JPS582508A - 接触燃焼による加熱方法 - 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】 本発明は接触燃焼による熱分解反応器などの加熱方法に
一関する。

化学工業における熱化学反応装置例えばメタン分解反応
装置においては、その加臓源としてバーナによる燃焼ガ
スが用いられ、これを被加熱物が通される反応パイプと
その外部フレーム間に通して、燃焼ガスの輻射作用と対
流作用により加熱することが行われている。とこるでこ
の場合高温の燃焼ガスによる熱反応装置の構成材料の酸
化消耗を防ぐ赴めＣ二は、燃焼ガスが高温であればある
程合有酸素濃度を低くすることが望ましい。しかし従来
のバーナによる加熱方法では、燃焼ガス中の′　残存酸
素濃度を低くしようとすると、空気中の酸素の理論値に
相当する一料より多い燃料を燃焼しなければならないた
や、−酸化炭素などの未燃焼成分が残る。このため残存
酸素濃度を低くすることは原理的に難かしく、どうして
も熱反応装置の酸化消耗を□現在以下に少なくするのは
難かしい。

また未燃成分が残ることによって廃ガス量が多く、しか
もバーナによる場合は有炎燃焼であるので燃焼ガス中に
多量例えば数１１００ｐｐにものぼる窒素酸化物が含有
されて大気汚染源となる欠点がある。また含有酸素濃度
を低（シた状態にお％ｔて、燃焼ガスの温度を自由に調
節できにくいため、熱回収効率の低下を招き易いなどの
欠点があり、七−の廃ガスの組成は例えばＬＰＧを燃料
とした場合第１表の通りとなる。

本発明は触媒を用いる接触燃焼法の利用が、上記の如き
難点の解決に効果的であることを着想してなされたもの
である。即ち接触燃焼法においては、第１に含有酸素気
体と燃料との混合比の調節によりバーナ法に比べて未燃
分の生成少なく容易に燃焼温度を調節でき、しがも燃料
濃度を爆発限界外とすることにより容易に無炎燃焼（バ
ーナの場合有炎燃焼）として窒素酸化物の含有の少ない
所望の温度の燃焼ガスが得られる。第２には接触燃焼装
置を多段設け、前段の燃焼排ガスを燃料として用いて繰
返し燃焼させて、その含有酸素を順次消費させることに
より、最終的に残存酸素濃度の極めて低い燃焼ガスが得
られる。

本発明は以上の点に着目し、各段の接触燃焼温度を所要
の加熱温度が得られるように調節して、加熱温度の高い
被加熱物においては含有酸素量が低く温度が高い燃焼ガ
スを加熱に使用する。また加熱温度の低い被加熱物にお
５（ては含有酸素量が高く温度の低い燃焼ガスを加熱に
使用しうるよう１・゛パ： に、被加熱装置に組介せることにより、熱反応装置など
の酸化消耗を少なくして加熱でき、しかも廃ガスを不活
性ガスとして有効利用して、廃ガスによる大気汚染のお
それをなくすことができることを着想してなされたもの
である。次に実施例図によって本発明の詳細な説明する
。

第１図はメタンガスから水素と二酸化炭素ガスを得る熱
化学反応装置における本発明の一実施例系統囚である。

空気プロワ−（１）により空気（２）を空気を熱器（８
）に通して予熱したのち第１混合器（４）に送り、こ＼
で第１燃料送入管（５）からのメタンＣＯＨ４）（６）
を燃料濃度が爆発限界外となるように混合する。そして
ｍ１接触燃焼装置（７）の触媒（８）に通して接触燃焼
を行わせ、その熱エネルギーを第１熱交換器（９）、蒸
気室Ｑｌにより蒸気ＯＤとして回収して、後記す乞よう
にメタン（６）と混合されて熱分解反応装置■二加えら
れてメタンの熱分解に使用される。

なおＱ３はポンプである。こ＼で接触燃焼温度が１６０
０℃以下では空気（２）の含有酸素の約６０１程度しか
消費されないため、被加熱装置の酸化消耗が激しくて使
用できない。そこで接触燃焼温度を低くし、これを要求
加熱温度が比較的低い蒸気として熱回収する。

次に熱回収された１＄４１接触燃焼装置（７）の排ガス
０を第２混合器Ｉに入れて、第２燃料送入管０！９から
のメタンと爆発限界外となるように混合したのも、第２
接触燃焼装置Ｑｌの触媒層ａηに通して第２の接触燃焼
も行わせ、その燃焼ガスａＳにより熱分解反応器１値（
外熱リフオーマ）を加熱する。そしてこ＼で混合器−に
おける前記蒸気室０勤−１２の蒸気Ｉとメタン（６）の
混合気体Ｑ０を、水素（Ｈ２）と−酸化炭素（ＣＯ）と
に分解する。こ＼で加熱側ガスとして１２００〜ｂ また熱分解温度としては７００〜８００℃程度の温度が
要求されるが、これに利用される第２接触燃焼装置αｅ
の燃焼排ガスは、前段の燃焼装置（７）の排ガス即ち酸
素を消費された排ガスの燃焼によって作られる。従って
その残留酸素濃度を容易に０．１チ以下にすること力ｉ
でき、加勢温度が高温であっても熱反応装置員の構成材
料の酸化消耗を効果的に防ぎながら加熱を行うことがで
きる。

