JPH09165202A - 水蒸気改質器 - Google Patents
水蒸気改質器Info
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- JPH09165202A JPH09165202A JP32718995A JP32718995A JPH09165202A JP H09165202 A JPH09165202 A JP H09165202A JP 32718995 A JP32718995 A JP 32718995A JP 32718995 A JP32718995 A JP 32718995A JP H09165202 A JPH09165202 A JP H09165202A
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水蒸気とメタンとを混合したガスからの水素
収集率を高くする。 【解決手段】 高温の一次ガス２８が流通する雰囲気中
に配置され一端から水蒸気とメタンとが混合した二次ガ
ス２９が供給され他端が閉塞した触媒管２４と、触媒管
２４内底部近傍に一端が位置し且つ触媒管２４の外部に
他端が位置するように触媒管２４に挿入した流路形成管
２６と、触媒管２４の内側面と流路形成管２６の外側面
との間に充填された触媒２７とを備えた水蒸気改質器に
おいて、流路形成管２６の内部に、二次ガス２９の流れ
を迂回させる伝熱促進体３４を配置し、反応後の二次ガ
ス２９を迂回させて流路形成管２６の管内壁面に乱れを
生じさせながら流路形成管２６の内部を上方へ向って流
通する間に、反応の終わった二次ガス２９が保有してい
る熱エネルギーを反応中の二次ガス２９に効率よく伝達
し、水素の生成量を多くする。
収集率を高くする。 【解決手段】 高温の一次ガス２８が流通する雰囲気中
に配置され一端から水蒸気とメタンとが混合した二次ガ
ス２９が供給され他端が閉塞した触媒管２４と、触媒管
２４内底部近傍に一端が位置し且つ触媒管２４の外部に
他端が位置するように触媒管２４に挿入した流路形成管
２６と、触媒管２４の内側面と流路形成管２６の外側面
との間に充填された触媒２７とを備えた水蒸気改質器に
おいて、流路形成管２６の内部に、二次ガス２９の流れ
を迂回させる伝熱促進体３４を配置し、反応後の二次ガ
ス２９を迂回させて流路形成管２６の管内壁面に乱れを
生じさせながら流路形成管２６の内部を上方へ向って流
通する間に、反応の終わった二次ガス２９が保有してい
る熱エネルギーを反応中の二次ガス２９に効率よく伝達
し、水素の生成量を多くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水蒸気とメタン等
の炭化水素ガスから水素を生成させる水蒸気改質器に関
するものである。
の炭化水素ガスから水素を生成させる水蒸気改質器に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】水蒸気とメタン等の炭化水素ガスから水
素を生成させるために従来から使用されている水蒸気改
質器の一例を図５によって説明する。
素を生成させるために従来から使用されている水蒸気改
質器の一例を図５によって説明する。
【０００３】１は中空の改質器本体であって、該改質器
本体１は、垂直に延びる筒状の胴部２の下端部は鏡板３
を固着して閉塞されており、胴部２の外側部に設けたス
カート部４によって架台等の固定構造物５に支持されて
いる。
本体１は、垂直に延びる筒状の胴部２の下端部は鏡板３
を固着して閉塞されており、胴部２の外側部に設けたス
カート部４によって架台等の固定構造物５に支持されて
いる。
【０００４】胴部２の下端部近傍には、胴部２の外方か
ら内方へ径方向に連通する一次流体入口ノズル６が設け
られ、胴部２の上端部近傍には、胴部２の内方から外方
へ径方向に連通する一次流体出口ノズル７が設けられて
いる。
ら内方へ径方向に連通する一次流体入口ノズル６が設け
られ、胴部２の上端部近傍には、胴部２の内方から外方
へ径方向に連通する一次流体出口ノズル７が設けられて
いる。
【０００５】胴部２の上端には管板８が設けられてお
り、胴部２の内部には内筒９が胴部２と同軸に挿入され
ていて、内筒９の上端は管板８の下面に固着されてい
る。
り、胴部２の内部には内筒９が胴部２と同軸に挿入され
ていて、内筒９の上端は管板８の下面に固着されてい
る。
【０００６】内筒９の下端部近傍には、内筒９の外方か
ら内方へ径方向に連通する一次流体入口管１０が一次流
体入口ノズル６と同軸に位置するように設けられ、内筒
９の上端部近傍には、内筒９の内方から外方へ径方向に
連通する一次流体出口管１１が一次流体出口ノズル７と
同軸に位置するように設けられている。
ら内方へ径方向に連通する一次流体入口管１０が一次流
体入口ノズル６と同軸に位置するように設けられ、内筒
９の上端部近傍には、内筒９の内方から外方へ径方向に
連通する一次流体出口管１１が一次流体出口ノズル７と
同軸に位置するように設けられている。
【０００７】更に、内筒９の外側面と胴部２の内側面と
の間の空間、並びに鏡板３の内底面と管板８の下面との
間の空間には、断熱材１２が充填されている。
の間の空間、並びに鏡板３の内底面と管板８の下面との
