JP2003112904A - Single tube type cylindrical reformer - Google Patents
Single tube type cylindrical reformerInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ガスやＬＰＧ
等の炭化水素系燃料を水蒸気改質して水素を主成分とす
る改質ガスを製造する単管円筒式改質器に関し、特に内
部に生じる結露の問題を解決した改質器に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to city gas and LPG.
The present invention relates to a single-tube cylindrical reformer for producing a reformed gas containing hydrogen as a main component by steam-reforming a hydrocarbon-based fuel such as the above, and particularly to a reformer that solves the problem of dew condensation that occurs inside.
【０００２】[0002]
【従来技術】改質器は、都市ガスやＬＰＧ等の原料ガス
を水蒸気改質して水素濃度の高い改質ガスを生成する装
置であり、光ファイバーや半導体の製造過程や燃料電池
等で使用する水素を製造するために、広く使用されてい
る。2. Description of the Related Art A reformer is a device for steam reforming a raw material gas such as city gas or LPG to generate a reformed gas having a high hydrogen concentration, and is used in the manufacturing process of optical fibers and semiconductors, fuel cells and the like. Widely used to produce hydrogen.
【０００３】改質器による水蒸気改質反応は吸熱反応で
あるため、反応を持続させるため加熱が必要で、通常バ
ーナ等の燃焼装置を改質器に付設し、燃料電池からの余
剰水素や改質原料ガスをバーナで燃焼させて加熱してい
る。比較的小容量の水素を製造する改質器としては、例
えば特願平１１−２４１０６８に開示されているような
単管円筒式改質器及びその運転方法について本出願人は
出願している。この単管円筒式改質器は、２つの円筒間
に触媒層を内蔵させた円筒容器の中心にバーナ等の加熱
手段を設け、触媒層を加熱手段で加熱し触媒層に通した
原料ガスを水蒸気により改質する。Since the steam reforming reaction by the reformer is an endothermic reaction, it is necessary to heat the reactor to sustain the reaction. Usually, a combustion device such as a burner is attached to the reformer, and surplus hydrogen from the fuel cell and reforming are performed. The raw material gas is burned and heated by the burner. As a reformer for producing a relatively small volume of hydrogen, the present applicant has applied for a single-tube cylindrical reformer as disclosed in Japanese Patent Application No. 11-241068 and an operating method thereof. In this single-tube cylindrical reformer, a heating means such as a burner is provided at the center of a cylindrical container having a catalyst layer built in between two cylinders, the catalyst layer is heated by the heating means, and the raw material gas passed through the catalyst layer is supplied. Reform with steam.
【０００４】一方、単管円筒式改質器の作動時は内部が
高温、かつ高湿であることから、作動を停止させるとき
は不活性ガスを内部に流し、内部の温度を低下させ、か
つ水分を放出するようにしたものが知られている。On the other hand, since the inside of the single-tube cylindrical reformer is hot and humid at the time of operation, when the operation is stopped, an inert gas is flown inside to lower the internal temperature, and It is known to release water.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単管円
筒式改質器の内部に流通させる不活性ガスの流量が充分
に得られない場合や、不活性ガスを用いないでそのまま
停止させる単管円筒式改質器の場合などでは、作動を停
止させた後に結露し内部に水が溜まることがある。する
と、次に作動を開始したとき、内部に溜まった水が蒸発
されるまで温度が上昇せず、その間ＣＯ変成触媒層やＣ
Ｏ選択酸化触媒層の温度が作動に必要な数値まで上昇せ
ず、始動するまでに時間がかかっていた。However, when the flow rate of the inert gas flowing through the inside of the single-tube cylinder type reformer cannot be sufficiently obtained, or the single-tube cylinder is stopped without using the inert gas. In the case of a reformer of the type, water may accumulate inside due to dew condensation after the operation is stopped. Then, when the operation is started next time, the temperature does not rise until the water accumulated inside is evaporated, and the CO shift catalyst layer and C
The temperature of the O selective oxidation catalyst layer did not rise to the value required for operation, and it took time to start.
【０００６】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、所定の温度まで短時間で上昇し、始動性が良好な単
管円筒式改質器を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a single-tube cylindrical reformer which rises to a predetermined temperature in a short time and has good startability.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、単管円筒式改質器を次のように構成した。In order to solve the above problems, the present invention has a single-tube cylindrical reformer configured as follows.
