JPH01261201A - 炭化水素改質反応器 - Google Patents
炭化水素改質反応器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。
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、水ア気改質反応および部分酸化反応により炭
化水素から改質ガスを製造する反応器に関する。
化水素から改質ガスを製造する反応器に関する。
水素および酸化炭素(cO+CO□)を主成分とする炭
化水素からの改質ガスは、アンモニアおよびメタノール
合成用ガス、各種化学反応におけろ水添用ガス、都市ガ
ス、燃料用電池等の水素を使用する多くの産業において
用いられる。
化水素からの改質ガスは、アンモニアおよびメタノール
合成用ガス、各種化学反応におけろ水添用ガス、都市ガ
ス、燃料用電池等の水素を使用する多くの産業において
用いられる。
(従来の技術)
炭化水素の改質反応は、主に次の二つの方法により製造
される。
される。
(1)水蒸気改質法
燃焼式加熱炉内に触媒を充填した反応管を加熱し、炭化
水素と水蒸気の混合ガスを5〜40気圧、700〜90
0°C下で次の水蒸気改質を行う。
水素と水蒸気の混合ガスを5〜40気圧、700〜90
0°C下で次の水蒸気改質を行う。
Ca Hm + nH2O−一→ nco + (n+
m/2)Hz (1)GO+HzO←−→ CO□+
H2(2)この方法は、装置内で回収される水蒸気を原
料に使用して、炭化水素より水素等を有効に得ることが
できる。
m/2)Hz (1)GO+HzO←−→ CO□+
H2(2)この方法は、装置内で回収される水蒸気を原
料に使用して、炭化水素より水素等を有効に得ることが
できる。
(2)部分酸化法
炭化水素と水蒸気の混合ガス中に酸素含有ガスを導入し
、炭化水素の一部を燃焼して、その発生する熱により改
質反応を行う。
、炭化水素の一部を燃焼して、その発生する熱により改
質反応を行う。
この方法は、外部よりの加熱が不要であるので、単純な
構造を有する耐圧容器において反応が行われる。触媒を
用いる場合と用いない場合があり、反応器内部に耐熱材
を張って高温高圧下での反応が行われ、−Cに酸化炭素
(cO+CO□)の生成量が水蒸気改質法の場合よりも
多い。
構造を有する耐圧容器において反応が行われる。触媒を
用いる場合と用いない場合があり、反応器内部に耐熱材
を張って高温高圧下での反応が行われ、−Cに酸化炭素
(cO+CO□)の生成量が水蒸気改質法の場合よりも
多い。
更にこれらの二つの方法を組み合わせた方法も用いられ
る。
る。
例えばアンモニア製造装置においては、まず水蒸気改質
法で炭化水素を改質し、次にこの改質ガスに空気を導入
して部分酸化反応を行、い、水素/窒素モル比が3/1
となるような改質ガスを得ている。
法で炭化水素を改質し、次にこの改質ガスに空気を導入
して部分酸化反応を行、い、水素/窒素モル比が3/1
となるような改質ガスを得ている。
また特公昭55−46961号には、水蒸気改質法と部
分酸化法を組み合わせて、メタノール合成に適した組成
の改質ガスを得る方法が記載されている。
分酸化法を組み合わせて、メタノール合成に適した組成
の改質ガスを得る方法が記載されている。
更に特開昭53−82691号には、部分酸化反応器よ
りの高温の改質ガスにより熱交式の水蒸気改質反応管を
加熱する方法、特開昭59−107901号には、反応
器内部にある触媒反応管で水蒸気改質反応を行った後、
部分酸化反応を行ってそのガスで触媒反応管を加熱する
方法が記載されている。
りの高温の改質ガスにより熱交式の水蒸気改質反応管を
加熱する方法、特開昭59−107901号には、反応
器内部にある触媒反応管で水蒸気改質反応を行った後、
部分酸化反応を行ってそのガスで触媒反応管を加熱する
方法が記載されている。
(発明が解決しようとする問題点)
水蒸気改質法は、1000°C程度の高温の燃焼ガスで
反応管を均一に加熱する必要があるので、ニンケル、ク
ロム、モリブデン、ニオブ等の高価な材質の反応管を用
いなければならず、また改質炉の熱効率は精々50〜5
5χしか得られないので燃料使用旧が多く、熱回収設備
のコストも大きい。
反応管を均一に加熱する必要があるので、ニンケル、ク
ロム、モリブデン、ニオブ等の高価な材質の反応管を用
いなければならず、また改質炉の熱効率は精々50〜5
5χしか得られないので燃料使用旧が多く、熱回収設備
のコストも大きい。
