JPH07291602A - 改質装置 - Google Patents
改質装置Info
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- JPH07291602A JPH07291602A JP6092766A JP9276694A JPH07291602A JP H07291602 A JPH07291602 A JP H07291602A JP 6092766 A JP6092766 A JP 6092766A JP 9276694 A JP9276694 A JP 9276694A JP H07291602 A JPH07291602 A JP H07291602A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
傾斜を防止し、触媒層の温度分布の差を軽減することを
目的とする。 【構成】 触媒層１０の触媒が充填当初より密につま
り、触媒層１０の上面が下方に下がったとしても、触媒
層１０上に設けられた伝熱粒子層１２の伝熱粒子は触媒
層１０上面の動きに伴ってスムーズに下方に下がるの
で、触媒層１０と伝熱粒子層１２との間に空間が生じる
ことはない。また、伝熱粒子上の押さえ板１３はバネ１
４よって弾発付勢されているので、触媒層１０は、常に
伝熱粒子層１２と押さえ板１３によって押さえられた状
態になっている。更に、伝熱粒子層１２は加熱空間から
得られる熱によって昇温されているので、触媒層１０上
方が保温される状態となり、触媒層１０の温度分布を軽
減する。加えて、燃料ガスが触媒層１０の上方から供給
される場合、燃料ガスは伝熱粒子層１２中を通過する際
に、伝熱粒子層１１の伝熱粒子から熱をもらい昇温され
た状態で、触媒層１０中に供給される。
Description
触媒押さえに関する。
酸素とを用いて発電を行なうものであり、この水素リッ
チガスは改質装置において、天然ガスやメタノール等の
原料ガスを水蒸気改質することにより生成される。図４
には、従来の改質装置の要部断面概略図が示されてい
る。図中にしめされるように改質装置は、仕切円筒１０
１とその内外に同心円状に配された内筒１０２と外筒１
０３を有しており、この内筒１０２の下端と外筒１０３
の下端とは、内筒１０２と仕切円筒１０１によって形成
される空間１０４と、外筒１０３と仕切円筒１０１によ
って形成される空間１０５とが連通するように接続され
ている。さらに、内筒１０２の上端の開口部は燃焼室天
板１０６によって覆閉られている。また外筒１０３及び
仕切円筒１０１は内筒１０２の上端よりも上方に延設さ
れており、この外筒１０３及び仕切円筒１０１の上端開
口部は改質器天板１０７によって覆閉されている。この
仕切円筒１０１と内筒１０２によって形成される空間１
０４には、触媒層１０８が設けられている。当該触媒層
１０８の上面は天板１０６より下方に設けられ、また触
媒層の下端側には、触媒を保持するための触媒止め１０
９が仕切円筒１０１下端から内筒１０２に渡って設けら
れている。また、この触媒層１０８上にはドーナツ型の
触媒押さえ板１１０が設けられている。
質装置では、以下のような問題を有していた。改質装置
に充填されている触媒は、運搬等の際に改質装置に振動
があたえられたりすることや、熱サイクルにより内筒１
０２と仕切円筒１０１が膨張収縮を繰り返すことで、触
媒が動き触媒がより密につまったり、触媒の粒子同士が
ぶつかり合ったり、或いは、触媒と接触している部材の
壁面とが擦れあったりして粉化する。このように振動や
熱サイクルによる触媒の充填密度の増加や粉化により触
媒層１０８の上面１０８ａが下方にさがる。
え板１１０は、ドーナッツ状で肉厚であり、且つ仕切円
筒１０１及び内筒１０２の壁面と接触しているため、接
触部分が多く、空間１０４内で引っ掛かり易い。従っ
て、触媒層１０８の上面１０８ａが下がるのに伴って空
間１０４内を下方に移動することができず、図５に示す
ように押さえ板１１０と、触媒層１０８上面１０８ａに
隙間Ｓが生じる。このように触媒押さえ板１１０と触媒
層１０８の上面１０８ａとの間に隙間Ｓが生じた状態
で、改質装置が傾斜すると、触媒層１０８の上面１０８
ａに図６に示すように傾斜が生じる。
