JPS6252104A - 反応器 - 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】 （ａ）　　産業上の利用分野 本発明は、連続部分燃焼式都市ガス製造設備における反
応器に関するものである。

（１））従来例 連続部分燃焼式都市ガス製造設備とは、低圧下で、原料
の改質反応と燃焼反応を同時に行なうものである。

ここでいう都市ガスは、原料であるナフサや液化石油ガ
ス（以下ＬＰＧという）を水蒸気と共に高温下で触媒層
に通し、分解して得られる水素、炭酸ガス、−酸化炭素
等からなるものをいう。この反応で得られる製造ガスが
、その状態のままで土中に供給されるとは限らない。即
ち、ＬＰＧで増熱したり、空気で希釈したりする場合が
あるためである。

この水蒸気分解反応（改質反応）は、吸熱反応であるた
め、この反応を起こさせるためには熱を与えなければな
らない。この方法として外熱式及び内熱式があり、外熱
式は改質反応する触媒層を間接的に外部から加熱して熱
量を与えるもので、内熱式は改質反応する触媒層で直接
的に熱量を与えられるものである。

さらに、内熱式には連続式とサイクリ・ツク式とがある
。サイクリック式は、ガス製造反応と燃焼反応を同一反
応器内で、時間的に交互に行うもので、まず、燃焼反応
によって炉内に熱を蓄積し、次に改質反応を起こさせて
、ガスを製造するものである。この方式は、古くから知
られ、非常に多く採用されているが、その原理上ガス化
効率（製造ガスの発熱総量／原料及び燃料の発熱総量）
が悪く、最近は次に説明する連続部分燃焼式（以下「連
続部懲戒」という）が多く採用されてきている。

連続部懲戒とは同じ反応器触媒層内で改質反応と同時に
、一定空気を混入することにより原料の一部を燃焼させ
て、その燃焼熱によって改質反応のための熱量を与える
ものである。

この方式は、上記サイクリック式と異なり、ガス製造が
連続して行なえるため、本来的に効率は高い。しかし、
最近の省エネルギー政策の上からもさらに効率を高くす
ることが望まれ、問題ともなっている。また、連続部懲
戒のプラントは、改質用の水蒸気は熱回収により自給し
てきているが系内に設置された一酸化炭素変成器を運転
するための変成用水蒸気の多（はを自給できないため、
補助ボイラー等の系外からの水蒸気の供給を必要とする
。最近のガス中毒防止の観点からして、この−酸化炭素
変成器を適正な状態で運転しなくてよいということは考
えられない。従って、この水蒸気の自給率を高くし、系
外からの必要量を軽減することも大きな課題である。

そこで、考えられるのが反応器出側のガス温度を上昇せ
しめることである。このガス塩が上昇すると、それだけ
回収できる熱量が増加し、廃熱ボイラーでの水蒸気発生
量が多くなる。これによって水蒸気の自給率を高めよう
というものである。

この出ロガス温の上昇は、原料に混入する燃焼エアーの
増加で容易に達成できるが、これでは製品ガスとなるべ
き原料が燃焼するため損失が大きい。

そこで、反応器からの放熱を防止又は軽減することで、
その目的が達っせられるならプラントの効率が向上し、
その貢献は著しいものがある。

この放熱防止の従来の方法について説明する。

第１図は、従来の通常の反応器（１）の概略断面図であ
り、耐火、断熱施工がなされている。この方法は、反応
器内の外側に断熱レンガ（２）を貼着し、その内側に耐
火レンガ（３）を貼るものである。この耐火レンガは、
耐熱性は非常に高いが、断熱性は低いものであり［ｒ熱
しンガは断熱性は高いが耐火性が低い。

このような反応器の放熱防止は、従来から断熱レンガを
厚くすることで行われている。例えば１０ｃｍ程度の厚
さのものを、１層であったものを２層にする等である。

また、断熱性の高いものをできるだけ高温側に位置させ
効率よ（断熱を行なおうとして、断熱レンガを最も内側
に積むことも考えられる。

さらに、既設の反応器の場合は、最内側に断熱レンガを
積むか、又は耐火レンガを一旦除去し、断熱レンガを貼
着した後、再び耐火レンガを積むという方法が考えられ
る。

（Ｃ）　　発明が解決しようとする問題点しかし、従来
のレンガの層を厚くする方法ではレンガ自体の材料費が
嵩む。特にレンガは３〜５年で積み替えることが多くそ
の費用の負担は小さくない。また、レンガ層が厚くなる
ことによって反応器自体が大きくなり、かつ自重が大き
くなるため、その設備費も大きくなるという欠点も有し
ていた。