次に熱分解反応装置（ｉｌｌ二よる熱分解反応により生
じた水素と一酸化炭素とよりなるガスは、第２熱交換器
のに送られて熱エネルギーを回収され、これは第１熱交
換器（９）からのそれと共に蒸気室顛に加えられるが、
第２熱交換器＠の加熱温所は熱分解反応装置Ｑ’Ｊでの
熱利用によって低く、しかも残留酸素量も低いため酸化
消耗を効果的に防止しうる。一方熱分解反応装置Ｑｌを
出た燃焼排ガス（ハ）は、前記した空気予熱ｒ；（８）
に加えられて空気（２）を予熱したのち、第１変換゛反
応器＠を冷却する。そしてこ＼で熱分解反応装置０から
のＣＯとＮ２０とを触媒により（Ｎ２）と二酸化炭素（
００２）に変換する。即ち発熱反応のために前述の空気
予熱器（８）にｉり冷却された燃焼排ガスを冷却媒体と
して使用して行われる。従って例えばＮ２０を凝縮分離
（ハ）すれば、二酸化炭素（００２）窒素（Ｎ２）など
よりなる不活性ガス翰として利用できる。また第１変換
反応器ｔ２４から出た温度の低１／％００とＮ２０とを
、更に第２変換反応器■に加えてその触媒との接触によ
りＮ２と００２′とに分離したのち、分離器（ハ）によ
り余剰のＮ２０を凝縮水として取−除けば、水素翰を取
出すことができる。第２表は実験の結果の第　　　２　
　　表 一例を示すガスの組成および含有割合であって、この場
合水素ガス中には０．５容量チの一酸化炭素を含んでい
る。ま、た第１接触燃焼装置（７）の燃焼排ガス中の残
留酸素濃度が高い場合には、第２図（ユ示すように更に
接触燃焼装置節を設け、その燃焼排ガスを熱分解反応装
置ａｌに加えるようにしてもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明においては例え
ば第１図の熱分解反応装置および第１熱交換器の接触燃
焼ガスによる加熱に見られるように、要求加熱温度の高
低に対応した残留酸素量をもつ燃焼排ガスにより加熱で
きる。従って加熱ガス中の含有酸素による構成材の酸化
消耗を効果的に防ぎながら加熱できる、バーナ一方法に
よっては得られないすぐれた効果を得ることができ、ま
だ最終的に燃焼排ガスを不活性ガスなどとして利用でき
るので、廃ガスが大気汚染源となるおそれ少なく加熱で
きる、バーナー法にないすぐれた利点を得られる叩ので
、実用上の効果は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のｉ実施例を示す系統図、第２図はその
変形例図である。 （１）・・・・空気ブロワ−１（３）・・・・空気予熱
器、（４）・・・・第１混合器、　（５）・・・・第１
燃料送入管、（７）・・・・第１接触燃焼装置、　（８
）・・・・その触媒、（９）・・・・第１熱交換器、　
ａ・・・・・蒸気室、Ｑ３　＊−ａ　ｅ　＊ポンプ、　
Ｉ・・ゴ・第２混合器、ｏ！９・・・・第２燃料送入管
、　（１・・・・第２接触燃焼装置、（１′０・・・・
触媒層、　ａＩ・・・・熱分解反応器、翰・・・・混合
器、　＠・・・・第２熱交換器、（財）・・・・第１変
換反応器、 （ハ）・・・・凝縮分離器、　■・・・・第２変換反応
器１、＠・・・・分離器、（至）・・・・接触燃焼装置
。 外■名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 触媒による接触燃焼装置を多段設けて、その前段挑燃焼
   排ガスにより燃焼を繰返し行うようにして８、各段の燃
   焼排ガス中の酸素濃度を順次低下させて最終的に残留酸
   素の低い燃焼排ガスを得るようにすると共に、上記各段
   接触燃焼装置における燃焼温度を調節して、要求加熱温
   度が高くな・るに伴い低含有酸素濃度の燃焼ガスにより
   被加熱物の加熱が行われるように接触燃焼装置を組合せ
   て、被稲熱物或いは被加熱装置の酸化更には廃ガスによ
   る大気汚染を生ずることなく加熱できるようにしたこと
   を特徴とする接触燃焼による加熱°方法。