JPH08217403A - 改質装置 - Google Patents
改質装置Info
- Publication number
- JPH08217403A JPH08217403A JP7025456A JP2545695A JPH08217403A JP H08217403 A JPH08217403 A JP H08217403A JP 7025456 A JP7025456 A JP 7025456A JP 2545695 A JP2545695 A JP 2545695A JP H08217403 A JPH08217403 A JP H08217403A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst layer
- reforming
- steam
- catalyst
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、燃料の水蒸気改質過程でのカーボン
析出を防止するとともに改質ガス中のメタン生成量の増
加を抑制した改質装置を安価に提供することを目的とす
る。 【構成】本発明の改質装置は、燃料と水蒸気を供給し改
質管２に充填した改質触媒上で水蒸気改質反応を行わせ
ることによって水素リッチなガスをつくる改質装置にお
いて、前記改質管２内部の触媒層を二層構造とし、水蒸
気と燃料からなる原料ガス１の入口側に貴金属系触媒層
１１を設け、改質ガス８の出口側に卑金属系触媒層１２
を設けたことを特徴とするものである。
析出を防止するとともに改質ガス中のメタン生成量の増
加を抑制した改質装置を安価に提供することを目的とす
る。 【構成】本発明の改質装置は、燃料と水蒸気を供給し改
質管２に充填した改質触媒上で水蒸気改質反応を行わせ
ることによって水素リッチなガスをつくる改質装置にお
いて、前記改質管２内部の触媒層を二層構造とし、水蒸
気と燃料からなる原料ガス１の入口側に貴金属系触媒層
１１を設け、改質ガス８の出口側に卑金属系触媒層１２
を設けたことを特徴とするものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料と水蒸気を反応さ
せ水素リッチなガスをつくる改質装置に関する。
せ水素リッチなガスをつくる改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の改質装置の概要を図２を用いて説
明する。図２では、予熱された燃料ガスと水蒸気からな
る原料ガス１を改質装置内部に水素生成量の設計値に合
わせて所定の本数設置された改質管２に供給し、改質管
２内部の触媒層３で燃料の水蒸気改質を行い、水素を生
成させる。吸熱反応である水蒸気改質反応に必要な反応
熱は、改質装置バーナ４で燃料ガス５と空気６を燃焼さ
せることによって得られた高温の燃焼ガス７を改質管２
の周囲を触媒層３のガス出口側からガス入口側に流し、
触媒層３と熱交換させることによって供給する。触媒層
３の温度は、ガス入口で約４００℃、ガス出口で約７０
０℃であり、ガス入口からガス出口にかけて温度分布を
持っている。触媒層３には、各燃料に水蒸気改質反応に
対して触媒活性を有する水蒸気改質触媒が通常１種類充
填されている。触媒は、有効表面積を大きくするために
粒子状になっている。メタン、プロパン等の炭化水素燃
料の水蒸気改質には、近年触媒活性が高くカーボン析出
が起こりにくいという理由からＲｕ系触媒などの貴金属
系触媒の適用が検討されている。しかし、Ｒｕ系触媒な
どの貴金属系触媒はこれまで広く用いられてきたＮｉ系
触媒などの卑金属系触媒と比較すると高価であり、ま
た、貴金属系触媒を用いた場合には次式に示すメタネー
ション反応によるメタンの生成が多く起こり、改質ガス
中のメタン濃度が高いという問題点があった。
明する。図２では、予熱された燃料ガスと水蒸気からな
る原料ガス１を改質装置内部に水素生成量の設計値に合
わせて所定の本数設置された改質管２に供給し、改質管
２内部の触媒層３で燃料の水蒸気改質を行い、水素を生
成させる。吸熱反応である水蒸気改質反応に必要な反応
熱は、改質装置バーナ４で燃料ガス５と空気６を燃焼さ
せることによって得られた高温の燃焼ガス７を改質管２
の周囲を触媒層３のガス出口側からガス入口側に流し、
触媒層３と熱交換させることによって供給する。触媒層
３の温度は、ガス入口で約４００℃、ガス出口で約７０
０℃であり、ガス入口からガス出口にかけて温度分布を
持っている。触媒層３には、各燃料に水蒸気改質反応に
対して触媒活性を有する水蒸気改質触媒が通常１種類充
填されている。触媒は、有効表面積を大きくするために
粒子状になっている。メタン、プロパン等の炭化水素燃
料の水蒸気改質には、近年触媒活性が高くカーボン析出
が起こりにくいという理由からＲｕ系触媒などの貴金属
系触媒の適用が検討されている。しかし、Ｒｕ系触媒な
どの貴金属系触媒はこれまで広く用いられてきたＮｉ系
触媒などの卑金属系触媒と比較すると高価であり、ま
た、貴金属系触媒を用いた場合には次式に示すメタネー
ション反応によるメタンの生成が多く起こり、改質ガス
中のメタン濃度が高いという問題点があった。
【０００３】
【数１】
【０００４】図３にその構成を示す常圧固定床流通式反