更に触媒を均一に加熱するためには、多数の反応管およ
びバーナーを配置する必要があるので、改質炉が太き(
なり、装置の製作能力に限界がある。
びバーナーを配置する必要があるので、改質炉が太き(
なり、装置の製作能力に限界がある。
部分酸化法は、単純な構造の耐圧容器内で高圧下で反応
が行われるので、高価な反応管や複雑なバーナーが不要
であり、熱損失量も少ないが、燃焼ガスが改質ガス中に
混入するので、窒素が原料となるアンモニア装置の場合
以外では、燃焼するための酸素は高純度とすることが必
要である。
が行われるので、高価な反応管や複雑なバーナーが不要
であり、熱損失量も少ないが、燃焼ガスが改質ガス中に
混入するので、窒素が原料となるアンモニア装置の場合
以外では、燃焼するための酸素は高純度とすることが必
要である。
このため空気分離装置が必要であり、そのための建設費
および所要動力が大きい。また部分酸化反応において水
素が燃焼されるため、改質ガス中の水素濃度が低く、酸
化炭素(cO+CO□)の濃度が高くなる。
および所要動力が大きい。また部分酸化反応において水
素が燃焼されるため、改質ガス中の水素濃度が低く、酸
化炭素(cO+CO□)の濃度が高くなる。
水蒸気改質法と部分酸化法を組み合わせた方法では、例
えばメタノール合成用の如くに、水素と酸化炭素(cO
+CO□)を原料とする反応に対して、これに適する組
成の改質ガスを得ることができる。
えばメタノール合成用の如くに、水素と酸化炭素(cO
+CO□)を原料とする反応に対して、これに適する組
成の改質ガスを得ることができる。
またこの組み合わせた方法では、画法の上記の如き間6
点を補い合うことになるが、従来技術の各方法において
、次の如き問題点を有する。
点を補い合うことになるが、従来技術の各方法において
、次の如き問題点を有する。
まず特開昭55−46961号では、加圧容器内に水蒸
気改質反応管を設置し、高温の部分酸化ガスでこれを加
熱している。この方法では加熱による反応管の伸びを細
管の曲げによって吸収しているが、反応管を多数設置す
る装置において加圧容器の内部に細管を多数配置するの
で、その製作が相当困難であり、製作後この細管の検査
や修理が不可fluである。また反応管中の触媒の換装
も難しい。
気改質反応管を設置し、高温の部分酸化ガスでこれを加
熱している。この方法では加熱による反応管の伸びを細
管の曲げによって吸収しているが、反応管を多数設置す
る装置において加圧容器の内部に細管を多数配置するの
で、その製作が相当困難であり、製作後この細管の検査
や修理が不可fluである。また反応管中の触媒の換装
も難しい。
この細管は高温ガスが接触する部分であるので、最もト
ラブルの起こし易い部分である。
ラブルの起こし易い部分である。
次に特開昭59−10791号では、上記の如き反応管
の伸びに対する問題点は解決されるが、反応管内におい
て水蒸気改質反応が行われた後、酸素ガスと接触して部
分酸化反応が行われるので、このガスの接触部で非常な
高温となり、反応管のmtMや遊離カーボンの生成をも
たらす恐れがある。
の伸びに対する問題点は解決されるが、反応管内におい
て水蒸気改質反応が行われた後、酸素ガスと接触して部
分酸化反応が行われるので、このガスの接触部で非常な
高温となり、反応管のmtMや遊離カーボンの生成をも
たらす恐れがある。
(問題点を解決するための手段)
発明者は、以上の如き問題点を有する炭化水素改質器に
ついて鋭意検討した結果、反応器の内部に懸垂した触媒
反応管内に内管を設け、その内管を用いて触媒反応管の
下部に酸素を導入すれば、触媒反応管の下部において遊
離カーボンの生成等が無く、反応管の伸びに対しても問
題が無いので、水蒸気改質法と部分酸化法を組み合わせ
た好適の反応器が得られることを見出し、本発明に至っ
た。
ついて鋭意検討した結果、反応器の内部に懸垂した触媒
反応管内に内管を設け、その内管を用いて触媒反応管の
下部に酸素を導入すれば、触媒反応管の下部において遊
離カーボンの生成等が無く、反応管の伸びに対しても問
題が無いので、水蒸気改質法と部分酸化法を組み合わせ
た好適の反応器が得られることを見出し、本発明に至っ
た。
即ち本発明i、水蒸気改質反応および部分酸化反応によ
り炭化水素から改質ガスを製造するに際し、 (a)竪型円筒状の改質反応器1の上部に二個の管板を
設置し、 (b)第一管板2には、下部に多数の細孔を有する内管
7を垂直に懸垂し、 (c)第二管板5には、内管との間隙部に触媒を充填し
