JP2001097701A - メタノール改質処理方法およびその装置 - Google Patents
メタノール改質処理方法およびその装置Info
- Publication number
- JP2001097701A JP2001097701A JP27557999A JP27557999A JP2001097701A JP 2001097701 A JP2001097701 A JP 2001097701A JP 27557999 A JP27557999 A JP 27557999A JP 27557999 A JP27557999 A JP 27557999A JP 2001097701 A JP2001097701 A JP 2001097701A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reactor
- methanol
- oxygen
- stage
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 反応器内のガス流れ方向で触媒層の温度分布
を平滑化し、メタノール水蒸気改質反応が触媒層全域で
行われ、高いメタノール転化効率が実現できる方法およ
びシステムを提供する。 【解決手段】 触媒を含有する反応器中でメタノールを
水および酸素と反応させて改質処理する方法であって、
該メタノールおよび水の全量を、反応器前段の入口から
流入させて反応器後段の出口まで反応器全体に流通させ
るとともに、該酸素の一部を、前段から後段に至る反応
器の途中に少なくとも２以上設けられた酸素供給口を用
いて分割供給することを特徴とするメタノール改質処理
方法、およびメタノール改質処理装置。
を平滑化し、メタノール水蒸気改質反応が触媒層全域で
行われ、高いメタノール転化効率が実現できる方法およ
びシステムを提供する。 【解決手段】 触媒を含有する反応器中でメタノールを
水および酸素と反応させて改質処理する方法であって、
該メタノールおよび水の全量を、反応器前段の入口から
流入させて反応器後段の出口まで反応器全体に流通させ
るとともに、該酸素の一部を、前段から後段に至る反応
器の途中に少なくとも２以上設けられた酸素供給口を用
いて分割供給することを特徴とするメタノール改質処理
方法、およびメタノール改質処理装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタノール改質処
理方法および改質処理装置に関し、さらに詳しくは、メ
タノールリフォーマシステムとして好適に用いられるメ
タノール改質処理方法およびその装置に関する。
理方法および改質処理装置に関し、さらに詳しくは、メ
タノールリフォーマシステムとして好適に用いられるメ
タノール改質処理方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】メタノールリフォーマにおける主反応
は、水蒸気改質反応であるが、本反応はかなりの吸熱反
応であるため、反応熱の供給を如何なる方法で行うかが
重要な課題である。水蒸気改質反応のみを触媒を充填し
た反応器内で行うと、ガスの流れ方向に対して、触媒層
の後部では反応温度が低くなり（図３(b)参照）、全体
としてメタノール転化活性が低くなってしまう問題点が
あった。
は、水蒸気改質反応であるが、本反応はかなりの吸熱反
応であるため、反応熱の供給を如何なる方法で行うかが
重要な課題である。水蒸気改質反応のみを触媒を充填し
た反応器内で行うと、ガスの流れ方向に対して、触媒層
の後部では反応温度が低くなり（図３(b)参照）、全体
としてメタノール転化活性が低くなってしまう問題点が
あった。
【０００３】一方、上記問題を解決するために、発熱反
応であるメタノールの部分酸化反応を同時に行わせるこ
とによって、水蒸気改質反応の吸熱分を補うシステムが
研究されている。しかしながら、水蒸気改質反応と部分
酸化反応とは反応速度が異なり、水蒸気改質反応に比べ
て部分酸化は反応が速く、同時に反応を開始した場合に
は、温度が早期に上昇してしまう。このため、原料であ
るメタノール、水蒸気（Ｈ2Ｏ）および酸素をそのまま
反応器内に搬入させる方法では、反応器内の温度分布が
図３(a)のようになり、部分酸化反応によって生じた反
応熱が水蒸気改質反応に十分に生かされないという問題
点が生じていた。
応であるメタノールの部分酸化反応を同時に行わせるこ
とによって、水蒸気改質反応の吸熱分を補うシステムが
研究されている。しかしながら、水蒸気改質反応と部分
酸化反応とは反応速度が異なり、水蒸気改質反応に比べ
て部分酸化は反応が速く、同時に反応を開始した場合に
は、温度が早期に上昇してしまう。このため、原料であ
るメタノール、水蒸気（Ｈ2Ｏ）および酸素をそのまま
反応器内に搬入させる方法では、反応器内の温度分布が
図３(a)のようになり、部分酸化反応によって生じた反
応熱が水蒸気改質反応に十分に生かされないという問題
点が生じていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、反応器内のガス流れ方向で触媒層の温度分
布を平滑化し、メタノール水蒸気改質反応が触媒層全域
で行われ、高いメタノール転化効率が実現できる方法お
よびシステムを開発すべく、鋭意検討した。その結果、
本発明者らは、(1)メタノール水蒸気改質反応に加えメ
タノール部分酸化反応を併発して行わせ、さらに酸素を
