KR20100112608A - 원통식 수증기 개질기 - Google Patents

원통식 수증기 개질기 Download PDF

Info

Publication number
KR20100112608A
KR20100112608A KR1020107017472A KR20107017472A KR20100112608A KR 20100112608 A KR20100112608 A KR 20100112608A KR 1020107017472 A KR1020107017472 A KR 1020107017472A KR 20107017472 A KR20107017472 A KR 20107017472A KR 20100112608 A KR20100112608 A KR 20100112608A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal
flat plate
cylinder
plate body
honeycomb
Prior art date
Application number
KR1020107017472A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101245910B1 (ko
Inventor
히사유키 이쓰키
히로시 후지키
마사키 혼도
Original Assignee
도쿄 가스 가부시키가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄 가스 가부시키가이샤 filed Critical 도쿄 가스 가부시키가이샤
Publication of KR20100112608A publication Critical patent/KR20100112608A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101245910B1 publication Critical patent/KR101245910B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/384—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the catalyst being continuously externally heated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B01J19/2485—Monolithic reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B01J19/249—Plate-type reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/48—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents followed by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0618—Reforming processes, e.g. autothermal, partial oxidation or steam reforming
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/04—Alumina
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2451—Geometry of the reactor
    • B01J2219/2454—Plates arranged concentrically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2451—Geometry of the reactor
    • B01J2219/2456—Geometry of the plates
    • B01J2219/2458—Flat plates, i.e. plates which are not corrugated or otherwise structured, e.g. plates with cylindrical shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2451—Geometry of the reactor
    • B01J2219/2456—Geometry of the plates
    • B01J2219/2459—Corrugated plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2461—Heat exchange aspects
    • B01J2219/2467—Additional heat exchange means, e.g. electric resistance heaters, coils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2477—Construction materials of the catalysts
    • B01J2219/2479—Catalysts coated on the surface of plates or inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2476—Construction materials
    • B01J2219/2483—Construction materials of the plates
    • B01J2219/2485—Metals or alloys
    • B01J2219/2486—Steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J2219/2401—Reactors comprising multiple separate flow channels
    • B01J2219/245—Plate-type reactors
    • B01J2219/2491—Other constructional details
    • B01J2219/2497—Size aspects, i.e. concrete sizes are being mentioned in the classified document
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • B01J23/462—Ruthenium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B01J37/0225—Coating of metal substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0248—Coatings comprising impregnated particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435—Catalytic purification
    • C01B2203/044—Selective oxidation of carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/047—Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0816—Heating by flames
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0838—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel
    • C01B2203/0844—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by heat exchange with exothermic reactions, other than by combustion of fuel the non-combustive exothermic reaction being another reforming reaction as defined in groups C01B2203/02 - C01B2203/0294
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0866—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combination of different heating methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1005—Arrangement or shape of catalyst
    • C01B2203/1023—Catalysts in the form of a monolith or honeycomb
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • 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
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
    • 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
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

내통 및 외통의 이중통의 간극에 허니컴 개질 촉매를 배치한 원통식 수증기 개질기에서의 내통 및 외통으로부터 개질 촉매에의 전열성을 향상시킨다.
내통과, 외통과, 그 사이에 내통 외벽면과 외통 내벽면에 금속제 평판형상판체가 위치하도록, 복수개의 금속제 지그재그형상판체와 복수개의 금속제 평판형상판체를 교대로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고, 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 평판형상판체와의 접촉부, 교대로 배치된 금속제 평판형상판체와 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부, 금속제 평판형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부를, 납땜하여 허니컴 기재로 하고, 또한, 상기 허니컴 기재를 구성하는, 내통 외벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면, 각 금속제 지그재그형상판체의 표면, 각 금속제 평판형상판체의 표면 및 외통 내벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 원통식 수증기 개질기.

