JPH06211501A - 改質装置 - Google Patents
改質装置Info
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- JPH06211501A JPH06211501A JP3133029A JP13302991A JPH06211501A JP H06211501 A JPH06211501 A JP H06211501A JP 3133029 A JP3133029 A JP 3133029A JP 13302991 A JP13302991 A JP 13302991A JP H06211501 A JPH06211501 A JP H06211501A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air
- C01B3/34—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/384—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts with external heating of the catalyst
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Abstract
(57)【要約】
【目的】熱効率が向上し、小形化を図ることができるも
のを得ることにある。 【構成】改質管３の内部空間に同心二重管構成の触媒層
内管４０を配設し、触媒層内管と改質管との空間に触媒
充填層４を形成し、かつ触媒層内管の内側空間に筒状の
仕切体を配設し、この内周側と外周側にそれぞれ生成ガ
スが通過するようにリターンパス１０を形成し、高温ガ
スを伝熱充填層７を通した後の排ガスを排出路５から排
出し、改質管３の内側管３５と触媒層内管４０との間に
ある触媒充填層側から原料ガスを通過させるとともに、
その後改質管３の外側管３４と触媒層内管との間にある
触媒充填層側に原料ガスを通過させる際に、原料ガスが
改質され、この改質された生成ガスが前記リターンパス
をすべて通過した後、改質器容器外部に取出せるように
したもの。
のを得ることにある。 【構成】改質管３の内部空間に同心二重管構成の触媒層
内管４０を配設し、触媒層内管と改質管との空間に触媒
充填層４を形成し、かつ触媒層内管の内側空間に筒状の
仕切体を配設し、この内周側と外周側にそれぞれ生成ガ
スが通過するようにリターンパス１０を形成し、高温ガ
スを伝熱充填層７を通した後の排ガスを排出路５から排
出し、改質管３の内側管３５と触媒層内管４０との間に
ある触媒充填層側から原料ガスを通過させるとともに、
その後改質管３の外側管３４と触媒層内管との間にある
触媒充填層側に原料ガスを通過させる際に、原料ガスが
改質され、この改質された生成ガスが前記リターンパス
をすべて通過した後、改質器容器外部に取出せるように
したもの。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭化水素燃料と水蒸気
を改質管に入れ、外側から加熱することによより、水素
に富む水素ガスを生成する改質装置に関する。
を改質管に入れ、外側から加熱することによより、水素
に富む水素ガスを生成する改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の改質装置の一例として、改
質容器内に、小口径の改質管を多数配設したものが公知
（特公平１ー２４５３３号公報）であるが、この方式で
は、各改質管毎の流量分配不均一、製作上の不均一など
が影響して多数改質管の管壁温度を測定すると、比較的
大きな不均一が見られる。
質容器内に、小口径の改質管を多数配設したものが公知
（特公平１ー２４５３３号公報）であるが、この方式で
は、各改質管毎の流量分配不均一、製作上の不均一など
が影響して多数改質管の管壁温度を測定すると、比較的
大きな不均一が見られる。
【０００３】この温度不均一は、改質装置の運転負荷を
大きくすれば、さらに大きくなる。そして、最高温度
は、改質管壁の金属材料の許容温度で制限されるため、
加熱燃焼ガス量が制限されて、多数の改質管の温度不均
一幅が大きれば、大きい程、温度が低い改質管の改質反
応性能が悪くなる。つまり、水素ガスに改質反応する量
が低下するので、全体の反応による転化率が悪くなる。
大きくすれば、さらに大きくなる。そして、最高温度
