JPS58223603A - 炭化水素燃料改質装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炭化水素を水又は水蒸気あるいは一部空気と
混合し、リフォーミング触媒体で水素及び炭化ガスを主
とした無機ガスに改質する炭化水素燃料改質装置に関す
るものである。

従来の比較的小型の炭化水素燃料改質装置において、リ
フォーミング反応を行わせる水又は空気を加熱する方法
として、反応管の外部からヒータでリフォーミング触媒
体を加熱して間接的に水又は空気を加熱する方法と、プ
ラントのような大型の炭化水素燃料改質装置のものは、
予め水蒸気を高温高圧にして反応管内へ導入するなどの
方法が採用されていた。

しかし比較的小型で簡単な炭化水素燃料改質装置におい
て反応管の外部からヒータでリフォーミング触媒体を加
熱すると、リフォーミング触媒体温度にむらが生じるた
め、リフォーミンダ反応を円滑に行うことができないと
いう欠点があっ／こ。

本発明は上記従来の欠点を解消するもので反応管内に設
けられたリフォーミング触媒体の前部に筒型又は棒状の
セラミックヒータを設けることにガス化剤である水又は
空気を一定の温度に加熱し、リフォーミング反応を円滑
に促進することを目的とするものである。

上記目的を達するため、本発明の炭化水素燃料改質装置
ｄ１炭化水素を水又ｄ、空気と混合し、リフオーミンク
触媒体を通過させて炭化水素燃料改質装置を構成し、複
数本の筒型あるいは棒状のセラミック内に発熱体を設け
たセラミックヒータを、反応管内に設けられだリフオー
ミンク触媒体の前部に設ける１１４成であり、セラミッ
クヒータ内を通過する炭化水素と水又は空気をリフォー
ミンク反応１−７やすい一定の温度に加熱することによ
りリフオーミンク触媒体で効率よく、リフＪ−ミング反
応をイ１わすることかできるという効果を有するもので
ある３、 以下、本発明の一実施例を第１図から第４図に基ついて
説明する。

第１図において、１は炭化水素燃料改質装置をｔ’ｆ７
７成する反応管で、この反応・び１は金属又は耐熱性セ
ラミックからなり、内部にはγ−アルミナを基（］とし
、て断面が格子状の多層の薄壁からなる一体成型体の担
体に酸化触媒としてニッケルを１０重量パーセント担持
したりフォーミング触媒体２が設けられている。３はリ
フオーミンク触媒体２内を貫通した多数の小孔で、混合
ガス及び反応ガスが抵抗なく流ｔするようンこ構成さｆ
ｌている。４は反応管１の内壁とリフオーミンク触媒体
２との間に設けられたセラミックペーパーで、反応管１
とリフオーミンク触媒体２とが直接接触しないようにセ
ラミックファイバーをペーパー状に圧縮してリフオーミ
ンク触媒体２の外周に巻いたものである。６は反応管１
内に位置してリフオーミンク触媒体２の前部に多数設け
らｉ１ノこ十ラミックヒータＡで、このセラミックヒー
タＡ５に炭化水素と空気又は水あるいは水蒸気からなる
混合ガスが通過する小孔６が設けられている。７はセラ
ミックヒータＡ５を反応管１内に保持する保持板で、セ
ラミックヒータＡ６との間に炭化水素と空気又ｄ、水あ
るいは水蒸気からなる混合ガスが通過する小孔８が多数
設けられている。９はセラミックヒータＡ６を構成する
発熱体である。１０は反応管１の外周に設けられた断熱
材である。

以Ｆ、上記構成における炭化水素燃料改質装置の動作に
ついて説明する。

炭化水素燃料と水又は水蒸気とを反応させるスチームリ
フ１−ミンクの場合と、炭化水素燃料とでと気とを反応
させるパー７トルオキンデー／ヨンの場合とでは作用が
若Ｆ−異なるが、本実施例ではパー７トルオキンデー／
ヨンについて説明する。

斗ずセラミックヒータＡ６を発熱体９で予め８００〜８
６０°Ｃに加熱した後炭化水素燃料と、リフォーミンク
反応に必要な空・気との混合ガスを第１図矢印の如く保
持板７及びセラミックヒータＡ５に設けらノｊ／こ小孔
６＋８７））ら徐々ンこ流入すると、セラミックヒータ
Ａ６で加熱された混合ガスは、リフオーミンク触媒体２
に供給され、リフオーミンク触媒体２を貫通する小孔３
の表１ｆｌ］で部分酸化反応が行わ′ｉする。

