JPS60103001A - 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】 本発明は燃料改質装置に関し、特に効果的な熱回収と、
装置の小型化と、システム効率をＦ゛λ１つた上記装置
に関する。

燃料改質装置とは、炭化水素系Ｘｌ；料を水素を主成分
とするガスに変換する装置で、従来より化学プラントに
於いて数多く用いられている。

最も代表的なものは、例えば第１図に示すような、いわ
ゆるスチームリフオーマと称するもので、燃料に水蒸気
を添加し、これを７５０〜９５０℃の高温下で触媒管に
通し、水％　ＩＪラッチスとし、更に図示省略のＣＯコ
ンバータで残存するＣＯをＣｏ、とし、その後ｃｏ２を
除去して高純度の水素含有ガスとするものである。

しかし、従来の燃料改質装置には次の仔な欠点があった
。

（１）　スチームリフオーマの触媒管は７５０℃以上と
いうような高温で使用されるため、耐高温材料を使用し
ても使用限界ギリギリであり、少しでも局部的な熱負荷
の増加や、温度のアンバランスがあると触媒管が過熱噴
破し、中のガスが噴出−コ゛ることかあったっこのため
炉の設計は、ｐｌ−（’］荷を非常に低く抑え、かつ均
一に分布さ−１るようにするべく、炉の寸法を非常に大
＝＜１−なければならず、所要スペースも犬きく、−１
巳・ルに不経済な設計となっていた。

（２）　装置の周［′ＩＰが耐火材で構成されており、
触媒管の加熱には、とのｉ（人材からのふく射−が主と
して用いられており、このため部分負荷での温度のコン
トロールが困Ｉｉで、最低負荷も５０％程度であシ、ま
だ負荷変化速度もｌ］・さく制限される他、起動ＩＣも
多大の時間を要していた。

（３）触媒管を加熱した燃焼排ガス仁Ｊ：、通ｉと熱交
換器で水（蒸気）と熱交換されるが、必ずしも充分方熱
交換が行われず、従って熱効率も低く、不経済でちった
。

不発明（ｄ、従来のものの久点をカフ消し２、より高性
能かつ低コストの燃料改質装置、ｒｔＩＪち（１）　全
体寸法が小さく、かつ占有面積も小さく、経済的である
こと、 （２）　排ガスから有効に熱回収を行い、高い効率を有
すること、 （３）触媒管の熱負荷を均一化させることにより触媒管
の安全性を向上さぜること、 （４）起動停止時間を最短化すること、（５）最低負荷
を充分低くすること、 を満足する燃オー１改質装置を提案するものである。

すなわち本発明１寸、炭化水素系燃料のスヂームリフオ
ーミング反応に−より水素リンチガスに変換する燃亨し
ヅ′門＋うｊ■において、該装置の中央に燃焼空間を設
け、該燃焼空間の外側に該燃焼空間から出てＵターンし
た高温燃Ｊ暁ガスが流入する充填材層を設け、該充填材
層内に内外の二重管からなり該二重管の内・肯と夕Ｓ管
の間し・二重がｌ・を充填した二重触媒管を設置したこ
とを７１．ｑ徴とする燃料改質装置に１１コするもので
ある。

本発明の要点Ｑよ、触媒加熱を触Ｉｉ管の外９＋：’Ｈ
４（：設けられた充ｊ眞材層により行い、：触媒管に２
電管を採用し７、効果的に熱回収を行い、外Ｉ；１≦凸
交換凸金換器にすると共にシステム効率を向上させる点
にある。

第２図１７．１とそのＡ　−Ａ断面を示す第２１シｌ　
Ｏ＝璽叶大発明による燃料改質装置づの一実施Ｆ様例を
示す図であろう 第２図（Ａ）、　（ｆｌｉにおいて、１は改質炉容器、
２は充填材層加熱部、５は二重触媒管の外管、４は耐火
材、５　＋ｄ排ガスダクト、６は二重触媒管の内管、７
　ｆｄ−バーナ、８（ｄ風箱、９に消炎整流格子、１０
け充填材（第４図中の１８）を保持する網目状板、１１
は燃焼空間（ここでは竪形で排ガスが上方に流れ、上部
で反転して下方に流れるものを示したが、この逆の形式
のものでも、また横形のものでもよい）である。

第３謝仏）と、その上部断面図である第３図（Ｂ）と第
３１図／／ｌｌのＯ−Ｃ惣断面ジ１である第６「゛ノｌ
　ｆｃ’ｌ　’ｉ廿第２図中に３，６で示し／こ二重触
媒？１↑の４１’ｉ　清の一例を示す！７である。

第３図ＩＡ）〜（Ｃ）にｂいて、６１・を外’ｊｉ　、
６　ｉ＝ｌ、内Ｉｒｉ′であり、１２は内外管の間に充
填しである触ρν５．１３（、寸内管６あ外表面に装置
された触々〜（保持用の網目状板、１４は二重管頂部に
設置されたガイドベーン、１５は内管６の内部に設置ト
ナされた伝熱促進用リボン、１６１７］：外管保持プレ
ート、１７は内管保持プレートである。

