JPH0437863Y2

JPH0437863Y2 -

Info

Publication number: JPH0437863Y2
Application number: JP3435184U
Authority: JP
Priority date: 1984-03-09
Filing date: 1984-03-09
Publication date: 1992-09-04
Also published as: JPS60147651U

Description

【考案の詳細な説明】［考案の利用分野］本考案はガス改質反応管に係り、特に改質ガス
流路が改良された触媒式ガス改質反応管に関す
る。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a gas reforming reaction tube, and particularly to a catalytic gas reforming reaction tube with an improved reformed gas flow path.

［従来技術］工業的な水素の製法としては、大別して水の電
気分解、水性ガスの分解、天然ガスの分解による
方法がある。このうち、天然ガスの分解による方
法は、天然ガス中に含まれる多量のメタンを分解
するものである。即ち、メタンに水蒸気を加えて
ニツケル・アルミニウム触媒存在下850〜900℃で
分解すると、 CH₄＋H₂Ｏ＝CO＋3H₂ の反応により、一酸化炭素と水素になる。また、
さらに水蒸気を加えて、生成した一酸化炭素から
炭酸ガスと水素を得る製法も公知である。[Prior Art] Industrial hydrogen production methods can be broadly classified into methods using water electrolysis, water gas decomposition, and natural gas decomposition. Among these methods, the method of decomposing natural gas decomposes a large amount of methane contained in natural gas. That is, when water vapor is added to methane and decomposed at 850 to 900°C in the presence of a nickel-aluminum catalyst, carbon monoxide and hydrogen are generated through the reaction of CH ₄ +H ₂ O=CO + 3H ₂ . Also,
A method of producing carbon dioxide and hydrogen from the generated carbon monoxide by further adding water vapor is also known.

このようなガス改質には、例えば第１図に示す
ような改質装置が用いられる。第１図において、
装置内中央部に設けられたガス改質反応管１の周
囲にバーナ２が配置され、バーナ２と対応する炉
外側には通気性の固体３が設置されている。固体
３の外側は開放され、開放部には水冷管４が設け
られている。このバーナ２で通気性固体３を加熱
すると極めて高い輻射エネルギー密度が得られ、
しかも開放部に挿入されている水冷管４により、
極めて大きな伝熱負荷が得られて、通気性固体３
からの輻射熱で、ガス改質反応管１全体が均一に
加熱されるように構成されている。 For such gas reforming, for example, a reforming apparatus as shown in FIG. 1 is used. In Figure 1,
A burner 2 is arranged around a gas reforming reaction tube 1 provided in the center of the apparatus, and a gas-permeable solid 3 is arranged outside the furnace corresponding to the burner 2. The outside of the solid body 3 is open, and a water cooling pipe 4 is provided in the open part. When the breathable solid 3 is heated with this burner 2, an extremely high radiant energy density is obtained.
Moreover, due to the water cooling pipe 4 inserted into the open part,
A very large heat transfer load can be obtained and the breathable solid 3
The structure is such that the entire gas reforming reaction tube 1 is uniformly heated by radiant heat from the gas reforming reaction tube 1.

従来、このような改質装置に設けられるガス改
質反応管１は、第２図に示すように、外殻７内の
中央部に原料ガス管１３を挿入・設置し触媒層６
を通過する前の未反応ガス（以下原料ガスとい
う）が通る原料ガス流路５を形成し、この管１３
と外殻７との間にニツケル・アルミニウム等の触
媒層６を充填してなるものである。ガス改質反応
管１の下側から圧入された原料ガスは、原料ガス
流路５内を上昇し、次いで触媒層６を下降する間
に加熱されて反応し、反応完了ガス（以下改質ガ
スという）として、外殻７の下部に設けた改質ガ
ス出口８から排出される。 Conventionally, a gas reforming reaction tube 1 installed in such a reformer has a raw material gas pipe 13 inserted and installed in the center of an outer shell 7, as shown in FIG.
A raw material gas flow path 5 is formed through which unreacted gas (hereinafter referred to as raw material gas) passes before passing through, and this pipe 13
A catalyst layer 6 made of nickel, aluminum, etc. is filled between the outer shell 7 and the outer shell 7. The raw material gas injected from the lower side of the gas reforming reaction tube 1 rises in the raw material gas flow path 5 and then descends through the catalyst layer 6, where it is heated and reacts, resulting in reaction-completed gas (hereinafter referred to as reformed gas). ) is discharged from a reformed gas outlet 8 provided at the bottom of the outer shell 7.

