JPS6177601A - Steam reforming reactor for hydrocarbon - Google Patents

Steam reforming reactor for hydrocarbon

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Publication number
JPS6177601A
JPS6177601A JP20012384A JP20012384A JPS6177601A JP S6177601 A JPS6177601 A JP S6177601A JP 20012384 A JP20012384 A JP 20012384A JP 20012384 A JP20012384 A JP 20012384A JP S6177601 A JPS6177601 A JP S6177601A
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JP
Japan
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tube
reaction tube
reactor
fins
reaction
Prior art date
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Pending
Application number
JP20012384A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Morihisa Hidaki
肥田木 盛久
Keiichi Shibata
柴田 啓一
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Toyo Engineering Corp
Original Assignee
Toyo Engineering Corp
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Publication date
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Priority to JP20012384A priority Critical patent/JPS6177601A/en
Publication of JPS6177601A publication Critical patent/JPS6177601A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a heat exchanger type above-described reactor having high thermal efficiency with a simple structure by constructing many fins at the external periphery of external tubes of the reactor to a specific structure. CONSTITUTION:Feed gas enters a top chamber 6 of a vertical cylindrical reactor separated by a tube plate 4 from an inlet 11, passes through a catalyst layer 5 packed in an annular space between external and internal tubes 21, 22 of each reaction tube 2, where the feed gas is reformed, moves upwards through the tube 22 and exits the reactor from an exit 12. On one hand, hot gas for heating, or fuel and O2-contg. gas enter from the inlet, the latter two are burnt in a combustion chamber 8 to form hot gas, moves upwards between tubes 2 having bottom parts being suspended in a bottom chamber 7, and exits from the exit 14. Thus, the tube 2 is heated by the hot gas, and a large amt. of heat necessary for reforming is supplied from outside. In this constitution, vertical finned tubes provided with many fins or stud-shaped fins 23, arranged to form regular polygon at the external periphery of the finned tube, are provided to the external peripheral tubes 21; the tips of each fin are arranged to nearly contact each other.

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、構造簡単で操業
保守の容易な、炭化水素の水蒸気改質反応器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Objective] The present invention relates to a hydrocarbon steam reforming reactor that is compact, has good thermal efficiency, has a simple structure, and is easy to operate and maintain.

[従来技術] 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および一酸化炭素を
生成させる方法は、水素、アンモニア、メタノール等の
原料ガスを得る方法として広く用いられており、その為
の装置も種々発表されている。
[Prior art] A method of producing hydrogen and carbon monoxide by using natural gas, naphtha, or other hydrocarbons as raw materials and performing a steam reforming reaction in the presence of a catalyst is a method of obtaining raw material gases such as hydrogen, ammonia, methanol, etc. It is widely used, and various devices for this purpose have been announced.

水蒸気改質反応器として一般的に使用されるのは、箱形
の炉中に、触媒を中に充填した多数の反応管を!!!垂
させた反応器である。この発明の反応器はそれとは異な
り、2但管式の環状部に触媒を充填した反応管を反応容
器中に懸垂させたものである。原料ガスは反応管中を流
通し、加熱ガスは反応容器中を流通し、反応管を外部か
ら加熱する。
A steam reforming reactor commonly used is a box-shaped furnace with many reaction tubes filled with catalyst! ! ! It is a hanging reactor. The reactor of the present invention is different from that in that a reaction tube filled with a catalyst in a two-tubular annular portion is suspended in a reaction vessel. The raw material gas flows through the reaction tube, and the heating gas flows through the reaction vessel to heat the reaction tube from the outside.

この型式の水蒸気改質反応器は、既に種々の特許出願が
なされていて、基本的には公知である。
Various patent applications have already been filed for this type of steam reforming reactor, and it is basically known.

最近のものを挙げると以下のようなものがある。Some recent ones include:

特公昭 57−  1482 =   57−127443 〃  59− 78904 〃  59−78905 〃  59− 78906 水忌気改質反応は8瀉反応であり、その反応器は当然高
温に曝される。このような装置において1要なことは、
なるべく簡単な構造であること、および高温部の応力が
なるべく低いことである。
Japanese Patent Publication No. 57-1482 = 57-127443 〃 59-78904 〃 59-78905 〃 59-78906 The water repellent reforming reaction is an 8-temperature reaction, and the reactor thereof is naturally exposed to high temperatures. One important thing in such a device is that
The structure should be as simple as possible, and the stress in the high temperature part should be as low as possible.

しかしこのような意味において従来の水蒸気改質反応器
は必ずしb満足できるものではなかった。
However, in this sense, conventional steam reforming reactors have not always been satisfactory.

この発明は簡単な構造でしかも熱効率の高い水蒸気改質
反応器を提供するものである。
The present invention provides a steam reforming reactor that has a simple structure and high thermal efficiency.

[!!本的構成] 第1図に本発明の基本的な構成を断面図で示す。[! ! Main structure] FIG. 1 shows a sectional view of the basic configuration of the present invention.