間の空間には、断熱材１２が充填されている。
【０００８】管板８の上面には、胴部２とほぼ同径の流
体室形成胴１３が胴部２と同一軸線になるように設けて
あって、この流体室形成胴１３の下端部と前記胴部２の
上端部とは、ボルト等の締結手段１４によって固着さ
れ、管板８は、流体室形成胴１３の下端部と胴部２の上
端部との間に固く挟持されている。
体室形成胴１３が胴部２と同一軸線になるように設けて
あって、この流体室形成胴１３の下端部と前記胴部２の
上端部とは、ボルト等の締結手段１４によって固着さ
れ、管板８は、流体室形成胴１３の下端部と胴部２の上
端部との間に固く挟持されている。
【０００９】流体室形成胴１３の下端部近傍には、流体
室形成胴１３の外方から内方へ径方向に連通する二次流
体入口ノズル１５が設けられ、また、流体室形成胴１３
の上端部近傍には、流体室形成胴１３の内方から外方へ
径方向に連通する二次流体出口ノズル１６が設けられて
いる。
室形成胴１３の外方から内方へ径方向に連通する二次流
体入口ノズル１５が設けられ、また、流体室形成胴１３
の上端部近傍には、流体室形成胴１３の内方から外方へ
径方向に連通する二次流体出口ノズル１６が設けられて
いる。
【００１０】更に流体室形成胴１３の内部には、上部内
筒１７が流体室形成胴１３と同軸に且つ上下に別れて設
けられている。
筒１７が流体室形成胴１３と同軸に且つ上下に別れて設
けられている。
【００１１】この上部内筒１７の下端部近傍には、上部
内筒１７の外方から内方へ径方向に連通する二次流体入
口管１８が二次流体入口ノズル１５と同軸に位置するよ
うに設けられ、上部内筒１７の上端部近傍には、上部内
筒１７の内方から外方へ径方向に連通する二次流体出口
管１９が二次流体出口ノズル１６と同軸に位置するよう
に設けられている。
内筒１７の外方から内方へ径方向に連通する二次流体入
口管１８が二次流体入口ノズル１５と同軸に位置するよ
うに設けられ、上部内筒１７の上端部近傍には、上部内
筒１７の内方から外方へ径方向に連通する二次流体出口
管１９が二次流体出口ノズル１６と同軸に位置するよう
に設けられている。
【００１２】また、流体室形成胴１３の内部には、二次
流体入口管１８より上方で二次流体出口管１９よりは下
方の位置で、流体室形成胴１３の内面に密接する管板２
０が設けられている。そして流体室形成胴１３の上端に
は改質器蓋２１が、ボルト等の締結手段２２によって固
着されている。
流体入口管１８より上方で二次流体出口管１９よりは下
方の位置で、流体室形成胴１３の内面に密接する管板２
０が設けられている。そして流体室形成胴１３の上端に
は改質器蓋２１が、ボルト等の締結手段２２によって固
着されている。
【００１３】更に、上部内筒１７の外側面と、流体室形
成胴１３の内側面と、管板８の上面外周近傍と、改質器
蓋２１の下面外周近傍とによって囲まれている空間に
は、断熱材２３が充填されている。
成胴１３の内側面と、管板８の上面外周近傍と、改質器
蓋２１の下面外周近傍とによって囲まれている空間に
は、断熱材２３が充填されている。
【００１４】内筒９の内部には垂直に延びる複数の（図
には１個のみを示す）触媒管２４が配置され、内筒９の
内部に設けてある多数の邪魔板２５及びタイロッド（図
示せず）に振れ止め支持されている。
には１個のみを示す）触媒管２４が配置され、内筒９の
内部に設けてある多数の邪魔板２５及びタイロッド（図
示せず）に振れ止め支持されている。
【００１５】この触媒管２４の上端は、管板８に穿設さ
れた管孔に内接固着されており、触媒管２４の下端は、
閉塞した形状になっている。
れた管孔に内接固着されており、触媒管２４の下端は、
閉塞した形状になっている。
【００１６】各触媒管２４の内部には、流路形成管２６
が遊嵌するように挿入されていて、流路形成管２６の上
端は管板２０に穿設された管孔に内接固着されており、
流路形成管２６の下端は触媒管２４の下端近くで開口し
ている。
が遊嵌するように挿入されていて、流路形成管２６の上
端は管板２０に穿設された管孔に内接固着されており、
流路形成管２６の下端は触媒管２４の下端近くで開口し
ている。
【００１７】そして各流路形成管２６の外側面と触媒管
２４の内側面との間には、水蒸気（Ｈ2Ｏ）とメタン
（ＣＨ4）から水素（Ｈ2）を生成させるためのペレット
状の触媒２７が充填されている。
２４の内側面との間には、水蒸気（Ｈ2Ｏ）とメタン
（ＣＨ4）から水素（Ｈ2）を生成させるためのペレット
状の触媒２７が充填されている。
【００１８】上述した従来の水蒸気改質器において、一
次流体入口管１０にヘリウム（Ｈｅ）等の高温の一次ガ
ス２８を供給すると、該一次ガス２８は、内筒９の内部
を邪魔板２５に阻止されつつその間を迂回しながら下方
から上方へ向って流通し、一次流体出口管１１から外部
へ流出する。
次流体入口管１０にヘリウム（Ｈｅ）等の高温の一次ガ
ス２８を供給すると、該一次ガス２８は、内筒９の内部
を邪魔板２５に阻止されつつその間を迂回しながら下方
から上方へ向って流通し、一次流体出口管１１から外部
へ流出する。
【００１９】一方、二次流体入口管１８に水蒸気（Ｈ2
Ｏ）とメタン（ＣＨ4）とが混合した二次ガス２９を供
給すると、該二次ガス２９は、流体室形成胴１３の内側