は、改質管壁の金属材料の許容温度で制限されるため、
加熱燃焼ガス量が制限されて、多数の改質管の温度不均
一幅が大きれば、大きい程、温度が低い改質管の改質反
応性能が悪くなる。つまり、水素ガスに改質反応する量
が低下するので、全体の反応による転化率が悪くなる。
【０００４】従来、このような問題点を解決するため、
前述の従来例の多数の小口径改質管の代りに、管径を大
きくし、かつその本数を少なくした同心二重構成の改質
管を使用したものが公知（特開平１ー３２０２０１号公
報）であり、これは図３のように構成されている。改質
器本体１は、断熱材からなる改質器容器２と、この改質
器容器２内に収納固定され、下端側を閉じるように底面
を有する同心二重管構成（断面が変形Ｕ字形円筒構成）
の改質管３と、この改質管３の内部に配設され、内側改
質室３１と外側改質室３２に仕切る仕切り円筒２２と、
各改質室３１，３２内にそれぞれ充填される改質触媒２
５，２６と、改質管３の内側空間に形成されている燃焼
室２１の上部側に配設されているバーナ２０と、改質器
容器２内にに形成されバーナ２０で燃焼された燃焼ガス
通路２３と、改質器容器２の一部に配設され、燃焼排ガ
スを外部に排出する排出管２４から構成されている。
前述の従来例の多数の小口径改質管の代りに、管径を大
きくし、かつその本数を少なくした同心二重構成の改質
管を使用したものが公知（特開平１ー３２０２０１号公
報）であり、これは図３のように構成されている。改質
器本体１は、断熱材からなる改質器容器２と、この改質
器容器２内に収納固定され、下端側を閉じるように底面
を有する同心二重管構成（断面が変形Ｕ字形円筒構成）
の改質管３と、この改質管３の内部に配設され、内側改
質室３１と外側改質室３２に仕切る仕切り円筒２２と、
各改質室３１，３２内にそれぞれ充填される改質触媒２
５，２６と、改質管３の内側空間に形成されている燃焼
室２１の上部側に配設されているバーナ２０と、改質器
容器２内にに形成されバーナ２０で燃焼された燃焼ガス
通路２３と、改質器容器２の一部に配設され、燃焼排ガ
スを外部に排出する排出管２４から構成されている。
【０００５】このような構成のものにおいて、バーナ２
０にて燃焼を行うと、燃焼ガスは、燃焼室２１、燃焼ガ
ス通路２３内を矢印のように流れ、改質管３内の改質触
媒２５，２６が順次加熱され、排出管２４から改質器容
器２の外部に排出される。そして、改質原料ガスとして
の天然メタンガスを改質管３の内側改質室３１の上側か
ら流入させると、天然ガスは加熱された改質触媒２５か
ら改質触媒２６へと流れ、改質触媒２５，２６の作用に
より水蒸気改質されて水素に富むガスに改質され、この
改質されたガスは、外側改質室３２の上端側から、外部
例えば燃料電池に送出される。
０にて燃焼を行うと、燃焼ガスは、燃焼室２１、燃焼ガ
ス通路２３内を矢印のように流れ、改質管３内の改質触
媒２５，２６が順次加熱され、排出管２４から改質器容
器２の外部に排出される。そして、改質原料ガスとして
の天然メタンガスを改質管３の内側改質室３１の上側か
ら流入させると、天然ガスは加熱された改質触媒２５か
ら改質触媒２６へと流れ、改質触媒２５，２６の作用に
より水蒸気改質されて水素に富むガスに改質され、この
改質されたガスは、外側改質室３２の上端側から、外部
例えば燃料電池に送出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上述べた図３の従来
例では、改質管１の外側改質室（被加熱室）３２に、改
質触媒２６が充填されているだけで、リターンパスが形
成されていないので、改質触媒２６層で改質反応した生
成ガスは、高温のままで改質器本体１の外部に排出され
ることから、改質装置としての熱効率が悪い。また、バ
ーナ２０が改質管３の内側に配設されているので、バー
ナ２０の熱が改質触媒３１から３２へと伝熱されること
から、改質触媒３１，３２の半径方向の温度分布の大き
さが大きくなり、改質器本体のが容積が大形化する。本
発明は熱効率が向上し、小形化を図ることができる改質
装置を提供することを目的とする。
例では、改質管１の外側改質室（被加熱室）３２に、改
質触媒２６が充填されているだけで、リターンパスが形
成されていないので、改質触媒２６層で改質反応した生
成ガスは、高温のままで改質器本体１の外部に排出され
ることから、改質装置としての熱効率が悪い。また、バ
ーナ２０が改質管３の内側に配設されているので、バー