た反応管6を垂直に懸垂し、 (d)炭化水素と水蒸気の混合ガスを第一管板2と第二
管板5の間に導入して、触媒層上部において水蒸気改質
反応を行い、 (e)改質反応器1の上部空室10に酸素含有ガスを導
入して、触媒層下部で部分酸化反応と水蒸気改質反応を
行い、 (f)反応ガスは、胴内を上昇して反応管を加熱後、当
該反応器より排出される ことを特徴とする炭化水素改質反応器である。
り炭化水素から改質ガスを製造するに際し、 (a)竪型円筒状の改質反応器1の上部に二個の管板を
設置し、 (b)第一管板2には、下部に多数の細孔を有する内管
7を垂直に懸垂し、 (c)第二管板5には、内管との間隙部に触媒を充填し
た反応管6を垂直に懸垂し、 (d)炭化水素と水蒸気の混合ガスを第一管板2と第二
管板5の間に導入して、触媒層上部において水蒸気改質
反応を行い、 (e)改質反応器1の上部空室10に酸素含有ガスを導
入して、触媒層下部で部分酸化反応と水蒸気改質反応を
行い、 (f)反応ガスは、胴内を上昇して反応管を加熱後、当
該反応器より排出される ことを特徴とする炭化水素改質反応器である。
第1図は、本発明の炭化水素改質反応器の構造を示す図
である。第1図において、竪型円筒状の改質反応器lの
上部に二個の管板(2および5)を設置し、第一管板2
には下部に多数の細孔を有する内管7を垂直に懸垂し、
第二管板5には、内管との間隙部に触媒を充填した反応
管6を垂直に懸垂する。炭化水素と水蒸気の混合ガスは
、流路3より導入され、管板間の空室4を経て反応管6
と内管7の間隙部に充填された触媒N8を通過し、水蒸
気改質反応が行われる。続いて流路9より導入される酸
素含有ガスが上部空室10を経て内管7を通して触媒層
の下部に導かれ、触媒層の下部において部分酸化反応が
行われる。部分酸化反応後のガスは、反応管の外側15
を通過して上昇しながら反応管を加熱し、流路17より
排出される。
である。第1図において、竪型円筒状の改質反応器lの
上部に二個の管板(2および5)を設置し、第一管板2
には下部に多数の細孔を有する内管7を垂直に懸垂し、
第二管板5には、内管との間隙部に触媒を充填した反応
管6を垂直に懸垂する。炭化水素と水蒸気の混合ガスは
、流路3より導入され、管板間の空室4を経て反応管6
と内管7の間隙部に充填された触媒N8を通過し、水蒸
気改質反応が行われる。続いて流路9より導入される酸
素含有ガスが上部空室10を経て内管7を通して触媒層
の下部に導かれ、触媒層の下部において部分酸化反応が
行われる。部分酸化反応後のガスは、反応管の外側15
を通過して上昇しながら反応管を加熱し、流路17より
排出される。
なお反応器の底部には、本改質反応器を起動するための
加熱用バーナー18を設け、起動時このバーナーに燃料
および酸素含有ガスを供給して燃焼させ、反応管を加熱
する。
加熱用バーナー18を設け、起動時このバーナーに燃料
および酸素含有ガスを供給して燃焼させ、反応管を加熱
する。
触媒層上部における水蒸気改質反応は、600〜800
°Cで行われるので、流路3より導入される炭化水素と
水蒸気の混合ガスは予め400〜600°Cに予熱する
ことが好ましい。なお炭化水素と水蒸気の混合ガスには
、改質ガスの組成の調整あるいは水素の回収等のために
、メタノールやアンモニア合成装置等からのパージガス
、或いは炭酸ガス等を混入しても良い。管板間の空室4
においては、混合ガスの放熱を避けるために胴および第
一管板2と接する部分において断熱材を取り付けること
が望ましい。
°Cで行われるので、流路3より導入される炭化水素と
水蒸気の混合ガスは予め400〜600°Cに予熱する
ことが好ましい。なお炭化水素と水蒸気の混合ガスには
、改質ガスの組成の調整あるいは水素の回収等のために
、メタノールやアンモニア合成装置等からのパージガス
、或いは炭酸ガス等を混入しても良い。管板間の空室4
においては、混合ガスの放熱を避けるために胴および第
一管板2と接する部分において断熱材を取り付けること
が望ましい。
水蒸気改質反応の触媒には、通常ニンケル系触媒を用い
る。この反応は吸熱反応であるので、反応管外の部分酸
化反応ガスより熱を供給されながら反応が進行する。な
お触媒層の上部においては部分酸化反応ガスの温度が低
下するので比較的低温で反応する宙活性の触媒を上部に
充填することが好ましい。この水蒸気改質反応域におけ
る反応量が多ければ、次の部分酸化反応域の反応量が少
なくなり酸素使用量が減少するので、水蒸気改質反応域
における反応量をできるだけ多(するような反応管の伝