本反応器は反応器本体1、反応管2、上部カバー3およ
び管板4からなっている。反応管は外管21、内管22
よりなり、外管21の下端は閉頃されており、上端は管
板4を貝いて管仮に固く取付Cプられ、反応器本体中に
憑垂している。内管は上部から、外管のほとんど下端近
くまで挿入されている。外管と内管の間の環状部には、
その下端近くに触媒受【プが設けられ、内管はその中心
に挿入され、触媒はその環状部に充填されている。
This reactor consists of a reactor body 1, a reaction tube 2, an upper cover 3, and a tube plate 4. The reaction tubes are outer tube 21 and inner tube 22.
The lower end of the outer tube 21 is closed, and the upper end is temporarily firmly attached to the tube sheet 4 and hangs in the reactor body. The inner tube is inserted from the top to almost the lower end of the outer tube. In the annular part between the outer tube and the inner tube,
A catalyst receiver is provided near its lower end, an inner tube is inserted into its center, and the catalyst is filled in its annulus.

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
用することができる。
As the catalyst, a general granular catalyst for hydrocarbon steam reforming can be used.

外管の外周上には管軸に平行なフ、fン、スタッド状フ
ィンあるいは管軸に直角でフィンの上に孔が明いている
フィンが取付けられている。これらの反応管は構造上あ
るいは製作上可能な限り、フィンの先端が相隣る反応管
のツインの先端と密に18スるように管板上に取付けら
れる。
Mounted on the outer periphery of the outer tube are fins parallel to the tube axis, stud-like fins, or fins perpendicular to the tube axis with holes on the fins. These reaction tubes are mounted on the tube sheet so that the tips of the fins are closely spaced with the twin tips of adjacent reaction tubes, as far as possible due to structural or manufacturing considerations.

反応器の中間には管板4が設()られてJ3す、上部カ
バー3との空間が上部室6、水体1との間の′空間がT
”i室7となっている。
A tube plate 4 is provided in the middle of the reactor, the space between it and the upper cover 3 is an upper chamber 6, and the space between it and the water body 1 is T.
``This is Room I 7.

上部カバーには原料ガス送入口11および改質ガス出口
12が設けられている。これらの両方のガスは別々に出
入口を設けて混り合わないようにすることは勿論である
。装置としては出入口を逆にりることも可能である。し
かし一般的には原料カスの方が温度が低いので、図のよ
うに原料カスが1部カバーに接し、改質ガスは直接上部
カバーに接しない構造の方が好ましい。また伝熱あるい
は反応の面からも出入口を逆にするのは好ましく/1い
A source gas inlet 11 and a reformed gas outlet 12 are provided in the upper cover. Of course, separate inlets and outlets are provided for these two gases so that they do not mix. As a device, it is also possible to reverse the entrance and exit. However, since the raw material waste generally has a lower temperature, it is preferable to have a structure in which the raw material waste partially contacts the cover and the reformed gas does not directly contact the upper cover, as shown in the figure. Also, from the standpoint of heat transfer or reaction, it is preferable to reverse the entrance and exit.

反応器本体の下端には加熱用高温ガスまたは燃料ガスお
よび酸素含有ガスの送入口13、および本体の上端近く
には加熱の終った高温ガスまたは燃焼ガスの拮出口14
が設けられている。この排出口はガスの流れに偏りを起
させぬために1801食の位置に相対して2ヶ段けるこ
とが望ましい。
At the lower end of the reactor body there is an inlet 13 for heating high-temperature gas or fuel gas and oxygen-containing gas, and near the upper end of the reactor body there is an outlet 14 for hot gas or combustion gas after heating.
is provided. It is desirable that this exhaust port be provided in two stages opposite to the 1801 position in order to prevent the gas flow from becoming uneven.

基本的な構成は上述の通りであるが、その機能を述べる
と、第1図において、原料ガスは原料ガス送入口11か
ら入り、各反応管の外管21と内管22の間の環状部の
触媒層を通り抜け、下端で折返して内管中を上昇し改質
ガス出口12から流出する。
The basic configuration is as described above, but to describe its function, as shown in FIG. The reformed gas passes through the catalyst layer, turns around at the lower end, rises in the inner tube, and flows out from the reformed gas outlet 12.

−・方加熱用高温ガスあるいは加熱用燃料および酸素含
有ガスはその送入口13から入り、燃料J′3よび酸素
含有ガスは本体のト部の燃焼掌で燃焼して高温ガスとな
り、反応管の間を下から上に流通して排出口14から流
出する。
The high-temperature gas for heating or the fuel for heating and the oxygen-containing gas enter from the inlet port 13, and the fuel J'3 and the oxygen-containing gas are combusted in the combustion arm of the top part of the main body to become high-temperature gas, and the gas is turned into high-temperature gas. It flows from bottom to top between the holes and flows out from the outlet 14.