しかしながら、このような従来のガス改質反応
管には次のような問題がある。 However, such conventional gas reforming reaction tubes have the following problems.

触媒層６の中に、直に原料ガス流路５を設
け、触媒層６の熱を直接原料ガスに与えるよう
にして原料ガスの予熱が行なわれている。この
ため、触媒層６の熱が直接原料ガスに奪われる
こととなり、原料ガス管１３近傍の触媒層の温
度が低下し、効率的なガスの改質が行なわれな
い。 A raw material gas passage 5 is provided directly in the catalyst layer 6, and the raw material gas is preheated by applying the heat of the catalyst layer 6 directly to the raw material gas. Therefore, the heat of the catalyst layer 6 is directly taken away by the raw material gas, the temperature of the catalyst layer near the raw gas pipe 13 decreases, and efficient gas reforming is not performed.

改質ガスは熱交換されることなく排出される
ので、熱エネルギーの損失が大きい。 Since the reformed gas is discharged without undergoing heat exchange, there is a large loss of thermal energy.

［考案の目的］本考案は上記実情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、触媒層の温度を均
一かつ安定に保ちガスの改質効率を高めることが
できると共に、改質ガスと原料ガスとの熱交換を
可能にするガス改質反応管を提供することにあ
る。[Purpose of the invention] The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to maintain the temperature of the catalyst layer uniformly and stably, increase the reforming efficiency of gas, and improve the reforming efficiency. An object of the present invention is to provide a gas reforming reaction tube that enables heat exchange between gas and raw material gas.

［考案の構成］この目的を達成するために、本考案のガス改質
反応管は、原料ガス管と触媒層との間に改質ガス
流路を設けることにより、改質ガスと原料ガスと
の熱交換を可能にすると共に、原料ガスが直接触
媒層の熱を奪うことがないように構成したもので
あり、外殻７の中央部に原料ガス管１３を有し、原料
ガス管１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃと外殻７と
の間に触媒層６を有するガス改質反応管におい
て、原料ガス管１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃの
周囲に管を設け、改質ガスをこの管と原料ガス管
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃとの間を通して取
り出しすようにしたことを特徴とするガス改質反
応管、を要旨とするものである。[Structure of the invention] In order to achieve this objective, the gas reforming reaction tube of the invention provides a reformed gas flow path between the raw material gas pipe and the catalyst layer, so that the reformed gas and the raw material gas can be separated from each other. It is configured so that the raw material gas does not directly take heat from the catalyst layer, and has a raw material gas pipe 13 in the center of the outer shell 7, and the raw material gas pipe 13, In a gas reforming reaction tube having a catalyst layer 6 between the outer shell 7 and the outer shell 7, a tube is provided around the raw material gas tubes 13, 13a, 13b, 13c, and the reformed gas is transferred between this tube and the raw material. The gist of the present invention is a gas reforming reaction tube characterized in that the tube is taken out through a gap between the tube and the gas tubes 13, 13a, 13b, and 13c.

［考案の実施例］以下に本考案のガス改質反応管の実施例を図面
を参照して詳細に説明する。[Embodiments of the invention] Examples of the gas reforming reaction tube of the invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第３図ないし第６図は本考案の実施例に係るガ
ス改質反応管を示す断面図である。なお、第３図
ないし第６図において、同一箇所は同一符号をも
つて示す。 3 to 6 are sectional views showing a gas reforming reaction tube according to an embodiment of the present invention. In addition, in FIGS. 3 to 6, the same parts are indicated by the same reference numerals.

本考案の第１の実施例を示す第３図において、
ガス改質反応管は、外殻７と、原料ガスが上昇し
ながら通る原料ガス流路５と、原料ガスを加熱し
て改質させる触媒層６と、触媒層６を通過した改
質ガスが流通する改質ガス流路９，１０とを有す
る。 In FIG. 3 showing the first embodiment of the present invention,
The gas reforming reaction tube includes an outer shell 7, a raw material gas passage 5 through which the raw material gas passes while rising, a catalyst layer 6 that heats and reformes the raw material gas, and a reformed gas that has passed through the catalyst layer 6. The reformed gas flow paths 9 and 10 are provided.

