JPS6375487A

JPS6375487A - ガス冷却装置

Info

Publication number: JPS6375487A
Application number: JP61219491A
Authority: JP
Inventors: ▲お▼畑　勲; Isao Obata; Yoshiaki Amano; 天野　義明; Akio Hanzawa; 半澤　晨夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1988-04-05

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〕本発明はガス冷却装置に係り、特にメタノールを原料と
する水素製造装置の付帯設備として好適な水洗機能を備
えたガス冷却装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のガス冷却装置は、冷却器及びドレンタンクより構
成され、或いは冷却器、水洗器及びドレンタンクより構
成されている。しかし各機器は夫夫の機能を各別に有し
、また別々に設置されていて高効率化及び装置の小型化
等考慮されていない。

これは本発明を適用せんとするアルコール原料の水素製
造において特に重要である。

アルコール等の水蒸気改質を行う場合、改質ガス中には
必ず未反応原料が存在する。この改質ガスの精製を行う
為、ＰＳＡ　（圧力スイング吸着）と呼ばれる精製装置
を設けることが多い。この場合ＰＳＡに使用される吸着
剤（モレキュラーシーブ等）に未反応原料が吸着される
。吸着された未反フ１ち原料は本来なら脱着されるはず
であるが、量が多い場合には脱着できなくなる。例えば
メタノール改質実験によれば未反応メタノール数１０ｐ
ｐｍまでは水と一緒に脱着できるがある濃度を超えると
脱着できなくなる。それ故次第に飽和状態になり、Ｍ製
能力も衰える。水素１（１造装置は半導体工場等で使用
されている為、長時間の連続運転が可能でなければなら
ず、このことは特に高純度（９９，９９９９％）の水素
を得る上で重要である。

ガスの冷却装置としてはガス吸収装置として九Ｗ（株）
昭和４０年１１月２０日発行「化学便覧（応用編）第２
刷日本化学協会ＩｇＪ第１８９０頁〜第１８９９頁、特
に図２７．２３掲載のものが上げられる。これはいわゆ
る間接式熱交換を採用したものであり、結果においてガ
ス洗浄と冷却とが同時に行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は高効率化及び小型化が配慮されておらず
、冷却水量が多い・装置が大型である等の問題があり、
また、改質ガスの水洗としては洗浄水量が不十分である
。ガス精製装置の性能劣化を招く原因となる可能性があ
ると同時に水洗による原料回収が少なく原料を多量に消
費する等の問題もあった。

本発明の目的は、全装置の小型・高効率・長寿命化を達
成できる冷却装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は次の構成により達成される。即ち、密閉容器
内を２つの壁にて上下方向に３つに区分し、上方の区分
内には洗浄水導入管とガス排出管を開口させ、下方の区
分内には洗浄水排出管とガス導入管を開口させる。そし
て残りの中央の区分には上方の区分と下方の区分とを連
通ずる複数の管路を備えると共に、これらの管路内を流
過する流体を間接的に熱交換する冷却水の供給管及び排
水管を開口させる。本発明は更に中央区分内の複数の管
路内乃至上方区分内の洗浄水導入管開口部よりも下の領
域の全部若しくは一部に充填剤を納めたことを特徴とす
る。

望ましい構成は、冷却器の上に散水部を設置し、冷却器
の下にはドレンタンクを設置し一体化することになる。

ドレンタンク内に溜まっている洗浄水中に改質ガスを導
入する改質ガス導入管を設置して散水部より洗浄水を散
布することと改質ガス導入管より改質ガスを導入するこ
とによって改質ガスの水洗を行うことになる。この冷却
器には外部より冷却水を供給し、冷却水による間接冷却
と洗浄水による直接冷却により冷却効果を高めることに
なる。

本発明は洗浄及び冷却対象ガスとして、特にアルコール
類を改質原料として水蒸気改質により生成された改質ガ
スを用いるに最適である。

本発明においては散水部を上部に設け、散水部下部の改
質ガス通路に充填物を充填することが望ましい。

本発明に適する水洗機能としては、■散水部より洗浄水
を散布し、改質ガスの水洗を行うもの、■洗浄水の一部
を改質原料水として使用するもの、■洗浄水を循環させ
再び散水部より洗浄水を数分し改質ガスの水洗を行うも
の、■洗浄水の減少量を補う為、散水部より新鮮水を散
布し洗浄水の追加をすると共に改質ガスの水洗を行うも
の、■新鮮水を散布するための散水部と循環系よりの洗
浄水を散布するための散水部を多段に設けるもの、■ド
レンタンクに溜まった洗浄水水面下に改質ガスを密入す
るための管出口を下方に向けｉＪ［するもの等が挙げら
れる。