触媒層に対し分割して添加することにより温度分布を平
滑化させること、あるいは、(2)メタノール水蒸気改質
反応時の吸熱反応分を補う目的で熱媒または加熱炉によ
り外部から熱を供給することにより温度分布を平滑化さ
せることによって、かかる問題点が解決されることを見
い出した。本発明は、かかる見地より完成されたもので
ある。
題点に鑑み、反応器内のガス流れ方向で触媒層の温度分
布を平滑化し、メタノール水蒸気改質反応が触媒層全域
で行われ、高いメタノール転化効率が実現できる方法お
よびシステムを開発すべく、鋭意検討した。その結果、
本発明者らは、(1)メタノール水蒸気改質反応に加えメ
タノール部分酸化反応を併発して行わせ、さらに酸素を
触媒層に対し分割して添加することにより温度分布を平
滑化させること、あるいは、(2)メタノール水蒸気改質
反応時の吸熱反応分を補う目的で熱媒または加熱炉によ
り外部から熱を供給することにより温度分布を平滑化さ
せることによって、かかる問題点が解決されることを見
い出した。本発明は、かかる見地より完成されたもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第１
は、触媒を含有する反応器中でメタノールを水および酸
素と反応させて改質処理する方法であって、該メタノー
ルおよび水の全量を、反応器前段の入口から流入させて
反応器後段の出口まで反応器全体に流通させるととも
に、該酸素の一部を、前段から後段に至る反応器の途中
に少なくとも２以上設けられた酸素供給口を用いて分割
供給することを特徴とするメタノール改質処理方法を提
供するものである。ここで、上記酸素の分割供給に際
し、上記反応器前段から後段に至るまでの間で、段階的
に供給する酸素の量を増加あるいは減少させることが好
ましい。また、本発明は、上記処理方法を好適に実施で
きるシステムとして、触媒を含有する反応器中でメタノ
ールを水および酸素と反応させて改質処理する装置であ
って、原料を流入させる反応器前段の入口と、原料のう
ち酸素のみを反応器の途中で分割添加するための酸素供
給装置および少なくとも２以上設けられた酸素供給口
と、生成した水素を含むガスを流出させる反応器後段の
出口と、を有するメタノール改質処理装置を提供するも
のである。
は、触媒を含有する反応器中でメタノールを水および酸
素と反応させて改質処理する方法であって、該メタノー
ルおよび水の全量を、反応器前段の入口から流入させて
反応器後段の出口まで反応器全体に流通させるととも
に、該酸素の一部を、前段から後段に至る反応器の途中
に少なくとも２以上設けられた酸素供給口を用いて分割
供給することを特徴とするメタノール改質処理方法を提
供するものである。ここで、上記酸素の分割供給に際
し、上記反応器前段から後段に至るまでの間で、段階的
に供給する酸素の量を増加あるいは減少させることが好
ましい。また、本発明は、上記処理方法を好適に実施で
きるシステムとして、触媒を含有する反応器中でメタノ
ールを水および酸素と反応させて改質処理する装置であ
って、原料を流入させる反応器前段の入口と、原料のう
ち酸素のみを反応器の途中で分割添加するための酸素供
給装置および少なくとも２以上設けられた酸素供給口
と、生成した水素を含むガスを流出させる反応器後段の
出口と、を有するメタノール改質処理装置を提供するも
のである。
【０００６】本発明の第２は、触媒を含有する反応器中
でメタノールを水と反応させて改質処理する方法であっ
て、該メタノールおよび水を、反応器前段の入口から流
入させて反応器後段の出口まで反応器全体に流通させる
とともに、反応が進行する触媒層の外側を、加熱媒体に
よって温度上昇させることを特徴とするメタノール改質
処理方法を提供するものである。ここで、上記加熱媒体
による温度上昇に際し、上記反応器前段から後段に至る
までの間で、段階的に加熱量を減少させることが好まし
い。また、本発明は、上記処理方法を好適に実施できる
システムとして、触媒を含有する反応器中でメタノール
を水と反応させて水素含有ガスを製造する装置であっ
て、該メタノールおよび水を流入させる反応器前段の入
口と、触媒層の外側に設けられた加熱媒体と、生成した
水素を含むガスを流出させる反応器後段の出口と、を有
することを特徴とするメタノール改質処理方法を提供す
るものである。ここで、上記加熱媒体が、少なくとも２
以上に分割された加熱炉からなることが好ましい。
でメタノールを水と反応させて改質処理する方法であっ
て、該メタノールおよび水を、反応器前段の入口から流
入させて反応器後段の出口まで反応器全体に流通させる
とともに、反応が進行する触媒層の外側を、加熱媒体に
よって温度上昇させることを特徴とするメタノール改質
処理方法を提供するものである。ここで、上記加熱媒体
による温度上昇に際し、上記反応器前段から後段に至る
までの間で、段階的に加熱量を減少させることが好まし
い。また、本発明は、上記処理方法を好適に実施できる
システムとして、触媒を含有する反応器中でメタノール
を水と反応させて水素含有ガスを製造する装置であっ
て、該メタノールおよび水を流入させる反応器前段の入
口と、触媒層の外側に設けられた加熱媒体と、生成した
水素を含むガスを流出させる反応器後段の出口と、を有
することを特徴とするメタノール改質処理方法を提供す
るものである。ここで、上記加熱媒体が、少なくとも２
以上に分割された加熱炉からなることが好ましい。
【０００７】本発明によれば、部分酸化反応を併用した