熱面積、触媒量、触媒の種類が選択される。
る。この反応は吸熱反応であるので、反応管外の部分酸
化反応ガスより熱を供給されながら反応が進行する。な
お触媒層の上部においては部分酸化反応ガスの温度が低
下するので比較的低温で反応する宙活性の触媒を上部に
充填することが好ましい。この水蒸気改質反応域におけ
る反応量が多ければ、次の部分酸化反応域の反応量が少
なくなり酸素使用量が減少するので、水蒸気改質反応域
における反応量をできるだけ多(するような反応管の伝
熱面積、触媒量、触媒の種類が選択される。
流路9より導入された酸素含有ガスは、内管7を通して
触媒層の下部に導かれ、触媒層の下部において部分酸化
反応が行われる。この酸素含有ガスは部分酸化反応に供
された後、改質ガスに混入するので、酸素含有ガス中の
不活性成分が改質ガスに含まれる。このため酸素含有ガ
スは、アンモニア合成の場合の如く不活性成分(窒素)
が反応に供される場合以外はできるだけ高純度であるこ
とが望ましく、その用途によって純酸素ガスや空気、富
酸素空気等が用いられる。なお内管7内を通過する酸素
含有ガスは、外側の触媒層より熱を受は易く、触媒層8
を冷やすと共に内管の酸化損傷をもたらすので、内管7
はできるだけ細くすることが望ましく、また内管の内面
や外面にセラミックス等の耐熱性断熱材を施すことが好
ましい。
触媒層の下部に導かれ、触媒層の下部において部分酸化
反応が行われる。この酸素含有ガスは部分酸化反応に供
された後、改質ガスに混入するので、酸素含有ガス中の
不活性成分が改質ガスに含まれる。このため酸素含有ガ
スは、アンモニア合成の場合の如く不活性成分(窒素)
が反応に供される場合以外はできるだけ高純度であるこ
とが望ましく、その用途によって純酸素ガスや空気、富
酸素空気等が用いられる。なお内管7内を通過する酸素
含有ガスは、外側の触媒層より熱を受は易く、触媒層8
を冷やすと共に内管の酸化損傷をもたらすので、内管7
はできるだけ細くすることが望ましく、また内管の内面
や外面にセラミックス等の耐熱性断熱材を施すことが好
ましい。
酸素含有ガスは、内管7の先端部から触媒層11に放出
される。内管の先端部には多数の細孔を有する分散管1
2を介して触媒層内に広く分散させる。
される。内管の先端部には多数の細孔を有する分散管1
2を介して触媒層内に広く分散させる。
酸素含有ガスを広く分散させることにより燃焼反応が緩
く行われ、過度の温度上昇が抑えられて、反応管、内管
および触媒の焼損が防止される。この部分酸化反応域で
は燃焼反応と共に触媒層11の存在により高温での水蒸
気改質反応が行われるので、反応管下部には耐熱性の高
い触媒を用いることが好ましい。
く行われ、過度の温度上昇が抑えられて、反応管、内管
および触媒の焼損が防止される。この部分酸化反応域で
は燃焼反応と共に触媒層11の存在により高温での水蒸
気改質反応が行われるので、反応管下部には耐熱性の高
い触媒を用いることが好ましい。
なお本発明においては、内管の下に触媒層を設ける。こ
れにより改質反応が更に促進され、はぼ平衡に近い組成
が得られる。
れにより改質反応が更に促進され、はぼ平衡に近い組成
が得られる。
反応管の最下端には、ガスの流通する触媒受13を設け
る。改質ガスは850〜1100°Cで触媒受13を通
って洞内15に開放される。改質器の胴は、耐圧外殻1
4および断熱材16で構成され、下部で各反応管よりの
改質ガスが反転し、混合しつつ反応管に熱を与えながら
上昇する。なおこの伝熱効率を高めるために胴側にバッ
フルプレートを設けることも行われる。上昇する改質ガ
スは部分酸化域の反応管表面より多少温度が低く、この
域の反応管表面を冷却する効果も有する。反応管上部の
低温水蒸気改質域では、改質ガスは反応管に熱を供給し
て温度が低下して、流路17より排出される。低温水蒸
気改質域における熱回収において改質ガスの温度が20
0°C以上低下し、原料炭化水素の20%以上を改質す
ることが望ましい。
る。改質ガスは850〜1100°Cで触媒受13を通
って洞内15に開放される。改質器の胴は、耐圧外殻1
4および断熱材16で構成され、下部で各反応管よりの
改質ガスが反転し、混合しつつ反応管に熱を与えながら
上昇する。なおこの伝熱効率を高めるために胴側にバッ
フルプレートを設けることも行われる。上昇する改質ガ
スは部分酸化域の反応管表面より多少温度が低く、この
域の反応管表面を冷却する効果も有する。反応管上部の
低温水蒸気改質域では、改質ガスは反応管に熱を供給し
て温度が低下して、流路17より排出される。低温水蒸