応装置を用いて、卑金属系触媒であるＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3
触媒と貴金属系触媒であるＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒をそれ
ぞれ反応器７８に充填してプロパンの水蒸気改質を行っ
た場合の水蒸気を除いた改質ガス組成を図６に示す。
応装置を用いて、卑金属系触媒であるＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3
触媒と貴金属系触媒であるＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒をそれ
ぞれ反応器７８に充填してプロパンの水蒸気改質を行っ
た場合の水蒸気を除いた改質ガス組成を図６に示す。
【０００５】常圧固定床流通式反応装置は、ガス供給
部、水蒸気供給部、及び反応部から構成されている。ガ
ス供給部は、プロパン６８、水素５１、窒素５２を供給
するための配管、スットップバルブ５７，５８，７０、
レギュレータ５５，５６，６９、圧力計５９，６０，７
１、逆止弁６４，６５，６６，６７、サーマルマスフロ
ーコントローラ７２、フロート式流量計５３及び５４か
ら成る。プロパン６８の流量制御はサマールマスフロー
コントローラ７２で行い、水素５１及び窒素５２の流量
制御は、フロート式流量計５３及び５４で行う。水蒸気
供給部は、天秤６３、水タンク６２、ポンプ６１、気化
器７３、温度コトロールユニット７４から成る。水タン
ク６２からポンプ６１により所定量の水が気化器７３の
送られ、水蒸気がつくられる。気化器７３では、水蒸気
とプロパン６８が混合される。気化器７３は、水を気化
させるために水を供給する前に予め温度コントロールユ
ニット７４で所定の温度まで昇温させておく。反応部
は、配管の保温用のヒータ７６、電気炉７７、反応器７
８、トラップ７９、温度コントロールユニット７５と８
１から成る。反応器７８は電気炉７７で水蒸気改質反応
に必要な温度まで昇温される。電気炉７７の温度調節
は、温度コントロールユニット７５で行う。また、配管
は、水蒸気の凝縮を防ぐために所定の温度までヒータ７
６で昇温しておく。触媒を充填した反応器７８の内部
で、プロパン６８の水蒸気改質が行われ水素を生成す
る。８０は排水であり、８２は排気である。
部、水蒸気供給部、及び反応部から構成されている。ガ
ス供給部は、プロパン６８、水素５１、窒素５２を供給
するための配管、スットップバルブ５７，５８，７０、
レギュレータ５５，５６，６９、圧力計５９，６０，７
１、逆止弁６４，６５，６６，６７、サーマルマスフロ
ーコントローラ７２、フロート式流量計５３及び５４か
ら成る。プロパン６８の流量制御はサマールマスフロー
コントローラ７２で行い、水素５１及び窒素５２の流量
制御は、フロート式流量計５３及び５４で行う。水蒸気
供給部は、天秤６３、水タンク６２、ポンプ６１、気化
器７３、温度コトロールユニット７４から成る。水タン
ク６２からポンプ６１により所定量の水が気化器７３の
送られ、水蒸気がつくられる。気化器７３では、水蒸気
とプロパン６８が混合される。気化器７３は、水を気化
させるために水を供給する前に予め温度コントロールユ
ニット７４で所定の温度まで昇温させておく。反応部
は、配管の保温用のヒータ７６、電気炉７７、反応器７
８、トラップ７９、温度コントロールユニット７５と８
１から成る。反応器７８は電気炉７７で水蒸気改質反応
に必要な温度まで昇温される。電気炉７７の温度調節
は、温度コントロールユニット７５で行う。また、配管
は、水蒸気の凝縮を防ぐために所定の温度までヒータ７
６で昇温しておく。触媒を充填した反応器７８の内部
で、プロパン６８の水蒸気改質が行われ水素を生成す
る。８０は排水であり、８２は排気である。
【０００６】常圧固定床流通式反応装置を用いた水蒸気
改質実験では、解析を容易にするために、触媒層温度は
電気炉７７で５００℃の一定温度に制御した。図６か
ら、前述したように、Ｎｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒を用いた場
合には、改質ガス中のメタン濃度は低いが、カーボン析
出が起こっており、一方、Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒を用い
た場合には、カーボン析出は起こらないが、改質ガス中
のメタン濃度がＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒に比べて約５％高
く相対的に水素濃度も低下していることがわかる。な
お、常圧固定床流通式反応装置を用いたプロパンの水蒸
気改質実験では、充填触媒体積を１１．４ｃｍ3 、水蒸
気と燃料中のカーボンの比率であるスチームカーボン比
を３．０、プロパンの供給量を４４．８ｃｍ3 ・ｍｉｎ
-1とし、Ｎｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒にはＮｉを１２ｗｔ％含
む直径４．６ｍｍ、高さ４．４ｍｍの円筒形の触媒を用
い、Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒にはＲｕを１ｗｔ％含む直径