面と管板８の上面と管板２０の下面により形成される流
体室３０を経て、触媒管２４の内側面と流路形成管２６
の外側面との間に充填されている触媒２７の内部を上方
から下方へ向って流通する。
Ｏ）とメタン（ＣＨ4）とが混合した二次ガス２９を供
給すると、該二次ガス２９は、流体室形成胴１３の内側
面と管板８の上面と管板２０の下面により形成される流
体室３０を経て、触媒管２４の内側面と流路形成管２６
の外側面との間に充填されている触媒２７の内部を上方
から下方へ向って流通する。
【００２０】このとき、一次ガス２８から触媒管２４を
介して伝達される熱エネルギーと触媒２７とにより、二
次ガス２９に含まれている水蒸気（Ｈ2Ｏ）とメタン
（ＣＨ4）とが反応し、水素（Ｈ2）と一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）とが生成される。
介して伝達される熱エネルギーと触媒２７とにより、二
次ガス２９に含まれている水蒸気（Ｈ2Ｏ）とメタン
（ＣＨ4）とが反応し、水素（Ｈ2）と一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）とが生成される。
【００２１】また、変性反応により生成された一酸化炭
素（ＣＯ）と混合ガスに含まれている水蒸気（Ｈ2Ｏ）
とから、水素（Ｈ2）と二酸化炭素（ＣＯ2）が生成され
る。
素（ＣＯ）と混合ガスに含まれている水蒸気（Ｈ2Ｏ）
とから、水素（Ｈ2）と二酸化炭素（ＣＯ2）が生成され
る。
【００２２】この水素（Ｈ2）を主成分とする二次ガス
２９は、流路形成管２６の下端から流路形成管２６の内
部に流入し、該流路形成管２６の内部を下方から上方へ
向って流通した後、流体室形成胴１３の内側面と管板２
０の上面と改質器蓋２１の下面により形成される流体室
３１を経て、二次流体出口管１９から外部へ流出する。
２９は、流路形成管２６の下端から流路形成管２６の内
部に流入し、該流路形成管２６の内部を下方から上方へ
向って流通した後、流体室形成胴１３の内側面と管板２
０の上面と改質器蓋２１の下面により形成される流体室
３１を経て、二次流体出口管１９から外部へ流出する。
【００２３】これにより、二次流体入口管１８に供給さ
れた水蒸気（Ｈ2Ｏ）とメタン（ＣＨ4）とが混合した二
次ガス２９は、二次流体出口管１９から水素（Ｈ2）を
主成分とする二次ガス２９として収集され、化学プラン
ト等で使用されることになる。
れた水蒸気（Ｈ2Ｏ）とメタン（ＣＨ4）とが混合した二
次ガス２９は、二次流体出口管１９から水素（Ｈ2）を
主成分とする二次ガス２９として収集され、化学プラン
ト等で使用されることになる。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】近年、水蒸気（Ｈ
2Ｏ）とメタン（ＣＨ4）とを混合したガスから生成する
水素（Ｈ2）の収集率を高くしたいという要望が高くな
っている。
2Ｏ）とメタン（ＣＨ4）とを混合したガスから生成する
水素（Ｈ2）の収集率を高くしたいという要望が高くな
っている。
【００２５】図６は、触媒管２４の内側面と流路形成管
２６の外側面との間に充填されている触媒２７の内部を
上方から下方へ向って流通して反応した後の二次ガス２
９の温度と、この反応した二次ガス２９中のメタン残量
との関係を示すグラフであって、反応後の二次ガス２９
の温度が高いほどメタン（ＣＨ4）の残量が少ないこと
が分かる。
２６の外側面との間に充填されている触媒２７の内部を
上方から下方へ向って流通して反応した後の二次ガス２
９の温度と、この反応した二次ガス２９中のメタン残量
との関係を示すグラフであって、反応後の二次ガス２９
の温度が高いほどメタン（ＣＨ4）の残量が少ないこと
が分かる。
【００２６】メタン（ＣＨ4）の残量が少ないというこ
とは、より多くのメタン（ＣＨ4）が水蒸気（Ｈ2Ｏ）と
反応して、より多くの水素（Ｈ2）が生成されたという
ことになり、従って、触媒管２４の内側面と流路形成管
２６の外側面との間に充填されている触媒２７の内部を
上方から下方へ向って流通して反応した後の二次ガス２
９の温度が高くなるようにすれば、水素（Ｈ2）の収集
率が向上することになる。
とは、より多くのメタン（ＣＨ4）が水蒸気（Ｈ2Ｏ）と
反応して、より多くの水素（Ｈ2）が生成されたという
ことになり、従って、触媒管２４の内側面と流路形成管
２６の外側面との間に充填されている触媒２７の内部を
上方から下方へ向って流通して反応した後の二次ガス２
９の温度が高くなるようにすれば、水素（Ｈ2）の収集
率が向上することになる。
【００２７】本発明は、このような観点から、触媒管の
内側面と流路形成管の外側面との間に充填されている触
媒の内部を、上方から下方へ向って流通して反応した後
の二次ガスの温度が高くなるようにして、水蒸気とメタ
ンとを混合したガスからの水素収集率を向上させた水蒸
気改質器を提供することを目的とするものである。
内側面と流路形成管の外側面との間に充填されている触
媒の内部を、上方から下方へ向って流通して反応した後
の二次ガスの温度が高くなるようにして、水蒸気とメタ
ンとを混合したガスからの水素収集率を向上させた水蒸
