JPS63218792A - 合成ガス製造装置およびその用途 - Google Patents
合成ガス製造装置およびその用途Info
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は合成ガスを製造する装置およびこの装置を使用
してガス状炭化水素原料から合成ガスを製造する方法に
関する。
してガス状炭化水素原料から合成ガスを製造する方法に
関する。
語「合成ガス」とは、一般に主として一酸化炭素および
水素よりなるガス混合物に適用されるが、おそらく二酸
化炭素および少量のメタンおよび窒素をも含有しており
、とはいえ、この語はアンモニアの製造に有用である主
として窒素および水素よりなるガス混合物にもしばしば
適用される。本発明が主として（排他的ではない）関係
するのは上記語の前者の意味の場合である。合成ガスは
様々な大規模の化学反応、例えば、メタノールの製造お
よびフィッシャ・トロプシュ法によるガソリン沸点範囲
の炭化水素の製造における原料として使用され、もしか
すると、かかる原料として有用である。
水素よりなるガス混合物に適用されるが、おそらく二酸
化炭素および少量のメタンおよび窒素をも含有しており
、とはいえ、この語はアンモニアの製造に有用である主
として窒素および水素よりなるガス混合物にもしばしば
適用される。本発明が主として（排他的ではない）関係
するのは上記語の前者の意味の場合である。合成ガスは
様々な大規模の化学反応、例えば、メタノールの製造お
よびフィッシャ・トロプシュ法によるガソリン沸点範囲
の炭化水素の製造における原料として使用され、もしか
すると、かかる原料として有用である。
合成ガスの製造は一般に対流改質および白熱改質を含む
水蒸気改質または軽質炭化水素の部分酸化のいずれかに
よって達成される。水蒸気改質は高吸熱反応であり、こ
の反応は一般に触媒上に炭素が付着しないように過剰の
水蒸気を用いて多管状反応器で行われる。水蒸気改質は
一般に、使用する過剰の水蒸気に応じて少なくとも３：
１の水素対一酸化炭素の比を有する合成ガスを生じ、例
えばメタノールへの次の転化に必要とされる比（２：
１）より高く、かかる転化のためには更に調整すること
を必要とする。非接触部分酸化は燃料に富む燃料／酸素
混合物の部分酸化用に特別に設計されるバーナで行なわ
れる。しかしながら、有効な転化を達成してガス組成物
を生じるためには、酸素を化学量論量以上使用すること
が必要であり、その結果、流出ガスの温度が高くなり、
これに関連して酸素プラントの費用がかかり、下流で転
化に適した温度まで冷却する必要がある。白熱改質は水
蒸気改質と部分酸化の組合せと考えることができ、高吸
熱改質反応用の反応熱は一部、酸素中の原料の部分燃焼
により供給される。この方法でも、触媒上のコークスの
付着を制限するのに過剰の水蒸気が必要である。
水蒸気改質または軽質炭化水素の部分酸化のいずれかに
よって達成される。水蒸気改質は高吸熱反応であり、こ
の反応は一般に触媒上に炭素が付着しないように過剰の
水蒸気を用いて多管状反応器で行われる。水蒸気改質は
一般に、使用する過剰の水蒸気に応じて少なくとも３：
１の水素対一酸化炭素の比を有する合成ガスを生じ、例
えばメタノールへの次の転化に必要とされる比（２：
１）より高く、かかる転化のためには更に調整すること
を必要とする。非接触部分酸化は燃料に富む燃料／酸素
混合物の部分酸化用に特別に設計されるバーナで行なわ
れる。しかしながら、有効な転化を達成してガス組成物
を生じるためには、酸素を化学量論量以上使用すること
が必要であり、その結果、流出ガスの温度が高くなり、
これに関連して酸素プラントの費用がかかり、下流で転
化に適した温度まで冷却する必要がある。白熱改質は水
蒸気改質と部分酸化の組合せと考えることができ、高吸
熱改質反応用の反応熱は一部、酸素中の原料の部分燃焼
により供給される。この方法でも、触媒上のコークスの
付着を制限するのに過剰の水蒸気が必要である。
これらの反応のいくつかを単一の反応容器内で組合せる
ことがすでに提案されており（例えば、ヨーロッパ特許
出願第０１２４２２６号および英国特許出廓第２１５３
３８２号参照）、内部熱の回収または利用における利点
がある。
ことがすでに提案されており（例えば、ヨーロッパ特許
出願第０１２４２２６号および英国特許出廓第２１５３
３８２号参照）、内部熱の回収または利用における利点
がある。
ヨーロッパ特許出願第０１２４２２６号は炭化水素また
は炭化水素誘導体と水蒸気および／または二酸化炭素と
の吸熱反応用の装置を開示しており、この装置は外胴部
と、この胴部を横切って配置され、この胴部を３つの次
々の帯域、すなわち、熱交換帯域、反応物供給帯域およ
び排出帯域に分割する互いに平行な第１および第２管板
と、第１管板から熱交換帯域の中へ延び、この帯域を境
界決めし、かつ未満がこの帯域内に閉鎖された少なくと
も１つの比較的幅広い管と、第２管板から各々の比較的