Description

원통식 수증기 개질기{CYLINDRICAL STEAM REFORMER}
본 발명은, 원통식 수증기 개질기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 내통 및 외통으로 이루어지는 이중통의 간극(間隙:gap)에 허니컴 개질 촉매를 배치한 원통식 수증기 개질기, 및, 상기 원통식 수증기 개질기를 개질 촉매층, CO변성 촉매층 및 CO제거 촉매층을 갖는 원통식 수소 제조장치의 개질 촉매층으로서 조립해 넣은 일체화 원통식 수소 제조장치에 관한 것이다.
예를 들면 고체 고분자형 연료 전지의 연료인 수소를 제조하는 수소 제조장치에 있어서는, 개질 촉매, CO변성 촉매 및 CO제거 촉매의 복수의 촉매가 이용된다. 그 중에서 특히 개질 촉매는 600℃ 이상, 예를 들면 700℃ 정도의 고온에서 사용되기 때문에, 그러한 촉매를 각각 배치한 반응기를 별개로 배치한 경우, 각 반응기 사이를 접속하는 배관이나 단열재 등이 필요하여, 기기 구성이 번잡하게 된다.
따라서, 그 간소화나 소형화를 위해, 예를 들면, WO 00/63114Al, WO 02/098790 A1, 일본 공개특허공보 2002-187705호, 일본 공개특허공보2005-193135호, 일본 공개특허공보 2006-232611호, 일본 공개특허공보2007-112667호에 기재된 바와 같이, 그러한 반응기를 일체화한 원통식의 수소 제조장치(이하, 적절히 "일체화 원통식 수소 제조장치"라고 한다.)가 생각되고 있다.
일체화 원통식 수소 제조장치는, 개질 촉매를 배치한 반응기, CO변성 촉매를 배치한 반응기, CO제거 촉매를 배치한 반응기를 일체화한 것으로, 그 중 개질 촉매를 배치한 반응기는 내통과 외통과의 사이에 개질 촉매를 원고리 층형상으로 배치함으로써 구성되고, 개질 촉매로서는, 통상, 입상(粒狀)의 개질 촉매가 사용된다.
도 1은 입상의 개질 촉매를 배치한 반응기를 설명하는 도면이고, 도 1(b)는 도 1(a)의 일부를 확대하여 도시한 도면이다. 도 1과 같이, 입상 개질 촉매는 내통과 외통의 사이에 원고리 층형상으로 배치된다. 내통내에 버너가 배치되지만, 도시는 생략하고 있다. 원(原)연료 즉 개질 촉매층에서의 개질전의 연료와 수증기의 혼합 가스는 상기 개질 촉매층의 일단으로부터 도입된다. 원연료는 개질 촉매층의 개질 촉매로 수증기에 의해 개질되어 타단으로부터 개질 가스로서 도출된다.
개질 촉매는, 상술과 같이 고온에서 사용되고, 또한, 원통식 수증기 개질기를 예를 들면 고체 고분자형 연료 전지를 조립해 넣은 가정용 코제네레이션 (cogeneration) 시스템(열전(熱電)병급 시스템)으로 사용하는 경우에는, 기동, 정지를 빈번히 행할 필요가 있다. 그 때문에, 입상 개질 촉매를 사용하는 경우, 온도의 상승, 강하 등의 반복에 의해, 개질 촉매층에 충전되어 있는 입상 개질 촉매가 압괴, 분화(粉化)되어, 촉매 활성이 저하하는 것이 문제가 된다.
또한, 개질 촉매에 의한 개질 반응은 흡열 반응이며, 그 반응을 위해서 내통의 내벽면측, 외통의 외벽측으로부터 열을 공급할 필요가 있다. 내통의 내벽면측으로부터 버너로부터의 열이 공급되어, 외통의 외벽측으로부터 개질 가스 즉 개질이 끝난 가스의 열이 공급된다. 공급되는 열량은, 전열면적과 전열성(즉 총괄전열계수)과 온도차에 의해서 정해진다. 이 때문에, 같은 온도차이면 전열성이 우수한 쪽이 전열면적을 작게 할 수 있어, 소형화가 가능해진다.
그러나, 입상 개질 촉매는, 버너로부터의 복사열이 전해지는 내통 외벽과의 사이, 외통 내벽면과의 사이에서의 경막(境膜)저항(Film Resistance)이 높아, 열이 전달되기 어렵다. 따라서, 이 문제를 해결하기 위해서 허니컴 개질 촉매를 사용하는 것도 생각되고 있다. 허니컴 개질 촉매는, 개질 촉매와 고정상(固定床:fixed bed)을 일체화한 촉매이며, 고정상인 허니컴 구조의 기재(基材) 즉 허니컴 기재에 대해서 개질 촉매를 담지한 촉매이다. 한편, 허니컴 개질 촉매는 모노리스 개질 촉매라고도 칭해진다.
도 2는 허니컴 개질 촉매를 배치한 형태를 설명하는 도면이다. 도 2(a)와 같이, 내통과 외통의 사이에 허니컴 개질 촉매가 배치된다. 허니컴 개질 촉매는, 허니컴 기재 즉 다수의 평행 관통구멍(다수의 셀)을 가진 기재에서의, 그러한 셀내의 표면에 개질 촉매를 담지시킨 촉매이다. 허니컴 개질 촉매를 사용한 경우, 내통, 외통의 신축 등의 열변위에 대해 촉매가 침강하는 일이 없기 때문에, 입상 개질 촉매에서는 생기는 촉매 입자의 침강이나 분쇄를 억제할 수 있다.
그런데, 허니컴 개질 촉매는, 통상, 그 자체를 별개로 제작한 후, 내통과 외통과의 사이의 간극에 끼워 넣음으로써 배치된다. 그러나, 허니컴 기재의 물결형상 주름(corrugation)의 전부가 내통의 외벽면과 외통의 내벽면에 접촉하는 것이 아니라, 도 2(b)에 도시하는 바와 같이, 내통의 외벽면과 허니컴 기재의 물결형상 주름과의 사이, 외통의 내벽면과 허니컴 기재의 물결형상 주름과의 사이에 "빈틈 (clearance)"이 생긴다. 이것으로부터, 전열성은 입상 개질 촉매의 경우와 크게 다르지 않다.
본 발명자들은, 그러한 사실을 전제로 허니컴 기재를 제작할 때에, 그 제작 정밀도를 올려 허니컴 기재를 내통의 외벽면과 외통의 내벽면에 완전하게 밀착시키는 것을 시도했지만, 그러한 통체의 구성 재료와 허니컴 기재의 구성 재료가 다르면, 그 운전시에 열팽창 계수의 차이에 의해서, 내통 외벽면과 허니컴 기재와의 사이, 외통 내벽면과 허니컴 기재와의 사이에 빈틈이 생겨 버렸다. 그렇게 하면, 내통의 외벽면, 외통의 내벽면으로부터 허니컴 기재에의 전열성이 나빠져, 개질 반응에 필요한 열을 충분히 전할 수 없게 되어 버린다.
또한, 내통체의 외벽면과 허니컴 기재와의 접촉 면적, 외통의 내벽면과 허니컴 기재와의 접촉 면적을 늘리기 위해서, 도너츠 형상의 허니컴 개질 촉매를 내통과 외통 사이에 끼워넣는 것을 시도했지만, 도너츠 형상의 허니컴 기재를 생산수율 좋게 제작하는 것은 상당히 곤란하였다. 즉, 제작한 도너츠 형상의 허니컴 기재의 샘플 중, 비교적 양호하게 형성된 샘플을 양 통 사이에 끼워 넣어 시험했지만, 운전시에 각 부재간의 열팽창율의 차이에 의해서, 내통 외벽면과 허니컴 기재와의 사이, 외통 내벽면과 허니컴 기재와의 사이에 빈틈이 생겨 버려, 입상 촉매와 마찬가지로 전열성의 향상으로 연결할 수 없었다.
상기 WO 02/098790 A1에는, 내통 외벽면과 외통 내벽면과의 사이에 허니컴 개질 촉매를 배치한 형태에 있어서, 허니컴 개질 촉매와 내통 외벽면과의 사이에, 모노리스 개질 촉매의 열변위를 흡수하는 와이어 메쉬 등의 완충 부재를 배치하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 완충 부재는 그 배치 목적으로부터 소정의 두께가 필요하고, 이 때문에 개질 촉매층의 소형화는 커녕, 대형화되어 버린다.
따라서, 그러한 형태를 대신하여, 실험, 검토를 더 계속하여, (1) 금속제 지그재그형상판체(zigzag metal plate)의 복수개와 금속제 평판형상판체(planar metal plate)의 복수개로 형성한 허니컴 기재를 내통과 외통과의 사이에 배치한 후, 금속 납재(brazing metal)에 의한 납땜법(brazing process)을 적용하여 제작한 바, 상기와 같은 "빈틈"이 생기지 않고, 전열성을 양호하게 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, (2) 허니컴 기재의 형상을 단면(斷面)형상이 바닥이 평평한 U자 형상으로 한 바, 마찬가지로, 상기와 같은 "빈틈"이 생기지 않고, 전열성을 양호하게 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
본 발명은, 그러한 지견, 사실을 기본으로, 입상 개질 촉매, 종래의 허니컴 개질 촉매에서의 상술한 문제를 해결한 것이다.
즉, 본 발명은, 상기와 같은 "빈틈"이 생기지 않고, 전열성을 향상시켜서 이루어지는, 내통 및 외통의 이중통의 간극에 허니컴 개질 촉매를 배치한 원통식 수증기 개질기를 제공하는 것을 목적으로 하고, 또한, 본 발명은, 상기 원통식 수증기 개질기를 CO변성 촉매층, CO제거 촉매층을 갖는 원통식 수소 제조장치에 조립해 넣은 일체화 원통식 수소 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명 (1)은, 내통 및 외통의 이중통의 간극에, 허니컴 기재에 개질 촉매를 담지한 허니컴 개질 촉매를 배치해서 이루어지는 원통식 수증기 개질기로서,
(a) 내통과, 외통과, 그 사이에 내통 외벽면과 외통 내벽면에 금속제 평판형상판체가 위치하도록, 복수개의 금속제 지그재그형상판체와 복수개의 금속제 평판형상판체를 교대로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고,
(b) 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 평판형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 평판형상판체와 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부와, 금속제 평판형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부를, 금속 납재에 의해 납땜하여 허니컴 기재로 하고, 또한,
(c) 상기 허니컴 기재를 구성하는, 내통 외벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면, 각 금속제 지그재그형상판체의 표면, 각 금속제 평판형상판체의 표면 및 외통 내벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기이다.
본 발명 (2)은, 내통 및 외통의 이중통의 간극에, 허니컴 기재에 개질 촉매를 담지한 허니컴 개질 촉매를 배치해서 이루어지는 원통식 수증기 개질기로서,
(a) 내통과, 외통과, 그 사이에 내통 외벽면과 외통 내벽면에 금속제 지그재그형상판체가 위치하도록, 복수개의 금속제 지그재그형상판체와 복수개의 금속제 평판형상판체를 교대로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고,
(b) 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 각 금속제 지그재그형상판체와 각 금속제 평판형상판체와의 접촉부와, 금속제 지그재그형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부를, 금속 납재에 의해 납땜하여 허니컴 기재로 하고, 또한,
(c) 상기 내통 외벽면의 표면, 허니컴 기재를 구성하는 각 금속제 지그재그형상판체의 표면, 허니컴 기재를 구성하는 각 금속제 평판형상판체의 표면 및 외통 내벽면의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기이다.
본 발명 (1) 및 본 발명 (2)의 원통식 수증기 개질기에 있어서, 상기 내통, 허니컴 기재 및 외통의 구성 재료로서 페라이트계 스테인리스강을 사용할 수 있다.
본 발명 (3)은, 내통 및 외통의 이중통의 간극에, 허니컴 기재에 개질 촉매를 담지한 허니컴 개질 촉매를 배치해서 이루어지는 원통식 수증기 개질기로서,
(a) 내통과, 외통과, 그 사이에 내통 외벽면과 외통 내벽면에 금속제 평판형상판체가 위치하도록, 복수개의 금속제 지그재그형상판체와 복수개의 금속제 평판형상판체를 교대로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고,
(b) 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 평판형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 평판형상판체와 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부를, 금속 납재에 의해 납땜하여 허니컴 기재로 하고, 또한,
(c) 상기 허니컴 기재를 구성하는, 내통 외벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면, 각 금속제 지그재그형상판체의 표면, 각 금속제 평판형상판체의 표면 및 외통 내벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기이다.
본 발명 (4)는, 내통 및 외통의 이중통의 간극에, 허니컴 기재에 개질 촉매를 담지한 허니컴 개질 촉매를 배치해서 이루어지는 원통식 수증기 개질기로서,
(a) 내통과, 외통과, 그 사이에 내통 외벽면과 외통 내벽면에 금속제 지그재그형상판체가 위치하도록, 복수개의 금속제 지그재그형상판체와 복수개의 금속제 평판형상판체를 교대로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고,
(b) 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 지그재그형상판체와 금속제 평판형상판체와의 접촉부를, 금속 납재에 의해 납땜하여 허니컴 기재로 하고, 또한,
(c) 상기 내통 외벽면의 표면, 허니컴 기재를 구성하는 각 금속제 지그재그형상판체의 표면, 허니컴 기재를 구성하는 각 금속제 평판형상판체의 표면 및 외통 내벽면의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기이다.
본 발명 (3) 및 본 발명 (4)의 원통식 수증기 개질기에 있어서, 내통, 허니컴 기재 및 외통 중, 적어도 내통 및 허니컴 기재의 구성 재료로서 페라이트계 스테인리스강을 사용할 수 있다. 외통의 구성 재료로서는, 페라이트계 스테인리스강을 사용하더라도 좋고, 오스테나이트계 스테인리스강을 사용하더라도 좋다.
본 발명 (5)는, 내통 및 외통의 이중통의 간극에 배치한 허니컴 기재에 개질 촉매를 담지한 허니컴 개질 촉매를 배치해서 이루어지는 원통식 수증기 개질기로서,
(a) 내통과, 외통과, 그 사이에 금속제 평판형상판체, 단부(端部)의 단면(斷面)형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체(corrugated metal plate) 및 금속제 평판형상판체를 이 순서로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고,
(b) 상기 단위체 중, 허니컴 기재를 구성하는, 내통 외벽측의 금속제 평판형상판체의 표면, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체의 표면 및 외통 내벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기이다.
본 발명 (6)은, 내통 및 외통의 이중통의 간극에 배치한 허니컴 기재에 개질 촉매를 담지한 허니컴 개질 촉매를 배치해서 이루어지는 원통식 수증기 개질기로서,
(a) 내통과, 외통과, 그 사이에 금속제 평판형상판체, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체, 금속제 평판형상판체, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체 및 금속제 평판형상판체를 이 순서로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고,
