JPS5978906A - 水蒸気改質炉 - Google Patents
水蒸気改質炉Info
- Publication number
- JPS5978906A JPS5978906A JP57185379A JP18537982A JPS5978906A JP S5978906 A JPS5978906 A JP S5978906A JP 57185379 A JP57185379 A JP 57185379A JP 18537982 A JP18537982 A JP 18537982A JP S5978906 A JPS5978906 A JP S5978906A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wall
- reaction
- tubular sheath
- oxygen
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- 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）
本発明はコンパクトで伝熱効率の艮い水蒸気改質炉に関
するものである。
するものである。
天然ガス・ナフサその他の炭化水素を原料とし。
触媒の存在下水蒸気改質反応を行って水素及び−酸化炭
素を生成させ、さらに変成反応により一酸化炭素も水素
に変換する方法は、高濃度の水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。
素を生成させ、さらに変成反応により一酸化炭素も水素
に変換する方法は、高濃度の水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炉は石油精製工場
又は大化学工場で大量に水素を発生する為に設計された
ものが大部分で２局地的に小規模で水素を必要とする場
合には占有敷地面積の大きさや伝熱効率の点で競合する
ファクターがあり。
又は大化学工場で大量に水素を発生する為に設計された
ものが大部分で２局地的に小規模で水素を必要とする場
合には占有敷地面積の大きさや伝熱効率の点で競合する
ファクターがあり。
単純にスケール・ダウンすれば良いというものではない
。
。
水蒸気改質反応は７００〜９００℃という高温を必要と
する著しい吸熱反応であり、必要な熱量を触媒層に効率
よく与える事が水蒸気改質炉の設計上のポイントになる
。
する著しい吸熱反応であり、必要な熱量を触媒層に効率
よく与える事が水蒸気改質炉の設計上のポイントになる
。
触媒粒間の固体伝熱速度は遅いので触媒層の厚さを減ら
し又伝熱面積を広く取るため触媒を細長い反応管に充填
し、多数の反応管を１個の燃焼加熱室内に設置して加熱
する方式が賞用されている。
し又伝熱面積を広く取るため触媒を細長い反応管に充填
し、多数の反応管を１個の燃焼加熱室内に設置して加熱
する方式が賞用されている。
対流伝熱よりも輻射伝熱の方が効率が優れているので、
大型改質炉においては反応管相互の間隔を広く取り燃焼
ゾーンからの輻射熱を反応管の全長にわたって受けるよ
うに配置されているが、小規模！置でコンパクト化する
ため反応管を密に配置すると１反応管が相互に影を生じ
るために燃焼ゾーンから離れた部分の反応管壁は直接輻
射熱を受ける事が出来ず熱ガスからの対流伝熱のみに依
存する事になり吸収熱量が減少する結果１反応管内での
温度分布が不均一になる。また改質炉全体としての伝熱
係数も低下するので、これな補うためには伝熱面積を増
すとか反応管数を増すとかせざるを得す、いずれにして
もコンパクト化を妨げる要因となる。
大型改質炉においては反応管相互の間隔を広く取り燃焼
ゾーンからの輻射熱を反応管の全長にわたって受けるよ
うに配置されているが、小規模！置でコンパクト化する
ため反応管を密に配置すると１反応管が相互に影を生じ
るために燃焼ゾーンから離れた部分の反応管壁は直接輻
射熱を受ける事が出来ず熱ガスからの対流伝熱のみに依
存する事になり吸収熱量が減少する結果１反応管内での
温度分布が不均一になる。また改質炉全体としての伝熱
係数も低下するので、これな補うためには伝熱面積を増
すとか反応管数を増すとかせざるを得す、いずれにして
もコンパクト化を妨げる要因となる。
（構成）
本発明はかかる問題点を解決するためのもので。
燃焼加熱室に複数個の反応管を設置した水蒸気改質炉に
おいて、内壁に酸化触媒層を設けた管状鞘体で各反応管
を１間に空隙が存在するようにしておおい、酸素・燃料
混合ガスが管状鞘体内壁と反応管外壁との間の空隙を通
じて流ｎるようにした構造を有する。