気改質器を提供することを目的とするものである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載した水蒸気改質器では、高
温の一次ガスが流通する雰囲気中に配置され一端から水
蒸気と炭化水素ガスとが混合した二次ガスが供給され且
つ他端が閉塞した触媒管と、該触媒管の内底部近傍に一
端が位置し且つ触媒管の外部に他端が位置するように触
媒管に挿入した流路形成管と、前記触媒管の内側面と流
路形成管の外側面との間に充填された触媒とを備えた水
蒸気改質器において、流路形成管に、二次ガスの流れを
迂回させる伝熱促進体を配置している。
め、本発明の請求項１に記載した水蒸気改質器では、高
温の一次ガスが流通する雰囲気中に配置され一端から水
蒸気と炭化水素ガスとが混合した二次ガスが供給され且
つ他端が閉塞した触媒管と、該触媒管の内底部近傍に一
端が位置し且つ触媒管の外部に他端が位置するように触
媒管に挿入した流路形成管と、前記触媒管の内側面と流
路形成管の外側面との間に充填された触媒とを備えた水
蒸気改質器において、流路形成管に、二次ガスの流れを
迂回させる伝熱促進体を配置している。
【００２９】本発明の請求項２に記載した水蒸気改質器
では、高温の一次ガスが流通する雰囲気中に配置され一
端から水蒸気と炭化水素ガスとが混合した二次ガスが供
給され且つ他端が閉塞した触媒管と、該触媒管の内底部
近傍に一端が位置し且つ触媒管の外部に他端が位置する
ように触媒管に挿入した流路形成管と、前記触媒管の内
側面と流路形成管の外側面との間に充填された触媒とを
備えた水蒸気改質器において、前記流路形成管の内側面
に、二次ガスの流れを迂回させる凹凸を形成している。
では、高温の一次ガスが流通する雰囲気中に配置され一
端から水蒸気と炭化水素ガスとが混合した二次ガスが供
給され且つ他端が閉塞した触媒管と、該触媒管の内底部
近傍に一端が位置し且つ触媒管の外部に他端が位置する
ように触媒管に挿入した流路形成管と、前記触媒管の内
側面と流路形成管の外側面との間に充填された触媒とを
備えた水蒸気改質器において、前記流路形成管の内側面
に、二次ガスの流れを迂回させる凹凸を形成している。
【００３０】また、本発明の請求項３に記載した水蒸気
改質器では、先に述べた請求項１に記載の水蒸気改質器
の構成要件と請求項２に記載の水蒸気改質器の構成要件
との双方を備え、流路形成管の内部に、二次ガスの流れ
を迂回させる伝熱促進体を配置し、また、流路形成管の
内側面に、二次ガスの流れを迂回させる凹凸を形成して
いる。
改質器では、先に述べた請求項１に記載の水蒸気改質器
の構成要件と請求項２に記載の水蒸気改質器の構成要件
との双方を備え、流路形成管の内部に、二次ガスの流れ
を迂回させる伝熱促進体を配置し、また、流路形成管の
内側面に、二次ガスの流れを迂回させる凹凸を形成して
いる。
【００３１】更に、本発明の請求項４に記載した水蒸気
改質器では、伝熱促進体を表面に凹凸を有する棒状体と
している。
改質器では、伝熱促進体を表面に凹凸を有する棒状体と
している。
【００３２】本発明の請求項１に記載の水蒸気改質器で
は、流路形成管の内部を流通する二次流体を流路形成管
に挿入した伝熱促進体によって迂回させ、流路形成管の
内部を流通する二次ガスの熱エネルギーを、触媒管と流
路形成管との間を流通する二次ガスに効率よく伝達させ
ることにより、触媒管と流路形成管との間を流通する二
次ガスの温度の上昇を図る。
は、流路形成管の内部を流通する二次流体を流路形成管
に挿入した伝熱促進体によって迂回させ、流路形成管の
内部を流通する二次ガスの熱エネルギーを、触媒管と流
路形成管との間を流通する二次ガスに効率よく伝達させ
ることにより、触媒管と流路形成管との間を流通する二
次ガスの温度の上昇を図る。
【００３３】本発明の請求項２に記載の水蒸気改質器で
は、流路形成管の内部を流通する二次流体を流路形成管
の内面に形成した凹凸によって迂回させ、流路形成管の
内部を流通する二次ガスの熱エネルギーを、触媒管と流
路形成管との間を流通する二次ガスに効率よく伝達させ
ることにより、触媒管と流路形成管との間を流通する二
次ガスの温度の上昇を図る。
は、流路形成管の内部を流通する二次流体を流路形成管
の内面に形成した凹凸によって迂回させ、流路形成管の
内部を流通する二次ガスの熱エネルギーを、触媒管と流
路形成管との間を流通する二次ガスに効率よく伝達させ
ることにより、触媒管と流路形成管との間を流通する二
次ガスの温度の上昇を図る。
【００３４】本発明の請求項３に記載の水蒸気改質器で
は、流路形成管の内部を流通する二次流体を流路形成管
に挿入した伝熱促進体及び流路形成管の内面に形成した
凹凸によって迂回させ、流路形成管の内部を流通する二
次ガスの熱エネルギーを、触媒管と流路形成管との間を
流通する二次ガスに効率よく伝達させることにより、触
媒管と流路形成管との間を流通する二次ガスの温度の上
昇を図る。
は、流路形成管の内部を流通する二次流体を流路形成管
に挿入した伝熱促進体及び流路形成管の内面に形成した
凹凸によって迂回させ、流路形成管の内部を流通する二
次ガスの熱エネルギーを、触媒管と流路形成管との間を
流通する二次ガスに効率よく伝達させることにより、触
媒管と流路形成管との間を流通する二次ガスの温度の上
昇を図る。
