JPS624322B2 - - Google Patents
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- JPS624322B2 JPS624322B2 JP57209310A JP20931082A JPS624322B2 JP S624322 B2 JPS624322 B2 JP S624322B2 JP 57209310 A JP57209310 A JP 57209310A JP 20931082 A JP20931082 A JP 20931082A JP S624322 B2 JPS624322 B2 JP S624322B2
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Landscapes
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭化水素系燃料改質装置の改良に関す
るものである。
るものである。
燃料改質システムとは炭化水素系燃料を水素を
主成分とするガスに変換する装置で、従来より化
学プラントに於て数多く用いられている。最も代
表的なものは、いわゆるスチームリフオーマと称
するもので、第１図に示すように炭化水素系燃料
H.C.に水蒸気を添加し、これを高温下で触媒層
Ｃに通し、水素リツチガスとし、更にCOコンバ
ータで残存するCOをCO2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。
図中、１は触媒管、２は装置周壁、３はバーナー
である。この従来のものには次のような欠点があ
つた。
主成分とするガスに変換する装置で、従来より化
学プラントに於て数多く用いられている。最も代
表的なものは、いわゆるスチームリフオーマと称
するもので、第１図に示すように炭化水素系燃料
H.C.に水蒸気を添加し、これを高温下で触媒層
Ｃに通し、水素リツチガスとし、更にCOコンバ
ータで残存するCOをCO2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。
図中、１は触媒管、２は装置周壁、３はバーナー
である。この従来のものには次のような欠点があ
つた。
(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に近く、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、中のガスが噴出すること
があつた。このため炉の設計は熱負荷を非常に
低く抑え、かつ均一に分布させるため、炉の寸
法が非常に大きくなり所要スペースも大きく、
非常に不経済な設計となつていた。
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に近く、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、中のガスが噴出すること
があつた。このため炉の設計は熱負荷を非常に
低く抑え、かつ均一に分布させるため、炉の寸
法が非常に大きくなり所要スペースも大きく、
非常に不経済な設計となつていた。
(2) 触媒管を加熱した燃焼排ガスは通常熱交換器
で水（蒸気）と熱交換されるが、必ずしも充分
な熱交換が行われず従つて熱効率も低く、不経
済であつた。
で水（蒸気）と熱交換されるが、必ずしも充分
な熱交換が行われず従つて熱効率も低く、不経
済であつた。
(3) 装置の周壁が耐火材で構成されており、触媒
管の加熱にはこの耐火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難で、最低負荷も50％程度
であり、また負荷変化速度も小さく制限される
他、起動にも多大の時間を要していた。
管の加熱にはこの耐火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難で、最低負荷も50％程度
であり、また負荷変化速度も小さく制限される
他、起動にも多大の時間を要していた。
本発明は従来のものの欠点を解消し、より高性
能かつ低コストの燃料改質システムを開発するこ
とを目的とし、即ち、 (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、高い熱効率
を有すること、 (3) 起動・停止時間の最短化、 (4) 最低負荷を充分低くすることを目的とするも
のである。
能かつ低コストの燃料改質システムを開発するこ
とを目的とし、即ち、 (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、高い熱効率
を有すること、 (3) 起動・停止時間の最短化、 (4) 最低負荷を充分低くすることを目的とするも
のである。
本発明は触媒加熱を流動層により行い、加熱源
の最高温度を一定値以下に抑えると同時に均一化
し、かつ触媒管を２重管として効果的に熱回収を
行い、外部熱交換器を最小にすると共にシステム
の熱効率を上げるもので、炭化水素系燃料のスチ
ームリフオーミング用燃料改質装置において、二
重管触媒層および該触媒層を加熱するための流動