傾斜が生じた状態で、水蒸気と原料ガスとからなる燃料
ガスを触媒上方から供給した場合、上端が低くなった部
分と高くなった部分とを比べると、供給される燃料ガス
の圧力損失の関係により、上端が低い部分側に燃料ガス
が流入し易く、より多くの燃料ガスが流入し、吸熱反応
に偏りができ、触媒層内の温度分布に不均一が生じる。
位置するＡ点とＢ点の触媒部分でも、その上面１０８ａ
からの位置は異なっているので、反応の進み具合いが異
なり、これによっても触媒層内の温度分布の不均一が生
じる。また、このように触媒上端に傾斜が生じた状態
で、燃料ガスを下方から入れた場合も、圧力損失の関係
から、上端が低い部分側に燃料ガスが流入しやすく、よ
り多くの燃料ガスが流入し、吸熱反応に偏りができ、触
媒層の温度分布が不均一となる。
のであり、改質装置の傾斜等により起こる触媒層上面の
傾斜を防止し、触媒層の温度分布の差を軽減することを
目的とする。
に、請求項１の発明では、第一の筒と、前記第一の筒の
外周に第一の筒と所定の間隔をおいて設けられた第二の
筒と、第一の筒の上端開口部を塞ぐ天板と、前記天板と
第一の筒とにより囲繞された加熱空間とを有し前記天板
位置より第二の筒の上端が上方に延設され、前記第一の
筒と第二の筒との間には改質反応に用いられる燃料ガス
が通過する触媒層が設けられており、当該触媒層の上面
が前記天板よりも下方にある改質管において、前記触媒
層の上に積層された状態で伝熱粒子層が設けられてお
り、当該伝熱粒子の層の上面が天板より上方に位置し、
さらに前記伝熱粒子層上には触媒押さえ板が弾撥付勢さ
れていることを特徴とする。
筒の内側に設けられた内筒と、前記仕切筒の外側に設け
られた外筒と、を有する改質装置であって、前記内筒は
天板を有し、前記内筒と天板とで加熱空間が形成されて
おり、前記仕切筒と前記内筒とで囲まれる空間には、前
記天板位置に到らない位置まで触媒が充填されており、
さらに触媒上部には、天板位置より上方まで伝熱粒子が
充填されており、前記のように充填された伝熱粒子の上
部には押さえ板が押圧手段により弾性押圧されているこ
とを特徴とする。
いて、前記弾性押圧手段が金属性のバネであることを特
徴とする。請求項４の発明では、請求項２の発明におい
て、前記伝熱粒子が、シリカ、セラミックス、及び、金
属から選択された少なくとも一種類であることを特徴と
する。
り、以下のように作用する。触媒の粉化等により、触媒
が充填当初より密につまり、触媒層の上面が下方に下が
ったとしても、触媒層上に設けられた伝熱粒子層の伝熱
粒子は流動性があるので、触媒層上面の動きに伴ってス
ムーズに下方に下がる。従って、触媒層と、触媒層を押
さえている伝熱粒子層との間に空間が生じることはな
い。また、伝熱粒子層上の押さえ板は弾性体によって弾
発付勢されているので、触媒層は、常に伝熱粒子層と押
さえ板によって押さえられた状態になっている。
熱によって昇温されているので、触媒層上方は伝熱粒子
層により保温された状態となり、触媒層の温度分布の不
均一を軽減する。加えて、改質反応のための燃料ガスが
触媒層の上方から供給される場合、燃料ガスは伝熱粒子
層中を通過して触媒に供給される。伝熱粒子層の伝熱粒
子は、加熱空間からの熱により加熱されているので、燃
料ガスが通過する際に、燃料ガスに熱を与える。これに
より、燃料ガスは昇温された状態で、触媒層中に供給さ
れることになり、触媒層上方の温度低下を防ぐ。
けられている筒の壁が膨張収縮し、触媒層の上面が上下
に移動しても、これにともなって伝熱粒子層及び押さえ
板が上下に移動し、弾性体は伸縮するので筒の膨張収縮
にも対応して触媒を押さえることができる。
に図面を参照しながら説明を行なう。図１には、本実施
例の改質装置の要部断面概略図が示されている。図中に
示されるように改質装置は、仕切円筒１とその内外に同
心円状に配された内筒２と外筒３とを有しており、この
内筒２の下端と外筒３の下端とは、内筒２と仕切円筒１
によって形成される空間４と、外筒３と仕切円筒１によ
って形成される空間５とが連通するように接続されてい
る。さらに、内筒２上端の開口部は燃焼室天板６によっ
て覆閉されている。また外筒３及び仕切円筒１は内筒２
の上端よりも上方に延設されており、この外筒３及び仕