(b) 상기 단위체 중, 허니컴 기재를 구성하는, 내통 외벽측의 금속제 평판형상판체의 표면, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체의 표면, 금속제 평판형상판체의 표면, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체의 표면 및 외통 내벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기이다.
본 발명 (5) 및 본 발명 (6)의 원통식 수증기 개질기에 있어서, 상기 내통, 허니컴 기재 및 외통의 구성 재료로서 페라이트계 스테인리스강을 사용할 수 있다.
본 발명 (7)은, 본 발명 (1)∼(6) 중 어느 하나의 원통식 수증기 개질기를 개질 촉매층, CO변성 촉매층 및 CO제거 촉매층을 갖는 일체화 원통식 수소 제조장치에 조립해 넣은 일체화 원통식 수소 제조장치이다.
본 발명의 원통식 수증기 개질기에 의하면 하기 (a)∼(e)의 효과를 얻을 수 있다.
(a) 총괄 전열계수를 입상 개질 촉매에 비해 양호하게 향상시킬 수 있고, 입상 개질 촉매에 비해 1.3배 향상시킬 수 있다.
(b) 입상 개질 촉매에 비해, 같은 전열량으로, 전열면적을 삭감할 수 있고, 입상 개질 촉매에 비해 약 3할 정도 삭감할 수 있다.
(c) 수증기 개질기의 열 밸런스의 변화를 없게 하여 수증기 개질기를 장기간에 걸쳐 안정되게 운전할 수 있다.
(d) 허니컴 촉매와 셀수와의 최적화를 도모하여, 각 셀을 미세한 셀로 하는 것에 의해, 전열면적을 작게 할 수 있다.
(e) 상기 (a)∼(d)의 효과를 얻을 수 있기 때문에 원통식 수증기 개질기 자체를 소형화할 수 있다.
도 1은, 입상 개질 촉매를 배치한 반응기를 설명하는 도면(선행 기술)이다.
도 2는, 허니컴 개질 촉매를 배치한 형태를 설명하는 도면(선행 기술)이다.
도 3은, 본 발명 (1)에서의 단위체의 형성 과정, 단위체의 구조를 설명하는 도면이다.
도 4는, 본 발명 (1)에서의 단위체의 형성 과정, 단위체의 구조를 설명하는 도면이다.
도 5는, 본 발명 (1)에서의 단위체의 형성 과정, 단위체의 구조를 설명하는 도면이다.
도 6은, 본 발명 (1)의 허니컴 개질 촉매의 구조, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기를 설명하는 도면이다.
도 7은, 본 발명 (2)의 허니컴 개질 촉매의 구조, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기를 설명하는 도면이다.
도 8은, 본 발명 (3)에서의 단위체의 형성 과정, 단위체의 구조를 설명하는 도면이다.
도 9는, 본 발명 (3)에서의 단위체의 형성 과정, 단위체의 구조를 설명하는 도면이다.
도 10은, 본 발명 (3)의 허니컴 개질 촉매의 구조, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기를 설명하는 도면이다.
도 11은, 본 발명 (3)의 허니컴 개질 촉매의 구조, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기를 설명하는 도면이다.
도 12는, 본 발명 (3)의 허니컴 개질 촉매의 구조, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기를 설명하는 도면이다.
도 13은, 본 발명 (4)의 허니컴 개질 촉매의 구조, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기를 설명하는 도면이다.
도 14는, 본 발명의 원통식 수증기 개질기를 배치하는, CO변성 촉매층, CO제거 촉매층을 갖는 일체화 원통식 수소 제조장치의 형태예를 설명하는 도면이다.
본 발명 (1)∼(6)의 원통식 수증기 개질기의 형태에 대해서, 그 제작 과정을 포함하여 차례차례 설명한다. 본 발명 (2)∼(6)와의 공통 사항에 대해서는 적절히 본 발명 (1)의 개소에서 설명하고 있다.
<본 발명 (1)의 원통식 수증기 개질기의 형태>
본 발명 (1)은, (a) 내통과, 외통과, 그 사이에 내통 외벽면과 외통 내벽면에 금속제 평판형상판체가 위치하도록, 복수개의 금속제 지그재그형상판체와 복수개의 금속제 평판형상판체를 교대로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고, (b) 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 평판형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 평판형상판체와 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부와, 금속제 평판형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부를, 금속 납재에 의해 납땜하여 허니컴 기재로 하고, 또한, (c) 상기 허니컴 기재를 구성하는, 내통 외벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면, 각 금속제 지그재그형상판체의 표면, 각 금속제 평판형상판체의 표면 및, 외통 내벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 원통식 수증기 개질기이다.
<본 발명 (1)의 단위체의 구성 및 그 제작>
본 발명 (1)에서는, 내통과, 외통과, 그 사이에 내통 외벽면측과 외통 내벽면측에 금속제 평판형상판체가 위치하도록, 복수개의 금속제 지그재그형상판체와 복수개의 금속제 평판형상판체를 교대로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 형성한다. 도 3∼5는 그 단위체의 형성 과정, 단위체의 구조를 설명하는 도면이다. 도 3(a)는 내통(1)이다.
(1) 우선, 내통(1)의 외벽면에 금속제 평판형상판체(41)를 감아 붙인다. 도 3 (b)는 그 상태를 도시하고 있다.
(2) 다음에, 그와 같이 감아 붙인 금속제 평판형상판체(41)에 금속제 지그재그형상판체(42)를 감아 붙인다. 도 3(c)는 그 상태를 도시하고 있다.
(3) 다음에, 그와 같이 감아 붙인 금속제 지그재그형상판체의 바깥둘레에 금속제 평판형상판체(41)를 감아 붙인다. 도 4(a)는 그 상태를 도시하고 있다.
(4) 다음에, 그와 같이 감아 붙인 금속제 평판형상판체의 바깥둘레에 금속제 지그재그형상판체(42)를 감아 붙인다. 도 4(b)는 그 상태를 도시하고 있다.
(5) 다음에, 그와 같이 감아 붙인 금속제 지그재그형상판체(42)의 바깥둘레에 금속제 평판형상판체(41)를 감아 붙인다. 도시는 생략하고 있지만, 금속제 지그재그형상판체가 2층 배치되고, 그 바깥둘레면에 금속제 평판형상판체가 배치된 상태이다.
(6) 다음에, 그와 같이 감아 붙인 금속제 평판형상판체의 바깥둘레에 금속제 지그재그형상판체(42)를 감아 붙인다. 도시는 생략하고 있지만, 금속제 지그재그형상판체가 3층 배치된 상태이다.
(7) 다음에, 그와 같이 감아 붙인 금속제 지그재그형상판체의 바깥둘레에 금속제 평판형상판체(41)를 감아 붙인다. 도 5(a)는 그 상태를 도시하고 있다.
(8) 다음에, 그와 같이 감아 붙인 금속제 평판형상판체의 바깥둘레에 금속제 지그재그형상판체(42)를 감아 붙인다. 도 5(b)는 그 상태를 도시하고 있다.
(9) 다음에, 그와 같이 감아 붙인 금속제 지그재그형상판체의 바깥둘레에 금속제 평판형상판체(41)를 감아 붙인다. 도 5(c)는 그 상태를 도시하고 있다.
(10) 그리고, 도 5(c)의 상태의 원고리 형상 적층체의 바깥둘레에 외통(2)을 끼워넣어 단위체로 한다. 그 외관은 후술하는 도 6(a)과 같이 된다.
이렇게 하여, 내통의 외벽면과 외통의 내벽면과의 사이에, 금속제 평판형상판체의 복수개와 금속제 지그재그형상판체의 복수개를 교대로 배치한 단위체로 한다. 단위체는, 이 단계에서는, 다음의 공정인<본 발명 (1)의 단위체의 금속 납재에 의한 납땜>은 거치지 않지만, 후술하는 도 6(b)에 도시하는, 각 금속제 평판형상판체의 면과 각 금속제 지그재그형상판체의 면(단면 ∧형상 또는 ∨형상의 면)과의 사이에 다수의 평행 관통구멍 즉 셀(43)을 가진 구조가 되어 있다. 또한, 내통 외벽면과 외통 내벽면에 금속제 평판형상판체를 배치하므로, 금속제 평판형상판체의 수는 금속제 지그재그형상판체의 수보다 1매 많다.
<본 발명 (1)의 단위체의 금속 납재에 의한 납땜>
본 발명 (1)에서는, 그러한 구조를 갖는 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 평판형상판체와의 접촉부, 이것에 계속되는 각 금속제 평판형상판체와 각 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부, 금속제 지그재그형상판체와 금속제 평판형상판체와의 접촉부, …, 금속제 평판형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부를 금속 납재에 의해 납땜하여 허니컴 기재로 한다.
그 "납땜"에 의해, 그러한 접촉부 중, 특히 내통 외벽면과 금속제 평판형상판체와의 접촉부, 금속제 평판형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부에서의 밀착성을 높이는 것에 의해, 내통 외벽면, 외통 내벽면으로부터의 열을 효율적으로 전할 수 있다. 물론, 각 금속제 평판형상판체와 각 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부에서의 밀착성, 열전도에 대해서도 마찬가지로, 열을 효율적으로 전할 수 있다.
여기서, 종래 기술과의 관계에 대해 말하자면, 금속 납재에 의한 납땜은, 자동차의 배기가스의 처리 장치 등에 적용되고 있다. 그러나 이것은, 허니컴 자체의 강도 향상이 주된 목적이며, 본 발명 (1)과 같이, 내통 외벽면과 금속제 평판형상판체와의 접촉부, 상기 금속제 평판형상판체와 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부, …, 금속제 평판형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부를 접합하기 위해서 금속 납재에 의한 납땜을 행하는 것은 아니다. 이 점, 본 발명 (2)의 허니컴 개질 촉매의 구조, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기에 대해서도 마찬가지이다.
금속 납재에 의한 납땜의 방법에 한정은 없지만, 예를 들면, 단위체의 내통의 내벽면 및 외통의 외벽면과, 단위체의 상면 중 내통의 상면 및 외통의 상면을 시일하고, 용융한 금속 납재를 금속제 지그재그형상판체와 금속제 평판형상판체와의 사이에 형성된 다수의 셀 즉 평행 관통구멍 안에 흘리는 것에 의해 행할 수 있다.
또한, 금속 납재의 종류에는 한정은 없고, 사용하는 허니컴 기재의 구성 재료의 종류에 따라 적절히 선정하여 사용한다. 그 예로서는 "JIS Z 3265:1998"에 규정된 Ni를 포함한 금속 납재 등을 들 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
<본 발명 (1)의 허니컴 기재에의 개질 촉매의 담지>
본 발명 (1)에서는, 이상과 같이 구성한 허니컴 기재에서의, 각 금속제 평판형상판체의 표면, 각 금속제 지그재그형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지한다. 본 발명 (1)에서는, 내통의 외벽면, 외통의 내벽면에 각각 금속제 평판형상판체가 접하고 있으므로, 개질 촉매는 내통의 외벽면, 외통의 내벽면에는 담지되지 않는다.
개질 촉매에는 Ni촉매, Ru촉매 등의 금속계 촉매, 그 외 각종 있지만, 본 발명에서는, 그것들을 적절히 선정하여 사용한다. 금속계 촉매는 통상 알루미나등의 담체에 담지하여 사용된다.
허니컴 기재에 대한 개질 촉매의 담지의 방법에 대해서, 알루미나 담체를 사용하는 경우를 예로 설명한다. (1) 허니컴 기재에 알루미나 분말을 슬러리로서 예를 들면 워시 코트법(wash-coat method)에 의해 담지한 후, 알루미나 담지의 허니컴 구조의 기재에 금속 화합물(금속 촉매가 되는 금속의 화합물)의 수용액을 예를 들면 함침법에 의해 함침시키고 (2) 알루미나 분말에 대해서 금속 화합물(금속 촉매가 되는 금속의 화합물)의 수용액을 예를 들면 함침법에 의해 담지, 건조하여, 얻어진 금속 화합물 담지의 알루미나가루를 슬러리로서 예를 들면 워시 코트법에 의해 허니컴 기재에 담지하는 등의 수법으로 행할 수 있다. 이어서, 통상의 방법에 의해 건조하여, 소성한다.
그러한 워시 코트나 함침 처리를 실시하는데 있어서는, 미리, 납땜이 끝난 단위체의 내통의 내벽면 및 외통의 외벽면, 단위체의 상면 중내통의 상면과 외통의 상면, 단위체의 하면 중내통의 하면과 외통의 하면을 시일한다. 한편, 워시 코트란, 단위체를 슬러리 안에 담그고 그것이 씻겨지도록 흔드는 등에 의해, 단위체내의 각 셀을 구성하는 면에 알루미나 분말 또는 금속 화합물 담지의 알루미나가루를 부착시키는 방법이다. 각 셀은, 금속제 지그재그형상판체의 단면 ∧형상 또는 ∨형상의 면과 금속제 평판형상판체의 면으로 구성되므로, 그러한 단면은 3각형 형상 △ 또는 역 3각형 형상 ▽이다. 본 명세서중, 셀을 구성하는 그러한 면을 "셀의 내표면"이라고도 칭하고 있다.
<본 발명 (1)의 허니컴 개질 촉매의 구조>
도 6은, 이상과 같이 구성한 허니컴 개질 촉매의 구조, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기를 설명하는 도면이다. 도 6(a)는 사시도, 도 6(b)는 그 횡단면의 일부를 확대하여 도시한 도면이다. 도시의 예에서는, 내통 바깥둘레의 직경은 약 60mm, 외통 안둘레의 직경은 약 75mm, 높이는 약 150mm이며, 내통과 외통의 사이에, 5매의 금속제 평판형상판체와 4매의 금속제 지그재그형상판체가 교대로 원고리 형상으로 적층해서 배치되어 있다. 그리고, 내통과 금속제 평판형상판체와의 접촉부, 금속제 평판형상판체와 지그재그형상판체와의 접촉부, 금속제 평판형상판체와 외통과의 접촉부는 납땜에 의해 접합되고, 금속제 지그재그형상판체의 표면과 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매가 담지된 구조가 되어 있다.
도 6(c)는 도 6(b)의 일부를 확대하여, 개질 촉매 입자의 담지 상태를 도시하는 도면이다. 도 6(c)와 같이, 개질 촉매 입자는, 허니컴 기재를 구성하는 각 금속제 평판형상판체, 각 금속제 지그재그형상판체로 구성된 셀의 내표면에 담지된다.
여기서, 도 6의 예에서는, 내통과 외통의 사이에, 5매의 금속제 평판형상판체와 4매의 금속제 지그재그형상판체가 교대로 원고리 형상으로 적층하여 배치하고 있지만, 내통의 직경, 외통의 직경, 높이를 같게 하고, 금속제 평판형상판체와 금속제 지그재그형상판체를 1쌍 더하여, 내통과 외통의 사이에 6매의 금속제 평판형상판체와 5매의 금속제 지그재그형상판체가 교대로 원고리 형상으로 적층하면, 셀수를 그 만큼 증가시켜, 개개의 셀(평행 관통구멍)을 미세하게 할 수 있기 때문에, 금속제 평판형상판체와 금속제 지그재그형상판체간의 전열성을 향상시킬 수 있다.