ナ２０の熱が改質触媒３１から３２へと伝熱されること
から、改質触媒３１，３２の半径方向の温度分布の大き
さが大きくなり、改質器本体のが容積が大形化する。本
発明は熱効率が向上し、小形化を図ることができる改質
装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、改質器容器内に、内側管と外側管からなる同
心二重管構成であって、該内側管と外側管の一端が閉塞
された改質管に設けて、改質器容器の中央部に被加熱室
を形成し、かつこの被加熱室の周囲に加熱室を形成し、
前記加熱室に高温ガス流路を形成し、前記被加熱室に高
温ガスのうち使用済みの排ガスを排出する排出路を形成
すると共に、この排出路と前記改質管の間に伝熱充填層
を形成し、前記改質管の内部空間に同心二重管構成の触
媒層内管を配設し、この触媒層内管と前記改質管との空
間に触媒充填層を形成し、かつ前記触媒層内管の内側空
間に筒状の仕切体を配設し、この内周側と外周側にそれ
ぞれ生成ガスが通過するようにリターンパスを形成し、
前記高温ガスを前記伝熱充填層を通した後の排ガスを前
記排出路から排出し、前記改質管の内側管と前記触媒層
内管との間にある触媒充填層側から原料ガスを通過させ
るとともに、その後前記改質管の外側管と前記触媒層内
管との間にある触媒充填層側に原料ガスを通過させる際
に、前記原料ガスが改質され、この改質された生成ガス
が前記リターンパスをすべて通過した後、前記改質器容
器外部に取出せるようにしたものである。
するため、改質器容器内に、内側管と外側管からなる同
心二重管構成であって、該内側管と外側管の一端が閉塞
された改質管に設けて、改質器容器の中央部に被加熱室
を形成し、かつこの被加熱室の周囲に加熱室を形成し、
前記加熱室に高温ガス流路を形成し、前記被加熱室に高
温ガスのうち使用済みの排ガスを排出する排出路を形成
すると共に、この排出路と前記改質管の間に伝熱充填層
を形成し、前記改質管の内部空間に同心二重管構成の触
媒層内管を配設し、この触媒層内管と前記改質管との空
間に触媒充填層を形成し、かつ前記触媒層内管の内側空
間に筒状の仕切体を配設し、この内周側と外周側にそれ
ぞれ生成ガスが通過するようにリターンパスを形成し、
前記高温ガスを前記伝熱充填層を通した後の排ガスを前
記排出路から排出し、前記改質管の内側管と前記触媒層
内管との間にある触媒充填層側から原料ガスを通過させ
るとともに、その後前記改質管の外側管と前記触媒層内
管との間にある触媒充填層側に原料ガスを通過させる際
に、前記原料ガスが改質され、この改質された生成ガス
が前記リターンパスをすべて通過した後、前記改質器容
器外部に取出せるようにしたものである。
【０００８】
【作用】本発明によれば、改質容器内部の外周側に得ら
れる高温ガスにより、原料ガスが触媒充填層を通過する
際に生成される生成ガスは、リターンパスを通過した
後、改質容器外部に取出せるようにしたので、熱効率が
向上し、小形化を図ることができる。
れる高温ガスにより、原料ガスが触媒充填層を通過する
際に生成される生成ガスは、リターンパスを通過した
後、改質容器外部に取出せるようにしたので、熱効率が
向上し、小形化を図ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の改質装置の実施例について図
面を参照して説明する。図１はその一実施例を示す縦断
面図であり、改質器容器１は、例えばセラミックウール
あるいはグラスウールからなる断熱層２が形成され、改
質器容器１内には底面側に円筒状であって燃焼ガスが通
過可能に穴を有する目皿６が配設され、この上部に同心
二重管構成の改質管３が配設され、これにより加熱室Ｒ
1 と被加熱室Ｒ2 に仕切られている。
面を参照して説明する。図１はその一実施例を示す縦断
面図であり、改質器容器１は、例えばセラミックウール
あるいはグラスウールからなる断熱層２が形成され、改
質器容器１内には底面側に円筒状であって燃焼ガスが通
過可能に穴を有する目皿６が配設され、この上部に同心
二重管構成の改質管３が配設され、これにより加熱室Ｒ
1 と被加熱室Ｒ2 に仕切られている。
【００１０】改質管３は大口径の外側管３４と小口径の
内側管３５が同心状に配置され、外側管３４と小口径の
内側管３５の一端側が底部板体３４により閉塞され、こ
れにより気密を保っている。そして、改質管３の内部空
間に、改質管３と同様な構成の同心二重管構成で、か
つ、底部が閉塞された触媒層内管４０が配設されてい