切円筒１の上端開口部は改質器天板７によって覆閉され
ている。この改質器天板７の中央部には、改質反応に用
いられる水蒸気と、天然ガスやメタノール等の原料ガス
とからなる燃料ガスの取り入れ口８が設けられている。
また、外筒３の側壁上部には後述する触媒層１０中の反
応により生成した改質ガスの取り出し口９が設けられて
いる。
成される空間４には、触媒層１０が設けられている。但
し、当該触媒層１０の上面１０ａは、燃料質天板６の位
置よりも下方にあるように設けられている。また、この
触媒層１０の下端側には、触媒層１０を保持するため
に、触媒止め１１が仕切円筒１下端から内筒２に渡って
設けられている。この触媒層１０の上には、伝熱粒子層
１２が積層されている。この伝熱粒子層１２の上面１２
ａは、前記燃料質天板６よりも高く成るようになってい
る。さらに、伝熱粒子層１２の上には、押さえ板１３が
バネ１４によって弾発付勢されており、このバネ１４と
押さえ板１３により、伝熱粒子層１２が触媒層１０方向
に押された状態となっている。尚、前記押さえ板１３に
は、燃料ガス通過のための穴１３ａが設けられており、
さらに前記押さえ板１３の外周は、外筒内を容易に上下
移動できるように外筒３の内周よりも若干小さく構成さ
れている。
れる空間５は、触媒層１０中での改質反応により生成し
た改質ガスが通過する。内筒２と燃料質天板６とで囲繞
される空間１５には、下方にバーナ１６を有する燃焼筒
１７が設けられている。このバーナ１６の燃焼により生
成した燃焼ガスが燃焼筒１７に沿って上昇し、燃料質天
板６によって方向を変え改質装置の内筒２の周囲及び外
筒３の周囲を通過して改質管の昇温を行なうような構成
となっている。この燃焼ガスにより、触媒層１０及び伝
熱粒子層１２が昇温されることになる。
球、貴金属系触媒を用い、その充填密度は１ｋｇ／リッ
トルとした。また、伝熱粒子としては、粒径Φ３球、シ
リカ系のものを用い、その充填密度は１ｋｇ／リットル
とした。尚、触媒の充填密度が１ｋｇ／リットルの場
合、伝熱粒子の充填密度は０．９〜１．１ｋｇ／リット
ルの範囲であればよい。 （実験）本実施例の改質装置、図５に示す従来の改質装
置、それぞれに傾斜が加えられた後に改質装置を作動さ
せた際の触媒内部及び触媒上端よりも上方の温度分布を
調べたので、以下にその結果を図２に示す。 （実験条件）改質装置を改質システムに組み込んだ後に
作動させ、前記温度分布を調べた。このシステム組立の
際、各改質装置は４５度以上傾けられている。
示すように触媒下端から上方へＨ1２０ｍｍの位置で、
仕切円筒１と内筒２との略真ん中に位置する触媒の温度
を筒の周方向に角度９０度おきに４か所測定した（Ｔ1
〜Ｔ4 ）。また触媒上端の上方の測定位置としては、改
質器天板７または天板１０７から下方へＨ2 １００ｍｍ
の位置の温度を、筒の周方向に角度９０度おきに４か所
測定した（Ｔ5 〜Ｔ8 ）。尚、測定に用いた改質装置の
内筒、仕切円筒及び外筒の厚みは、それぞれ２ｍｍのも
のを用いた。
装置では、触媒層の内部（Ｔ1 〜Ｔ 4 ）での温度分布が
軽減されている。これは、本実施例の改質装置では、改
質装置自体が傾斜しても、触媒層の傾斜が起こらないた
めである。さらに、触媒層の上方の温度（Ｔ5 〜Ｔ8 ）
をみてみると、本実施例の改質装置では、高温になって
おり、触媒内部との差が小さくなっている。
奪われにくくなり、触媒上方の温度の低下を防止する。 （その他の事項） 触媒の粒子と伝熱粒子とが交じり合わないように、
粒子径と、比重ともに近似したものを用いるのが望まし
い。 伝熱粒子としては、充填した際にガスの通路となる
隙間が形成され、熱を伝えるようなものであれば前記し
たシリカに限るものでははなく、セラミックスや金属球
等を用いることもできる。 伝熱粒子の充填量としては、天板が隠れる状態か
ら、触媒が膨張した際にバネが収縮可能な状態にある位
置まで充填を行なうことができる。 前記実施例では、改質反応に用いられる燃料ガスを
触媒層の上方から供給していたが下方から供給するよう
な構成にしてもよい。
層の上面が触媒の粉化等により下方に移動しても、それ
に伴って伝熱粒子層の伝熱粒子が下方に移動するので、
触媒層と伝熱粒子層との間に空間が形成されることはな