幅広い管の末端の中へ延びる少なくとも１つの比較的幅
狭い管と、管間の環状空間に設けられた蒸気改質触媒と
を備えている。
は炭化水素誘導体と水蒸気および／または二酸化炭素と
の吸熱反応用の装置を開示しており、この装置は外胴部
と、この胴部を横切って配置され、この胴部を３つの次
々の帯域、すなわち、熱交換帯域、反応物供給帯域およ
び排出帯域に分割する互いに平行な第１および第２管板
と、第１管板から熱交換帯域の中へ延び、この帯域を境
界決めし、かつ未満がこの帯域内に閉鎖された少なくと
も１つの比較的幅広い管と、第２管板から各々の比較的
幅広い管の末端の中へ延びる少なくとも１つの比較的幅
狭い管と、管間の環状空間に設けられた蒸気改質触媒と
を備えている。
この装置の主な用途はアンモニア合成用の合成ガスの製
造である。水改質器管の胴部側に充填材を備えた同一容
器で自熱および対流改質を行うこの装置では、水蒸気改
質触媒を流出する部分改質ガスは内部の同心戻り管を経
て冷却され、第２管板から出て、容器の頂部の白熱改質
部分まで外面を移送される。
造である。水改質器管の胴部側に充填材を備えた同一容
器で自熱および対流改質を行うこの装置では、水蒸気改
質触媒を流出する部分改質ガスは内部の同心戻り管を経
て冷却され、第２管板から出て、容器の頂部の白熱改質
部分まで外面を移送される。
英国特許出願第２１５３３８２は合成ガスを製造する白
熱反応装置を開示しており、この反応装置は熱交換室と
、水蒸気および原料ガスを上記熱交換室に導入するため
の第１入口と、上記熱交換室内に設けられ、第１改質反
応を行うべ（触媒を収容するようになっている反応管と
、これらの反応管と連通してかくして反応したガスを上
記管から燃焼反応室に送る手段と、酸素または酸素に冨
む空気を上記燃焼反応室に導入するための第２入口と、
上記熱交換室を上記燃焼室から分離する隔壁とを備え、
該隔壁は、燃焼反応流出物を通し、第２触媒帯域を形成
するようになっている手段を有しており、それにより燃
焼反応流出物は上記隔壁および上記触媒帯域を通って更
に改質反応を受け、上記合成ガスを生じることができ、
上記反応装置に上記合成ガスの取出し用の出口を上記第
１入口にほぼ隣接して設け、上記合成ガスを上記反応管
の外面のまわりを通過させた後、上記出口から取り出し
、上記反応管内での上記第１改質反応用の熱を付与する
とともに、上記合成ガスを冷却するようになっている。
熱反応装置を開示しており、この反応装置は熱交換室と
、水蒸気および原料ガスを上記熱交換室に導入するため
の第１入口と、上記熱交換室内に設けられ、第１改質反
応を行うべ（触媒を収容するようになっている反応管と
、これらの反応管と連通してかくして反応したガスを上
記管から燃焼反応室に送る手段と、酸素または酸素に冨
む空気を上記燃焼反応室に導入するための第２入口と、
上記熱交換室を上記燃焼室から分離する隔壁とを備え、
該隔壁は、燃焼反応流出物を通し、第２触媒帯域を形成
するようになっている手段を有しており、それにより燃
焼反応流出物は上記隔壁および上記触媒帯域を通って更
に改質反応を受け、上記合成ガスを生じることができ、
上記反応装置に上記合成ガスの取出し用の出口を上記第
１入口にほぼ隣接して設け、上記合成ガスを上記反応管
の外面のまわりを通過させた後、上記出口から取り出し
、上記反応管内での上記第１改質反応用の熱を付与する
とともに、上記合成ガスを冷却するようになっている。
この装置は単−胴部内で対流改質と自熱改質とを組合せ
ている。この装置の主な用途はアンモニア製造用の合成
ガスの製造である。
ている。この装置の主な用途はアンモニア製造用の合成
ガスの製造である。
この装置では、胴部側の熱伝達はバッフルにより助長さ
れる。これらのパンフルの存在は熱膨張の融通性におけ
る問題を引起す恐れがあると予想される。白熱改質器の
燃焼部分は、耐火アーチの下の容器の底部のところにあ
るという点で通常ではない。このアーチは非常に高い温
度を受は易く、破壊しがちである。
れる。これらのパンフルの存在は熱膨張の融通性におけ
る問題を引起す恐れがあると予想される。白熱改質器の
燃焼部分は、耐火アーチの下の容器の底部のところにあ
るという点で通常ではない。このアーチは非常に高い温
度を受は易く、破壊しがちである。
外面移送配管をなくシ、英国特許出願第２１５３３８２
号の装置と関連した可能性のある問題を実質的に解消す
る方法で対流水蒸気改質と白熱改質とを単一の胴部内に
組合せる合成ガスの製造装置を開発した。
号の装置と関連した可能性のある問題を実質的に解消す
る方法で対流水蒸気改質と白熱改質とを単一の胴部内に
組合せる合成ガスの製造装置を開発した。
従って、本発明は、炭化水素原料ガスから合成ガスを製
造する装置において、外胴部と、該胴部の底部に設けら
れ、予熱されたガス状炭化水素原料ガス、水蒸気および
任意に二酸化炭素を導入するための第１入口と、該第１
入口と連通して管板から上方に延びる管策を形成する複
