JPS5879089A - 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空気と混合しリフォーミング
触媒によシ水素及び炭酸ガスを主体とした無機ガスに改
質する炭化水素燃料改質装置のリフォーミング触媒にか
かわるもっでうる。

従来、リフォーミング触媒の触媒担体としては、アルミ
ナ、シリカ、コーｆイエライト、チタニア等の無機耐熱
材料をビーズ伏、ベレット状に成型したものが用いられ
てハた。しかしながら最近１、断面がハニカム又は格子
状の如き多層の薄型からなる角型又は円筒型に成型した
一体成形体を触媒担体として用いると、１反応の空間速
度を大きくしても活性が落ちないこと、２触媒層の圧力
損失が小さい結果、装置全体を小型化出来ること、３触
媒の交換が容易になること等、優れた性能全能すること
、が明らかになってきている。上記つように優れた性能
を有する一体成型本にニッケル。

コバルト、白金族系等の触媒活性を仔する金属を担持し
、リフォーミング反応を行った所、反応り初期活性は従
来のビーズ状、ペレット状の担体に比較し、非常に高く
なった。しかしながら長時間反応を継続していると、す
７オーミング反応、７）　Ｉ！１１反応でちるカーボン
状の物質が触媒嘴体りのハニカム又は格子状からなるガ
ス流路に沈着し、圧力損失を増大さ亡ることか判明した
。さらに継続して反応を行っていると終には、１危路が
閉塞してしまい、ガスが全く流れなくなってしまうとい
う大きな問題が発生した。

本発明は上記問題点を解決し、長期間安定した反応を継
続さするト段を提供するものでらる。

即ち、カーボンが蓄積し、リフォーミ／グ反応の行なわ
れなくなった触媒を反応器から取り出し分析した結果、
発生したカーボンは１、触媒床の前部、即ち、反応ガス
流入部分に集中していることが明らかとなった。一方で
、ニッケル、コバルト等り遷移金属原子は、リフォーミ
ング反応に高い活性をもつ反面、カーボン状物質の発生
に対しても、大きな促進効果を持つことは、公知の事実
である。

上記二点を考慮し、−構成＝ＪＩである触媒床前半部に
ニッケル等の活性金属種を全く相持さすずに後半部にの
み、活性金属種を担持させたものを調整しリフォーミン
グ触媒８とし反応を行った。そ７）結果、触媒床全体に
活性金属種を担持した触媒に比較し、初期活性でこそ、
若干低ドしたが、従来の触媒床全体に活性金属を担持さ
亡た触媒に寂いて活性が半減する反応時間にる・・ハで
も、本発明による後半部にのみ活性金属種を担持させた
触媒では、全く活性の低ドが見覚けられなかった。さら
に従来リフォーミング反応の活性が全くなくなってしま
う反応時間にＰ・ハてすら、本発明による触媒では、活
性の低Ｆが全く見覚けられなかった。

さらに反応後の触媒を取り出して、触媒トに蓄積したカ
ーボン状物質を分析した清釆、カーボン緻は非常に少な
かった。

炭化水素燃料改質装置にお・ハて、リフォーミング触媒
の担体として断面が、ノ・ニカム又、ハ、格子状の如き
多層の薄壁からなる角型又は、円筒型の一体成型体を用
い、さらに触媒床に活性金属の担持分布を施したリフォ
ーミング触媒は、従来例がない。

以下本発明の一実施例に基づき図面とともに説明する。

第１図は本発明による活性金属種の濃度分布をつけたリ
フォーミング触媒を使用した炭化水素燃料改質装置の一
実施例でちる。第２図ａ。

ｂ、ｃは、本発明によりリフオーミング触媒−゛こ活性
金属種の濃度分布をつけた一実施例でわる。第３図は、
本発明による活性金属種の濃度分布をつけたリフォーミ
ング触媒を用いて反応を行った実験鹸果てちる。、改質
６１は三重管になってｐす、一番外周部の通路２には天
然ガス、メタン、プロパン、ｂるいは予めヒータ（図示
せず）Ｖこより加熱されガス状となりだ灯油軽油停が＋
ｊ−給される炭化水素ガス供給管３が城かれている。さ
らｌこ内１１１＋１の通路４には水あるいは空気の供給
される水、と気供給管６が繋がれている。な２いづれの
通ｊ８２゜４に′も石英ウール等の無機耐熱性繊維６が
つまっている。通路４の内側には無機耐熱質セラミック
からなる反応管７がある。反応管７にｄ　’Ｊフォーミ
ング触媒８の加熱用ヒータ９が埋設さパれている。

