JPS5879801A - 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
- JPS5879801A JPS5879801A JP17476181A JP17476181A JPS5879801A JP S5879801 A JPS5879801 A JP S5879801A JP 17476181 A JP17476181 A JP 17476181A JP 17476181 A JP17476181 A JP 17476181A JP S5879801 A JPS5879801 A JP S5879801A
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- Japan
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- reaction section
- gas
- main
- side reaction
- reaction
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (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。
即ち本発明の軽質炭化水素の改質方法は主反応部の中に
副反応部を設けて主反応部に加部ガスを供給し、プロセ
ス原料ガスを主反応部の触媒層内を通過させた後、副反
応部に導き、別途副反応部に導入したプロセス原料ガス
を副反応部内の触媒層内を通過させて得たプロセスと前
記主反応部からのプロセスガスを副反応部内で合流させ
、副反応部に必要な′反応熱を与えた後外部に取り出す
ようにしたところに特徴があり、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、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管で接続させ、更に主反応部で
加熱ガスにより反応して高温になったプロセスガスを副
反応部に導入させて、副反応部で反応したプロセスガス
とともに副反応部の加熱ガスとさせることを特徴とする
軽質炭化水素の改質装置に特徴がある。
副反応部を設けて主反応部に加部ガスを供給し、プロセ
ス原料ガスを主反応部の触媒層内を通過させた後、副反
応部に導き、別途副反応部に導入したプロセス原料ガス
を副反応部内の触媒層内を通過させて得たプロセスと前
記主反応部からのプロセスガスを副反応部内で合流させ
、副反応部に必要な′反応熱を与えた後外部に取り出す
ようにしたところに特徴があり、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、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管で接続させ、更に主反応部で
加熱ガスにより反応して高温になったプロセスガスを副
反応部に導入させて、副反応部で反応したプロセスガス
とともに副反応部の加熱ガスとさせることを特徴とする
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３反応させること炉よって行なわれ、
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３反応させること炉よって行なわれ、
この反応は次式によって表わすことができる。
Ｃｎ）ｋｎ ＋ｎＨ１０−＋ ｎｃｏ−）−（ｎ−）−
！！’） ｎ、 ・−（１）ＣｎＨｍ ＋ ２
ｎＨ，０−＋ ｎｃＯｌ ＋（２ｎ ＋’）Ｈｚ ・”
（２）ＣＯ＋ ａＨ，ｇ ””ａ＋鴇０
・・・（３）ＣＯ十Ｈｚ Ｏｇ ＣＯＩ！十八 へ
・・・（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４燃焼ガスを利用する場合、
水蒸気の改質は入口温度：４００〜５５０℃好ましくは
４００〜４５０℃、最高反応温度二６５０から１０００
℃、好ましくは７００〜８００℃、出口温度：４５０か
ら６００℃好ましくは４５０〜５５０℃、圧カニ常、
圧から６００／ＣＩＩＧ、好ましくは燃料電池用では２
〜ｓ Ｑ ／ ｃｓｆ Ｇ 、高温ガス炉用では１０〜
４５ｈ／ｃｙｉａの運転条絆で行なわれる。
！！’） ｎ、 ・−（１）ＣｎＨｍ ＋ ２
ｎＨ，０−＋ ｎｃＯｌ ＋（２ｎ ＋’）Ｈｚ ・”
（２）ＣＯ＋ ａＨ，ｇ ””ａ＋鴇０
・・・（３）ＣＯ十Ｈｚ Ｏｇ ＣＯＩ！十八 へ
・・・（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４燃焼ガスを利用する場合、
水蒸気の改質は入口温度：４００〜５５０℃好ましくは
４００〜４５０℃、最高反応温度二６５０から１０００
℃、好ましくは７００〜８００℃、出口温度：４５０か
ら６００℃好ましくは４５０〜５５０℃、圧カニ常、
圧から６００／ＣＩＩＧ、好ましくは燃料電池用では２
〜ｓ Ｑ ／ ｃｓｆ Ｇ 、高温ガス炉用では１０〜
４５ｈ／ｃｙｉａの運転条絆で行なわれる。
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２０００℃、好ましくは９００〜１５００
℃、出口温度＝５００から７００℃、好ましくは５５Ｇ
〜６５０℃、圧カニ常圧かＧ） ｓｏ Ｋ９／ｃｔｌ
Ｇであり、好ましくは燃料電池用では２〜５にｐ ／
ｃｄＧ、高温ガス炉用では４０〜４５ Ｋｇ ／ ｃ
ｌ Ｇである。
；６５０から２０００℃、好ましくは９００〜１５００
℃、出口温度＝５００から７００℃、好ましくは５５Ｇ
〜６５０℃、圧カニ常圧かＧ） ｓｏ Ｋ９／ｃｔｌ
Ｇであり、好ましくは燃料電池用では２〜５にｐ ／
ｃｄＧ、高温ガス炉用では４０〜４５ Ｋｇ ／ ｃ
ｌ Ｇ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