場合でも、反応器内のガス流れ方向で触媒層の温度分布
が平滑化し、メタノール水蒸気改質反応を触媒層全域で
行わせることが可能である。よって、高いメタノール転
化効率が実現できるとともに、反応器内の触媒を有効に
利用することができる。
場合でも、反応器内のガス流れ方向で触媒層の温度分布
が平滑化し、メタノール水蒸気改質反応を触媒層全域で
行わせることが可能である。よって、高いメタノール転
化効率が実現できるとともに、反応器内の触媒を有効に
利用することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る方法および装
置について、添付図面を参照しながら、その具体的な実
施形態を詳細に説明する。
置について、添付図面を参照しながら、その具体的な実
施形態を詳細に説明する。
【０００９】実施の形態（その１） 図１に、本発明の第１の実施の形態を示す。反応器１内
には、ペレット又は粒状等の触媒を充填した触媒層２が
設けられており、この触媒層は単一の層からなるもので
あっても良いが、反応器１の幅方向において均一な反応
を行わせる観点からは、２以上の複数の触媒層が形成さ
れ、その間には各酸素供給口３に通ずる空間が設けられ
ていることが好ましい。この際、各触媒層２としては、
例えば図５に示すように触媒固定用金網６によって仕切
られている態様が挙げられる。触媒には、銅系触媒など
が好適に用いられる。反応器１前段には、メタノールお
よび水の全量を流入させる入口が設けられており、この
入口部分から同時に酸素も導入できる。酸素としては、
通常、酸素と窒素等の他のガスからなる酸素含有ガス
（例えば空気）が用いられるが、酸素含有量を調節した
混合ガスを用いることもできる。
には、ペレット又は粒状等の触媒を充填した触媒層２が
設けられており、この触媒層は単一の層からなるもので
あっても良いが、反応器１の幅方向において均一な反応
を行わせる観点からは、２以上の複数の触媒層が形成さ
れ、その間には各酸素供給口３に通ずる空間が設けられ
ていることが好ましい。この際、各触媒層２としては、
例えば図５に示すように触媒固定用金網６によって仕切
られている態様が挙げられる。触媒には、銅系触媒など
が好適に用いられる。反応器１前段には、メタノールお
よび水の全量を流入させる入口が設けられており、この
入口部分から同時に酸素も導入できる。酸素としては、
通常、酸素と窒素等の他のガスからなる酸素含有ガス
（例えば空気）が用いられるが、酸素含有量を調節した
混合ガスを用いることもできる。
【００１０】反応器１の外部には、原料のうち酸素のみ
を反応器１途中で分割添加するために、酸素供給装置４
が備えられている。酸素供給装置によって運ばれてくる
酸素含有ガスは、酸素供給口３から反応器１内に導入さ
れる。反応器１の前段から後段に至る反応器の途中に
は、このような酸素供給口３が少なくとも２以上、好ま
しくは３〜１０設けられており、酸素含有ガスが反応器
１に分割供給される。ここで、分割供給する酸素の量
は、特に限定されるものではなく、全ての酸素を酸素供
給装置４から供給することも可能であるが、通常は、反
応器入口においてメタノールおよび水と一緒に酸素の一
部を導入し、それ以外の酸素の一部を酸素供給口３から
分割供給する。この酸素の分割供給に際し、２以上設け
られた酸素供給口３からの供給の割合についても何ら限
定されるものではなく、装置・システムの運転状況に併
せて適宜変更することができる。一般には、反応器入口
より導入されたメタノールが、反応器１後段では減少し
てくることを考慮すれば、反応器１前段から後段へと設
けられた酸素供給口３では、入口側から出口側へ順に、
段階的に供給する酸素の量を減少させることが好まし
い。一方、温度分布計測の結果より、段階的に供給する
酸素の量を増加させることもできる。
を反応器１途中で分割添加するために、酸素供給装置４
が備えられている。酸素供給装置によって運ばれてくる
酸素含有ガスは、酸素供給口３から反応器１内に導入さ
れる。反応器１の前段から後段に至る反応器の途中に
は、このような酸素供給口３が少なくとも２以上、好ま
しくは３〜１０設けられており、酸素含有ガスが反応器
１に分割供給される。ここで、分割供給する酸素の量
は、特に限定されるものではなく、全ての酸素を酸素供
給装置４から供給することも可能であるが、通常は、反
応器入口においてメタノールおよび水と一緒に酸素の一
部を導入し、それ以外の酸素の一部を酸素供給口３から
分割供給する。この酸素の分割供給に際し、２以上設け
られた酸素供給口３からの供給の割合についても何ら限
定されるものではなく、装置・システムの運転状況に併
せて適宜変更することができる。一般には、反応器入口
より導入されたメタノールが、反応器１後段では減少し
てくることを考慮すれば、反応器１前段から後段へと設
けられた酸素供給口３では、入口側から出口側へ順に、
段階的に供給する酸素の量を減少させることが好まし
い。一方、温度分布計測の結果より、段階的に供給する
酸素の量を増加させることもできる。
【００１１】メタノールおよび水の流れ方向に対して、
酸素供給口３から酸素含有ガスが導入された直後の触媒
層２では、図１に示すように部分酸化反応により温度が
上昇するが、徐々に温度は低下していく。そして、再び
酸素含有ガスが供給されると触媒層２の温度は再び上昇
する。本実施の形態では、このような温度変化を繰り返
すことで、反応器１内の触媒層の温度分布を平滑化・均