５．５ｍｍの球形触媒を用いた。
改質実験では、解析を容易にするために、触媒層温度は
電気炉７７で５００℃の一定温度に制御した。図６か
ら、前述したように、Ｎｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒を用いた場
合には、改質ガス中のメタン濃度は低いが、カーボン析
出が起こっており、一方、Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒を用い
た場合には、カーボン析出は起こらないが、改質ガス中
のメタン濃度がＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒に比べて約５％高
く相対的に水素濃度も低下していることがわかる。な
お、常圧固定床流通式反応装置を用いたプロパンの水蒸
気改質実験では、充填触媒体積を１１．４ｃｍ3 、水蒸
気と燃料中のカーボンの比率であるスチームカーボン比
を３．０、プロパンの供給量を４４．８ｃｍ3 ・ｍｉｎ
-1とし、Ｎｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒にはＮｉを１２ｗｔ％含
む直径４．６ｍｍ、高さ４．４ｍｍの円筒形の触媒を用
い、Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒にはＲｕを１ｗｔ％含む直径
５．５ｍｍの球形触媒を用いた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、燃料の水蒸気改質過程でのカー
ボン析出を防止するとともに改質ガス中のメタン生成量
の増加を抑制した改質装置を安価に提供することを目的
とする。
鑑みてなされたもので、燃料の水蒸気改質過程でのカー
ボン析出を防止するとともに改質ガス中のメタン生成量
の増加を抑制した改質装置を安価に提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の改質装置は、燃料と水蒸気を供給し改質管に
充填した改質触媒上で水蒸気改質反応を行わせることに
よって水素リッチなガスをつくる改質装置において、前
記改質管内部の触媒層を二層構造とし、水蒸気と燃料か
らなる原料ガスの入口側に貴金属系触媒層を設け、改質
ガスの出口側に卑金属系触媒層を設けたことを特徴とす
るものである。又、本発明の改質装置は、前記貴金属系
触媒層がＲｕ系触媒層であり、また、前記卑金属系触媒
層がＮｉ系触媒層であることを特徴とするものである。
に本発明の改質装置は、燃料と水蒸気を供給し改質管に
充填した改質触媒上で水蒸気改質反応を行わせることに
よって水素リッチなガスをつくる改質装置において、前
記改質管内部の触媒層を二層構造とし、水蒸気と燃料か
らなる原料ガスの入口側に貴金属系触媒層を設け、改質
ガスの出口側に卑金属系触媒層を設けたことを特徴とす
るものである。又、本発明の改質装置は、前記貴金属系
触媒層がＲｕ系触媒層であり、また、前記卑金属系触媒
層がＮｉ系触媒層であることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】上記手段により本発明は、改質装置の改質管内
部の触媒層を二層構造とし、燃料と水蒸気からなる原料
ガス入口側に貴金属系触媒層を設け、水素リッチな改質
ガス出口側に卑金属系触媒層を設けることを最も主要な
特徴とする。従来の技術とは、改質管内部の触媒層を貴
金属系触媒層と卑金属系触媒層の二層にわけ、ガス入口
側に貴金属系触媒層を設けた点が異なる。二層構造とす
ることにより、カーボン析出の原因となる水蒸気改質反
応はガス入口に近い貴金属系触媒層で選択的に起こるの
でカーボン析出が抑えられ、また、卑金属系触媒層では
メタネーション反応によるメタンの生成が抑えられると
ともにメタネーション反応で生成したメタンの分解が促
進されるので、カーボン析出の防止と改質ガス中のメタ
ン濃度の上昇抑制が同時に達成できる。
部の触媒層を二層構造とし、燃料と水蒸気からなる原料
ガス入口側に貴金属系触媒層を設け、水素リッチな改質
ガス出口側に卑金属系触媒層を設けることを最も主要な
特徴とする。従来の技術とは、改質管内部の触媒層を貴
金属系触媒層と卑金属系触媒層の二層にわけ、ガス入口
側に貴金属系触媒層を設けた点が異なる。二層構造とす
ることにより、カーボン析出の原因となる水蒸気改質反
応はガス入口に近い貴金属系触媒層で選択的に起こるの
でカーボン析出が抑えられ、また、卑金属系触媒層では
メタネーション反応によるメタンの生成が抑えられると
ともにメタネーション反応で生成したメタンの分解が促
進されるので、カーボン析出の防止と改質ガス中のメタ
ン濃度の上昇抑制が同時に達成できる。
【００１０】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。本発明の一実施例を図１に示す。図１で図２
と同一符号のものは従来技術と同等であるからその説明
を省略する。図２に示した従来の改質装置とは、改質管
２の内部の触媒層がガス入口側の貴金属系触媒層１１と
ガス出口側の卑金属系触媒層１２の二層に分かれている