数の管とを備え、これらの管がそれらの管側に３つの部
分、すなわち、（ｉ）下方の空部分、（ｉｉ ）第１水
蒸気改質触媒反応を行うために水蒸気改質触媒を収容す
るようになっている中間部分、および（ｉｉｉ ）上方
の空部分を形成しており、第２入口と連通して胴部の最
も上方の領域に位置決めされ、高温燃焼ガスを生じて第
１水蒸気改質反応生成物を加熱するために、供給される
炭化水素を燃焼する酸素混合器／バーナよりなる燃焼帯
域と、蒸気改質管の上方空部分（ｉｉｉ ）の胴部側お
よび胴部により形成され、自熱改質触媒を収容して第１
蒸気改質反応生成物および燃焼生成物の第２改質を行い
、それにより水蒸気改質管の部分（ｉｉ ）中の第１水
蒸気改質反応生成物を熱交換で加熱する熱を生じるよう
になっている自熱改質帯域と、水蒸気改質管の中間部分
（ｉｉ ）の胴部側および胴部により形成され、自熱改
質触媒支持し、水蒸気改質管束を支持しかつ胴部側と管
側との間の熱伝達を助長して管側のガスを加熱するとと
もに自熱改質帯域からの合成ガスを冷却するための不活
性固体物質を収容するようになっている熱交換帯域と、
合成ガスが熱交換帯域から流出するための出口とを備え
ている装置を提供する。
造する装置において、外胴部と、該胴部の底部に設けら
れ、予熱されたガス状炭化水素原料ガス、水蒸気および
任意に二酸化炭素を導入するための第１入口と、該第１
入口と連通して管板から上方に延びる管策を形成する複
数の管とを備え、これらの管がそれらの管側に３つの部
分、すなわち、（ｉ）下方の空部分、（ｉｉ ）第１水
蒸気改質触媒反応を行うために水蒸気改質触媒を収容す
るようになっている中間部分、および（ｉｉｉ ）上方
の空部分を形成しており、第２入口と連通して胴部の最
も上方の領域に位置決めされ、高温燃焼ガスを生じて第
１水蒸気改質反応生成物を加熱するために、供給される
炭化水素を燃焼する酸素混合器／バーナよりなる燃焼帯
域と、蒸気改質管の上方空部分（ｉｉｉ ）の胴部側お
よび胴部により形成され、自熱改質触媒を収容して第１
蒸気改質反応生成物および燃焼生成物の第２改質を行い
、それにより水蒸気改質管の部分（ｉｉ ）中の第１水
蒸気改質反応生成物を熱交換で加熱する熱を生じるよう
になっている自熱改質帯域と、水蒸気改質管の中間部分
（ｉｉ ）の胴部側および胴部により形成され、自熱改
質触媒支持し、水蒸気改質管束を支持しかつ胴部側と管
側との間の熱伝達を助長して管側のガスを加熱するとと
もに自熱改質帯域からの合成ガスを冷却するための不活
性固体物質を収容するようになっている熱交換帯域と、
合成ガスが熱交換帯域から流出するための出口とを備え
ている装置を提供する。
この装置は、使用中、蒸気改質触媒、自熱改質触媒およ
び不活性固体物質を収容する。
び不活性固体物質を収容する。
従って、他の実施例では、本発明は、炭化水素原料ガス
から合成ガスを製造する装置において、外側部と、該胴
部の底部に設けられ、予熱されたガス状炭化水素原料、
水蒸気および任意に二酸化炭素を導入するための第１入
口と、該第１入口と連通して管板から上方に延びる管束
を形成する複数の管とを備え、これらの管がそれらの管
側に３つの部分、すなわち、（ｉ）下方の空部骨、（ｉ
ｉ）第１改質反応を行うために水蒸気改質触媒を収容す
る中間部分、および（ｉｉｉ ）端部の開口した上方空
部分を形成しており、胴部の頂部に設けられ、炭化水素
及び任意に水蒸気および／または二酸化炭素を導入する
ための第２入口と、該第２入口と連通して胴部の最も上
方の領域に位置決めされ、高温燃焼ガスを生じて第１水
蒸気改質反応生成物を加熱するために、供給された炭化
水素を燃焼する酸素混合器／バーナよりなる燃焼帯域と
、蒸気改質管の上方空部分（ｉｉｉ ）の胴部側および
胴部により形成され、自熱改質触媒を収容して第１蒸気
改質反応生成物および燃焼生成物の第２改質を行い、そ
れにより蒸気改質管の部分（ｉｉ）中の第１水蒸気改質
反応生成物を熱交換で加熱する熱を生じるようになって
いる自熱改質帯域と、水蒸気改質管の中間部分（ｉｉｉ
）の胴部側および胴部により形成され、水蒸気改質管
束を支持しかつ胴部側と管の管側との間の熱伝達を助長
して管側のガスを加熱するとともに自熱改質帯域からの
合成ガスを冷却するための不活性固体物質を収容する熱
交換帯域と、合成ガスが熱交換帯域から流出するための
出口とを備えている装置を提供する。
から合成ガスを製造する装置において、外側部と、該胴
部の底部に設けられ、予熱されたガス状炭化水素原料、
水蒸気および任意に二酸化炭素を導入するための第１入
口と、該第１入口と連通して管板から上方に延びる管束
を形成する複数の管とを備え、これらの管がそれらの管
側に３つの部分、すなわち、（ｉ）下方の空部骨、（ｉ
ｉ）第１改質反応を行うために水蒸気改質触媒を収容す
る中間部分、および（ｉｉｉ ）端部の開口した上方空
部分を形成しており、胴部の頂部に設けられ、炭化水素
