JP2000516902A - 炭化水素燃料を水素ガスと二酸化炭素に転化する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 炭化水素燃料又はアルコールを水素ガスと二酸化炭素に転化させる装置と方法を開示する。該装置は、部分酸化反応領域（２４）と部分酸化反応領域とは異なる別のスチーム改質領域（２６）を持つ第１の容器（１８）を含む。第１の容器は、部分酸化反応領域に第１の容器の入り口（２０）、及びスチーム改質領域に第１の容器の出口（２２）を持つ。改質器は第１の容器周りに延びるらせん状の管（３２）も含む。らせん状の管は酸素を含む供給源（４２）に接続する第１の末端、及び部分酸化反応領域で第１の容器に接続する第２の末端を持つ。酸素を含む供給源からのガスはらせん状の管を通して第１の容器に送ることができる。第２の容器の入り口（６０）と第２の容器の出口（２２）を持つ第２の容器（５８）は、第１の容器周りに環状に配置する。らせん状の管は第１の容器と第２の容器の間に配置し、第１の容器からの気体は第２の容器を通ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 炭化水素燃料を水素ガスと二酸化炭素に転化する方法及び装置 発明の背景 静止した用途と移動する用途の両方のための発電で、燃料電池はますます重要 性な役割を演じ続けている。燃料電池の第一の利点は、現在の熱機関と異なりカ ルノーサイクル効率による制限がない高度に効率的な運転である。更に燃料電池 は、その操作の清浄さにおいて任意の既知のエネルギー転換装置にかなり勝って いる。燃料電池は化学的な電力源であり、電力は電力負荷に比例した速度で電池 に供給する還元剤（水素）と酸化剤（酸素）の間の化学反応で発生する。従って 、燃料電池が作用するためには酸素と水素源の両方が必要である。 水素ガスの使用を制限する一因となる２つの問題が現在ある。第一に、水素ガ ス（Ｈ₂）は従来の炭化水素と比べて体積当たりのエネルギー密度が低く、この ことは、等量のエネルギーを水素として貯蔵することは、同じ量のエネルギーを 従来の炭化水素として貯蔵するよりも多くの体積を取るということを意味する。 第二に、多数の燃料電池電力システムを支持できる広範囲にわたる水素インフラ ストラクチャーが現在存在しない。 燃料電池をのための水素の魅力的な供給源は、様々な炭化水素及びアルコール 燃料の分子構造内に含まれている。改質器は一次燃料の分子を分解して、燃料電 池を作用させることができる水素に富むガス流れを製造する装置である。炭化水 素及びアルコール燃料を改質するためのプロセスは大規模な工業的な基準では確 立されているが、小規模で高度に統合された装置のための同様な開発は知られて いない。 従って様々な炭化水素燃料源から水素ガスを発生させ、輸送媒体に動力を与え る燃料電池で使用されるより小型の装置が求められている。 本発明の概略 本発明は、アルコール又は炭化水素燃料を水素ガスと二酸化炭素に転化させる 改質器及び方法に関する。 改質器は、部分酸化反応領域、及び部分酸化反応領域とは異なる別のスチーム 改質反応領域を持つ第１の容器を含む。第１の容器は、部分酸化反応領域に第１ の容器の入り口及びスチーム改質領域に第１の容器の出口を持つ。改質器は、第 １の容器周りに延びるらせん状の管も含む。らせん状の管は酸素を含む供給源に 接続する第１の末端及び部分酸化反応領域で第１の容器に接続する第２の末端を 持つ。酸素を含む供給源からの酸素ガスは、らせん状の管を通して第１の容器に 送ることができる。第２の容器の入り口と第２の容器の出口を持つ第２の容器を 、第１の容器周りに環状に配置する。らせん状の管を第１の容器と第２の容器の 間に配置し、第１の容器からのガスは第２の容器に通すことができる。 本発明の方法は、酸素を含むガスを第１の容器周りに配置されたらせん状の管 に通すことを含む。炭化水素蒸気とスチームをらせん状の管に入れ、酸素ガス、 燃料蒸気及びスチームの混合物を作る。酸素ガス、燃料蒸気及びスチームの混合 物は第１の容器に入れる。燃料蒸気は自然に部分酸化して、一酸化炭素と水素ガ スを含む加熱改質物流れを作る。残っている燃料蒸気を加熱改質物流れ中でスチ ーム改質して水素ガスと一酸化炭素を作る。加熱改質物流れをらせん状の管の外 側に通過させ、それによって加熱改質物流れがらせん 状の管の中の混合物を加熱する。改質物流れの一酸化炭素ガスの一部は、高温シ フト（ｓｈｉｆｔ）反応によって二酸化炭素と水素ガスに転化させる。改質物流 れの残っている一酸化炭素ガスの少なくとも一部は、低温シフト反応によって二 酸化炭素と水素ガスに転化させる。 炭化水素燃料を水素ガスと二酸化炭素に転化させる改質器のもう１つの他の態 様では、装置は、炭化水素又はアルコールでよい第１の燃料と酸素を含むガスの 第１の混合物を受け取る第１の管の入り口、及び第１の混合物の第１の反応改質 物を導く第１の管の出口を持つ第１の管を含む。第１の管の周りに第２の管が環 状に配置され、この第２の管は炭化水素又はアルコールでよい第２の燃料とスチ ームの第２の混合物を受け取るための第２の管の入り口を持つ。第２の管は第２ の管の出口を持ち、第２の混合物の第２の反応改質物を導く。触媒改質領域は第 ２の管周りに環状に配置する。第１の反応改質物と第２の反応改質物を、それぞ れ第１の管の出口と第２の管の出口を通して触媒改質領域に送り、混合物を更に 改質することができる。好ましい態様では、炭化水素燃料分別装置（ｆｒａｃｔ ｉｏｎａｔｏｒ）を第１の管の入り口と第２の管の入り口に取り付ける。分別装 置は重い部分を炭化水素燃料から分離し、その後第１の管の部分酸化領域に送る ことができる。軽い部分は炭化水素燃料から分離して、その後第２の管のスチー ム改質領域に送ることができる。 炭化水素又はアルコール燃料を水素ガスと二酸化炭素に転化させる本発明の方 法のもう１つの他の態様では、第１の炭化水素又はアルコール燃料と酸素を含む ガスの第１の混合物を第１の管に入れる。