JPH0222697B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0222697B2 JPH0222697B2 JP16651785A JP16651785A JPH0222697B2 JP H0222697 B2 JPH0222697 B2 JP H0222697B2 JP 16651785 A JP16651785 A JP 16651785A JP 16651785 A JP16651785 A JP 16651785A JP H0222697 B2 JPH0222697 B2 JP H0222697B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- end cap
- reaction
- outer tube
- heat transfer
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- 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
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は外管と内管とから成る二重管構造を
有し、上記外管と内管との間に形成される環状空
間部に触媒が充填された触媒層を有し、上記外管
のガス流と内管のガス流とは一方の端部で連通し
ている反応管を備えた反応装置に関するものであ
る。
有し、上記外管と内管との間に形成される環状空
間部に触媒が充填された触媒層を有し、上記外管
のガス流と内管のガス流とは一方の端部で連通し
ている反応管を備えた反応装置に関するものであ
る。
従来装置として例えば特開昭58−124534号公報
に示されたものがあり、その概要を第２図に示
す。図において、１は反応管、２は外管であり、
一端側にエンドキヤツプ４が接続されている。５
は原料ガスを外管２内に導入する導入管、６は外
管２内に外管２と同芯円状に配置された内管であ
り、内管６のガス流と外管２のガス流とは一方の
端部で連通している。即ちエンドキヤツプ４部で
連通している。７は外管２と内管６との間に形成
される環状空間部に触媒３が充填されて形成され
た触媒層、８は触媒３を支持する受け皿、９は内
管６の他方の端部に接続され、内管６内を流れる
反応ガスを反応管１外に導出する導出管であり、
これら２〜９により二重管構造の反応管１が構成
されている。１０はエンドキヤツプ４の外周面に
取付けられた断熱材である。
に示されたものがあり、その概要を第２図に示
す。図において、１は反応管、２は外管であり、
一端側にエンドキヤツプ４が接続されている。５
は原料ガスを外管２内に導入する導入管、６は外
管２内に外管２と同芯円状に配置された内管であ
り、内管６のガス流と外管２のガス流とは一方の
端部で連通している。即ちエンドキヤツプ４部で
連通している。７は外管２と内管６との間に形成
される環状空間部に触媒３が充填されて形成され
た触媒層、８は触媒３を支持する受け皿、９は内
管６の他方の端部に接続され、内管６内を流れる
反応ガスを反応管１外に導出する導出管であり、
これら２〜９により二重管構造の反応管１が構成
されている。１０はエンドキヤツプ４の外周面に
取付けられた断熱材である。
又、第３図は反応管１が加熱炉内に組込まれた
状態を示し、図において、１１は加熱炉、１２は
バーナ、１３は燃焼ガス排出管である。
状態を示し、図において、１１は加熱炉、１２は
バーナ、１３は燃焼ガス排出管である。
次に動作について説明する。説明の便宜上、例
えば水蒸気改質反応装置を例に説明する。原料ガ
スである炭化水素とスチームは、例えば450℃程
度に予熱された後、導入管５より外管２内に導入
され、外管２と内管６との間に形成された触媒層
７内の触媒３と接触する。ここで、原料ガスは水
蒸気改質反応を生じ、H2、CO、CO2、等の混合
ガス（改質ガス）となる。水蒸気改質反応は吸熱
反応であり、この熱量を補償するため、燃焼ガス
によつて外管２の外部を加熱する。又、水蒸気改
質反応は高温程水素ガス成分が多くなるため、通
常の水素製造プラントでは、触媒層７出口の改質
ガス温度（反応温度）として、例えば800℃程度
が採用されている。燃焼ガスの加熱は、この改質
ガス温度の上昇にも使用されている。反応の終了
した高温の改質ガスは、受け皿８の複数個の小孔
（図示せず）を通過し、エンドキヤツプ４にて流
れを反転し、内管６を通つて導出管９から反応管
１の外に、即ち、系外に導出される。又、吸熱反
応を補償する加熱は、燃料をバーナ１２で燃焼さ
せ、燃焼ガスを加熱炉１１内に充満させて行われ
る。既述したように加熱は反応温度の達成にも利
用されるため、原料ガスと燃焼ガスは対向流形式
が採用される。この時、バーナ１２より生成され
た高温火炎がエンドキヤツプ４を過熱するため、