〔作用〕

上部に洗浄水導入管、なるべくならその散水部を設置し
、洗浄水導入管開口部散水部の下に冷却部、冷却部の下
にドレンタンクを設置し一体化して、ドレンタンク内に
溜まっている洗浄水中に改質ガスを導入する改質ガス導
入管を設置する。まず、改質ガスをドレンタンク内の洗
浄水中に吹き込むことにより、水洗及び直接冷却の効果
がある。

この時、改質ガス導入管の出口に改質ガスを小さい気泡
にするノズル等を設ければより効果がある。

また、冷却部では、改質ガスは外部より冷却水によって
冷却され、内部では上部の散水部より散布された洗浄水
により水洗及び直接冷却され冷却効果を高めているため
、伝熱面積の減少ならびに冷却水量の減少となり、小型
高効率の冷却装置となる。さらに、洗浄水は改質ガスと
熱交換を行うことで予熱され、また、水洗したことで未
反応原料を含んでおり、改質用原料水として好適となる
。

本発明ではガス流路上に充填剤を設けているので洗浄水
とガスとの対向接触過程において接触表面積が大きくな
るから洗浄に要する容器容量のコンパクト化が図れ、し
かもこの接触領域は容器の中央区分すなわち間接冷却室
内にあるから一層の装置小型化が図れることになる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、メタノール・水蒸気改質反応により得た改質ガス
の冷却装置を本発明による構成で実施した例である。

冷却部は改質ガス１４及び洗浄水１３の通路となる。円
管２を複数本、水流・冷却を向上させる為に各円管２に
充填された充填粒子１０、；舅３、胴３上部の冷却水供
給管５及び胴３下部の冷却水排出管６より構成されてい
る。充填粒子１０は下方フランジ１７にて下端を仕切ら
れ落下しないようになっており、上方はフランジ１７か
ら上方室内に溢れている。冷却部の上方の区分は水洗部
を構成しており、水洗部は散水器１、洗浄水供給管４、
改質ガス１４を集合させるための鏡板１６及び改質ガス
吐出管９より構成されている。改質ガス導入部は冷却部
の下側に設置され、ドレンタンク１１、改質ガス供給管
７、洗浄水出口管８及びノズル１２より構成さ未れ、水
洗部及び冷却部ともフランジ１７により接続され一体に
組立てられる。

改質ガス１４は、改質ガス供給管７を通ってノズル１２
より小さい気泡としてドレンタンク１１内に溜まってい
る洗浄水１３中に噴出される。噴出された改質ガス１４
は、小さい気泡になっており、洗浄水により水洗及び冷
却される。この時。

ノズル１２より噴出される改質ガス１４の気泡は小さい
ほど水洗及び冷却の効果がある。ドレンタンク１１内で
水洗及び冷却された改質ガス１４は上昇して円管２に供
給される。円管２に入った改質ガス１４は、散水器１か
ら散水される洗浄水１３が円９？２内充填粒子１０間を
落ちることにより充填粒子１０の広い表面積上で対向接
触し、水洗及び冷却される。一方、円管２外を冷却水１
５が流れていることにより円管２を介して改質ガス１４
は冷却水１５に吸熱される。さらに、円管２内の充Ｓｔ
粒子１０により水洗及び冷却効果を向上させている。円
管２から出た改質ガス１４は、散水器１から散水される
洗浄水１３とさらに接触することによって、より水洗及
び冷却効果を高めることができ、改質ガス吐出管９より
排出される。

改質ガスを水洗することにより未反応メタノールの除去
を行なうことができると同時に本冷却装置に続く水素ガ
ス精製装置の長寿命化を図ることができる。以上の本実
施例では、従来の装置と比較して水洗器及びドレンタン
クの設置スペースを省くことができ、冷却器が高効率と
なるため設備空間を非常対しても相似的に拡大でき、容
量の変化が少なけに小さくすることができる。また、容
量の増加にれば洗浄水量及び冷却水量の変更により容易
に対応できる。

第２図に従来装置の簡略図、第３図に本発明の応用例の
簡略図を示す。第２図は第３図に洗浄水１３の循環系を
除いたものと全く同じである。

本発明の応用例（第３図）によれば散水器１は２段にな
っており、その下に充填粒子１０のＭ。

次いで間接式の冷却器１８、更にその下にドレンタンク
１１を設けている。改質ガス１４はドレンタンク１１内
の洗浄水ドレン内に供給し、洗浄水はドレンタンク１１
から抜き取って原料供給ポンプ２１を経由しガス生成（
改質）系への原料水１３′と再利用洗浄水１３との双方
に供される。