一化し、吸熱反応である水蒸気改質反応が効率的に行わ
れる。そして、生成した水素を含むガスを流出させる反
応器１後段の出口からは、主生成物である水素の他、二
酸化炭素、一酸化炭素、さらには未反応分のメタノール
等が含まれる水素含有ガスが得られる。また、酸素含有
ガスとして空気を用いた場合には、反応器出口から窒素
ガス等が同時に排出される。
酸素供給口３から酸素含有ガスが導入された直後の触媒
層２では、図１に示すように部分酸化反応により温度が
上昇するが、徐々に温度は低下していく。そして、再び
酸素含有ガスが供給されると触媒層２の温度は再び上昇
する。本実施の形態では、このような温度変化を繰り返
すことで、反応器１内の触媒層の温度分布を平滑化・均
一化し、吸熱反応である水蒸気改質反応が効率的に行わ
れる。そして、生成した水素を含むガスを流出させる反
応器１後段の出口からは、主生成物である水素の他、二
酸化炭素、一酸化炭素、さらには未反応分のメタノール
等が含まれる水素含有ガスが得られる。また、酸素含有
ガスとして空気を用いた場合には、反応器出口から窒素
ガス等が同時に排出される。
【００１２】このような水素含有ガスを製造するメタノ
ール改質処理装置では、原料を流入させる反応器前段の
入口と、原料のうち酸素のみを反応器の途中で分割添加
するために設けられた酸素供給装置および少なくとも２
以上設けられた酸素供給口と、生成した水素を含むガス
を流出させる反応器後段の出口と、を有することが必要
である。本発明の装置を用いれば、酸素を分割添加する
ことによって触媒層の温度分布を均一にすることができ
るため、従来の装置に比べて、触媒層後段での反応速度
の増大による反応効率の向上、および触媒層前段での温
度制御による触媒耐久性の向上が可能となる。
ール改質処理装置では、原料を流入させる反応器前段の
入口と、原料のうち酸素のみを反応器の途中で分割添加
するために設けられた酸素供給装置および少なくとも２
以上設けられた酸素供給口と、生成した水素を含むガス
を流出させる反応器後段の出口と、を有することが必要
である。本発明の装置を用いれば、酸素を分割添加する
ことによって触媒層の温度分布を均一にすることができ
るため、従来の装置に比べて、触媒層後段での反応速度
の増大による反応効率の向上、および触媒層前段での温
度制御による触媒耐久性の向上が可能となる。
【００１３】実施の形態（その２） 図６に、本発明の第２の実施の形態を示す。本実施の形
態における触媒層２は分割することも可能であるが、通
常、単一の層からなり、反応器１内にペレット又は粒状
等の触媒が充填されている。反応器１前段の入口から
は、メタノールおよび水が導入されて、銅系触媒等から
なる触媒層２にて水蒸気改質反応が進行する。この際、
水蒸気改質反応のみを進行させると、吸熱反応であるこ
とから温度分布は、図６(d)のような曲線を示す。
態における触媒層２は分割することも可能であるが、通
常、単一の層からなり、反応器１内にペレット又は粒状
等の触媒が充填されている。反応器１前段の入口から
は、メタノールおよび水が導入されて、銅系触媒等から
なる触媒層２にて水蒸気改質反応が進行する。この際、
水蒸気改質反応のみを進行させると、吸熱反応であるこ
とから温度分布は、図６(d)のような曲線を示す。
【００１４】そこで、本実施の形態では、吸熱反応が進
行する触媒層２の外側に、加熱媒体８が備えられてい
る。反応器１前段の入口から導入されたメタノールおよ
び水が、反応器後段の出口まで流通する間に、触媒層２
の外側は、加熱媒体８によって加熱されて温度上昇す
る。この加熱媒体８の作用によって、ガス流れ方向にお
ける触媒層２の温度分布は、図６(c)のような曲線とす
ることができる。このような温度分布にすることで、触
媒層２全体において水蒸気改質反応を効果的に進行させ
ることが可能となり、メタノールの転換効率も向上す
る。ここで、加熱媒体８としては触媒層２外側を加熱可
能な種々の手段を用いることができるが、例えば加熱用
の熱媒を通すこと、あるいは加熱炉を設けること等が挙
げられる。
行する触媒層２の外側に、加熱媒体８が備えられてい
る。反応器１前段の入口から導入されたメタノールおよ
び水が、反応器後段の出口まで流通する間に、触媒層２
の外側は、加熱媒体８によって加熱されて温度上昇す
る。この加熱媒体８の作用によって、ガス流れ方向にお
ける触媒層２の温度分布は、図６(c)のような曲線とす
ることができる。このような温度分布にすることで、触
媒層２全体において水蒸気改質反応を効果的に進行させ
ることが可能となり、メタノールの転換効率も向上す
る。ここで、加熱媒体８としては触媒層２外側を加熱可
能な種々の手段を用いることができるが、例えば加熱用
の熱媒を通すこと、あるいは加熱炉を設けること等が挙
げられる。
【００１５】また、本実施の形態では、加熱媒体８をガ
スの流れ方向に対して２以上に分割した態様とすること
ができる。このような分割制御式の加熱媒体を用いるこ
とにより、近傍の触媒層２の温度に考慮して適宜、加熱
量の調節を行い、触媒層２の温度分布をより一層平滑化
・均一化することができる。そして、分割制御式の加熱
媒体８においては、反応器前段から後段に至るまでの間
で、入口側から順に、水蒸気改質反応において失われる
反応熱に相当する熱量を補うべく、加熱量を段階的に減
少させることが好ましい。水素含有ガスを製造する本発
明のメタノール改質処理装置としては、例えば、触媒層
２の外側に設けられた加熱媒体が、少なくとも２以上に
