JPS59217605A - 水素発生装置 - Google Patents
水素発生装置Info
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- JPS59217605A JPS59217605A JP58091444A JP9144483A JPS59217605A JP S59217605 A JPS59217605 A JP S59217605A JP 58091444 A JP58091444 A JP 58091444A JP 9144483 A JP9144483 A JP 9144483A JP S59217605 A JPS59217605 A JP S59217605A
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- Japan
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- reaction
- product gas
- reaction product
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は炭化水素を原料として水素を発生させろ水素発
生装置にかかわり、特に、炭化水素の改質反応により生
成された高温の反応生成ガスの熱回収を図るとともに、
該反応生成ガス中の一酸化炭素を水素に転換させる機能
を具備した水素発生装置に関するものである。
生装置にかかわり、特に、炭化水素の改質反応により生
成された高温の反応生成ガスの熱回収を図るとともに、
該反応生成ガス中の一酸化炭素を水素に転換させる機能
を具備した水素発生装置に関するものである。
燃料電池用水素発生装置に用いられる従来の二重管反応
管式の改質装置の一例を第１図に示す。
管式の改質装置の一例を第１図に示す。
第１図において、１は本体シェル、２はトップカバー、
６は管板、４は本体フランジ、５はカバーフランジ、１
１は生成ガス出口ノズル、１２ハフ”。
６は管板、４は本体フランジ、５はカバーフランジ、１
１は生成ガス出口ノズル、１２ハフ”。
セスガス入口ノズル、１６は燃焼触媒層、１５はキャス
タフル、１７ハ燃料−空気入口ノズル、１８ハ燃焼ガス
出ロノズル、１９は上ぶた、２２は二重管式の反応管で
ある。原料である炭化水素は所定量ノスチームと混合さ
れた後、プロセスガス入口ノズル１２から本装置内に入
り、反応管２２の外管を下方に流れ、所定の改質反応を
行った後、反応管２２の最下部でＵターンして内管を上
方に流れ、生成ガス出口ノズル１１から本装置外に排出
される。
タフル、１７ハ燃料−空気入口ノズル、１８ハ燃焼ガス
出ロノズル、１９は上ぶた、２２は二重管式の反応管で
ある。原料である炭化水素は所定量ノスチームと混合さ
れた後、プロセスガス入口ノズル１２から本装置内に入
り、反応管２２の外管を下方に流れ、所定の改質反応を
行った後、反応管２２の最下部でＵターンして内管を上
方に流れ、生成ガス出口ノズル１１から本装置外に排出
される。
この改質反応により生成される反応生成ガスは、通常７
００〜８５０℃の高温に加熱されており、その代表的な
ガス成分は、ドライのｖｏｊ、 ％ベースで、例えば水
素７０〜８０％、−酸化炭素８〜１２係、二酸化炭素８
〜１２襲のごとくなる。しかるに、通常のプロセスでは
、生成されるガス中の水素分をより多くすることが望ま
しいから、上記生成ガス中の一酸化炭素を、触媒を用い
、−酸化炭素とスチームとを反応させて二酸化炭素と水
素とを生成させるＣＯＯシフト応を行わせて、水素分に
転換する操作が行われる。ところが、その場合の反応生
成ガスの温度は６２０〜４００℃程度であり、従って前
記改質装置から出る高温の反応生成ガスは、シフト反応
の温度寸で冷却する必要がある。従来はこの冷却のため
、反応生成ガスは、改質装置を出だ後に熱交換器（図示
せず）を用いて熱交換させその後でＣＯシフト反応器（
図示せす）に導入すＩ る方法がとられていた。