また、断熱レンガを最も内側に位置させる方法も、断熱
レンガは耐熱性が低く高温に耐えない。

かつ、断熱レンガは気孔率が高いことと、反応器にはプ
ロセスガスが通過するところから、断熱しンガ中に原料
のＬＰＧベーパー等のプロセスガスが浸入し、そこでカ
ーボンが析出する。この生成カーボンはレンガの材質よ
りも熱膨張率が大きいためにレンガに亀裂が生じると共
に、著しくなるとレンガを粉化せしめる。

また、既設の反応器の放熱を軽減しようとすると、断熱
レンガを内側に貼着することは前記した通り問題である
ため、耐火レンガを除去する方法を採らざるを得ない。

しかし、このような方法は工事費用が非常に大きくなり
、かつその内側にやはり耐火レンガを貼着しなければな
らないため、反応器内径が小さくなるという欠点もある
。

そこで、業界では小さい費用で、かつ反応器自体の寸法
、重量にほとんど影響を与えずに、簡単に放熱防止がで
きる方法が要望されていた。

＋ｄｌ　　問題点を解決するための手段このような状況
に鑑み、本発明者は本発明を完成させたものである。そ
の特徴とするところは、連続部燃成の反応器の最内側に
無機質繊維製の断熱材を貼着する点にある。

無機質繊維製断熱材は、セラミ’７り製繊維、ガラス繊
維、石綿繊維、岩綿繊維等の無機質繊維からなるもので
、これを種々の形状（板状、台形状三角柱、扇型柱等）
に成型したものである。これの１つとしては、すでにセ
ラミックファイバーとして市販されている商標名Ｇ−モ
ジュール（東芝モノフランクス■製）が知られている。

この（、−モジュールは繊維化したアルミナ・シリカ系
のセラミックファイバーを、少量の有機結合材を用いて
シート状にしたものを、さらに圧縮積層したブロック状
のものである。勿論、これに限らず同様のものであれば
、どのようなものでも使用できることは言うまでもない
。

反応器の最内側とは、反応器にこの無機質繊維製の断熱
材のみ施工する場合は、当然それは最内側となり、異種
のものとの組み合わせであっても施工する場合は、内側
が無機質繊維製断熱材であればよいという意味である。

従来、このような無機質繊維製のものを反応器の内張に
使用する等ということは、それが非常に気孔率が大きい
ことから、原料ガスであるプロセスガスのショートバス
（原料等が触媒層を通らずに、繊維間の気孔部を通過す
ること）を起こすため、並びに断熱レンガの数倍は保有
する気孔にプロセスガスが浸入し、そこでカーボンを析
出するため不可能と考えられていた。さらに、このよう
な断熱材はプロセスガス中の水蒸気の浸入を嫌う上、熱
収縮が大きいという事実により、目を向けられなかった
面もある。

本発明では、この欠点をコーティングセメント及び接着
セメントを用いることによって解消している。即ち、無
機質繊維製断熱材をこの接着セメントによって貼着し、
かつ最終表面にコーティングセメントを塗布することに
よって、前記ショートバス等の問題を解消している。接
着セメントとは、５Ｋ−３４〜５Ｋ−３６のシャモツト
質の骨材をベースに無機質バインダーで混練した高温無
機質接着材である。また、コーティングセメントとは、
無機質繊維製や耐火物を微少化にしたものを骨材として
使用したセメント様のものである。

次に、無機質繊維製断熱材の熱間収縮について問題があ
れば、積層圧縮成型したブロックを採用することによっ
て、収縮しろの分をスペーサーの配置でカバーし、かつ
収縮率を上回る体積縮小を計ることによって解決できる
。このスペーサーは同一の無機質繊維製の断熱材である
。

本発明においては、断熱材は連続部燃の反応器のどの部
分に貼着してもよく、一部であると全部であるとを問わ
ない。例えば、メインテナンスの問題等があれば、燃焼
室の部分は除き、従来のレンガとする等である。この無
機質繊維製断熱材を貼着しない部分は従来の方法で耐火
施工を行なうことは言うまでもない。

