JPS59107901A - 水素および酸化炭素を含有するプロダクトガスを製造する装置 - Google Patents

水素および酸化炭素を含有するプロダクトガスを製造する装置

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JPS59107901A JP58224594A JP22459483A JPS59107901A JP S59107901 A JPS59107901 A JP S59107901A JP 58224594 A JP58224594 A JP 58224594A JP 22459483 A JP22459483 A JP 22459483A JP S59107901 A JPS59107901 A JP S59107901A
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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、水蒸気と混合された、実質的に炭化水素を含
有する原料ガス、特に天然ガスから、水素および酸化炭
素を含有するプロダクトガス（ＰｒｏｄｕｋｔｇａｓＪ
　　を製造する方法およびその装置に関する。この方法
は、触媒を充填した反応管内で原料ガスを接触的かつ吸
熱的に分解することによって分解ガスを得、そしてこの
分解ガスを酸素および／または酸素含有ガス、例えば空
気を用いて部分的に燃焼させることによってプロダクト
ガスを得ることからなる。上記の型のプロダクトガスは
、例えばメタノールまたはアンモニアの製造のための合
成ガスの処理に用いられる。
原料ガスの接触的吸熱分解の過程においては、反応に必
要な熱量を発生させそして反応管を介してこの管を流れ
ている原料ガスに伝達することが必要である。この目的
で、公知の方法で多数の触媒を充填した反応管がいわゆ
る一次改質炉内に直列に垂直に配列され、セして炉壁内
の多数のガスまたは石油燃焼バーナーを介して加熱され
る。−次改質炉は、高温ガス側においては大気圧におい
て操作され、そして高温ガスは、約９５０℃の温度を有
する炉から出て他の反応成分または反応助剤の流れと更
に熱交換した後に煙道ガス用の煙突内で１２０〜１６０
℃の温度にまでもたらされる。
後続する部分燃焼においては、すなわちＯＨ４含量を更
に減少せしめ、そして場合によっては、アンモニアの製
造用の合成ガスに望素を導入する場合には、酸素および
／または酸素含有ガス、例えば空気を分解ガスに添加す
ることが必要である。このことは、いわゆる二次改質器
内で行なわれる。この二次改質器は、酸素または空気を
添加するための装置および分解ガス中の望ましくないガ
ス成分を更に触媒的に反応させるための触媒層を有する
。
加圧下に生成された燃焼ガスによる反応管の間接的加熱
を行ない、その際−次改質器を出た後のなおまだ熱い燃
焼ガスを、例えばドイツ特許公告第１，７９２，２２９
号およびドイツ特許公告ｍ　２．ｏ　ｓ　５，４　！ｌ
　９号に従って、ガスタービンにおいて放圧せしめると
いう方法および装置もまた従来技術に属する。燃焼ガス
の場合には煙道ガスが重要であり、このものは、放圧お
よび冷却された後に、大気に放出され、従っである種の
痕跡の不純物によって公害の一因となる。
更に、燃焼ガスまたは煙道ガスの利用しうる熱含量が低
いことは、高価な熱交換器にとってかなりの出費をかけ
なければ経済的な利用ができな（なる。
本発明の解決すべき課題は、水素および酸化炭素を含有
するプロダクトガスを製造する方法および装置を簡単化
し、そして公害をもたらさないようなものにすることで
あった。
この課題は、本発明によれば、接触的吸熱分解を触媒を
充填した反応管内で実施しそして酸素および／または酸
素含有ガス、例えば空気を用いて分解ガスを部分的に燃
焼せしめて反応管を加熱することによって、プロダクト
ガスを得ることによって解決される。
本発明の具体化に当っては、本発明による方法を実施態
様項に記載された諸条件に従って変化させることが考慮
される。上記の課題は、更に本願の特許請求の範囲第５
項〜第１０項に記載された装置によって解決される。
本発明によって達成される利点は、特にプロダクトガス
を製造するための方法において煙道ガスがもはや生せず
、従って複雑な熱交換もまた必要でないので、投資の際
の節約が得られることである。
その上部に、著しい熱の節約が達成されることである。
何となれば、従前の方法と異なって、温度水準が低（て
利用できないような熱量を有するかなりの量の煙道ガス
がもはや完全になくなったからである。
本発明の実施例を添付図面の参照の下に以下に詳細に説
明する。
第１図において、供給原料は、天然ガス／水蒸気の混合