リフォーミング触媒８は第２図に示したように無機耐熱
材料であるγ−アルミナにより断面が格子状の一体成形
本に構成されてハる＠ さらに活性金属でうるニッケルを第２図に示したように
反応ガス入口側には担持ｒｆ、ガス出口側にのみ担持し
た。担持方法として′は、予めニッケルの担持を欲しな
い部分に、有機高分子液を塗布、乾燥し触媒担体を被覆
した後、硝酸ニッケル溶液に含浸し、然る後乾燥、焼成
し触媒とした。

反応管７の後部には改質の結果生成した無機ガスを中心
とするガスを送る送気管１０が繋がれている。送気管１
０は冷却管１１さらに冷却の結果コンデンスした液とガ
スを分離する気液分離器１２と繋がれている。分離した
ガスはガス溜め（図示せず）に蓄えられる。改質器１の
前部は押え板１３で覆われている。押え板１３ｄボルト
１４により、取り外し可能となって象り、劣化したり７
オーミング触媒８を交換出来るようになっている。

次に本装置の作用について述べる。

予め所定の温度（７００〜９００℃）に加熱用ヒータ９
で反応管７を加熱した後炭化水累ガスＤ供給を炭化水素
ガス供給管３より開始する。供給された炭化水素ガスｄ
加熱用ヒータ９により予熱される。−力水あるいは空気
は供給管６を通って改質器１内の４絡４に供給された後
加熱用ヒータ９により予熱される。Ｌ記のように予熱さ
れた炭化水素ガスと水蒸気、空気゛ｄ石英ウール等の無
機耐熱性繊維６の中を通過する間に十分混合された後リ
フォーミング触媒８に供給され改質される。

炭化木本ガスと水、空気は改質された結果、水素、二酸
化炭素を中心とする無機ガス（こ変わる・′Ｌ成された
ガスは送気管１ｏを通って冷却管１１（こ送られる。こ
こで過剰の水佳コ／デ／スし気（色分離器１２により生
成ガスと分離される。分離さｊｔた生成ガスはガス溜め
（図示ぜず）に蓄えＣ）れ必要時使用される。Ｆ記作用
によりＩ７７オ一ミング反応を行うわけであるが、第３
図に本発明によるＩ訴のリフォーミング触媒８を用いて
反応を行った結果を示す。反応条件は供給原料：灯油２
反応温度：　８００　℃＃　Ｈ２０／Ｃ：１　、２　＋
　Ｌ　ｅ　ｒ（−ｂ　、Ｖ　−＝１−６でちる。第３図
の横軸は反応時間、縦軸はガス化率である。

図中Ａ、ｄ本発明により、活性金属ニッケルを触媒床の
後部にのみ担持した触媒を用いて反応を行った場合、図
中Ｂは触媒床全体にニッケルを担持した触媒を用いて反
応を行った場合である。第３図から明らかなように、本
発明になる、Ａ触媒を用・ハた場合、初期活性でこそ、
若干落ちるが、カーボン状物質の蓄積も少く、長時間安
定して反応を継続することが出来た。

以上のように本発明による一体成型体触媒に活性金属種
を担持させる場合、活性金属の濃度分布を施すことによ
り、リフォーミング反応の１６１Ｓ反応でちるカーボン
状物質り発生が少く、長期間、安定して反応を継続する
ことが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による炭化水素燃料改質装置
の断面図、第２図ａ、ｂ、ｃｄ本発明の活性金属の濃度
分布を担体に施したリフオーミング触媒り一実施例を示
す正面図、断側面図、特性図、第３図は本発明ｙ’ｃよ
るリフオーミング触媒を用いて反応を行った場合のガス
化率の経時変化を示した特性図でちる。 １・・・・・・改質器、７・・・・・・反応管、８・・
・・・・リフォーミング触媒。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　まか１名第１
図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化水素を水又は空気と混合した後リフォーミン
   ダ触媒に通過させ水素及び炭酸ガスを主体とした無機ガ
   スに改質する手段を設け、リフォーミング触媒担体とし
   て、アルミナ、コーディエライト等の耐熱性無機質から
   なり、断面がノ・ニカム又は格子状多層の薄壁からなる
   筒型り一体成型′体を用いかつニッケル、コバルト、白
   金族等の触稲性を持つ金属を触媒担体上の一部分に担持
   あるいは全体に濃度分布をつけて担持した、リフォーミ
   ング触媒を有する炭化水素燃料改質装置。
2. （２）一体成型本からなる触媒担体の一部分に活性金属
   を担持する手段として活性金属を必要としない部位に、
   あらかじめ有機高分子液を塗布、乾燥し触媒担体を被覆
   し、後に活性金属溶液に触１ｓ但本を含浸、乾燥、焼成
   したリフオーミング触媒を有する事、ちる’ｌｈは、上
   記手順を複数回行うことにより、触媒担体上に濃度分布
   をつげたリフォーミング触媒を汀する特許請求の範囲第
   １項記載り炭化水素燃料改質装置。