JPH0669882B2 - 内部熱交換型水蒸気改質装置 - Google Patents

内部熱交換型水蒸気改質装置

Info

Publication number
JPH0669882B2
JPH0669882B2 JP60166231A JP16623185A JPH0669882B2 JP H0669882 B2 JPH0669882 B2 JP H0669882B2 JP 60166231 A JP60166231 A JP 60166231A JP 16623185 A JP16623185 A JP 16623185A JP H0669882 B2 JPH0669882 B2 JP H0669882B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tube
gas
steam reforming
pipe
reaction
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
Application number
JP60166231A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6227304A (ja
Inventor
哲夫 前島
俊尚 鈴木
直樹 酒井
潔久 向井
増夫 太田
政己 奥
俊彦 平林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Chiyoda Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Chiyoda Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp, Chiyoda Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP60166231A priority Critical patent/JPH0669882B2/ja
Publication of JPS6227304A publication Critical patent/JPS6227304A/ja
Publication of JPH0669882B2 publication Critical patent/JPH0669882B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • 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】 〔技術分野〕 本発明は、炭化水素をスチーム改質し、改質ガスを得る
ための水蒸気改質装置に関するものである。さらに詳し
くは、本発明は、内管と外管とからなる2重管構造を有
し、その内管と外管との間に形成される環状空間部に水
蒸気改質触媒層を有し、かつその内管と外管とは一方の
端部において連絡している反応管の少なくとも1個を加
熱炉内に備えた内部熱交換型水蒸気改質装置に関するも
のである。
〔従来技術〕
従来、水素を製造するために、水蒸気改質触媒を充填し
た反応管の1個以上を炉内に配設し、これを高温に加熱
すると共に、この反応管に炭化水素とスチームとの混合
ガスを流通させて水蒸気改質反応させることにより、改
質ガス(水蒸気改質ガス)を得、次に得られた改質ガス
にスチームを添加して、これを別の一酸化炭素転化触媒
(シフト触媒)層を有する高温転化反応装置と低温転化
反応装置に順次送り、改質ガス中に含まれる一酸化炭素
とスチームを反応(一酸化炭素転化反応)させて水素と
二酸化炭素を主成分とする混合ガスを得、この混合ガス
から二酸化炭素の除去(脱炭酸)を行うことは知られて
いる。
このような水素の製造方法においては、水蒸気改質工程
から得られる水性ガスは約800℃程度の高温であり、一
方、一酸化炭素転化工程における反応温度は200〜450℃
で、前記水蒸気改質温度よりも相当に低い温度である。
そして、水蒸気改質反応は吸熱反応であるのに対し、一
酸化炭素転化反応は発熱反応である。従って、この水素
製造プロセスを効率よく実施するには、水蒸気改質工程
から得られる高温改質ガスの保有する熱量を、その改質
ガスを一酸化炭素転化工程に送る前に有効に回収し、再
利用すると共に、さらに一酸化炭素転化工程において、
効率的な除熱を行うことが必要である。
ところで、水蒸気改質工程から得られる改質ガスの保有
する高温熱量を回収するための装置としては、従来、温
度的制約による材質上の問題や、回収すべき熱量の大き
さ等を考慮し、さらに経済性、装置の安全性等を考慮し
て、廃熱ボイラーを用いるのが一般的である。
しかしながら、廃熱ボイラーの使用は、廃熱ボイラーで
発生するスチームを工場で完全消費し得る場合はよい
が、完全消費し得ない場合には、廃熱ボイラーで発生し
たスチームの一部又は全部を棄却しなければならず、熱
経済的に非常に効率の悪いものとなる。従って、このよ
うな場合には、廃熱ボイラーを用いない方法、例えば、
高温の熱交換器を採用せざるを得ないが、熱交換器を用
いる場合には、その材質や構造の面で種々の問題が生
じ、実際上は非常に大きな困難が伴う。
〔目的〕
本発明の目的は、水蒸気改質工程から得られる改質ガス
の持つ高温熱量を、廃熱ボイラーを用いることなく、有
効に再利用し得る装置を提供することにある。
〔構成〕
本発明によれば、内管と外管とからなる2重管構造を有
し、該内管と外管との間に形成される環状空間部に水蒸
気改質触媒層を有し、かつ該内管と外管は一方の端部で