る。触媒層内管４０と改質管３の空間は、被加熱領域で
あり、ここに往復流路を形成するごとく改質触媒が充填
され、これにより触媒充填層４が形成されている。
内側管３５が同心状に配置され、外側管３４と小口径の
内側管３５の一端側が底部板体３４により閉塞され、こ
れにより気密を保っている。そして、改質管３の内部空
間に、改質管３と同様な構成の同心二重管構成で、か
つ、底部が閉塞された触媒層内管４０が配設されてい
る。触媒層内管４０と改質管３の空間は、被加熱領域で
あり、ここに往復流路を形成するごとく改質触媒が充填
され、これにより触媒充填層４が形成されている。
【００１１】改質管３の内側管３５と触媒層内管４０の
上部には、原料ガスを触媒充填層４に流入させるための
原料ガス流入管１３および原料ガスヘッダ１７が配設さ
れ、改質管３の外側管３４と触媒層内管４０の上部に
は、改質ガスを改質器容器１外部に取出す改質ガス流出
管１４および生成ガスヘッダ１８が配設されている。
上部には、原料ガスを触媒充填層４に流入させるための
原料ガス流入管１３および原料ガスヘッダ１７が配設さ
れ、改質管３の外側管３４と触媒層内管４０の上部に
は、改質ガスを改質器容器１外部に取出す改質ガス流出
管１４および生成ガスヘッダ１８が配設されている。
【００１２】被加熱室Ｒ2 の中央位置に、改質器容器１
外部に加熱に使用された後の排ガスを取出すための排ガ
ス流出管５が植立され、改質器容器１の内部と外部が連
通されている。排ガス流出管５と改質管３の間に、伝熱
充填粒子７１が充填され、これにより伝熱充填層７が形
成されている。
外部に加熱に使用された後の排ガスを取出すための排ガ
ス流出管５が植立され、改質器容器１の内部と外部が連
通されている。排ガス流出管５と改質管３の間に、伝熱
充填粒子７１が充填され、これにより伝熱充填層７が形
成されている。
【００１３】改質管３の内側管の内部に、円筒状の仕切
板８が配設され、この内周面および外周面にスペーサ９
がそれぞれ螺旋状に形成され、これにより後述する生成
ガスがスペーサ９間を螺旋状に流下または流上する生成
ガスのリターンパス１０が形成されている。
板８が配設され、この内周面および外周面にスペーサ９
がそれぞれ螺旋状に形成され、これにより後述する生成
ガスがスペーサ９間を螺旋状に流下または流上する生成
ガスのリターンパス１０が形成されている。
【００１４】加熱室Ｒ1 には、リング状の燃焼用バーナ
１２が配設され、これは外側の空気管１２２と内側の燃
料管１２１を有し、それぞれの管１２１，１２２の下部
の管壁には、バーナノズル１５１，１５２が設けられて
いる。燃焼用バーナ１２には、燃焼空気を導入する空気
流入管４１および燃料ガスを導入する燃料ガス流入管１
１が接続されている。そして、前記伝熱充填層入口に設
ける目皿６の流路面積を、内側の伝熱充填層７の流路面
積より大きくなるように形成されている。
１２が配設され、これは外側の空気管１２２と内側の燃
料管１２１を有し、それぞれの管１２１，１２２の下部
の管壁には、バーナノズル１５１，１５２が設けられて
いる。燃焼用バーナ１２には、燃焼空気を導入する空気
流入管４１および燃料ガスを導入する燃料ガス流入管１
１が接続されている。そして、前記伝熱充填層入口に設
ける目皿６の流路面積を、内側の伝熱充填層７の流路面
積より大きくなるように形成されている。
【００１５】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。加熱用燃料ガス流入管１１から
導入される燃料ガスと空気流入管４１から導入される燃
焼用空気は、燃焼用バーナ１２に設けられているバーナ
ノズル１５１，１５２より、加熱室Ｒ1 内に噴出され、
燃焼室で燃焼される。これにより、得られる燃焼高温ガ
スにより改質管３の外側管３４の管壁が加熱される。こ
の場合、外側管３４の反対側に、断熱層２が形成されて
いるので、ほとんどの熱量が外側管３４側に反射され
る。
動作について説明する。加熱用燃料ガス流入管１１から
導入される燃料ガスと空気流入管４１から導入される燃
焼用空気は、燃焼用バーナ１２に設けられているバーナ
ノズル１５１，１５２より、加熱室Ｒ1 内に噴出され、
燃焼室で燃焼される。これにより、得られる燃焼高温ガ
スにより改質管３の外側管３４の管壁が加熱される。こ
の場合、外側管３４の反対側に、断熱層２が形成されて
いるので、ほとんどの熱量が外側管３４側に反射され
る。
