JPH04694B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH04694B2 JPH04694B2 JP22505587A JP22505587A JPH04694B2 JP H04694 B2 JPH04694 B2 JP H04694B2 JP 22505587 A JP22505587 A JP 22505587A JP 22505587 A JP22505587 A JP 22505587A JP H04694 B2 JPH04694 B2 JP H04694B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- pipe
- tube
- inner tube
- catalyst
- 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
- B01J8/067—Heating or cooling the reactor
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)
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。
第３図は従来装置、例えば特開昭58−151438号
公報に示されたものであり、図において、１は反
応管、２は外管であり、一端面に触媒３を取り入
れる取入口２ａを有しており、他端側にエンドキ
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。
公報に示されたものであり、図において、１は反
応管、２は外管であり、一端面に触媒３を取り入
れる取入口２ａを有しており、他端側にエンドキ
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。
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の外部を約1000℃に加熱する。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を通つて高温のまま
導出管９から反応管１の外に、即ち、系外に導出
される。
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の外部を約1000℃に加熱する。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を通つて高温のまま
導出管９から反応管１の外に、即ち、系外に導出
される。
従来の反応装置は以上のように構成されてお
り、内管６内の改質ガスと内管６の管壁との熱伝
達率を向上させるため、内管６を小口径として改
質ガスの流速を上げると伝熱面積が少なくなり、
逆に、伝熱面積を大きくすると内管６内の改質ガ
スの流速が低下し熱伝導率が低下する。従つて、
エンドキヤツプ４部での800℃程度の改質ガスが、
高温のまま系外に排出されるという熱的な無駄が
ある。また、触媒層７の外管側、中央部、内管側
との温度に差が生じ、中央部に特に温度が低い状
態となり改質反応の特性が低下するという問題点
があつた。
り、内管６内の改質ガスと内管６の管壁との熱伝
達率を向上させるため、内管６を小口径として改
質ガスの流速を上げると伝熱面積が少なくなり、
逆に、伝熱面積を大きくすると内管６内の改質ガ
スの流速が低下し熱伝導率が低下する。従つて、
エンドキヤツプ４部での800℃程度の改質ガスが、
高温のまま系外に排出されるという熱的な無駄が
ある。また、触媒層７の外管側、中央部、内管側
との温度に差が生じ、中央部に特に温度が低い状
態となり改質反応の特性が低下するという問題点
があつた。
この発明における反応装置は内管内を通る高温
ガスの顕熱を無駄に捨てることなく、有効に利用
する反応装置を得ることを目的とする。
ガスの顕熱を無駄に捨てることなく、有効に利用
する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、吸熱部が内管内を
通るガス流中に配設され、放熱部が触媒層の原料
ガス導入側且つ外管と内管との略中央に配設さ
れ、内部に作動液体が封入され放射状に複数配設
されたヒートパイプを設けたものである。
通るガス流中に配設され、放熱部が触媒層の原料
ガス導入側且つ外管と内管との略中央に配設さ
れ、内部に作動液体が封入され放射状に複数配設
されたヒートパイプを設けたものである。
この発明における反応装置は、内管内を通る高
温のガス顕熱がヒートパイプの吸熱部に吸収さ
れ、その熱はヒートパイプの放熱部に輸送され、
放熱部を通して触媒層の原料ガス導入側且つ略中
央部に放熱される。
温のガス顕熱がヒートパイプの吸熱部に吸収さ
れ、その熱はヒートパイプの放熱部に輸送され、
放熱部を通して触媒層の原料ガス導入側且つ略中
央部に放熱される。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第１図，第２図において、１〜３，５〜７，
９は上述した従来装置の構成と同様である。１０
は吸熱部１０ａが内管６を通り導出管９に流入す
る高温のガス流中に配設され、放熱部１０ｂが触
媒層７の原料ガス導入側且つ外管２と内管６との
略中央に配設され、内部にセシウム、カリウム、
ナトリウム等の作動液体が封入されたヒートパイ
プであり、第２図に示すように放射状に複数設け
ている。
る。第１図，第２図において、１〜３，５〜７，
９は上述した従来装置の構成と同様である。１０
は吸熱部１０ａが内管６を通り導出管９に流入す
る高温のガス流中に配設され、放熱部１０ｂが触
媒層７の原料ガス導入側且つ外管２と内管６との
略中央に配設され、内部にセシウム、カリウム、
ナトリウム等の作動液体が封入されたヒートパイ
プであり、第２図に示すように放射状に複数設け
ている。
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。ところ
で、内管６を通り導出管９に流入する高温の改質
ガスはヒートパイプ１０の吸熱部１０ｂと熱接触
し、その高温の改質ガスの顕熱はヒートパイプ１
０の吸熱部１０ａに吸収される。即ち、ヒートパ
イプ１０の吸熱部１０ａを加熱し、この加熱によ
りヒートパイプ１０内部に封入された作動液体も
加熱され、高温の改質ガスの顕熱を蒸発潜熱とし
て奪い蒸気化し、ヒートパイプ１０の放熱部１０
ｂへその内部で移動する。ヒートパイプ１０の放
熱部１０ｂへ移動した作動液体の蒸気は触媒層７
に導入した原料ガス中に放熱され、原料ガス若し
くは改質ガスの昇温ないしは反応熱を補償する。
このとき作動液体１１の蒸気は凝縮して液化す