【０００８】すなわち、単管円筒式改質器の下部に排水
装置を設置した。具体的には、同心円状に配置した複数
の直立した円形筒体と、円形筒体の中心部分に配置され
たバーナとを備え、前記円形筒体によって区画された間
隙に改質触媒を充填した単管円筒式改質器の下端に排水
手段を設けた。また、改質触媒を充填した改質触媒層の
外周にＣＯ変成触媒層を設け、ＣＯ変成触媒層の下端に
排水手段を取り付けて単管円筒式改質器を構成した。That is, the drainage device was installed below the single-tube cylindrical reformer. Specifically, a plurality of upright circular cylinders arranged concentrically and a burner arranged in the center of the circular cylinder are provided, and the reforming catalyst is filled in the gap defined by the circular cylinders. A drainage means was provided at the lower end of the single-tube cylindrical reformer. Further, a CO shift catalyst layer was provided on the outer periphery of the reforming catalyst layer filled with the reforming catalyst, and drainage means was attached to the lower end of the CO shift catalyst layer to form a single-tube cylindrical reformer.
【０００９】これにより、作動が停止した後に結露が発
生し、単管円筒式改質器の内部に水が溜まった場合で
も、排水手段を介して内部に溜まった水を外部に排出す
ることができ、内部の水による温度上昇の遅延を防止
し、始動性の良好な単管円筒式改質器を提供できる。As a result, even if dew condensation occurs after the operation is stopped and water accumulates inside the single-tube cylindrical reformer, the water accumulated inside can be discharged to the outside through the drainage means. In addition, it is possible to prevent a delay in temperature rise due to internal water and to provide a single-tube cylindrical reformer having good startability.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】本発明にかかる単管円筒式改質器
の実施の一形態を図を用いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a single-tube cylindrical reformer according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【００１１】図１に、単管円筒式改質器の概略構成を示
す。FIG. 1 shows a schematic structure of a single-tube cylindrical reformer.
【００１２】改質器２は、中心軸を同一にして設けられ
た第１筒体６１から第８筒体６８までの複数の筒体と、
各筒体間で形成された空隙と、第１筒体６１の中心に設
けられたバーナ１８と、各筒体によって形成された空間
内に設けられた改質触媒層８、ＣＯ変成触媒層１０（以
下シフト層１０ともいう。）、ＣＯ選択酸化触媒層１２
（以下ＰＲＯＸ層１２ともいう。）等から構成されてい
る。The reformer 2 includes a plurality of cylinders from a first cylinder 61 to an eighth cylinder 68, which are provided with the same central axis.
The void formed between the cylinders, the burner 18 provided in the center of the first cylinder 61, the reforming catalyst layer 8 and the CO shift catalyst layer 10 provided in the space formed by the cylinders. (Hereinafter also referred to as shift layer 10) and CO selective oxidation catalyst layer 12
(Hereinafter, also referred to as PROX layer 12) and the like.
【００１３】改質器２の側面には、水と都市ガスとを混
合してなる原料ガスの供給口２０、燃焼排ガスの取出し
口２４、改質ガスの取出し口２８、ＰＲＯＸ用空気の供
給口３０等が設けてある。On the side surface of the reformer 2, a source gas supply port 20 formed by mixing water and city gas, a combustion exhaust gas outlet 24, a reformed gas outlet 28, and a PROX air supply port. 30 etc. are provided.
【００１４】第１筒体６１の内側には中心軸を同じくし
て円筒状の伝熱隔壁１４（輻射筒）が底板７１との間に
適度な間隔を設けて配置してあり、その空隙が排気通路
８０となっている。排気通路８０は、上部で燃焼排ガス
の取出し口２４に接続し、バーナ１８での燃焼排ガスを
流通、排気させる。バーナ１８は、伝熱隔壁１４の内側
にバーナ取付台１６を介して取り付けられている。Inside the first cylindrical body 61, a cylindrical heat transfer partition wall 14 (radiation cylinder) having the same central axis is arranged with an appropriate space between it and the bottom plate 71, and the gap is formed. It is the exhaust passage 80. The exhaust passage 80 is connected at its upper portion to the combustion exhaust gas outlet 24 to allow the combustion exhaust gas from the burner 18 to flow and be exhausted. The burner 18 is attached to the inside of the heat transfer partition wall 14 via a burner attachment base 16.