【００１６】そして、燃焼高温ガスは、外側改質管３４
を加熱しながら流下し、下部に配設されている目皿６に
形成されている穴より、伝熱充填層７に入り、伝熱充填
層７内を上昇して内側改質管３５を加熱して上部で反転
して、中央の排ガス流出管５を流下して改質器容器１外
部に排出される。
を加熱しながら流下し、下部に配設されている目皿６に
形成されている穴より、伝熱充填層７に入り、伝熱充填
層７内を上昇して内側改質管３５を加熱して上部で反転
して、中央の排ガス流出管５を流下して改質器容器１外
部に排出される。
【００１７】原料ガスは、原料ガス流入管１３からヘッ
ダ１７に入り、触媒充填層４の内側に入り、流下し、下
端で上昇して触媒層上部出口１９を出て、外側のリター
ンパス１０に入り、流下して下部で反転し、リターンパ
ス１０の内側を上昇して生成ガスヘッダ１８に出て、改
質ガス流出管１４に出る。この間に、外側管３４および
内側管３５の管壁より加熱され、触媒充填層４内で化学
反応が行われ、例えばメタンガスと水蒸気からなる原料
ガスが改質されて水素と一酸化炭素に変わり、リターン
パス１０で十分温度は低下して改質ガス流出管１４から
流出する。
ダ１７に入り、触媒充填層４の内側に入り、流下し、下
端で上昇して触媒層上部出口１９を出て、外側のリター
ンパス１０に入り、流下して下部で反転し、リターンパ
ス１０の内側を上昇して生成ガスヘッダ１８に出て、改
質ガス流出管１４に出る。この間に、外側管３４および
内側管３５の管壁より加熱され、触媒充填層４内で化学
反応が行われ、例えばメタンガスと水蒸気からなる原料
ガスが改質されて水素と一酸化炭素に変わり、リターン
パス１０で十分温度は低下して改質ガス流出管１４から
流出する。
【００１８】このようなことから、熱効率が向上し、小
形化を図ることができる。このことは次の実験結果から
も明らかである。すなわち、図２はこれを説明するため
のもので、図３の従来の改質装置と図１の実施例の改質
装置について、温度分布の比較を示したものである。図
２の横軸は、触媒層内部の流路に沿った距離であり、縦
軸は温度を示している。曲線６０と曲線６１は、本実施
例の燃焼加熱側ガスの温度と、被加熱側である触媒層内
のガスの温度分布を示してある。いずれも、上部から入
って中間点では最下点に達し、再び上部に流出する。そ
れぞれの曲線につけた矢印６２は流れの方向を示してい
る。
形化を図ることができる。このことは次の実験結果から
も明らかである。すなわち、図２はこれを説明するため
のもので、図３の従来の改質装置と図１の実施例の改質
装置について、温度分布の比較を示したものである。図
２の横軸は、触媒層内部の流路に沿った距離であり、縦
軸は温度を示している。曲線６０と曲線６１は、本実施
例の燃焼加熱側ガスの温度と、被加熱側である触媒層内
のガスの温度分布を示してある。いずれも、上部から入
って中間点では最下点に達し、再び上部に流出する。そ
れぞれの曲線につけた矢印６２は流れの方向を示してい
る。
【００１９】これに対して、図３の従来の改質装置の温
度分布は、曲線６３と曲線６４に示すごとく、いずれも
流入点における温度は同一であるが、本実施例の改質装
置と従来の改質装置の温度分布を比較すると、その差は
大きな相違が見られる。加熱側流体の温度は、従来の改
質装置では曲線６３に示すごとく、なだらかな温度低下
で中間点まできて、伝熱充填層に入って急激に低下す
る。この影響で、被加熱側触媒層の温度分布を、流入す
る触媒層入口温度を両方同一温度について比較した結
果、曲線６１と曲線６４の相違が見られた。従来の改質
装置が曲線６４に示すごとく、なかなか温度が上昇しな
いのに対して、本実施例の改質装置の曲線６１は、最初
の半分の中間点に行くまでの間急激に上昇する。これ
は、改質反応による吸熱が行われた上に温度は上昇す
る。そして、中間点以降では、吸熱と入熱がバランスし
てほとんど平坦な温度分布を示している。
度分布は、曲線６３と曲線６４に示すごとく、いずれも
流入点における温度は同一であるが、本実施例の改質装
置と従来の改質装置の温度分布を比較すると、その差は
大きな相違が見られる。加熱側流体の温度は、従来の改
質装置では曲線６３に示すごとく、なだらかな温度低下
で中間点まできて、伝熱充填層に入って急激に低下す
る。この影響で、被加熱側触媒層の温度分布を、流入す
る触媒層入口温度を両方同一温度について比較した結
果、曲線６１と曲線６４の相違が見られた。従来の改質
装置が曲線６４に示すごとく、なかなか温度が上昇しな