例えばメタンを炭化水素燃料とすると、次のようなりフ
ォーミング反応となる。

ＣＨ４→２０２　→ＣＯ２＋２Ｈ２０・・　・・　１２
ＣＨ→２ＨＯ→２Ｃ○＋４Ｈ２・　　・　２４　　　　
　２ しかし実際には上記のような反応でｄ、なく、かなり複
雑な反応形態をともなう。この反応形態は、反応温度や
導入する燃料と空気との比率によっても大きく異なるが
総体的にみて発熱反応であるだめ、反応熱を混合カスの
供給側で有効に活用すわば、定當運転時発熱体９に通電
しなくても混合ガスをリフォーミンク反応させることが
用能であり、発熱体９に通電するにしてもわずかな通電
量で４゜い。

また水又は水蒸気をガス化剤として炭化水素燃料をリフ
ォーミンク反応させるスチームリフメーミングにおいて
は吸熱反応であるため、常に発熱体９に通電することに
なるが、反応管１内にセラミックヒータＡ５が略均等な
間隔で設けられているので、混合ガスの加熱に加熱むら
がなく、従って管径の大きい反応管１でも混合ガスを略
均−に加熱した状態でリフオーミンク触媒体２内へ供給
することかり能となり、リフオーミンク触媒体応を円滑
に行うことができるという効果を有する。

次にメタンガスを本実施例の炭化水素燃料改質装置で改
質した無機ガスへの変換率及び組成を第２図、第３図に
示す。

リノＡ−ミンク反応の反応条件として、７１１体：γ−
アルミナを暴利とした・・ニカム状の一体成型体、（４
０φｘ５０．１２）触媒：ＮｉｌＯ重）１１パー（、／
ト、Ｈ，Ｇ、Ｓ、Ｖ：５，０００、空１＝７Ｈ４＝１／
２．８とした。

；ｐｊ２図、第３図から明らかな如くメタンガスと空気
との混合ガスをセラミックヒータＡ５で８００°Ｃに加
熱してリフォーミング触媒体２へ供給すると略１００　
％無機ガスに変換することができる。

第４図は本発明の他の実施例を示すもので、管状のセラ
ミックヒータＡ５の代りに発熱体９を内蔵し／こ棒状の
セラミックヒータＢ１１を用いたもので、第１図と同様
の効果が得ら）する。

このように本実施例の炭化水素燃料改質装置によＪｌば
、混合ガスを加熱するだめの発熱体９を管状又は棒状の
セラミック内に設けたことにより、混合ガスを略均−に
加熱してリフォーミング触媒体２へ供給することができ
るとともに、反応管１の外部からリフォーミング触媒体
２を加熱するよりも消費電力が！５〜％と極めて少なく
てよいので経済的で維持費の安い炭化水素燃料改質装置
となる。

また混合ガスを加熱する発熱体９を管状又は棒状に構成
したセラミックに内蔵したことにより、反応管１の大、
小にかかわらず利用することができ、しかも発熱体９が
苛酷な雰囲気に触れることがないので酸化による劣化が
なく長寿命を保つことができるという効果を有する。

以ヒのように本発明によれば次の効果を得ることができ
る。

１　管状又は棒状のセラミック内に発熱体を設けてセラ
ミックヒータを構成し、反応管内に設けらｉｌだリフォ
ーミング触媒体の前部セラミックヒータを複数本設けた
ことにより、リフォーミング触媒体に供給される混合ガ
スを少ない省費電力で略均に加熱することができる。

２　発熱体をセラミックに内蔵しているため、苛酷な雰
囲気に触れることがなく、従って酸化による劣化が防止
され、セラミックヒータの長寿命を保つことができる。

３　セラミックヒータを管状又は棒状に構成し／ここと
により反応管の犬、小にかかわらず利用することができ
るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の一実施例である炭化水素燃料改質装
置の要部を示ず側断面図、１司図すは同図ａの市面図、
第２図は同炭化水素燃料の変換率を小ず特１〈１１図、
第３図は同生成ガスの組成を示す特性図、第４図ａは本
発明の他の実施例を示す炭化水素燃料改質装置の側断面
図、同図すは同図ａのＩＩ′、面図である。 １　−反応管、２−・　リフメーミング触媒体、５．１
１・　セラミックヒータ、９−−一発熱体。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１庖、１
） 第２図 触Ｕ表湿度（Ｃ） 第３図 ＠沫逼度（・Ｃ） 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　炭化水素を水又は空気と混合し、リフォーミノグ触
   媒体を通過させて水素及び炭酸ガスを主としだ無機ガス
   に改質する炭化水素燃料改質装置を構成し、複数本の管
   状あるいは棒状のセラミックス内に発熱体を設けたセラ
   ミックヒータを、反応管内に設けらねたリフォーミング
   触媒体の前部に設ける構成とした炭化水素燃料改質装置
   。 ２　ソノ−４−ミング触媒体をγ−アルミナ、コーディ
   エライト等の酬熱性無機質からなり、断面が・・ニカム
   状又は格子状の如き多層の薄壁からなる角型又は円筒型
   の担体に酸化触媒を担持して構成した特許請求の範囲第
   １項記載の炭化水素燃料改質装置。