【００１５】次に、各筒体間について説明する。Next, the space between the cylinders will be described.
【００１６】第１筒体６１と第２筒体６２の間は、通路
５０となっている。通路５０は上部で供給口２０に接続
し、下部で改質触媒層８に接続している。改質触媒層８
は第２筒体６２と第３筒体６３の間に形成してあり、原
料ガスを水蒸気改質する改質触媒が充填してある。第３
筒体６３と第４筒体６４との間は隙間が形成してある。A passage 50 is formed between the first cylinder body 61 and the second cylinder body 62. The passage 50 has an upper portion connected to the supply port 20 and a lower portion connected to the reforming catalyst layer 8. Reforming catalyst layer 8
Is formed between the second cylinder body 62 and the third cylinder body 63, and is filled with a reforming catalyst for steam-reforming the source gas. Third
A gap is formed between the cylindrical body 63 and the fourth cylindrical body 64.
【００１７】第４筒体６４と第５筒体６５との間には、
ＣＯ変成触媒が充填されたシフト層（ＣＯ変成触媒層）
１０が形成してあり、シフト層１０で、ＣＯの変成反応
を行なう。シフト層１０の上部は改質触媒層８に接続
し、下部は第７筒体６７と第８筒体６８との間に形成さ
れたＰＲＯＸ層（ＣＯ選択酸化触媒層）１２に接続して
いる。Between the fourth cylinder body 64 and the fifth cylinder body 65,
Shift layer filled with CO shift catalyst (CO shift catalyst layer)
10 is formed, and the shift layer 10 performs a CO conversion reaction. The upper part of the shift layer 10 is connected to the reforming catalyst layer 8, and the lower part is connected to the PROX layer (CO selective oxidation catalyst layer) 12 formed between the seventh cylinder 67 and the eighth cylinder 68. .
【００１８】ＰＲＯＸ層１２には、ＣＯ選択酸化触媒が
充填してあり、ＣＯの含有量をｐｐｍ単位にまで低減さ
せる酸化反応を行なう。第４筒体６４は、下部で第８筒
体６８の底板７８に接続している。第５筒体６５と第７
筒体６７の間は、第６筒体６６を間に有する加熱路４８
に形成してあり、原料ガスの供給口２０から供給される
都市ガスと水とを通過させてこれらを加熱し、通路５０
に送出する。The PROX layer 12 is filled with a CO selective oxidation catalyst and performs an oxidation reaction to reduce the CO content to the ppm unit. The fourth cylinder 64 is connected to the bottom plate 78 of the eighth cylinder 68 at the lower part. Fifth cylinder 65 and seventh
Between the cylinders 67, there is a heating path 48 having a sixth cylinder 66 therebetween.
And the city gas and water supplied from the source gas supply port 20 are passed therethrough to heat them, and the passage 50
Send to.
【００１９】第７筒体６７と第８筒体６８の間には、Ｐ
ＲＯＸ層１２とＰＲＯＸ層１２へガスと空気とを混合さ
せて供給する混合室４２等が形成してある。第７筒体６
７と第８筒体６８の間の下部には仕切板３１を境にして
シフト層１０（第２シフト層）が設けてある。仕切板３
１には、周方向に８ヵ所の孔３３が形成してあり、混合
室４２に連通している。混合室４２は、空気供給口３０
が接続してあり、空気供給口３０から空気が供給され、
シフト層１０（第２シフト層）からのガスと混合され
る。尚、孔３３等の数は８に限るものではなく、また、
孔３３等の直径を変更して、均一な量が流入されるよう
にしてもよい。更に、孔ではなく、金網状のものでもよ
い。Between the seventh cylinder body 67 and the eighth cylinder body 68, P
A mixing chamber 42 and the like for mixing and supplying gas and air to the ROX layer 12 and PROX layer 12 are formed. 7th cylinder 6
A shift layer 10 (second shift layer) is provided below the partition wall 31 between the seventh and eighth cylindrical bodies 68. Partition plate 3
Eight holes 33 are formed in 1 in the circumferential direction and communicate with the mixing chamber 42. The mixing chamber 42 has an air supply port 30.