エンドキヤツプ４の外周面に断熱材１０を取付け
ている。
えば水蒸気改質反応装置を例に説明する。原料ガ
スである炭化水素とスチームは、例えば450℃程
度に予熱された後、導入管５より外管２内に導入
され、外管２と内管６との間に形成された触媒層
７内の触媒３と接触する。ここで、原料ガスは水
蒸気改質反応を生じ、H2、CO、CO2、等の混合
ガス（改質ガス）となる。水蒸気改質反応は吸熱
反応であり、この熱量を補償するため、燃焼ガス
によつて外管２の外部を加熱する。又、水蒸気改
質反応は高温程水素ガス成分が多くなるため、通
常の水素製造プラントでは、触媒層７出口の改質
ガス温度（反応温度）として、例えば800℃程度
が採用されている。燃焼ガスの加熱は、この改質
ガス温度の上昇にも使用されている。反応の終了
した高温の改質ガスは、受け皿８の複数個の小孔
（図示せず）を通過し、エンドキヤツプ４にて流
れを反転し、内管６を通つて導出管９から反応管
１の外に、即ち、系外に導出される。又、吸熱反
応を補償する加熱は、燃料をバーナ１２で燃焼さ
せ、燃焼ガスを加熱炉１１内に充満させて行われ
る。既述したように加熱は反応温度の達成にも利
用されるため、原料ガスと燃焼ガスは対向流形式
が採用される。この時、バーナ１２より生成され
た高温火炎がエンドキヤツプ４を過熱するため、
エンドキヤツプ４の外周面に断熱材１０を取付け
ている。
従来の反応装置は以上のように構成されてお
り、加熱炉１１内に充満している燃焼ガスよりも
温度の高いバーナ１２からの火炎がエンドキヤツ
プ４に対面していること、又、火炎からエンドキ
ヤツプ４への輻射伝熱における形態係数は燃焼ガ
スから外管２への輻射伝熱における形態係数より
大きいこと等により、断熱材１０を設けてもエン
ドキヤツプ４部の温度の方が外管２より高くな
り、耐熱鋼としての寿命が外管２より短いという
問題点があつた。
り、加熱炉１１内に充満している燃焼ガスよりも
温度の高いバーナ１２からの火炎がエンドキヤツ
プ４に対面していること、又、火炎からエンドキ
ヤツプ４への輻射伝熱における形態係数は燃焼ガ
スから外管２への輻射伝熱における形態係数より
大きいこと等により、断熱材１０を設けてもエン
ドキヤツプ４部の温度の方が外管２より高くな
り、耐熱鋼としての寿命が外管２より短いという
問題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたものであり、寿命の長い反応装置を得
ることを目的とする。
になされたものであり、寿命の長い反応装置を得
ることを目的とする。
この発明に係る反応装置は、エンドキヤツプ内
に伝熱促進粒子を充填したものである。
に伝熱促進粒子を充填したものである。
この発明における反応装置は、伝熱促進粒子に
よりエンドキヤツプ内のガス熱伝達率の向上を計
り、エンドキヤツプ部の温度を低下させる。
よりエンドキヤツプ内のガス熱伝達率の向上を計
り、エンドキヤツプ部の温度を低下させる。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第１図において、１〜１０は上述した従来装
置の構成と同様である。１４はエンドキヤツプ４
内に充填された例えばボール状のセラミツク材か
ら成る伝熱促進粒子であり、エンドキヤツプ４内
のガス熱伝達率の向上を計るものである。
る。第１図において、１〜１０は上述した従来装
置の構成と同様である。１４はエンドキヤツプ４
内に充填された例えばボール状のセラミツク材か
ら成る伝熱促進粒子であり、エンドキヤツプ４内
のガス熱伝達率の向上を計るものである。
次に動作について説明する。原料ガスである炭
化水素とスチームは、例えば450℃程度に予熱さ
れた後、従来と同様に導入管５より外管２内に導
入され、触媒層７内で触媒３と接触し、水蒸気改
質反応を生じる。反応の終了した高温の改質ガス
は、受け皿８の複数個の小孔（図示せず）を通過
し、エンドキヤツプ４にて流れを反転し、内管６
を通つて導出管９から系外に排出される。ここ
で、エンドキヤツプ４内には伝熱促進粒子１４が
充填されており、改質ガスの流速が増加すること
により改質ガスとエンドキヤツプ４との熱伝達
率、即ち、ガス側熱伝達率が増加する。これによ
り、バーナ１２により発生した火炎からの輻射伝
熱は有効にエンドキヤツプ４内の改質ガスに吸収
され、この改質ガスに吸収された熱量に対応して
エンドキヤツプ４部の温度が低下する。水蒸気改
質反応のように高温反応の場合、外管２と同様に
エンドキヤツプ４も耐熱鋼を使用する必要がある
が、温度の低下に伴う材料のクリープ寿命の延び
は著しいものがある。
化水素とスチームは、例えば450℃程度に予熱さ
れた後、従来と同様に導入管５より外管２内に導
入され、触媒層７内で触媒３と接触し、水蒸気改
質反応を生じる。反応の終了した高温の改質ガス
は、受け皿８の複数個の小孔（図示せず）を通過
し、エンドキヤツプ４にて流れを反転し、内管６