分割された加熱炉からなるものが挙げられる。そして、
本実施の形態によれば、水蒸気改質反応を行う装置全体
において、極めて効率的かつ有効にメタノールを水素含
有ガスに変換できる。以下、実施例により本発明をより
詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら
制限されるものでない。
スの流れ方向に対して２以上に分割した態様とすること
ができる。このような分割制御式の加熱媒体を用いるこ
とにより、近傍の触媒層２の温度に考慮して適宜、加熱
量の調節を行い、触媒層２の温度分布をより一層平滑化
・均一化することができる。そして、分割制御式の加熱
媒体８においては、反応器前段から後段に至るまでの間
で、入口側から順に、水蒸気改質反応において失われる
反応熱に相当する熱量を補うべく、加熱量を段階的に減
少させることが好ましい。水素含有ガスを製造する本発
明のメタノール改質処理装置としては、例えば、触媒層
２の外側に設けられた加熱媒体が、少なくとも２以上に
分割された加熱炉からなるものが挙げられる。そして、
本実施の形態によれば、水蒸気改質反応を行う装置全体
において、極めて効率的かつ有効にメタノールを水素含
有ガスに変換できる。以下、実施例により本発明をより
詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら
制限されるものでない。
【００１６】
【実施例】実施例１、比較例１ 図４に示すような反応器を用いて、上記実施の形態（そ
の１）における酸素O2の分割添加を行った（実施例
１）。なお、同じ反応器を用いて、酸素O2添加を行わな
い場合も実験した（比較例１）。ここで、使用した反応
器は、内径10cm、ステンレス製の円筒状反応器であり、
この反応器に3mmφ×3mmLのペレット触媒(Cu-Zn-Al)を
原料ガス流れ方向に対して５分割して充填した(図４参
照)。なお、各層の触媒固定には、図５に示すような反
応器と同じ材質の触媒固定用金網６を使用した。
の１）における酸素O2の分割添加を行った（実施例
１）。なお、同じ反応器を用いて、酸素O2添加を行わな
い場合も実験した（比較例１）。ここで、使用した反応
器は、内径10cm、ステンレス製の円筒状反応器であり、
この反応器に3mmφ×3mmLのペレット触媒(Cu-Zn-Al)を
原料ガス流れ方向に対して５分割して充填した(図４参
照)。なお、各層の触媒固定には、図５に示すような反
応器と同じ材質の触媒固定用金網６を使用した。
【００１７】反応の条件としては、圧力が２kg/cm2G、
触媒層入口ガス温度が250℃、水およびメタノールによ
る原料流量(ガス換算)が130Nl/分、水／メタノール比が
2.2mol/mol、空気流量(合計)が20Nl/分、充填触媒量が
3.9リットルであった。運転方法は、以下の順序で行っ
た。 1.N2ガスにて系内の触媒を昇温する。 2.水−メタノール混合溶液を流通後、温度分布を計測す
る。 3.計測後の温度分布により空気(O2)添加量を推算し、空
気(O2)添加する。 4.空気(O2)添加の後、温度分布を計測し、ニードルバル
ブ５で空気(O2)量を最適化する。 得られた温度分布の結果を、下記表１に示す。
触媒層入口ガス温度が250℃、水およびメタノールによ
る原料流量(ガス換算)が130Nl/分、水／メタノール比が
2.2mol/mol、空気流量(合計)が20Nl/分、充填触媒量が
3.9リットルであった。運転方法は、以下の順序で行っ
た。 1.N2ガスにて系内の触媒を昇温する。 2.水−メタノール混合溶液を流通後、温度分布を計測す
る。 3.計測後の温度分布により空気(O2)添加量を推算し、空
気(O2)添加する。 4.空気(O2)添加の後、温度分布を計測し、ニードルバル
ブ５で空気(O2)量を最適化する。 得られた温度分布の結果を、下記表１に示す。
【００１８】
【表１】 上記結果から、酸素の分割添加を行わなかった比較例１
では、温度が１６０℃まで低下してしまったのに対し、
酸素の分割添加を行った実施例１においては、触媒層の
最も後段部においても２４６℃に維持されており、触媒
層の長さ方向において温度分布が平滑化・均一化された
ことがわかる。
では、温度が１６０℃まで低下してしまったのに対し、
酸素の分割添加を行った実施例１においては、触媒層の
最も後段部においても２４６℃に維持されており、触媒
層の長さ方向において温度分布が平滑化・均一化された
ことがわかる。
【００１９】また、実施例１における各触媒層への空気
(O2)添加量を、下記表２に示す。
(O2)添加量を、下記表２に示す。
【表２】
【００２０】そして、最終的にメタノールの転化率を比
較してみると、酸素を分割添加しなかった比較例１で
は、７６．３％であったのに対し、酸素を分割添加した
実施例１では９９．９％であった。このことから、メタ
ノールの水蒸気改質に際しては、酸素を添加して部分酸
化反応を併用するとともに、酸素を分割添加することに
よって極めて高効率にメタノールを反応させられること
がわかった。
較してみると、酸素を分割添加しなかった比較例１で
は、７６．３％であったのに対し、酸素を分割添加した
実施例１では９９．９％であった。このことから、メタ
ノールの水蒸気改質に際しては、酸素を添加して部分酸
化反応を併用するとともに、酸素を分割添加することに
よって極めて高効率にメタノールを反応させられること
がわかった。