【００３５】本発明の請求項４に記載した水蒸気改質器
では、流路形成管の内部を流通する二次流体を流路形成
管に挿入した表面に凹凸を有する棒状体である伝熱促進
体によって迂回させ、流路形成管の内部を流通する二次
ガスの熱エネルギーを、触媒管と流路形成管との間を流
通する二次ガスに効率よく伝達させることにより、触媒
管と流路形成管との間を流通する二次ガスの温度の上昇
を図る。
では、流路形成管の内部を流通する二次流体を流路形成
管に挿入した表面に凹凸を有する棒状体である伝熱促進
体によって迂回させ、流路形成管の内部を流通する二次
ガスの熱エネルギーを、触媒管と流路形成管との間を流
通する二次ガスに効率よく伝達させることにより、触媒
管と流路形成管との間を流通する二次ガスの温度の上昇
を図る。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しつつ説明する。
参照しつつ説明する。
【００３７】図１は本発明の水蒸気改質器の実施の形態
の第１の例を示す縦断面図であって、図１に示す水蒸気
改質器では、触媒管２４は、図５で説明した従来の水蒸
気改質器と同様に、内筒９（図１には図示省略）内部の
ヘリウム（Ｈｅ）等の高温の一次ガス２８が流通する雰
囲気中に配置されていて、下端は閉塞されている。
の第１の例を示す縦断面図であって、図１に示す水蒸気
改質器では、触媒管２４は、図５で説明した従来の水蒸
気改質器と同様に、内筒９（図１には図示省略）内部の
ヘリウム（Ｈｅ）等の高温の一次ガス２８が流通する雰
囲気中に配置されていて、下端は閉塞されている。
【００３８】触媒管２４の内部には流路形成管２６が挿
入されていて、流路形成管２６の下端は触媒管２４の下
端近くで開口しており、流路形成管２６の外側面と触媒
管２４の内側面との間には、水蒸気（Ｈ2Ｏ）とメタン
（ＣＨ4）とから水素（Ｈ2）を生成させるためのペレッ
ト状の触媒２７が充填されている。
入されていて、流路形成管２６の下端は触媒管２４の下
端近くで開口しており、流路形成管２６の外側面と触媒
管２４の内側面との間には、水蒸気（Ｈ2Ｏ）とメタン
（ＣＨ4）とから水素（Ｈ2）を生成させるためのペレッ
ト状の触媒２７が充填されている。
【００３９】流路形成管２６の軸心には、周面にスパイ
ラル状の凸部３２と凹部３３とを形成した棒状の伝熱促
進体３４が挿入されている。伝熱促進体３４の下端は、
流路形成管２６の下端に取り付けてある嵌合孔３５と流
通孔３６を有する支持板３７の嵌合孔３５に嵌合されて
支持されており、スパイラル状の凸部３２は、流路形成
管２６の内側面に極めて近接する状態になっている。
ラル状の凸部３２と凹部３３とを形成した棒状の伝熱促
進体３４が挿入されている。伝熱促進体３４の下端は、
流路形成管２６の下端に取り付けてある嵌合孔３５と流
通孔３６を有する支持板３７の嵌合孔３５に嵌合されて
支持されており、スパイラル状の凸部３２は、流路形成
管２６の内側面に極めて近接する状態になっている。
【００４０】上述した図１に示す水蒸気改質器において
も従来と同様に、水蒸気（Ｈ2Ｏ）とメタン（ＣＨ4）と
が混合した二次ガス２９は触媒管２４の上端から供給さ
れる。そして触媒管２４の内側面と流路形成管２６の外
側面との間に充填されている触媒２７の内部を上方から
下方へ向って流通し、一次ガス２８から触媒管２４を介
して伝達される熱エネルギーと触媒２７とにより、二次
ガス２９に含まれている水蒸気（Ｈ2Ｏ）とメタン（Ｃ
Ｈ4）とが反応して、水素（Ｈ2）と一酸化炭素（ＣＯ）
が生成される。
も従来と同様に、水蒸気（Ｈ2Ｏ）とメタン（ＣＨ4）と
が混合した二次ガス２９は触媒管２４の上端から供給さ
れる。そして触媒管２４の内側面と流路形成管２６の外
側面との間に充填されている触媒２７の内部を上方から
下方へ向って流通し、一次ガス２８から触媒管２４を介
して伝達される熱エネルギーと触媒２７とにより、二次
ガス２９に含まれている水蒸気（Ｈ2Ｏ）とメタン（Ｃ
Ｈ4）とが反応して、水素（Ｈ2）と一酸化炭素（ＣＯ）
が生成される。
【００４１】触媒２７の内部を上方から下方へ向って流
通して触媒管２４内部の下端に達した反応後の二次ガス
２９は、支持板３７の流通孔３６を通って流路形成管２
６の下端から流路形成管２６の内部に流入する。
通して触媒管２４内部の下端に達した反応後の二次ガス
２９は、支持板３７の流通孔３６を通って流路形成管２
６の下端から流路形成管２６の内部に流入する。
【００４２】従来においては、流路形成管２６の下端か
ら流路形成管２６の内部に流入した反応後の二次ガス２
９は、流路形成管２６の内部を下方から上方へ向って真
っ直ぐ流通して二次流体出口管１９（図５参照）から外
部へ流出していたが、図１の流路形成管２６の軸心に
は、周面にスパイラル状の凸部３２と凹部３３とを形成
した棒状の伝熱促進体３４が挿入されているため、流路
形成管２６の内部に流入した反応後の二次ガス２９は、
凹部３３をスパイラル状に迂回しながら流路形成管２６
の内部を上方へ向って流通することになる。
ら流路形成管２６の内部に流入した反応後の二次ガス２
９は、流路形成管２６の内部を下方から上方へ向って真
っ直ぐ流通して二次流体出口管１９（図５参照）から外
部へ流出していたが、図１の流路形成管２６の軸心に