点が大きく異なる。貴金属系触媒層１１としてＲｕ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 触媒層をガス入口側に設け、卑金属系触媒層１
２としてＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層をガス出口側に設けた
場合の効果を、従来例の項で述べた図３に示す常圧固定
床流通式反応装置を用いて行ったプロパンの水蒸気改質
試験結果を例に説明する。使用触媒、充填触媒体積、ス
チームカーボン比、触媒層温度、プロパン供給量等の反
応条件は、従来例で述べたのと同様である。図７にガス
入口側にＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層を設け、ガス出口側に
Ｎｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層を設けた場合のＲｕ−Ａｌ2 Ｏ
3 触媒層体積の全触媒層体積に対する比率とカーボン析
出の関係を示す。図７からＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層を全
触媒層体積の３０％以上設ければカーボン析出が起こら
ないということがわかる。常圧固定床流通式反応装置を
用いて行ったプロパンの水蒸気改質実験と同一条件で行
ったＲｕ−Ａｌ2Ｏ3 触媒層及びＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒
層におけるプロパンの水蒸気改質特性のシュミレーショ
ン結果を図４に示す。図４から、Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒
層の方がプロパンの反応速度は大きく、触媒層の３０％
の位置でプロパンがすべて反応していることがわかる。
Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層をガス入口側に全触媒層体積の
２０％及び３０％設けた場合の水蒸気を除いたＲｕ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 触媒層出口ガス組成の測定結果を図８に示し、
全触媒層出口ガス組成の測定結果を図９に示す。図８か
ら、２０％の場合だけに未反応プロパンが約２％含まれ
ていることがわかる。これは、図４に示すシュミレーシ
ョン結果と一致している。従って、プロパンが充分に反
応するのに必要なＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層の比率とカー
ボン析出の防止に必要なＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層の比率
が一致したことから、カーボン析出は、触媒層のガス入
口に近いところでプロパンが水蒸気改質反応により分解
する過程で起こると推定され、このプロパンの分解反応
が起こる領域をＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3触媒層とすれば、触媒
層の残りの部分がＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層でもカーボン
析出は起こらないといえる。ガス入口側にＲｕ−Ａｌ2
Ｏ3 触媒層を設け、ガス出口側にＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒
層を設けた二層構造触媒層を用いた場合のプロパン改質
ガス組成とＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層体積の全触媒層体積
に対する比率の関係を図５に示す。Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触
媒層の比率が３０％を超えると、改質ガス中のメタン濃
度が上昇し、相対的に水素濃度が低下することが図５か
らわかる。ガス入口側にＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層を２０
％及び３０％設けた場合のＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層出口
でのメタン濃度は図８に示したように約１７％であり、
図９に示した触媒層出口でのメタン濃度１２〜１３％よ
り高いことから、Ｎｉ−Ａｌ2Ｏ3 触媒層には、メタネ
ーション反応によるメタンの生成を抑制する効果ととも
に、Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層で生成したメタンを分解す
る効果もあるといえる。従って、カーボン析出が起こら
ない範囲でＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層の比率をできるだけ
小さくすることにより、プロパンの水蒸気改質におい
て、カーボン析出の防止と改質ガス中のメタン濃度の上
昇抑制を同時に達成することが可能である。
説明する。本発明の一実施例を図１に示す。図１で図２
と同一符号のものは従来技術と同等であるからその説明