く、触媒は伝熱粒子によって常に押さえられた状態にな
っており、触媒の上端が傾斜することはない。
伝熱粒子層が、触媒層を保温したり、或いは、触媒に供
給される燃料ガスの昇温を行なうことにより、触媒層の
上部の温度低下が軽減され、触媒の温度分布の差を軽減
する事ができる。
る。
ある。
ある。
Claims (4)
- 【請求項１】 第一の筒と、 前記第一の筒の外周に第一の筒と所定の間隔をおいて設
けられた第二の筒と、 第一の筒の上端開口部を塞ぐ天板と、 前記天板と第一の筒とにより囲繞された加熱空間とを有
し前記天板位置より第二の筒の上端が上方に延設され、
前記第一の筒と第二の筒との間には改質反応に用いられ
る燃料ガスが通過する触媒層が設けられており、当該触
媒層の上面が前記天板よりも下方にある改質管におい
て、 前記触媒層の上に積層された状態で伝熱粒子層が設けら
れており、当該伝熱粒子の層の上面が天板より上方に位
置し、 さらに前記伝熱粒子層上には触媒押さえ板が弾撥付勢さ
れていることを特徴とする改質装置。 - 【請求項２】 仕切筒と、 前記仕切筒の内側に設けられた内筒と、 前記仕切筒の外側に設けられた外筒と、 を有する改質装置であって、 前記内筒は天板を有し、 前記内筒と天板とで加熱空間が形成されており、 前記仕切筒と前記内筒とで囲まれる空間には、前記天板
位置に到らない位置まで触媒が充填されており、 さらに触媒上部には、天板位置より上方まで伝熱粒子が
充填されており、 前記のように充填された伝熱粒子の上部には押さえ板が
弾性押圧手段により弾性押圧されていることを特徴とす
る改質装置。 - 【請求項３】 前記弾性押圧手段が金属性のバネである
ことを特徴とする請求項２記載の改質装置。 - 【請求項４】 前記伝熱粒子が、シリカ、セラミック
ス、及び、金属から選択された少なくとも一種類である
ことを特徴とする請求項２記載の改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6092766A JP3015662B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6092766A JP3015662B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 改質装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07291602A true JPH07291602A (ja) | 1995-11-07 |
| JP3015662B2 JP3015662B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=14063555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6092766A Expired - Fee Related JP3015662B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3015662B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007112667A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Tokyo Gas Co Ltd | 水蒸気改質器 |
-
1994
- 1994-04-28 JP JP6092766A patent/JP3015662B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007112667A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Tokyo Gas Co Ltd | 水蒸気改質器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3015662B2 (ja) | 2000-03-06 |
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