JPS5969402A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、炭化水素を水又は水蒸気、あるい、一部空気
と混合し、リフオーミンク触媒体により水素及び炭酸ガ
スを主成分とした無機ガスに改質する炭化水素燃料改質
装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来の炭化水素燃料改質装置に用いられているリフオー
ミンク触媒体２を加熱する方法どして、比較的小型のも
のでは、第２図に示す如く反応管１の外周部からヒータ
４により間接的ｆ加熱する方法や、第３図に示す如く反
応管１内を流動する炭化水素ガスをヒ〜り４で直接加熱
する方法がある。またプラントのような大型のものでは
、予め水蒸気を高温、高圧の状態にして反応管内へ導入
する方法が採用されている。しかし比較的小型で簡単な
炭化水素燃料改質装置には、構成的に複雑となるため適
当でなく、まだ前述の従来例においても円筒形のリフオ
ーミンク触媒体２の外周面やヒータ４に接近している面
のみが高温に加熱される。特にハニカム状のリフォーミ
ンク触媒体２は、熱伝導率が小さいだめ、表面と中ノし
・部との温度差が著しく大きくなり、リフォーミンク反
応をスムーズに行わせることができないという欠点があ
った。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、炭化水素ガ
スを改質するリフォーミンク触媒体全体を均一に加熱す
るとともに、反応管からの放熱を抑制し、リフォーミン
ク反応をスムーズに一行わせることを目的とするもので
ある。

発明の構成 上記目的を達するため、本発明の炭化水素燃料改質装置
は、炭化水素ガスを水あるいはスチーム又は空気と混合
し、リフォーミンク触媒体上で水素あるいは低分子の炭
化水素を主成分としたガスに変換させる反応管を構成し
、前記リフォーミンク触媒体とその上流（）ＩＩＩを加
熱するヒータ全前記反応管内に配設し、前記リフォーミ
ンク触媒体と前記ヒータの外周部とをヒートパイプで一
体に覆う構成としたことにより、リフォーミンク触媒体
全体をほぼ均一に加熱することができ、シ、かも反応管
からの放熱も抑制されるのて、炭化水素ガスを一スムー
ズにリフォーミンク反応させて水素と炭酸ガスとに改質
することができる。

捷だガス化材として水やスチームを用いる代りに、少量
の空気を混合して部分酸化を１１つパーシャルオキシデ
ー７ヨンにおいてもその効果は大きく、改質能力も飛躍
的に高めることができるという効果を有するものである
。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて７５２明す
る。

第１図において、’ｌｒＪ、金属あるい（徒ｕ熱ｆ１セ
ラミックからなる反応管で、この反応’ＲＩ内に仁１．
７−アルミナを母相とし、断面が格子状で多層の薄壁か
らなる担体に酸化触媒としてニック゛ル全１０重用パー
センＨｕ’ｈしたリフ刈−ミング触１１１シ体２が設け
られてｂる。３ｄ、リフＡ−ミング／’ｌ！ｌ！　’４
！体２を貫通した小孔で、反応ガスがスムーズに流れる
Ｊ：うに多数設けられている。４はリフォーミンク触媒
体２の上流側にｒつ置して反応管１内に等間隔で平行に
設けられたヒータで、とのヒータ４は棒状の七ラミック
内に発熱体６を埋設して構成されている。６はリフォー
ミンク触媒２とヒータ４の外周部とを覆ったヒートパイ
プである。７はリフォーミンク触媒体２とヒートバイブ
ロとの間及びヒートバイブロと反応管１との間にお互い
が直接接触しないように設けられたセラミックペーパー
で、このセラミックペーパー７ｉｄセラミツクフアイバ
ーを圧縮して成型したものである。

重重上記（好酸における作用について説明する。

炭化水素燃料と水又は水蒸気とを混合して改質−ション
とは作用が若干異なるが、以下パーシャルオキシデー７
ヨンを説明する。

ヒータ４を予め８００〜８５０Ｃに昇温してリフォーミ
ンク触媒体２を正面あるいはヒートバイブロを介して側
面から７５０〜５ｏｏｔＴｔで予熱する。次に炭化水素
燃料と空気との混合気を・矢印の如く反応管１内へ徐々
に流入すると、ヒータ４に接触して加熱される。またヒ
ータ４からの輻射熱を受けたヒートバイブロは、その輻
射熱ｆ、　リフォーミンク触媒体２の外周部から均一に
加熱を行う。

