JPH0437863Y2 - - Google Patents

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

［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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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）。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 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。 (2) 前記管は外管１４及び内管１５を有する二重
   管であり、改質ガスは外管１４と内管１５との
   間を通つた後内管１５と原料ガス管１３との間
   を通ることを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項に記載のガス改質反応管。