Is connected, and air is supplied from the air supply port 30,
It is mixed with the gas from the shift layer 10 (second shift layer). The number of holes 33 and the like is not limited to eight, and
The diameters of the holes 33 and the like may be changed so that a uniform amount is introduced. Furthermore, instead of the holes, wire mesh-like ones may be used.
【００２０】更に、シフト層１０の下部、つまり底板７
８には、排水手段としての排水装置３が取り付けてあ
る。排水装置３は、開閉装置を備えた流出管であり、開
閉装置を開放すると内部から水が排出される。尚、排水
装置３の取り付け位置はシフト層１０の下部に限定しな
いが、特に、周囲の温度が定常状態で３００℃程度、あ
るいはそれ以下の温度の箇所に設置するのが好ましい。Further, the lower portion of the shift layer 10, that is, the bottom plate 7
A drainage device 3 as a drainage unit is attached to the device 8. The drainage device 3 is an outflow pipe provided with an opening / closing device, and when the opening / closing device is opened, water is discharged from the inside. Although the drainage device 3 is not limited to being attached to the lower part of the shift layer 10, it is particularly preferable to install the drainage device 3 at a place where the ambient temperature is about 300 ° C. in a steady state or lower.
【００２１】改質ガスの取出し口２８は、例えば固体高
分子型燃料電池（図示せず）の燃料ガス供給管に接続
し、改質ガスの取出し口２８から取り出された所定の濃
度の水素を含有した改質ガス（燃料ガス）が固体高分子
型燃料電池の燃料極側に供給され、それにより発電作用
がなされる。尚、固体電解質型燃料電池の燃料極からの
オフガスを、バーナ１８での燃焼用ガスとして使用して
もよい。The reformed gas outlet 28 is connected to, for example, a fuel gas supply pipe of a polymer electrolyte fuel cell (not shown), and hydrogen of a predetermined concentration extracted from the reformed gas outlet 28 is supplied. The contained reformed gas (fuel gas) is supplied to the fuel electrode side of the polymer electrolyte fuel cell, thereby generating electricity. The off gas from the fuel electrode of the solid oxide fuel cell may be used as the combustion gas in the burner 18.
【００２２】次に、改質器２の動作について説明する。
（１）始動時
まず、シフト層１０の下部に水が溜まっている場合は、
排水装置３を開いて、内部の水を排出し、その後排水装
置３を閉じる。その後、バーナ１８を点火し、改質器２
の内部を加熱する。バーナ１８による加熱は、火炎から
の輻射熱によって伝熱隔壁１４を加熱し、また燃焼排ガ
スが伝熱隔壁１４と第１筒体６１の間を通過して燃焼排
ガスの取出し口２４から排気されることにより、改質触
媒層８を内側より加熱する。そして内部が所定の温度に
達したなら、原料ガスの供給口２０から都市ガスと改質
用水を供給し、水と原料ガスが混合されて加熱路４８を
通り、通路５０の下部で折り返して改質触媒層８内を上
昇する。Next, the operation of the reformer 2 will be described. (1) At start-up First, if water is accumulated under the shift layer 10,
The drainage device 3 is opened to drain the water inside, and then the drainage device 3 is closed. After that, the burner 18 is ignited and the reformer 2
To heat the inside. The heating by the burner 18 heats the heat transfer partition wall 14 by radiant heat from the flame, and the combustion exhaust gas passes through between the heat transfer partition wall 14 and the first cylinder 61 and is exhausted from the combustion exhaust gas outlet 24. Thus, the reforming catalyst layer 8 is heated from the inside. Then, when the inside temperature reaches a predetermined temperature, the city gas and the reforming water are supplied from the source gas supply port 20, the water and the source gas are mixed, pass through the heating passage 48, and are folded back at the bottom of the passage 50. Ascending in the quality catalyst layer 8.
【００２３】このように、バーナ１８の燃焼により、比
較的短時間で改質器２の起動に必要な温度や水蒸気を得
ることができる。また、バーナ１８の燃焼排ガスを伝熱
隔壁１４と第１筒体６１の間に通過させることにより、
燃焼排ガス中に含まれる熱を吸収して排出でき、有効に
利用して効率を向上することができる。Thus, the combustion of the burner 18 makes it possible to obtain the temperature and steam necessary for starting the reformer 2 in a relatively short time. Further, by passing the combustion exhaust gas of the burner 18 between the heat transfer partition 14 and the first cylindrical body 61,
The heat contained in the combustion exhaust gas can be absorbed and discharged, and the heat can be effectively used to improve the efficiency.