【００２１】実施例２、比較例２ 図７に示すような分割制御式加熱炉９を備えた反応器を
用いて、上記実施の形態（その２）における外熱供給方
式によるメタノールの改質処理を行った（実施例２）。
なお、同じ反応器を用いて、加熱を行わない場合も実験
した（比較例２）。反応器の仕様は、上記実施例1と同
様のものを使用し、触媒層２は分割せずに反応器に充填
した。なお、触媒の仕様および充填量は実施例1と同じ
である。
用いて、上記実施の形態（その２）における外熱供給方
式によるメタノールの改質処理を行った（実施例２）。
なお、同じ反応器を用いて、加熱を行わない場合も実験
した（比較例２）。反応器の仕様は、上記実施例1と同
様のものを使用し、触媒層２は分割せずに反応器に充填
した。なお、触媒の仕様および充填量は実施例1と同じ
である。
【００２２】反応条件は、圧力が3kg/cm2G、触媒層入口
ガス温度が240℃、水およびメタノール原料流量(ガス換
算)が105Nl/分、水／メタノール比が2.2mol/mol、充填
触媒量が3.9リットルであった。運転方法は、以下の順
序で行った。 1.N2ガスにて系内の触媒を昇温する。 2.水−メタノール混合溶液を流通後、温度分布を計測す
る。 3.計測後の温度分布により、加熱量を推算し、加熱炉で
加熱する。 4.加熱後、温度分布を計測し、分割された加熱炉毎の加
熱量を最適化する。 得られた温度分布の結果を、下記表３に示す。
ガス温度が240℃、水およびメタノール原料流量(ガス換
算)が105Nl/分、水／メタノール比が2.2mol/mol、充填
触媒量が3.9リットルであった。運転方法は、以下の順
序で行った。 1.N2ガスにて系内の触媒を昇温する。 2.水−メタノール混合溶液を流通後、温度分布を計測す
る。 3.計測後の温度分布により、加熱量を推算し、加熱炉で
加熱する。 4.加熱後、温度分布を計測し、分割された加熱炉毎の加
熱量を最適化する。 得られた温度分布の結果を、下記表３に示す。
【００２３】
【表３】
【００２４】上記結果から、外部加熱を行わなかった比
較例２では、温度が１４４℃まで低下してしまったのに
対し、分割制御式加熱炉を用いて加熱を行った実施例２
においては、触媒層の最も後段部においても２３０℃に
維持されており、触媒層の長さ方向において温度分布が
平滑化・均一化されたことがわかる。最終的にメタノー
ルの転化率を比較してみると、外部加熱しなかった比較
例２では、７４．５％であったのに対し、外部加熱した
実施例２では、９９．９％であった。このことから、メ
タノールの水蒸気改質に際しては、加熱炉等の加熱媒体
による加熱を行うとともに、加熱量を分割制御すること
によって極めて高効率にメタノールを反応させられるこ
とがわかった。
較例２では、温度が１４４℃まで低下してしまったのに
対し、分割制御式加熱炉を用いて加熱を行った実施例２
においては、触媒層の最も後段部においても２３０℃に
維持されており、触媒層の長さ方向において温度分布が
平滑化・均一化されたことがわかる。最終的にメタノー
ルの転化率を比較してみると、外部加熱しなかった比較
例２では、７４．５％であったのに対し、外部加熱した
実施例２では、９９．９％であった。このことから、メ
タノールの水蒸気改質に際しては、加熱炉等の加熱媒体
による加熱を行うとともに、加熱量を分割制御すること
によって極めて高効率にメタノールを反応させられるこ
とがわかった。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、反応器内のガス流れ方
向で触媒層の温度分布を平滑化・均一化することがで
き、メタノール水蒸気改質反応が触媒層全域で行わせ
て、高いメタノール転化効率が実現できる。そして、本
発明の方法および装置を用いれば、触媒層全体の温度分
布を均一にすることができるため、従来の装置に比べ
て、触媒層後段でメタノール改質の反応速度が増大して
反応効率が向上するとともに、触媒層前段では温度制御
によって触媒耐久性が向上する。
向で触媒層の温度分布を平滑化・均一化することがで
き、メタノール水蒸気改質反応が触媒層全域で行わせ
て、高いメタノール転化効率が実現できる。そして、本
発明の方法および装置を用いれば、触媒層全体の温度分
布を均一にすることができるため、従来の装置に比べ
て、触媒層後段でメタノール改質の反応速度が増大して
反応効率が向上するとともに、触媒層前段では温度制御
によって触媒耐久性が向上する。
【図１】図１は、実施の形態（その１）に係るメタノー
ル改質装置の概略構成および温度分布を示すものであ
る。
ル改質装置の概略構成および温度分布を示すものであ
る。
【図２】図２は、従来のメタノール改質装置の概略構成
および温度分布を示すものである。
および温度分布を示すものである。
【図３】図３は、メタノール改質反応を行う際の温度分
布を示した図である。
布を示した図である。
【図４】図４は、実施例１において用いるメタノール改
質装置を示すものである。
質装置を示すものである。
【図５】図５は、実施例１において用いるメタノール改
質装置の各触媒層を示すものである。
質装置の各触媒層を示すものである。
【図６】図６は、実施の形態（その２）に係るメタノー
ル改質装置の概略構成および温度分布を示すものであ
る。
ル改質装置の概略構成および温度分布を示すものであ
る。
【図７】図７は、実施例２において用いるメタノール改
質装置を示すものである。
質装置を示すものである。