ヒータ４で加熱された炭化水素ガス−１は、予め８００
〜８５０Ｃに加熱されたりフォーミンク触媒体２に供給
され、小孔３を通過する間に部分酸化反応が行われる。

例えばメタン（ＣＨ４）を例にしてその反１５Ｌ、式を
・簡単に表わすと１及び２式となる。

ＣＨ４＋ＺＯ２−ＣＯ２＋２Ｈ２０ スＣＨ４＋ＺＨ２ｏ→２ＣＯ＋４Ｈ２ しかし実際にはかなり複雑な反応形態を伴い、寸だ反応
させる温度や反応管１内に導入するメタンガスと空気と
の比率によっても改質される成分は大きく異なる。この
パーシャルオギ／プント反応は総体的にみて発熱反応で
あるため、改質ガスの熱を利用して反応管１内へ供給さ
れる炭化水素燃料を予熱すれば、通常運転時ヒータ４に
通電しなくてもリフォーミング反応を行わせることがで
きる。

なお本実施例のヒートバイブロは高温にさらされるため
、部材を高級耐熱性ステンレスとし、内部に封入する作
動媒体としてナトリウムを用いている。

またヒートバイブロの耐熱温度は８００Ｃ１ヒータ４の
最高温度は９５０Ｃで、リフォーミング触媒体２の定常
状態における温度８５０Ｃに比較すると、ヒートバイブ
ロの耐熱温度の方がやや低いが、非常に大きな熱伝導性
を有するため８００Ｃ以上になることはない。

このように本実施例の炭化水素燃料改質装置によれば、
リフォーミング触媒体２の上流側に位置して反応管１内
に棒状のヒータ４をほぼ等間隔で設け、しかもこのヒー
タ４とリフォーミング触媒体２との外周をヒートバイブ
ロで覆ったことにより、ヒータ４とヒートパイプ６とに
よってリフォ＋＋ミング触媒体２全体をほぼ均一に短時
間で反応温度に加熱することができる。

寸だ反応管１内に供給された炭化水素燃料は、反応管１
内に等間隔で設けられたヒータ４でほぼ均一に加熱され
、リフォーミング触媒体２内を通過する間に水素ガスと
炭酸ガスを主成分とする無機ガスとにスムーズに改質す
ることができる。

更にヒータ４を構成する発熱体５を、セラミック内に埋
設したことにより、苛酷な雰囲気に触ることなくヒータ
４の寿命を長くすることができるという効果を有する。

発明の効果 以上のように本発明によれば次の効果を得ることができ
る。

１　ヒータをリフォーミング触媒体の上流側に位置して
反応管内に等間隔で設け、しかもとのヒータとリフォー
ミング触媒体との外周をヒートパイプで覆ったことによ
り、ヒータとヒートパイプとによってリフォーミング触
媒体を短時間でほぼ均一に反応温度寸で昇温さぜること
ができるため、炭化水素燃料を、水素と炭酸ガスを主成
分とする無機ガスにスムーズに改質することができる。

２　反応管が大口径でも、スチームリフオーミング等の
吸熱反応でもリフォーミング触媒体全体を短時間でほぼ
均一に反応温度せで昇温させ、一定胤度を保持すること
ができるだめ、安定したリフォーミング反応を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である炭化水素燃料改質装置
の要部を示す側断面図、第２図、第３図は従来例である
炭化水素燃料改質装置の要部を示す側断面図である。 １・・・・・・反応管、２・・・・・・リフオーミング
触媒体、４・・・・・・ヒータ、６・・・・・・ヒート
パイプ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化水素・燃料を水あるいはスチーム又は空気と
   混合し、リフオーミンク触媒体上で水素あるいは低分子
   の炭化水素を主成分とし゛たガスに変換させる反゛応管
   を構成し、前記リフオーミンク触媒体とその上流側を加
   熱するヒヘタを前記反応管内に配設し、前記リフオーミ
   ンク触媒体と前記ヒータの外周部とをヒートパイプで一
   体にヅう構成とした炭化水素燃料改質装置。
2. （２）　　ヒ〜りは発熱体を複数本の筒型あるいは棒状
   のセラミック内部に設・けて構成した特許請求の範囲第
   １項記載の炭化水素燃料改質装置。
3. （３）リフオーミンク触媒体は、酸化触媒を、γ−アル
   ミナ、コーディエライト等の耐熱性無機質からなシ、断
   面がハニカム又は格子状の如き多層の薄壁からなる円筒
   形又は角形の担体に相持して構成しだ騎許請求の範囲第
   １項記載の炭化水素燃料改質装置。