るが、第１図及び第２図はそれぞれ異なる実施例におけ
る改質装置の縦断面図であり、第１図はその実施例１を
示し、そして第２図はその実施例２を示しており、それ
ぞれ同じ部品は同じ部品番号で示しており、第２図で第
１図と同じ構造部分については説明を省略する。
るが、第１図及び第２図はそれぞれ異なる実施例におけ
る改質装置の縦断面図であり、第１図はその実施例１を
示し、そして第２図はその実施例２を示しており、それ
ぞれ同じ部品は同じ部品番号で示しており、第２図で第
１図と同じ構造部分については説明を省略する。
まず、第１図の実施例１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゛〜とじては、一
般にキャスタブル石炭ガラス系、セラミックス繊−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
組み合わせて効釆的な断熱層２を形成させることが好ま
しい。
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゛〜とじては、一
般にキャスタブル石炭ガラス系、セラミックス繊−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
組み合わせて効釆的な断熱層２を形成させることが好ま
しい。
耐圧胴１は、プロセス原料ガス人口３及び４ならびにプ
ロセスガス出口５、更に加熱ガス人口６及び加熱ガス出
口１を備えており、円筒管１０により外側の主反応部Ａ
と内側の副反応部Ｂとに区分している。
ロセスガス出口５、更に加熱ガス人口６及び加熱ガス出
口１を備えており、円筒管１０により外側の主反応部Ａ
と内側の副反応部Ｂとに区分している。
プロセス原料ガスは、その人口３．４に同時に供給され
、主反応部Ａ及び副反応部Ｂで改質され、さらに副反応
部Ｂで反応熱を供給後、プロセスガス出口５より出てい
く。
、主反応部Ａ及び副反応部Ｂで改質され、さらに副反応
部Ｂで反応熱を供給後、プロセスガス出口５より出てい
く。
触媒管８は主反応部Ａに垂直に配置された金属製管であ
り、その下端は細管１１と接続し、その上端はプロセス
原料ガス人口３と通じている。
り、その下端は細管１１と接続し、その上端はプロセス
原料ガス人口３と通じている。
また、触媒管９は副反応部Ｂに垂直に配置された金属製
であり、その上端はプロセス原料ガス人口４と通じ、そ
の下端は開放されており、触媒管９を出たガスは主反応
部Ａより導入されたプロセスガスと混合され、副反応部
Ｂの加熱源となる。
であり、その上端はプロセス原料ガス人口４と通じ、そ
の下端は開放されており、触媒管９を出たガスは主反応
部Ａより導入されたプロセスガスと混合され、副反応部
Ｂの加熱源となる。
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から２
００雪１、管長としては１．５から１０ｍのものが用い
られる。
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から２
００雪１、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。
なお、触媒管８“及び円筒管１０は管板１２に溶接され
、その荷重が支持されている。
、その荷重が支持されている。
また、運転時、高温になるが、その際生じる触媒管８と
円筒管１０との熱膨張差は、触媒管８と円筒管１０とを
接続する細管１１により吸収される。
円筒管１０との熱膨張差は、触媒管８と円筒管１０とを
接続する細管１１により吸収される。
一方、触媒管９は管板１３に溶接され、その荷重が支持
されており、触媒管９の下端ばどことも接続されていな
いため、運転時でも熱膨張に対する考慮は不要である。
されており、触媒管９の下端ばどことも接続されていな
いため、運転時でも熱膨張に対する考慮は不要である。
加熱ガスが高温ガス炉からの高温ヘリウム等であれば、
この加熱ガスは加熱ガス人口６より供給されるが、炭化
水素等の石化燃料を燃料とする場合は、第２図の実施例
２に示すごとく、加熱ガス人口６の下部に燃焼室１６を
設けて高温ガスを発生させる。
この加熱ガスは加熱ガス人口６より供給されるが、炭化
水素等の石化燃料を燃料とする場合は、第２図の実施例
２に示すごとく、加熱ガス人口６の下部に燃焼室１６を
設けて高温ガスを発生させる。
この場合、燃料は入口１４より供給され、空気または酸
素は入口１５より供給され、燃焼室１６で高温燃焼ガス
を生じ、加熱ガス人口６を通じて主反応部Ａに入るが、
分散板１７により燃焼ガスは主反応部Ａ内に均一に分散
され、また、皿状の仕切り板１８を設けて燃焼ガスが直
接細管１１に接触するのを防止している。
素は入口１５より供給され、燃焼室１６で高温燃焼ガス
を生じ、加熱ガス人口６を通じて主反応部Ａに入るが、
分散板１７により燃焼ガスは主反応部Ａ内に均一に分散
され、また、皿状の仕切り板１８を設けて燃焼ガスが直
接細管１１に接触するのを防止している。
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及び副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及び副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。
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゛ることかできる。
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゛ることかできる。
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、熱効率がよく、かつ応答性の早い