反応管はこの高温ガスによって加熱され、改質に必要な
大Wの熱良が外部からf共給される。そして原料ガスは
温度が上り、改質反応を起して触媒層を通り抜け、次に
内管を通る間に原料ガスと熱交換し、温度が下って流出
し、一方高温ガスは温度がかなり下って外部に流出する
The reaction tube is heated by this high-temperature gas, and the heat of large W required for reforming is co-supplied with f from the outside. Then, the raw material gas rises in temperature, causes a reforming reaction, passes through the catalyst layer, and then exchanges heat with the raw material gas while passing through the inner tube, cools down and flows out.On the other hand, the high temperature gas has a considerably lower temperature. and leak to the outside.

このようにこの反応装置では最も高い温度が必要な反応
部分が、高温ガスの最も温度の高いガスと接触し、管板
および上部室が比較的おだやかな温度のガスに接触する
、構造的にも無理のない合理的な構造である。
In this way, this reactor has a structural design in which the reaction section that requires the highest temperature is in contact with the hottest gas of the hot gases, and the tube sheet and upper chamber are in contact with the gas at a relatively mild temperature. It has a reasonable structure.

[細部の構成1 次に細部についてさらに詳細に説明する。[Detailed structure 1 Next, details will be explained in more detail.

一般的なボックス型の水蒸気改質反応器では、反応管へ
の伝熱は主として輻射により高い伝熱係数を得ている。
In a typical box-type steam reforming reactor, heat is transferred to the reaction tube mainly by radiation, which achieves a high heat transfer coefficient.

しかしこの発明の反応器のような熱交換器型の反応器で
は対流伝熱が主体となり、それ程高い伝熱係数は期待で
きない。特に加熱高温ガスが常圧の場合は伝熱は良くな
い。
However, in a heat exchanger type reactor such as the reactor of this invention, convection heat transfer is the main method, and a heat transfer coefficient that high cannot be expected. Especially when the heated high-temperature gas is at normal pressure, heat transfer is not good.

、このように伝熱が充分でない場合、伝熱面を拡げるフ
ィン付チューブが一般的に使用される。
, In cases where heat transfer is insufficient, finned tubes are generally used to widen the heat transfer surface.

この発明の場合、一般的には高温ガスの流動の面から縦
フィン即ち管軸に平行なフィンが適当である。しかし管
軸に直角なフィンもフィンの」−に円形、楕円形あるい
は長方形の孔を多く明けて、ガスの通路を惇えた場合に
は使用できる。また管の外壁面に直角に取付けられたス
タッド状フィンも使用できる。
In the case of this invention, vertical fins, that is, fins parallel to the tube axis, are generally suitable from the viewpoint of high temperature gas flow. However, fins perpendicular to the tube axis can also be used if the fins are provided with many circular, oval or rectangular holes to provide gas passages. Stud-like fins mounted at right angles to the outer wall of the tube can also be used.

通常の縦フィンのチューブでは、同じ高さのフィンが円
周上等ピツチで放射状に取付tプられている。このよう
なフィンを取付けた反応管を密接して配置すると、第2
図に示すようになり、これが我々の発明の基本的な構成
である。
In a normal vertical fin tube, fins of the same height are attached radially at equal pitches on the circumference. When reaction tubes with such fins are placed closely together, the second
As shown in the figure, this is the basic configuration of our invention.

しかしフィンの先端を結んだ3つの円が交わる部分に三
角形のデッドスペースかできる。この部分ではガスは空
しく流れるのみで、伝熱には同等貢献しないので、この
ような部分はなるべくない方が好ましい。
However, a triangular dead space is created where the three circles connecting the tips of the fins intersect. In this part, gas only flows idly and does not contribute equally to heat transfer, so it is preferable to eliminate such a part as much as possible.

′ このためにこの三角形の部分にスペーサーを挿入し
たような熱交換器とか、あるい1ま反応管のフィンの先
端用を囲むようにブロック材を積んだ構造の考案が見か
けられる。これらはそれだ【プの効果はあるが、構造が
非常に複雑になり、また装置全体がコンパクトでなくな
り、魅力的でない。
'For this reason, we have seen designs such as a heat exchanger in which a spacer is inserted into this triangular part, or a structure in which blocks are piled up to surround the tip of the fin of the reaction tube. These are effective, but the structure becomes very complicated, and the entire device is not compact, making it unattractive.

我々はフィンデユープの伝熱につき検討の結果、第3図
、m4図、第5図および第7図に示プような、フィンの
先端が正多角形をしたフインチュー7を使用することに
より、上;ホのようなスベーリーあるいはブロック材を
使用せずに、同様な効果を上げるのに成功した。
As a result of our study on heat transfer in the fin duplex, we found that by using a fin tube 7 with a regular polygonal fin tip as shown in Figures 3, 4, 5, and 7, I succeeded in achieving the same effect without using suberly or block materials like Ho.