【００２４】第５筒体６５と第７筒体６７の間の加熱路
４８を通って、通路５０に送られた都市ガスは水蒸気と
ともに加熱される。通路５０はバーナ１８からの熱によ
り加熱されていることから、原料ガスはその熱を吸収
し、改質反応に必要な所定の温度以上に加熱されて改質
触媒層８内に進入する。改質触媒層８に進入した原料ガ
スは、例えばメタンガスの場合次の反応で改質される。The city gas sent to the passage 50 through the heating passage 48 between the fifth cylinder 65 and the seventh cylinder 67 is heated together with water vapor. Since the passage 50 is heated by the heat from the burner 18, the raw material gas absorbs the heat, is heated to a predetermined temperature or higher required for the reforming reaction, and enters the reforming catalyst layer 8. The raw material gas that has entered the reforming catalyst layer 8 is reformed by the following reaction in the case of methane gas, for example.
【００２５】ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ２
改質触媒層８における改質反応は吸熱反応であることか
ら、バーナ１８の燃焼熱を吸収して反応が進行する。具
体的には、バーナ１８の燃焼排ガスが伝熱隔壁１４と第
１筒体６０の間の排気通路８０を通過するときに、燃焼
排ガスの熱が通路５０に吸熱され、更に改質触媒層８で
は温度上昇を伴いながら改質反応が行なわれる。改質ガ
スは反応がほぼ平衡になると、改質触媒層８の上部から
出て、反転してシフト層１０内に進入する。CHFour+ HTwoO → CO + 3HTwo
Is the reforming reaction in the reforming catalyst layer 8 an endothermic reaction?
Then, the combustion heat of the burner 18 is absorbed and the reaction proceeds. Ingredient
Physically, the combustion exhaust gas of the burner 18 and the heat transfer partition 14 and the first
When passing through the exhaust passage 80 between the single cylinders 60, combustion
The heat of the exhaust gas is absorbed in the passage 50, and further in the reforming catalyst layer 8.
The reforming reaction is performed while the temperature rises. Reforming moth
When the reaction is almost in equilibrium, the gas from the top of the reforming catalyst layer 8
It exits, reverses, and enters the shift layer 10.
【００２６】シフト層１０では次のようなＣＯ変成反応
が行われる。In the shift layer 10, the following CO conversion reaction is carried out.
【００２７】ＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ＣＯ２＋Ｈ２
シフト層１０でのＣＯ変成反応は発熱反応であるので、
改質ガスはシフト層１０を通過するに従って温度が上昇
する。シフト層１０の下部から出た改質ガスは、下端で
反転し次のシフト層１０（第２シフト層でもある。）に
進入する。尚、第２シフト層は必ずしも必要ではない。CO + HTwoO → COTwo+ HTwo
Since the CO conversion reaction in the shift layer 10 is an exothermic reaction,
The temperature of the reformed gas rises as it passes through the shift layer 10.
To do. The reformed gas emitted from the lower portion of the shift layer 10 is at the lower end.
Inverted to the next shift layer 10 (also the second shift layer).
enter in. The second shift layer is not always necessary.
【００２８】その際、排水装置３により、内部に溜まっ
ていた水が排出されていることから、水により通路が狭
められることがなく、原料ガス等の流通抵抗を高くする
ことがない。シフト層１０を出た改質ガスは、空気供給
口３０から供給された空気と混合され、更に孔３３を通
過する間にそのオリフィス効果によってより混合され、
ＰＲＯＸ層１２に侵入し、ＰＲＯＸ触媒層によりＣＯ選
択反応が行なわれる。At this time, since the water accumulated inside is discharged by the drainage device 3, the passage is not narrowed by the water, and the flow resistance of the raw material gas is not increased. The reformed gas exiting the shift layer 10 is mixed with the air supplied from the air supply port 30 and further mixed by the orifice effect while passing through the holes 33,
When entering the PROX layer 12, a CO selective reaction is performed by the PROX catalyst layer.
【００２９】ＰＲＯＸ層１２では、次のような反応が行
われる。In the PROX layer 12, the following reactions occur.