を通つて導出管９から系外に排出される。ここ
で、エンドキヤツプ４内には伝熱促進粒子１４が
充填されており、改質ガスの流速が増加すること
により改質ガスとエンドキヤツプ４との熱伝達
率、即ち、ガス側熱伝達率が増加する。これによ
り、バーナ１２により発生した火炎からの輻射伝
熱は有効にエンドキヤツプ４内の改質ガスに吸収
され、この改質ガスに吸収された熱量に対応して
エンドキヤツプ４部の温度が低下する。水蒸気改
質反応のように高温反応の場合、外管２と同様に
エンドキヤツプ４も耐熱鋼を使用する必要がある
が、温度の低下に伴う材料のクリープ寿命の延び
は著しいものがある。
ところで、上記説明では水蒸気改質反応装置の
場合について述べたが、これに限らず他の反応装
置にも適用し得ることができ、上記実施例と同様
の効果を奏する。
場合について述べたが、これに限らず他の反応装
置にも適用し得ることができ、上記実施例と同様
の効果を奏する。
尚、上記実施例では伝熱促進粒子がセラミツク
材から成る場合について述べたが、その他の材質
から成る伝熱促進粒子としてもよく、上記実施例
と同様の効果を奏する。
材から成る場合について述べたが、その他の材質
から成る伝熱促進粒子としてもよく、上記実施例
と同様の効果を奏する。
この発明は以上説明した通り、エンドキヤツプ
内に伝熱促進粒子を充填し、エンドキヤツプ内の
ガス熱伝達率を向上させることができ、これに伴
いエンドキヤツプ部の温度を低下させることがで
き、寿命の長い反応装置を得ることができる。
内に伝熱促進粒子を充填し、エンドキヤツプ内の
ガス熱伝達率を向上させることができ、これに伴
いエンドキヤツプ部の温度を低下させることがで
き、寿命の長い反応装置を得ることができる。
第１図はこの発明の一実施例による反応装置を
示す縦断面図、第２図は従来の反応装置を示す縦
断面図、第３図は従来の反応装置の加熱炉への組
込み状態を示す縦断面図である。 図において、１は反応管、２は外管、３は触
媒、４はエンドキヤツプ、６は内管、７は触媒
層、１４は伝熱促進粒子である。尚、図中同一符
号は同一又は相当部分を示す。
示す縦断面図、第２図は従来の反応装置を示す縦
断面図、第３図は従来の反応装置の加熱炉への組
込み状態を示す縦断面図である。 図において、１は反応管、２は外管、３は触
媒、４はエンドキヤツプ、６は内管、７は触媒
層、１４は伝熱促進粒子である。尚、図中同一符
号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 外管と内管とから成る二重管構造を有し、上
記外管と内管との間に形成される環状空間部に触
媒が充填された触媒層を有し、上記外管のガス流
と内管のガス流とは上記外管の一方の端部に固定
されたエンドキヤツプによつて連通している反応
管を備えた反応装置において、上記エンドキヤツ
プ内に伝熱促進粒子を充填したことを特徴とする
反応装置。 ２ 伝熱促進粒子はセラミツク材から成ることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の反応装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16651785A JPS6227034A (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | 反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16651785A JPS6227034A (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | 反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6227034A JPS6227034A (ja) | 1987-02-05 |
| JPH0222697B2 true JPH0222697B2 (ja) | 1990-05-21 |
Family
ID=15832785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16651785A Granted JPS6227034A (ja) | 1985-07-26 | 1985-07-26 | 反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6227034A (ja) |
-
1985
- 1985-07-26 JP JP16651785A patent/JPS6227034A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6227034A (ja) | 1987-02-05 |
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