連絡している反応管の少なくとも1個を加熱炉内に配設
した装置において、該反応管の内管内に、多数の水平円
板を垂直の支持軸に軸支させたものからなり、該円板の
外面と内管内側面との間隙Dが内管の内径に対して1〜
20%及び各円板間の間隔Lが円板直径に対して100〜300
%の範囲にあるバッフル部材を挿入したことを特徴とす
る。を特徴とする水蒸気改質装置が提供される。
次に、本発明を図面により説明する。図面は本発明の反
応管の断面説明図を示す。この反応管Aは、内管1と外
管2とからなる2重管構造を有し、内管と外管とは、一
方の端部(即ち、図面においては下端部)において連絡
している。即ち、内管1の下端は外管2の下部に開口し
ている。3は内管1の下端開口部に設けられた多数の微
細透孔を有する仕切板である。
内管1と外管2との間に形成される環状空間部には水蒸
気改質触媒が充填され、水蒸気改質触媒層4が形成され
る。
なお、本明細書でいう水蒸気改質触媒とは、炭化水素と
スチームとを反応させて改質ガスを得る場合に用いられ
る触媒を意味し、従来公知のものが用いられる。
内管1の内部には、バッフル部材Bが挿入される。第1
図に示したバッフル部材Bは、支持軸に円板を軸支した
構造のもので、その部分斜面図を第2図に示す。第2図
において、10は円板であり、11はその円板10の中心を通
る支持軸であり、円板10はその支持軸に適当な間隔を置
いて軸支されている。円板10の外面と内管内側面12との
間隙Dは、内管1の内径に対して1〜20%、好ましくは
3〜10%程度である。また、各円板10間の間隔Lは、円
板10の直径に対して100〜300%、好ましくは110〜150%
程度である。前記間隙Dが前記範囲よりも小さくなると
内管内を流れるガスの圧損失が大きくなる。一方、間隙
Dが前記範囲より大きくなるとその間隙Dを通るガス流
に対するその間隙Dに絞り効果が不十分になり、ガスの
流れに十分な乱れを生じさせることができなくなる。ま
た、前記各円板間の間隔Lが前記範囲よりも小さくなる
と内管内を流れるガスの圧損失が大きくなり、内管内を
流れるガスの各円板間の空間部におけるガスの半径方向
での混合が不十分になる。
前記構造の反応管においては、炭化水素とスチームとの
混合ガスは矢印5の方向から内管1と外管2との間に形
成された水蒸気改質触媒層4(以下、単に触媒層4とも
いう)を下降し、外管2の下部から仕切板3を介してバ
ッフル部材Bの挿入された内管1内を上昇し、矢印6の
方向に排出され、触媒層4を通過する間に水蒸気改質反
応を受ける。この場合、触媒層4に導入される炭化水素
とスチームとの混合ガスの温度は、通常300〜600℃、好
ましくは400〜500℃であり、この混合ガスは、触媒層4
を流下する間に外管2の表面からの入熱及び内管1の内
部を上昇する混合ガスとの熱交換による入熱によって加
熱され、外管2の下端部での温度は約800℃程度であ
る。
本発明者らの研究によれば、前記のようにして反応管内
において水蒸気改質反応を行う場合には、内管1の内部
に設けたバッフル部材の作用により、水蒸気改質装置の
効率が著しく改善されると共に、この水蒸気改質装置か
ら得られる混合ガスは、通常の水蒸気改質装置からの混
合ガスに比べて温度が低められ、内管と外管との間の触
媒層を下降するガスと、内管内を上昇するガスとの間の
有効な熱交換が達成されることが判明した。即ち、本発
明の場合、第1図及び第2図からわかるように、その内
管内には、多数の水平円板を垂直の支持軸に所定間隔を
置いて軸支させたバッフル部材Bが挿入されているた
め、内管内を上昇するガスは水平円板の下面に当り、そ
の流れ方向を半径に変え、これにより流れに乱れを生
じ、各円板間の空間部でのガスの均一混合が促進され
る。また、ガスは円板の外面と内管の内側面との間の空
隙Dを通って上昇するため、その空隙Dを通る際に、ガ
スは絞り効果を受け、その密度を増した状態で内管内側
面と接触し、これによって内管に対するガスの伝熱は促
進される。さらに、空隙Dを出たガスは急激な体積膨張
を生じ、乱流状態となるため、ガスの均一混合が促進さ
れる。本発明の場合、これらのことにより、内管内を上
昇する改質ガスからの内管への伝熱が著しく促進され、
改質ガスからの効果的な熱回収が達成される。
本発明の水蒸気改質装置は、前記構造の反応管の1個又
は2個以上を加熱炉内に配設したものである。第3図に
その装置の説明図を示す。第3図において、第1図で示
したものと同一の符号は同一の意味を有する。
第3図において、原料としての炭化水素とスチームとの
混合ガスは、導管21から装置内に導入される。この場
合、混合ガスの温度は300〜600℃、好ましくは400〜500
℃である。炭化水素としては、メタン、エタン、プロパ
ン等の低級炭化水素の他、ナフサ等も使用される。スチ
ームと炭化水素との割合は、炭化水素中の炭素1重量部
に対し、スチーム3〜6重量部、好ましくは3.7〜5.3重
量部の割合である。
導管21から導入された原料ガスは、各反応管Aの内管1
と外管2との間の水蒸気改質触媒層4内に導入された
後、バッフル部材Bを挿入した内管1内を通過し、得ら
れた生成ガスは、ガス捕集管22を通って、生成ガス排出
口23から排出される。反応管Aを加熱するための熱は、
バーナ部25から与えられ、燃焼廃ガスはその排出管24を
通って排出される。排出口23から排出された生成ガス温
度は、原料ガス温度より10〜100℃高温であり、その組
成は乾燥基準で、通常水素74〜78%、一酸化炭素10〜15
%、二酸化炭素8〜13%である。