第3図にはフィンの先端が正方形、第4図には正六角形
をした縦フインチューブの断面を示しである。
FIG. 3 shows a cross section of a vertical fin tube in which the tips of the fins are square, and FIG. 4 is a regular hexagon.

このようにすると断面の場所によってフィンの高さが異
ってくる。即ち伝熱長さが異る。フィンによって集めら
れる熱量は伝熱長さにフィン効率を掛けた有効伝熱長さ
に比例する。従って当然熱1にアンバランスを生じ、反
応管外管の上には温度差が生ずる。即ちフィンの長い方
から短い方へ外↑τを円周方向に流れる熱流が生ずる。
If this is done, the height of the fin will vary depending on the location of the cross section. That is, the heat transfer length is different. The amount of heat collected by the fins is proportional to the effective heat transfer length, which is the heat transfer length multiplied by the fin efficiency. Naturally, therefore, an imbalance occurs in the heat 1, and a temperature difference occurs above the outer tube of the reaction tube. That is, a heat flow is generated that flows outward ↑τ in the circumferential direction from the longer side of the fin to the shorter side.

この一度差をあまり大きくしない!こめには外筐の肉j
7をあまり薄クシない方がよい。色々な場合があるので
一概には占えないが、肉厚をある稈度友さくすれば、熱
は適当に流れて、Flに問題は起らないことが判った。
Don't make the difference too big this time! Meat from the outer shell for the rice
It is better not to comb 7 too thinly. Although there are various cases, it cannot be generalized, but it has been found that if the wall thickness is set to a certain culm thickness, heat will flow properly and there will be no problem with Fl.

正方形と正六角形の場合を比較すると、正六角形の方が
然型のアンバランスが少なくなる。従フて特に理由がな
ければ正六角形のフィンチューブを使用する方が望まし
い。
Comparing the cases of a square and a regular hexagon, the regular hexagon has less unbalance in the natural shape. Unless there is a particular reason, it is preferable to use a regular hexagonal fin tube.

このようなフィンチューブを使用すると、チューブの円
周上のある部分についての有効伝熱長さと高温ガスの通
過量は必ずしも比例しない。しかしガスの温度の点から
は、これがなるべく比例する方がガスの′gA度むらが
少なくなり望ましいのC、フィンの先端を管の中心から
放射状でなく、少し傾斜さぼることによって流路面積を
変えて、なるべく近似的に比例するようにするのが望ま
しい。
When such a fin tube is used, the effective heat transfer length and the amount of high temperature gas passing through a certain portion of the circumference of the tube are not necessarily proportional. However, from the point of view of the gas temperature, it is preferable to make this ratio as proportional as possible to reduce the unevenness of the gas temperature.C, the flow path area can be changed by making the tips of the fins not radial from the center of the tube, but slightly inclined. It is desirable to make the ratio as approximate as possible.

しかしこれを完全に調整づることは困難であり、フィン
中を流れる8湿ガスは場所によって温度むらを生じやす
いので、フィンは反応管の全長に亘って切れ目なく設け
るのでなく、中間にフィンのない短い部分を置いて複数
の区画に区切るのが望ましい。高温ガスはフィンに沿っ
てその中を流れるのであるが、この短い部分を置くこと
により、高温ガスが混合し、温度の平均化が行われるか
らである。
However, it is difficult to completely adjust this, and the temperature of the humid gas flowing through the fins tends to vary depending on the location. Therefore, the fins are not provided seamlessly over the entire length of the reaction tube, but instead are installed without a fin in the middle. It is preferable to divide it into multiple sections by placing short sections. This is because the hot gases flow through them along the fins, and this short section allows the hot gases to mix and average out the temperatures.

反応管の下端からの一部分は高温ガスの温度が病く、−
ドhからの幅用が強いのCフCンを取付ける必要はなく
、また管板の直下の一部分は高温ガスがU[出口に向っ
て反応管を横切って流れねばならないので、フィンは取
付けない方がよい。
The temperature of the high-temperature gas is low in the part from the bottom of the reaction tube, −
There is no need to install a fin because the width from the top of the tube is strong, and there is no need to install a fin because the high temperature gas must flow across the reaction tube toward the outlet in the part directly below the tube sheet. It's better.

この発明では反応管はなるべく接近して設(プられるの
Cあるが、その配列はフィンの先端が正り形′Cある場
合には、第3図(b)、(c)のように正方形配列ある
いは三角形配列、正六角形である場合は第4図(b)の
ように正三角形に配列される。
In this invention, the reaction tubes are arranged as close together as possible, but if the tips of the fins are in the right shape, the arrangement is square as shown in Figures 3(b) and 3(c). If it is a regular hexagon, it is arranged in an equilateral triangle as shown in FIG. 4(b).