본 발명 (1)의 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기에서의, 내통의 직경, 외통의 직경, 높이는 필요한 수소 제조량에 따라 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 내통 바깥둘레의 직경 40∼80mm, 외통 안둘레의 직경 60∼100mm, 높이 100∼200mm의 범위에서 적절히 설정할 수 있다. 또한, 교대로 적층하는 금속제 평판형상판체와 금속제 지그재그형상판체의 수는, 금속제 평판형상판체 3∼7매, 금속제 지그재그형상판체 2∼6매, 합계 5∼13매라고 하는 바와 같이 적절히 설정할 수 있다. 본 발명 (1)에서는, 금속제 평판형상판체를 내통 외벽면측과 외통 내벽면측에 배치하므로, 금속제 평판형상판체의 수는 금속제 지그재그형상판체의 수보다 1매 많다.
이렇게 하여 구성된 구조를 갖는 허니컴 개질 촉매, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기는, 세로로 놓여져서도 가로로 놓여져서도 사용될 수 있지만, 바람직하게는 세로로 놓여져 사용된다. 세로로 놓아 사용하는 경우에는, (a) 허니컴 개질 촉매의 상단측으로부터 원연료와 수증기의 혼합 가스를 도입하고, 하단측으로부터 수소 리치한 개질 가스를 도출하거나, (b) 허니컴 개질 촉매의 하단측으로부터 원연료와 수증기의 혼합 가스를 도입하고, 상단측으로부터 수소 리치한 개질 가스를 도출한다. 이러한 점은 본 발명 (2)∼(6)의 허니컴 개질 촉매에 대해서도 마찬가지이다.
<본 발명 (2)의 원통식 수증기 개질기의 형태>
본 발명 (2)은, (a) 내통과, 외통과, 그 사이에 내통 외벽면과 외통 내벽면에 금속제 지그재그형상판체가 위치하도록, 복수개의 금속제 지그재그형상판체와 복수개의 금속제 평판형상판체를 교대로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고, (b) 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 각 금속제 지그재그형상판체와 각 금속제 평판형상판체와의 접촉부와, 금속제 지그재그형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부를, 금속 납재에 의해 납땜하여 허니컴 기재로 하고, 또한, (c) 상기 내통 외벽면의 표면, 허니컴 기재를 구성하는 각 금속제 지그재그형상판체의 표면, 허니컴 기재를 구성하는 각 금속제 평판형상판체의 표면 및 외통 내벽면의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 원통식 수증기 개질기이다.
〈본 발명 (2)의 단위체의 구성 및 그 제작〉
상술한 <본 발명 (1)의 단위체의 구성 및 그 제작>의 형태에 대신하여, 내통에 대해서, 우선 금속제 지그재그형상판체를 감아붙이고, 다음에 금속제 평판형상판체를 감아 붙이고, 이후 차례차례, 금속제 지그재그형상판체→금속제 평판형상판체→금속제 지그재그형상판체…금속제 평판형상판체의 형태와 같이 교대로 배치하고, 최외층의 금속제 지그재그형상판체에 외통을 끼워 넣은 단위체를 형성하는 형태로 해도 좋다. 이것이 본 발명 (2)의 단위체의 형태이다.
본 발명 (2)의 단위체에서는, 내통 외벽면, 외통 내벽면에 금속제 지그재그형상판체를 배치하므로, 금속제 지그재그형상판체의 수는 금속제 평판형상판체의 수보다 1매 많다. 또한, 본 발명 (2)의 단위체는, 내통 외벽면과 금속제 지그재그형상판체의 면의 사이, 각 금속제 평판형상판체의 면과 각 금속제 지그재그형상판체의 면과의 사이, 금속제 지그재그형상판체의 면과 외통 내벽면과의 사이에 다수의 평행 관통구멍 즉 셀을 가진 구조가 된다. 각 셀은, 내통 외벽면과 금속제 지그재그형상판체의 단면 ∧형상 또는 ∨형상의 면, 금속제 지그재그형상판체의 단면 ∧형상 또는 ∨형상의 면과 금속제 평판형상판체의 면, 금속제 지그재그형상판체의 단면 ∧형상 또는 ∨형상의 면과 외통 내벽면으로 구성되므로, 그러한 단면은 3각형 형상 △ 또는 역 3각형 형상 ▽이다.
〈본 발명 (2)의 단위체의 금속 납재에 의한 납땜>
본 발명 (2)에서는, 그러한 구조를 갖는 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부, 이것에 차례차례 교대로 계속되는 각 금속제 평판형상판체와 각 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부, …, 금속제 지그재그형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부를 금속 납재에 의해 납땜하여 허니컴 기재로 한다. 금속 납재에 의한 납땜의 방법, 금속 납재의 종류에 대해서는, 상기<본 발명 (1)의 단위체의 금속 납재에 의한 납땜>과 같다.
<본 발명 (2)의 허니컴 기재에의 개질 촉매의 담지>
이상과 같이 구성한 납땜이 끝난 단위체에서의 셀의 내표면, 즉 내통 내벽면, 각 금속제 지그재그형상판체의 표면, 각 금속제 평판형상판체의 표면, 외통 내벽면에 개질 촉매를 담지한다. 본 발명 (2)에서는, 내통 외벽면과 그 벽면에 배치된 금속제 지그재그형상판체와의 사이, 외통 내벽면과 그 벽면에 배치된 금속제 지그재그형상판체와의 사이에도 셀을 구성하므로, 내통 내벽면, 외통 내벽면에도 개질 촉매를 담지한다. 개질 촉매의 종류, 개질 촉매의 담지의 방법에 대해서는, 상술한 <본 발명 (1)의 허니컴 기재에의 개질 촉매의 담지>의 경우와 같다.
<본 발명 (2)의 허니컴 개질 촉매의 구조>
도 7은, 이상과 같이 구성한 허니컴 개질 촉매의 구조, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기를 설명하는 도면이다. 도 7(a)는 사시도, 도 7(b)는 그 횡단면의 일부를 확대하여 도시한 도면이다. 도시의 예에서는, 내통 바깥둘레의 직경은 약 60mm, 외통 안둘레의 직경은 약 75mm, 높이는 약 150mm이며, 내통과 외통의 사이에, 5매의 금속제 지그재그형상판체와, 4매의 금속제 평판형상판체가 교대로 원고리 형상으로 적층해서 배치되어 있다.
그리고, 내통 외벽과 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부, 각 금속제 지그재그형상판체와 각 금속제 평판형상판체의 접촉부, 금속제 지그재그형상판체와 외통내벽과의 접촉부는 납땜에 의해 접합되어, 내통 외벽면의 표면, 각 금속제 지그재그형상판체의 표면과 각 금속제 평판형상판체의 표면, 외통 내벽면의 표면에 개질 촉매가 담지된 구조가 되어 있다.
본 발명 (2)의 허니컴 개질 촉매의 구조, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기에서의, 내통의 직경, 외통의 직경, 높이는 필요한 수소 제조량에 따라서 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 내통 바깥둘레의 직경 40∼80mm, 외통 안둘레의 직경 60∼100mm, 높이 100∼200mm의 범위에서 적절히 설정할 수 있다. 또한, 교대로 적층하는 금속제 지그재그형상판체와 금속제 평판형상판체의 수는, 금속제 지그재그형상판체 3∼7매, 금속제 평판형상판체 2∼6매, 합계 5∼13매와 같이 적절히 설정할 수 있다.
<본 발명 (3)의 원통식 수증기 개질기의 형태>
본 발명 (3)은, (a) 내통과, 외통과, 그 사이에 내통 외벽면과 외통 내벽면에 금속제 평판형상판체가 위치하도록, 복수개의 금속제 지그재그형상판체와 복수개의 금속제 평판형상판체를 교대로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고, (b) 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 평판형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 평판형상판체와 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부를, 금속 납재에 의해 납땜하여 허니컴 기재로 하고,
또한, (c) 상기 허니컴 기재를 구성하는, 내통 외벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면, 각 금속제 지그재그형상판체의 표면, 각 금속제 평판형상판체의 표면 및 외통 내벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 원통식 수증기 개질기이다.
상술한 본 발명 (1)의 원통식 수증기 개질기에 있어서는, 그 구성 (a)∼(c) 중, (b)의 구성과 같이, 금속 납재에 의해 납땜하는 부위는, 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 평판형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 평판형상판체와 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부와, 금속제 평판형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부이고, 이들 부위의 납땜에 의해 허니컴 기재를 구성한다.
이에 대해서, 본 발명 (3)의 원통식 수증기 개질기에 있어서는, 상기 구성 (b)의 구성과 같이, 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 평판형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 평판형상판체와 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부를, 금속 납재에 의해 납땜하여 허니컴 기재로 하는 것이다.
즉, 본 발명 (3)의 원통식 수증기 개질기에 있어서는, 금속 납재에 의해 납땜하는 부위를, 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 평판형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 평판형상판체와 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부로 한다. 그러나, 금속제 평판형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부는 납땜을 하지 않는다.
<금속제 평판형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부를 납땜을 하지 않는 구성>
종래, 개질 촉매가 입상 촉매인 경우, 내통, 외통의 구성 재료로서 오스테나이트계 스테인리스강을 사용하고 있다. 이것에 대해서, 본 발명에서는, 내통, 외통의 구성 재료로서 허니컴 기재와 같이, 페라이트계 스테인리스강을 사용할 수 있다.
예를 들면, 오스테나이트계 스테인리스강과 페라이트계 스테인리스강이라고 하는, 이종(異種) 재료이면, 열팽창율이 다르기 때문에, 원통식 수증기 개질기의 기동시, 정지시에 있어서 신장, 축소의 정도가 달라, 납땜한 부분이 벗겨지거나 갈라지는 등의 문제가 생기지만, 내통, 외통의 구성 재료로서 허니컴 기재와 같은 재료를 사용하는 것에 의해, 그러한 문제점을 회피할 수 있다.
또한, 내통, 외통 및, 허니컴 기재의 구성 재료로서 페라이트계 스테인리스강을 사용하고 있었다고 해도, 온도가 다르면 신장, 축소의 정도가 다르기 때문에, 상기와 같은 염려가 생긴다. 즉, 가열부(버너)에 가까운 개소에 위치하는 내통과 가열부로부터 먼 개소에 위치하는 외통의 온도가 낮아지는 경우가 있다.
따라서, 본 발명 (3)에서는, 내통, 허니컴 기재와 비교하여, 가열부(버너)에서 먼 외통의 온도가 낮아지는 경우가 있기 때문에, 상기 단위체에서의, 최외부의 금속제 평판형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부는 납땜을 하지 않고, 프리하게 해두는 것에 의해, 그러한 온도차에 의한 문제를 회피하는 것이다.
그와 같이, 최외부의 금속제 평판형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부는 납땜을 하지 않고, 양 부재 사이를 프리하게 두는 것에 의해, 허니컴 기재의 구성 재료와 외통의 구성 재료로서, 허니컴 기재의 구성 재료와 같은 재료, 예를 들면 페라이트계 스테인리스강을 사용할 필요를 없게 할 수 있다.
이상의 구성 이외의 구성에 대해서는, 상술한 <본 발명 (1)의 원통식 수증기 개질기의 형태>와 같다.
<본 발명 (4)의 원통식 수증기 개질기의 형태>
본 발명 (4)는, (a) 내통과, 외통과, 그 사이에 내통 외벽면과 외통 내벽면에 금속제 지그재그형상판체가 위치하도록, 복수개의 금속제 지그재그형상판체와 복수개의 금속제 평판형상판체를 교대로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고, (b) 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 지그재그형상판체와 금속제 평판형상판체와의 접촉부를, 금속 납재에 의해 납땜하여 허니컴 기재로 하고, 또한, (c) 상기 내통 외벽면의 표면, 허니컴 기재를 구성하는 각 금속제 지그재그형상판체의 표면, 허니컴 기재를 구성하는 각 금속제 평판형상판체의 표면 및 외통 내벽면의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 원통식 수증기 개질기이다.
상술한 본 발명 (2)의 원통식 수증기 개질기에 있어서는, 그 구성 (a)∼(c) 중, (b)의 구성과 같이, 금속 납재에 의해 납땜하는 부위는, 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 지그재그형상판체와 금속제 평판형상판체와의 접촉부와, 금속제 지그재그형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부이고, 이러한 부위의 납땜에 의해 허니컴 기재를 구성한다.
이에 대해서, 본 발명 (4)의 원통식 수증기 개질기에 있어서는, 상기 구성 (b)의 구성과 같이, 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 지그재그형상판체와 금속제 평판형상판체와의 접촉부를, 금속 납재에 의해 납땜하는 것이다.
즉, 본 발명 (4)의 원통식 수증기 개질기에 있어서는, 금속 납재에 의해 납땜하는 부위를, 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 지그재그형상판체와 금속제 평판형상판체와의 접촉부로 한다. 그러나, 금속제 지그재그형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부는 납땜을 하지 않는다.
이 구성 이외의 구성에 대해서는, 상술한 <본 발명 (2)의 원통식 수증기 개질기의 형태>와 같다.
또한, 금속제 지그재그형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부를 납땜을 하지 않는 점에 대한 기술적 의의에 대해서는, 상술한 <본 발명 (3)의 원통식 수증기 개질기의 형태>에서의 (금속제 평판형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부를 납땜을 하지 않는 구성)의 기술적 의의와 같다.
<본 발명 (5)의 원통식 수증기 개질기의 형태>