物として１から反応器２に導入される。この混合物は、
上部室３において、触媒を充填された複数の反応管４に
割当てられ、熱の除去の下にこれらの反応管を貝流し、
そして予め規定された分解ガスに変換される。予備調整
された分解ガスは、反応管４の末端部５がら空室６内に
流入する。そしてその中で同様に供給される酸化剤、例
えば導管７よりの酸素および場合によっては導管８およ
び９よりの天然ガスおよび循環ガスと混合せしめられそ
して温度の上昇下に更に反応せしめられる。この反応に
よって達成される実熱量は、反応管４の加熱のみに利用
される。高温のプロダクトガスは、反応管４内の流れの
方向とは回流的にを室内を１０において矢印をもって示
されているようにジャケット側を流れ、反応器２の出口
１１から流出する。
次に、プロダクトガスは、冷却区域１２に達し、その中
で特に水蒸気が凝縮され、導管１３を経て取出される。
上記の冷却の際に生じた熱は、種々利用することができ
、特に、１導管１４を経て冷却区域１２に供給される原
料物質である天然ガスおよび水蒸気の予熱および過熱に
利用されうる。
最終的な冷却は、導管１５を経て任意の冷却媒体が使用
され、例えば水、空気あるいはまた、より低い温度から
の加熱が必要である場合には、酸素もまた使用される。
はとんど水を含まない加圧ガスは、今度は合成装置にお
いて反応せしめられて、例えばメタノールが得られる。
それぞれのプロダクトガスは、不活性成分を含有するの
で°、合成の循環流から不活性部分を含有する一定のガ
ス量を導管１７を経て取出さなければならない。循環ガ
スとして示されている他の一部は、導管９を経て反応器
２に再循Ｒせしめられる。再循環される循環ガスの量は
、反応器２内の原料ガスの組成および空室６内において
調整される反応条件に依存する。更に、必要の際は、循
環ガスの少（とも一部を導管１８を経て原料混合物に添
加することが考慮されている。粗メタノールは、合成装
置から導管１９を経て取出される。
従前の方法においては、熱消費量は、メタノール１を当
り約７．９３　ｃａ／である。本発明による方法によれ
ば、熱消費量は、メタノール１を当り７．１　Ｇ　ｃＬ
ｌ以下である。
第２図は、第１図に示された本発明による方法を実施す
るための装置を示す。反応器２は、触媒２０を充填した
多数の反応管４を有する。
反応管４は、隔離板２１に気密に結合されている。上端
部２２は、開放されており、上部室６と連絡しており、
一方下端部２３は、同様に開放されて下部室２４と連絡
している。従って、隔離板２１および反応管４の系は、
圧力が釣合っている。反応管４は、その上部において、
中空管として表わされているバッフル２５を備えている
ので、更に加熱された分解ガスが環状のスリット内を導
かれる。グロダクトガスと同一のこれらの高温ガスは、
反応管２からはめ管２６を経て流出する。隔離板の下面
を含めて反応器２の下部室２４は、高温度のゆえに内面
に断熱材またはレンガの内張り２７を施されている。高
温ガス側への熱の移動を高めるために、必要な場合には
、反応管の間に他の適当なバッフル２５（この例では中
空管として表わされている）を組込むことができる。こ
れらのバックルは、それらを反応管と一緒に取付けおよ
び取外しができるように、反応管および／または隔離板
に結合されるべきである。空室６の境界壁部には、酸化
剤および炭化水素のための供給装置が設けられており、
その際、特に炭化水素の供給のための簡単なノズル管２
８ならびに特に酸化剤の供給のための透過性の多孔性セ
ラミック板２９が設けられている。ノズル管２Ｂは、同
時に反応器が酸化剤の添加の下に加熱し始め、そして操
作し得るように形成される。
第６図は、反応管のもう一つの実施の態様を示し、この
図においては下端部のみが記載されている。この改変に
おいては、酸化剤の少くとも一部は、反応管の中央部に
配置された管３０によって空室６に供給される。この実
施の態様は、大きな直径を有する反応器の場合には、空
室６内の混合比が改善されるという利点がある。
しかしながらその際、それぞれの反応管４に酸化剤の導
入／供給のために管３０を備えることは、絶対的に必要
であるというわけではない。
【図面の簡単な説明】
第１図は製造された生成ガスをメタノール合成に使用す
るだめの原料物質として天然ガスを使用する本発明によ
る方法の１具体化を示すフローシートである。 第２図は第１図による方法を実施するための本発明によ
る装置の縦断面図である。 第３図は、本発明による装置における反応管の下端部を
示す部分図である。 上記各図において主要部分を参照数字をもって示せば下