を省略する。図２に示した従来の改質装置とは、改質管
２の内部の触媒層がガス入口側の貴金属系触媒層１１と
ガス出口側の卑金属系触媒層１２の二層に分かれている
点が大きく異なる。貴金属系触媒層１１としてＲｕ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 触媒層をガス入口側に設け、卑金属系触媒層１
２としてＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層をガス出口側に設けた
場合の効果を、従来例の項で述べた図３に示す常圧固定
床流通式反応装置を用いて行ったプロパンの水蒸気改質
試験結果を例に説明する。使用触媒、充填触媒体積、ス
チームカーボン比、触媒層温度、プロパン供給量等の反
応条件は、従来例で述べたのと同様である。図７にガス
入口側にＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層を設け、ガス出口側に
Ｎｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層を設けた場合のＲｕ−Ａｌ2 Ｏ
3 触媒層体積の全触媒層体積に対する比率とカーボン析
出の関係を示す。図７からＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層を全
触媒層体積の３０％以上設ければカーボン析出が起こら
ないということがわかる。常圧固定床流通式反応装置を
用いて行ったプロパンの水蒸気改質実験と同一条件で行
ったＲｕ−Ａｌ2Ｏ3 触媒層及びＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒
層におけるプロパンの水蒸気改質特性のシュミレーショ
ン結果を図４に示す。図４から、Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒
層の方がプロパンの反応速度は大きく、触媒層の３０％
の位置でプロパンがすべて反応していることがわかる。
Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層をガス入口側に全触媒層体積の
２０％及び３０％設けた場合の水蒸気を除いたＲｕ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 触媒層出口ガス組成の測定結果を図８に示し、
全触媒層出口ガス組成の測定結果を図９に示す。図８か
ら、２０％の場合だけに未反応プロパンが約２％含まれ
ていることがわかる。これは、図４に示すシュミレーシ
ョン結果と一致している。従って、プロパンが充分に反
応するのに必要なＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層の比率とカー
ボン析出の防止に必要なＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層の比率
が一致したことから、カーボン析出は、触媒層のガス入
口に近いところでプロパンが水蒸気改質反応により分解
する過程で起こると推定され、このプロパンの分解反応
が起こる領域をＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3触媒層とすれば、触媒
層の残りの部分がＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層でもカーボン
析出は起こらないといえる。ガス入口側にＲｕ−Ａｌ2
Ｏ3 触媒層を設け、ガス出口側にＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒
層を設けた二層構造触媒層を用いた場合のプロパン改質
ガス組成とＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層体積の全触媒層体積
に対する比率の関係を図５に示す。Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触
媒層の比率が３０％を超えると、改質ガス中のメタン濃
度が上昇し、相対的に水素濃度が低下することが図５か
らわかる。ガス入口側にＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層を２０
％及び３０％設けた場合のＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層出口
でのメタン濃度は図８に示したように約１７％であり、
図９に示した触媒層出口でのメタン濃度１２〜１３％よ
り高いことから、Ｎｉ−Ａｌ2Ｏ3 触媒層には、メタネ
ーション反応によるメタンの生成を抑制する効果ととも
に、Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層で生成したメタンを分解す
る効果もあるといえる。従って、カーボン析出が起こら
ない範囲でＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層の比率をできるだけ
小さくすることにより、プロパンの水蒸気改質におい
て、カーボン析出の防止と改質ガス中のメタン濃度の上
