JPH0530497B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0530497B2 JPH0530497B2 JP3111286A JP3111286A JPH0530497B2 JP H0530497 B2 JPH0530497 B2 JP H0530497B2 JP 3111286 A JP3111286 A JP 3111286A JP 3111286 A JP3111286 A JP 3111286A JP H0530497 B2 JPH0530497 B2 JP H0530497B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- inner tube
- reaction
- porous structure
- gas
- 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 - Lifetime
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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
- B01J8/062—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 being installed in a furnace
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- 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。
従来技術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３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。
に示されたものがあり、その概要を第３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。
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達率が低下する。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、熱的な無駄があると
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達率が低下する。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、熱的な無駄があると
いう問題点があつた。
この発明に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、熱的な無駄を除去するこ
とができる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、熱的な無駄を除去するこ
とができる反応装置を得ることを目的とする。
この発明の係る反応装置は、内管内にバツフル
部材を配置し、このバツフル部材を囲繞するよう
に円筒状からなる多孔質構造体を配設したもので
ある。
部材を配置し、このバツフル部材を囲繞するよう
に円筒状からなる多孔質構造体を配設したもので
ある。
この発明における反応装置は、バツフル部材と
多孔質構造体とによつて、内管内を通る高温ガス
の流れを乱し、かつ固体輻射をも利用して、高温
ガス顕熱を有効に内管々壁に伝えるものである。
多孔質構造体とによつて、内管内を通る高温ガス
の流れを乱し、かつ固体輻射をも利用して、高温
ガス顕熱を有効に内管々壁に伝えるものである。
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は内管であり、
従来のものよりやや大きい口径としている。７は
触媒層、８は受け皿であり、複数個の小径８ａが
設けられている。１０は内管６内に配置されたバ
ツフル部材であり、例えば支持軸１１とこの支持
軸１１に軸支された複数の円板１２とにより構成
されている。１３はバツフル部材１０を囲繞する
ように配設された円筒状からなる多孔質構造体で
あり、例えば金網、金属素線編組体、金属繊維の
絡合体等で構成される。
る。第１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は内管であり、
従来のものよりやや大きい口径としている。７は
触媒層、８は受け皿であり、複数個の小径８ａが
設けられている。１０は内管６内に配置されたバ
ツフル部材であり、例えば支持軸１１とこの支持
軸１１に軸支された複数の円板１２とにより構成
されている。１３はバツフル部材１０を囲繞する
ように配設された円筒状からなる多孔質構造体で
あり、例えば金網、金属素線編組体、金属繊維の
絡合体等で構成される。
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８ａ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。高温の改質ガス
の流れは、バツフル部材１０部にて流路を狭めら
れて流速を上げる。続いてバツフル部材１０のな
い部分にて流速が低下し、内管６の内壁近傍の温
度境界層も剥離させる。これによつて内管６と改
質ガスとの対流熱伝達率が向上する。一方、改質
ガスが多孔質構造体１３を通過する時、多孔質構
造体１３は改質ガスとの接触面積が大きく、かつ
改質ガスの流れを乱す効果を持つ。その為、多孔
質構造体１３は改質ガスとの対流伝熱により改質
ガスの顕熱を有効に受け取る。これにより熱せら
れた多孔質構造体１３は団体輻射により内管６に
熱を与える。このように内管６内を通る高温の改
質ガスの顕熱をバツフル部材１０と多孔質構造体
１３によつて有効に内管６の管壁を通して触媒層
７内を流れる原料ガス若しくは改質ガスに伝達す
ることができ、触媒層７内における原料ガスと触
媒３との水蒸気改質反応の反応効率を向上させる
ことができる。
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８ａ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。高温の改質ガス
の流れは、バツフル部材１０部にて流路を狭めら
れて流速を上げる。続いてバツフル部材１０のな
い部分にて流速が低下し、内管６の内壁近傍の温
度境界層も剥離させる。これによつて内管６と改
質ガスとの対流熱伝達率が向上する。一方、改質
ガスが多孔質構造体１３を通過する時、多孔質構
造体１３は改質ガスとの接触面積が大きく、かつ
改質ガスの流れを乱す効果を持つ。その為、多孔
質構造体１３は改質ガスとの対流伝熱により改質
ガスの顕熱を有効に受け取る。これにより熱せら
れた多孔質構造体１３は団体輻射により内管６に
熱を与える。このように内管６内を通る高温の改
質ガスの顕熱をバツフル部材１０と多孔質構造体
１３によつて有効に内管６の管壁を通して触媒層
７内を流れる原料ガス若しくは改質ガスに伝達す
ることができ、触媒層７内における原料ガスと触