いのに対して、本実施例の改質装置の曲線６１は、最初
の半分の中間点に行くまでの間急激に上昇する。これ
は、改質反応による吸熱が行われた上に温度は上昇す
る。そして、中間点以降では、吸熱と入熱がバランスし
てほとんど平坦な温度分布を示している。
【００２０】従来の装置の外側加熱層の下半分を伝熱充
填層の入口のみが伝熱が良く高温になるが、平坦な均一
温度を保つことができない。これに対して、本実施例の
場合には、外側と内側と同一幅の伝熱充填層にしても内
側の方が流路断面積が縮小する効果があるので、出口側
の内側の温度分布を上げることが可能になる。従って、
本実施例装置は、従来装置に比べて同一伝熱面積の装置
について比較した場合、本実施例装置の方が入熱が多い
分だけ、メタンガスから水素への改質反応が進行し、転
化率が高い値を示すものと考えられる。また、同一転化
率を得る装置を作るためには、伝熱面積が従来装置の７
５％で良いことになる。この場合、同一性能を得る改質
装置の改質器容器１の容積を従来の改質装置の約５０％
に減少させることができるということがわかった。
填層の入口のみが伝熱が良く高温になるが、平坦な均一
温度を保つことができない。これに対して、本実施例の
場合には、外側と内側と同一幅の伝熱充填層にしても内
側の方が流路断面積が縮小する効果があるので、出口側
の内側の温度分布を上げることが可能になる。従って、
本実施例装置は、従来装置に比べて同一伝熱面積の装置
について比較した場合、本実施例装置の方が入熱が多い
分だけ、メタンガスから水素への改質反応が進行し、転
化率が高い値を示すものと考えられる。また、同一転化
率を得る装置を作るためには、伝熱面積が従来装置の７
５％で良いことになる。この場合、同一性能を得る改質
装置の改質器容器１の容積を従来の改質装置の約５０％
に減少させることができるということがわかった。
【００２１】従来の改質装置で、伝熱充填層が改質管全
長に亘って設けていない場合、すなわち、途中から伝熱
充填層が始まる場合、この伝熱充填層入口で伝熱効率が
良くなるため、改質管管壁の温度が急上昇する。従っ
て、下部の伝熱充填層入口の目皿６の流路面積は、伝熱
充填層４の中間における流路面積より大きくとって徐々
に流路面積が縮小し、改質管３の内側改質管３５の内壁
を加熱することにより、急激な温度上昇を避けることが
できる。
長に亘って設けていない場合、すなわち、途中から伝熱
充填層が始まる場合、この伝熱充填層入口で伝熱効率が
良くなるため、改質管管壁の温度が急上昇する。従っ
て、下部の伝熱充填層入口の目皿６の流路面積は、伝熱
充填層４の中間における流路面積より大きくとって徐々
に流路面積が縮小し、改質管３の内側改質管３５の内壁
を加熱することにより、急激な温度上昇を避けることが
できる。
【００２２】また、本実施例の改質装置は、改質管３の
閉じた一端を下端側に配設してあるため、従来装置の一
例としてその上下が逆のものがあるが、これと伝熱触媒
層を対比してみると、下端で触媒が充填されているた
め、改質管の内側の境膜熱伝達率が大きいので、問題が
ない。ところが、従来の改質管の閉じた一端が上端にあ
るものでは、改質管の内壁は触媒粒子で常に充填するこ
とできず、改質管の膨脹で運転中にはどうやっても空間
ができてしまい、改質管の温度が上昇してしまうため、
断熱材を被せる必要がある。
閉じた一端を下端側に配設してあるため、従来装置の一
例としてその上下が逆のものがあるが、これと伝熱触媒
層を対比してみると、下端で触媒が充填されているた
め、改質管の内側の境膜熱伝達率が大きいので、問題が
ない。ところが、従来の改質管の閉じた一端が上端にあ
るものでは、改質管の内壁は触媒粒子で常に充填するこ
とできず、改質管の膨脹で運転中にはどうやっても空間
ができてしまい、改質管の温度が上昇してしまうため、
断熱材を被せる必要がある。
【００２３】さらに、本実施例の改質装置は、改質生成
ガスのリターンパス１０もその間隙を保つため、スペー
サ９が必要であるが、このスペーサ９は、螺旋状に配設
されているので、伝熱特性が改善される。
ガスのリターンパス１０もその間隙を保つため、スペー
サ９が必要であるが、このスペーサ９は、螺旋状に配設
されているので、伝熱特性が改善される。
【００２４】本発明は、以上述べた実施例に限定され
ず、例えば次のように変形してもよい。図１の実施例で
は、排ガス流出管５が小口径のものを示したが、これら
の管径を大きいものと小さいものを組合わせた構成であ