昇抑制を同時に達成することが可能である。
【００１１】以上の結果から、ガス入口側に貴金属系触
媒層１１であるＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層を設け、ガス出
口側に卑金属系触媒層１２であるＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒
層を設けた二層構造触媒層を用い、各触媒層の比率を最
適化すれば、炭化水素であるプロパンの水蒸気改質にお
いて、改質ガス中のメタン生成量を増加させて相対的に
水素生成量を減少させることなく、カーボン析出を防止
することができると結論づけられる。
媒層１１であるＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層を設け、ガス出
口側に卑金属系触媒層１２であるＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒
層を設けた二層構造触媒層を用い、各触媒層の比率を最
適化すれば、炭化水素であるプロパンの水蒸気改質にお
いて、改質ガス中のメタン生成量を増加させて相対的に
水素生成量を減少させることなく、カーボン析出を防止
することができると結論づけられる。
【００１２】実施例では、貴金属系触媒としてＲｕ系触
媒、卑金属系触媒としてＮｉ系触媒の場合について記載
したが、貴金属系触媒としてＲｈ系触媒、Ｉｒ系触媒、
Ｐｄ系触媒、Ｐｔ系触媒でも、また、卑金属系触媒とし
てＲｅ系触媒、Ｃｏ系触媒、Ｆｅ系触媒でも適用可能で
ある。
媒、卑金属系触媒としてＮｉ系触媒の場合について記載
したが、貴金属系触媒としてＲｈ系触媒、Ｉｒ系触媒、
Ｐｄ系触媒、Ｐｔ系触媒でも、また、卑金属系触媒とし
てＲｅ系触媒、Ｃｏ系触媒、Ｆｅ系触媒でも適用可能で
ある。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、改
質装置の触媒を二層構造とし、水蒸気改質反応の過程で
の触媒上へのカーボン析出の防止に効果がある貴金属系
触媒層と、メタネーション反応によるメタン生成の抑制
とメタネーション反応により生成したメタンの分解に効
果がある卑金属系触媒層を設けたものであるから、貴金
属系触媒を大量に使用することがないので触媒コストを
大幅に上昇させることなく、水蒸気量が少ない条件下で
もカーボン析出が防止でき、且つ改質ガス中のメタン量
の増加も抑制できるという利点がある。
質装置の触媒を二層構造とし、水蒸気改質反応の過程で
の触媒上へのカーボン析出の防止に効果がある貴金属系
触媒層と、メタネーション反応によるメタン生成の抑制
とメタネーション反応により生成したメタンの分解に効
果がある卑金属系触媒層を設けたものであるから、貴金
属系触媒を大量に使用することがないので触媒コストを
大幅に上昇させることなく、水蒸気量が少ない条件下で
もカーボン析出が防止でき、且つ改質ガス中のメタン量
の増加も抑制できるという利点がある。
【００１４】特に、本発明をオンサイト形燃料電池用改
質装置に適用すると、触媒コストの大幅の上昇及び改質
性能の低下なしに、改質用水蒸気量が低減でき、相対的
に排熱回収用水蒸気量を増加させることによって、燃料
電池発電装置の総合効率を上昇させることができる。
質装置に適用すると、触媒コストの大幅の上昇及び改質
性能の低下なしに、改質用水蒸気量が低減でき、相対的
に排熱回収用水蒸気量を増加させることによって、燃料
電池発電装置の総合効率を上昇させることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す改質装置の部分断面図
である。
である。
【図２】従来の改質装置を示す部分断面図である。
【図３】本発明の有効性の検証のためのプロパンの水蒸
気改質実験に使用した常圧固定床流通式反応装置の一例
を示す構成説明図である。
気改質実験に使用した常圧固定床流通式反応装置の一例
を示す構成説明図である。
【図４】常圧固定床流通式反応装置を用いて行ったプロ
パンの水蒸気改質実験と同一条件で行ったＲｕ−Ａｌ2
Ｏ3 触媒層及びＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層におけるプロパ
ンの水蒸気改質特性のシュミレーション結果の一例を示
す特性図である。
パンの水蒸気改質実験と同一条件で行ったＲｕ−Ａｌ2
Ｏ3 触媒層及びＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層におけるプロパ
ンの水蒸気改質特性のシュミレーション結果の一例を示
す特性図である。
【図５】ガス入口側にＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層を設け、
ガス出口側にＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3触媒層を設けた二層構造
触媒層を用いた場合のプロパン改質ガス組成とＲｕ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 触媒層体積の全触媒層体積に対する比率の関係
の一例を示す特性図である。