及び任意に水蒸気および／または二酸化炭素を導入する
ための第２入口と、該第２入口と連通して胴部の最も上
方の領域に位置決めされ、高温燃焼ガスを生じて第１水
蒸気改質反応生成物を加熱するために、供給された炭化
水素を燃焼する酸素混合器／バーナよりなる燃焼帯域と
、蒸気改質管の上方空部分（ｉｉｉ ）の胴部側および
胴部により形成され、自熱改質触媒を収容して第１蒸気
改質反応生成物および燃焼生成物の第２改質を行い、そ
れにより蒸気改質管の部分（ｉｉ）中の第１水蒸気改質
反応生成物を熱交換で加熱する熱を生じるようになって
いる自熱改質帯域と、水蒸気改質管の中間部分（ｉｉｉ
）の胴部側および胴部により形成され、水蒸気改質管
束を支持しかつ胴部側と管の管側との間の熱伝達を助長
して管側のガスを加熱するとともに自熱改質帯域からの
合成ガスを冷却するための不活性固体物質を収容する熱
交換帯域と、合成ガスが熱交換帯域から流出するための
出口とを備えている装置を提供する。
上記装置は次のように多くの利点をもたらす。
（ｉ）外面移送配管をなくす方法で対流蒸気改質および
白熱改質を単一の胴部中で組合せることによって、コス
トおよび熱損失を低下させることができ、 （ｉｉ）充填材が胴部側ならびに管束の管側に存在する
ことにより熱伝達が向上され、 （ｉｉｉ ）正反対の向流熱伝達が達成でき、（ｉｖ）
特に管束の高温端部における管壁部の前後で低差圧が達
成でき、 （ｖ）不活性固体物質は熱膨張による軸方向移動を実質
的に抑制せずに管を半径方向に適所に保持する。
白熱改質を単一の胴部中で組合せることによって、コス
トおよび熱損失を低下させることができ、 （ｉｉ）充填材が胴部側ならびに管束の管側に存在する
ことにより熱伝達が向上され、 （ｉｉｉ ）正反対の向流熱伝達が達成でき、（ｉｖ）
特に管束の高温端部における管壁部の前後で低差圧が達
成でき、 （ｖ）不活性固体物質は熱膨張による軸方向移動を実質
的に抑制せずに管を半径方向に適所に保持する。
外胴部は耐火材で適切に内張すされるのがよく、外側冷
却ジャケットを設けることにより更に保護されるのがよ
い。
却ジャケットを設けることにより更に保護されるのがよ
い。
任意の水蒸気改質触媒を適当に在来のリング形態または
その圧縮を最小にするようにした他の形態で用いること
ができる。
その圧縮を最小にするようにした他の形態で用いること
ができる。
酸素混合器／バーナは在来の設計のものであってもよく
、様々な販売源から商業的に入手することができる。酸
素を混合バーナに供給するのに第２入口からでも別の入
口からでもよい。点火触媒層を自熱改質触媒の頂点に設
けることにより燃焼を助長することができる。
、様々な販売源から商業的に入手することができる。酸
素を混合バーナに供給するのに第２入口からでも別の入
口からでもよい。点火触媒層を自熱改質触媒の頂点に設
けることにより燃焼を助長することができる。
いずれの自熱改質触媒をも用いることができる。
自熱改質帯域を通って燃焼帯域の中へ延びる水蒸気改質
管の部分（ｉｉ ）は外側セラミックスリーブを設ける
ことによって高温から適当に保護されるのがよく、また
外側セラミックスリーブは、その頂部が燃焼帯域におけ
るガスの混合を助長し、その底部が管の位置決めを助け
るようになっているのがよい。
管の部分（ｉｉ ）は外側セラミックスリーブを設ける
ことによって高温から適当に保護されるのがよく、また
外側セラミックスリーブは、その頂部が燃焼帯域におけ
るガスの混合を助長し、その底部が管の位置決めを助け
るようになっているのがよい。
熱交換帯域の不活性固体物質の一部を一酸化炭素シフト
転化触媒に取替えてこの反応の発熱を放出し、それによ
り水蒸気改質管中の反応物ガスの温度を上昇させること
ができる。不活性固体物質は好ましくは管板より上の箇
所、好ましくは管の部分（ｉ）と部分（１１）との間の
境界面にほぼ相当する高さで支持される。
転化触媒に取替えてこの反応の発熱を放出し、それによ
り水蒸気改質管中の反応物ガスの温度を上昇させること
ができる。不活性固体物質は好ましくは管板より上の箇
所、好ましくは管の部分（ｉ）と部分（１１）との間の
境界面にほぼ相当する高さで支持される。
水蒸気改質管束および充填材は好適な実施例では外胴部
の耐火ライニングからわずかな環状隙間だけへだてた円
筒形囲い体内に収容されるのがよい。この隙間は好まし
くはその頂部が耐火材で密封される。囲い体は２つの目
的にかなうことができる。第１に、管の周期的な伸縮に
よる半径方向の圧力が非加圧内部要素で受けられ、圧力
胴部およびその耐火ライニングにはかからない。これに
より、この装置を本質的に非常に安全にするという利点
が得られる。第２に、囲い体を取付けであると、管束お
よび触媒を圧力胴部から一体として取出すことができる
。囲い体を切り離すかあるいは引出すと、管束がその全
長にわたって露出されるので、触媒を無理なく容易に取
出すことができる。囲い体には、ガスが管束から出てい