は、周面にスパイラル状の凸部３２と凹部３３とを形成
した棒状の伝熱促進体３４が挿入されているため、流路
形成管２６の内部に流入した反応後の二次ガス２９は、
凹部３３をスパイラル状に迂回しながら流路形成管２６
の内部を上方へ向って流通することになる。
【００４３】流路形成管２６の内部を上方へ向って流通
する反応の終わった二次ガス２９が保有している熱エネ
ルギーは、反応の終わった二次ガス２９が流路形成管２
６の内部でスパイラル状に迂回させ、流路形成管２６の
管内壁面により大きな乱れを生じさせることにより、触
媒２７の内部を上方から下方へ向って流通して来る反応
中の二次ガス２９に、流路形成管２６の管壁を介して従
来より高い効率で伝達される。
する反応の終わった二次ガス２９が保有している熱エネ
ルギーは、反応の終わった二次ガス２９が流路形成管２
６の内部でスパイラル状に迂回させ、流路形成管２６の
管内壁面により大きな乱れを生じさせることにより、触
媒２７の内部を上方から下方へ向って流通して来る反応
中の二次ガス２９に、流路形成管２６の管壁を介して従
来より高い効率で伝達される。
【００４４】このため、触媒管２４の内側面と流路形成
管２６の外側面との間に充填されている触媒２７の内部
を上方から下方へ向って流通して反応した後の二次ガス
２９は従来よりも温度が高くなり、より多くのメタン
（ＣＨ4）が水蒸気（Ｈ2Ｏ）と反応してより多くの水素
（Ｈ2）が生成され、メタン（ＣＨ4）の残量が少ない状
態で流路形成管２６の下端に流入し、流路形成管２６の
内部を下方から上方へ向って流通しながら上記の熱交換
を行った後、図５と同様な上部内筒１７の内側面と管板
２０の上面と改質器蓋２１の下面により形成される流体
室３１を経て、二次流体出口管１９から外部へ流出し、
従来よりも多くの水素（Ｈ2）が収集されることにな
る。
管２６の外側面との間に充填されている触媒２７の内部
を上方から下方へ向って流通して反応した後の二次ガス
２９は従来よりも温度が高くなり、より多くのメタン
（ＣＨ4）が水蒸気（Ｈ2Ｏ）と反応してより多くの水素
（Ｈ2）が生成され、メタン（ＣＨ4）の残量が少ない状
態で流路形成管２６の下端に流入し、流路形成管２６の
内部を下方から上方へ向って流通しながら上記の熱交換
を行った後、図５と同様な上部内筒１７の内側面と管板
２０の上面と改質器蓋２１の下面により形成される流体
室３１を経て、二次流体出口管１９から外部へ流出し、
従来よりも多くの水素（Ｈ2）が収集されることにな
る。
【００４５】図２は本発明の水蒸気改質器の実施の形態
の第２の例を示す縦断面図であって、図１と同一部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。
の第２の例を示す縦断面図であって、図１と同一部分に
は同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４６】図２に示す水蒸気改質器では、流路形成管
２６の軸心に挿入されている棒状の伝熱促進体３８の周
面に、凹部となる溝３９を多数並設している。
２６の軸心に挿入されている棒状の伝熱促進体３８の周
面に、凹部となる溝３９を多数並設している。
【００４７】図２の水蒸気改質器において、流路形成管
２６の下端から流路形成管２６の内部に流入した反応後
の二次ガス２９は、溝３９の中に流入して流れが乱れ、
溝３９の中を迂回しながら流路形成管２６の内部を上方
へ向って流通することになる。
２６の下端から流路形成管２６の内部に流入した反応後
の二次ガス２９は、溝３９の中に流入して流れが乱れ、
溝３９の中を迂回しながら流路形成管２６の内部を上方
へ向って流通することになる。
【００４８】そして反応の終わった二次ガス２９が保有
している熱エネルギーは、反応の終わった二次ガス２９
が流路形成管２６の内部で迂回させ、流路形成管２６の
管内壁面により大きな乱れを生じさせることにより、触
媒２７の内部を上方から下方へ向って流通して来る反応
中の二次ガス２９に、高い効率で伝達され、触媒２７の
内部を上方から下方へ向って流通して反応した後の二次
ガス２９は温度が高くなって、多くの水素（Ｈ2）が生
成される。
している熱エネルギーは、反応の終わった二次ガス２９
が流路形成管２６の内部で迂回させ、流路形成管２６の
管内壁面により大きな乱れを生じさせることにより、触
媒２７の内部を上方から下方へ向って流通して来る反応
中の二次ガス２９に、高い効率で伝達され、触媒２７の
内部を上方から下方へ向って流通して反応した後の二次
ガス２９は温度が高くなって、多くの水素（Ｈ2）が生
成される。
【００４９】図３は本発明の実施の形態の第３の例を示
す縦断面図であって、図１と同一部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。
す縦断面図であって、図１と同一部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。
【００５０】図３に示す水蒸気改質器では、流路形成管
２６の内面に多数の凹凸４０を形成し、これらの凹凸４
０によって流路形成管２６の内部に流入した反応後の二
次ガス２９を迂回させて、流路壁面により大きな乱れを