본 발명 (5)은, (a) 내통과, 외통과, 그 사이에 금속제 평판형상판체, 단부 의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체 및 금속제 평판형상판체를 이 순서로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고, (b) 상기 단위체 중, 허니컴 기재를 구성하는 금속제 평판형상판체, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체 및 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 원통식 수증기 개질기이다.
<본 발명 (5)의 단위체의 구성 및 그 제작>
본 발명 (5)의 원통식 수증기 개질기에 있어서는, 내통과, 외통과, 그 사이에 금속제 평판형상판체, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체 및 금속제 평판형상판체를 이 순서로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성한다. 도 8∼12는 그 단위체의 형성 과정, 단위체의 구조를 설명하는 도면이다. 한편, 이들 도 8∼12 중, 도 10∼12는 본 발명 (5)의 허니컴 개질 촉매의 구조, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기를 설명하는 도면이기도 하다. 도 8(a)는 내통(1)이다.
(1) 우선, 내통(1)의 바깥둘레면에 금속제 평판형상판체(51)를 감아 붙인다. 도 8(b)는 그 상태를 도시하고 있다.
(2) 다음에, 그와 같이 감아 붙인 금속제 평판형상판체(51)의 바깥둘레에 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체(52)를 감아 붙인다. 도 9 (a)는 그 상태를 도시하고 있다.
(3) 다음에, 그와 같이 감아 붙인 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체(52)의 바깥둘레에 금속제 평판형상판체(53)를 감아 붙인다. 도 9 (b)는 그 상태를 도시하고 있다.
(4) 그리고, 도 9(b)의 상태의 원고리 형상 적층체의 바깥둘레에 외통(2)을 끼워넣어 단위체로 한다. 도 10은 그 상태를 도시하고 있다.
도 10 중, 도 10(a)는 사시도, 도 10(b)는 도 10(a) 중 A-A선단면도이다. 도 10(a)의 상면, 하면도 상기 A-A선단면도와 같은 구조이다. 이렇게 하여, 내통과, 외통과, 그 사이에 금속제 평판형상판체, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체 및 금속제 평판형상판체를 이 순서로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체로 한다. 즉, 금속제 평판형상판체, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체 및 금속제 평판형상판체를 이 순서로 배치한 것으로 허니컴 기재로 구성하고, 내통과 외통과 상기 허니컴 기재를 합한 것을 단위체로 칭하고 있다.
도 11은, 그 단위체의 구조를 설명하는 도면이고, 본 발명 (5)의 허니컴 개질 촉매의 구조, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기를 설명하는 도면이기도 하다. 도 11(a)는, 도 10(b) 중, 사각형 B로 둘러싼 부분의 확대도, 도 11(b)는 그 중 '단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체'를 떼내어 도시한 도면, 도 11(c)는 도 10(b) 중, 사각형 C로 둘러싼 부분의 확대도이다. 한편, 도 11(b)는 도 11(a)에 비해, 약간 확대하여 도시하고 있다.
도 11(a)과 같이, 내통(1)의 바깥둘레에 금속제 평판형상판체(51)가 배치되고, 그 바깥둘레에 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체(52)가 배치되고, 그 바깥둘레에 금속제 평판형상판체(53)가 배치되고, 그 금속제 평판형상판체(53)의 바깥둘레에 외통을 배치하여 단위체를 구성한다. 그리고, 상기 단위체는, 금속제 평판형상판체(51)와, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체(52)와, 금속제 평판형상판체(53)와의 사이에 다수의 평행 관통구멍 즉 셀(55)을 가진 구조가 되어 있다.
단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상의 금속제 물결형상판체(52)는, 도 11(b)∼(c) 에 도시하는 바와 같이, 내통측의 단부를 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상으로 접어 구부리고, 외통측의 단부를 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상으로 접어 구부려서 이루어지는 금속제 물결형상판체이다. 즉, 금속제판체를, 도 11(b)중, 접어구부림부(a,b,c,d,e,f…)로 하는 바와 같이 만곡형상으로 접어 구부려 구성되어 있다.
그와 같이, 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상의 금속제 물결형상판체(52)는, 내통측의 단부, 외통측의 단부는, 함께 U자형상으로 구성되지만, 도 11(c)와 같이, 상기 U자형상에서의 그 바닥부는 도 11(c)중 "바닥이 평평한 부분"으로서 도시된 바와 같이 평면이 되어 있다. 그리고, 그 평면의 양측에 만곡부를 갖고 있다. 즉, 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상의 금속제 물결형상판체는, 그 바닥부가 평면 즉 바닥이 평평하게 되어 있는 것이 필수이다. 본 명세서에서 말하는 "단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상"이란 이 의미이다.
그리고, 내통측의 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상의 부분과, 외통측의 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상 부분과, 그 사이의 판부{도 11(b) 중, x, y, z…로서 도시되어 있는}에 의해 물결형상판체를 구성하고 있다. 금속제 평판형상판체와의 관계에서는, 내통측의 단부의 바닥이 평평한 외벽면이 내통측의 금속제 평판형상판체에 접하고, 외통측의 단부의 바닥이 평평한 외벽면이 외통측의 금속제 평판형상판체에 접한 구조가 되어 있다.
한편, 금속제 평판형상판체(51)의 두께는, 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상의 금속제 물결형상판체(52)의 두께와 같아도 달라도 좋다. 또한, 내통 외벽면과 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체와의 접촉부, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체와의 접촉부와 외통과의 접촉부를, 금속 납재에 의해 납땜해도 좋지만, 납땜은 필수는 아니다.
<본 발명(5)의 허니컴 기재에의 개질 촉매의 담지>
이어서, 그와 같이 구성한 단위체 중 허니컴 기재에서의 셀의 내표면, 즉 금속제 평판형상판체의 표면, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체의 표면, 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지한다. 개질 촉매의 종류, 개질 촉매의 담지의 방법에 대해서는, 상술한 <본 발명 (1)의 허니컴 기재에의 개질 촉매의 담지>의 경우와 같다.
도 12는 개질 촉매 입자의 담지 상태를 설명하는 도면이다. 도 12와 같이, 개질 촉매 입자는, 허니컴 기재를 구성하는 금속제 평판형상판체, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체, 금속제 평판형상판체로 구성된 각 셀(54)의 내표면에 담지된다. 즉, 개질 촉매 입자는, 각 셀의 내표면을 구성하는, 금속제 평판형상판체의 표면, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체의 표면, 금속제 평판형상판체의 표면에 담지된다.
<본 발명 (5)의 허니컴 개질 촉매의 구조)
이상과 같이 구성한 허니컴 개질 촉매의 전체적으로서의 구조, 또한 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기는 상술한 도 10과 같이 된다.도 10의 예에서는, 내통 바깥둘레의 직경은 약 60mm, 외통 안둘레의 직경은 약 75 mm, 높이는 약 150mm이며, 내통과 외통의 사이에, 금속제 평판형상판체와 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체와 금속제 평판형상판체가 이 순서로 배치되어 있다. 그리고, 그러한 2매의 금속제 평판형상판체의 표면, 1매의 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체의 표면에 개질 촉매가 담지된 구조가 되어 있다.
본 발명 (5)의 허니컴 개질 촉매, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기에서의, 내통의 직경, 외통의 직경, 또한 그러한 높이는 필요한 수소 제조량에 따라 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 내통 바깥둘레의 직경 40∼80mm, 외통 안둘레의 직경 60∼100mm, 높이 100∼200mm의 범위에서 적절히 설정할 수 있다.
본 발명 (5)에서는, 내통 외벽면과 금속제 평판형상판체와의 접촉부, 금속제 평판형상판체와 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체와의 접촉부, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자형상의 금속제 물결형상판체와 금속제 평판형상판체와의 접촉부, 금속제 평판형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부를 사이에 두고, 내통 및 외통으로부터의 열을 효율적으로 개질 촉매에게 전할 수 있다.
<본 발명 (6)의 원통식 수증기 개질기의 형태>
본 발명 (6)은, (a) 내통과, 외통과, 그 사이에 금속제 평판형상판체, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체, 금속제 평판형상판체, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체 및 금속제 평판형상판체를 이 순서로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고, (b) 상기 단위체 중, 허니컴 기재를 구성하는, 내통 외벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체의 표면, 금속제 평판형상판체의 표면, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체의 표면 및 외통 내벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 원통식 수증기 개질기이다.
본 발명 (6)에서는, 내통과 외통과의 사이에 금속제 평판형상판체, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체, 금속제 평판형상판체, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체 및 금속제 평판형상판체를 이 순서로 배치한 허니컴 기재를 구성한다. 그리고, 내통과 외통과의 사이에 상기 허니컴 기재를 배치함으로써 단위체로 한다.
도 13은 본 발명 (6)의 허니컴 개질 촉매의 구조, 상기 허니컴 개질 촉매의 구조를 갖는 원통식 수증기 개질기를 설명하는 도면이고, 상술한 도 10(b)에 대응하여 단면도로서 도시하고 있다. 도 13과 같이, 내통(1)과 외통(2)과의 사이에, 내통(1)측으로부터 차례차례 금속제 평판형상판체(51)와, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체(52)와, 금속제 평판형상판체(53)와, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체(52)와, 금속제 평판형상판체(51)가 배치된다.
본 발명(5)과의 관계에서는, 본 발명 (5)에 있어서는 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체를 1개(1매) 사용하는데 비하여, 본 발명 (6)은 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체를 2개(2매) 사용하고, 그 사이에 1매의 금속제 평판형상판체(53)가 더해져 있는 점에서 다르다. 이 점 이외의 점은, 상술한 <본 발명 (5)의 형태>의 개소에서 설명한 것과 같다.
<본 발명 (1)∼(6)에서의 내통, 외통 및 허니컴 기재의 구성 재료>
본 발명 (1)∼(6)의 원통식 수증기 개질기에 있어서는, 내통, 외통 및 허니컴 기재의 구성 재료로서는 페라이트계 스테인리스강을 사용한다. 내통, 외통 및 허니컴 기재의 재료로서, 함께 페라이트계 스테인리스강을 사용하는 것에 의해, 내통, 외통 및 허니컴 기재간의 열팽창차이를 없애, 원통식 수증기 개질기로서의 사용시에, 그 기동-정지-기동의 반복시에서의 내통과 허니컴 기재가 접하는 개소, 외통과 허니컴 기재가 접하는 개소에서의 빈틈을 생기기 어렵게 할 수 있다.
내통, 외통 및 허니컴 기재의 구성 재료로서 사용하는 페라이트계 스테인리스강의 예로서는 하기 (1)∼(6)을 들 수 있지만, 이것들에 한정되지 않는다.
(1) Cr : 19∼21%(mass%, 이하 같다), Al : 4.5∼6.0%, C : 0.15% 이하, Si : 1.00% 이하, Mn : 1.0% 이하, P : 0.0040% 이하, S : 0.030% 이하, Ti : ∼0.10%, 잔부 : Fe(20Cr-5Al).
(2) Cr : 11.50∼14.50%, C : 0.08% 이하, Si : 1.00% 이하, Mn : 1.00% 이하, P : 0.040% 이하, S : 0.040% 이하, Al : 0.10∼0.30%, 잔부 : Fe (SUS405)
(3) Cr : 11.00∼13.50%, C : 0.030% 이하, Si : 1.00%
이하, Mn : 1.00% 이하, P : 0.040% 이하, S : 0.040% 이하, 잔부 : Fe(SUS410L)
(4) Cr : 14.00∼16.00%, C : 0.12% 이하, Si : 1.00% 이하, Mn : 1.00% 이하, P : 0.040% 이하, S : 0.030% 이하, 잔부 : Fe (SUS429)
(5) Cr: 16.00∼18.00%, C : 0.12% 이하, Si : 0.75% 이하, Mn : 1.00% 이하, P: 0.040% 이하, S: 0.030% 이하, 잔부 : Fe (SUS430)
(6) Cr: 25.00∼27.50%, C: 0.010% 이하, Si: 0.40%이하, Mn : 0.40% 이하, P: 0.30% 이하, S: 0.020% 이하, Mo : 0.75∼1.50% 이하, 잔부: Fe (SUSXM27)