ノ(ンの型式としてはスタッド状の)・Cンを取(=J
Ijた反応管ら使用′Cきる。ここに吉゛う′″スタッ
1ζ°°状フィンとは、捧あるいはリベツ1〜状をなし
、管壁に溶接されたしのぐある。フィンの先端によって
形成される形は前述の正方形、正六角形とららも使用可
能である。第5図にこのフィンの1例を承り。スタッド
の取付はピッチを調整Jることにより、反応管外管表面
の温度むらを最小にすることができる。
The model is stud-shaped.
A reaction tube can be used. Here, the fins in the shape of a fin are in the shape of a rivet or rivet, and are welded to the pipe wall.The shape formed by the tip of the fin is the aforementioned square or regular hexagon. An example of this type of fin is shown in Fig. 5. By adjusting the pitch of the mounting studs, the temperature unevenness on the surface of the outer tube of the reaction tube can be minimized.

管軸に直角なフィンは、フィンの上に円形、楕円形ある
いは外側が拡がっている長方形の孔を明【プて、高温ガ
スの通路を与える場合に使用できる。
Fins perpendicular to the tube axis can be used when circular, oval, or outwardly flared rectangular holes are drilled above the fins to provide passage for hot gases.

フィンの先端は正方形、正六角形どもらも使用可能であ
る。第7図にこのフィンの1例を示す。
Square or regular hexagonal fin tips can also be used. FIG. 7 shows an example of this fin.

スタッド状フィンあるいは管軸に直角なフィンを使用の
場合は、反応管の上下のフィンのない部分を除き、前述
の縦フィンの場合のフィンを取付けてない短い部分は必
要でない。
When stud-like fins or fins perpendicular to the tube axis are used, the short sections without fins in the case of vertical fins described above are not necessary, except for the upper and lower portions of the reaction tube without fins.

反応管相互の隙間は、管の使用中における変形量、製作
、組立てのfI!i度等を考慮して最小になる  ゛よ
うにしなければならない。
The gap between reaction tubes is determined by the amount of deformation of the tubes during use, fI of manufacturing, and assembly! It must be minimized by considering factors such as i degree.

反応器本体は断熱材ひライニングt!ねばならないが、
その内面は反応管の配列に合わせて、フィンとの隙間を
最小にするように形成せねばなCうない。
The reactor body is lined with insulation material! I have to, but
Its inner surface must be formed so as to minimize the gap between it and the fins in accordance with the arrangement of the reaction tubes.

この反応器にJjいては反応管の長さは長いものでは1
0m以上あるものもある。このように長い管が懸垂して
いるので、上部は管板に固定しであるのであるが、下部
の振れが起りやづく5相隣るフィンがぶつつかるという
問題が起る。この1辰れを1トぬるためには下端を保1
+iシて水平方向の動さを制限することが望ましい。
In this reactor, the length of the reaction tube is 1
Some are longer than 0m. Since such a long tube is suspended, the upper part is fixed to the tube plate, but the problem arises that the lower part tends to run out and the five adjacent fins collide. In order to apply 1 ton of this 1 tail, hold the bottom edge 1
It is desirable to limit horizontal movement by +i.

このためのB F+どし′C戊’/ i、Lト部至°の
F部(二耐火物25を水平に向き、これによ′)で反応
管を保持りる描造とした。第1図および第6図にこれを
承り。
For this purpose, a drawing was made in which the reaction tube was held at the F part (the two refractories 25 were oriented horizontally, so that) from the L part to the B F + C 'C'/i, L part. This is reflected in Figures 1 and 6.

後に述べるように、この反応器下部室の下部に(3エガ
スが均等に分散するためのディストリ上1−クー26を
設けるのが望ましい。これらは図の如く耐火物で7−ブ
・を形成するように設けることがCきる。この上に耐火
物25が水平に、反応管の配列と同じく配置される。耐
火物25は練炭状の成形品で、中央の孔に反応管の下部
に同軸に取1・]けられている九丸棒状突起物4が嵌り
込む。この孔と突起物の嵌り具合をできる限り隙間が少
ない五う(にし、かつ耐火物の配置を反応管の配列に合
わすことにより、反応管の下部をしっかりとかつI k
Wに保持することができる。反応管の鉛直り向の伸びは
フリーであり、耐火物はキIlスタブル等に、」、り確
実に止められており、かつ水平方向の力は極めて小さい
ので1問題はない。
As will be described later, it is desirable to provide a distributing chamber 26 in the lower part of the lower chamber of the reactor to ensure that the gas is evenly dispersed. A refractory 25 is placed on top of this horizontally in the same manner as the reaction tubes.The refractory 25 is a briquette-like molded product, and is coaxially placed at the bottom of the reaction tube through a hole in the center. The nine-round bar-shaped protrusion 4 that has been removed will fit into the hole.The fit between the hole and the protrusion should be made so that the gap is as small as possible, and the arrangement of the refractories should match the arrangement of the reaction tubes. to securely secure the bottom of the reaction tube and I k
It can be held at W. There is no problem because the reaction tube is free to stretch in the vertical direction, the refractory is securely held in place by a stabilizer, etc., and the horizontal force is extremely small.