第４図は第２図中に２で示した充朋層加ｒへ部の構造の
一例を示すｍ−である。

第４図において５（ｄ二重触媒管の外管、１８は充填材
（岸点が１０００℃以上の鉱物質のものが使用さ′１１
、（Ｓｌ径ｊｉ：ｌ、例えば５〜１［１ｍのものが使用
される）を示す。

第２図に示す燃１１）１７、用空気風箱８に供給された
空気１件、バーナ７より噴射される忙を十によって雇Ｈ
）ｈ’ｌ空間１１　Ｊ・−７−１，”ミ’１．’ｔ’７
ｉする。一部子均一と斤り長くのびた火炎（，１、消炎
整流路＃−９により消火Δｉする。（（：ｉ、す′、５
ガー、、：　（ｒｊ移流された後１８０°方向を変ンー
１充力ｉｉイ（ＩぺＪＪｌｌ熱部２へ向う。

充填＊ｌｉ’　Ｉｊ”加りｊ′−γＸ６では充填材１Ｂ
の為１．ｌ；、　ｊ、゛丙ガ；４のガス流沖プ・、ｌ　
、１．ｉ、　１．、良好かつ均一な！′：へ伝燵７’）
：　／１４４’、保さｉする。。

撚セＬガス（σｊ網［Ｉ状板１０を通過後、排出夕゛ク
ト５より排出さｆｌｚ；。燃焼空間１１に耐火材４にて
囲貰れてお１）、消炎整流格子９及び二重触り１！、￥
′ｍ部を々貰う充Ｂｒｒ　ｑ’　１８の為に二頂触痺管
が直接火炎にさ１−１さＪすることがなく、受ける熱負
何も均一にすることができる。従って、二重触媒管の安
全性ｔｅｌ：高まり急速起動もできる。

二重Ｍ、ｌ、媒管は、第３図に示すように、外１：？５
と内Ｔ１゛６の間の円ｐ１部に触媒１２ズバ充」ｊｌさ
ノ１ており、改外されるべａ　原料ガスは反１．１．ミ
ガス入［」通路′ｆｆ：通り、下方から上方へ上昇流で
流７するっこのし２、外管５からは充填イン層１８によ
り熱が伝えられ、改質反応に必要外高温Ｖ約４−’ｊさ
）する。

触媒１２層を通過した炭化水素燃料カス（・１．１１１
１次、水素と一酸化炭素を主成分とするガスに改質され
二重Ｍ＋　Ｍｌ−管１戸部に至る。二重触、７（、ｌｔ
：ｒＪｎ部に（牝、ガイドベーン１４が外τｆ３の内部
に１１着されておシ、円環を上昇してき７゛ζ水５（−
′リッヂガスが円滑に方向変換して内管６へ移！１１で
きるようになっている。

水素リッチに改質された反応ガスは、内管６゜の内部を
下降流で流れるが、水素リッチガス（佳炭化水素系ガス
に比べ熱伝達にすぐれる為、この効果を生かすべく伝熱
促進リボン１５を設置し・、単位伝熱量の増加と伝熱面
積の増加を計っている。

また、触媒保持多孔板１３は多年の使用により劣化した
。（ＩＩＪ！／１１．Ｌ、が、粉化等により二重触ｆｉ
管底部に沈澱し十生じさせる流路疎外や閉塞管のトラブ
ルを防止する１、 り工に、触、１ｌＡ（７）月りり：・１時には、内管保
持プレート１７を取外し、内′１〒６を下方へ引抜くこ
とによって容易に１１９ことができる。

４、　’＋’ｌ　＋η１の簡屯な＋４ｉ）、　”ｉ第１
図（ｄ従来の・１１）口・［改質〃き置を示す図、第２
〜・４図は不発り１１！・’；　ｌ：’？の一実極照、
様１１１１を示す！）１で、第２図は全体！ノｌ、第３
　図及ヒ第４　図１１−Ｊ　ｔ、；Ｂ　ｉ；’ｌ’：　
＋ｉ１１！゛ノ１でちる。

復代秤人　内　１）　明 復代理人　萩　原　亮　− 第１図 第２図 （Ａ） 壷 反応・ｊノ゛く出口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭化水素系燃料のスチームリフオーミンダ反応により水
   素リッチガスに変換する燃料改質装置において、該装置
   の中央に燃焼空間を一般け、該燃焼空間の外側に該燃焼
   空間から出てＵターンした高温燃焔ガスが流入する兄事
   材層を設け、該充填材層内に内外の二重管からなり該二
   重管の内管と外管の間にか媒を充填した二重触媒管を設
   置したことを特徴とする燃料改質装置。