生じさせ、流路形成管２６の内部を上方へ向って流通す
るようにしたもので、凹凸４０が反応後の二次ガス２９
を迂回させる働きをする。
２６の内面に多数の凹凸４０を形成し、これらの凹凸４
０によって流路形成管２６の内部に流入した反応後の二
次ガス２９を迂回させて、流路壁面により大きな乱れを
生じさせ、流路形成管２６の内部を上方へ向って流通す
るようにしたもので、凹凸４０が反応後の二次ガス２９
を迂回させる働きをする。
【００５１】これによって触媒２７の内部を上方から下
方へ向って流通して反応した後の二次ガス２９は、反応
の終わった二次ガス２９が保有している熱エネルギーを
受けて温度が高くなり、多くの水素（Ｈ2）が生成され
る。
方へ向って流通して反応した後の二次ガス２９は、反応
の終わった二次ガス２９が保有している熱エネルギーを
受けて温度が高くなり、多くの水素（Ｈ2）が生成され
る。
【００５２】なお凹凸４０は、スパイラル状に連続する
ように形成することもできる。
ように形成することもできる。
【００５３】図４は本発明の実施の形態の第４の例を示
す縦断面図であって、図２、図３と同一部分には同一符
号を付し、その説明を省略する。
す縦断面図であって、図２、図３と同一部分には同一符
号を付し、その説明を省略する。
【００５４】図４に示す水蒸気改質器では、流路形成管
２６の軸心に挿入されている棒状の伝熱促進体３８の周
面に、凹凸を形成するための溝３９を多数並設し、流路
形成管２６の内面にも、伝熱促進体３８の溝３９と対峙
するように多数の凹凸４０を形成したもので、これらの
溝３９、凹凸４０によって、流路形成管２６の内部に流
入した反応後の二次ガス２９を迂回させて、流路形成管
２６の管内壁面により大きな乱れを生じさせながら流路
形成管２６の内部を上方へ向って流通し、その保有して
いる熱エネルギーを触媒２７の内部を上方から下方へ向
って流通して来る反応中の二次ガス２９に高い効率で伝
達し、反応した後の二次ガス２９は温度が高くなって多
くの水素（Ｈ2）が生成される。
２６の軸心に挿入されている棒状の伝熱促進体３８の周
面に、凹凸を形成するための溝３９を多数並設し、流路
形成管２６の内面にも、伝熱促進体３８の溝３９と対峙
するように多数の凹凸４０を形成したもので、これらの
溝３９、凹凸４０によって、流路形成管２６の内部に流
入した反応後の二次ガス２９を迂回させて、流路形成管
２６の管内壁面により大きな乱れを生じさせながら流路
形成管２６の内部を上方へ向って流通し、その保有して
いる熱エネルギーを触媒２７の内部を上方から下方へ向
って流通して来る反応中の二次ガス２９に高い効率で伝
達し、反応した後の二次ガス２９は温度が高くなって多
くの水素（Ｈ2）が生成される。
【００５５】なお、本発明の水蒸気改質器は上述した実
施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨
を逸脱しない範囲において、種々の変更を加え得ること
は勿論である。
施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨
を逸脱しない範囲において、種々の変更を加え得ること
は勿論である。
【００５６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１か
ら請求項４に記載した水蒸気改質器のいずれにおいて
も、反応の終わった二次ガスが流路形成管の内部で迂回
しながら上方へ流通している間に、その保有する熱エネ
ルギーを、触媒の内部を上方から下方へ向って流通して
来る反応中の二次ガスに高い効率で伝達するので、反応
した後の二次ガスの温度を高くして多くの水素を生成さ
せる、という優れた効果を奏し得る。
ら請求項４に記載した水蒸気改質器のいずれにおいて
も、反応の終わった二次ガスが流路形成管の内部で迂回
しながら上方へ流通している間に、その保有する熱エネ
ルギーを、触媒の内部を上方から下方へ向って流通して
来る反応中の二次ガスに高い効率で伝達するので、反応
した後の二次ガスの温度を高くして多くの水素を生成さ
せる、という優れた効果を奏し得る。
【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示す縦断面図
である。
である。
【図２】本発明の実施の形態の第２の例を示す縦断面図
である。
である。
【図３】本発明の実施の形態の第３の例を示す縦断面図
である。
である。
【図４】本発明の実施の形態の第４の例を示す縦断面図
である。
である。
【図５】従来の水蒸気改質器の一例を示す縦断面図であ
る。
る。
【図６】水蒸気改質器における反応後の二次ガス温度と
二次ガス中のメタン残量との関係を示すグラフである。
二次ガス中のメタン残量との関係を示すグラフである。
２４ 触媒管 ２６ 流路形成管 ２７ 触媒 ２８ 一次ガス ２９ 二次ガス ３２ 凸部（凹凸） ３３ 凹部（凹凸） ３４ 伝熱促進体 ３８ 伝熱促進体 ３９ 溝（凹凸） ４０ 凹凸
Claims (4)
- 【請求項１】 高温の一次ガスが流通する雰囲気中に配
置され一端から水蒸気と炭化水素ガスとが混合した二次
ガスが供給され且つ他端が閉塞した触媒管と、該触媒管
の内底部近傍に一端が位置し且つ触媒管の外部に他端が