【００３０】２ＣＯ＋Ｏ２ → ２ＣＯ２
ＣＯ選択酸化反応用の空気は、ＣＯをＣＯ２に変換する
が、Ｈ２も酸化してしまい、Ｈ２を消費させてしまう。
そこで、Ｈ２の酸化を最小限とするように空気（酸素）
を供給する。ＰＲＯＸ層１２での反応が終了したなら、
改質ガスの取り出し口２８から取り出される。2CO + OTwo → 2COTwo
The air for the CO selective oxidation reaction is COTwoConvert to
But HTwoAlso oxidizes, HTwoWill be consumed.
So HTwoAir (oxygen) to minimize oxidation of
To supply. When the reaction in the PROX layer 12 is completed,
The reformed gas is taken out from the take-out port 28.
【００３１】一方、シフト層１０の外側には加熱層４８
が設けられていることから、改質ガスは加熱層４８を通
る原料ガスにより冷却され、結露によりシフト層１０や
ＰＲＯＸ層１２内に水が発生することがある。このよう
にして発生した水は、シフト層１０の下部に溜まる。On the other hand, the heating layer 48 is provided outside the shift layer 10.
Since the modified gas is provided, the reformed gas is cooled by the source gas passing through the heating layer 48, and water may be generated in the shift layer 10 and the PROX layer 12 due to dew condensation. The water thus generated collects in the lower part of the shift layer 10.
【００３２】（２）定常運転時
各反応部分での温度が定常運転に必要な所定の温度に達
すると、水と都市ガスとの原料ガスの供給量を所定値に
調整する。すると、シフト層１０とＰＲＯＸ層１２の反
応熱が大きくなり温度も充分に高くなり、内部で結露す
ることはなく、しかも下部に溜まっていた水も蒸発され
る。また加熱層４８では原料ガスが加熱され、同時に発
熱反応によって温度が上昇するシフト層１０とＰＲＯＸ
層１２からの熱が吸収され、温度上昇が抑制されて所定
温度に保持される。(2) During steady-state operation When the temperature in each reaction portion reaches a predetermined temperature required for steady-state operation, the supply amount of the raw material gas of water and city gas is adjusted to a predetermined value. Then, the heat of reaction between the shift layer 10 and the PROX layer 12 becomes large and the temperature becomes sufficiently high so that dew condensation does not occur inside and the water accumulated in the lower part is also evaporated. Further, the source gas is heated in the heating layer 48, and at the same time, the temperature rises due to an exothermic reaction, and the shift layer 10 and PROX are heated.
The heat from the layer 12 is absorbed, the temperature rise is suppressed, and the temperature is maintained at a predetermined temperature.
【００３３】このように改質用の水は加熱路４８にてシ
フト層１０とＰＲＯＸ層１２の熱で加熱されて気体とな
るため、バーナ１８の燃料を低減でき、水蒸気を生成す
るための燃料を節約できる。原料ガスは、加熱路４８に
て加熱された水蒸気とともに通路５０を介して改質触媒
層８に進入し、更に、上部からシフト層１０に進入し、
改質ガスに含まれるＣＯが二酸化炭素に変成される。こ
の段階での改質ガスには、ＣＯが０．５％程度含まれて
いる。As described above, the reforming water is heated by the heat of the shift layer 10 and the PROX layer 12 in the heating passage 48 to become a gas, so that the fuel of the burner 18 can be reduced and the fuel for generating steam can be reduced. Can save The raw material gas enters the reforming catalyst layer 8 through the passage 50 together with the steam heated in the heating passage 48, and further enters the shift layer 10 from the upper portion,
CO contained in the reformed gas is converted to carbon dioxide. The reformed gas at this stage contains about 0.5% of CO.