第１の混合物の炭化水素又はアルコー ル燃料は自然に部分酸化して、水素ガスと一酸化炭素を含む第１の加熱改質物流 れを作る。第 ２の炭化水素又はアルコール燃料とスチームの第２の混合物は、第１の管周りに 環状に配置された第２の管に入れる。第２の混合物の第２の炭化水素又はアルコ ール燃料は部分的にスチーム改質されて、水素ガスと一酸化炭素を含む第２の加 熱改質物流れを作る。第１の加熱改質物流れと第２の加熱改質物流れを触媒改質 領域に通して、改質物流れを水素ガスと二酸化炭素に更に改質する。好ましい態 様では、第１の管と第２の管に入れる前の炭化水素燃料は、炭化水素燃料の重い 部分と炭化水素燃料の軽い部分に分別する。重い部分は、その後部分酸化領域に 送る。軽い部分はスチーム改質領域に送る。 本発明は多くの利点を持つ。本発明の装置は様々な炭化水素燃料、例えばガソ リン、ＪＰ−８、メタノール及びエタノールを使用できる。部分酸化反応領域は 燃料の部分燃焼を可能にする一方で、すすを作らず、及びスチーム改質領域と、 部分酸化領域周りに環状に配置された反応器の他の部分に熱を供給する。更に、 本発明の装置は自動車で使用するのに十分小型である。いくらかの態様では、本 発明の装置は高温シフト触媒を含み、これは、低温シフト触媒だけを使用するよ りも装置をより小さくより軽くすることができる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の装置の第１の態様の正射影側面図である。 図２は、本発明の装置の第２の態様の正射影側面図である。 図３は、本発明の装置の第３の態様の正射影側面図である。 発明の詳細な説明 本発明の方法と装置の特徴と詳細を、ここで添付の図を参照してより詳しく説 明し及び請求の範囲に示す。異なる図に存在する同じ 数字は同じものを表す。本発明の特定の態様は説明のために示され、本発明の範 囲を限定するものではないことが理解されよう。本発明の重要な特徴は、本発明 の範囲から逸脱することなく様々な態様において使用することができる。全ての 百分率と部数は特に示さなければ重量によるものである。 本発明の１つの態様を図１に示す。改質器１０は改質容器１２を持つ。改質容 器１２は円筒状の形状でよい。改質器１０は上部１４と下部１６を持つ。改質容 器１２の中央に配置されたものは、改質容器１２の高さに実質的に達する第１の 容器１８である。第１の容器１８は、第１の容器１８に入るガスを受け取るため の第１の容器の入り口２０を持ち、そしてガスを第１の容器を通して接線方向に 導くことができる。第１の容器１８は改質器１０の上部１４に第１の容器の出口 ２２を持ち、ガスを第１の容器から出す。穴のあいたプレート３１を第１の容器 の出口２２に配置して、第１の容器１８の直径を覆う。部分酸化反応領域２４は 第１の容器１８の下部１６にある。 部分酸化領域２４は、酸素によって炭化水素又はアルコール燃料を部分酸化し て一酸化炭素、スチーム及び水素ガスを含む混合物を作るのに適している。スチ ーム改質領域２６は部分酸化領域２４の上にあり、スチーム改質触媒２８を含む 。好ましくはスチーム改質触媒は、ニッケルを、所定量の貴金属、例えばコバル ト、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウムとともに含み、及び 担体（ｓｕｐｐｏｒｔ）、例えばマグネシア、アルミン酸マグネシウム、アルミ ナ、シリカ、ジルコニアを単独で又は組み合わせて含む。あるいは、スチーム改 質触媒２８は、カリウムのようなアルカリ金属を助触媒とし、耐火物担体、例え ば単独の又は組み合わせたマグネシア、アルミン酸マグネシウム、アルミナ、シ リカ、又はジ ルコニアで担持された単一の金属、アルカリ金属、例えばニッケルのようなもの でよい。スチーム改質領域２６は、スチームと部分酸化領域２４で発生したメタ ンを自熱的に（ａｕｔｏｔｈｅｒｍａｌｌｙ）改質して、水素ガスと一酸化炭素 にすることができる。顆粒でよいスチーム改質触媒２８は、穴のあいたプレート ３０と穴のあいたプレート３１で部分酸化領域２４内に支持する。 らせん状の管３２は第１の容器１８の長手方向の周りに延在する。らせん状の 管３２の第１の末端３４は、入り口ハウジング３３に位置する。酸素源４２は導 管３５によって、酸素ガス領域４０から酸素を含むガスを受け取る第１の末端入 り口３６を伴う入り口ハウジング３３に接続する。らせん状の管３２の第２の末 端４４は第１の容器の入り口２０に接続する。適当な酸素を含有するガスの例は 、酸素（Ｏ₂）、空気等を含む。燃料入り口４６は第２の末端４４の近くでらせ ん状の管３２につながる。導管５０は燃料源４８から燃料入り口４６に達する。 適当な燃料の例は炭化水素を含み、アルコールも包含する。燃料はガソリン、ケ ロシン、ＪＰ−８、メタン、メタノール及びエタノールを含む。スチーム入り口 ５２は燃料入り口４６に近い。スチームはスチーム源５４からスチーム管５６に 送り、第１のスチーム入り口５２を通してらせん状の管３２に入れることができ る。もう１つの他の態様では、燃料とスチームをらせん状の管３２に入れること ができる。 第２の容器５８は、第１の容器１８周りに環状に配置する。第２の容器の入り 口６０は、第１の容器の出口２２からの気体製品を受け取る。改質器１０の下部 １６にある第２の容器の出口６２は、ガスが第２の容器５８を出ることを可能に する。らせん状の管３２は第１の容器１８と第２の容器５８の間に配置し、及び 第１の容器１８からのガスは第２の容器の入り口６０から、第２の容器５８を通 してらせん状の管３２を越え及び横切らせ、第２の容器の出口６２に送ることが できる。流れの分配領域６３は、第２の容器の出口６２のからのガスを高温シフ ト領域６４に導く。追加のスチーム又は水をスチーム源から第２のスチーム入り 口５３を通して第２の容器５８に送って、追加のスチームを供給し、追加の冷却 を提供し及び燃料の改質を促進することができる。 