００〜８５０℃の高温に加熱されており、その代表的な
ガス成分は、ドライのｖｏｊ、 ％ベースで、例えば水
素７０〜８０％、−酸化炭素８〜１２係、二酸化炭素８
〜１２襲のごとくなる。しかるに、通常のプロセスでは
、生成されるガス中の水素分をより多くすることが望ま
しいから、上記生成ガス中の一酸化炭素を、触媒を用い
、−酸化炭素とスチームとを反応させて二酸化炭素と水
素とを生成させるＣＯＯシフト応を行わせて、水素分に
転換する操作が行われる。ところが、その場合の反応生
成ガスの温度は６２０〜４００℃程度であり、従って前
記改質装置から出る高温の反応生成ガスは、シフト反応
の温度寸で冷却する必要がある。従来はこの冷却のため
、反応生成ガスは、改質装置を出だ後に熱交換器（図示
せず）を用いて熱交換させその後でＣＯシフト反応器（
図示せす）に導入すＩ る方法がとられていた。
すなわち、従来の水素発生装置は、改質装置に加え、高
温にある改質装置出口側の配管、熱交換器、さらにはＣ
Ｏシフト反応器といった、それぞれ別の機器からなる機
器構成を必要としていた。
温にある改質装置出口側の配管、熱交換器、さらにはＣ
Ｏシフト反応器といった、それぞれ別の機器からなる機
器構成を必要としていた。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、従
来の改質装置からＣＯシフト反反応器子の一連の装置の
機能を、それぞれ別個の機器を構成することなく、単一
のシェルの中に有する水素発生装置を提供するにある。
来の改質装置からＣＯシフト反反応器子の一連の装置の
機能を、それぞれ別個の機器を構成することなく、単一
のシェルの中に有する水素発生装置を提供するにある。
本発明は、従来品と同様な改質装置を設置した本体シェ
ル内に、該改質装置内の高温の反応生成ガスを排出する
ため反応生成ガス排出管を設置し該反応生成ガス排出管
を二重構造として適切な冷却媒体で冷却させるとともに
、反応生成ガスが流れる内管内または内管に接続した個
所にＣＯＯシフト応用の触媒を充填させることを要点と
するもので、これによシ、水素を主成分とする反応生成
ガス中に含まれる一酸化炭素を水素に転換させつつ、冷
却媒体によって熱回収を行わしめるように図ったもので
ある。
ル内に、該改質装置内の高温の反応生成ガスを排出する
ため反応生成ガス排出管を設置し該反応生成ガス排出管
を二重構造として適切な冷却媒体で冷却させるとともに
、反応生成ガスが流れる内管内または内管に接続した個
所にＣＯＯシフト応用の触媒を充填させることを要点と
するもので、これによシ、水素を主成分とする反応生成
ガス中に含まれる一酸化炭素を水素に転換させつつ、冷
却媒体によって熱回収を行わしめるように図ったもので
ある。
以下、本発明による水素発生装置の一実施例を説明する
。第２図にその断面構造を示す。図において、３１は本
体シェル、６２は断熱材を示し、その内側に燃焼触媒が
充填されてなる燃焼触媒層６ろがある。燃料と空気は燃
料−空気入口ノズルろ４より導入され、燃焼触媒層ろ６
において燃焼し、所定の熱を反応管外管３乙に与えた後
、燃焼ガス出口ノズル６５から排出される。燃焼触媒層
６ろの中には、それぞれ反応管外管６６と反応管内管３
７とからなる複数本の反応管が設置され、かつ外管と内
管との間には改質触媒が充填されて改質触媒層ろ８を形
成している。各反応管外管３６は一端が管板４２に接続
されており、この管板４２は、燃焼ガス側と反応生成ガ
ス側とを仕切る役目をもつとともに、冷却媒体の通路を
形成すべく二重構造あるいはパイプ等によって構成され
ている。管板４２には、１本あるいは複数本の生成ガス
排出管ろ９が接続され、かつその内側には、適切な量の
ＣＯＯシフト媒が充填されたＣＯＯシフト媒層４８が設
けられている。生成ガス排出管ろ９の外側には冷却媒体
管４０が設置されている。
。第２図にその断面構造を示す。図において、３１は本
体シェル、６２は断熱材を示し、その内側に燃焼触媒が
充填されてなる燃焼触媒層６ろがある。燃料と空気は燃