耐火物は耐火煉瓦あるいはセラミ・ツタ等を成形したし
のでJ、い。
The refractory material is made of refractory bricks, ceramics, ivy, etc.

なおこの反応管を管仮に取付【プたバンドルを、この耐
火物に挿入して組立てる場合、テンプレートなしでは困
鼎があるかも知れない。このような場合は反応管の下部
の丸棒状突起物24を、@軸に直角なアンブレー1〜2
7に挿入して正確に保持し、テンブレー1・をつけたま
ま突起物を耐火物に挿入して組立てるとJこい。このテ
ンプレートを木材、プラスチックスあるいはアルミニュ
ーム等の高温により燃焼あるいは溶融する(オ料で製作
し7て61プば、使用に当って障害はない。このテンプ
レートはチューブバンドルの製作、輸送および耐火物の
取付けに使用することができる。
Note that when temporarily attaching this reaction tube and assembling it by inserting the bundle into this refractory, it may be difficult to assemble it without a template. In such a case, the round rod-shaped protrusion 24 at the bottom of the reaction tube should be placed at right angles to the axis.
7, hold it accurately, and assemble by inserting the protrusion into the refractory with the template 1 attached. This template can be used to burn or melt wood, plastics, aluminum, etc. at high temperatures. Can be used for installation.

高温ガスはこの反応器の下部から各反応管になるべく均
等に流入するのが望ましい。従ってこの反応器下部室の
下部には高温ガスのディストリ上1−ターを設けるのが
好ましい。高温ガスを直接導入する場合は必要ない°が
、加熱用燃料8よび醇素含伺ガスを導入して燃焼させる
場合Cよ燃焼室が必゛反(゛ある。
It is desirable that the hot gas flows from the bottom of the reactor into each reaction tube as evenly as possible. Therefore, it is preferable to provide a high-temperature gas distributor in the lower part of the lower chamber of the reactor. Although it is not necessary when high-temperature gas is directly introduced, a combustion chamber is necessary when heating fuel 8 and solute-containing gas are introduced and combusted.

911図に示すようにディストリビュータ−26の下部
は燃焼室8として好適に使用Cきる。
As shown in FIG. 911, the lower part of the distributor 26 can be suitably used as the combustion chamber 8.

ここを燃焼室とりる場合は、適当なバーナーを設【フ完
全に燃焼させてから下部室に尋人さけるのが好ましい。
If this is to be used as a combustion chamber, it is preferable to install a suitable burner and let it burn completely before emptying it into the lower chamber.

火炎を下部室に入れるのは反応管に過だiを生じさせる
可能性があり、好ましくイスい。
Introducing the flame into the lower chamber may cause excessive stress in the reaction tube, so it is preferable to avoid it.

以上詳細に述べたように本反応器はコンパクトCかつ熱
効率の高いものであるが、次のような目的に好適に使用
できる。
As described in detail above, this reactor is compact and has high thermal efficiency, and can be suitably used for the following purposes.

(1)高温ガスの圧力が高い場合 例えばアンモニアプラン1〜で二次改質反応器から流出
した高温ガスの場合、通常圧力30ka/amり程亀(
将来は6つと高くなるであろう)、温度1000℃前i
狡。
(1) When the pressure of high-temperature gas is high For example, in the case of high-temperature gas flowing out from the secondary reforming reactor in ammonia plan 1~, the normal pressure is about 30 ka/am (
In the future, the temperature will be as high as 6), and the temperature is before 1000℃.
Cunning.

高温ガス炉(HT G R)の高温へり」−ムガス。"High-temperature edge of high-temperature gas furnace (HTGR)" - Mugas.

両者とし圧力が高く、高温ガスの伝熱性が良く、特に反
応管内部と、加熱高温ガスの圧力差が小ざいのひ、この
反応器は最適である。
This reactor is optimal because both pressures are high, the heat transfer of the high temperature gas is good, and the pressure difference between the inside of the reaction tube and the heated high temperature gas is small.

また燃焼ガスであって、圧力が高い場合、1を1えばガ
スター、ビン用の燃焼ガスのような場合も好適である。
It is also suitable to use combustion gas with high pressure, such as combustion gas for gasters and bottles, for example.