高温シフト領域６４は、第２の容器５８と改質容器１２の間に環状に配置され 、高温シフト触媒を含む。適当な高温シフト触媒の例は、約３００℃〜約６００ ℃の温度範囲で機能することができるものである。好ましくは高温シフト触媒は 遷移金属酸化物、例えば酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ₂Ｏ₃）及び酸化クロム（Ｃｒ₂ Ｏ₃）を含む。高温シフト触媒の他のタイプは、単独及び組み合せでの、銅を助 触媒とする酸化鉄及び酸化クロム、ケイ素化鉄、担持された白金、担持されたパ ラジウム及び他の担持された白金族金属を含む。高温シフト触媒６６は、穴のあ いたプレート６８と穴のあいたプレート７０によって所定の位置を保持する。ガ スは、高温シフト領域６４を通過し、穴のあいたプレート７０を通って、硫黄除 去領域７１に進むことができる。 高温シフト領域６４の上にあるのは硫黄除去領域７１である。硫黄除去領域７ １は、低温シフト触媒に有害なガス流れ中の硫化水素（Ｈ₂Ｓ）の量を、約１ｐ ｐｍ以下の濃度に減らすことができる触媒を含む。適当な触媒の例は、酸化亜鉛 を含む。硫黄除去領域７１は、使用する燃料のタイプに応じて大きさを変える。 硫黄分が少ない燃料を使用する場合、小さい硫黄除去領域が求められる。硫黄分 が多い燃料を使用する場合、より大きい硫黄除去領域が必要である。ガスは、硫 黄除去領域７１から穴のあいたプレート７３を通って冷却領域７２に進むことが できる。 高温シフト領域６４から低温シフト領域７６に達する冷却領域７２は、第２の 容器５８から改質器１２に放射状にのびる複数の垂直フィン７４を含む。 冷却管７８は第２の容器５８周りにらせん状に配置して、垂直フィン７４に取 り付ける。冷却管７８は冷却管入り口８０を持ち、冷却管７８を通って冷却管出 口８２に達する冷却媒体、例えば水を受け取る。他のもう１つの態様では、冷却 管７８を第２の容器５８周りに２列にして巻き付ける。高温触媒領域６４からの 気体製品は、垂直フィン７４の間を進み且つ冷却管７８を通り過ぎて、気体製品 を冷却することができる。 低温シフト領域７６は、冷却領域７８の上で第２の容器５８と改質容器１２の 間に環状に配置し、一酸化炭素を約１体積％以下のレベルに減少させる低温シフ ト変性（ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ）触媒８４を含む。適当な低温変性触媒の例は、約 １５０℃〜約３００℃の温度範囲で機能するものである。好ましくは低温変性触 媒は、酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含む。低温シフト触 媒の他のタイプは、ジルコニアのような他の遷移金属酸化物に担持される銅、遷 移金属酸化物又は耐火性担体、例えばシリカ又はアルミナに担持された亜鉛、担 持された白金、担持されたレニウム、担持されたパラジウム、担持されたロジウ ム及び担持された金を含む。低温シフト領域の触媒８４は、下部の穴のあいたプ レート８６と上部の穴のあいたプレート８８によって所定の位置に保持される。 冷却領域７２からの気体製品は、穴のあいたプレート８６を通り、低温シフト領 域７６を通り、上部の穴のあいたプレート８８を通ることができる。出口領域９ ０は、低温シフト領域７６の上にあり、改質器出口９２を持つ。 炭化水素燃料を水素ガスに転化する方法では、酸素を含むガス、 例えば空気を酸素源４２から導管３５を通して、入り口ハウジング３３に送り、 酸素ガス領域４０に送り、らせん状の管３２の第１の末端の入り口３６に入れる 。改質器１０は約０〜５００ｐｓｉｇの圧力範囲で操作することができる。酸素 を含むガス、例えば空気は、約４５０℃の温度に予熱する。好ましい態様では、 空気は約４０ｍ／ｓより大きい速さを持つ。 適当な炭化水素又はアルコールの蒸気は、燃料源４８から燃料管５０を通して 燃料入り口４６に送る。適当な炭化水素燃料の例は、ガソリン、ＪＰ−８、メタ ノール、エタノール、ケロシン、及び改質器で通常使用する他の適当な炭化水素 を含む。気体炭化水素、例えばメタン又はプロパンも使用することができる。ス チームはスチーム源５４からスチーム管５６を通し、第１のスチーム入り口５２ に送る。スチームは約１００℃〜約１５０℃の範囲の温度を持つ。空気、スチー ム及び炭化水素燃料を十分な速度で供給して、らせん状の管３２内で混合し、そ れらは混合物が第１の容器の入り口２０を通して部分酸化領域２４に入ると自然 に部分酸化して、一酸化炭素と水素ガスを含む加熱改質物流れを作る。好ましい 態様では、酸素を含むガスを空の部屋である部分酸化領域２４の内側の周囲の接 線方向に送る。部分酸化領域２４では、改質物製品はメタン、水素ガス、水及び 一酸化炭素を含むことができる。部分酸化領域２４は約９５０℃〜約１１５０℃ の範囲の好ましい温度を持つ。より重い燃料では温度領域の高温側で実施するこ とが好ましい一方で、より軽い燃料では温度範囲の低温側で実施する。 部分酸化領域２４から、改質物製品を穴のあいたプレート３０に通してスチー ム改質領域２６に送る。スチーム改質領域２６では、部分酸化領域２４からの加 熱改質物流れの残っている炭化水素蒸気を、スチーム改質触媒２８の存在下で水 素ガスと一酸化炭素にスチ ーム改質する。スチーム改質領域２６は典型的に約７００〜９００℃の範囲の温 度を持つ。部分酸化反応は十分な熱を供給して、らせん状の管３２に熱を供給し 、らせん状の管３２の空気と他の含有物を予熱し、及びスチーム改質工程にも熱 を供給する。炭化水素燃料を部分酸化領域２４で部分的に燃焼させ、スチームを 伴う燃料の残部を部分酸化領域の燃焼生成物と混合して、スチーム改質触媒２８ の存在下で一酸化炭素と水素ガスへのスチーム改質及び炭化水素シフトをさせる 。スチーム改質領域２６から出る加熱改質物流れは約７００℃〜約９００℃の範 囲の温度を持つ。