JPS61287435A - 触媒反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は炭化水素燃料から水素を製造する如き供給燃料
から生成ガスを製造するのに用いる触媒反応装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来、この種触媒反応装置と１ノでは、特開昭５３−７
８９８３号公報に記載されている如き構成のものがある
。

今、上記公知の触媒反応装置について説明すると、第３
図及び輌４図に示す如く、炉ａ内の下部にプレートｂを
設け、該プレートｂ上に、多数の筒状壁Ｃを炉軸と平行
にして並べて設け、該各部状壁Ｃの内側に、該筒状壁Ｃ
の内径よりも小さい外径とし且つ上端を閉じた管状リア
クタｄを立てて位置させると共に、該管状リアクタｄの
内側に所要の間隔を設けてセンタチューブｅを配し、更
に該センターチューブｅの内側に筒状プラグｆを同心状
に配し、上記管状リアクタｄの外面と筒状壁Ｃの内面と
の間の隙間を環状バーナガス通路Ｑとし、管状リアクタ
ｄの内面とセンタチューブｅの外面との間の隙間を環状
反応室りとし、センタチューブｅの内面と筒状プラグｆ
の外面との間の隙間を環状再生室１としている。又、上
記環状バーナガス通路９の下端には高温ガスの出口導管
ｊが、環状反応ｙｈの下端には水蒸気及び炭化水素燃料
の混合物の供給導管ｋが、又、環状再生室ｉの下端には
反応生成物の出口導管！がそれぞれ接続してあり、環状
バーナガス通路ｇにはアルミナ球ｍが充填してあり、環
状反応室りには触媒粒子ｎが充填しである。

更に、炉ａの上端部には、バーナ燃焼マニホールド０と
空気マニホールドｐとが区画して形成してあり、バーナ
燃焼マニホールド０には炉用燃料が導管ｑを経て供給さ
れるＪ：うにしであると共に、空気マニホールドｐには
空気が導管ｒを経て供給されるようにしてあり、バーナ
キャビリティＳで燃料と空気の燃焼が行われ、ここで生
じた高温ガスが環状バーナガス通路９を通るようにしで
ある。

したがって、上記従来の触媒反応装置では、導管により
水蒸気及び炭化水素燃料の混合物を供給すると、該混合
物は環状反応室り内に入り、ここで環状バーナガス通路
ｇ内を下降している高温ガスにより加熱され始め、触媒
粒子ｎの存在下で反応を開始する。反応室りの上方へ移
動した反応生成物は再生室ｉを通って下降する。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記従来の触媒反応装置では、■　管状リア
クタｄの−に部が位置しているバーナキャビリティＳで
燃焼が行われるが、輻射伝熱にＪ：る燃焼潤度の低下に
より低発熱燃料の使用が困難である、 ■　アルミナ球１１の熱容量が大きいため、炉があたた
まるまでに時間がかかり、短詩間での起動が囲動である
、 ■　触媒粒子ｎの流動化が生じる、 ■　全体として大型化している、 等の問題がある。

そこで、本発明は、主として短時間での起動、小型化を
図ろうどするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、炉内に複数本の二重伝熱管を並べて立て、各
外側の伝熱管相互間及び内側の伝熱管の内部に連続した
空孔を有する多孔性金属を嵌め込むと共に、上記外側の
伝熱管の内面と内側の伝熱管の外面との間の反応室に、
連続した空孔を有する多孔性金属をベースとし触媒を嵌
め込み、各反応室下方に水蒸気及び炭化水素の混合物を
供給できるようにし、且つ外側の伝熱管の外側に燃焼ガ
スが導かれるよう各二重伝熱管の上方に燃焼室を位置さ
せた構成とする。

［作　　　用］ 燃焼ガスは外側伝熱管相互間に導かれると、多孔性金属
の多数の空孔内を通って流れる。一方、反応室に水蒸気
と炭化水素の混合物が送られると、該混合物は周りの高
温ガスにあたためられて上昇し、この間に触媒により改
質が行われ、水素と他のガスに変換され、水素は反応室
上端部で内側伝熱管内に入って下降し、外部へ取り出さ
れる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図及び第２図に示す如く、縦長とした炉１の内側に
、上端を閉じた大径伝熱管２とその軸心部に位置させた
小径伝熱管３とからなる二重伝熱管を複数本（図では７
本）所定の間隔で並立させ、上記大径伝熱管２の下端は
プレート４で支持させると共に、小径伝熱管３の下端は
上記プレート４を貫通して炉１内の下部に設けたプレー
ト５で支持させ、上記大径伝熱管２と小径伝熱管３との
間の空間を反応室６として該反応室６の下端を、上記プ
レート４と５との間の部屋７に開口させ、更に、小径伝
熱管３は上端を反応室６に開口させ、又、下端をプレー
ト５下方の部屋８に開口さゼる。

上記各二重伝熱管を構成する各大径伝熱管２の外部と炉
内壁との間に形成される空間９には、銅又は鉄を主成分
とじ且つ連続した空孔を有する多孔性金属（海綿状金属
）１０を適当な大きさに切ってなるものを積み重ねなが
ら嵌め込むと共に、各小径伝熱管３の内部にも同様に切
断加工した多孔性金属１０を嵌め込む。一方、反応室６
内には、ニッケルを主成分とし且つ連続した空孔を有す
る如く成形した多孔性金属をベース−〇− とした触媒１１を組み込む。

前記各二重伝熱管の上方には、燃焼室１２を設けると共
に燃焼室１２外周部にエアジャケット１３を段ｃノ、且
つ上記燃焼室１２の下部に、多孔性セラミックス（セラ
ミックフオーム）からなる輻射変換体１４を設置′Ｊる
。