くのに通る大径の孔が設けられている。
の耐火ライニングからわずかな環状隙間だけへだてた円
筒形囲い体内に収容されるのがよい。この隙間は好まし
くはその頂部が耐火材で密封される。囲い体は２つの目
的にかなうことができる。第１に、管の周期的な伸縮に
よる半径方向の圧力が非加圧内部要素で受けられ、圧力
胴部およびその耐火ライニングにはかからない。これに
より、この装置を本質的に非常に安全にするという利点
が得られる。第２に、囲い体を取付けであると、管束お
よび触媒を圧力胴部から一体として取出すことができる
。囲い体を切り離すかあるいは引出すと、管束がその全
長にわたって露出されるので、触媒を無理なく容易に取
出すことができる。囲い体には、ガスが管束から出てい
くのに通る大径の孔が設けられている。
合成ガスが熱交換帯域から流出するための出口は合成ガ
スを集めるようになっている環状の収集部に適当に設け
られるのがよく、この収集部は管の部分（ｊ）に相当す
る高さに適当に位置決めされるのがよい。
スを集めるようになっている環状の収集部に適当に設け
られるのがよく、この収集部は管の部分（ｊ）に相当す
る高さに適当に位置決めされるのがよい。
他の実施例では、本発明は、上記の装置を利用してガス
状炭化水素原料から合成ガスを製造する方法において、
予熱されたガス状炭化水素、水蒸気および任意に二酸化
炭素を第１入口から装置に供給し、蒸気改質帯域の管束
の部分（ｉｉ ）において高温で第１改質反応を行って
水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水および未反応炭化水
素よりなる第１改質ガス状混合物を生じ、このガス状混
合物が管束の部分（ｉｉ ）を通って燃焼帯域に流入し
て更にガス状炭化水素の燃焼によって生じた高温燃焼ガ
ス、および任意に第２入口から反応器に供給された水蒸
気および二酸化炭素と混合し、それにより第１改質ガス
混合物を加熱し、加熱された燃焼ガスが自熱改質帯域に
流入し、そこで第２改質反応を受けて主として水素、一
酸化炭素、二酸化炭素および水よりなる第２改質ガス混
合物を生じ、反応の発熱を利用して管束の部分（ｉｉ
）中の第１改質ガス混合物を熱交換により加熱し、第２
改質ガス混合物が熱交換帯域に流入し、そこで管束の部
分（ｉｉ ）のガス状反応物に熱交換で熱を付与し、そ
れにより冷却され、最後に、冷却された第２改質ガス混
合物を出口から取出すことを特徴とする方法を提供する
。
状炭化水素原料から合成ガスを製造する方法において、
予熱されたガス状炭化水素、水蒸気および任意に二酸化
炭素を第１入口から装置に供給し、蒸気改質帯域の管束
の部分（ｉｉ ）において高温で第１改質反応を行って
水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水および未反応炭化水
素よりなる第１改質ガス状混合物を生じ、このガス状混
合物が管束の部分（ｉｉ ）を通って燃焼帯域に流入し
て更にガス状炭化水素の燃焼によって生じた高温燃焼ガ
ス、および任意に第２入口から反応器に供給された水蒸
気および二酸化炭素と混合し、それにより第１改質ガス
混合物を加熱し、加熱された燃焼ガスが自熱改質帯域に
流入し、そこで第２改質反応を受けて主として水素、一
酸化炭素、二酸化炭素および水よりなる第２改質ガス混
合物を生じ、反応の発熱を利用して管束の部分（ｉｉ
）中の第１改質ガス混合物を熱交換により加熱し、第２
改質ガス混合物が熱交換帯域に流入し、そこで管束の部
分（ｉｉ ）のガス状反応物に熱交換で熱を付与し、そ
れにより冷却され、最後に、冷却された第２改質ガス混
合物を出口から取出すことを特徴とする方法を提供する
。
ガス状炭化水素は適切にはガス状パラフィン系炭化水素
またはその混合物であるのがよい。好ましい混合物は天
然ガスであり、その組成はその出所により変化するが、
一般にメタンを主成分とし、わずかな割合のエタンおよ
びプロパンを含有してなる。原料は、装置に装入する前
に在来の方法で予熱する。
またはその混合物であるのがよい。好ましい混合物は天
然ガスであり、その組成はその出所により変化するが、
一般にメタンを主成分とし、わずかな割合のエタンおよ
びプロパンを含有してなる。原料は、装置に装入する前
に在来の方法で予熱する。
装置の出口から取出された第２改質ガス混合物を在来の
方法で処理して、例えば、メタノールまたはガソリン範
囲の炭化水素へ更に転化するのに適した合成ガスを得る
ことができる。一般に、かかる処理は、水蒸気発生およ
び任意に二酸化炭素の除去を介して更に冷却することを
含む。それにより得た水蒸気および二酸化炭素（存在す
るなら）を適当に工程に再循環するのがよい。
方法で処理して、例えば、メタノールまたはガソリン範
囲の炭化水素へ更に転化するのに適した合成ガスを得る
ことができる。一般に、かかる処理は、水蒸気発生およ
び任意に二酸化炭素の除去を介して更に冷却することを