加熱改質物流れは、第１の容器１８と第２の容器５８の間のら せん状の管３２の外側の周囲に送り、それによってらせん状の管３２の内容物及 び第１の容器１８と第２の容器５６も暖めて加熱改質物蒸気を冷却する。 加熱改質物流れは第２の容器の出口６２から流れの分配領域６３に出して、そ こで約３００℃〜約６００℃の温度に冷却し、穴のあいたプレート６８を通して 、高温シフト領域６４に送り、ここで加熱改質物流れを高温シフト触媒６６と約 ３００℃〜６００℃の温度範囲で接触させることによって本質的に全ての一酸化 炭素を除去又は減少させる。高温シフト領域６４を断熱的に操作して、わずかな 温度上昇で一酸化炭素レベルを減少させる。１つの態様では、高温シフト領域６ ４に入る加熱改質物流れは約１４〜１７体積％の一酸化炭素を持っており、約２ 〜４体積％の一酸化炭素を伴って高温シフト領域６４を出る。 高温シフト領域で処理した改質物流れは、硫黄除去領域７１に通し、ここで流 れの硫化水素含有物を約１ｐｐｍ未満の濃度まで減少させる。硫黄除去領域７１ から、改質物を冷却領域７２に送り、ここで流れを垂直フィン７４及び冷却管７ ８に接触させて、流れの温度を約１５０℃〜約３００℃に下げる。これは低温シ フト触媒８４ が感温性であり、約３００℃を超える温度では焼結することがあるからである。 冷却領域７２は、低温シフト領域７６のために高温改質物ガスを冷却する。冷却 領域の管７８は連続的に流体を流して操作することにより、正確及び最大のスチ ーム側熱移動を可能にし、汚れ及び腐食を減少させ、汚染された水の使用を可能 にし、及び一定の最低壁温を達成する。 改質物流れを穴のあいたプレート８６に通して低温シフト反応領域７６に送り 、ここで改質物流れを低温シフト触媒８４に接触させて、低温シフト反応によっ て改質物流れの残っている一酸化炭素ガスの少なくとも一部を二酸化炭素に転化 して製品流れを作る。低温シフト反応領域７６は断熱的に操作して、穏やかな触 媒温度上昇で一酸化炭素の残量をわずかなレベルに減少させる。結果として得ら れるガス製品流れは、低温シフト反応領域７６から出して、穴のあいたプレート ８８を通し、ガス排出領域９０に送り、改質器出口９２に送る。出ていく製品流 れは、含水体積基準で水素ガスが約４０％及び一酸化炭素が１％未満の組成を持 つことができる。 本発明の第２の態様を図２に示す。第２の改質器１００は、改質器シェル１０ ２を持つ。改質器のシェル１０２は上部１０４と下部１０６を持つ。改質器のシ ェル１０２の中央に配置されたものは、実質的に改質器のシェル１０２の高さに 達する第１の管１０８である。第１の管１０８は下部１０６に第１の管の入り口 １１０を持ち、第１の管１０８に入るガスを受け取る。第１の管１０８は、酸素 と第１の炭化水素燃料の第１の混合物を受け取るように構成される。第１の管の 出口１１２は、第１の混合物の第１の反応改質物を混合領域１１４に送るように 構成される。 第２の管１１６は第１の管１０８周りに環状に配置する。第２の管１１６は第 ２の管の入り口１１８を持ち、第２の炭化水素燃料と スチームを受け取る。第２の管１１６は第２の管の出口１２０も持ち、第２の混 合物の第２の反応改質物を送る。第２の管１１６はスチーム改質触媒を含むこと ができる。適当な触媒の例は、ニッケルを所定量の貴金属、例えばコバルト、白 金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウムと共に含み、及び担体、例 えばマグネシア、アルミン酸マグネシウム、アルミナ、シリカ、ジルコニアを単 独で又は組み合わせて含む。あるいはスチーム改質触媒は、カリウムのようなア ルカリ金属を助触媒とし、耐火物担体、例えば単独又は組み合わせたマグネシア 、アルミン酸マグネシウム、アルミナ、シリカ、又はジルコニアに担持されたニ ッケルのような単一の金属でよい。もう１つの他の態様では、第２の管１１６は 第１の管１０８の中に環状に配置することができて、スチームと燃料を中央の管 に送ることができ、燃料と酸素を中央の管周りに環状に配置された管に送ること ができる。 酸素源１２２は酸素管１２４によって第１の管１０８に接続する。適当な酸素 源の例は酸素ガス又は空気である。スチーム源１２６はスチーム管１２８によっ て第２の管１１６に接続する。１つの態様でスチーム源１２６は、温度が約１５ ０℃、圧力が約６０ｐｓｉａのスチーム源とすることができる。 燃料源１３０は燃料管１３２によって分別装置１３４に接続する。燃料源１３ ０は適当な燃料、例えばガソリン、ＪＰ−８及びケロシンを含む炭化水素を含み 、メタノール及びエタノールを含むアルコールも含む。分別装置１３４は軽い部 分の出口１３６を持ち分別装置１３４から軽い部分を送り、及び重い部分の出口 １３８を持ち分別装置１３４から重い部分を送る。重い部分は重い部分の出口１ ３８から重い部分の管１４０を通して第１の管の入り口１１０に送ることができ る。軽い部分は軽い部分の出口１３８から軽い部分の 管１４２を通して第２の管の入り口１１８に送る。もう１つの他の態様では分別 装置を用いずに、重い部分（第１の炭化水素燃料）と軽い部分（第２の炭化水素 燃料）のために別々の供給源を使用することができる。 触媒改質領域１４４は第２の管１１６周りに環状に配置する。第１の反応改質 物と第２の反応改質物は、それぞれ第１の管の出口１１２と第２の管の出口１２ ０を通して、触媒改質領域１４４の上の混合領域１１４に送ることができる。 触媒改質領域１４４は、混合物の更なる水素ガスへの改質のための触媒を含む 。適当な触媒の例は、ニッケルを所定量の貴金属、例えばコバルト、白金、パラ ジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウムとともに含み、及び担体、例えば、 マグネシア、アルミン酸マグネシウム、アルミナ、シリカ、ジルコニアを単独で 又は組み合わせて含む。あるいは触媒は、耐火性担体、例えば単独又は組み合わ せたマグネシア、アルミン酸マグネシウム、アルミナ、シリカ、又はジルコニア に担持され、カリウムのようなアルカリ金属を助触媒とする、ニッケルのような 単一の金属でよい。