この再利用洗浄水１３は散水器１の下段に入り、散水器
１の上段には新鮮水２２が洗浄水供給ポンプ２０を経て
供給される。

第３図は、洗浄水１３を多量に循環させることにより、
水洗効果を高めたものである。また、未反応メタノール
を含む洗浄水を原料供給ポンプ２１により必要量を反応
器側へ供給しているため。

原料の回収となること及び予熱されていることから高効
率化を図ることができる。更に装置が一体となったこと
により、施行が容易となる。

以上の実施例によれば、冷却装置と洗浄装置とを兼ね備
え、しかもガス流路上に充填粒子１０の層を設け、洗浄
水として反応用原料水を使用し、多量に循環させること
により、改質ガスを直接冷却できるため冷却水量の減少
が可能となると同時に反応用原料水の予熱、また、未反
応原料を回収出来るため再度原料として使用できるので
非常に経済的であり、装置の高効率化を達成できる。更
に、水洗器、冷却器及びドレンタンクを一体化したこと
により、容易に循環冷却系とすることが出来、設置空間
を約１／２とすることが可能となるため、非常にコンパ
クト化となる。また、容量の大型化に対して装置を相似
的に拡大できるほか、冷却水量及び循環水量によっても
適度に対応できるため、容量の変化に対しても非常にコ
ンパクト・高効率の冷却装置を達成できる。さらに、シ
ステムに使用した場合１周辺装置の長寿命化も達成でき
る。

〔発明の効果〕

本発明によればガス冷却装置は、水洗機能を兼ね（Ｊｉ
？えかつ相当に小型化し得るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るガス冷却装置の断面図
、第２図は従来のガス冷却系統図、第３図は本発明の応
用例のガス冷却系統図である。１・・・散水器、２・・・円管、３・・・脳、４・・・
洗浄水供給管、５・・・冷却水供給管、６・・・冷却水
排出管、７・・・改質ガス供給管、８・・・洗浄水排出
管、９・・・改質ガス吐出管、１０・・・充填粒子、１
１・・・ドレンタンク、１２・・・ノズル、１３・・・
洗浄水、１４・・・改質ガス、１５・・・冷却水、１６
・・・鏡板、１７・・・フランジ、１８・・・冷却器、
１９・・・水洗器、２０・・・洗浄水供給ポンプ、２１
・・・原料供給ポンプ、２２・・・新鮮水。　、。

Claims

【特許請求の範囲】１、密閉容器内を２つの壁にて上下方向に３つに区分し
、上方の区分内には洗浄水導入管とガス排出管を開口さ
せ、下方の区分内には洗浄水排出管とガス導入管を開口
させ、中央の区分には前記上方の区分と下方の区分とを
連通する複数の管路を備えると共に、これらの管路内を
流過する流体を間接的に熱交換する冷却水の供給管及び
排水管を開口させてなるガス冷却装置において、前記中
央区分内の複数の管路内乃至上方区分内の洗浄水導入管
開口部よりも下の領域の全部若しくは一部に充填剤を納
めたことを特徴とするガス冷却装置。２、前記洗浄水導入管の先端は前記上方区分内において
散水機能を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のガス冷却装置。３、前記洗浄水排出管と前記洗浄水導入管とを連通させ
て洗浄水を循環利用することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のガス冷却装置。４、密閉容器内を２つの壁にて上下方向に３つに区分し
、上方の区分内には洗浄水導入管とガス排出管を開口さ
せ、下方の区分内には洗浄水排出管とガス導入管を開口
させ、中央の区分には前記上方の区分と下方の区分とを
連通する複数の管路を備えると共に、これらの管路内を
流過する流体を間接的に熱交換する冷却水の供給管及び
排水管を開口させてなるガス冷却装置において、前記中
央区分内の複数の管路内乃至上方区分内の洗浄水導入管
開口部よりも下の領域の全部若しくは一部に充填剤を納
め、前記洗浄水導入管は２つ設けて一方に清浄水供給管
を連通させ、他方に前記洗浄水排出管の分岐管を連通さ
せ、洗浄水排出管の一方の分岐管をガス改質原料として
ガス改質系に連通させることを特徴とするガス冷却装置
。５、前記ガス改質原料としてアルコール類及び水蒸気を
用いることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のガ
ス冷却装置。