【００３４】シフト層１０での反応は発熱反応である
が、加熱路４８との熱交換により、ＣＯ選択酸化反応に
適した温度まで降温し、次のＰＲＯＸ層１２に進入す
る。シフト層１０から出た改質ガスは、混合室４２にて
空気の供給口３０からの空気と混入され、撹拌された状
態でＰＲＯＸ層１２に進入するので、ＰＲＯＸ触媒での
反応において局部的な高酸素濃度の発生がなく、水素の
ロスを防ぐことができる。このようにシフト層１０とＰ
ＲＯＸ層１２での反応熱および顕熱を吸収できるので、
熱効率を向上できる。また、改質触媒層８とシフト層１
０との間には隙間が形成されていることから、熱を遮断
し熱が直接伝わってシフト層１０を加熱することはな
く、シフト層１０の温度を所定の温度に保持できる。Although the reaction in the shift layer 10 is an exothermic reaction, the temperature is lowered to a temperature suitable for the CO selective oxidation reaction by heat exchange with the heating passage 48, and the reaction proceeds to the next PROX layer 12. The reformed gas discharged from the shift layer 10 is mixed with the air from the air supply port 30 in the mixing chamber 42, and enters the PROX layer 12 in a stirred state, so that it is localized in the reaction with the PROX catalyst. No high oxygen concentration is generated, and hydrogen loss can be prevented. Thus, the shift layer 10 and P
Since the reaction heat and sensible heat in the ROX layer 12 can be absorbed,
The thermal efficiency can be improved. Further, the reforming catalyst layer 8 and the shift layer 1
Since a gap is formed between the shift layer 10 and 0, the temperature of the shift layer 10 can be maintained at a predetermined temperature without blocking the heat and directly transmitting the heat to heat the shift layer 10.
【００３５】ＰＲＯＸ層１２での反応が終了した改質ガ
スは、例えば水素７５％、メタン３％、二酸化炭素２０
％、窒素２％、一酸化炭素１０ｐｐｍ以下を含むガスと
して、改質ガスの取出し口２８から取り出される。この
ように改質ガスは、一酸化炭素濃度が１０ｐｐｍ以下で
あるので、固体高分子型燃料電池に供給し、固体高分子
型燃料電池の燃料ガスとして使用することができる。The reformed gas after the reaction in the PROX layer 12 is, for example, 75% hydrogen, 3% methane, 20 carbon dioxide.
%, Nitrogen 2%, and carbon monoxide 10 ppm or less, the gas is taken out from the reformed gas take-out port 28. Since the reformed gas has a carbon monoxide concentration of 10 ppm or less, it can be supplied to the polymer electrolyte fuel cell and used as the fuel gas for the polymer electrolyte fuel cell.
【００３６】そして改質器２の作動を停止させたとき
は、内部の温度低下に伴って内部に充満している水蒸気
が液化し、それが改質器２の底部に溜まる。バーナ１８
の直下に溜まった水は始動後バーナ１８の熱により直ち
に蒸発されるが、シフト層１０の下部に溜まった水は、
上述したように次の始動の直前、あるいは停止後所定時
間経過後に排水装置３を開放し外部に排出する。When the operation of the reformer 2 is stopped, the steam filling the inside is liquefied as the temperature of the inside is lowered, and it is accumulated at the bottom of the reformer 2. Burner 18
Although the water collected immediately below is immediately evaporated by the heat of the burner 18 after starting, the water collected under the shift layer 10 is
As described above, the drainage device 3 is opened and discharged to the outside immediately before the next start or after a lapse of a predetermined time after the stop.
【００３７】尚、上記例では改質器２として、ＰＲＯＸ
層１２の下部にシフト層１０（第２シフト層）を設置し
たが、ＰＲＯＸ層１２の下部にシフト層１０を設置しな
くともよい。また孔３３等を周方向にほぼ均等に８ヵ所
形成したが、それらに限らず、複数箇所に適宜設けてよ
い。更に、排水装置３は他の場所に設けてもよい。In the above example, PROX is used as the reformer 2.
Although the shift layer 10 (second shift layer) is provided below the layer 12, the shift layer 10 may not be provided below the PROX layer 12. Further, although the holes 33 and the like are formed at eight positions substantially evenly in the circumferential direction, the number of holes is not limited to eight, and may be appropriately provided at a plurality of positions. Furthermore, the drainage device 3 may be provided in another place.
【００３８】[0038]
【発明の効果】本発明の単管円筒式改質器によれば、次
のような効果が得られる。According to the single-tube cylindrical reformer of the present invention, the following effects can be obtained.