含む。それにより得た水蒸気および二酸化炭素（存在す
るなら）を適当に工程に再循環するのがよい。
第１図および第２図を参照して本発明を以下に説明する
。
。
第１図において、参照番号１は耐火物を張った外側胴部
であり、２は供給ガス入口であり、３は管板であり、４
は水蒸気改質器管であり、５は外側セラミックスリーブ
であり、６は第２ガス入口であり、７は酸素入口であり
、８は不活性固体支持体であり、９は環状収集部であり
、１０は出口であり、１１は円筒形囲い体である。
であり、２は供給ガス入口であり、３は管板であり、４
は水蒸気改質器管であり、５は外側セラミックスリーブ
であり、６は第２ガス入口であり、７は酸素入口であり
、８は不活性固体支持体であり、９は環状収集部であり
、１０は出口であり、１１は円筒形囲い体である。
第２図において、４は水蒸気改質器管であり、５は外側
セラミックスリーブであり、１２は鋳造耐火キャップで
あり、１３はセラミックファイバ円筒体であり、１４は
金属またはセラミック格子であり、１５はセラミックス
リーブ５を水蒸気改質器管４に固定する装置である。
セラミックスリーブであり、１２は鋳造耐火キャップで
あり、１３はセラミックファイバ円筒体であり、１４は
金属またはセラミック格子であり、１５はセラミックス
リーブ５を水蒸気改質器管４に固定する装置である。
予熱された（３５０〜６５０℃）を水蒸気および任意に
再循環された二酸化炭素とともに入口２から胴部ｌに供
給し、その後、入口チャンネルを経て水蒸気改質管束に
供給する。この水蒸気改質管束は管板３から上方に延び
る複数の管４よりなる。これらの管４は３つの部分、す
なわち、（ｉ）下方の空部分、（ｉｉ ）水蒸気改質触
媒を充填した中間部分および（ｉｉｉ ）外側セラミッ
クスリーブ５を有しかつ胴部側の自熱改質触媒床の中を
通っている頂部の開口した上方の空部分に分割されてい
る。第１図に示す水蒸気改質器管のうちの１つの上方部
分の好適な形態を第２図に示しである。この好適な形態
では、管４は鋳造耐火キャップ１２がかぶされており、
管４とセラミックスリーブ５との間には、セラミックフ
ァイバ円筒体１３が介在されている。セラミックスリー
ブ５は固定装置１５により管４に取り付けられており、
この固定装置１５は好ましくは容易に取りはずし可能お
よび取付は可能な差込ピンの形態である。更に好ましい
特徴として、触媒を表面で動かないようにするために金
属またはセラミック格子１４が設けられている。
再循環された二酸化炭素とともに入口２から胴部ｌに供
給し、その後、入口チャンネルを経て水蒸気改質管束に
供給する。この水蒸気改質管束は管板３から上方に延び
る複数の管４よりなる。これらの管４は３つの部分、す
なわち、（ｉ）下方の空部分、（ｉｉ ）水蒸気改質触
媒を充填した中間部分および（ｉｉｉ ）外側セラミッ
クスリーブ５を有しかつ胴部側の自熱改質触媒床の中を
通っている頂部の開口した上方の空部分に分割されてい
る。第１図に示す水蒸気改質器管のうちの１つの上方部
分の好適な形態を第２図に示しである。この好適な形態
では、管４は鋳造耐火キャップ１２がかぶされており、
管４とセラミックスリーブ５との間には、セラミックフ
ァイバ円筒体１３が介在されている。セラミックスリー
ブ５は固定装置１５により管４に取り付けられており、
この固定装置１５は好ましくは容易に取りはずし可能お
よび取付は可能な差込ピンの形態である。更に好ましい
特徴として、触媒を表面で動かないようにするために金
属またはセラミック格子１４が設けられている。
天然ガスは管４中を上方に流れ、その際、その温度は（
ｉｉ ）の部分で約７００〜８５０’Ｃまで上昇され、
そしてこの天然ガスは管側の水蒸気改質触媒による第１
の接触反応を受けて水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水
蒸気およびメタンよりなる混合物を生じる。
ｉｉ ）の部分で約７００〜８５０’Ｃまで上昇され、
そしてこの天然ガスは管側の水蒸気改質触媒による第１
の接触反応を受けて水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水
蒸気およびメタンよりなる混合物を生じる。
予熱された（３５０〜６５０℃）の天然ガスを更に入口
６から供給し、酸素混合器／バーナ（図示せず）で入ロ
アから供給された酸素含有ガス（温度は常温〜約２５０
℃の範囲にある）により燃焼して高温の燃焼生成物を生
じ、この生成物は第１改質反応生成物と混合し、それに
よりその温度を上昇させ、その後、全ガス混合物は自熱
改質触媒床中を下方に流れる。この床では、約９００〜
１１００℃の温度および２０．４〜８１．６ ｋｇ／ｃ
＋Ｊ（２０〜８０バール）の範囲の圧力で第２改質反応
が行なわれてＣｏ、Ｃｏｔ 、Ｈｚ 、Ｈｚ Ｏよりな
る第２改質ガス混合物をいくらかの残留メタンおよびお
そらく窒素や、アルゴンのような不活性ガスとともに生