気改質域における熱回収において改質ガスの温度が20
0°C以上低下し、原料炭化水素の20%以上を改質す
ることが望ましい。
本発明の改質反応器における反応条件は、−fQに圧力
が10〜150気圧、好ましくは30〜lOO気圧であ
り、反応管出口温度が850〜1050”C1好ましく
は900〜1000″Cである。触媒層に供給する混合
ガスのSVが2000〜80001/l+rであり、U
Vが0.5〜2.0m/secである。
が10〜150気圧、好ましくは30〜lOO気圧であ
り、反応管出口温度が850〜1050”C1好ましく
は900〜1000″Cである。触媒層に供給する混合
ガスのSVが2000〜80001/l+rであり、U
Vが0.5〜2.0m/secである。
触媒層上部の低温水蒸気改質域において原料炭化水素の
15%以上、好ましくは20〜30Xを改質するのが望
ましい。なお原料炭化水素の改質率は、(1,0−、(
改質ガス中の炭化水素(cI!、)量(モル))/(原
料炭化水素の炭素量(モル))) X 100(χ)で
示す。これにより反応管出口よりの高温改質ガスが反応
器の排出部において200〜400″C低下し、反応器
に供給される混合ガスの温度より50〜150°C程度
高い温度となるまで熱回収される。
15%以上、好ましくは20〜30Xを改質するのが望
ましい。なお原料炭化水素の改質率は、(1,0−、(
改質ガス中の炭化水素(cI!、)量(モル))/(原
料炭化水素の炭素量(モル))) X 100(χ)で
示す。これにより反応管出口よりの高温改質ガスが反応
器の排出部において200〜400″C低下し、反応器
に供給される混合ガスの温度より50〜150°C程度
高い温度となるまで熱回収される。
上記条件で得られる改質ガスの一例として、メタンを主
成分とする天然ガスを原料に用いメタノール合成用改質
ガスを製造する場合には、改質ガスの組成は、水素/酸
化炭素の化学量論比が1.00〜1.06、CI+43
mo1%以下となり、メタノール合成用の最適な組成を
得ることができる。
成分とする天然ガスを原料に用いメタノール合成用改質
ガスを製造する場合には、改質ガスの組成は、水素/酸
化炭素の化学量論比が1.00〜1.06、CI+43
mo1%以下となり、メタノール合成用の最適な組成を
得ることができる。
本発明の装置における反応管のサイズは、通常50〜1
25mmの内径で、10〜20mの長さである。反応管
の材質は、ニンケル、クロム、モリブデン鋼−、もしく
はこれにニオブ、タングステン等を少量添加した材料が
用いられる。内管は通常10〜30mmの内径とし、分
散管を含む内管の長さは、反応管より10〜20χ短く
する。内管の材質は、反応管と同様の材料が用いられ、
前述の如く内管の内面や外面にはセラミックス等の耐熱
性断熱材を施すことが望ましい。なお炭化水素の改質反
応の触媒にはニッケル系触媒が一瓜に使用される。
25mmの内径で、10〜20mの長さである。反応管
の材質は、ニンケル、クロム、モリブデン鋼−、もしく
はこれにニオブ、タングステン等を少量添加した材料が
用いられる。内管は通常10〜30mmの内径とし、分
散管を含む内管の長さは、反応管より10〜20χ短く
する。内管の材質は、反応管と同様の材料が用いられ、
前述の如く内管の内面や外面にはセラミックス等の耐熱
性断熱材を施すことが望ましい。なお炭化水素の改質反
応の触媒にはニッケル系触媒が一瓜に使用される。
(実施例)
実施例1
原料に天然ガスおよび合成装置よりのパージガスを使用
し、本発明の炭化水素反応器によりメタノール合成用ガ
スを製造した。改質反応器における主な運転条件は次の
通りである。 (なお各ガス組成はモルχを示す。) (1)原料混合ガス 供給圧力 54.5kg/cm2A供給温度
550°C 供給量 天然ガス 2560kg−mol/fir(cr
t、 89.5χ、C21168,5X 、C311,
1,5Z 、、N20.5iW)合成パージガス 10
00kg100O/1lr(cH412,0χ、Co
2.5χ、CO□6.0χ、u275.5χNz 4
.0%) 水蒸気 8885kg−mol/Ilr(2)
酸素ガス 供給圧力 53.5kg/cm”A供給温度
200°C 供給N 1300kg−mol/Hr(0□9
9.0χ、N21.0χ) (3)低温水蒸気改質域出口 圧力 52.0kg/cm2A温度
670°C ガスfit 13816kg−mol/I(r
(co 4.54χ、CO□1.04χ、11.22.