おいて、内壁に酸化触媒層を設けた管状鞘体で各反応管
を１間に空隙が存在するようにしておおい、酸素・燃料
混合ガスが管状鞘体内壁と反応管外壁との間の空隙を通
じて流ｎるようにした構造を有する。
これを添付図面によって説明する。第１図は本発明を適
用した水蒸気改質炉の１例の縦断面図で。
用した水蒸気改質炉の１例の縦断面図で。
反応管が上方の管板から燃焼加熱室に懸垂した型式のも
のを示しているが１本発明はかかる型式のもののみに限
定されるものではない。
のを示しているが１本発明はかかる型式のもののみに限
定されるものではない。
水蒸器改質炉１は管板２によって上部室３と下部室４と
に１分されている。下部室４が燃焼加熱室になる。反応
管５は管板２を貫いて設置され。
に１分されている。下部室４が燃焼加熱室になる。反応
管５は管板２を貫いて設置され。
その上端は上部室３に開放され、その大部分は下部室（
燃焼加熱室）４に懸垂した状態になっている。各反応管
は、そのほぼ全長にわたり、内壁に酸化触媒層を設けた
管状鞘体６で１両者の間に環状空隙７が存在するように
しておおわれている。
燃焼加熱室）４に懸垂した状態になっている。各反応管
は、そのほぼ全長にわたり、内壁に酸化触媒層を設けた
管状鞘体６で１両者の間に環状空隙７が存在するように
しておおわれている。
逆に言えばゆるい管状鞘体の中に反応管をはめ込んだ形
になっている。
になっている。
管状鞘体６は下部支持板８及び上部押え板９によって固
定さｔすると共にシールされている。下部支持板８及び
上部押え板９は管状鞘体の内径に等しい直径の円孔を所
定位置で必要個数打ち抜いた大円板である。
定さｔすると共にシールされている。下部支持板８及び
上部押え板９は管状鞘体の内径に等しい直径の円孔を所
定位置で必要個数打ち抜いた大円板である。
管状鞘体６は燃焼温度に耐えられる耐火性材料。
例えばアルミナ、セラミック等で構成し、その内壁に酸
化触媒層を設ける。酸化触媒としては白金。
化触媒層を設ける。酸化触媒としては白金。
パラジウム、マンガン等が好適で、それらの塩水溶液を
管状鞘体内壁に塗布、含浸などしてから後処理を行うな
どの方法により容易に固定する事ができる。１０は燃料
ガス送入管、１０゛はその分散ノズル、１１は酸素含有
ガス（空気等）送入管。
管状鞘体内壁に塗布、含浸などしてから後処理を行うな
どの方法により容易に固定する事ができる。１０は燃料
ガス送入管、１０゛はその分散ノズル、１１は酸素含有
ガス（空気等）送入管。
１１’はその分散ノズルであり、１２は燃焼廃ガス出口
管である。
管である。
ｌＯｏ及び１１’から送入された燃料及び酸素含有ガス
はそのノズル付近で着火して燃焼を開始し。
はそのノズル付近で着火して燃焼を開始し。
管状鞘体６の内壁と反応管５の外壁との間の環状空隙７
を上昇する。燃料ガス及び酸素含有ガスの流速、改質炉
下部室４の最下部の空間の大きさ。
を上昇する。燃料ガス及び酸素含有ガスの流速、改質炉
下部室４の最下部の空間の大きさ。
環状空隙７０幅（反応管外壁と管状鞘体内壁との間の距
離）等を適当に選べば、酸素・燃料は下部室４の最下部
空間で燃焼反応を完結することなく未燃部分を残したま
ま環状空隙７に進入する。ここで酸素・燃料混合ガスと
いうのはそのような未燃部分の存在するガス混合物を言
う。
離）等を適当に選べば、酸素・燃料は下部室４の最下部
空間で燃焼反応を完結することなく未燃部分を残したま
ま環状空隙７に進入する。ここで酸素・燃料混合ガスと
いうのはそのような未燃部分の存在するガス混合物を言
う。
は遂次に燃焼反応を行い、環状鞘体の内壁全体が燃焼ゾ
ーンとなる。そこでそれに対向する位置にある反応管外
壁は輻射伝熱を受けることにより効率よく熱量を吸収す
る。環状空隙７を通過した燃焼廃ガスは出口管１２から
外部へ排出される。
ーンとなる。そこでそれに対向する位置にある反応管外
壁は輻射伝熱を受けることにより効率よく熱量を吸収す
る。環状空隙７を通過した燃焼廃ガスは出口管１２から
外部へ排出される。
なお改質用原料ガス（天燃ガヌのような炭化水素と水蒸
気）は送入管１３から上部室に送入され。
気）は送入管１３から上部室に送入され。
各反応管の触媒層１４を通って下降しつつ水蒸気改質反
応が行われ１反応管底から内管１５を通って上昇しヘッ
ダー１６を経由して導管１７から排出される。
応が行われ１反応管底から内管１５を通って上昇しヘッ
ダー１６を経由して導管１７から排出される。
管状鞘体７相互間の空間及び管状鞘体と改質炉内壁との
空間１８は耐火性材料で充填しても良いが、管状鞘体を
