管９内を通
過し、その間に第１段の反応が起りその下部に設けた細
管１５を経由して上昇管１４内に至り、該上昇管１４内
を上昇して管１６を経て未完反応プロセス原料人口４に
導かれる。そして耐圧胴１内の主反応部Ａ内に、管板１
２に固設し垂下している触媒管８内を前記未完反応プロ
セス原料ガスが通過しその間に反応は完結し、細管１１
を経由して円筒管１０内に至り、該円筒管１０内を上昇
してプロセスガスとナラてプロセスガス出口５から導出
される。一方加熱ガスは加熱ガス入口６から耐圧胴１内
の主反応部Ａ内に入り、皿状の仕切板１６の外側を通っ
て加熱ガス出ロアから外部に放出される。か（して、プ
ロセス原料ガスは一旦副反応部Ｂ内を通過し、これが未
完反応プロセス原料ガスとし、これを更に主反応部Ａ内
に導いてこれをプロセスガスとし、これを再び副反応部
Ｂ内を通過させて後外部に取り出すことになる。したが
って本発明は軽質炭化水素の水蒸気改質において、その
熱効率が極めて良好であるということができる。金属製
の触媒管８，９の管径、管長及び本数は装置能力、反応
条件及び効率によって決定されるべきであり、それぞれ
密接な関係があるが、管内径としては、例えば５０かも
２００咽、管長としては１．５から１０ｍのものが用い
られる。
円筒管１０は主反応部Ａと副反応部Ｂとを隔離しており
、加熱ガスの熱が副反応部Ｂに移行するのを防ぐため、
外部に断熱材が施こされている。
、加熱ガスの熱が副反応部Ｂに移行するのを防ぐため、
外部に断熱材が施こされている。
また、運転時、高温になるが、その除虫じる触媒管８と
円筒管１０との熱膨張差および触媒管９と導管１４との
熱膨張差は、触媒管８と円筒管１０および触媒管９と導
管１４とを接続する細管１１゜１５により吸収される。
円筒管１０との熱膨張差および触媒管９と導管１４との
熱膨張差は、触媒管８と円筒管１０および触媒管９と導
管１４とを接続する細管１１゜１５により吸収される。
本発明の軽質炭化水素の改質装置は、反応部を主反応部
と副反応部とに分け、主反応部では高温ガス炉からの高
温ヘリウムガス、燃焼ガスなどの高温加熱ガスを熱源と
し、副反応部では主反応部で高温になったプロセスガス
を熱源としているため、プロセスガスは高温のまま排出
されることなく、有効にその熱を利用でき、同時に主反
応部での加熱ガスの必要流量を減じることができる。
と副反応部とに分け、主反応部では高温ガス炉からの高
温ヘリウムガス、燃焼ガスなどの高温加熱ガスを熱源と
し、副反応部では主反応部で高温になったプロセスガス
を熱源としているため、プロセスガスは高温のまま排出
されることなく、有効にその熱を利用でき、同時に主反
応部での加熱ガスの必要流量を減じることができる。
また、本発明の改質装置は、耐熱耐圧性を具備しており
、加熱ガスとしては常圧のものはもちろんのこと、広範
囲な高圧加熱ガスも利用できる。
、加熱ガスとしては常圧のものはもちろんのこと、広範
囲な高圧加熱ガスも利用できる。
更に、従来の石化燃料燃焼による輻射型水蒸気改質炉に
比較し、本発明の改質装置は対流伝熱方式であるため、
その装置を著しく小型化することがでする。
比較し、本発明の改質装置は対流伝熱方式であるため、
その装置を著しく小型化することがでする。
従って、このような特徴をもつ本発明の改質方法および
装置は、水素、各種合成ガス等を効率よく製造し、特に
敷地面積が小さく、熱効率がよ（、かつ応答性の早い水
素製造が要求される燃料電池用には極めて有用な装置で
ある。
装置は、水素、各種合成ガス等を効率よく製造し、特に
敷地面積が小さく、熱効率がよ（、かつ応答性の早い水
素製造が要求される燃料電池用には極めて有用な装置で
ある。
図は本発明にかかる装置の縦断面図である。
１・・・耐圧胴、２・・・断熱層、６・・・プロセス原
料ガス入口、４・・・未完反応プロセス原料ガス入口、
５・・・プロセスガス出口、６・・・加熱ガス入口、７
・・・加熱ガス出口、８ 、９−・・触媒管、１０・・
・円筒管、１１ 、１５・・・細管、１４・・・上昇管
、Ａ・・・主反応部、Ｂ・・・副反応部。 代理人 弁理士 小 川 信 − 弁理士 野 口 賢 照 弁理士斎下和彦
料ガス入口、４・・・未完反応プロセス原料ガス入口、
５・・・プロセスガス出口、６・・・加熱ガス入口、７
・・・加熱ガス出口、８ 、９−・・触媒管、１０・・
・円筒管、１１ 、１５・・・細管、１４・・・上昇管
、Ａ・・・主反応部、Ｂ・・・副反応部。 代理人 弁理士 小 川 信 − 弁理士 野 口 賢 照 弁理士斎下和彦
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、主反応部の中に副反応部を設けて主反応部に加熱ガ
スを供給し、プロセス原料ガスを副反応部の触媒層内を
通過させて第１段階の反応をさせ、該未完反応プロセス
原料ガスを主反応部に導き、これを主反応部の触媒層内
を更に通過させ主反応部に供給された加熱ガスにより第
２段階の反応をし、これを再び副反応部に戻して副反応
部に必要な反応熱を与えた後外部に取り出すようにした
軽質炭化水素の改質方法。 ２、内部断熱を施した耐圧性の胴の内部に主反応部を、
更に、その内側に副反応部を夫々形成すると共に、これ
ら主反応部及び副反応部内に、管内に触媒を充填させた
複数本の触媒管をそれぞれ配設し、副反応部にはその触
媒管と連通する未完反応プロセス原料ガスの導管を設け
、該導管を主反応部の未完反応プロセス原料ガス入口に
連通し、主反応部と副反応部とを主反応部の触媒管下端
に設けた細管で接続させ、副反応部に導入されたプロセ
スガスを副反応部の加熱ガスとさせ、プロセスガスを副
反応部のプロセスガス出ロニ導（ようにした軽質炭化水
素の改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6391082A JPS58181703A (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 軽質炭化水素の改質方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6391082A JPS58181703A (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 軽質炭化水素の改質方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58181703A true JPS58181703A (ja) | 1983-10-24 |
Family
ID=13242955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6391082A Pending JPS58181703A (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 軽質炭化水素の改質方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58181703A (ja) |
-
1982
- 1982-04-19 JP JP6391082A patent/JPS58181703A/ja active Pending
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