本発明の装置から得られた生成ガスは、さらに一酸化炭
素転化反応器でスチームと一酸化炭素とを反応させて、
一酸化炭素含量をさらに低下させると共に、水素含量を
さらに増大させ、得られた転化反応ガスは脱炭酸処理し
て、生成ガス中に含まれる二酸化炭素を除去し、高純度
水素ガスを得る。
〔実施例〕
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例 第1図に示した構造の第2図に示したバッフル部材(円
板を支持軸に円板間隔400mmで軸支したもの)を内管に
挿入した反応管を用いて、天然ガスの水蒸気改質を行っ
た。この場合の反応条件は表−1に示した通りである。
天然ガスに対するスチームの割合は、天然ガス中の炭素
1重量部に対し5.1重量部の割合である。
また、比較のために、反応管として、内管の内部に充填
物を充填しない以外は同一の反応管(比較例1)及び内
管の内部に丸棒を内管と同軸になるように挿入した以外
は同一の反応管(比較例2)をそれぞれ用いて反応を行
った。
なお、前記各反応試験においては、外部からの供給熱量
(バーナ燃焼負荷)を同じにすると共に、反応生成ガス
中のメタン残量がほぼ等量となるように、天然ガス供給
量を変化させた。以上の試験結果を表−1に示す。
なお、表−1に示した回収熱量と外管通入熱量との比
は、内管を通る水蒸気改質ガスとの熱交換によって内管
を通して触媒層(内管と外管との間の環状空間部に形成
された水蒸気改質触媒層)に入る熱量と、加熱炉内での
外管の表面加熱によって外管を通して触媒層に入る熱量
との比を意味する。また、天然ガス処理能賄比は、同一
メタン濃度の反応器出口ガスを与える場合の天然ガス供
給量を、比較例1の天然ガス供給量(63.6kg/時)を1
とした相対量で表わすものである。
(比較例3) 実施例1において、内管内部に、渦巻状(ラセン状)羽
根を中心軸に軸支したバッフル部材を、内管内面と羽根
の外面との間隙5mm及び羽根間隔(渦巻ピッチ)25.0mm
の条件で挿入した反応管を用いた以外は同様にして反応
試験を行った。その結果、天然ガス供給量78.0kg/時、
反応器出口ガス温度518℃、内管での圧損失<0.01kg/cm
2、回収熱量と外管通入熱量との比0.32及び天然ガス処
理能力比1.23(78.0/63.6=1.23)の成績を得た。
〔効果〕
前記実施例及び比較例の結果から、本発明の装置は、バ
ッフル部材の使用により、同一規模の装置での天然ガス
処理量が向上することが明らかである。また、本発明で
使用するバッフル部材は製作が容易であるという利点を
有する。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の水蒸気改質装置に用いる反応管の断面
説明図、第2図はバッフル部材の1例についての部分斜
面図、第3図は本発明の装置の説明図である。 1……内管、2……外管、3……仕切板、4……水蒸気
改質触媒層、21……原料ガス導入管、23……生成ガス排
出管、24……燃焼排ガス排出管、A……反応管、B……
バッフル部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向井 潔久 神奈川県横浜市港南区東永谷1の2の22 (72)発明者 太田 増夫 神奈川県横浜市緑区竹山4の2 (72)発明者 奥 政己 神奈川県大和市福田7の1の6 (72)発明者 平林 俊彦 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番2 号 三菱電機株式会社神戸製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−102804(JP,A) 実開 昭59−193828(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内管と外管とからなる2重管構造を有し、
    該内管と外管との間に形成される環状空間部に水蒸気改
    質触媒層を有し、かつ該内管と外管とは一方の端部で連
    絡している反応管の少なくとも1個を加熱炉内に配設し
    た装置において、該反応管の内管内に、多数の水平円板
    を垂直の支持軸に軸支させたものからなり、該円板の外
    面と内管内側面との間隙Dが内管の内径に対して1〜20
    %及び各円板間の間隔Lが円板直径に対して100〜300%
    の範囲にあるバッフル部材を挿入したことを特徴とする
    水蒸気改質装置。
JP60166231A 1985-07-26 1985-07-26 内部熱交換型水蒸気改質装置 Expired - Lifetime JPH0669882B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60166231A JPH0669882B2 (ja) 1985-07-26 1985-07-26 内部熱交換型水蒸気改質装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60166231A JPH0669882B2 (ja) 1985-07-26 1985-07-26 内部熱交換型水蒸気改質装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6227304A JPS6227304A (ja) 1987-02-05
JPH0669882B2 true JPH0669882B2 (ja) 1994-09-07