原料ガス流路５は原料ガス管１３によつて形成
されている。また改質ガス流路９，１０は、原料
ガス管１３の周囲に同軸的に配置された外管１４
と内管１５とからなる二重管で形成され、触媒層
６を通過した改質ガスが一旦上昇してから下降し
て反応管１外に排出されるように、触媒層６の下
端即ち外管１４の下端に開口部１１を有してい
る。また外殻７下部から突き出た内管１５の下端
部に改質ガスの出口８が設けられている。 The source gas flow path 5 is formed by a source gas pipe 13. Further, the reformed gas flow paths 9 and 10 are connected to an outer pipe 14 coaxially arranged around the raw material gas pipe 13.
The lower end of the catalyst layer 6, that is, the outer tube, is formed of a double tube consisting of a catalytic layer 6 and an inner tube 15, and the reformed gas that has passed through the catalyst layer 6 rises once and then descends to be discharged outside the reaction tube 1. The tube 14 has an opening 11 at its lower end. Further, a reformed gas outlet 8 is provided at the lower end of the inner tube 15 protruding from the lower part of the outer shell 7.

触媒層６は、ガス改質反応管１の外殻７と外管
１４との間にニツケル・アルミニウム等の触媒が
充填されて形成されている。 The catalyst layer 6 is formed by filling a space between the outer shell 7 of the gas reforming reaction tube 1 and the outer tube 14 with a catalyst such as nickel or aluminum.

このように構成された本考案のガス改質反応管
を、第１図の如き改質装置に設置して、原料ガス
の分解を行なうと、原料ガスは、改質ガスから熱
を奪い予熱されつつ原料ガス流路５を上昇し、次
いで管頂部に設けた空間部１２で均一に分散され
て触媒層６に入り、この触媒層６内を下降しなが
ら通過する。触媒層６を通過する間に原料ガスは
加熱・改質されて改質ガスとなり、触媒層６下端
の開口部１１から外管１４と内管１５との間の改
質ガス流路９に入りこの改質ガス流路９を上昇
し、次いで内管１５と原料ガス管１３との間の改
質ガス流路１０を下降する。この流路１０を通過
する間に改質ガスは原料ガスと熱交換を行ない、
原料ガスに熱を与えた後、改質ガス出口８から排
出される。触媒層６を通過した改質ガスの温度、
即ち、改質ガス流路９を上昇する改質ガスの温度
は、非加熱面側（外管１４に接する側）の触媒層
６の温度よりも高い。そのため、改質ガス流路９
を上昇する改質ガスにより触媒層６は内側からも
加熱されることとなる。 When the gas reforming reaction tube of the present invention configured in this way is installed in a reformer as shown in Fig. 1 to decompose raw material gas, the raw material gas absorbs heat from the reformed gas and is preheated. The raw material gas rises through the flow path 5, is then uniformly dispersed in the space 12 provided at the top of the tube, enters the catalyst layer 6, and passes through the catalyst layer 6 while descending. While passing through the catalyst layer 6, the raw material gas is heated and reformed to become a reformed gas, and enters the reformed gas flow path 9 between the outer tube 14 and the inner tube 15 through the opening 11 at the lower end of the catalyst layer 6. The reformed gas flow path 9 is ascended, and then the reformed gas flow path 10 between the inner pipe 15 and the source gas pipe 13 is descended. While passing through this flow path 10, the reformed gas exchanges heat with the raw material gas,
After applying heat to the raw material gas, it is discharged from the reformed gas outlet 8. The temperature of the reformed gas that has passed through the catalyst layer 6,
That is, the temperature of the reformed gas rising in the reformed gas passage 9 is higher than the temperature of the catalyst layer 6 on the non-heated surface side (the side in contact with the outer tube 14). Therefore, the reformed gas flow path 9
The catalyst layer 6 is also heated from the inside by the reformed gas rising.