料−空気入口ノズルろ４より導入され、燃焼触媒層ろ６
において燃焼し、所定の熱を反応管外管３乙に与えた後
、燃焼ガス出口ノズル６５から排出される。燃焼触媒層
６ろの中には、それぞれ反応管外管６６と反応管内管３
７とからなる複数本の反応管が設置され、かつ外管と内
管との間には改質触媒が充填されて改質触媒層ろ８を形
成している。各反応管外管３６は一端が管板４２に接続
されており、この管板４２は、燃焼ガス側と反応生成ガ
ス側とを仕切る役目をもつとともに、冷却媒体の通路を
形成すべく二重構造あるいはパイプ等によって構成され
ている。管板４２には、１本あるいは複数本の生成ガス
排出管ろ９が接続され、かつその内側には、適切な量の
ＣＯＯシフト媒が充填されたＣＯＯシフト媒層４８が設
けられている。生成ガス排出管ろ９の外側には冷却媒体
管４０が設置されている。
次に、動作について説明する。原料ガスは、原料入口ノ
ズル４６から装置内に導入され、人ロヘノダ４７を介し
て各反応管に分配され、それぞれ反応管内管６７を通り
、その最下部でＵターンして反応管外管６６に入り、燃
焼触媒層６６から必要な熱を受けつつ改質触媒層６８を
通って所定の反応を行った後、管板４２によって仕切ら
れた反応生成ガス室５０に導かれる。この導かれた反応
生成ガスは７００〜８５０℃といった高温であるため、
反応生成ガス室５０内に配置された比較的低温の各流体
の予熱を行うことができる。反応生成ガス室５０内の反
応生成ガスは生成ガス排出管３９に導かれ、後記するよ
うに冷却媒体により冷却され、ＣＯＯシフト応に適当な
温度域６２０〜４００℃に達したところでＣＯＯシフト
媒層４８に入り、生成ガス中のＣ０（−酸化炭素）は水
素に転換され、ガス中の水素分を高めだ後、改質ガス出
口ノズル４９から装置の外に導出される。一方、冷却媒
体例えば水は、冷却媒体入口ノズル４１ より装置内に
導入され、冷却媒体管４０を通りつつ・、生成ガス排出
管６９の中を通る高温の反応生成ガスから熱を受けとり
、上方へ流れ、管板４２を介して、各冷却媒体管４０か
ら連絡管４６に入る。この場合、冷却媒体は、連絡管４
６からそのまま外部へ導いてもよいが、例えば水の場合
は、これら連絡管４３を汽水分離器４４に接続し、ここ
でスチームを取り出し、このスチームをスチーム連絡管
４５を通して入ロヘノダ４７へ導入することができる。
ズル４６から装置内に導入され、人ロヘノダ４７を介し
て各反応管に分配され、それぞれ反応管内管６７を通り
、その最下部でＵターンして反応管外管６６に入り、燃
焼触媒層６６から必要な熱を受けつつ改質触媒層６８を
通って所定の反応を行った後、管板４２によって仕切ら
れた反応生成ガス室５０に導かれる。この導かれた反応
生成ガスは７００〜８５０℃といった高温であるため、
反応生成ガス室５０内に配置された比較的低温の各流体
の予熱を行うことができる。反応生成ガス室５０内の反
応生成ガスは生成ガス排出管３９に導かれ、後記するよ
うに冷却媒体により冷却され、ＣＯＯシフト応に適当な
温度域６２０〜４００℃に達したところでＣＯＯシフト
媒層４８に入り、生成ガス中のＣ０（−酸化炭素）は水
素に転換され、ガス中の水素分を高めだ後、改質ガス出
口ノズル４９から装置の外に導出される。一方、冷却媒
体例えば水は、冷却媒体入口ノズル４１ より装置内に
導入され、冷却媒体管４０を通りつつ・、生成ガス排出
管６９の中を通る高温の反応生成ガスから熱を受けとり
、上方へ流れ、管板４２を介して、各冷却媒体管４０か
ら連絡管４６に入る。この場合、冷却媒体は、連絡管４
６からそのまま外部へ導いてもよいが、例えば水の場合
は、これら連絡管４３を汽水分離器４４に接続し、ここ
でスチームを取り出し、このスチームをスチーム連絡管
４５を通して入ロヘノダ４７へ導入することができる。
改質反応においては、原料ガスとスチームを適切な割合
で混合することが不可欠のため、この方法は有効な手段
となりうる。
で混合することが不可欠のため、この方法は有効な手段
となりうる。