32χC11,16,47χ、N20.38χ、H20
55,25χ)(4)反応管出口 圧力 51.0kg/cm2^温度
927°C ガス!t 17865kg−mol/1lr(
cO6,65χ、CO□8.96χ、11□39.88
χCIl、+ 1.44χ、Nt O,37χ、H2
042,70χ)反応管出口ガスは、低温水蒸気改質域
に熱を供給して、改質器出口では、圧力50.7kg/
cm2A 、温度656°Cとなった。
し、本発明の炭化水素反応器によりメタノール合成用ガ
スを製造した。改質反応器における主な運転条件は次の
通りである。 (なお各ガス組成はモルχを示す。) (1)原料混合ガス 供給圧力 54.5kg/cm2A供給温度
550°C 供給量 天然ガス 2560kg−mol/fir(cr
t、 89.5χ、C21168,5X 、C311,
1,5Z 、、N20.5iW)合成パージガス 10
00kg100O/1lr(cH412,0χ、Co
2.5χ、CO□6.0χ、u275.5χNz 4
.0%) 水蒸気 8885kg−mol/Ilr(2)
酸素ガス 供給圧力 53.5kg/cm”A供給温度
200°C 供給N 1300kg−mol/Hr(0□9
9.0χ、N21.0χ) (3)低温水蒸気改質域出口 圧力 52.0kg/cm2A温度
670°C ガスfit 13816kg−mol/I(r
(co 4.54χ、CO□1.04χ、11.22.
32χC11,16,47χ、N20.38χ、H20
55,25χ)(4)反応管出口 圧力 51.0kg/cm2^温度
927°C ガス!t 17865kg−mol/1lr(
cO6,65χ、CO□8.96χ、11□39.88
χCIl、+ 1.44χ、Nt O,37χ、H2
042,70χ)反応管出口ガスは、低温水蒸気改質域
に熱を供給して、改質器出口では、圧力50.7kg/
cm2A 、温度656°Cとなった。
こめ改質器においては、低温水蒸気改質域で原料炭化水
素の約20χ、反応管出口で原料炭化水素の約91χが
改質されており、メタノール合成用に適した組成のガス
が得られている。゛ 尖旌甜I 原料に天然ガスおよび合成装置よりのパージガスを使用
し、本発明の炭化水素反応器によりアンモニア合成用ガ
スを製造した。改質反応器における主な運転条件は次の
通りである。
素の約20χ、反応管出口で原料炭化水素の約91χが
改質されており、メタノール合成用に適した組成のガス
が得られている。゛ 尖旌甜I 原料に天然ガスおよび合成装置よりのパージガスを使用
し、本発明の炭化水素反応器によりアンモニア合成用ガ
スを製造した。改質反応器における主な運転条件は次の
通りである。
(1)原料混合ガス
供給圧力 72.0kg/cm2A供給温度
550°C 供給量 天然ガス 2300kg−mol/Hr(cn、
89.5χ、C2)1.8.5χ、C,lI81.5
χ、’?J 20 、 O! )合成パージガス 70
0kg−mol/fir(cH48,5X 、 H27
5,5%、 N221.5Z、Ar 5.5χ)水蒸気
8621kg−mol/Hr(2)酸素含有
ガス(富酸素空気) 供給圧力 71.0kg/cm2A供給温度
550″C 供給’m 1300kg−mol/Hr(02
33,OX、NZ 66.2L Ar O,80χ
)(3)低温水蒸気改質域出口 圧力 69.5kg/cm2A温度
670°C ガス’1 12865kg−mol/1lr(c
O□4.04χ、COO,79χ、H220,OOχ、
CH,15,47χ、Nz 1.2D 、、”Ar
O,30X、II□O58,14χ)(4)反応管出口 圧力 68.5kg/cm2A温度
908°C ガスN 18491kg−mol/l1r(c
o□5.93χ、Co 6.58χ、H232,51χ
、CI+、1.62χ、Nz 12.87X 、Ar
O,35χ、H2040,14%)反応管出口ガスは、
低温水蒸気改質域に熱を供給して、改質器出口では、圧
力68.2kg/cm2A 、温度667°Cとなった
。
550°C 供給量 天然ガス 2300kg−mol/Hr(cn、
89.5χ、C2)1.8.5χ、C,lI81.5
χ、’?J 20 、 O! )合成パージガス 70
0kg−mol/fir(cH48,5X 、 H27
5,5%、 N221.5Z、Ar 5.5χ)水蒸気
8621kg−mol/Hr(2)酸素含有
ガス(富酸素空気) 供給圧力 71.0kg/cm2A供給温度
550″C 供給’m 1300kg−mol/Hr(02
33,OX、NZ 66.2L Ar O,80χ
)(3)低温水蒸気改質域出口 圧力 69.5kg/cm2A温度