１ 反応器 ２ 触媒層 ３ 酸素供給口 ４ 酸素供給装置 ５ 空気制御用ニードバルブ ６ 触媒固定用金網 ７ 触媒（ペレット、粒状、ラシヒリング） ８ 加熱媒体 ９ 分割制御式加熱炉
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G040 EA02 EA06 EA07 EB03 EB14 EB23 4G070 AA01 BB02 CA01 CB02 CC02 CC03 DA23 4G075 AA05 AA62 AA63 BA01 BD05 BD14 CA02 CA54 EA06
Claims (7)
- 【請求項１】 触媒を含有する反応器中でメタノールを
水および酸素と反応させて改質処理する方法であって、
該メタノールおよび水の全量を、反応器前段の入口から
流入させて反応器後段の出口まで反応器全体に流通させ
るとともに、該酸素の一部を、前段から後段に至る反応
器の途中に少なくとも２以上設けられた酸素供給口を用
いて分割供給することを特徴とするメタノール改質処理
方法。 - 【請求項２】 上記酸素の分割供給に際し、上記反応器
前段から後段に至るまでの間で、供給する酸素の量を段
階的に増加あるいは減少させることを特徴とする請求項
１記載のメタノール改質処理方法。 - 【請求項３】 触媒を含有する反応器中でメタノールを
水および酸素と反応させて改質処理する装置であって、
原料を流入させる反応器前段の入口と、原料のうち酸素
のみを反応器の途中で分割添加するための酸素供給装置
および少なくとも２以上設けられた酸素供給口と、生成
した水素を含むガスを流出させる反応器後段の出口と、
を有することを特徴とするメタノールの改質処理装置。 - 【請求項４】 触媒を含有する反応器中でメタノールを
水と反応させて改質処理する方法であって、該メタノー
ルおよび水を、反応器前段の入口から流入させて反応器
後段の出口まで反応器全体に流通させるとともに、反応
が進行する触媒層の外側を、加熱媒体によって加熱させ
ることを特徴とするメタノール改質処理方法。 - 【請求項５】 上記加熱に際し、上記反応器前段から後
段に至るまでの間で、加熱媒体による加熱量を段階的に
減少させることを特徴とする請求項４記載のメタノール
改質処理方法。 - 【請求項６】 触媒を含有する反応器中でメタノールを
水と反応させて改質処理する装置であって、該メタノー
ルおよび水を流入させる反応器前段の入口と、触媒層の
外側に設けられた加熱媒体と、生成した水素を含むガス
を流出させる反応器後段の出口と、を有することを特徴
とするメタノール改質処理装置。 - 【請求項７】 上記加熱媒体が、少なくとも２以上に分
割された加熱炉からなることを特徴とする請求項６記載
のメタノール改質処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27557999A JP2001097701A (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | メタノール改質処理方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27557999A JP2001097701A (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | メタノール改質処理方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001097701A true JP2001097701A (ja) | 2001-04-10 |
Family
ID=17557433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27557999A Withdrawn JP2001097701A (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | メタノール改質処理方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001097701A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002326801A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-12 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 改質方法および改質器 |
| JP2007039322A (ja) * | 2005-07-01 | 2007-02-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 改質方法及び改質器 |
| JP2008007356A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Kansai Electric Power Co Inc:The | ジメチルエーテル改質器 |
| JP2008506625A (ja) * | 2004-07-19 | 2008-03-06 | アーベー ボルボ | 燃料変成のための方法および装置 |
| JP2008222526A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Ngk Insulators Ltd | 選択透過膜型反応器及び水素製造方法 |