っても良い。この場合には、排ガス流出管が多重管の間
が環状になり、その内側に断熱層を介して内側のバーナ
および燃焼室が設けられる。さらに、改質器の中に、一
組の二重管構成の改質管だけでなく、複数組の二重管構
成の改質管を並設する場合であってもよい。さらに、図
１の実施例の構造全体を上下反転させた構造でも良い。
ず、例えば次のように変形してもよい。図１の実施例で
は、排ガス流出管５が小口径のものを示したが、これら
の管径を大きいものと小さいものを組合わせた構成であ
っても良い。この場合には、排ガス流出管が多重管の間
が環状になり、その内側に断熱層を介して内側のバーナ
および燃焼室が設けられる。さらに、改質器の中に、一
組の二重管構成の改質管だけでなく、複数組の二重管構
成の改質管を並設する場合であってもよい。さらに、図
１の実施例の構造全体を上下反転させた構造でも良い。
【００２５】
【発明の効果】以上述べた本発明によれば、熱効率が向
上し、小形化を図ることができる改質装置を提供するこ
とができる。
上し、小形化を図ることができる改質装置を提供するこ
とができる。
【図１】本発明の改質装置の一実施例を示す概略縦断面
図。
図。
【図２】図１の実施例の作用効果を説明するための図。
【図３】従来の改質装置の一例を示す概略断面図。
１…改質器容器、３…二重改質管、４…改質触媒層、５
…排ガス流出管、６…目皿、７…伝熱充填層、８…仕切
板、９…スペーサ、１０…リターンパス、１１…燃料ガ
ス流入管、１２…バーナ、１３…原料ガス流入管、１４
…改質ガス流出管、１５…空気流入管、Ｒ1 …加熱室、
Ｒ2 …被加熱室。
…排ガス流出管、６…目皿、７…伝熱充填層、８…仕切
板、９…スペーサ、１０…リターンパス、１１…燃料ガ
ス流入管、１２…バーナ、１３…原料ガス流入管、１４
…改質ガス流出管、１５…空気流入管、Ｒ1 …加熱室、
Ｒ2 …被加熱室。
Claims (1)
- 【請求項１】改質器容器内に、内側管と外側管からなる
同心二重管構成であって、該内側管と外側管の一端が閉
塞された改質管に設けて、改質器容器の中央部に被加熱
室を形成し、かつこの被加熱室の周囲に加熱室を形成
し、 前記加熱室に高温ガス流路を形成し、前記被加熱室に高
温ガスのうち使用済みの排ガスを排出する排出路を形成
すると共に、この排出路と前記改質管の間に伝熱充填層
を形成し、 前記改質管の内部空間に同心二重管構成の触媒層内管を
配設し、この触媒層内管と前記改質管との空間に触媒充
填層を形成し、かつ前記触媒層内管の内側空間に筒状の
仕切体を配設し、この内周側と外周側にそれぞれ生成ガ
スが通過するようにリターンパスを形成し、 前記高温ガスを前記伝熱充填層を通した後の排ガスを前
記排出路から排出し、前記改質管の内側管と前記触媒層
内管との間にある触媒充填層側から原料ガスを通過させ
るとともに、その後前記改質管の外側管と前記触媒層内
管との間にある触媒充填層側に原料ガスを通過させる際
に、前記原料ガスが改質され、この改質された生成ガス
が前記リターンパスをすべて通過した後、前記改質器容
器外部に取出せるようにした改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3133029A JPH06211501A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3133029A JPH06211501A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06211501A true JPH06211501A (ja) | 1994-08-02 |
Family
ID=15095141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3133029A Pending JPH06211501A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06211501A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998008771A3 (en) * | 1996-08-26 | 1998-06-25 | Little Inc A | Method and apparatus for converting hydrocarbon fuel into hydrogen gas and carbon dioxide |