N)高温ガスの圧力が低い場合 常圧あるいはそれに近い圧力下での燃焼によってjqら
れた高温ガスの場合は、比較的中ないし小型の、例えば
水素1ラント、燃料電池用ガス化プラン1−等の改質反
応器として適当である。
N) When the pressure of high-temperature gas is low In the case of high-temperature gas that has been combusted by combustion under normal pressure or a pressure close to it, a relatively medium to small-sized gas, such as hydrogen 1 runt, fuel cell gasification plan 1-, etc. It is suitable as a reforming reactor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図 本発明の水蒸気改質反応Fi 17i面図第2
図 通常の円形縦フインチj2−ブ配列図第3図(a)
、フィンの先端が正方形を・なす樅フィンデユープの所
面図 (b)同上チューブ正方形配列図 (C)同上チューブ三角形配列図 第4図(a)フィンの先端が正六角形をなす縦フィンチ
」−−ブ断面図 (b)同上チューブ正三角形配列図 第5図(a)スタッドの先端が正方形をなすスフラド状
フィン付きチューブ断面図 (b)同上正六角形チーL−711i面図第6図 反応
管下端保持装置図 第7図(a)管軸に直角な孔明きツインチューブ(正方
形) (b ’)管軸に直角な孔明きフィンチ」−プ(正六角
形) 1 反応器本体 2 反応管 3 上部カバー4 管板
 5 触媒 6 上部室 7 下部〒8 燃焼室 1゛1 原料ガス送入口 12 改質ガス出口13 加
熱用高温ガス送入口 14 lI 排出口12゛1 反
応管外管 22 〃 内管 213  反応管ツインまたはスタッドΣ・1 反応管
丸棒状突起物 25 耐大物261a温ガスfイス1−
リビ」−ター27 テングレート 出願人  東洋エンジニ?リング株式会社十3図 ヤ5図その      (b) ヤ 7図 (α)
Fig. 1 Steam reforming reaction of the present invention Fi 17i side view 2nd
Figure 3 (a) Normal circular vertical finch j2-b arrangement diagram
, Top view of a fir fin duplex with a square fin tip (b) Square arrangement of the same tubes (C) Triangular arrangement of the same tubes Figure 4 (a) Vertical finch with a regular hexagonal fin tip (b) Equilateral triangular arrangement of the same tubes as above. Fig. 5 (a) Cross-sectional view of a tube with sfurado-shaped fins in which the tip of the stud is square. (b) A side view of regular hexagonal chi L-711i as above. Holding device diagram Figure 7 (a) Twin tubes with holes perpendicular to the tube axis (square) (b') Finch holes with holes perpendicular to the tube axis (regular hexagon) 1 Reactor body 2 Reaction tube 3 Upper cover 4 Tube sheet 5 Catalyst 6 Upper chamber 7 Lower part〒8 Combustion chamber 1゛1 Raw material gas inlet 12 Reformed gas outlet 13 High temperature gas inlet for heating 14 lI Discharge port 12゛1 Reaction tube outer tube 22 〃 Inner tube 213 Reaction Tube twin or stud Σ・1 Reaction tube round rod-shaped protrusion 25 Large resistant object 261a Hot gas f chair 1-
Libi'-ter 27 Ten Great Applicant Toyo Engineer? Ring Co., Ltd. Figure 13 Figure 5 (b) Figure 7 (α)