触媒改質領域１４４は第１の管１０８と第２の管１１６の実 質的な長さである高さを持つことができる。触媒改質領域１４４は十分に多孔性 であり、出口領域１４６からのガスが通過するのを可能にする。触媒改質領域１ ４４の触媒１４７は、下部の穴のあいたプレート１４８と上部の穴のあいたプレ ート１５０によって所定の位置に保持する。触媒改質領域１４４の製品ガスは、 出口領域１４６から改質器シェル出口１５２を通り第２の改質器１００を出るこ とができる。 炭化水素燃料を水素ガスと二酸化炭素に転化させる本発明の第２の態様では、 燃料を燃料源１３０から燃料管１３２を通して分別装置に送る。燃料は分別装置 １３４で軽い部分と重い部分に分ける。 重い部分は、重い部分の出口１３８から重い部分の管１４０を通して第１の管の 入り口１１０に送る。酸素を含むガス、例えば空気は、酸素源１２２から酸素管 １２４を通して第１の管の入り口１１０に送る。酸素を含むガスと炭化水素燃料 の重い部分は第１の管で混合物を作り、それにより第１の混合物の炭化水素燃料 は自然に部分酸化して、水素ガスと一酸化炭素を含む第１の加熱改質物流れを作 る。第１の加熱改質物流れは約１５２５℃に加熱することができる。燃料と酸素 の比は使用する燃料のタイプに応じて調節する。より重い燃料はより高い燃焼温 度を必要とすることがある。燃料の部分酸化は結果として、一酸化炭素、水、水 素ガス及びメタンを含む燃料混合物をもたらす。部分酸化反応からの過剰な熱は 、第１の管１０８から第２の管１１６への熱の移動を可能にする。約１３７５℃ を超える温度での重い部分の燃焼によって、部分酸化領域で炭素すす又はタール が有意に生成することがない。必要ならば、高温表面点火装置又はスパークプラ グで点火を行ってもよい。 燃料の軽い部分は、分別装置１３４の軽い部分の出口１３６から軽い部分の管 １４２を通して第２の管１１６に送る。スチームは、スチーム源１２６からスチ ーム管１２８を通して第２の管の入り口１１８に送り、第２の管１１６に入れる 。また酸素ガスは、酸素ガス源１２２から酸素管１２４を通して、第２の管の入 り口１１８に送り第２の管１１６に入れる。もう１つの態様では、スチームだけ を炭化水素燃料の軽い部分と共に第２の管に入れる。酸素を含むガス、炭化水素 燃料の軽い部分及びスチームの第２の混合物を、第１の管１０８周りに環状に配 置された第２の管１１６内で作る。第２の混合物の炭化水素燃料は部分的に反応 して、水素ガスと一酸化炭素を含む第２の加熱改質物流れを作る。スチームの存 在下において、第２の混合物は部分的にスチーム改質する。第１の管１０８の反 応からの熱はエネルギーを提供して、第２の管１１６で進行する反応を助ける。 第１の管１０８からの第１の加熱改質物流れと第２の管１１６からの第２の加 熱改質物流れを、それぞれ第１の管の出口１１２と第２の管の出口１２０に通し て、混合領域１１４に入れる。これらの別々の管は、約４：１の大きい燃料対酸 素比での炭素還元操作を可能にする。それは、留出物燃料、例えばガソリン、デ ィーゼル燃料、ジェット燃料又はケロシンを使用して、それにより重い部分タイ プの燃料を第１の管１０８に優先的に送って重い分子を壊すのに必要な高温燃焼 をさせ、一方で軽い部分タイプの蒸気を第２の管１１６に送り、燃焼室との熱的 な接触の結果として部分的にスチーム改質をさせることも可能にする。第１の加 熱改質物流れと第２の加熱改質物流れは、混合領域１１４内で混合させる。混合 物を混合領域１１４から触媒改質領域１４４に通して出口領域１４６に送る。触 媒改質領域１４４では、一酸化炭素の残りを二酸化炭素に改質して製品流れを作 る。製品流れは出口領域１４６を通り、改質器シェル出口１５２を通って第２の 改質器１００から出る。 本発明の他のもう１つの態様を図３に示す。第３の改質器２００は改質器シェ ル２０２を持つ。改質器シェル２０２は上部２０４と下部２０６を持つ。改質器 シェル２０２の中央に配置されたものは、第１の管２０８である。第１の管２０ ８は第１の管の入り口２１０を下部２０６に持ち、第１の管２０８に入るガスを 受け取る。第１の管２０８は、ガスが第１の管２０８を出る第１の管の出口２１ ２を上部２０４に持つ。第１の管２０８はスチーム改質触媒２１４を含み、スチ ームの存在下で炭化水素を改質する。適当なスチーム改質触媒の例は、ニッケル を所定量の貴金属、例えばコバルト、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム 、イリジウムとともに含み 、及び担体、例えば、マグネシア、アルミン酸マグネシウム、アルミナ、シリカ 、ジルコニアを単独で又は組み合わせて含む。あるいはスチーム改質触媒は、耐 火物の担体、例えばマグネシア、アルミン酸マグネシウム、アルミナ、シリカ、 又はジルコニアの単独のもの又はそれらの組み合わせに担持されたカリウムのよ うなアルカリ金属を助触媒とするニッケルのような単一の金属でよい。第１の管 ２０８は、スチームと第１の炭化水素又はアルコール燃料の混合物を受け取るよ うに構成される。第１の管の出口２１２は、第１の混合物の第１の反応改質物を 混合領域２１６に送るように構成される。第１の管２０８は均一の直径でよく、 又は代わりに、管はテーパー付きでよく、例えば第１の管の入り口２１０で第１ の管の出口２１２でよりも小さい直径を持っていてよい。 スチーム源２１３はスチーム管２１５によって第１の管２０８に接続する。ス チーム源２１３は約１５０℃の温度及び約６０ｐｓｉａの圧力のスチーム源とす ることができる。軽い燃料の供給源２１７は軽い燃料の管２１９によって第１の 管２０８に接続して、軽い燃料を第１の管２０８に送る。軽い燃料は適当な燃料 例えば、ガソリン、ＪＰ−８、ケロシンを含む炭化水素を含み、またメタノール 及びエタノールを含むアルコールも含む。 第２の管２１８は第１の管２０８周りに環状に配置する。