加熱層を設けてなるスチームリフオーミング反応
器からなり、上記二重管触媒層の二重管内管外壁
に触媒層支持用保持多孔板を設け、頂部に整流お
よび伝熱促進用ガイドベーンを設け、内管の内部
に伝熱促進用リボンを設けてなる燃料改質装置に
関する。
の最高温度を一定値以下に抑えると同時に均一化
し、かつ触媒管を２重管として効果的に熱回収を
行い、外部熱交換器を最小にすると共にシステム
の熱効率を上げるもので、炭化水素系燃料のスチ
ームリフオーミング用燃料改質装置において、二
重管触媒層および該触媒層を加熱するための流動
加熱層を設けてなるスチームリフオーミング反応
器からなり、上記二重管触媒層の二重管内管外壁
に触媒層支持用保持多孔板を設け、頂部に整流お
よび伝熱促進用ガイドベーンを設け、内管の内部
に伝熱促進用リボンを設けてなる燃料改質装置に
関する。
本発明の燃料改質装置について、その一例を示
す第２図を用いて詳細に説明する。第２図ａは第
２図ｂのＢ―Ｂ断面図、第２図ｂは第２図ａのＡ
―Ａ断面図である。
す第２図を用いて詳細に説明する。第２図ａは第
２図ｂのＢ―Ｂ断面図、第２図ｂは第２図ａのＡ
―Ａ断面図である。
１は砂、アルミナ系（40〜200μが一般的）等
の流動材が流動化されることによつて形成される
流動層を示す。２は二重触媒管外管、３は改質炉
容器を示す。４は流動層上部空間、５は燃焼排ガ
ス出口ダクトを示す。６は流動層へ送る燃焼用空
気Ａ風箱であり、７は触媒管入口ガスG1風箱、
８は二重触媒管内管、９は改質ガスG2出口管
台、１０は改質ガス出口マニフオールドである。
１１は改質ガス出口ダクトである。１２は流動層
内部に配置されたバーナ（パイプノズル）であ
る。第３図は二重触媒管の構造の詳細を示したも
のであり、第３図ａは縦断面図、第３図ｂはａの
Ｃ―Ｃ断面図、第３図ｃはａのＤ―Ｄ断面図であ
る。２は外管、８は内管であり、これらの間の円
環状の部分に触媒１３が充填してある。触媒とし
てはバナジウム、ニツケル系等が用いられ、その
形状としては内径５〜６mm、外径16mm、高さ19mm
程度のパイプ状のものが例として挙げられる。１
４は内管の外表面に装着された触媒保持多孔板又
は網目状板であり、１５は二重管頂部に設置され
たガイドベーン、１６は内管の内部に設置された
伝熱促進用リボンである。１７は外管保持プレー
ト、１８は内管保持プレートである。
の流動材が流動化されることによつて形成される
流動層を示す。２は二重触媒管外管、３は改質炉
容器を示す。４は流動層上部空間、５は燃焼排ガ
ス出口ダクトを示す。６は流動層へ送る燃焼用空
気Ａ風箱であり、７は触媒管入口ガスG1風箱、
８は二重触媒管内管、９は改質ガスG2出口管
台、１０は改質ガス出口マニフオールドである。
１１は改質ガス出口ダクトである。１２は流動層
内部に配置されたバーナ（パイプノズル）であ
る。第３図は二重触媒管の構造の詳細を示したも
のであり、第３図ａは縦断面図、第３図ｂはａの
Ｃ―Ｃ断面図、第３図ｃはａのＤ―Ｄ断面図であ
る。２は外管、８は内管であり、これらの間の円
環状の部分に触媒１３が充填してある。触媒とし
てはバナジウム、ニツケル系等が用いられ、その
形状としては内径５〜６mm、外径16mm、高さ19mm
程度のパイプ状のものが例として挙げられる。１
４は内管の外表面に装着された触媒保持多孔板又
は網目状板であり、１５は二重管頂部に設置され
たガイドベーン、１６は内管の内部に設置された
伝熱促進用リボンである。１７は外管保持プレー
ト、１８は内管保持プレートである。
次に本発明の作用及び効果について説明する。
第２図に示す燃焼用空気風箱６に供給された空
気Ａはバーナ１２より噴射される燃料を燃焼する
と共に、上昇気流となり流動材を浮遊化させ流動
層１を形成し、層全体にわたり均一な温度となる
と共に触媒管２に対し良好な熱伝達を与える。流
動層はちようど触媒管の上面迄形成されており、
その上の流動層上部空間４に於て断面積が急増
し、空塔速度が急激するため、流動材が上昇気流
により持去られるいわゆるキヤリオーバ現象を最
小とすることができ、従つて流動材の補給は最小
で良い。なおバーナ１２は流動層下部に多数配置
することにより、急速起動を可能にすると共に層
内の温度分布を最小とすることができる。G3は
燃焼排ガスである。
気Ａはバーナ１２より噴射される燃料を燃焼する
と共に、上昇気流となり流動材を浮遊化させ流動
層１を形成し、層全体にわたり均一な温度となる
と共に触媒管２に対し良好な熱伝達を与える。流
動層はちようど触媒管の上面迄形成されており、
その上の流動層上部空間４に於て断面積が急増
し、空塔速度が急激するため、流動材が上昇気流
により持去られるいわゆるキヤリオーバ現象を最
小とすることができ、従つて流動材の補給は最小
で良い。なおバーナ１２は流動層下部に多数配置
することにより、急速起動を可能にすると共に層
内の温度分布を最小とすることができる。G3は
燃焼排ガスである。
第３図は前記のように二重触媒管の内部構造を
示すものであるが、外管２、内管８の間の円環部
に触媒が充填されており、改質されるべき原料ガ
スG1は反応ガス入口通路を通つて下方から上方
へと上昇流で流れる。この際外管からは流動層に
より熱が伝えられ、改質反応に必要な高温に維持
