JPS5978904A - 炭化水素の水蒸気改質反応器 - Google Patents
炭化水素の水蒸気改質反応器Info
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- JPS5978904A JPS5978904A JP18537782A JP18537782A JPS5978904A JP S5978904 A JPS5978904 A JP S5978904A JP 18537782 A JP18537782 A JP 18537782A JP 18537782 A JP18537782 A JP 18537782A JP S5978904 A JPS5978904 A JP S5978904A
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- Japan
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- reactor
- tube
- reaction tube
- chamber
- reaction
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
- B01J8/062—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes being installed in a furnace
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00008—Controlling the process
- B01J2208/00017—Controlling the temperature
- B01J2208/00504—Controlling the temperature by means of a burner
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Hydrogen, Water And Hydrids (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】
（目的）
この発明はコンパクトで熱効率が良く、触媒交換が簡単
で操業保守の容易な炭化水素の水蒸気改質反応器に関す
るものである。
で操業保守の容易な炭化水素の水蒸気改質反応器に関す
るものである。
天然ガズ・ナフサその他の炭化水素を原料とし。
素を安価に得る方法として広く用いられており。
その為の装置も種々考案されている。
しかし従来使用されている水蒸気改質反応器は石油精製
工場又は大化学工場で大量の水素を発生する為忙設計さ
れたものが大部分で９局地的に小規模で水素を必要とす
る場合には、熱効率、操業保守の簡便性、占有敷地面積
の大きさ等の点で必ずしも好都合なものではなく、単純
にスケール・ダウンすれば艮いというものではない。
工場又は大化学工場で大量の水素を発生する為忙設計さ
れたものが大部分で９局地的に小規模で水素を必要とす
る場合には、熱効率、操業保守の簡便性、占有敷地面積
の大きさ等の点で必ずしも好都合なものではなく、単純
にスケール・ダウンすれば艮いというものではない。
一方水素はクリーンなエネルギー源として近年路々注目
を集めつつあるが、需要地へ高圧ボンベで輸送するのは
輸送コストがかさみ、また輸送途中での安全性の問題も
あるので、オン・サイトで簡便に水素を発生することの
できる水蒸気改質反応器に対する要望が高まって来た。
を集めつつあるが、需要地へ高圧ボンベで輸送するのは
輸送コストがかさみ、また輸送途中での安全性の問題も
あるので、オン・サイトで簡便に水素を発生することの
できる水蒸気改質反応器に対する要望が高まって来た。
オン・サイトで水素を発生する場合には、コンパクトで
占有敷地面積が小さいものが望ましいのは当然であるが
０石油精製工場や大化学工場とは異なり尋問的に訓練さ
れた要員が多数いるわけではないので、信頼性が高く、
操業や点検、触媒交換などの保守作業が簡便に行えるこ
とが必要である。本発明はかかる要望に応えるものであ
る。
占有敷地面積が小さいものが望ましいのは当然であるが
０石油精製工場や大化学工場とは異なり尋問的に訓練さ
れた要員が多数いるわけではないので、信頼性が高く、
操業や点検、触媒交換などの保守作業が簡便に行えるこ
とが必要である。本発明はかかる要望に応えるものであ
る。
（構成）
本発明の構成を添付図面により説明する。
第１図は本発明の基本構成を示す縦断面図である。
竪型筒状の水蒸気改質反応器ｌの主要部分は反応管２と
加熱部３とである。反応管２は上端が開放され下端が閉
鎖された外管２１中に、外管の内径よシも細く且つ下端
に開放部を有する内管２２を上部から挿した二重管構造
を有する。内管の下端は図では管の切口をそのままにし
て開放した形状を示しているが、底蓋をつけ下部側面圧