位置するように触媒管に挿入した流路形成管と、前記触
媒管の内側面と流路形成管の外側面との間に充填された
触媒とを備えた水蒸気改質器において、前記流路形成管
に、二次ガスの流れを迂回させる伝熱促進体を配置した
ことを特徴とする水蒸気改質器。 - 【請求項２】 高温の一次ガスが流通する雰囲気中に配
置され一端から水蒸気と炭化水素ガスとが混合した二次
ガスが供給され且つ他端が閉塞した触媒管と、該触媒管
の内底部近傍に一端が位置し且つ触媒管の外部に他端が
位置するように触媒管に挿入した流路形成管と、前記触
媒管の内側面と流路形成管の外側面との間に充填された
触媒とを備えた水蒸気改質器において、前記流路形成管
の内側面に、二次ガスの流れを迂回させる凹凸を形成し
たことを特徴とする水蒸気改質器。 - 【請求項３】 高温の一次ガスが流通する雰囲気中に配
置され一端から水蒸気と炭化水素ガスとが混合した二次
ガスが供給され且つ他端が閉塞した触媒管と、該触媒管
の内底部近傍に一端が位置し且つ触媒管の外部に他端が
位置するように触媒管に挿入した流路形成管と、前記触
媒管の内側面と流路形成管の外側面との間に充填された
触媒とを備えた水蒸気改質器において、前記流路形成管
の内部に、二次ガスの流れを迂回させる伝熱促進体を配
置し、また、流路形成管の内側面に、二次ガスの流れを
迂回させる凹凸を形成したことを特徴とする水蒸気改質
器。 - 【請求項４】 伝熱促進体が表面に凹凸を有する棒状体
である請求項１あるいは請求項３に記載の水蒸気改質
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32718995A JPH09165202A (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | 水蒸気改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32718995A JPH09165202A (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | 水蒸気改質器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09165202A true JPH09165202A (ja) | 1997-06-24 |
Family
ID=18196313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32718995A Pending JPH09165202A (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | 水蒸気改質器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09165202A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002003206A (ja) * | 2000-06-14 | 2002-01-09 | Toyota Motor Corp | 燃料改質装置 |
| WO2002066150A1 (en) * | 2001-02-21 | 2002-08-29 | Protensive Limited | Reactor for conducting endothermic reactions |
| WO2005097310A1 (en) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Modine Manufacturing Company | Actively cooled reactor for exothermic reaktions |
| JP2006062884A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-03-09 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料改質装置及び燃料改質方法 |
| US7666237B2 (en) | 2003-02-28 | 2010-02-23 | Modine Manufacturing Company | Reformate cooling system and method for use in a fuel processing subsystem |
| WO2011080781A1 (en) * | 2009-12-30 | 2011-07-07 | Hysytech S.R.L. | Endothermic reaction unit and steam reforming device comprising this reaction unit |
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-
1995
- 1995-12-15 JP JP32718995A patent/JPH09165202A/ja active Pending
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