【００３９】排水装置が設けられていることから、結露
等により改質器の内部に水が溜まった場合でも、始動前
に水を外部に排出できるので、始動時に内部の水を加熱
して蒸発させる必要がなく、触媒等の温度上昇の遅延を
防止し、始動性の良好な改質器を提供できる。また、内
部での通路の閉塞がなく、脈動や突然の沸騰を防止でき
る。更に停止後直ちに水を排出できるので、内部に水を
溜まらせなくでき、改質器の内部に発生する錆びを防止
し、耐久性を向上できる。Since the drainage device is provided, even if water is accumulated inside the reformer due to dew condensation or the like, the water can be discharged to the outside before starting, so that the water inside is heated and evaporated at the time of starting. Therefore, it is possible to provide a reformer having a good startability by preventing the delay of the temperature rise of the catalyst and the like without the need to carry out. Further, there is no blockage of the passage inside, and pulsation and sudden boiling can be prevented. Furthermore, since the water can be discharged immediately after the stop, it is possible to prevent the water from being accumulated inside, prevent the rust generated inside the reformer, and improve the durability.
【図１】本発明にかかる単管円筒式改質器の概略構成を
示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a schematic configuration of a single-tube cylindrical reformer according to the present invention.
２ 改質器 ３ 排水装置 ６ 筒体群 ８ 改質触媒層 １０ ＣＯ変成触媒層（シフト層） １２ ＣＯ選択酸化触媒層（ＰＲＯＸ層） １４ 伝熱隔壁（輻射熱） １６ バーナ取付台 １８ バーナ ２０ 原料ガス供給口 ２４ 燃焼排ガスの取出し口 ２８ 改質ガスの取出し口 ３０ ＰＲＯＸ用空気の供給口 ３１ 仕切板 ３３ 孔 ４２ 混合室 ４８ 加熱路 ５０ 通路 ６１〜６８ 第１〜８筒体 ７１、７３、７８ 底板 ８０ 排気通路 2 reformer 3 drainage device 6 cylinder group 8 Reforming catalyst layer 10 CO shift catalyst layer (shift layer) 12 CO selective oxidation catalyst layer (PROX layer) 14 Heat transfer partition (radiant heat) 16 burner mount 18 burners 20 Raw material gas supply port 24 Combustion exhaust gas outlet 28 Reformed gas outlet 30 PROX air supply port 31 Partition Plate 33 holes 42 mixing chamber 48 heating path 50 passages 61-68 1st-8th cylinder 71, 73, 78 Bottom plate 80 exhaust passage
Claims (2)
筒体と、該円形筒体の中心部分に配置されたバーナとを
備え、前記円形筒体によって区画された間隙に改質触媒
を充填した単管円筒式改質器において、 内部の水を排出する排水手段を備えたことを特徴とした
単管円筒式改質器。1. A reforming catalyst is filled with a plurality of upright circular cylinders arranged concentrically and a burner arranged at the center of the circular cylinder, and the gap defined by the circular cylinders is filled with a reforming catalyst. The single-tube cylindrical reformer characterized in that the single-tube cylindrical reformer is provided with a drainage means for discharging water inside.
筒体と、該円形筒体の中心部分に配置されたバーナとを
備え、前記円形筒体によって区画された間隙に改質触媒
を充填した単管円筒式改質器において、 前記改質触媒を充填した改質触媒層の外周に設けられた
ＣＯ変成触媒層と、 前記ＣＯ変成触媒層の下端に設けられた排水手段と、を
備えたことを特徴とした単管円筒式改質器。2. A plurality of upright circular cylinders arranged concentrically and a burner arranged at the center of the circular cylinder, and a reforming catalyst is filled in a gap defined by the circular cylinder. In the single-tube cylindrical reformer described above, a CO shift catalyst layer provided on the outer periphery of the reforming catalyst layer filled with the reforming catalyst, and a drainage unit provided at the lower end of the CO shift catalyst layer are provided. A single-tube cylindrical reformer characterized by that.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001310531A JP2003112904A (en) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | Single tube type cylindrical reformer |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003112904A true JP2003112904A (en) | 2003-04-18 |
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ID=19129488
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2003112904A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005510435A (en) * | 2001-11-02 | 2005-04-21 | テキサコ ディベラップメント コーポレイション | Process for gasification of heavy oil |
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| WO2008056724A1 (en) | 2006-11-08 | 2008-05-15 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Reformer, reforming unit, and fuel cell system |
-
2001
- 2001-10-05 JP JP2001310531A patent/JP2003112904A/en not_active Withdrawn
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