小孔を多数設けて開放した形状にしても良い。内管は空
管でもよいし、伝熱促進のため充填物を充填しても艮い
。この二重管構造における内管・外管間の筒状空間に触
媒を充填する。４がその触媒層である。触媒としては一
般の炭化水素水蒸気改質用粒状触媒を使用する事ができ
る。
加熱部３とである。反応管２は上端が開放され下端が閉
鎖された外管２１中に、外管の内径よシも細く且つ下端
に開放部を有する内管２２を上部から挿した二重管構造
を有する。内管の下端は図では管の切口をそのままにし
て開放した形状を示しているが、底蓋をつけ下部側面圧
小孔を多数設けて開放した形状にしても良い。内管は空
管でもよいし、伝熱促進のため充填物を充填しても艮い
。この二重管構造における内管・外管間の筒状空間に触
媒を充填する。４がその触媒層である。触媒としては一
般の炭化水素水蒸気改質用粒状触媒を使用する事ができ
る。
反応器本体は中間に管板５を設けて上部室６及び下部室
（加熱部）３の２室に分離されている。
（加熱部）３の２室に分離されている。
前記反応管２ｔ−管板５を貫いて設置することにより２
反応管の上端は反応器上部室６に直接開放された状態１
反応管の下端は反応器下部室３に懸垂１７た状態で位置
する事になる。さらに上部室６には改質用の原料ガスの
送入口又は改質ガスの排出ロア、下部室３の下部には加
熱用気化燃料及び酸ス先 素含有ガスの送入〇８．下部室３の上部には燃燃廃ガス
の排出口９を設ける。燃料及び酸素含有ガスの送入口は
ｗＪ１図の如く共通の１個でも良いし。
反応管の上端は反応器上部室６に直接開放された状態１
反応管の下端は反応器下部室３に懸垂１７た状態で位置
する事になる。さらに上部室６には改質用の原料ガスの
送入口又は改質ガスの排出ロア、下部室３の下部には加
熱用気化燃料及び酸ス先 素含有ガスの送入〇８．下部室３の上部には燃燃廃ガス
の排出口９を設ける。燃料及び酸素含有ガスの送入口は
ｗＪ１図の如く共通の１個でも良いし。
別個に設けても艮い。また反応管内管２２の上端は」二
部室６に開放することなくヘッダーｌＯｔ経由して直接
反応器外へ通じる導管に１１に接続されている。１２は
マノホールである。
部室６に開放することなくヘッダーｌＯｔ経由して直接
反応器外へ通じる導管に１１に接続されている。１２は
マノホールである。
（効果〕
図を簡単でわかり易くするため第１図では反応管を２本
だけ設置した場合を示したが、実際の設計製作に当って
は空間的配置が可能な限り多数の反応管を設置する事が
できるので非常にコンパクトなものができる。
だけ設置した場合を示したが、実際の設計製作に当って
は空間的配置が可能な限り多数の反応管を設置する事が
できるので非常にコンパクトなものができる。
反応管２は上端に近い部分で管板に固定されているだけ
で、それより下方は反応器下部室（加熱部）３に懸堆し
た状態で設置され自由端となっているので、加熱して操
業する際に反応管が熱膨張し長さが伸びても熱応力歪が
生ずるおそれがない事も本発明の特色の一つである。
で、それより下方は反応器下部室（加熱部）３に懸堆し
た状態で設置され自由端となっているので、加熱して操
業する際に反応管が熱膨張し長さが伸びても熱応力歪が
生ずるおそれがない事も本発明の特色の一つである。
以上の説明及び第１図から明らかなように１反応管２の
触媒層４の上縁は反応器上部室６に露出しているので、
マンホール１２を開くだけで多数の反応管全部の触媒を
点検する事ができ、また触媒層の底部′まで障害物がな
いので、ヴアキュームで吸い上げる等の操作により失活
した触媒の取出を容易に行う事ができる結果、触媒交換
が容易で所要時間も大幅に短縮される。
触媒層４の上縁は反応器上部室６に露出しているので、
マンホール１２を開くだけで多数の反応管全部の触媒を
点検する事ができ、また触媒層の底部′まで障害物がな
いので、ヴアキュームで吸い上げる等の操作により失活
した触媒の取出を容易に行う事ができる結果、触媒交換
が容易で所要時間も大幅に短縮される。
（公知技術との対比）
二重管タイプの反応管は公知であるが５例えば特開昭５
３−７８９８３号１％開５７−１２７４４３号の如く上
部が閉鎖されているか、又は特公昭５７−１４８２の号
の如く１本毎に上部に蓋をして配管を接続しているタイ
プなので９本発明の如き触媒交換の簡便さを望む事はで
きない。
３−７８９８３号１％開５７−１２７４４３号の如く上
部が閉鎖されているか、又は特公昭５７−１４８２の号
の如く１本毎に上部に蓋をして配管を接続しているタイ
プなので９本発明の如き触媒交換の簡便さを望む事はで
きない。
（操作）
本発明の反応器の操作を簡単に述べれば、第１図におい
て送入口８から燃料及び酸素含有ガスを送入し９反応器
下部室３内で燃焼させて反応管２を加熱する。燃焼廃ガ
スは排出口９から器外へ排出される。酸素含有ガスとし
ては空気の他、酸素含有率の低いリーンガス又は逆に酸
素富化ガスのいずれでも使用できる。