される。流動層による熱伝達率は200〜250kcal／
m2ｈ℃が期待され、伝熱に必要な管長を極めて小
さくすることができる。触媒層を通過した炭化水
素系燃料ガスはだんだん水素と一酸化炭素を主成
分とするガスに改質され、二重管頂部に至る。二
重管頂部には第３図ｃに示すようにガイドベーン
１５が外管内部に内管先端部との間をつなぐよう
に放射状に付着されており、円環を上昇して来た
水素リツチガスが円滑に方向変換して内管へ移動
できるようになつている。同時に衝突―方向変換
による対流伝達の効果を最大に生かすため外管の
内壁および／又は内管の外壁に設けたヒレ（図示
せず）により伝熱面積の増大もはかることができ
る。水素リツチに改質された反応ガスG2は内管
８の内部を下降流で流れるが、水素リツチガスは
炭化水素系ガスに比べ熱伝達にすぐれるため、こ
の効果を最大に生かすべくSUS304等の耐高温材
料でつくられた伝熱促進リボン１６を設置し、単
位伝熱量の増加と伝熱面積の増加を併せ計つてい
る。１４は触媒保持多孔板で多数の孔を有するパ
ーフオレートプレート又は網状板より構成され、
多年の使用により劣化した触媒が破砕したり粉化
したりして、二重管底部に沈殿し流路疎害、閉塞
等のトラブルを起すのを防止する。またこの触媒
の点検、取替を行う際は内管保持プレート１８を
取外し、内管８を下方へ引抜くことによつて容易
に行うことができる。
示すものであるが、外管２、内管８の間の円環部
に触媒が充填されており、改質されるべき原料ガ
スG1は反応ガス入口通路を通つて下方から上方
へと上昇流で流れる。この際外管からは流動層に
より熱が伝えられ、改質反応に必要な高温に維持
される。流動層による熱伝達率は200〜250kcal／
m2ｈ℃が期待され、伝熱に必要な管長を極めて小
さくすることができる。触媒層を通過した炭化水
素系燃料ガスはだんだん水素と一酸化炭素を主成
分とするガスに改質され、二重管頂部に至る。二
重管頂部には第３図ｃに示すようにガイドベーン
１５が外管内部に内管先端部との間をつなぐよう
に放射状に付着されており、円環を上昇して来た
水素リツチガスが円滑に方向変換して内管へ移動
できるようになつている。同時に衝突―方向変換
による対流伝達の効果を最大に生かすため外管の
内壁および／又は内管の外壁に設けたヒレ（図示
せず）により伝熱面積の増大もはかることができ
る。水素リツチに改質された反応ガスG2は内管
８の内部を下降流で流れるが、水素リツチガスは
炭化水素系ガスに比べ熱伝達にすぐれるため、こ
の効果を最大に生かすべくSUS304等の耐高温材
料でつくられた伝熱促進リボン１６を設置し、単
位伝熱量の増加と伝熱面積の増加を併せ計つてい
る。１４は触媒保持多孔板で多数の孔を有するパ
ーフオレートプレート又は網状板より構成され、
多年の使用により劣化した触媒が破砕したり粉化
したりして、二重管底部に沈殿し流路疎害、閉塞
等のトラブルを起すのを防止する。またこの触媒
の点検、取替を行う際は内管保持プレート１８を
取外し、内管８を下方へ引抜くことによつて容易
に行うことができる。
第４図は二重触媒管の温度分布であり、触媒管
位置の函数としての流動層温度Ａ、往き流体温度
Ｂ、戻り流体温度Ｃを示す。この図からも頂部で
850℃であつた反応ガスが出口で700℃迄下つてお
り、入口流体の予熱を同時に行う有効な伝熱器と
しても作用していることがわかる。
位置の函数としての流動層温度Ａ、往き流体温度
Ｂ、戻り流体温度Ｃを示す。この図からも頂部で
850℃であつた反応ガスが出口で700℃迄下つてお
り、入口流体の予熱を同時に行う有効な伝熱器と
しても作用していることがわかる。
なお以上の説明では二重触媒管を下端支持、上
端フリーとしているが、この構造を180゜方向を
変え上部より吊下げ、下端をフリーにすることも
勿論可能である。
端フリーとしているが、この構造を180゜方向を
変え上部より吊下げ、下端をフリーにすることも
勿論可能である。
また流動層は常圧流動層、加圧流動層いずれも
可能である。
可能である。
第１図は従来の燃料改質装置における反応部の
構造を示す縦断面図であり、第２図ａは本発明の
燃料改質装置の縦断面図、第２図ｂは第２図ａの
Ａ―Ａ断面図である。第３図ａは本発明における
二重管触媒層の構造を示す縦断面図であり、第３
図ｂは第３図ａのＣ―Ｃ断面図、第３図ｃは第３
図ａのＤ―Ｄ断面図である。第４図は本発明の二
重管触媒層における温度分布を示すグラフであ
る。
構造を示す縦断面図であり、第２図ａは本発明の
燃料改質装置の縦断面図、第２図ｂは第２図ａの
Ａ―Ａ断面図である。第３図ａは本発明における
二重管触媒層の構造を示す縦断面図であり、第３
図ｂは第３図ａのＣ―Ｃ断面図、第３図ｃは第３
図ａのＤ―Ｄ断面図である。第４図は本発明の二
重管触媒層における温度分布を示すグラフであ
る。
Claims (1)
- １ 炭化水素系燃料のスチームリフオーミング用
燃料改質装置において、二重管触媒層および該触
媒層を加熱するための流動加熱層を設けてなるス
チームリフオーミング反応器からなり、前記二重
管触媒層の二重管内管外壁に触媒層支持用保持多
孔板を設け、頂部に整流および伝熱促進用ガイド
ベーンを設け、内管の内部に伝熱促進用リボンを