じる。
６から供給し、酸素混合器／バーナ（図示せず）で入ロ
アから供給された酸素含有ガス（温度は常温〜約２５０
℃の範囲にある）により燃焼して高温の燃焼生成物を生
じ、この生成物は第１改質反応生成物と混合し、それに
よりその温度を上昇させ、その後、全ガス混合物は自熱
改質触媒床中を下方に流れる。この床では、約９００〜
１１００℃の温度および２０．４〜８１．６ ｋｇ／ｃ
＋Ｊ（２０〜８０バール）の範囲の圧力で第２改質反応
が行なわれてＣｏ、Ｃｏｔ 、Ｈｚ 、Ｈｚ Ｏよりな
る第２改質ガス混合物をいくらかの残留メタンおよびお
そらく窒素や、アルゴンのような不活性ガスとともに生
じる。
これらのガスは支持体８により保持された不活性充填材
物質床を通って管束の胴部側を下方に流れ続ける。不活
性充填材は自熱改質触媒を支持したり、管４を位置決め
したり、管への熱伝達を向上させたりするように働く。
物質床を通って管束の胴部側を下方に流れ続ける。不活
性充填材は自熱改質触媒を支持したり、管４を位置決め
したり、管への熱伝達を向上させたりするように働く。
不活性充填材物質を去る冷却生成物ガス（４５０〜７５
０℃の範囲の温度）は環状の囲い体９を経て集められ、
そして出口１０から胴部を出ていく。
０℃の範囲の温度）は環状の囲い体９を経て集められ、
そして出口１０から胴部を出ていく。
管束および充填材を収容している円筒形囲い体１１は管
の伸縮により生じる半径方向の圧力を受け、管束および
触媒を一度で抜取り易くする。
の伸縮により生じる半径方向の圧力を受け、管束および
触媒を一度で抜取り易くする。
第１図は本発明による装置の概略図；第２図は第１図に
示す水蒸気改質器管の上部の好適な形態を、その保護を
特に強調して示す概略図である。 １・・・・・・外胴部、 ２・・・・・・原料ガス
入口、３・・・・・・管 板、 ４・・・・・・
水蒸気数Ｗ器管、５・・・・・・セラミックスリーブ、 ６・・・・・・第２ガス入口、 ７・・・・・・酸素入口、 ８・・・・・・不活
性固体支持体１０・・・・・・出 口、 １１・・・
・・・囲い体。 面間の浄書（内容に変更なし） ３５０−６５０°Ｃ３ 手続補正書（方式） ２、発明の名称 合成ガス製造装置右よびその用
途４、代理人 ６、補正の対象 明細書・全図面７、補正の内
容
示す水蒸気改質器管の上部の好適な形態を、その保護を
特に強調して示す概略図である。 １・・・・・・外胴部、 ２・・・・・・原料ガス
入口、３・・・・・・管 板、 ４・・・・・・
水蒸気数Ｗ器管、５・・・・・・セラミックスリーブ、 ６・・・・・・第２ガス入口、 ７・・・・・・酸素入口、 ８・・・・・・不活
性固体支持体１０・・・・・・出 口、 １１・・・
・・・囲い体。 面間の浄書（内容に変更なし） ３５０−６５０°Ｃ３ 手続補正書（方式） ２、発明の名称 合成ガス製造装置右よびその用
途４、代理人 ６、補正の対象 明細書・全図面７、補正の内
容
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、炭化水素原料ガスから合成ガスを製造する装置にお
いて、 外胴部と、 該胴部の底部に設けられ、予熱されたガス状炭化水素原
料ガス、水蒸気及び任意に二酸化炭素を導入するための
第１入口と、 該第１入口と連通して管板から上方に延びる管束を形成
する複数の管とを備え、これらの管はそれらの管側に３
つの部分、すなわち（ｉ）下方の空部分、（ｉｉ）第１
水蒸気改質反応を行うために水蒸気改質触媒を収容する
ようになっている中間部分、および（ｉｉｉ）上方の空
部分を形成しており、 第２入口と連通して胴部の最も上方の領域に位置決めさ
れ、高温燃焼ガスを生じて第１水蒸気改質反応生成物を
加熱するために、供給される炭化水素を燃焼する酸素混
合器／バーナよりなる燃焼帯域と、 水蒸気改質管の上方空部分（ｉｉｉ）の胴部側および胴
部により形成され、自熱改質触媒を収容して第１水蒸気
改質反応生成物および燃焼生成物の第２改質を行い、そ
れにより蒸気改質管の部分（ｉｉ）中の第１水蒸気改質
反応生成物を熱交換で加熱する熱を生じるようになって
いる自熱改質帯域と、 水蒸気改質管の中間部分（ｉｉ）の胴部側および胴部に
より形成され、自熱改質触媒を支持し、水蒸気改質管束
を支持しかつ胴部側と管側との間の熱伝達を助長して管
側のガスを加熱するとともに自熱改質帯域からの合成ガ
スを冷却するための不活性固体物質を収容するようにな
っている熱交換帯域と、 合成ガスが熱交換帯域から流出するための出口とを備え
ていることを特徴とする装置。 ２、炭化水素原料ガスから合成ガスを製造する装置にお
いて、 外胴部と、 該胴部の底部に設けられ、予熱されたガス状炭化水素原
料、水蒸気および任意に二酸化炭素を導入するための第
１入口と、 該第１入口と連通して管板から上方に延びる管束を形成
する複数の管とを備え、これらの管はそれらの管側に３
つの部分、すなわち（ｉ）下方の空部分、（ｉｉ）第１