第６図および第４図はそれぞれ従来技術と本発明による
水素発生設備のシステムフロー図である従来技術におい
ては、第６図に示すように、原料ガスは、改質炉５１の
高温の生成ガスの熱によつ、、 て加熱されるボイ
ラ５２からのスチームと共に該改質炉５１に導かれ、所
定の改質反応により生成された反応生成ガスは、前記ボ
イラ５２を経て、ト反応を行った後、生成ガスを得る。
水素発生設備のシステムフロー図である従来技術におい
ては、第６図に示すように、原料ガスは、改質炉５１の
高温の生成ガスの熱によつ、、 て加熱されるボイ
ラ５２からのスチームと共に該改質炉５１に導かれ、所
定の改質反応により生成された反応生成ガスは、前記ボ
イラ５２を経て、ト反応を行った後、生成ガスを得る。
これに対し、本発明においては、第４図に示すように、
単一の水素発生装置５４で改質反応とＣＯシフト反応を
行い、生成ガスを得る。この図からもわかるよう１に、
本発明による装置はコンパクトであり、従って配置、据
付、配管を含めた装置全体のコストは従来装置よりも安
価である。
単一の水素発生装置５４で改質反応とＣＯシフト反応を
行い、生成ガスを得る。この図からもわかるよう１に、
本発明による装置はコンパクトであり、従って配置、据
付、配管を含めた装置全体のコストは従来装置よりも安
価である。
装置からの反応生成ガス性状において、従来は温度７０
０〜８５０℃、ドライのｖｏｌ、％ベースで水素７０〜
８０％、−酸化炭素８〜１２％であったものが本発明で
は、−例として、水素７８〜８５チ、−酸化炭素１〜２
係となり、水素分を多くすることができた。
０〜８５０℃、ドライのｖｏｌ、％ベースで水素７０〜
８０％、−酸化炭素８〜１２％であったものが本発明で
は、−例として、水素７８〜８５チ、−酸化炭素１〜２
係となり、水素分を多くすることができた。
上記した実施例の説明では、冷却媒体を水と１で説明し
たが、冷却媒体の種類は特に限定されず各々の装置にお
いて最も望ましいものを選定してよい。まだ、前記実施
例では、ＣＯシフト触媒は生成ガス排出管６９の中に入
れであるが、ＣＯシフト触媒が生成ガス排出管の中に存
在することは本発明の絶対条件ではなく、生成ガスを適
切な温度まで冷却した後、該ガスを例えば改質ガス出口
ノズル４９に直結あるいは本装置の一部として設けたＣ
Ｏシフト反応部に導いても、同様の効果を得ることがで
きる。
たが、冷却媒体の種類は特に限定されず各々の装置にお
いて最も望ましいものを選定してよい。まだ、前記実施
例では、ＣＯシフト触媒は生成ガス排出管６９の中に入
れであるが、ＣＯシフト触媒が生成ガス排出管の中に存
在することは本発明の絶対条件ではなく、生成ガスを適
切な温度まで冷却した後、該ガスを例えば改質ガス出口
ノズル４９に直結あるいは本装置の一部として設けたＣ
Ｏシフト反応部に導いても、同様の効果を得ることがで
きる。
本発明によれば、従来の改質装置の本体シェルと同様な
本体／エルの中に、改質部のほかＣＯシフト反応部を付
加することにより、従来のＣＯシフト反応のだめの別置
の諸機器を含んで構成された水素発生プラントによる生
成ガスと同等な水素分の多い生成ガスを、コンパクトな
装置によって得ることができ、経済性に優れた水素発生
装置を提供することができる。
本体／エルの中に、改質部のほかＣＯシフト反応部を付
加することにより、従来のＣＯシフト反応のだめの別置
の諸機器を含んで構成された水素発生プラントによる生
成ガスと同等な水素分の多い生成ガスを、コンパクトな
装置によって得ることができ、経済性に優れた水素発生
装置を提供することができる。
第１図は従来の水素発生用の二重管反応管式改質装置の
断面構造図、第２図は本発明による水素発生装置の一実
施例の断面構造図、第６図および第４図はそれぞれ従来
技術および本発明による水素発生システムを示す７ステ
ムフロ一図である。 符号の説明 ６１・・・本体シェル ６２・・・断熱材６６・・
・燃焼触媒層 ３４・・燃料−空気入口ノズル ６５・・・燃焼ガス出口ノズル ６６・・・反応管外管 ３７・・・反応管内管６８