ガス出口側にＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3触媒層を設けた二層構造
触媒層を用いた場合のプロパン改質ガス組成とＲｕ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 触媒層体積の全触媒層体積に対する比率の関係
の一例を示す特性図である。
【図６】常圧固定床流通式反応装置を用いて、Ｎｉ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 触媒とＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒をそれぞれ反応器
に充填してプロパンの水蒸気改質を行った場合の水蒸気
を除いた改質ガス組成の一例を示す説明図である。
ｌ2 Ｏ3 触媒とＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒をそれぞれ反応器
に充填してプロパンの水蒸気改質を行った場合の水蒸気
を除いた改質ガス組成の一例を示す説明図である。
【図７】ガス入口側にＲｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層を設け、
ガス出口側にＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3触媒層を設けた場合のＲ
ｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層体積の全触媒層体積に対する比率
とカーボン析出の関係の一例を示す説明図である。
ガス出口側にＮｉ−Ａｌ2 Ｏ3触媒層を設けた場合のＲ
ｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層体積の全触媒層体積に対する比率
とカーボン析出の関係の一例を示す説明図である。
【図８】Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層をガス入口側に全触媒
層体積の２０％及び３０％設けた場合の水蒸気を除いた
Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層出口ガス組成の測定結果の一例
を示す説明図である。
層体積の２０％及び３０％設けた場合の水蒸気を除いた
Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層出口ガス組成の測定結果の一例
を示す説明図である。
【図９】Ｒｕ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒層をガス入口側に全触媒
層体積の２０％及び３０％設けた場合の水蒸気を除いた
全触媒層出口ガス組成の測定結果の一例を示す説明図で
ある。
層体積の２０％及び３０％設けた場合の水蒸気を除いた
全触媒層出口ガス組成の測定結果の一例を示す説明図で
ある。
１…原料ガス ２…改質管 ３…触媒層 ４…改質装置バーナ ５…燃料ガス ６…空気 ７…燃焼ガス ８…改質ガス ９…改質管 １０…熱伝導材 １１…貴金属系触媒層 １２…卑金属系触媒層 ５１…水素 ５２…窒素 ５３…フロート式流量計 ５４…フロート式流量計 ５５…レギュレータ ５６…レギュレータ ５７…ストップバルブ ５８…ストップバルブ ５９…圧力計 ６０…圧力計 ６１…ポンプ ６２…水タンク ６３…天秤 ６４…逆止弁 ６５…逆止弁 ６６…逆止弁 ６７…逆止弁 ６８…プロパン ６９…レギュレータ ７０…ストップバルブ ７１…圧力計 ７２…サーマルマスフローコントローラ ７３…気化器 ７４…温度コントロールユニット ７５…温度コントロールユニット ７６…ヒータ ７７…電気炉 ７８…反応器 ７９…トラップ ８０…排水 ８１…温度コントロールユニット ８２…排気
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料と水蒸気を供給し改質管に充填した
改質触媒上で水蒸気改質反応を行わせることによって水
素リッチなガスをつくる改質装置において、前記改質管
内部の触媒層を二層構造とし、水蒸気と燃料からなる原
料ガスの入口側に貴金属系触媒層を設け、改質ガスの出
口側に卑金属系触媒層を設けたことを特徴とする改質装
置。 - 【請求項２】 前記貴金属系触媒層がＲｕ系触媒層であ
り、また、前記卑金属系触媒層がＮｉ系触媒層であるこ
とを特徴とする請求項１記載の改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7025456A JPH08217403A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7025456A JPH08217403A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08217403A true JPH08217403A (ja) | 1996-08-27 |
Family