第２の管２１８は第 ２の管の入り口２２０を持ち、酸素と重い炭化水素燃料の混合物を受け取る。第 ２の管２１８は第２の管の出口２２２も持ち、第２の混合物の第２の反応改質物 を送る。第２の管２１８は第２の管２１８の均一な直径部分を持つことができ、 又は代わりに第２の管２１８は、テーパー付きでよく、例えば下部２０６でより 大きい直径及び上部２０４で小さい直径を持っていてよい。第２の管の出口２２ ２は、第２の混合物の第２の反応改質物を混合領域２ １６に送るように構成する。 第２の管周りに環状に配置されたものは、第３の管２２４である。第３の管２ ２４は混合領域２１６の近くに第３の管の入り口２２６を持ち、第１の混合物の 第１の反応改質物と第２の混合物の第２の反応改質物の混合物を受け取る。第３ の管２２４は第３の管の出口２２８を持ち、第３の管２２４からの第１の反応改 質物と第２の反応改質物の混合物を送る。第３の管２２４はスチーム改質触媒２ ２５を含み、混合物中に存在する炭化水素を更に改質することができる。適当な スチーム改質触媒の例は、スチーム改質触媒２１４のために説明したのと同じ触 媒を含む。 らせん状の管２３２は、第３の管２２４の長手方向の周りに延びる。らせん状 の管２３２の第１の末端２３４は入り口ハウジング２３３に位置する。酸素源２ ４２は導管２３５で、酸素ガス領域２４０からの酸素を含むガスを受け取る第１ の末端の入り口２３６を持つ入り口ハウジング２３３に接続する。らせん状の管 ２３２の第２の末端２４７はらせん状の管の出口２４４を持ち、酸素を含むガス を第２の管２１８に送る。適当な酸素を含むガスの例は、酸素（Ｏ₂）、空気等 を含む。 重い燃料の供給源２４１は、重い燃料の管２４３によって重い燃料の入り口２ ４６に接続する。重い燃料の入り口２４６は、第２の末端２４７の近くでらせん 状の管２３２に結合する。適当な重い燃料の例は、ガソリン、ケロシン、ＪＰ− ８、メタノール及びエタノールを含む。もう１つの他の態様では、重い燃料（第 １の炭化水素燃料）と軽い燃料（第２の炭化水素燃料）のために燃料の同じ供給 源を使用することができる。あるいは、図２で説明したような分別装置を使用し 、重い燃料と軽い燃料を供給することができる。もう１つの他の態様では、軽い 燃料と重い燃料は同じでよく、及び同じ 供給源に由来するものでよい。 容器２５２は、第３の管２２４周りに環状に配置する。容器入り口２５４は、 第３の管の出口２２８からの改質物製品を容器２５２へ送ることができる。らせ ん状の管２３２は、容器２５２と第３の管２２４の間に配置し、第３の管２２４ からの気体を容器入り口２５４から容器２５２に通し、らせん状の管２３２を越 え及び横切らせ、容器出口２５６に送る。流れの分配領域２５８は、ガスを容器 出口２５６から触媒改質領域２６０に送る。追加のスチームを第２のスチームの 入り口２５７を通して加えて、改質のための追加の冷却と水を提供することがで きる。 触媒改質領域２６０は、容器２５２周りに環状に配置する。触媒改質領域２６ ０は触媒２６２を含み、改質物を更にシフトさせ水素ガスにする。適当な触媒の 例は、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ₂Ｏ₃）と酸化クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）を含む。高温シ フト触媒の他のタイプは、単独及び組み合わせでの、銅を助触媒とする酸化鉄及 び酸化クロム、ケイ素化鉄、担持された白金、担持されたパラジウム及び他の担 持された白金族金属を含む。触媒は粉末状でよく、及び実質的に容器２５２の高 さである高さを持つことができる。触媒改質領域２６０は十分に多孔性で、流れ の分配領域２５８から出口領域２６８へのガスの通過を可能にする。触媒改質領 域２６０の触媒２６２は、下部の穴のあいたプレート２６４と上部の穴のあいた プレート２６６によって所定の位置に保持する。触媒改質領域２６０の製品ガス は、出口領域２６８から改質器シェル出口２７０を通し、第３の改質器２００か ら出すことができる。 炭化水素又はアルコール燃料を水素ガスと二酸化炭素に転化する本発明の第３ の態様で、燃料は軽い燃料の供給源２１７から軽い燃料の管２１９を通して第１ の管の入り口２１０に送る。スチームは 、スチーム源２１３からスチーム管２１５を通して管の入り口２１０に送り、管 ２０８に入れる。軽い燃料は部分的にスチームと反応して、水素ガスと一酸化炭 素を含む第１の加熱改質物流れを作る。第１の加熱改質物流れは、第１の管２０ ８から第１の管の出口２１２を通して混合領域２１６に送る。 酸素を含むガス、例えば空気は酸素源２４２から導管２３５を通して入り口ハ ウジング２３３そして酸素ガス領域２４０に送り、らせん状の管２３２の第１の 末端の入り口２３６に入れる。酸素を含むガス、例えば空気は約４５０℃の温度 まで予熱する。好ましい態様では、空気は約４０ｍ／ｓよりも大きい速さを持つ 。酸素を含むガスをらせん状の管２３２に通し、適当な重い燃料の蒸気を重い燃 料の供給源２４１から重い燃料の管２４３に通す。適当な重い燃料の例は、ＪＰ −８、ケロシン及び改質器で典型的に使用する他の炭化水素燃料を含む。気体炭 化水素、例えばメタン及びエタンも使用できる。酸素を含むガスと重い燃料は十 分な速さで供給して、らせん状の管２３２内で混合させ、混合物が第２の管の入 り口２２０を通って第２の管２１８に入ってすぐに自然に自発的に酸化させて、 スチーム、一酸化炭素及び酸素ガスを含む加熱した第２の改質物流れを作る。好 ましい態様では、酸素を含むガスは第２の管２１８の内側の周囲の接線方向に送 る。第２の混合物の炭化水素燃料は部分的に反応して、水素ガスと一酸化炭素を 含む第２の加熱改質物流れを作る。第２の管２１８の熱は、エネルギーを供給し て第１の管２０８で反応を進行させる。 第１の管２０８と第２の管２１８に供給する燃料は、ほぼ同じ量でもそうでな くてもよい。