素焼の土器のよりなミクロポーラスの通気性材料で構成
し、酸素・燃料混合ガスを環状鞘体の開口端から供給す
ると共に、酸素含有ガス又は燃料ガスのいずれか一方金
分岐して管状鞘体の外壁に供給してそれがミクロポーラ
スな管状鞘体の外壁側から内壁側に浸透して二次酸素又
は二次燃料として燃焼反応に関与するようにすれば管状
鞘体内壁面における燃焼をコントロールする事ができる
。第１図では酸素含有ガスを分岐して配管１９から管状
鞘体外壁側空間１８へ導入する構造を示しである。弁２
０を開いたまま調整弁２１も調整すれば酸素含有ガスが
分岐される。この分岐管及び調整弁を燃料ガス送入管ｌ
Ｏの方に設ける事もできる。
空間１８は耐火性材料で充填しても良いが、管状鞘体を
素焼の土器のよりなミクロポーラスの通気性材料で構成
し、酸素・燃料混合ガスを環状鞘体の開口端から供給す
ると共に、酸素含有ガス又は燃料ガスのいずれか一方金
分岐して管状鞘体の外壁に供給してそれがミクロポーラ
スな管状鞘体の外壁側から内壁側に浸透して二次酸素又
は二次燃料として燃焼反応に関与するようにすれば管状
鞘体内壁面における燃焼をコントロールする事ができる
。第１図では酸素含有ガスを分岐して配管１９から管状
鞘体外壁側空間１８へ導入する構造を示しである。弁２
０を開いたまま調整弁２１も調整すれば酸素含有ガスが
分岐される。この分岐管及び調整弁を燃料ガス送入管ｌ
Ｏの方に設ける事もできる。
また別法として管状鞘体をミクロポーラスの通気性材料
で構成すると共に、酸素含有ガス又は燃料ガスのいずれ
か一方を管状鞘体の開口端から供給し、他方を管状鞘体
の外壁側に供給してそれが曹 ミクロポーラスな管状鞘体の外壁側へ浸透して管状鞘体
の内壁面で両者が合体して燃焼反応を行なうようにする
ことも出来る。第１図の弁２０を閉じ調整弁２１を開け
ば管状鞘体の開口端から燃料ガス、管状鞘体の外壁側か
ら内壁側へ酸素含有ガスが供給されることになる。
で構成すると共に、酸素含有ガス又は燃料ガスのいずれ
か一方を管状鞘体の開口端から供給し、他方を管状鞘体
の外壁側に供給してそれが曹 ミクロポーラスな管状鞘体の外壁側へ浸透して管状鞘体
の内壁面で両者が合体して燃焼反応を行なうようにする
ことも出来る。第１図の弁２０を閉じ調整弁２１を開け
ば管状鞘体の開口端から燃料ガス、管状鞘体の外壁側か
ら内壁側へ酸素含有ガスが供給されることになる。
第１図は本発明を適用した一例における縦断面図である
。 ｌ・・・水蒸気改質炉 ２・・・管板 ３・・・上部室 ４・・・下部室（燃焼加熱室） ５・・・反応管 ６・・・管状鞘体 ７・・・環状空隙 ８・・・下部支持板 ９・・・上部押え板 １０・・・燃料ガス送入管 ｉ ｏ’ 用量分散ノ
ズル１１・・・酸素含有ガス送入管 １１’・・・同分
散ノズル１２・・・燃焼廃ガス出口管 １３・・・改質用原料ガス送入管 １４・・・反応管触媒層 １５・・・反応管内管 １６・・・ヘリ！ダー １７・・・専管 １８・・・管状鞘体外壁側空間 １９・・・分岐配管 ２０・・・弁 ２１・・・調整弁 代理人 弁理士 青 麻 昌 二 ２７−
。 ｌ・・・水蒸気改質炉 ２・・・管板 ３・・・上部室 ４・・・下部室（燃焼加熱室） ５・・・反応管 ６・・・管状鞘体 ７・・・環状空隙 ８・・・下部支持板 ９・・・上部押え板 １０・・・燃料ガス送入管 ｉ ｏ’ 用量分散ノ
ズル１１・・・酸素含有ガス送入管 １１’・・・同分
散ノズル１２・・・燃焼廃ガス出口管 １３・・・改質用原料ガス送入管 １４・・・反応管触媒層 １５・・・反応管内管 １６・・・ヘリ！ダー １７・・・専管 １８・・・管状鞘体外壁側空間 １９・・・分岐配管 ２０・・・弁 ２１・・・調整弁 代理人 弁理士 青 麻 昌 二 ２７−
Claims (3)
- （１） 燃焼加熱室に複数個の反応管を設置した水蒸
気改質炉において、内壁に酸化触媒層を設けた管状鞘体
で各反応管を間に空隙が存在するようにしておおい、酸
素・燃料混合ガスが管状鞘体内壁と反応管外壁との間の
環状空隙を通じて流れるようにした構造を有する水蒸気
改質炉。 - （２）管状鞘体をミクロポーラスの通気性材料で構成し
、酸素・燃料混合ガスを管状鞘体の開口端から供給する
と共に、酸素含有ガス又は燃料ガスのいずれか一方を分
岐して管状鞘体の外壁側に供給して、それがミクロポー
ラスな管状鞘体の外壁側から内壁側へ浸透して、二次酸
素又は二次燃料として燃焼反応に関与するようにした本
°り造を有する特許請求の範囲第１項の水蒸気改質炉。 - （３）管状鞘体をミクロポーラスの通気性材料で構成す
ると共に、酸素含有ガス又は燃料ガスのいずれか一方を
管状鞘体の開口端から供給し、細体の内壁面で両者が合