媒３との水蒸気改質反応の反応効率を向上させる
ことができる。
また、第２図に示すように多孔質構造体１３を
バツフル部材１０の間でなだらかな凹部１３ａを
持たせ、内管６の中心部に向わせることにより、
バツフル部材１０による改質ガス流路の狭小・拡
大効果による改質ガス流れの境界層剥離効果をさ
らに強める効果がある。
バツフル部材１０の間でなだらかな凹部１３ａを
持たせ、内管６の中心部に向わせることにより、
バツフル部材１０による改質ガス流路の狭小・拡
大効果による改質ガス流れの境界層剥離効果をさ
らに強める効果がある。
尚、上記実施例ではバツフル部材１０が支持軸
１１と複数の円板１２からなる場合について述べ
たが、バツフル部材１０として複数の円板１２の
みとし、それら円板１２を多孔質構造体１３との
間で固定状態とすることも考えられる。また、円
板１２は小孔を複数設けたものを使用してよい。
１１と複数の円板１２からなる場合について述べ
たが、バツフル部材１０として複数の円板１２の
みとし、それら円板１２を多孔質構造体１３との
間で固定状態とすることも考えられる。また、円
板１２は小孔を複数設けたものを使用してよい。
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。
この発明は以上説明した通り、内管内にバツフ
ル部材を配置し、このバツフル部材を囲繞するよ
うに円筒状からなる多孔質構造体を配設し、内管
内を通る高温のガス顕熱をバツフル部材と多孔質
構造体とによつて吸収し、吸収した高温のガス顕
熱を内管の管壁を通して触媒層内のガスに伝達す
るようにしたので、高温のガス顕熱を有効に利用
して触媒層内の反応効率を向上させることがで
き、熱的な無駄を除去できる効果がある。
ル部材を配置し、このバツフル部材を囲繞するよ
うに円筒状からなる多孔質構造体を配設し、内管
内を通る高温のガス顕熱をバツフル部材と多孔質
構造体とによつて吸収し、吸収した高温のガス顕
熱を内管の管壁を通して触媒層内のガスに伝達す
るようにしたので、高温のガス顕熱を有効に利用
して触媒層内の反応効率を向上させることがで
き、熱的な無駄を除去できる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による反応装置を
示す要部縦断面図、第２図はこの発明の他の実施
例による反応装置を示す要部縦断面図、第３図は
従来の反応装置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、６は内管、７は触媒層、１０はバツフル部
材、１３は多孔質構造体である。尚、図中同一符
号は同一又は相当部分を示す。
示す要部縦断面図、第２図はこの発明の他の実施
例による反応装置を示す要部縦断面図、第３図は
従来の反応装置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、６は内管、７は触媒層、１０はバツフル部
材、１３は多孔質構造体である。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一方の端部で連通している反
応管を備えた反応装置において、上記内管内に配
置されたバツフル部材と、このバツフル部材を囲
繞するように配設された円筒状からなる多孔質構
造体とを備えたことを特徴とする反応装置。 ２ 多孔質構造体は金網で構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の反応装
置。 ３ 多孔質構造体は金属素線編組体であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の反応装
置。 ４ 多孔質構造体は金属繊維の絡合体であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の反応装
置。 ５ 多孔質構造体はバツフル部材の間で、内管の
中心方向に向つてなだらかな凹部を有することを
特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項の
何れかに記載の反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3111286A JPS62186933A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | 反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3111286A JPS62186933A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | 反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62186933A JPS62186933A (ja) | 1987-08-15 |
| JPH0530497B2 true JPH0530497B2 (ja) | 1993-05-10 |
Family
ID=12322316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3111286A Granted JPS62186933A (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | 反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62186933A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104226207A (zh) * | 2014-08-28 | 2014-12-24 | 沈阳化工大学 | 双侧冷却同心套管式磺化反应器 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01151835U (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-19 | ||
| ES2961240T3 (es) | 2016-06-10 | 2024-03-11 | Topsoe As | Producción de gas de síntesis rico en CO |
-
1986
- 1986-02-13 JP JP3111286A patent/JPS62186933A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104226207A (zh) * | 2014-08-28 | 2014-12-24 | 沈阳化工大学 | 双侧冷却同心套管式磺化反应器 |
| CN104226207B (zh) * | 2014-08-28 | 2016-02-24 | 沈阳化工大学 | 双侧冷却同心套管式磺化反应器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62186933A (ja) | 1987-08-15 |
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