| JP2010067470A (ja) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Casio Comput Co Ltd | 発電システム |
| JP2012009205A (ja) * | 2010-06-23 | 2012-01-12 | Rinnai Corp | 発電装置 |
-
1999
- 1999-09-29 JP JP27557999A patent/JP2001097701A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002326801A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-12 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 改質方法および改質器 |
| JP2008506625A (ja) * | 2004-07-19 | 2008-03-06 | アーベー ボルボ | 燃料変成のための方法および装置 |
| JP2007039322A (ja) * | 2005-07-01 | 2007-02-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 改質方法及び改質器 |
| JP2008007356A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Kansai Electric Power Co Inc:The | ジメチルエーテル改質器 |
| JP2008222526A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Ngk Insulators Ltd | 選択透過膜型反応器及び水素製造方法 |
| JP2010067470A (ja) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Casio Comput Co Ltd | 発電システム |
| JP2012009205A (ja) * | 2010-06-23 | 2012-01-12 | Rinnai Corp | 発電装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6495113B2 (en) | Carbon monoxide concentration reducing apparatus and method for driving the same | |
| JP4305973B2 (ja) | 燃料改質装置 | |
| AU2017304583B2 (en) | Oxidative dehydrogenation (ODH) of ethane | |
| CN106365936B (zh) | 液相醇脱氢的列管式反应器及液相醇脱氢的方法 | |
| JP2001097701A (ja) | メタノール改質処理方法およびその装置 | |
| US4938685A (en) | Catalytic combustion | |
| EP3490961A1 (en) | Oxidative dehydrogenation (odh) of ethane | |
| JP4663321B2 (ja) | 優先酸化反応器およびプロセス | |
| JP2001226102A (ja) | 燃料改質方法、燃料改質装置及び燃料電池システム | |
| JP2000256003A (ja) | 水素リッチガス中のｃｏ除去方法 | |
| JPH10106606A (ja) | 水素製造装置及び水素製造方法 | |
| JPH0640703A (ja) | 水蒸気改質反応器 | |
| JP2000169102A (ja) | 燃料改質器 | |
| JP2003306311A (ja) | オートサーマルリフォーミング改質器およびそれを用いたオートサーマルリフォーミング方法 | |
| JPH08133701A (ja) | 一酸化炭素除去装置 | |
| AU2003221755A8 (en) | Reactor for preferential oxidation and method of use | |
| JP3051564B2 (ja) | 水蒸気改質反応器 | |
| JP2002308604A (ja) | 燃料改質装置 | |
| JPH11189552A (ja) | 二酸化炭素のメタン化反応方法及びその装置 | |
| JP2020044485A (ja) | 反応方法および反応器 | |
| KR102067721B1 (ko) | 글리세린으로부터 아크릴산 제조용 일체형 반응기 | |
| JP2006504615A (ja) | リホーメート中の一酸化炭素を除去するための空気の分配 | |
| JP2001503758A (ja) | 炭化水素対速度調節剤比率を調節することによって炭化水素の酸化速度を制御する方法および装置 | |
| JP4310618B2 (ja) | メタノールの水蒸気改質装置 | |
| JP2003137504A (ja) | 燃料改質装置およびその暖機方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061205 |