JPS5827788A - ガス水蒸気改質装置 - 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】 本発明は天然ガス、プロパンガス等の炭化水素ガスを改
質し、水素および炭酸ガスを主体としだ。

無機ガスに変換する場合の改質装置にかかわるものであ
る。即ち一般に炭化水素を改質するには、水素供給源と
しての水又は水蒸気が必要である。

本発明はその水蒸気の供給方法に関するもので、その目
的は以下列記の通りである。

（１）比較的簡単な機構により水又は水蒸気を連続的に
一定量反応器に供給させる。

（２）炭化水素ガス量の変化に伴い容易に水又は水蒸気
量が可変出来る。

（３）炭化水素ガスと水又は水蒸気を改質反応器のスチ
ームリフォーミング触媒に供給する迄に均一に混合する
。

従来の改質装置では、水又は水蒸気を改質反応器に供給
する場合、水タンクからポンプにより供給し、スチーム
リフオーミング触媒の前に炭化水素ガスと十分に混合す
べく石英ウール等無機耐熱繊維あるいは、多孔質のセラ
ミックスから構成される予混合部を設けるのが一般的で
ある。しかしながらこれらの方法では機構的に複雑であ
り、定期的なポンプの補修が必要であるという欠点があ
った。また水の中に含まれているカルシウム、シリカ等
わずかなスケール成分も長時間運転した後には相当量固
着し、反応条件にも悪影響を及ぼすようになってくる。

本発明は上記の諸欠点を改良したもので、発泡させた金
属、ガラス、シリカ、アルミナおよび炭素など無機耐熱
繊維、および無機耐熱繊維を原料とする布、組ひも、複
数の細孔を穿った多孔質のセラミックス等からなる水蒸
発素子を炭化水素ガスの流れの途中に置き、さらにその
近辺の温度を自由にコントロールさせる発熱体を内蔵さ
せるといっただけの非常に簡単な機構により解決したも
ので、上記方式を改質反応器に採用したものは従来例が
ないものである。

以下本発明の一実施例について図面とともに説明する。

第１図は本発明による水蒸発素子を採用し７た改質装置
の一実施例であり、第２図は水蒸発素子の置かれている
近辺の詳細図である。

改質装置１はニッケル、白金、ノぐラジウム、ロジウム
およびコバルト等からなる少なくとも一種類の金属を担
持させたアルミナ、シリカ、チタニア、クロミアおよび
ドロマイト等の無機耐熱材料からなるスチームリフメー
ミング触媒２を中心として、前記スチームリフオーミン
グ触媒２を加熱するセラミックヒータ３．さらに炭化水
素供給源（図示せず）と改質装置を繋ぐ配管４．前記配
管４の途中適当な位置に本発明による水蒸発素子５゜水
タンク６、水を所定濃度に水蒸気として炭化水素ガス中
に蒸発せしめる加熱体７．水の補充を定期的に行なう水
供給口８が設けられている。その他改質装置１には改質
した結果生成した無機ガスを所定のガス溜め（図示せず
）に送る通気管が設けられている。さらに改質装置１の
外周には断熱材１ｏが巻きつけられ熱の有効利用を図っ
ている。

次に上記のような構成を持つ改質装置の作用について述
べる。

本発明による改質装置を作動するには、先ずセラミック
ヒータ３に通電することにより、スチームリフォーミン
グ触媒２を所定の温度迄加熱する。

スチームリフォーミング触媒２が所定温度に達した後、
炭化水素ガス供給源からガスを供給開始する。炭化水素
ガスが配管４内を流れ出すにつれ、発泡させた金属、ガ
ラス、シリカ、アルミナ及び炭化水素等無機耐熱繊維、
及び無機耐熱繊維を原料とする布、組みひも、複数の細
孔を穿った多孔質のセラミックス等の多表面積及びキャ
ピラリティを有する水蒸発素子６に含浸した水が蒸発し
だす。このままで配管４内の炭化水素ガスの流れが安定
するにつれて、水の蒸発量は一定になるが、常温ではほ
んのわずかしが蒸発量が得られない。

蒸発量を多くするため水タンク６内の水温をヒータで加
熱すれば大量の水蒸気が得られるが、任意に炭化水素ガ
ス中の水分量を完全にコントロールすることは困難であ
り、またヒータに使用するエネルギーも大きくなる欠点
がある。

本発明は水蒸発素子５の内部に加熱体Ｔを内蔵させ、蒸
発を行なう箇所を任意の温度に加熱できるためかなり正
確に水分量をコントロールすることができる。即ち反応
条件が決まると、配管４内を流れるガス流量が決まり、
予備実験の結果分っている温度と水の蒸発量の関係から
蒸発素子表面に必要な温度が割り出される。