改質反応を行うために水蒸気改質触媒を収容する中間部
分および（ｉｉｉ）端部の開口した上方空部分を形成し
ており、 胴部の頂部に設けられ、炭化水素及び任意に水蒸気およ
び／または二酸化炭素を導入するための第２入口と、 第２入口と連通して胴部の最も上方の領域に位置決めさ
れ、高温燃焼ガスを生じて第１水蒸気改質反応生成物を
加熱するために、供給された炭化水素を燃焼する酸素混
合器／バーナよりなる燃焼帯域と、 水蒸気改質管の上方空部分（ｉｉｉ）の胴部側および胴
部により形成され、自熱改質触媒を収容して第１水蒸気
改質反応生成物および燃焼生成物の第２改質を行い、そ
れにより水蒸気改質管の部分（ｉｉ）中の第１水蒸気改
質反応生成物を熱交換で加熱する熱を生じるようになっ
ている自熱改質帯域と、 水蒸気改質管の中間部分（ｉｉ）の胴部側および胴部に
より形成され、水蒸気改質管束を支持しかつ胴部側と管
の管側との間の熱伝達を助長して管側のガスを加熱する
とともに自熱改質帯域からの合成ガスを冷却するため不
活性固体物質を収容する熱交換帯域と、 合成ガスが熱交換帯域から流出するための出口とを備え
ていることを特徴とする装置。 ３、外胴部は耐火材で内張りされていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。 ４、外胴部は冷却ジャケットを備えていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかの項
に記載の装置。 ５、自熱改質触媒の頂部に点火触媒層を設けることによ
って燃焼帯域における炭化水素の燃焼を助長するように
したことを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし第４
項のいずれかの項に記載の装置。 ６、自熱改質帯域を通って燃焼帯域の中へ延びる水蒸気
改質管の部分（ｉｉｉ）はこれを高温から保護するため
の外側セラミックスリーブを備えていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかの項に
記載の装置。 ７、セラミックスリーブはその頂部が燃焼帯域における
ガス混合を助長するようになっていることを特徴とする
特許請求の範囲第６項に記載の装置。 ８、熱交換帯域の不活性固体物質の一部を一酸化炭素シ
フト転化触媒に置替えてこの反応の発熱を放出し、それ
により水蒸気改質管束中の反応ガスの温度を上昇させる
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項ない
し第７項のうちのいずれかの項に記載の装置。 ９、熱交換帯域の不活性固体物質は管の部分（ｉ）と部
分（ｉｉ）との境界面にほぼ相当する高さの管板の上方
の箇所で支持されていることを特徴とする特許請求の範
囲第２項ないし第８項のうちのいずれかの項に記載の装
置。 １０、水蒸気改質管束および充填材は外胴部の耐火ライ
ニングからわずかな環状隙間だけへだてた円筒形囲い体
内に収容されていることを特徴とする特許請求の範囲第
３項ないし第９項のうちのいずれかの項に記載の装置。 １１、環状隙間はその頂端部が耐火材で密封されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の装置
。 １２、合成ガスが熱交換帯域から流出するための出口は
合成ガスを集めるようになっている環状収集部に設けら
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
第１１項のうちのいずれかの項に記載の装置。 １３、特許請求の範囲第２項ないし第１２項のうちのい
ずれかの項に記載の装置を利用してガス状炭化水素から
合成ガスを製造する方法において、予熱されたガス状炭
化水素、水蒸気および任意に二酸化炭素を第１入口から
装置に供給し、水蒸気改質帯域の管束の部分（ｉｉ）に
おいて高温で第１改質反応を行って水素、一酸化炭素、
二酸化炭素、水および未反応炭化水素よりなる第１改質
ガス状混合物を生じ、このガス状混合物は管束の部分（
ｉｉｉ）を通って燃焼帯域に流入して更にガス状炭化水
素の燃焼によって生じた高温燃焼ガス、および任意に第
２入口から反応器に供給された水蒸気および二酸化炭素
と混合し、それにより第１改質ガス混合物を加熱し、加
熱された第１改質ガス混合物および燃焼ガスは自熱改質
帯域に流入し、そこで第２改質反応を受けて主として水
素、一酸化炭素、二酸化炭素および水よりなる第２改質
ガス混合物を生じ、反応の発熱を利用して管束の部分（
ｉｉ）中の第１改質ガス混合物を熱交換により加熱し、
第２改質ガス混合物は熱交換帯域に流入し、そこで管束
の部分（ｉｉ）のガス状反応物に熱交換で熱を付与し、
それにより冷却され、最後に冷却された第２改質ガス混
合物を出口から取出することを特徴とする方法。
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