ID=12166540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7025456A Pending JPH08217403A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08217403A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007031249A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 改質器 |
| JP2009245630A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Mitsubishi Materials Corp | 改質器及びそれを用いた平板型の固体酸化物形燃料電池 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02302304A (ja) * | 1989-05-16 | 1990-12-14 | Sekiyu Sangyo Katsuseika Center | 炭化水素の水蒸気改質方法 |
| JPH06104002A (ja) * | 1992-09-16 | 1994-04-15 | Tonen Corp | 内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池 |
-
1995
- 1995-02-14 JP JP7025456A patent/JPH08217403A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02302304A (ja) * | 1989-05-16 | 1990-12-14 | Sekiyu Sangyo Katsuseika Center | 炭化水素の水蒸気改質方法 |
| JPH06104002A (ja) * | 1992-09-16 | 1994-04-15 | Tonen Corp | 内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007031249A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 改質器 |
| JP2009245630A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Mitsubishi Materials Corp | 改質器及びそれを用いた平板型の固体酸化物形燃料電池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6562088B2 (en) | Method for operating a hydrogen generating apparatus | |
| WO2010058807A1 (ja) | アンモニアエンジンシステム | |
| US8021447B2 (en) | Hydrogen-producing assemblies | |
| JP2008221200A (ja) | 酸素含有炭化水素の改質触媒、それを用いた水素又は合成ガスの製造方法及び燃料電池システム | |
| WO2020246197A1 (ja) | 水素生成装置およびそれを用いた燃料電池システム並びにその運転方法 | |
| CN101460437B (zh) | 基于石油的液态烃的热中和重整 | |
| JP2001155756A (ja) | 燃料電池用水蒸気改質反応器 | |
| JP4215539B2 (ja) | 脱硫器及び脱硫方法 | |
| JP3473896B2 (ja) | 水素精製装置 | |
| KR100993468B1 (ko) | 자동 점화형 자열 개질기 및 이를 구비하는 연료전지 시스템 | |
| JP2006111766A (ja) | 脱硫装置および水素製造装置 | |
| JPH08217403A (ja) | 改質装置 | |
| JPH0848501A (ja) | 改質装置 | |
| JP2006036579A (ja) | 水素製造方法 | |
| JP4486832B2 (ja) | 水蒸気改質システム | |
| US6607703B1 (en) | Hydrogen generator | |
| US20120114537A1 (en) | Reformer | |
| KR102266795B1 (ko) | 잠수함 연료 개질기에 적용되는 개질촉매가 담지된 액체연료 연소용 산소분배 반응기 | |
| JP2001151502A (ja) | 燃料改質装置 | |
| JP4629630B2 (ja) | 燃料電池用のシフト反応器、燃料電池用の燃料処理装置、燃料電池システム及び燃料電池用のシフト反応器の運転方法 | |
| JPH08293315A (ja) | 燃料電池発電装置用脱硫器 | |
| JP4764651B2 (ja) | 水素製造装置および燃料電池システム | |
| JP5809049B2 (ja) | 燃料電池用水蒸気改質触媒の使用方法及び水素製造システム | |
| JP3675946B2 (ja) | 燃料電池用の燃料改質器 | |
| JP4739704B2 (ja) | 燃料電池用水素製造装置 |