上記の操作により炭化水素ガス中の必要な水分量を水蒸
発素子６から蒸発することができる。炭化水素ガスと水
蒸気は配管４内においても十分混合されるが、改質装置
１内でさらに混合されると共にセラミックヒータ３によ
り熱分解が起きない程度に予熱された後、スチームリフ
ォーミング触殖２により改質される。改質により生成し
た水素、炭酸ガスを主体とする無機ガスは通気管９を通
って所定のガス溜め（図示せず）に蓄えた後、それぞれ
利用機器に供給される。

水蒸発素子内部に設ける発熱体はどの様なものでも目的
を達するが、シーズヒータあるいは外周に電気的絶縁性
を有する耐熱性金属酸化物で被覆した金属抵抗線が良い
。特に後者はスパイラル形状に成型できるので使いやす
く、マた特性も優れている。

金属抵抗線はその外周を電気的に絶縁させるため、金属
酸化物を被覆形成する。この目的に適う物質として、ム
１２０５ｐ　８１０２．　Ｆｅ２Ｏ２，Ｙ２Ｏ５，’ｒ
ｉｏ、、。

Ｃ！Ｌｏ、Ｂ２Ｏ３，Ｌ１２０．　Ｃｒ２０５ｔ　Ｚｒ
０２ｔ　Ｍｇ０ｐ　Ｂａｏ、　ＮｚＯ＋Ｔｈ　Ｏ２、Ｈ
ｆＯ２、Ｌ　ａ２０５ｐ　Ｃｅ　Ｏ２の金属酸化物、も
しくは町ム１２０４．　ＭｎＡｌ２Ｏ４，ＦｅＡｌ２Ｏ
４，ＣｏＡｌ２Ｏ４，Ｚｎ　−ム１２０４．　ＭｇＣｒ
２Ｏ４等のスピネル型の複酸化物が適当であり、これら
の物質の中で少なくても一種以上の組み合せが好ましい
。まだ、これらの中で、最も効果的で経済的にも好まし
いものとして、Ａｌ２Ｏ，、ＴｉＯ２；　ＺｒＯ２，５
ｉ０２−ｆｉ：９１ＥしｋｆｉｆｆＬｔ示り、、ｆｃ。

これらの物質の被覆方法としてはアーク溶射法、プラズ
マ溶射法、爆発溶射法等があるが、本実施例ではプラズ
マ溶射法を用いた。

本発明によるガス改質装置の効果は次の通りである。

（１）　　キャピラリティを有する水蒸発素子を炭化水
素ガスの流れの途中に置くだけという非常に簡単な機構
で必要な水分量を連続的に一定量供給することが可能で
ある。

（２）炭化水素ガスのガス量の変化に追随して水蒸発素
子から蒸発する水分量が変化する。この結果、炭化水素
ガス中に混合する水分量は常に一定となり、その結果反
応が安定し、均一な組成のガスが得られる。

（３）炭化水素ガス中の水分量を変化させるには、水蒸
発素子内の抵抗発熱体の温度を変化させることにより、
自由に炭化水素ガス中の水分量をコントロールする事が
できる。

（４）炭化水素ガス流の途中に水蒸発素子を設けるの予
混合部を改質装置内に設けずとも、炭化水素ガスと水蒸
気が配管、予熱部等流れの中で均一に混合される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である水蒸気改質装置の断面
図、第２図は水蒸発素子の置かれている近辺の詳細図で
ある。 １・・・・・・改質装置、４・・・・・・配管、６・・
・・・・水蒸発素子、７・・・・・・加熱体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化水素ガスをスチームリフォーミングさせ水素
   および炭酸ガスを主体とした無機ガスに改質し、炭化水
   素ガスの流れの途中に多表面積およびキャピラリティを
   有する水蒸発素子を設置させ、さらに水蒸発素子の内部
   に加熱用の発熱体を内蔵させたガス水蒸気改質装置。
2. （２）水蒸発素子の材料としては発泡させた金属、ガラ
   ス、シリカ、アルミナおよび炭素など無機耐熱繊維、お
   よび無機耐熱繊維を原料とする布、組みひも、複数の細
   孔を穿った多孔質のセラミックスを用いた特許請求の範
   囲第１項に記載のガス水蒸気改質装置。
3. （３）上記発熱体はシーズヒータあるいは金属抵抗線の
   外周に電気的絶縁性を有する耐熱性金属酸化物で被覆し
   た特許請求の範囲第１項に記載のガス水蒸気改質装置。 Ｂｏｏ、　Ｎｉｐ、　Ｔｈｅ２．　ＨｆＯ２，Ｌａ２Ｏ
   ５，ＣｅＯ２の金属酸化物、もしくはＭｇム１２０４．
   　Ｍｎ人’２０４＋　ｙｅム１２０４１Ｃｏム１２０４
   ．　ＺｎＡｌ２Ｏ４，ＭｇＣｒ２Ｏ４等のスピネル型構
   造を有した複酸化物からなる群より選ばれる少なくとも
   １種類以上で形成した特許請求の範囲第３項記載のガス
   水蒸気改質装置。