| WO2002096797A3 (en) * | 2001-05-30 | 2003-11-13 | Nuvera Fuel Cells Inc | Heat transfer optimization in multishell reformer |
| US6986797B1 (en) | 1999-05-03 | 2006-01-17 | Nuvera Fuel Cells Inc. | Auxiliary reactor for a hydrocarbon reforming system |
| US7066973B1 (en) | 1996-08-26 | 2006-06-27 | Nuvera Fuel Cells | Integrated reformer and shift reactor |
| JP2006240916A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 改質器 |
| WO2007125870A1 (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Panasonic Corporation | 水素生成装置の製造方法 |
| US7507384B2 (en) | 2002-06-13 | 2009-03-24 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Preferential oxidation reactor temperature regulation |
-
1991
- 1991-06-04 JP JP3133029A patent/JPH06211501A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998008771A3 (en) * | 1996-08-26 | 1998-06-25 | Little Inc A | Method and apparatus for converting hydrocarbon fuel into hydrogen gas and carbon dioxide |
| US6126908A (en) * | 1996-08-26 | 2000-10-03 | Arthur D. Little, Inc. | Method and apparatus for converting hydrocarbon fuel into hydrogen gas and carbon dioxide |
| US7066973B1 (en) | 1996-08-26 | 2006-06-27 | Nuvera Fuel Cells | Integrated reformer and shift reactor |
| US6986797B1 (en) | 1999-05-03 | 2006-01-17 | Nuvera Fuel Cells Inc. | Auxiliary reactor for a hydrocarbon reforming system |
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| US7367996B2 (en) | 2001-05-30 | 2008-05-06 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Heat transfer optimization in multi shelled reformers |
| US7507384B2 (en) | 2002-06-13 | 2009-03-24 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Preferential oxidation reactor temperature regulation |
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| WO2007125870A1 (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Panasonic Corporation | 水素生成装置の製造方法 |
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