体して燃焼反応を行なうようにした構造を有する特許請
求の範囲第１項の水蒸気改質炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57185379A JPS5978906A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 水蒸気改質炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57185379A JPS5978906A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 水蒸気改質炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5978906A true JPS5978906A (ja) | 1984-05-08 |
| JPH0240602B2 JPH0240602B2 (ja) | 1990-09-12 |
Family
ID=16169769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57185379A Granted JPS5978906A (ja) | 1982-10-23 | 1982-10-23 | 水蒸気改質炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5978906A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4714593A (en) * | 1986-03-10 | 1987-12-22 | Toyo Engineering Corporation | Reforming apparatus |
| JPH01126202A (ja) * | 1987-11-11 | 1989-05-18 | Chiyoda Corp | 水蒸気改質装置 |
| JPH03109933A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-09 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池システムの燃料改質装置 |
| JPH03205303A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-09-06 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池システムの燃料改質装置 |
| CN102183002A (zh) * | 2011-03-21 | 2011-09-14 | 昆明理工大学 | 一种采用套管式热虹吸管高效传热管的有机工质蒸发器 |
-
1982
- 1982-10-23 JP JP57185379A patent/JPS5978906A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4714593A (en) * | 1986-03-10 | 1987-12-22 | Toyo Engineering Corporation | Reforming apparatus |
| JPH01126202A (ja) * | 1987-11-11 | 1989-05-18 | Chiyoda Corp | 水蒸気改質装置 |
| JPH03109933A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-09 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池システムの燃料改質装置 |
| JPH03205303A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-09-06 | Ngk Insulators Ltd | 燃料電池システムの燃料改質装置 |
| CN102183002A (zh) * | 2011-03-21 | 2011-09-14 | 昆明理工大学 | 一种采用套管式热虹吸管高效传热管的有机工质蒸发器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0240602B2 (ja) | 1990-09-12 |
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