670°C ガス’1 12865kg−mol/1lr(c
O□4.04χ、COO,79χ、H220,OOχ、
CH,15,47χ、Nz 1.2D 、、”Ar
O,30X、II□O58,14χ)(4)反応管出口 圧力 68.5kg/cm2A温度
908°C ガスN 18491kg−mol/l1r(c
o□5.93χ、Co 6.58χ、H232,51χ
、CI+、1.62χ、Nz 12.87X 、Ar
O,35χ、H2040,14%)反応管出口ガスは、
低温水蒸気改質域に熱を供給して、改質器出口では、圧
力68.2kg/cm2A 、温度667°Cとなった
。
この改質器においては、低温水蒸気改質域で原料炭化水
素の約22χ、反応管出口では原料炭化水素の88%以
上が改質されており、アンモニア合成用に適した組成の
ガスが得られている。
素の約22χ、反応管出口では原料炭化水素の88%以
上が改質されており、アンモニア合成用に適した組成の
ガスが得られている。
(発明の効果)
本発明の炭化水素改質器では、従来技術における問題点
が次のように解決される。
が次のように解決される。
(1)従来の水蒸気改質法では、外熱式の大型改質炉が
必要であり、アンモニア製造装置においては内熱式部分
酸化法との二基の改質炉が用いられる。
必要であり、アンモニア製造装置においては内熱式部分
酸化法との二基の改質炉が用いられる。
これに対し本発明の改質器は、−基の内熱式改質炉のみ
で対応できる。内熱式改質炉は高圧下での改質反応が行
われるので、改質反応器が非常に小型化され、建設費が
少なくて済む。
で対応できる。内熱式改質炉は高圧下での改質反応が行
われるので、改質反応器が非常に小型化され、建設費が
少なくて済む。
(2)本発明の改質器においては部分酸化後の改質ガス
が反応管の加熱媒体となる。このため反応管と加熱媒体
との差圧が小さく、反応管の肉厚が小さくなる。反応管
にはニッケル、クロム、モリブデン、ニオブ等の耐熱性
の高い衛価な材料が使用されるので、反応管の肉厚が小
さくなることにより、装置コストが著しく削減される。
が反応管の加熱媒体となる。このため反応管と加熱媒体
との差圧が小さく、反応管の肉厚が小さくなる。反応管
にはニッケル、クロム、モリブデン、ニオブ等の耐熱性
の高い衛価な材料が使用されるので、反応管の肉厚が小
さくなることにより、装置コストが著しく削減される。
(3)従来の水蒸気改質法では反応管の加熱媒体が高温
の燃焼ガスであるので、反応管が損傷・漏洩した場合に
燃焼爆発の危険がある。これに対し本発明の改質器では
、部分酸化後の改質ガスが反応管の加熱媒体であるので
反応管が損傷・漏洩した場合の危険度が非常に小さい。
の燃焼ガスであるので、反応管が損傷・漏洩した場合に
燃焼爆発の危険がある。これに対し本発明の改質器では
、部分酸化後の改質ガスが反応管の加熱媒体であるので
反応管が損傷・漏洩した場合の危険度が非常に小さい。
(4)従来の水蒸気改質法では反応管の上下を支持して
おり、高温の燃焼ガスにさらされるため反応管の熱応力
を吸収するために種々の工夫が施されている。これに対
し本発明の改質器においては反応管の下端が固定されて
いないので高温による熱応力の問題が解決される。
おり、高温の燃焼ガスにさらされるため反応管の熱応力
を吸収するために種々の工夫が施されている。これに対
し本発明の改質器においては反応管の下端が固定されて
いないので高温による熱応力の問題が解決される。
(5)本発明の改質器では部分酸化による発生熱が直接
に水蒸気改質反応に供されるので、部分酸化のための酸
素使用量が減少する。また部分酸化反応により改質ガス
の組成が調整され、メタノール合成用、アンモニア合成
用等、各種用途に応じた組成を得ることができる。
に水蒸気改質反応に供されるので、部分酸化のための酸
素使用量が減少する。また部分酸化反応により改質ガス
の組成が調整され、メタノール合成用、アンモニア合成
用等、各種用途に応じた組成を得ることができる。
(6)本発明の改質器は内熱式で小型化されるので、放
熱損失が少なく、従来の水蒸気改質炉に比較してエネル
ギー原単位が向上する。また本発明の改質器は小型で構
造が簡単なので設計・製作が容易であり、従来の水蒸気
改質炉に比較してより大型化することができる。
熱損失が少なく、従来の水蒸気改質炉に比較してエネル
ギー原単位が向上する。また本発明の改質器は小型で構
造が簡単なので設計・製作が容易であり、従来の水蒸気
改質炉に比較してより大型化することができる。
第1図は、本発明の炭化水素改質反応器の構造を示す図