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)上端が開放され下端が閉鎖された反応管外管中に
、この外管の内径よりも細くかつ下端が開放されている
反応管内管を上部から挿入した二重管構造で、これらの
内管、外管の間の環状空間に触媒を充填した多くの反応
管を、中間に管板を設けて上部および下部の2室に分離
した竪型円筒状反応器中にその管板を貫いて設置するこ
とにより、反応管の上部は反応器上部室に直接開放され
た状態で、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、反応器上部室には改質用原料ガス
の送入口、反応器下部室の下部には加熱用高温ガスまた
は燃料および酸素含有ガスの送入口、反応器下部室の上
部にはこの高温ガスまたは燃焼ガスの排出口を設け、か
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
直接反応器外へ通ずる導管に接続すると共に、反応管外
管の外周には多数のフィンあるいはスタッド状フィンが
取付けられ、これらの反応管は相隣る反応管の夫々のフ
ィンの先端がほとんど相接して取付けられた構造を有す
る、炭化水素の水蒸気改質反応器。
(1) A double-tube structure in which an inner reaction tube whose inner diameter is smaller than the inner diameter of the outer tube and whose lower end is open is inserted from above into an outer reaction tube whose upper end is open and whose lower end is closed. A large number of reaction tubes filled with catalyst in the annular space between the inner and outer tubes are inserted into a vertical cylindrical reactor separated into two chambers, upper and lower, with a tube sheet in the middle. The upper part of the reaction tube is directly opened to the upper chamber of the reactor, and the lower part of the reaction tube is suspended in the lower chamber of the reactor. An inlet for raw material gas, an inlet for heating high-temperature gas or fuel and oxygen-containing gas in the lower part of the lower reactor chamber, and an outlet for this high-temperature gas or combustion gas in the upper part of the lower reactor chamber. The upper end of the inner tube is connected directly to a conduit leading outside the reactor without opening into the upper chamber of the reactor, and a large number of fins or stud-like fins are attached to the outer periphery of the outer reaction tube. A hydrocarbon steam reforming reactor having a structure in which the tips of the fins of adjacent reaction tubes are attached almost to each other.
(2)反応管の管軸に平行なフィンが、その先端を結ぶ
線がその反応管の中心と中心を同じくする正方形を形成
するように取付けられている、特許請求の範囲第1項に
記載の、炭化水素の水蒸気改質反応器。
(2) According to claim 1, wherein the fins parallel to the tube axis of the reaction tube are attached so as to form a square whose center is the same as the center of the reaction tube. , hydrocarbon steam reforming reactor.
(3)反応管の管軸に平行なフィンが、その先端を結ぶ
線がその反応管の中心と中心を同じくする正六角形を形
成するように取付けられている、特許請求の範囲1項に
記載の、炭化水素の水蒸気改質反応器。
(3) Claim 1, wherein the fins parallel to the tube axis of the reaction tube are attached so as to form a regular hexagon whose center is the same as the center of the reaction tube. , hydrocarbon steam reforming reactor.
(4)反応管の管軸に平行なフィンが、管板直下の一部
分および下部先端からの一部分を除く反応管の上に、フ
ィンが取付けられていない短い部分によつて区切られた
複数の区画に取付けられている、特許請求の範囲第1項
ないし第3項のいずれかに記載の、炭化水素の水蒸気改
質反応器。
(4) A plurality of compartments in which fins parallel to the tube axis of the reaction tube are separated by short sections on the top of the reaction tube, excluding a portion directly below the tube plate and a portion from the bottom tip, to which no fins are attached. A hydrocarbon steam reforming reactor according to any one of claims 1 to 3, which is installed in a hydrocarbon steam reforming reactor according to any one of claims 1 to 3.
(5)多くのスタッド状フィンが、その先端を結ぶ線が
その反応管の中心と中心を同じくする正方形あるいは正
六角形の形に、該反応管外管の上に管壁に直角に設けら
れている特許請求の範囲第1項に記載の、炭化水素の水
蒸気改質反応器。
(5) A number of stud-like fins are provided on the outer tube of the reaction tube at right angles to the tube wall, in the shape of a square or regular hexagon with a line connecting the ends of the fins aligned with the center of the reaction tube. A hydrocarbon steam reforming reactor according to claim 1.
(6)反応管の管軸に直角で、その上に多くの孔が明け
られているフィンが、その先端を結ぶ線がその反応管の
中心を中心とする正方形あるいは正六角形の形に、該反
応管外管の上に設けられている、特許請求の範囲第1項
に記載の、炭化水素の水蒸気改質反応器。
(6) A fin that is perpendicular to the tube axis of the reaction tube and has many holes on it has a line connecting its tips in the shape of a square or regular hexagon centered on the center of the reaction tube. A hydrocarbon steam reforming reactor according to claim 1, which is provided on an outer reaction tube.
(7)反応管の下部先端に丸棒状突起物を該反応管と同
軸に取付け、一方反応器下部室の下部に、該突起物の外
径より僅かに大きい内径の孔を持つた耐火物を水平に、
かつ反応管の配列と同じに並べて置き、該反応管は各々
の先端の突起物がこの孔の中に嵌り込むように設置され
る、特許請求の範囲第1項ないし第6項のいずれかに記
載の、炭化水素の水蒸気改質反応器。
(7) A round rod-shaped protrusion is attached to the lower end of the reaction tube coaxially with the reaction tube, and a refractory material with a hole with an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the protrusion is attached to the lower part of the lower chamber of the reactor. horizontally,
According to any one of claims 1 to 6, the reaction tubes are arranged in the same manner as the reaction tubes, and the reaction tubes are installed so that the protrusion at the tip of each tube fits into the hole. A hydrocarbon steam reforming reactor as described.
(8)高温において燃焼あるいは溶融する材料よりなり
、該反応管の中心軸に直角に置かれ、該丸棒状突起物を
挿入してその間隔を正確に保持するテンプレートを利用
して組立てられた、特許請求の範囲第1項ないし第7項
のいずれかに記載の、炭化水素の水蒸気改質反応器。
(8) made of a material that burns or melts at high temperatures, is placed perpendicular to the central axis of the reaction tube, and is assembled using a template that inserts the round rod-shaped protrusions and maintains their spacing accurately; A hydrocarbon steam reforming reactor according to any one of claims 1 to 7.
(9)該反応器下部室の下部を該燃料および酸素含有ガ
スの燃焼室とする、特許請求の範囲第1項ないし第8項
のいずれかに記載の、炭化水素の水蒸気改質反応器。
(9) The hydrocarbon steam reforming reactor according to any one of claims 1 to 8, wherein the lower part of the reactor lower chamber serves as a combustion chamber for the fuel and oxygen-containing gas.
JP20012384A 1984-09-25 1984-09-25 Steam reforming reactor for hydrocarbon Pending JPS6177601A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4909809A (en) * 1986-12-25 1990-03-20 Toyo Engineering Corporation Apparatus for the production of gas
JP2007223843A (en) * 2006-02-23 2007-09-06 Toshiba Corp Apparatus and method for producing hydrogen

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