第３図の実施例においては、原料ガス管１３と
して平滑管が採用されているが、第４図に示す様
に縦にフインを設けた管１３ａ、第５図に示すよ
うにガス流通方向と直行する方向にフインを設け
た管１３ｂ、あるいは第６図に示すような渦巻形
の管１３ｃなど、その他の構成を有する管をも採
用し得る。 In the embodiment shown in FIG. 3, a smooth tube is used as the raw material gas pipe 13, but as shown in FIG. It is also possible to employ tubes having other configurations, such as a tube 13b provided with fins in the orthogonal direction, or a spiral tube 13c as shown in FIG.

［考案の効果］以上説明したように本考案のガス改質反応管
は、原料ガス流路と触媒層との間に改質ガス流路
を設けて、改質ガスと原料ガスとの熱交換ができ
るようにしたので、次のような効果がある。[Effects of the invention] As explained above, the gas reforming reaction tube of the present invention has a reformed gas flow path between the raw material gas flow path and the catalyst layer, and allows heat exchange between the reformed gas and the raw material gas. This has the following effects:

触媒層が原料ガスにより部分的に冷却される
ことがないので、触媒層内の温度が均一化され
て安定し、触媒層内全般にわたつて良好な触媒
作用を行なわせることができる。 Since the catalyst layer is not partially cooled by the raw material gas, the temperature within the catalyst layer is made uniform and stable, and good catalytic action can be performed throughout the catalyst layer.

改質ガスの持つ熱エネルギーを原料ガスに与
えることができる（熱回収可能）。 Thermal energy of the reformed gas can be given to the raw material gas (heat can be recovered).

しかも改質ガスと原料ガスとの熱交換部が触
媒層と一体になつているため、熱エネルギーを
極めて効率良く回収でき熱エネルギーの損失を
最小限に止めることができる。 Furthermore, since the heat exchange section between the reformed gas and the raw material gas is integrated with the catalyst layer, thermal energy can be recovered extremely efficiently and loss of thermal energy can be minimized.

従つて、本考案のガス改質反応管によれば、ガ
ス改質効率を大幅に向上させることができ、しか
も省エネルギーに極めて有効である。 Therefore, according to the gas reforming reaction tube of the present invention, gas reforming efficiency can be greatly improved, and moreover, it is extremely effective in saving energy.

[Brief explanation of the drawing]

第１図はガス改質装置を示す断面図、第２図は
従来のガス改質反応管の縦断面図、第３図ないし
第６図の各図はそれぞれ本考案のガス改質反応管
の実施例を示す縦断面図である。１……ガス改質反応管、２……バーナ、３……
通気性固体、４……水冷管、５……原料ガス流
路、６……触媒層、７……外殻、８……改質ガス
出口、９，１０……改質ガス流路、１１……開口
部、１２……空間部、１３，１３ａ，１３ｂ，１
３ｃ……原料ガス管、１４……外管、１５……内
管。 Fig. 1 is a sectional view showing a gas reforming device, Fig. 2 is a longitudinal sectional view of a conventional gas reforming reaction tube, and Figs. 3 to 6 are respectively views of the gas reforming reaction tube of the present invention. FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view showing an example. 1... Gas reforming reaction tube, 2... Burner, 3...
Breathable solid, 4... Water-cooled pipe, 5... Raw gas flow path, 6... Catalyst layer, 7... Outer shell, 8... Reformed gas outlet, 9, 10... Reformed gas flow path, 11 ...Opening, 12...Space, 13, 13a, 13b, 1
3c... Raw material gas pipe, 14... Outer pipe, 15... Inner pipe.

Claims

[Claims for Utility Model Registration] (1) A material gas pipe 13 is provided in the center of the outer shell 7, and a catalyst layer 6 is provided between the material gas pipes 13, 13a, 13b, 13c and the outer shell 7. In the gas reforming reaction tube, raw material gas pipes 13, 13a, 13b,
A gas reforming reaction tube characterized in that a tube is provided around the tube 13c, and the reformed gas is taken out through between this tube and the source gas tubes 13, 13a, 13b, and 13c. (2) The pipe is a double pipe having an outer pipe 14 and an inner pipe 15, and the reformed gas passes between the outer pipe 14 and the inner pipe 15 and then passes between the inner pipe 15 and the source gas pipe 13. The gas reforming reaction tube according to claim 1 of the utility model registration claim, characterized in that the gas reforming reaction tube passes through a.