<본 발명 (1)∼(6)의 원통식 수증기 개질기를 적용하는 개질 촉매층, CO변성 촉매층 및 CO제거 촉매층을 갖는 일체화 원통식 수소 제조장치의 형태예>
본 발명 (1)∼(6)의 원통식 수증기 개질기는, 동심형상으로 간격을 두고 배치한 순차적으로 지름이 커지는 제 1 통체, 제 2 통체 및 제 3 통체로 이루어지는 복수의 원형 통체와, 제 1 통체의 내부에 이것과 동축으로 해서 배치된 복사통(輻射筒)과, 상기 복사통의 지름 방향 중심부분에 배치된 버너와, 제 1 통체와 제 2 통체에 의해 반지름 방향으로 구획된 간극에 개질 촉매를 충전한 개질 촉매층을 구비하고, 상기 개질 촉매층의 바깥둘레인 제 2 통체 및 제3 통체 사이의 간극에 CO변성 촉매층 및 CO제거 촉매층을 구비하고, 상기 CO변성 촉매층을, 상기 개질 촉매층과 축방향의 일단으로 유로 방향을 반전시킨 간극 내에 형성하여 이루어지는 일체화 원통식 수소 제조장치에서의 개질 촉매층으로서 적합하게 적용된다.
이하에서 서술한 일체화 원통식 수소 제조장치는 일례이지만, 본 발명 (1)∼(6)의 원통식 수증기 개질기는, 개질 촉매층, CO변성 촉매층, CO제거 촉매층을 갖는 일체화 원통식 수소 제조장치이면, 어느 것에도 적용할 수 있는 것이다. 또한, 본 발명 (1)∼(6)의 원통식 수증기 개질기를 적용한 일체화 원통식 수소 제조장치는, 고체 고분자형 연료 전지용의 연료로서 수소를 공급하는데 적합하게 적용된다.
도 14는 그 일례를 종단면도로서 도시하고 있다. 도 14와 같이, 직경을 차례차례 크게 한, 제 1 원통체(1), 제 2 원통체(2) 및 제 3 원통체(3)가 중심축을 동일하게 하고 간격을 두고 배치되고, 제 3 원통체(3)의 상부에는 제 3 원통체(3)보다 직경을 크게 한 제 4 원통체(4)가 배치되어 있다. 도 14중, 일점쇄선은 그 중심축을 나타내고, 화살표는 그 중심축의 방향, 즉 축방향을 나타내고 있다. 제 1 원통체(1)의 내측에는 중심축을 동일하게 하여, 제 1 원통체(1)보다 직경이 작은 원통형상의 전열격벽 즉 복사통(5)이 배치되고, 복사통(5)내에는 버너(6)가 배치되어 있다. 버너(6)는, 중심축부에 배치되고, 복사통(5)의 내측에 위덮개겸 버너 부착대 (7)를 사이에 두고 장착되어 있다.
여기서, 제 1 원통체(1)는 본 발명 (1)∼(6)의 원통식 수증기 개질기에서의 내통(1)에 상당하고, 제 2 원통체(2)는 본 발명 (1)∼(6)의 원통식 수증기 개질기에서의 외통(2)에 상당한다.
복사통(5)은, 그 하단과 제 1 원통체(1)의 바닥판(8)의 사이에 간격을 형성하여 배치하고 있고, 이 간극과 이것에 이어지는 복사통(5)과 제 1 원통체(1)의 사이의 공극이 버너(6)로부터의 연소 배기가스의 배기 통로(9)를 형성하고 있다. 바닥판(8)은 제 1 원통체(1)의 직경에 대응한 직경으로 원반 형상으로 구성되어 있다. 배기 통로(9)는, 그 상부에서 배기 통로(9)의 위덮개{위덮개겸 버너 부착대(7)의 하면}와 격벽(10){후술한 예열층(14)의 위덮개}의 사이의 간극을 거쳐 연소 배기가스의 배출구(11)에 이어져, 연소 배기가스는 여기로부터 배출된다.
부호 12는 탄화수소계 원연료(개질전의 연료) 즉 원료 가스의 공급관이다. 제 1 원통체(1)와 제 2 원통체(2)의 사이의 공간내에는, 그 상부에 예열층(14), 예열층(14)에 계속되는 하부에 개질 촉매층(16)이 설치되어 있다. 예열층(14)의 내부에 한 개의 둥근 막대(15)가 나선 형상으로 배치되고, 이것에 의해 예열층(14)의 내부에 하나의 연속한 나선 형상의 가스 통로가 형성되어 있다. 개질 촉매층(16)의 개질 촉매는, 그 하단부에서 다공판, 그물체 등의 지지체(17)로 지지되어 있다.
공급관(12)으로부터 공급된 원료 가스는, 혼합부(13)에서 물(수증기)이 혼합된 후, 예열층(14)을 거쳐, 개질 촉매층(16)에 도입되어, 혼합 가스중의 탄화수소계 원연료가 하강하면서 수증기에 의해 개질된다. 개질 촉매층(16)에서의 개질 반응은 흡열 반응이며, 버너(6)에서 발생하는 연소열을 흡수하여 개질 반응이 진행된다. 즉, 버너(6)에서의 연소 가스가 복사통(5)과 제 1 원통체(1)의 사이의 배기 통로(9)를 유통하여 통과할 때에, 연소 가스의 열이 개질 촉매층(16)에 흡수되어, 개질 반응이 진행된다.
제 2 원통체(2)의 하단은 제 3 원통체(3)의 바닥판(18)의 사이에 간격을 두고 배치되어 있고, 제 2 원통체(2)와 제 3 원통체(3)의 사이는, 개질 가스의 유로 (19)를 구성하고 있다. 바닥판(18)은 제 3 원통체(3)의 직경에 대응한 직경으로 원반형상으로 구성되어 있다. 개질 가스는, 제 2 원통체(2)의 하단과 제 3 원통체(3)의 바닥판(18)의 사이에서 되접어 꺾어져 제 2 원통체(2)와 제 3 원통체(3)의 사이에서 형성된 유로(19)를 유통한다. 제 3 원통체(3)의 상부에는 제 3 원통체(3)보다 직경을 크게 한 제 4 원통체(4)가 배치되고, 제 2 원통체(2)와 제 4 원통체(4)의 사이에 CO변성 촉매층(22)이 설치되어 있다.
제 3 원통체(3)의 상단부와 제 4 원통체(4)의 하단부에는 판체(20){제 3 원통체(3)의 직경에 상당하는 부분은 제 3 원통체(3)가 자리 잡고 있으므로, 도너츠 형상의 판체}가 배치되고, 판체(20)의 위에, 간격을 두고 가스 유통용의 복수의 구멍을 갖는 지지판(21){제 2 원통체(2)의 직경에 상당하는 부분은 제 2 원통체(2)가 자리 잡고 있으므로, 도너츠 형상의 지지판}이 배치되어 있다. CO변성 촉매층(22)은, 지지판(21)과 가스 유통용의 복수의 구멍을 갖는 지지판(23){제 2 원통체(2)의 직경에 상당하는 부분은 제 2 원통체(2)가 자리 잡고 있으므로 도너츠 형상의 지지판, CO변성 촉매층(22)의 위덮개}의 사이에 설치되어 있다. 지지판(21,23)은 금속제 등의 그물체로 구성하더라도 좋고, 이 경우에는 그물체의 그물코가 가스 유통구멍이 된다. 유로(19)를 유통한 개질 가스는, 지지판(21)의 구멍을 거쳐 CO변성 촉매층(22)에 공급된다.
상기와 같이, CO변성 촉매층(22)은, 제 2 원통체(2)와 제 4 원통체(4)의 사이에 설치되어 있지만, 제 4 원통체(4)의 바깥둘레에는 간격을 두고 원통체(25)가 배치되고, 그 사이에 단열재(24)가 배치되어 있다. 원통체(25)의 바깥둘레에는 물공급관(26)으로부터 이어지는 전열관(27)이 직접 나선 형상으로 감아 붙여져 있다. 전열관(27)은 CO변성 촉매층(22)을 간접적으로 냉각하는 냉각 기구로서 작용한다. CO변성 촉매층(22)에서는, CO변성 반응에 의해, 개질 가스중의 CO가 이산화탄소로 변성되어, 더불어 수소가 생성된다.
단열재(24)는, 전열관(27)에 의한 냉각작용에 의해, CO변성 촉매층(22)의 온도를 너무 저하시키지 않고, 적당한 온도로 균일하게 유지할 수 있는 두께로 감아 붙여져 있다. 전열관(27)은, 물공급관(26)으로부터 공급되는 물(=프로세스수)의 보일러로서의 기능을 구비하고, 또한 물공급관(26)으로부터 계속되는 연속한 하나의 통로가 되고 있으므로, 복수의 통로에서 생기는 부분적인 체류 등이 생기지 않는다.
지지판(23)의 상방에는 소정의 간격을 두고 1개의 연통구멍(29)을 갖는 칸막이판(28)이 설치되어 있고, 양판 사이의 공간에 공기의 공급관(30)을 통하여 CO제거용 공기가 공급된다. 칸막이판(28)의 상방에는 원고리 형상의 통로(31)가 설치되어 있다. 연통구멍(29)을, 소정의 구멍 지름으로, 또한, 하나로 하는 것에 의해, 개질 가스와 CO제거용 공기가 연통구멍(29)을 통과할 때에 소정의 통과속도를 얻을 수 있어, 통과시의 난류에 의해 개질 가스와 CO제거용 공기를 양호하게 혼합할 수 있다. CO제거 촉매층(36)은, 제 2 원통체(2)와, 이것보다 직경을 크게 한 원통체 (37)와, 제 2 원통체(2)와 원통체(37)의 사이의 하부 및 상부에 각각 간격을 두고 배치된, 복수개의 구멍(35)을 갖는 지지판(34){제 2 원통체(2)의 직경에 상당하는 부분은 제 2 원통체(2)가 자리 잡고 있으므로, 도너츠 형상의 판체}와 가스 유통용의 복수개의 구멍(39)을 갖는 지지판(38){제 2 원통체(2)의 직경에 상당하는 부분은 제 2 원통체(2)가 자리 잡고 있으므로, 도너츠 형상의 지지판}에서의 사이의 공간에 설치되어 있다.
원통체(37)의 하부에는 그 원둘레 방향으로 균등하게 설치된 복수개의 구멍 (33)이 설치되어 있다. 원고리 형상의 통로(31)는, 원통체(25)와 칸막이판(28)과 칸막이판(32)과 원통체(37)로 형성된 통로이며, 그러한 복수개의 구멍(33)과, 지지판(34)의 복수개의 구멍(35)을 통하여 CO제거 촉매층(36)과 연이어 통해져 있고, CO제거용 공기가 혼합된 개질 가스가 그러한 복수개의 구멍(33,35)을 통하여 CO제거 촉매층(36)에 도입된다. CO제거 촉매층(36)은, 그 위덮개인 복수개의 구멍(39)을 갖는 지지판(38)과 격벽(10)의 사이의 간극을 사이에 두고 개질 가스의 취출관 (40)에 연이어 통하고 있다. 또한, CO제거 촉매층(36)은 원통체(37)로 둘러싸여져 있지만, 원통체(37)의 바깥둘레에는 원통체(25)의 바깥둘레의 전열관(27)으로부터 이어지는 전열관(27)이 직접 나선 형상으로 감아 붙여져 있다.
CO제거 촉매층(36)에는, CO제거촉매(=PROX 촉매)가 충전되어 있고, PROX 촉매에 의해 CO제거 반응이 행하여져, 개질 가스중의 CO함유량을 ppm 레벨까지 저감시킨다. CO를 제거한 개질 가스는, 그 위덮개인 지지판(38)에 설치된 복수개의 구멍(39)으로부터 배출되어, 지지판(38)과 격벽(10)의 사이의 간극을 거쳐 개질 가스의 취출관(40)으로부터 꺼내진다. 제 3 원통체(3), 원통체(25) 및 원통체(37)를 포함한 바깥둘레부에는 단열재(41)를 배치하여, 외부로의 열의 방산을 방지하고 있다.
<본 발명(7)의 일체화 원통식 수소 제조장치의 형태〉
예를 들면, 상기<본 발명의 허니컴 개질 촉매를 적용하는 원통식 수증기 개질기의 형태예>에서 설명한 바와 같은 개질 촉매층, CO변성 촉매층 및 CO제거 촉매층을 갖는 일체화 원통식 수소 제조장치에 있어서, 개질 촉매부는 제 1 원통체(1), 즉 내통과 제 2 원통체(2), 즉 외통과의 간극에 개질 촉매를 충전함으로써 구성되어 있다. 본 발명 (7)의 일체화 원통식 수소 제조장치는, 그와 같이 개질 촉매층, CO변성 촉매층 및 CO 제거 촉매층을 갖는 일체화 원통식 수소 제조장치에서의 상기 개질 촉매부의 개소에 본 발명 (1)∼(6)의 원통식 수증기 개질기를 조립한 것으로 구성된다.
(실시예)
이하, 실시예를 기본으로 본 발명을 더 자세하게 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예에 한정되지 않는 것은 물론이다.
도 1에 도시하는 입상 개질 촉매를 배치한 원통식 수증기 개질기와, 도 2에 도시하는 종래형 허니컴 개질 촉매를 배치한 원통식 수증기 개질기와, 도 6에 도시하는 본 발명의 허니컴 개질 촉매를 배치한 원통식 수증기 개질기를 제작, 사용하여, 각각의 성능 시험을 실시하였다. 시험 조건, 결과는 표 1에 기재된 바와 같다.
표 1에 있어서, 입상 개질 촉매를 배치한 원통식 수증기 개질기의 경우를 비교예 1, 종래형 허니컴 개질 촉매를 배치한 원통식 수증기 개질기의 경우를 비교예 2, 본 발명의 금속제 지그재그형상판체와 금속제 평판형상판체로 구성한 허니컴 개질 촉매를 배치한 원통식 수증기 개질기를 실시예 1∼2로 하고 있다. 실시예 2는, 실시예 1의 원통식 수증기 개질기와 같은 구성이고, 허니컴 개질 촉매의 안지름, 바깥지름, 높이 방향의 치수가 다른 원통식 수증기 개질기이다. 비교예 1∼2, 실시예 1∼2의 모두 개질 촉매로서 Ru금속을 사용하고, 담체로서 알루미나를 사용하였다.
비교예 1의 원통식 수증기 개질기는, 평균 입자지름(직경)≒3mm의 입상 개질 촉매를 사용하여, 도 1(a)와 같이 제작하였다. 비교예 2의 종래형 허니컴 개질 촉매 사용의 원통식 수증기 개질기는 도 2와 같이 제작하였다. 실시예 1∼2의 허니컴 개질 촉매 사용의 원통식 수증기 개질기는, 도 3∼6과 같이 하여 제작하였다.
표 1중, 전열면적은, 비교예 1∼2 및 실시예 1∼2 모두 내통 외벽면의 면적이다. 전열은 외통 내벽으로부터도 행하여지지만, 내통 외벽면으로부터의 전열이 주가 되기 때문에, 본 성능시험에서는 내통 외벽면의 면적을 기준으로 하고 있다. 표 1 중, 개질 촉매부 용적은, 비교예 1∼2 및 실시예 1∼2 모두 개질 촉매를 배치한 내통 외벽면과 외통 내벽면간의 용적이다.
또한, 비교예 1의 No.1과 No.2, 비교예 2의 No.1과 No.2, 실시예 1의 No.1과 No.2는, 원통식 수증기 개질기로서의 장치 규모는 같지만, 각각 원료 13A의 유량이나 S/C비가 다른 별도의 조건으로 운전한 예이다.
탄화수소계 원연료로서 도시가스(13A)를 탈황하여 사용하고, 또한, 비교예1∼2, 실시예 1∼2의 원통식 수증기 개질기에서의 개질 촉매의 입구, 출구에 각각 온도센서를 세트하여 운전시의 온도를 계측하였다.
표 1
Figure pct00001
표 1과 같이, CH4 전화율(轉化率:conversion)은, 비교예 1의 No.1∼2, 비교예 2의 No.1∼2, 실시예 1의 No.1∼2 모두 90% 전후이다. 그리고, 전열면적에 대해서는, 비교예 1의 No.1∼2, 비교예 2의 No.1∼2 모두 542cm2인 것에 비하여, 실시예 1의 No.1∼2는 403cm2이다. 이것으로부터, 실시예 1의 No.1∼2에서의 내통으로부터의 전열은, 그러한 비교예 1의 No.1∼2, 비교예 2의 No.1∼2에서의 내통으로부터의 전열에 비해 양호하게 행하여지고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 1의 No.3에서의 전열면적, 개질 촉매부 용적은, 실시예 2의 No.1∼2의 전열면적, 개질 촉매부 용적과 거의 같지만, 상기 비교예 1의 No.3에서의 CH4 전화율은 실시예 2의 No.1∼2의 CH4 전화율에 비해 현격히 낮다. 이것은 입상 촉매이기 때문에 경막저항 등에 의해 전열량이 적어진 것에 따른 것이라고 해석된다.
또한, 실시예 2의 전열면적, 개질 촉매부 용적은, 실시예 1의 전열면적, 개질 촉매부 용적보다 작지만, 실시예 2에서도 실시예 1의 CH4 전화율에 준하는 CH4 전화율을 나타내고 있다. 이것은, 본 발명의 허니컴 개질 촉매를 배치한 원통식 수증기 개질기에 있어서는, 전열량에 관해서, 장치 규모의 여하에 의한 영향이 적은 것을 나타내고 있다.
1 : 내통, 제 1 원통체
2 : 외통, 제 2 원통체
3 : 제 3 원통체
4 : 제 4 원통체
5 : 복사통
6 : 버너
7 : 위덮개겸 버너설치대
8 : 바닥판
9 : 연소 배기가스의 배기 통로
10 : 격벽
16 : 개질 촉매층
17 : 개질 촉매층(16)의 개질 촉매의 지지체
36 : CO제거 촉매층
41, 51, 53 : 금속제 평판형상판체
42 : 금속제 지그재그형상판체
43, 54 : 셀(평행 관통구멍)
52 : 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상 금속제 물결형상판체