第２の管２１８、つまり部分酸化室は、燃料対酸素ガスの比を例え ば約２：１にして約１３７５℃の温度で操作する。第２の管２１８から第１の管 ２０８への熱の移動は、温 度を約９２５℃に維持しながら、第１の管２０８での部分的なスチーム改質をも たらすことができる。液体燃料、例えばガソリン及び軽質ケロシンについては、 燃料のより軽い側を予備気化させて、第１の管２０８に輸送する。重い燃料は、 高温（約１３７５℃）が炭化を最少にして燃料を分解することができる部分酸化 領域で燃焼させる。 第１の管２０８からの第１の加熱改質物流れと第２の管２１８からの第２の加 熱改質物流れを、それぞれ第１の管の出口２１２と第２の管の出口２２２に送り 、混合領域２１６に入れる。別々の管は、約４又は５：１の大きい燃料対酸素比 での炭素還元操作を可能にして、すすの発生を減少させる。それは、留出物燃料 、例えばガソリン又はケロシンの使用し、それにより、重い部分タイプの燃料を 第２の管２１８に優先的に送って重い分子を壊すのに必要な高温燃焼をし、一方 で軽い部分タイプの蒸気を第１の管２０８に送り、第２の管２１８からの加熱燃 焼物との熱的な接触の結果として部分スチーム改質をすることを可能にする。第 １の加熱改質物流れと第２の加熱改質物流れを混合領域２１６内で混合する。混 合物は、混合領域２１６から第３の管の入り口２２６を通して第３の管２２４に 入れる。 第３の管２２４では、燃料の更なる部分を水素と一酸化炭素に改質して、第３ の管の改質物流れを作る。第３の管の改質物流れは、第３の管の出口２２８を通 して出す。第３の管の改質物製品は、容器入り口２５４を通して容器２５２に入 れ、ここで改質物流れをらせん状の管２３２を越えその周りを通過させて、容器 出口２５６に送る。追加のスチームをスチーム入り口２５３に通して容器２５２ に追加し、追加の冷却を提供し改質物流れ中に存在する炭化水素と一酸化炭素を 更に改質することができる。改質物流れを、流れの分 配領域２５８から触媒改質領域２６０を通して送り、ここで、改質物流れを触媒 改質領域に通して一酸化炭素を更に改質し、水素ガスと二酸化炭素にして、約０ ．５体積％の一酸化炭素濃度を持つ製品流れを作る。製品流れは、出口領域２６ ８を通し、シェル出口２７０を通して排出する。 関連発明 当業者は通常の実験を使用するだけで、ここで具体的に説明した本発明の特定 の態様の多くの関連発明（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）を認識し又は確認することが できるであろう。そのような関連発明は、本発明の請求の範囲に含まれることを 意図する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ミッチェル，ウィリアム エル. アメリカ合衆国，マサチューセッツ 02178，ベルモント，オークリー ロード 111 (72)発明者 ベントリー，ジェフリー エム. アメリカ合衆国，マサチューセッツ 01886，ウエストフォード，ランドマーク ロード 20 (72)発明者 ティーセン，ヨハネス エイチ．ジェイ. アメリカ合衆国，マサチューセッツ 02140，ケンブリッジ，ニューポート ロ ード−アパートメント １ ナンバー７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．炭化水素燃料を水素ガスと二酸化炭素に転化させる改質器であって、以下 のａ）〜ｃ）を含む改質器。 ａ）部分酸化反応領域及び該部分酸化反応領域とは異なる別のスチーム改質反 応領域を持つ第１の容器であって、部分酸化反応領域に第１の容器の入り口を持 ち及びスチーム改質領域に第１の容器の出口を持つ第１の容器。 ｂ）酸素源に接続する第１の末端及び第１の容器の入り口に接続する第２の末 端を持ち、第１の容器周りに延在するらせん状の管であって、それによって該酸 素源からの酸素ガスを前記第１の容器に導くことができるらせん状の管。 ｃ）第２の容器の入り口と第２の容器の出口を持つ第２の容器であって、第１ の容器周りに環状に配置され、それにより、前記らせん状の管が第１の容器と第 ２の容器の間に配置され、及び第１の容器からのガスが通ることができる第２の 容器。 ２．第１の容器の入り口が、第１の容器の内側の周囲の接線方向に酸素ガスを 送るように構成された請求項１に記載の改質器。 ３．前記酸素源が空気を含む請求項１に記載の改質器。 ４．らせん状の管が炭化水素源に接続し、酸素ガスと炭化水素がらせん状の管 内で混合するのを可能にする請求項１に記載の改質器。 ５．らせん状の管がスチーム源に接続して、酸素ガスと炭化水素がらせん状の 管内でスチーム源からのスチームと混合するのを可能にする請求項４に記載の改 質器。 ６．前記スチーム改質領域が第１の触媒を含む請求項１に記載の改質器。 ７．前記第１の触媒がニッケル触媒を含む請求項６に記載の改質器。 ８．前記第１の容器が点火手段を含む請求項１に記載の改質器。 ９．第３の容器が第２の容器周りに環状に配置され、及び該第３の容器が第２ の容器からのガスを第３の容器に通すために第３の容器の入り口と第３の容器の 出口を持つ請求項１に記載の改質器。 １０．前記第３の容器が高温シフト領域を持つ請求項９に記載の改質器。 １１．前記高温シフト領域が第２の触媒を持つ請求項１０に記載の改質器。 １２．前記高温シフト領域の前記第２の触媒が酸化鉄を含む請求項１１に記載 の改質器。 １３．前記第３の容器が低温シフト領域を持つ請求項１２に記載の改質器。 １４．前記低温シフト領域が第３の触媒を持つ請求項１３に記載の改質器。 １５．前記低温シフト領域の前記第３の触媒が銅を含む請求項１４に記載の改 質器。 １６．炭化水素燃料を水素ガスと二酸化炭素に転化させる方法であって、以下 のａ）〜ｇ）の工程を含む方法。 ａ）酸素ガスを第１の管周りに配置されたらせん状の管に通す工程。 ｂ）炭化水素蒸気とスチームをらせん状の管に入れて、酸素ガス、炭化水素蒸 気及びスチームの混合物を作る工程。 