水素製造が要求されす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、熱効率がよく、かつ応答性の早い
水素製造が要求されする燃料電池用には極めて有用な装
置である。
第１図及び第２図は本発明の゛それぞれ異なる実施例に
おけるガスの改質装置の縦断面図であり、第１図はその
実施例１を示し、第２図はその実施例２を示している。 １・・・耐圧胴、２・・・断熱層、３．４・・・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、１１・・・細管、１６・・・燃焼室、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 手続補正書 １、事件の表示 昭和５６ ｑ、 特 許 願 第 １７４７６１
＞；２、発明の名称 軽質炭化水素の改質方法および装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ４、代 理 人 住 所 〒１０５東京都港区西新橋３’ｌ’ｌ＋３
番；３シ；−ペリカンビル７、補正の内容 （１） 明細書第６頁第１５〜１６行の「一般にキャ
スタブル石炭ガラス系、セラミックス繊維等高温用断熱
材を」を「一般にキャスタブル、石英ガラス系、セラミ
ックス系繊維等高温用断熱材を」と補正する。 （２） 同第９頁第２０行の「耐熱性」を「耐熱・耐
圧性」と補正する。
おけるガスの改質装置の縦断面図であり、第１図はその
実施例１を示し、第２図はその実施例２を示している。 １・・・耐圧胴、２・・・断熱層、３．４・・・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、１１・・・細管、１６・・・燃焼室、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 手続補正書 １、事件の表示 昭和５６ ｑ、 特 許 願 第 １７４７６１
＞；２、発明の名称 軽質炭化水素の改質方法および装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 ４、代 理 人 住 所 〒１０５東京都港区西新橋３’ｌ’ｌ＋３
番；３シ；−ペリカンビル７、補正の内容 （１） 明細書第６頁第１５〜１６行の「一般にキャ
スタブル石炭ガラス系、セラミックス繊維等高温用断熱
材を」を「一般にキャスタブル、石英ガラス系、セラミ
ックス系繊維等高温用断熱材を」と補正する。 （２） 同第９頁第２０行の「耐熱性」を「耐熱・耐
圧性」と補正する。
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、グロセス原料ガスを主反応部の触媒層内
を通過させた後、副反応部に導き、別途副反応部に導入
したグロセス原料ガスを副反応部内の触媒層内を通過さ
せて得たプロセスガスと前記主反応部からのプロセスガ
スを副反応部内で合流させ、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、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管で接続させ、更
に主反応部で加熱ガ′スにより反応して高温になったプ
ロセスガスを副反応部に導入させて、副反応部で反応し
たプロセスガスとともに副反応部の加熱ガスとさせるこ
とを特徴とする軽質炭化水素の改質装置。 ３、 加熱ガス入口側に燃焼室が設けられている特許請
求の範囲第２項記載の軽質炭化水素の改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17476181A JPS5879801A (ja) | 1981-10-31 | 1981-10-31 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP17476181A JPS5879801A (ja) | 1981-10-31 | 1981-10-31 | 軽質炭化水素の改質方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5879801A true JPS5879801A (ja) | 1983-05-13 |
Family
ID=15984205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17476181A Pending JPS5879801A (ja) | 1981-10-31 | 1981-10-31 | 軽質炭化水素の改質方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5879801A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0334540A2 (en) * | 1988-03-24 | 1989-09-27 | Imperial Chemical Industries Plc | Two-step steam-reforming process |
-
1981
- 1981-10-31 JP JP17476181A patent/JPS5879801A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0334540A2 (en) * | 1988-03-24 | 1989-09-27 | Imperial Chemical Industries Plc | Two-step steam-reforming process |
| US5030661A (en) * | 1988-03-24 | 1991-07-09 | Imperial Chemical Industries Plc | Hydrogen production |
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