また、従来のレンガをまったく積層せずに、無機質繊維
製断熱材とコーティングセメント等のみで実施すること
もできる。このようにすると、単位厚さ当たりの断熱効
果が従来のものと比較して非常に大きくなり、従来と同
様の断熱効率であれば、断熱材自体が非常に薄（なり、
その結果反応層全体も小さなものとなる。これは、断熱
材自体の材料費の大きな軽減となると共に、反応器の建
設費も軽減できることとなる。

さらに、既設の反応器の場合は、無機質繊維製断熱材を
すでに積層されているレンガの最内側に貼着するだけで
実施でき、工事費用はあまり大きくなく、かつ内径の増
加かも最小限に押さえうるちのである。

［８）　　作用 本発明によると、その反応器自体は従来とまったく同様
に取り扱えるものである。

（ｆ）　　実施例 第２図は、本発明の１実施例を示す概略断面図である。

本例では、反応器（１）内側にまず従来の断熱レンガ（
２）を積み、その内側にＧ−モジュール（４）を貼着し
ている。この例では、Ｇ−モジュール（４）は反応器（
１）の全体ではなく、原料ガスを均一に触媒層に導入す
るためのディストリビュータ−（５）から上にのみ貼着
している。また貼着方法は、第４図に示す如（、Ｇ−モ
ジュール（４）の中の無機質繊維の方向が反応器ｆｌ）
の壁面と直角になるように貼着している。この貼着には
接着セメントを使用し相互に固着すると共に、Ｇ−モジ
ュール（４）の表面にはコーティングセメントが塗布さ
れている。また、Ｇ−モジュール（４）の表面には、コ
ーティングセメントではなく、耐熱性表面硬化剤を塗布
してもよい。これも同様に、セメント様のもので表面を
気密にするものである。

これによって、プロセスガスが断熱材中に浸入すること
及び断熱材のはがれを防止している。

第３図は、本例に使用したＧ−モジュールの斜視図であ
る。

（ｇｌ　　発明の効果 本発明を利用すると、従来と同様の厚さの断熱施工を行
なうと、その反応器からの放熱が非常に小さくなり、反
応器出側のガス塩が高くなる。このため、廃熱ボイラー
によって利用できる熱量が多くなり、発生水茎気量が増
加する。このため、従来水蕉気を外部から多くを導入す
るか、補助ボイラーを設置していたのが、不要になるか
、もしくはその量が著しく軽減されることとなる。

また、従来と同程度の断熱でよいのなら、非常にレンガ
を薄くできることとなる。これは、材料費の軽減、反応
器自体のサイズの減少等種々のメリットをもたらすもの
である。

耐火レンガの表面に無機質繊維製断熱材を貼着する場合
（既設の場合が多い）は、耐火レンガが直接高温にさら
されないため、レンガの寿命がのびる。

さらに、反応器からの放熱が軽減されるということは、
設備の休止中（通常この種のプラントは都市ガスの需要
のない深夜は運転しない）の炉内の温度降下が小さくな
り、運転開始時の昇温時間が短くなり、かつ燃料も軽減
できるという利点も大きいものである。

また、本発明は新設の装置ばかりでなく、既設の反応器
にも簡単に利用できる極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の例を示す反応器の断面図、第２図は本発
明の実施例を示す断面図、第３図は第２図に示す実施例
に使用した断熱材の斜視図、第４図は第２図に示す実施
例のＷｒ熱材積層の部分斜視図である。 ■・・・反応器 ２・・・従来の断熱レンガ ３・・・耐火レンガ ４・・・無機質繊維性断熱材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続部分燃焼式都市ガス製造に使用されるものであ
   って、その最内側に無機質繊維製断熱材を貼着したこと
   を特徴とする反応器。 ２、無機質繊維製断熱材は、反応器の内側一部に貼着さ
   れるものである特許請求の範囲第１項記載の反応器。 ３、無機質繊維製断熱材は、反応室にのみ貼着するもの
   である特許請求の範囲第２項記載の反応器。 ４、無機質繊維製断熱材は、セラミック繊維製のもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の反応器。 ５、貼着は、積層圧縮成型された無機質繊維製断熱材を
   その繊維の方向が反応器の壁面に直角になるように充填
   する方法で行なわれるものである特許請求の範囲第１項
   記載の反応器。