・・・改質触媒層 ３９・・・生成ガス排出管’
４０・・・冷却媒体管 ４１・・・冷却媒体入口ノズル ４２・・・管板 ４６・・・連絡管４４・・
・汽水分離器 ４５・・・スチーム連絡管４６・・
・原料入口ノズル ４７・・・人ロヘノタ４８・・・Ｃ
ｏシフト触媒層 ４９・・・改質ガス出口ノズル ５０・・・反応生成ガス室 ５１・・・改質炉５２・・
・ボイラ５６・・・ＣＯ変成塔５４・・・水素発生装置 代理人弁理士 中村純之助 ＡＰ１ 図 １ｑ 第２図
断面構造図、第２図は本発明による水素発生装置の一実
施例の断面構造図、第６図および第４図はそれぞれ従来
技術および本発明による水素発生システムを示す７ステ
ムフロ一図である。 符号の説明 ６１・・・本体シェル ６２・・・断熱材６６・・
・燃焼触媒層 ３４・・燃料−空気入口ノズル ６５・・・燃焼ガス出口ノズル ６６・・・反応管外管 ３７・・・反応管内管６８
・・・改質触媒層 ３９・・・生成ガス排出管’
４０・・・冷却媒体管 ４１・・・冷却媒体入口ノズル ４２・・・管板 ４６・・・連絡管４４・・
・汽水分離器 ４５・・・スチーム連絡管４６・・
・原料入口ノズル ４７・・・人ロヘノタ４８・・・Ｃ
ｏシフト触媒層 ４９・・・改質ガス出口ノズル ５０・・・反応生成ガス室 ５１・・・改質炉５２・・
・ボイラ５６・・・ＣＯ変成塔５４・・・水素発生装置 代理人弁理士 中村純之助 ＡＰ１ 図 １ｑ 第２図
Claims (1)
- 本体シェル内に二重管式反応管群によって構成される炭
化水素の改質部を有する水素発生装置であって、該本体
シェル内に、前記改質部から出る高温の反応生成ガスを
排出するだめの二重管からなる排出管を具備し、該排出
管の内管に前記反応生成ガスを流すとともに、該排出管
の内管と外管との間に形成される流路に、内管を流れる
高温の前記反応生成ガスを冷却するに適切な冷却媒体が
存在するようになされており、かつ、前記排出管の内管
内まだは内管に接続した個所に、前記反応生成ガス中に
含まれる一酸化炭素分を水素に転換するだめの触媒層を
設けたことを特徴とする水素発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58091444A JPS59217605A (ja) | 1983-05-26 | 1983-05-26 | 水素発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58091444A JPS59217605A (ja) | 1983-05-26 | 1983-05-26 | 水素発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59217605A true JPS59217605A (ja) | 1984-12-07 |
Family
ID=14026535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58091444A Pending JPS59217605A (ja) | 1983-05-26 | 1983-05-26 | 水素発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59217605A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100423544B1 (ko) * | 2001-04-23 | 2004-03-18 | 주식회사 경동도시가스 | 컴팩트형 수증기 개질장치 |
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-
1983
- 1983-05-26 JP JP58091444A patent/JPS59217605A/ja active Pending
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