Claims (11)

  1. 내통 및 외통의 이중통의 간극(間隙)에, 허니컴 기재에 개질 촉매를 담지한 허니컴 개질 촉매를 배치해서 이루어지는 원통식 수증기 개질기로서,
    (a) 내통과, 외통과, 그 사이에 내통 외벽면과 외통 내벽면에 금속제 평판형상판체(planar metal plate)가 위치하도록, 복수개의 금속제 지그재그형상판체 (zigzap metal plate)와 복수개의 금속제 평판형상판체를 교대로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고,
    (b) 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 평판형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 평판형상판체와 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부와, 금속제 평판형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부를, 금속 납재(brazing metal)에 의해 납땜(brazing)하여 허니컴 기재로 하고, 또한,
    (c) 상기 허니컴 기재를 구성하는, 내통 외벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면, 각 금속제 지그재그형상판체의 표면, 각 금속제 평판형상판체의 표면 및 외통 내벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기.
  2. 내통 및 외통의 이중통의 간극에, 허니컴 기재에 개질 촉매를 담지한 허니컴 개질 촉매를 배치해서 이루어지는 원통식 수증기 개질기로서,
    (a) 내통과, 외통과, 그 사이에 내통 외벽면과 외통 내벽면에 금속제 지그재그형상판체가 위치하도록, 복수개의 금속제 지그재그형상판체와 복수개의 금속제 평판형상판체를 교대로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고,
    (b) 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 각 금속제 지그재그형상판체와 각 금속제 평판형상판체와의 접촉부와, 금속제 지그재그형상판체와 외통 내벽면과의 접촉부를, 금속 납재에 의해 납땜하여 허니컴 기재로 하고, 또한,
    (c) 상기 내통 외벽면의 표면, 허니컴 기재를 구성하는 각 금속제 지그재그형상판체의 표면, 허니컴 기재를 구성하는 각 금속제 평판형상판체의 표면 및 외통 내벽면의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내통, 외통 및 허니컴 기재의 구성 재료가 페라이트계 스테인리스강인 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기.
  4. 내통 및 외통의 이중통의 간극에, 허니컴 기재에 개질 촉매를 담지한 허니컴 개질 촉매를 배치해서 이루어지는 원통식 수증기 개질기로서,
    (a) 내통과, 외통과, 그 사이에 내통 외벽면과 외통 내벽면에 금속제 평판형상판체가 위치하도록, 복수개의 금속제 지그재그형상판체와 복수개의 금속제 평판형상판체를 교대로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고,
    (b) 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 평판형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 평판형상판체와 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부를, 금속 납재에 의해 납땜하여 허니컴 기재로 하고, 또한,
    (c) 상기 허니컴 기재를 구성하는, 내통 외벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면, 각 금속제 지그재그형상판체의 표면, 각 금속제 평판형상판체의 표면 및 외통 내벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기.
  5. 내통 및 외통의 이중통의 간극에, 허니컴 기재에 개질 촉매를 담지한 허니컴 개질 촉매를 배치해서 이루어지는 원통식 수증기 개질기로서,
    (a) 내통과, 외통과, 그 사이에 내통 외벽면과 외통 내벽면에 금속제 지그재그형상판체가 위치하도록, 복수개의 금속제 지그재그형상판체와 복수개의 금속제 평판형상판체를 교대로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고,
    (b) 상기 단위체에서의, 내통 외벽면과 금속제 지그재그형상판체와의 접촉부와, 교대로 배치된 금속제 지그재그형상판체와 금속제 평판형상판체와의 접촉부를, 금속 납재에 의해 납땜하여 허니컴 기재로 하고, 또한,
    (c) 상기 내통 외벽면의 표면, 허니컴 기재를 구성하는 각 금속제 지그재그형상판체의 표면, 허니컴 기재를 구성하는 각 금속제 평판형상판체의 표면 및 외통 내벽면의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 내통, 허니컴 기재 및 외통 중, 적어도 내통 및 허니컴 기재의 구성 재료가 페라이트계 스테인리스강인 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기.
  7. 내통 및 외통의 이중통의 간극에 배치한 허니컴 기재에 개질 촉매를 담지한 허니컴 개질 촉매를 배치해서 이루어지는 원통식 수증기 개질기로서,
    (a) 내통과, 외통과, 그 사이에 금속제 평판형상판체, 단부(端部)의 단면(斷面)형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체(corrugated metal plate) 및 금속제 평판형상판체를 이 순서로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고,
    (b) 상기 단위체 중, 허니컴 기재를 구성하는, 내통 외벽측의 금속제 평판형상판체의 표면, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체의 표면 및, 외통 내벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기.
  8. 내통 및 외통의 이중통의 간극에 배치한 허니컴 기재에 개질 촉매를 담지한 허니컴 개질 촉매를 배치해서 이루어지는 원통식 수증기 개질기로서,
    (a) 내통과, 외통과, 그 사이에 금속제 평판형상판체, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체, 금속제 평판형상판체, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체 및 금속제 평판형상판체를 이 순서로 배치한 허니컴 기재로 이루어지는 단위체를 구성하고,
    (b) 상기 단위체 중, 허니컴 기재를 구성하는, 내통 외벽측의 금속제 평판형상판체의 표면, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체의 표면, 금속제 평판형상판체의 표면, 단부의 단면형상이 바닥이 평평한 U자 형상인 금속제 물결형상판체의 표면 및 외통 내벽면측의 금속제 평판형상판체의 표면에 개질 촉매를 담지하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 내통, 외통 및 허니컴 기재의 구성 재료가 페라이트계 스테인리스강인 것을 특징으로 하는 원통식 수증기 개질기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 기재된 원통식 수증기 개질기를, 개질 촉매층, CO 변성 촉매층 및 CO제거 촉매층을 갖는 원통식 수소 제조장치에서의 개질 촉매층으로서 조립해 넣어져 이루어진 것을 특징으로 하는 일체화 원통식 수소 제조장치.
  11. 제 10 항에 기재된 일체화 원통식 수소 제조장치가, 고체 고분자형 연료 전지에 수소를 공급하는 일체화 원통식 수소 제조장치인 것을 특징으로 하는 일체화 원통식 수소 제조장치.
KR1020107017472A 2008-01-08 2008-12-26 원통식 수증기 개질기 KR101245910B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008001720 2008-01-08
JPJP-P-2008-001720 2008-01-08
PCT/JP2008/073984 WO2009087955A1 (ja) 2008-01-08 2008-12-26 円筒式水蒸気改質器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100112608A true KR20100112608A (ko) 2010-10-19
KR101245910B1 KR101245910B1 (ko) 2013-03-20