て送入口８から燃料及び酸素含有ガスを送入し９反応器
下部室３内で燃焼させて反応管２を加熱する。燃焼廃ガ
スは排出口９から器外へ排出される。酸素含有ガスとし
ては空気の他、酸素含有率の低いリーンガス又は逆に酸
素富化ガスのいずれでも使用できる。
天然ガスのような炭化水素及び所定比率の水蒸気を均一
に混合し予熱した原料ガスを送入ロアから反応器上部室
６内に送入すると、原料Ｘは各反応管毎に分れてまず触
媒層４を下降しながら水蒸気改質反応を受けた後内管２
２を上昇してヘッダー１０に集められ導管１１を経て反
応器外に取出さｎる。そのあと高温シフト・低温シフト
等の変成反応により残存ＣＯを水素に変換する。必要に
応じて精製を適当な場所で行う。
に混合し予熱した原料ガスを送入ロアから反応器上部室
６内に送入すると、原料Ｘは各反応管毎に分れてまず触
媒層４を下降しながら水蒸気改質反応を受けた後内管２
２を上昇してヘッダー１０に集められ導管１１を経て反
応器外に取出さｎる。そのあと高温シフト・低温シフト
等の変成反応により残存ＣＯを水素に変換する。必要に
応じて精製を適当な場所で行う。
この原料ガス−改質ガスの流れは逆方向に行う事も可能
である。即ち原料ガスを導管１１から送入し、改質ガス
ｔ７から取出す。この場合７は改質ガヌの排出口という
事になる。
である。即ち原料ガスを導管１１から送入し、改質ガス
ｔ７から取出す。この場合７は改質ガヌの排出口という
事になる。
第２図は本発明の構造の水蒸気改質反応器に適したバー
ナ一部分の構造の説明図である。但し本発明のバーナー
はこれに限定されるものではない。
ナ一部分の構造の説明図である。但し本発明のバーナー
はこれに限定されるものではない。
本発明の如く多数の反応管が密集した構造を有する場合
、各反応管を均等に加熱する事が重要である。特定の反
応管だけが強く炎であぶられる事は、その反応管や充填
された触媒の寿命の点からも水蒸気改質反応の効率の点
からも避けなければならない。
、各反応管を均等に加熱する事が重要である。特定の反
応管だけが強く炎であぶられる事は、その反応管や充填
された触媒の寿命の点からも水蒸気改質反応の効率の点
からも避けなければならない。
第２図１３は燃料送入管で１反応器内部では多数の小孔
を有するリング状にして燃料ガスを分散させる。反応器
の大きさ次第では同心円的に配置された複数のリングを
用いても良い。１４は酸素含有ガス送入管で、これも多
数の小孔を有するリング状にして酸素含有ガスを分散さ
せる。複数リングにしても良い。さらに両分散リングの
上面にフレームホールダーを設置する。フレームホール
ダーはセラミック等の耐火性材料で構成され、ガス抵抗
を生じないよう多数の小孔を有するものを用いる。燃焼
時にはフレームホールダーは燃焼ガスを均一に分散し、
それ自身赤熱されて燃焼を安定に保つはたらきをすると
共に輻射伝熱を助長する。
を有するリング状にして燃料ガスを分散させる。反応器
の大きさ次第では同心円的に配置された複数のリングを
用いても良い。１４は酸素含有ガス送入管で、これも多
数の小孔を有するリング状にして酸素含有ガスを分散さ
せる。複数リングにしても良い。さらに両分散リングの
上面にフレームホールダーを設置する。フレームホール
ダーはセラミック等の耐火性材料で構成され、ガス抵抗
を生じないよう多数の小孔を有するものを用いる。燃焼
時にはフレームホールダーは燃焼ガスを均一に分散し、
それ自身赤熱されて燃焼を安定に保つはたらきをすると
共に輻射伝熱を助長する。
（第２の発明）
水蒸気改質反応は著しい吸熱反応であるから。
総合効率を高める為には燃料の利用効率を高める事が重
要である。また触媒層の温度を適正に維持する事も重要
である。
要である。また触媒層の温度を適正に維持する事も重要
である。
燃焼加熱式の反応器について一般に言える事ではあるが
９本発明の反応器においては特に反応管が密集している
為燃料ガス人口の着火源に近い程温度が焉〈、燃焼廃ガ
スの出口に近い程温度が低くなり易い。
９本発明の反応器においては特に反応管が密集している
為燃料ガス人口の着火源に近い程温度が焉〈、燃焼廃ガ
スの出口に近い程温度が低くなり易い。
第２の発明はこの点を改善したもので、第１の発明にお
ける反応管の外周に多数のフィンを取り付け、そのフィ
ンに触れる燃焼ガス通路を残して燃料及び酸素含有ガス
入口付近以外の反応器下部室の大半を耐火性ブロック材
で充填した構造を有するものである。第３図はその概要
を示す縦断面には左右の２枚だけが示されている。１７
が耐火性ブロック材でフィン付反応管が通るだけのたて
穴がおいている。ブロック材は全部１体化さｎたもので
も良いし、適当な形状のものを積み上げて構成しても良
い。１８はブロック材の支持具である。
ける反応管の外周に多数のフィンを取り付け、そのフィ
ンに触れる燃焼ガス通路を残して燃料及び酸素含有ガス
入口付近以外の反応器下部室の大半を耐火性ブロック材
で充填した構造を有するものである。第３図はその概要