記のとおりである： １・・・原料ガス入口 ２・・・反応器 ３・・・上部室 ４・・・反応管 ５≧・・反応管末端部 ６・・・空室 ７．８．９・・・導管 １０・・・生成ガスの流れ １１・・・生成ガス出口 １２・・・冷却装置 １５．１４，１５川導管 １６・・・合成装置 １７．１８．１９川導管 ２０・・・触媒 ２１・・・隔離板 ２２・・・反応管上端部 ２６・・・反応管下端部 ２４・・・下部室 ２５−・・バッフル ２６・・・はめ管 ２７・・・断熱材 ２８・・・ノズル管 ２９・・・セラばツク板 ３０・・・反応管内管 第１図 第２図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １　本質的に炭化水素類を含有する原料ガス、特に天然
    ガスを水蒸気と混合し、 ａ）触媒を充填した反応管内で接触的かつ吸熱的に分解
    して分解ガスを得、 ｂ）この分解ガスを酸素および／または酸素含有ガス、
    例えば空気を用いて部分的に燃焼させてプロダクトガス
    を得ることによって、 水素および酸化炭素を含有するプロダクトガスを製造す
    る方法において、上記のａ）における接触的吸熱分解を
    上記のｂ）によって生成されたプロダクトガスな用いて
    上記反応管を加熱することによって行なうことを特徴と
    する前記プロダクトガスの製造方法。 ２　原料ガスに、例えば水素および／または酸化炭素の
    ような他の適当なガスを添加する特許請求の範囲第１項
    記載の方法。 ！に、ｂ）による分解ガスの部分的燃焼を、例えば炭化
    水素類および／または水素のような可燃ガスの添加によ
    って補充する特許請求の範囲第１項または第２項に記載
    の方法。 ４　高められた圧力、特に３バールより高い圧力の下で
    操作する特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記
    載の方法。 ５、　本質的に炭化水素類を含有する原料ガス、特に天
    然ガスを水蒸気と混合し、 ａ）触媒を充填した反応管内で接触的かつ吸熱的に分解
    して分解ガスを得、 ｂ）この分解ガスを酸素および／または酸素含有ガス、
    例えば空気を用いて部分的に燃焼してプロダクトガスを
    得ることによって、水素および酸化炭素を含有するプロ
    ダクトガスな製造するにあたり、上記のａ）　　Ｋおけ
    る接触的吸熱分解を上記のｂ）によって生成されたプロ
    ダクトガスを用いて上記反応管を加熱することによって
    行なうプロダクトガスの製造方法を実施するための装置
    において、隔離壁（２１）によって２つの部分に、すな
    わち、原料物質が導入される上部室（３〕およびすべて
    の反応が行なわれる下部室（２４）に区分されている反
    応器（２）内に、触媒を充填した複数個の反応管（４）
    が取付けられており、その際これらの反応管（４）は隔
    離壁（２１）に気密に固定されており、しかも上部室（
    ３）への原料物質の導入のための上部室への開口部を有
    しまた下部室へも開口部を有することを特徴とする前記
    装置。 ６　“高温ガス側”からの熱の移動、特に比較的温度の
    低い領域におゆる上記熱の移動を、適当なバッフル（２
    ５）を取付けることによって向上せしめ、その際これら
    のバッフルが隔離板（２１）および／または反る管と結
    合されている特許請求の範囲第５項記載の装置。 ｌ　反応管（４）が増外し可能に、しかし気密に隔離板
    （２１）に固定されている特許請求の範囲第５項または
    第６項に記載の装置。 ８、　反応剤の供給が容器壁および／または容器底部の
    はめ管を介して行なわれ、その際ノズル管（２８）およ
    び／または好ましくは透過性の多孔性セラミック板（２
    ９）が空室（６）に向って設けられそして少（とも１個
    のノズル管（２８）が開始バーナーとして構成されてい
    る特許請求の範囲第５項〜第７項のいずれか一つに記載
    の装置。 ９　圧力容器（２）の上部室（２４）の内側に断熱材ま
    たはレンガの内張り（２７）が施されている特許請求の
    範囲第５項〜第８項のいずれか一つに記載の装置。 ＩＱ、　　少（とも若干側の反応管（４）に、その中心
    部に配置されたより小なる直径を有する管（３０）が設
    けられており、それらを通して必要な酸化剤の少（とも
    一部が空室（６）に供給される特許請求の範囲第５項〜
    第９項のいずれか一つに記載の装置。
JP58224594A 1982-11-30 1983-11-30 水素および酸化炭素を含有するプロダクトガスを製造する装置 Granted JPS59107901A (ja)

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