設けてなる燃料改質装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20931082A JPS59102804A (ja) | 1982-12-01 | 1982-12-01 | 燃料改質装置 |
| MX198347A MX168335B (es) | 1982-08-12 | 1983-08-10 | Aparato mejorado para la reformacion de combustible |
| NLAANVRAGE8302824,A NL189123C (nl) | 1982-08-12 | 1983-08-11 | Brandstofreformer. |
| CH442783A CH655495B (ja) | 1982-08-12 | 1983-08-12 | |
| GB08321739A GB2126118B (en) | 1982-08-12 | 1983-08-12 | Fuel-reforming apparatus |
| DE19833329435 DE3329435A1 (de) | 1982-08-12 | 1983-08-12 | Vorrichtung zur reformierung von kraftstoff |
| FR8313260A FR2531944A1 (fr) | 1982-08-12 | 1983-08-12 | Appareil de reforming de combustible a base d'hydrocarbure en un gaz riche en hydrogene |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20931082A JPS59102804A (ja) | 1982-12-01 | 1982-12-01 | 燃料改質装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59102804A JPS59102804A (ja) | 1984-06-14 |
| JPS624322B2 true JPS624322B2 (ja) | 1987-01-29 |
Family
ID=16570833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20931082A Granted JPS59102804A (ja) | 1982-08-12 | 1982-12-01 | 燃料改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59102804A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0669882B2 (ja) * | 1985-07-26 | 1994-09-07 | 千代田化工建設株式会社 | 内部熱交換型水蒸気改質装置 |
| JPS6320044A (ja) * | 1986-07-15 | 1988-01-27 | 三菱化学株式会社 | フレキシブルコンテナ内容物の揉砕方法 |
| KR100838970B1 (ko) | 2005-04-29 | 2008-06-16 | 주식회사 엘지화학 | 유량 배분 균일성이 향상된 환상도관 |
| JP4904880B2 (ja) * | 2006-03-27 | 2012-03-28 | 株式会社Ｉｈｉ | 燃料電池用改質装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5057987A (ja) * | 1973-09-26 | 1975-05-20 | ||
| JPS5059273A (ja) * | 1973-09-28 | 1975-05-22 | ||
| JPS52101726A (en) * | 1975-12-24 | 1977-08-26 | Commw Scient Ind Res Org | Tubular reaction device in fluid bed combustor |
-
1982
- 1982-12-01 JP JP20931082A patent/JPS59102804A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5057987A (ja) * | 1973-09-26 | 1975-05-20 | ||
| JPS5059273A (ja) * | 1973-09-28 | 1975-05-22 | ||
| JPS52101726A (en) * | 1975-12-24 | 1977-08-26 | Commw Scient Ind Res Org | Tubular reaction device in fluid bed combustor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59102804A (ja) | 1984-06-14 |
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