である。 1:改質反応器、6:反応管、7:内管、8:触媒層1
8:加熱用バーナー(起動用)
である。 1:改質反応器、6:反応管、7:内管、8:触媒層1
8:加熱用バーナー(起動用)
Claims (2)
- (1)水蒸気改質反応および部分酸化反応により炭化水
素から改質ガスを製造するに際し、 (a)竪型円筒状の改質反応器1の上部に二個の管板を
設置し、 (b)第一管板2には、下部に多数の細孔を有する内管
7を垂直に懸垂し、 (c)第二管板5には、内管との間隙部に触媒を充填し
た反応管6を垂直に懸垂し、 (d)炭化水素と水蒸気の混合ガスを第一管板2と第二
管板5の間に導入して、触媒層上部において水蒸気改質
反応を行い、 (e)改質反応器1の上部空室10に酸素含有ガスを導
入して、触媒層下部で部分酸化反応と水蒸気改質反応を
行い、 (f)反応ガスは、胴内を上昇して反応管を加熱後、当
該反応器より排出される ことを特徴とする炭化水素改質反応器 - (2)改質反応器の下部に起動用バーナー18を設置し
た特許請求の範囲第1項の炭化水素改質反応器
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63088248A JPH01261201A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 炭化水素改質反応器 |
| CA000596300A CA1328558C (en) | 1988-04-12 | 1989-04-11 | Reactor for reforming hydrocarbon and process for reforming hydrocarbon |
| AU32767/89A AU613175B2 (en) | 1988-04-12 | 1989-04-11 | Reactor for reforming hydrocarbon and process for reforming hydrocarbon |
| DE3912003A DE3912003A1 (de) | 1988-04-12 | 1989-04-12 | Reaktor zum reformieren von kohlenwasserstoff und verfahren zum reformieren von kohlenwasserstoff |
| US07/336,905 US5112578A (en) | 1988-04-12 | 1989-04-12 | Reactor for reforming hydrocarbon and process for reforming hydrocarbon |
| GB8908192A GB2222096B (en) | 1988-04-12 | 1989-04-12 | Reactor for reforming hydrocarbon and process for reforming hydrocarbon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63088248A JPH01261201A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 炭化水素改質反応器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01261201A true JPH01261201A (ja) | 1989-10-18 |
Family
ID=13937552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63088248A Pending JPH01261201A (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 炭化水素改質反応器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5112578A (ja) |
| JP (1) | JPH01261201A (ja) |
| AU (1) | AU613175B2 (ja) |
| CA (1) | CA1328558C (ja) |
| DE (1) | DE3912003A1 (ja) |
| GB (1) | GB2222096B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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