を示す縦断面には左右の２枚だけが示されている。１７
が耐火性ブロック材でフィン付反応管が通るだけのたて
穴がおいている。ブロック材は全部１体化さｎたもので
も良いし、適当な形状のものを積み上げて構成しても良
い。１８はブロック材の支持具である。
燃料入口の着火点に近い部分は輻射伝熱が良好なのでフ
ィンは必ずしも必要でない。またブロック材はむしろな
い方が艮い。しかし着火点から隔った反応器下部室上方
では対流伝熱が主体になるので、この第２の発明のよう
に反応管にフィンをつけ、且つブロック材により熱ガス
の流路を制限して熱ガスがすべて反応管外周及びフィン
上を流れるようにすることにより熱利用効率を向上させ
ると共に反応管ごとの温度むらをなくす事ができる。
ィンは必ずしも必要でない。またブロック材はむしろな
い方が艮い。しかし着火点から隔った反応器下部室上方
では対流伝熱が主体になるので、この第２の発明のよう
に反応管にフィンをつけ、且つブロック材により熱ガス
の流路を制限して熱ガスがすべて反応管外周及びフィン
上を流れるようにすることにより熱利用効率を向上させ
ると共に反応管ごとの温度むらをなくす事ができる。
第１図は本発明の基本構成を示す縦断面図、第２図は本
発明で５使用するに適したバーナ一部分の構造の説明図
、第３図は第２の発明の概要を示す縦断面図である。 １・・・水蒸気改質反応器 ２・・・反応管 ２１・・・反応管外管 ２２・・・反応管内管 ３・・・反応器下部室（加熱部） ４・・・触媒屑 ５・・・管板 ６・・・反応器上部室 ７・・・原料ガス送入口（又は改質ガス排出口）８・・
・燃料及び酸素含有ガス送入口 ９・・・燃焼廃ガス排出口 １０・・・ヘッダー １１・・・導管 １２・・・マンホール １３・・・燃料送入管 １４・・・酸素含有ガス送入管 １５・・・フレームホールダー １６・・・フィン １７・・・耐火性ブロック材 １８・・・支持具 代理人 弁理士 青 麻 昌 二 ｄ ＦＩＧ、 １ ＦＩＧ、２ＦＩＧ、３
発明で５使用するに適したバーナ一部分の構造の説明図
、第３図は第２の発明の概要を示す縦断面図である。 １・・・水蒸気改質反応器 ２・・・反応管 ２１・・・反応管外管 ２２・・・反応管内管 ３・・・反応器下部室（加熱部） ４・・・触媒屑 ５・・・管板 ６・・・反応器上部室 ７・・・原料ガス送入口（又は改質ガス排出口）８・・
・燃料及び酸素含有ガス送入口 ９・・・燃焼廃ガス排出口 １０・・・ヘッダー １１・・・導管 １２・・・マンホール １３・・・燃料送入管 １４・・・酸素含有ガス送入管 １５・・・フレームホールダー １６・・・フィン １７・・・耐火性ブロック材 １８・・・支持具 代理人 弁理士 青 麻 昌 二 ｄ ＦＩＧ、 １ ＦＩＧ、２ＦＩＧ、３
Claims (3)
- （１）上端が開放され下端が閉鎖された反応管外管中に
、外管の内径よジも細く且つ下端に開放部を有する反応
管内管を上部から挿入した二重管構造で、内管・外管間
の筒状空間に触媒を充填した反応管を、中間に管板を設
けて上部及び下部の２室に分離した竪型筒状反応器中に
その管板金具いて設置することにより２反応管の上端は
反応器上部室に直接開放された状態２反応管の下部は反
応器下部室に懸垂した状態で位置させると共に２反応器
下部室には改質用の原料ガスの送入口又は改質ガスの排
出口８反応器下部室の下部には加熱用気化燃料及び酸素
含有ガスの送入口２反応器下部室の上部には燃焼ガスの
排出口を設け、且つ反応管内管の上端は反応器上部室に
開放することなく直接反応器外へ通じる導管に接続した
構造を有する炭化水素の水蒸気改質反応器。 - （２） 上端が開放され下端が閉鎖された反応管外管
中に、外管の内径よりも細く且つ下端に開放部を有する
反応管内管を上部から挿入した二重管部の２室に分離た
竪型筒状反応器中にその管板を貫いて設置することによ
り１反応管の上端は反応器上部室に直接開放された状態
１反応管の下部は反応器下部室に懸垂した状態で位置さ
せると共に２反応器下部室には改質用原料ガスの送入口
又は改質ガスの排出口２反応器下部室の下部には加熱用
気化燃料及び酸素含有ガスの送入口１反応器下部室の上
部には燃焼ガスの排出口を設け、且つ反応管内管の上端
は反応器上部室に開放することなく直接反応器外へ通じ
る導管に接続すると共に１反応管の外周には多数のフィ
ンを取付け、そのフィンに触れる燃焼ガス通路を残して
燃料及び酸素含有ガス入口付近以外の反応器下部室の大
半を耐火性ブロック材で充填した構造を有する炭化水素
の水蒸気改質反応器。 - （３）加熱用気化燃料及び酸素含有ガスの送入口として
多数の小孔を有する分散リングをそれぞれ別個に設け、
かつ両分数リングの上面に多孔状のフレームホールダー
を設置した構造を有する特許請求の範囲第１項又は第２