Family

ID=15827540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60166231A Expired - Lifetime JPH0669882B2 (ja) 1985-07-26 1985-07-26 内部熱交換型水蒸気改質装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0669882B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021193657A1 (ja) 2020-03-26 2021-09-30 大阪瓦斯株式会社 反応装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4356198B2 (ja) * 2000-06-14 2009-11-04 トヨタ自動車株式会社 燃料改質装置
US7431746B2 (en) * 2004-12-09 2008-10-07 Fuelcell Energy, Inc. High performance internal reforming unit for high temperature fuel cells
JP2006231301A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 廃棄物ガス化装置
CN116265380B (zh) * 2022-10-17 2025-07-04 四川创达新能科技有限公司 热交换组件、蒸汽重整制氢转化管及蒸汽重整制氢转化炉

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59102804A (ja) * 1982-12-01 1984-06-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料改質装置
JPS59193828U (ja) * 1983-06-07 1984-12-22 三菱電機株式会社 改質反応管

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021193657A1 (ja) 2020-03-26 2021-09-30 大阪瓦斯株式会社 反応装置
EP4129461A4 (en) * 2020-03-26 2024-04-03 Osaka Gas Co., Ltd. REACTION DEVICE
US12544729B2 (en) 2020-03-26 2026-02-10 Osaka Gas Co., Ltd. Reactor

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6227304A (ja) 1987-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4824658A (en) Production of synthesis gas using convective reforming
AU728728B2 (en) Synthesis gas production by steam reforming using catalyzed hardware
CN1124226C (zh) 制备合成气的方法和反应器系统
JP6498689B2 (ja) 水蒸気改質
US5006131A (en) Apparatus for production of synthesis gas using convective reforming
US4932981A (en) Apparatus for the production of gas
CN101412496B (zh) 分段式烃/蒸汽重整设备和方法
US3334971A (en) Catalytically reforming hydrocarbon and steam mixtures
JP2000516902A (ja) 炭化水素燃料を水素ガスと二酸化炭素に転化する方法及び装置
JPS6158801A (ja) 炭化水素を改質する方法及び反応器
NL8500238A (nl) Autothermische bereiding van synthesegas.
CN105771812A (zh) 重整烃的方法
US20040197246A1 (en) Fuel processing reactor with internal heat exchange for low pressure gas stream
JPH0669882B2 (ja) 内部熱交換型水蒸気改質装置
JP2787773B2 (ja) 水素を製造するのに適した装置及び方法
GB2082623A (en) Producing gaseous mixture containing hydrogen and nitrogen
Shishavan et al. An application of a Pd-based membrane in a multistage spherical styrene monomer production process for hydrogen extraction
GB2132111A (en) Reaction tube for an exothermic heterogeneously catalysed gas reaction
US3595628A (en) Apparatus for reforming hydrocarbons
JPH0641361B2 (ja) 水蒸気改質装置
CA1116856A (en) Apparatus for mixing reacting gases in oxygen reforming reactors
JP3432298B2 (ja) 燃料改質装置
JPS61161133A (ja) 吸熱反応装置
JPS59102801A (ja) 炭化水素の改質装置
JPH0764521B2 (ja) 燃料改質装置

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term