る。凝縮して液化した作動液体はヒートパイプ１
０の吸熱部１０ａへその内部で移動して戻る。こ
のようにして、ヒートパイプ１０内の作動液体の
蒸気化、液化の繰り返しにより、触媒層７を通つ
た高温の改質ガスの顕熱をヒートパイプ１０の吸
熱部１０ａによつて有効に吸収し、この熱をヒー
トパイプ１０の放熱部１０ｂに輸送し、特に反応
が大きく吸熱量の大きい触媒層７の原料ガス導入
部且つ外管２と内管６との略中央に放熱して熱伝
達することができ、中央部の温度を上昇させるこ
とができ触媒層７の外管側、中央部、内管側との
温度差を著しく低減でき有効な反応特性を得るこ
とができる。有効に利用された後の改質ガスは導
出管９を通して系外に排出される。これに伴い装
置の小形化や補助燃料量の削減が可能となる。
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。ところ
で、内管６を通り導出管９に流入する高温の改質
ガスはヒートパイプ１０の吸熱部１０ｂと熱接触
し、その高温の改質ガスの顕熱はヒートパイプ１
０の吸熱部１０ａに吸収される。即ち、ヒートパ
イプ１０の吸熱部１０ａを加熱し、この加熱によ
りヒートパイプ１０内部に封入された作動液体も
加熱され、高温の改質ガスの顕熱を蒸発潜熱とし
て奪い蒸気化し、ヒートパイプ１０の放熱部１０
ｂへその内部で移動する。ヒートパイプ１０の放
熱部１０ｂへ移動した作動液体の蒸気は触媒層７
に導入した原料ガス中に放熱され、原料ガス若し
くは改質ガスの昇温ないしは反応熱を補償する。
このとき作動液体１１の蒸気は凝縮して液化す
る。凝縮して液化した作動液体はヒートパイプ１
０の吸熱部１０ａへその内部で移動して戻る。こ
のようにして、ヒートパイプ１０内の作動液体の
蒸気化、液化の繰り返しにより、触媒層７を通つ
た高温の改質ガスの顕熱をヒートパイプ１０の吸
熱部１０ａによつて有効に吸収し、この熱をヒー
トパイプ１０の放熱部１０ｂに輸送し、特に反応
が大きく吸熱量の大きい触媒層７の原料ガス導入
部且つ外管２と内管６との略中央に放熱して熱伝
達することができ、中央部の温度を上昇させるこ
とができ触媒層７の外管側、中央部、内管側との
温度差を著しく低減でき有効な反応特性を得るこ
とができる。有効に利用された後の改質ガスは導
出管９を通して系外に排出される。これに伴い装
置の小形化や補助燃料量の削減が可能となる。
又、ヒートパイプ１０の吸熱部１０ａ、放熱部
１０ｂに伝熱フイン（図示せず）を設け、吸熱効
果、放熱効果を高めるようにしてもよい。
１０ｂに伝熱フイン（図示せず）を設け、吸熱効
果、放熱効果を高めるようにしてもよい。
この発明は以上説明した通り、吸熱部が内管内
を通るガス流中に配設され、放熱部が触媒層の原
料ガス導入側且つ外管と内管との略中央に配設さ
れ、内部に作動液体が封入され放射状に複数配置
されたヒートパイプを設け、内管内を通る高温ガ
スの顕熱をヒートパイプの吸熱部で吸収してヒー
トパイプの放熱部に熱輸送し、ヒートパイプの放
熱部を通して触媒層の原料ガス導入側且つ略中央
に放熱するようにしたので、内管内を通る高温ガ
スの顕熱を無駄に捨てることなく有効に利用する
ことができると共に有効な反応特性を得ることが
できる。
を通るガス流中に配設され、放熱部が触媒層の原
料ガス導入側且つ外管と内管との略中央に配設さ
れ、内部に作動液体が封入され放射状に複数配置
されたヒートパイプを設け、内管内を通る高温ガ
スの顕熱をヒートパイプの吸熱部で吸収してヒー
トパイプの放熱部に熱輸送し、ヒートパイプの放
熱部を通して触媒層の原料ガス導入側且つ略中央
に放熱するようにしたので、内管内を通る高温ガ
スの顕熱を無駄に捨てることなく有効に利用する
ことができると共に有効な反応特性を得ることが
できる。
第１図はこの発明の一実施例による反応装置を
示す断面図、第２図は第１図−線における断
面図、第３図は従来の反応装置を示す断面図であ
る。 図において、２は外管、３は触媒、６は内管、
７は触媒層、１０はヒートパイプ、１０ａは吸熱
部、１０ｂは放熱部である。尚、図中同一符号は
同一又は相当部分を示す。
示す断面図、第２図は第１図−線における断
面図、第３図は従来の反応装置を示す断面図であ
る。 図において、２は外管、３は触媒、６は内管、
７は触媒層、１０はヒートパイプ、１０ａは吸熱
部、１０ｂは放熱部である。尚、図中同一符号は
同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 外管と内管とからな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、上記外管内に導入
され上記触媒層を通る原料ガスを上記内管内を通
して導出する反応装置において、吸熱部が上記内
管内を通るガス流中に配設され、放熱部が上記触
媒層の原料ガス導入側且つ上記外管と内管との略
中央に配設され、内部に作動液体が封入され放射
状に複数配置されたヒートパイプを備えたことを
特徴とする反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22505587A JPS6467247A (en) | 1987-09-08 | 1987-09-08 | Reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22505587A JPS6467247A (en) | 1987-09-08 | 1987-09-08 | Reactor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6467247A JPS6467247A (en) | 1989-03-13 |
| JPH04694B2 true JPH04694B2 (ja) | 1992-01-08 |
Family
ID=16823332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22505587A Granted JPS6467247A (en) | 1987-09-08 | 1987-09-08 | Reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6467247A (ja) |
-
1987
- 1987-09-08 JP JP22505587A patent/JPS6467247A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6467247A (en) | 1989-03-13 |
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