ｃ）酸素ガス、炭化水素蒸気及びスチームの混合物を第１の管に入れ、それに よって該炭化水素蒸気が自然に部分酸化して一酸化炭素と水素ガスを含む加熱改 質物流れを作る工程。 ｄ）加熱改質物流れの残っている炭化水素蒸気をスチーム改質して、水素ガス と一酸化炭素を作る工程。 ｅ）加熱改質物流れをらせん状の管を通り越させて、それにより、加熱改質物 流れがらせん状の管内の混合物を加熱する工程。 ｆ）高温シフト反応によって、改質物流れの一酸化炭素ガスの一部を二酸化炭 素ガスに転化させる工程。 ｇ）低温シフト反応によって、改質物流れの残っている一酸化炭素ガスの少な くとも一部を二酸化炭素に転化させ、それにより水素ガスと二酸化炭素を含む製 品流れを作る工程。 １７．酸素ガスを第１の容器の内側の周囲の接線方向に導く請求項１６に記載 の方法。 １８．酸素ガスが空気を含む請求項１６に記載の方法。 １９．炭化水素蒸気と酸素ガスを第１の容器に入れる前に、炭化水素蒸気と酸 素ガスを混合する請求項１６に記載の方法。 ２０．炭化水素蒸気と酸素ガスを更にスチームと混合する請求項１９に記載の 方法。 ２１．炭化水素蒸気を第１の触媒の存在下でスチーム改質する請求項１６に記 載の方法。 ２２．第１の触媒がニッケル触媒を含む請求項２１に記載の方法。 ２３．スチーム改質を約７００〜９００℃の温度範囲で行う請求項１６に記載 の方法。 ２４．高温シフト反応を第２の触媒の存在下で行う請求項１６に記載の方法。 ２５．第２の触媒が酸化鉄を含む請求項２４に記載の方法。 ２６．高温シフト反応を約３００〜６００℃の温度範囲で行う請求項１６に記 載の方法。 ２７．低温シフト反応を第３の触媒の存在下で行う請求項１６に記載の方法。 ２８．第３の触媒が銅を含む請求項２７に記載の方法。 ２９．低温シフト反応を約１５０〜３００℃の温度範囲で行う請求項１６に記 載の方法。 ３０．炭化水素燃料を水素ガスと二酸化炭素に転化する改質器であって、以下 のａ）〜ｃ）を含む改質器。 ａ）酸素を含むガスと第１の燃料の第１の混合物を受け取るための第１の管の 入り口、及び該第１の混合物の第１の反応改質物を導くための第１の管の出口を 持つ第１の管。 ｂ）第２の燃料とスチームの第２の混合物を受け取るための第２の管の入り口 を持ち、該第２の混合物の第２の反応改質物を導くための第２の管の出口を持つ 、第１の管周りに環状に配置された第２の管。 ｃ）第２の管周りに環状に配置された触媒改質領域であって、前記混合物の更 なる改質のために概触媒改質領域へ、第１の反応改質物と第２の反応改質物をそ れぞれ第１の管の出口と第２の管の出口を通して導くことができる触媒改質領域 。 ３１．炭化水素燃料分別装置を第１の管の入り口と第２の管の入り口に取り付 け、それによって、概分別装置が炭化水素燃料から重い部分を分離してその後、 前記部分酸化領域に送ることができ、炭化水素燃料から軽い部分を分離してその 後、前記スチーム改質領域に送ることができる請求項３０に記載の装置。 ３２．前記酸素ガスが空気を含む請求項３０に記載の改質器。 ３３．第１の燃料と第２の燃料が同じである請求項３０に記載の改質器。 ３４．第１の燃料が留出物燃料、ガソリン及びアルコールを含む 請求項３０に記載の改質器。 ３５．第２の燃料が留出物燃料、ガソリン及びアルコールを含む請求項３０に 記載の改質器。 ３６．触媒改質領域の触媒をニッケル、パラジウム、白金、ロジウム及びルテ ニウムからなる群より選択する請求項３０に記載の改質器。 ３７．炭化水素燃料を水素ガスと二酸化炭素に転化する方法であって、以下の ａ）〜ｃ）の工程を含む方法。 ａ）酸素を含むガスと第１の炭化水素燃料の第１の混合物を第１の管に入れ、 それによって該第１の混合物の第１の炭化水素燃料が自然に部分酸化して水素ガ スと一酸化炭素を含む第１の加熱改質物流れを作る工程。 ｂ）第２の炭化水素燃料とスチームの第２の混合物を前記第１の管周りに環状 に配置された第２の管に導き、それによって該第２の混合物の該第２の炭化水素 燃料が部分的にスチーム改質して、水素ガスと一酸化炭素を含む第２の加熱改質 物流れを作る工程。 ｃ）前記第１の加熱改質物流れと第２の加熱改質物流れを触媒改質領域に通し て、該改質物流れを更に改質する工程。 ３８．炭化水素燃料を第１の管及び第２の管に入れる前に、後に前記部分酸化 領域に送る炭化水素燃料の重い部分、及び前記スチーム改質領域に送る炭化水素 燃料の軽い部分に分別する請求項３７に記載の方法。 ３９．空気が酸素ガスである請求項３７に記載の方法。 ４０．第１の混合物の第１の炭化水素燃料と第２の混合物の第２の炭化水素燃 料が同じである請求項３７に記載の方法。 ４１．触媒改質領域が第１の触媒を含む請求項３７に記載の方法。 ４２．第１の触媒をニッケル、パラジウム、白金、ロジウム及びルテニウムか らなる群より選択する請求項４１に記載の方法。 ４３．第１の混合物の第１の炭化水素燃料を、留出物燃料、ガソリン、メタノ ール、エタノール、アルコール類及びエーテル類からなる群より選択する請求項 ３７に記載の方法。 ４４．第２の混合物の第２の炭化水素燃料を、留出物燃料、ガソリン、メタノ ール、エタノール、アルコール類及びエーテル類からなる群より選択する請求項 ３７に記載の方法。 ４５．第１の燃料と第２の燃料を含む炭化水素燃料を水素ガスと二酸化炭素に 転化させる改質器であって、以下の（ａ）〜（ｃ）を含む改質器。 ａ）スチームと第２の燃料の第１の混合物を受け取るための第１の管の入り口 、及び該第１の混合物の第１の反応改質物を導くための第１の管の出口を持つ第 １の管。 ｂ）第１の燃料と酸素を含むガスの第２の混合物を受け取るための第２の管の 入り口を持ち、該第２の混合物の第２の反応改質物を導くための第２の管の出口 を持ち、第１の管周りに環状に配置された第２の管。 ｃ）第２の管周りに環状に配置された触媒改質領域であって、前記混合物を更 に改質するために、第１の反応改質物と第２の反応改質物をそれぞれ第１の管の 出口と第２の管の出口に通して導くことができる触媒改質領域。