項の炭化水素の水蒸気改質反応器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18537782A JPS5978904A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 炭化水素の水蒸気改質反応器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18537782A JPS5978904A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 炭化水素の水蒸気改質反応器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5978904A true JPS5978904A (ja) | 1984-05-08 |
| JPH0324401B2 JPH0324401B2 (ja) | 1991-04-03 |
Family
ID=16169731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18537782A Granted JPS5978904A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 炭化水素の水蒸気改質反応器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5978904A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6146235A (ja) * | 1984-08-08 | 1986-03-06 | Toshiba Corp | 改質装置 |
| JPS62138303A (ja) * | 1985-12-10 | 1987-06-22 | Yamaha Motor Co Ltd | 燃料電池の燃料改質装置 |
| JP2011207709A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 水素製造装置及び燃料電池システム |
| CN106966362A (zh) * | 2015-12-15 | 2017-07-21 | 乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司 | 用于蒸汽重整器的产品气体收集导管系统 |
| CN107570088A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-01-12 | 湖南安淳高新技术有限公司 | 一种管壳式反应器的催化剂卸载系统及卸载方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5864202A (ja) * | 1981-10-13 | 1983-04-16 | Babcock Hitachi Kk | 水素発生装置 |
-
1982
- 1982-10-23 JP JP18537782A patent/JPS5978904A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5864202A (ja) * | 1981-10-13 | 1983-04-16 | Babcock Hitachi Kk | 水素発生装置 |
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| JPS62138303A (ja) * | 1985-12-10 | 1987-06-22 | Yamaha Motor Co Ltd | 燃料電池の燃料改質装置 |
| JPH0684241B2 (ja) * | 1985-12-10 | 1994-10-26 | ヤマハ発動機株式会社 | 燃料電池の燃料改質装置 |
| JP2011207709A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 水素製造装置及び燃料電池システム |
| CN106966362A (zh) * | 2015-12-15 | 2017-07-21 | 乔治·克劳德方法的研究开发空气股份有限公司 | 用于蒸汽重整器的产品气体收集导管系统 |
| CN107570088A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-01-12 | 湖南安淳高新技术有限公司 | 一种管壳式反应器的催化剂卸载系统及卸载方法 |
| CN107570088B (zh) * | 2017-10-10 | 2023-11-17 | 湖南安淳高新技术有限公司 | 一种管壳式反应器的催化剂卸载系统及卸载方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0324401B2 (ja) | 1991-04-03 |
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