なお、前記多孔性金属をベースとした触媒は、次のよう
にして製造する。

すなわち、アルミニウム、珪素やマグネシウム等のアル
カリ土類金属元素や、チタン、ジルコニウム、バナジウ
ム等の遷移金属元素の双方又は一方を含む化合物を水や
有機溶剤に溶がしあるいは懸濁させて溶液を作る。次に
、ニッケルを主成分とした多孔性金属体に脱脂、酸洗処
理を施こして表面を洗浄した後、該多孔性金属体の表面
に、上記溶液を塗布する等して化合物の薄膜を形成し、
次に、上記化合物の薄膜を形成した多孔性金属体を乾燥
させた後、１０００℃以上の高温下で長時間酸素を含む
雰囲気中で酸化させ、しかる後、酸化処理したニッケル
を主成分とする多孔性金属体を水素あるいは一酸化炭素
の還元気流中で還元処理することにより製造する。

第１図中、１５は部屋７に設けた水蒸気及び炭化水素燃
料の入口、１６は水素ガスの出口、１７は燃焼ガスの出
口、１８は燃焼室１２への燃料の入口、１９はエアの入
口である。

エアの入口１９からエアを、又、燃料入口１８から燃料
を入れると、燃焼室１２内で燃焼が行われる。燃焼室１
２の下側に多孔セラミックスからなる輻射変換体１４を
図示の如く設けておくと、該輻射変換体１４は輻射熱を
はね返して燃焼室１２内にとじ込めるため、燃焼室１２
内の温度を高くすることができて燃焼を安定化させるこ
とができ、これにより低発熱量燃料を使用しても燃焼安
定が図れて該低発熱量燃料が利用できることになる。し
たがって、燃焼室１２の燃焼が安定していれば、輻射変
換体１４はなくてもよいことになる。

一方、入口１５から水蒸気及び炭化水素燃料、たとえば
、メタンガス（ＣＨ４）を供給すると、部屋７から各二
重伝熱管内の反応室６に入る。

前記燃焼室１２で燃焼されで生じた燃焼ガスは各二重伝
熱管の外の空間９に流入する。該空間９には、多孔性金
属体１０が嵌め込んであり、該多孔性金属体１０は表面
積が大であるため伝熱性能がよく、又、多数の空孔があ
るため燃焼ガスは支障なく通過できる。

上記反応室６に入った水蒸気及びメタンガスは、上記二
重伝熱管外の燃焼ガスにより加熱されて上昇し、上昇過
程で反応室６内に配置した多孔性金属体をベースとでる
触媒１１によって、Ｃト１４　　　＋Ｈ２０−１Ｃｏ　
　→−３１１２ＣＯ＋［」２Ｏ−１ＣＯ２→−１」２ の反応が行われる。反応室６で反応を終え１りられた水
素は、反応室６の上端にて小径伝熱管３の内部へ入り、
該伝熱管３内の多孔性金属体１０を通過して下降し、部
屋８、出口１Ｇから取り出される。水蒸気及びメタンガ
スの加熱に利用された燃焼ガスは、出口１７からυｌ出
される。

［発明の効果］ 一〇− 以上ｊｄ（べた如く、本発明の触媒反応装置によれば、
二重伝熱管を複数本並べＣ各二重伝熱管と炉内壁との空
間及び各二重伝熱管の小径伝熱管内部に多孔性金属体を
嵌め込み、且つ上記二重伝熱管の大径伝熱管と小径伝熱
管との間の反応室に、多孔性金属体をベースとした触媒
を嵌め込んで使用する構成としであるので、次の如き優
れた効果を奏し得る。

ｆｆ）　　反応室を挾むように外壁部と内壁部に多孔性
金属体を嵌め込んで、該多孔性金属体の高圧表面積を利
用づるようにしであるため、（１）　　高い熱通過率が
１９られ、装置が小゛型化できる。

■）　熱容量が小さく、短時間で起動ができる。

Ｏｉ９　　多孔性金属体の開孔率が大きく、通気にＪ、
る圧損が小ざい。

００　　伝熱管が二重管でよく、且つ１本を太くでき、
従来の如き中央に設（Ｊている別の密閉管を必要とせず
、］ンパク１〜にで゛きる。

（ＩＩ）　　多孔性金属体をベースどした触媒を反応室
に使用しているため、触媒の伝熱ｆ１１がよくて１本を
太くＣきると共に、高流速子におい（も触媒が流動化す
るおそれがイｊい。

［相］　又、燃焼室の下流部に多孔性セラミックスの輻
射変換体を使用ＪることにＪ：す、輻ｑ４熱を炉内にと
じ込めて記ｇを高くし燃焼を安定させることができるの
で、低発熱量燃料の利用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の触媒反応装置の一実施例図、第２図は
第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は従来の触媒反応装置の
切断側面図、第４図は第３図のＢ方向断面図である。 １は炉、２は大径伝熱管、３は小径伝熱管、６は反応室
、７，８は部屋、９は空間、１０は多孔性金属体、１１
は触媒、１２は燃焼室、１３はエアジャケット、１４は
輻射変換体を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）炉内に複数本の二重伝熱管を並べて立て、該各二重
   伝熱管の大径伝熱管の外壁部及び小径伝熱管の内壁部に
   、多孔性金属体を嵌め込み、且つ上記大径伝熱管と小径
   伝熱管との間の反応室に、多孔性金属体をベースとした
   触媒を嵌め込み使用してなり、上記各二重伝熱管の上方
   に燃焼室を備えたことを特徴とする触媒反応装置。