Family

ID=40853070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107017472A KR101245910B1 (ko) 2008-01-08 2008-12-26 원통식 수증기 개질기

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20100254864A1 (ko)
EP (2) EP2230209A4 (ko)
JP (2) JP5443173B2 (ko)
KR (1) KR101245910B1 (ko)
AU (1) AU2008345826B2 (ko)
CA (2) CA2792173C (ko)
WO (1) WO2009087955A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2230209A4 (en) 2008-01-08 2012-07-18 Tokyo Gas Co Ltd CYLINDRICAL STEAM REFORMER
GB201105691D0 (en) * 2011-04-04 2011-05-18 Davy Process Techn Ltd Apparatus
DE102011107669B4 (de) * 2011-07-12 2022-02-10 Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG Kraftstoffbehandlungsvorrichtung
JP2015517175A (ja) * 2012-03-08 2015-06-18 ヘルビオ ソシエテ アノニム ハイドロジェン アンド エナジー プロダクション システムズ 燃料電池のための触媒を支持する置換可能な構造化支持部を含む触媒加熱式燃料処理装置
JP2018523569A (ja) * 2015-07-24 2018-08-23 ヌヴェラ・フュエル・セルズ，エルエルシー 同心管の触媒反応器アセンブリを製造する方法
WO2022100899A1 (en) 2020-11-13 2022-05-19 Technip France A process for producing a hydrogen-comprising product gas from a hydrocarbon
EP4105170A1 (en) 2021-06-18 2022-12-21 Technip Energies France Process and plant for flexible production of syngas from hydrocarbons
EP4279445B1 (en) 2022-05-17 2024-04-17 Technip Energies France Plant and process for producing and separating syngas
EP4279446B1 (en) 2022-05-17 2024-04-17 Technip Energies France Plant and process for producing hydrogen from hydrocarbons

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5346675A (en) * 1988-12-16 1994-09-13 Usui Kokusai Sangyo Kabushiki Kaisha Exhaust gas cleaning apparatus
JPH0380939A (ja) * 1989-08-23 1991-04-05 Toyota Motor Corp 排気ガス浄化触媒用金属担体の製造方法
JPH08131839A (ja) * 1994-11-14 1996-05-28 Showa Aircraft Ind Co Ltd 電気加熱式触媒装置用メタル担体
JPH10296090A (ja) * 1997-04-25 1998-11-10 Nippon Steel Corp 金属製触媒コンバータおよびその製造方法
JP4305973B2 (ja) * 1997-07-23 2009-07-29 トヨタ自動車株式会社 燃料改質装置
EP1094031A4 (en) 1999-04-20 2005-02-02 Tokyo Gas Co Ltd MONOTUBE CYLINDRICAL REFORMER AND METHOD FOR OPERATING THE SAME
JP4644892B2 (ja) * 1999-12-16 2011-03-09 ダイキン工業株式会社 改質装置
US6770106B1 (en) 1999-12-28 2004-08-03 Daikin Industries, Ltd Partial oxidation reformer
JP3668885B2 (ja) * 2000-04-13 2005-07-06 日本冶金工業株式会社 自己発熱可能なメタルハニカム構造体
JP3808743B2 (ja) 2000-10-10 2006-08-16 東京瓦斯株式会社 単管円筒式改質器
CA2446772C (en) * 2001-06-04 2010-02-09 Tokyo Gas Co., Ltd. Cylindrical steam reforming unit
US20030044331A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-06 Mcdermott Technology, Inc. Annular heat exchanging reactor system
JP2004175580A (ja) * 2002-11-22 2004-06-24 Toyo Radiator Co Ltd 水蒸気改質装置
JP2005169319A (ja) * 2003-12-12 2005-06-30 Mikuni Corp 触媒担持体及び触媒コンバータ
JP4762496B2 (ja) 2004-01-06 2011-08-31 東京瓦斯株式会社 触媒反応装置
DE112005000391T5 (de) 2004-02-17 2007-12-27 Modine Manufacturing Co., Racine Integrierte Brennstoffverarbeitungsanlage für eine dezentrale Wasserstoffproduktion
JP2005306658A (ja) * 2004-04-21 2005-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素生成装置
US7566487B2 (en) * 2004-07-07 2009-07-28 Jonathan Jay Feinstein Reactor with primary and secondary channels
JP2006219334A (ja) 2005-02-10 2006-08-24 Kinzo Ri 水素生成装置
JP4550617B2 (ja) 2005-02-24 2010-09-22 東京瓦斯株式会社 炭化水素系燃料の水蒸気改質器
US7501102B2 (en) * 2005-07-28 2009-03-10 Catacel Corp. Reactor having improved heat transfer
JP4799995B2 (ja) 2005-10-20 2011-10-26 東京瓦斯株式会社 水蒸気改質器
JP5038648B2 (ja) * 2006-03-31 2012-10-03 株式会社神戸製鋼所 メタノール水蒸気改質触媒およびその製造方法
KR100857703B1 (ko) * 2007-03-29 2008-09-08 삼성에스디아이 주식회사 반응 용기 및 반응 장치
EP2230209A4 (en) 2008-01-08 2012-07-18 Tokyo Gas Co Ltd CYLINDRICAL STEAM REFORMER

Also Published As

Publication number Publication date
JP5443173B2 (ja) 2014-03-19
JP2013212988A (ja) 2013-10-17
CA2711433C (en) 2014-02-25
JPWO2009087955A1 (ja) 2011-05-26
CA2792173A1 (en) 2009-07-16
AU2008345826B2 (en) 2013-07-18
EP2695854A1 (en) 2014-02-12
EP2230209A1 (en) 2010-09-22
WO2009087955A1 (ja) 2009-07-16
CA2792173C (en) 2014-04-08
EP2230209A4 (en) 2012-07-18
US20100254864A1 (en) 2010-10-07
KR101245910B1 (ko) 2013-03-20
AU2008345826A1 (en) 2009-07-16
CA2711433A1 (en) 2009-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101245910B1 (ko) 원통식 수증기 개질기
CA2396191C (en) Catalytic reactor
CA1152295A (en) Fluid flow
JP5785659B2 (ja) 微小流路加熱器を用いた積層型炭化水素改質装置
US20150118123A1 (en) Catalytically heated fuel processor with replaceable structured supports bearing catalyst for fuel cell
WO2017116792A1 (en) High aspect ratio catalytic reactor and catalyst inserts therefor
US6923944B2 (en) Membrane reactor for gas extraction
EP2249954A1 (en) Catalytic reactor
CN115532201A (zh) 增强型微通道或中通道装置及其增材制造方法
WO2013108011A1 (en) A compact catalytic reactor
GB2057908A (en) Fluid-solid contact
EP1860064A1 (en) Fuel modification apparatus
CA2617646C (en) Process for generating synthesis gas using catalyzed structured packing
EP1321184A1 (en) Steam reforming reactor
EP1321185A1 (en) Steam reforming reactor
JP4450755B2 (ja) 燃料改質装置
JPH03131336A (ja) ガス反応器
AU2013203724A1 (en) Cylindrical steam reformer
JP4450754B2 (ja) 燃料改質装置
JPH06287002A (ja) 燃料改質装置
JP2003267702A (ja) 水素製造装置
JPH03193133A (ja) ガス反応器
KR20110075379A (ko) 열전달능이 우수한 연료개질기

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee