JP2003286004A

JP2003286004A - 改質器および改質方法

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Publication number: JP2003286004A
Application number: JP2002088642A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Yanaru; 英明矢鳴; Toru Numaguchi; 徹沼口; Yukuo Katayama; 優久雄片山
Original assignee: KEM KK; Toyo Engineering Corp
Current assignee: KEM KK; Toyo Engineering Corp
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-07
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP4121761B2

Abstract

(57)【要約】【課題】燃焼反応による温度上昇と、爆鳴気を形成す
る可能性とを抑えつつ水素含有ガスを製造しうる改質器
および改質方法を提供する。【解決手段】水蒸気と混合されていても良い原料ガス
を供給するための、触媒層中に開口する原料ガス供給管
路と、水蒸気と混合されていても良い酸化剤ガスを供給
するための、触媒層中に開口する酸化剤ガス供給管路と
を備え、原料ガス供給管路の開口と、酸化剤ガス供給管
路の開口が、それぞれから流出する原料ガスと酸化剤ガ
スとが速やかに混合する位置に設けられた改質器。原料
ガスを触媒層内部において供給し、酸化剤ガスを原料ガ
スとは別個に触媒層内部において供給し、原料ガスと酸
化剤ガスの少なくとも一方には水蒸気を混合しておき、
供給された原料ガスと供給された酸化剤ガスとを速やか
に混合すると共に触媒層を形成する触媒に接触させるこ
とを特徴とする改質方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガス等から水
素含有ガスを得る改質方法に関する。より詳しくは、改
質用の原料ガスを酸化剤および水蒸気と反応させて水素
含有ガスを得る改質方法に関する。得られる水素含有ガ
スは、例えば、燃料電池の燃料として利用することがで
き、またメタノール合成、アンモニア合成、炭化水素油
合成の原料である合成ガスとして利用できる。

【０００２】

【従来の技術】水素含有ガスの製造は、天然ガス等の炭
化水素原料と水蒸気の反応を利用した水蒸気改質法、天
然ガス等の炭化水素原料と酸素、酸素富化空気あるいは
空気等の酸化剤の反応を利用した部分酸化法等が良く知
られている。

【０００３】アンモニア合成用の合成ガスの製造は、２
段階で行われ、第１段階では天然ガス等の炭化水素原料
と水蒸気との反応を利用した水蒸気改質法、第２段階で
は、第１段階で製造した部分改質ガスの一部と空気等の
酸化剤の燃焼を利用し、生成した熱を使用する水蒸気改
質法が使われる。

【０００４】第２段階で使用される反応器について、図
２を参照して説明する。第２段階で使用される反応器１
１１は、反応器上部にバーナ１１２が設置された燃焼ゾ
ーン１２１、下部には水蒸気改質触媒が充填された改質
ゾーン１２２から構成され、反応器１１１の内側には、
高温の火炎に対するため、れんが等の耐火材１１３が内
張りされている。第１段階で生成した水蒸気を含む部分
改質ガス１０１と空気等の酸化剤１０２がバーナ１１２
で混合し、部分改質ガスの一部が部分燃焼する。この燃
焼による熱で、残りの部分改質ガス中の炭化水素と水蒸
気が改質ゾーン１２２を通過する間に水蒸気改質反応を
起こし、更に反応を進ませ、水素と一酸化炭素を主成分
とする合成ガス１０３が製造される。

【０００５】上記部分燃焼に際しては、火炎が形成され
る。この火炎が下部の改質ゾーン１２２の触媒に接触す
ると、千数百℃の高温に達するために触媒が溶融し、ま
たこの結果触媒の活性が低下する等の現象が起きる。こ
れを避けるよう様々な提案がなされている。

【０００６】上記問題点を解決する技術の一つとして、
触媒層の温度を均一にする技術が、特開２０００−３１
９００６号公報に開示されている。この技術は、燃料ガ
スと水蒸気と酸素含有ガスとの混合ガスを、上流側およ
び下流側に、それぞれに異なった２種類の触媒が充填さ
れた反応器に導入して水素含有ガスを生成する燃料改質
装置として示されている。この装置では反応器上流側の
触媒層の一部に、導入ガスが触媒に接触しない非接触通
路が設けられているものである。この構造では、上流側
の触媒層において供給された燃料ガスと水蒸気と酸素含
有ガスとの混合ガスが反応し、高温の領域を形成し、一
方非接触の通路を通る燃料ガスと水蒸気と酸素含有ガス
との混合ガスは、この高温領域とは直接接触しないが非
接触通路の壁等を介して高温領域を通り、下流側の触媒
へ到達する。このため、非接触通路を通るガスは高温に
曝されることとなる。この混合ガスには酸素が含まれ、
条件によっては爆鳴気を形成する可能性が大きいという
問題点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、千数
百℃の高温の燃焼反応の領域を発生させることなく、爆
鳴気を形成する可能性の少ない水素含有ガスの製造を行
うことができ、水素含有ガスを製造する反応器を低廉化
しうる改質器および改質方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者らは鋭意検討を重
ねた結果、改質用の原料ガスと酸化剤ガスとを（これら
ガスの少なくとも一方に水蒸気を含ませる）直接触媒層
に導入し、発熱反応である燃焼反応と吸熱反応である水
蒸気改質反応を併発して進行させることにより、反応温
度が低く抑えられることを見出し本発明を完成するに至
った。

【０００９】すなわち、本発明は、改質用の原料ガスを
酸化剤ガスおよび水蒸気と反応させて水素含有ガスを得
るための、触媒層を備える改質器において、水蒸気と混
合されていても良い原料ガスを供給するための、触媒層
中に開口する原料ガス供給管路と、水蒸気と混合されて
いても良い酸化剤ガスを供給するための、触媒層中に開
口する酸化剤ガス供給管路とを備え、該原料ガス供給管
路の開口と、該酸化剤ガス供給管路の開口が、それぞれ
から流出する原料ガスと酸化剤ガスとが速やかに混合す
る位置に設けられたことを特徴とする改質器を提供す
る。

【００１０】この改質器において、前記原料ガス供給管
路の開口と、前記酸化剤ガス供給管路の開口が、互いに
隣接する形態とすることができる。

【００１１】また、前記原料ガス供給管路の開口と、前
記酸化剤ガス供給管路の開口が、二重管構造をなす形態
とすることができる。

【００１２】この改質器において、さらに、水蒸気と混
合されていても良い酸化剤ガスを供給するための第二の
酸化剤ガス供給管路を有し、該第二の酸化剤ガス供給管
路の開口は、前記原料ガス供給管路の開口より下流に配
されたことが好ましい。

【００１３】本発明はまた、改質用の原料ガスを酸化剤
ガスおよび水蒸気と反応させて水素含有ガスを得るため
の、触媒層を備える改質器を用いる改質方法において、
原料ガスを触媒層内部において供給し、酸化剤ガスを、
該原料ガスとは別個に触媒層内部において供給し、該原
料ガスと該酸化剤ガスの少なくとも一方には水蒸気を混
合しておき、供給された原料ガスと供給された酸化剤ガ
スとを速やかに混合すると共に触媒層を形成する触媒に
接触させることを特徴とする改質方法を提供する。

【００１４】この改質方法において、さらに、前記原料
ガスが供給される位置より下流に、水蒸気と混合されて
いても良い酸化剤ガスを供給することが好ましい。

【００１５】前記原料ガスが、メタン、エタン、プロパ
ン、ブタン、天然ガス、メタノール、ジメチルエーテル
およびこれらの部分改質ガスからなる群から選ばれる少
なくとも一つを含むことができる。

【００１６】前記酸化剤ガスが酸素、酸素富化空気また
は空気であることができる。

【００１７】前記触媒層内部に供給される原料ガスの流
速と、前記触媒層内部に供給される酸化剤ガスの流速
を、いずれも０．５ｍ／ｓ以上１０ｍ／ｓ以下とするこ
とが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】改質用の原料ガスには、改質によ
り水素含有ガスを製造するために使用できる公知の原
料、またこれを気化したガスを用いることができる。好
適な例として、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天
然ガス、メタノール、ジメチルエーテルおよびこれらの
部分改質ガスからなる群から選ばれる少なくとも一つを
含むガスを挙げることができる。

【００１９】一方、酸化剤ガスとしても、改質により水
素含有ガスを製造するために使用できる公知の酸化剤ガ
スを使用できる。好適な例として酸素、酸素富化空気ま
たは空気を挙げることができる。

【００２０】本発明の一実施形態を図１に基づいて説明
する。天然ガス等の改質用の原料ガス１はライン２１を
通り、反応器１１入口部の原料ガス供給管３１へ供給さ
れ、酸化剤ガス３は水蒸気２と混合されたうえでライン
２２を通り、触媒層上流部の酸化剤ガス供給管３２およ
び触媒層の中間部に設置された第２の酸化剤ガス供給管
３３に供給される。

【００２１】ここでは、水蒸気２は、酸化剤ガス３に混
合されているが、酸化剤ガス３と混合する必要があるわ
けではなく、原料ガス１に混合されて供給されても良
い。水蒸気２は酸化剤ガスと原料ガスのどちらかあるい
は両方に適宜混合することができる。

【００２２】前記原料ガス供給管３１へ供給された原料
ガスは、触媒層へのガス分配の均一性を考慮して必要に
応じて適宜１本または複数本設けられた原料ガス供給管
路４１に供給される。同様に酸化剤ガス供給管３２へ供
給された酸化剤ガスも触媒層へのガス分配の均一性を考
慮して必要に応じて適宜１本または複数本設けられた酸
化剤ガス供給管路４２に供給される。

【００２３】反応器１１には、触媒が充填され触媒層１
２を形成する。触媒層の下流にはアルミナボールが充填
されることが好ましい。アルミナボールは触媒層を支持
し、反応器の圧力損失を均一化するために充填されるも
ので、生成した合成ガスはアルミナボール層を通り反応
器より排出される。

【００２４】触媒層の上部には原料ガス供給管路４１の
開口５１と酸化剤ガス供給管路４２の開口５２が設置さ
れている。開口部の詳細を図６に示す。図６（ａ）は開
口部近傍の側面図、図６（ｂ）は開口を下から見た下面
図である。それぞれの管路４１および４２が接し、先端
部で互いに隣接した開口５１および５２を構成してい
る。図中、墨付き矢印は原料ガス供給管路４１から触媒
層１２中に供給される原料ガスの流れを示し、白抜き矢
印は酸化剤ガス供給管路４２から触媒層中に供給される
酸化剤ガスの流れを示す。

【００２５】開口部を他の形態とすることもできる。例
えば、図７（ａ）および（ｂ）に示すような２重管構造
でも良い。図７では、２重管の内側には原料ガスが供給
され、外環に酸化剤ガスが供給されているが、この逆で
も良い。さらに、図６のように、各開口が隣接する形態
の場合、各ガス用の開口の数が異なってもよく、例えば
原料ガスの開口５１の両側にそれぞれ一つずつ、合計二
つの酸化剤ガスの開口５２が隣接するような形態とする
ことができる。

【００２６】原料ガスおよび酸化剤ガスの開口５１およ
び５２は、混合促進の観点から、図６や図７のように接
していることが好ましいが、必ずしも互いに接する必要
はなく、それぞれから流出するガスが速やかに混合する
位置に配置されればよい。

【００２７】また、図６および図７には開口から流出す
るガスの流れが平行である場合を示しているが、開口の
配置が他の形態であっても、各ガスを混合させることが
できる。例えば、原料ガスおよび酸化剤ガスの開口を１
８０度の角度で設ける、すなわちこれらの開口を対面さ
せて配置し、開口から流出するガス流を互いにぶつける
形態とすることが可能である。また、両開口を９０度の
角度で設けて両ガス流を互いに垂直にぶつける形態も可
能である。１８０度、９０度以外の角度でも良い。さら
に、両ガス流を所定の角度で、かつ適度にずらして噴出
させることにより旋回流を発生させる形態も可能であ
る。これら開口の配置については、原料ガスの吹き出し
量と酸化剤の吹き出し量などを勘案して、適宜選べばよ
い。

【００２８】原料ガスおよび酸化剤ガスは、このように
近接して設けられた開口５１および５２から触媒層に入
り触媒粒子充填部で物理的に混合しながら触媒作用を受
けて燃焼反応と改質反応を併発する。原料ガスと酸化剤
ガスとの混合は短時間に十分行うことが好ましい。混合
の度合いが低い場合、また混合が遅い場合には、反応の
進行度が低いままガスが触媒層を通過し、濃度の局所的
ばらつきが強まり、局部的温度上昇が大きくなり、コー
ク生成などの望ましくない現象が発生する恐れも高まる
ため不利となる。これらの現象を防止し原料ガスおよび
酸化剤ガスの速やかな混合と反応を促進するために、各
供給管路から供給される原料ガス及び酸化剤ガスの流速
（開口からの吹き出し速度）を０．５ｍ／ｓ以上とする
ことが好ましく、１ｍ／ｓ以上とすることがより好まし
い。

【００２９】一方、供給速度が速くなると、供給ガスの
混合速度が遅くなり、混合の度合いが低いまま触媒層を
吹き抜ける傾向があるという点で不利であるため、この
観点から上記吹き出し速度は１０ｍ／ｓ以下とすること
が好ましい。

【００３０】また、触媒粒径を小さくすることによりガ
ス混合と反応が促進されるが、一方で圧力損失が増大す
る傾向がある。また、触媒粒径が大きいと、混合及び反
応の進行度合いが低下し、改質反応に較べて燃焼反応が
優勢になり、高温の温度ピークが発生しやすくなる傾向
があるという点で不利である。これらを勘案すると、触
媒粒径としては、代表径で表した場合、２〜３０ｍｍが
好ましい。ここで代表径とは、触媒の体積と表面積の比
が、球形の触媒の体積と表面積の比に等しい径を意味す
る。すなわち、代表径（Ｄｐ）＝６×（体積／表面積）
で表される。

【００３１】各ガス用開口５１および５２が近接して設
けられた組み合わせ（以下、原料・酸化剤供給口とい
う。）６０の設置数は、均一なガス分配を考慮して、適
宜決定すればよい。図１においては、原料・酸化剤供給
口は二つ示されている。

【００３２】ガス供給管路４１および４２の材質は、使
用条件により適宜決定すればよい。本発明では、従来技
術のような高温を避けることができるため、例えばステ
ンレス鋼管等も十分使用可能である。

【００３３】原料・酸化剤供給口６０の触媒層１２内へ
の設置位置は、原料ガスが触媒層の上の空間へ吹き抜け
ることを考慮して決定すれば良い。要するに、原料ガス
と酸化剤ガスとが未反応のまま触媒層の上の空間に吹き
抜け、そこで燃焼反応を起こして高温が発生し反応器容
器を傷めることのないような位置に設置すれば良い。

【００３４】改質用原料１、水蒸気２と酸化剤３の混合
ガスは、触媒層内に設置された原料・酸化剤供給口６０
出口で混合し、触媒の存在下で燃焼反応と改質反応とが
同時に進行する。燃焼反応が単独で進行すると著しい高
温の燃焼領域が形成され、前記のような種々のトラブル
の原因となるが、原料・酸化剤供給口６０の出口周辺に
触媒１２が存在するために発熱反応である燃焼反応と吸
熱反応である改質反応とが同時に進行し、著しい高温領
域を形成することなく、反応温度が比較的低く抑えられ
ることとなる。

【００３５】使用する触媒は、使用条件における耐熱性
があり、かつ燃焼反応および改質反応に対して活性を有
するものであれば良い。燃焼反応と改質反応の両方に対
して活性のある触媒の他に、反応器の形状、所望する合
成ガスの性状で、燃焼反応に活性のある酸化触媒と改質
反応に活性のある改質触媒の組合せて用いることも可能
である。触媒の種類の使い分けは、都度反応器の形状、
所望する合成ガスの性状によって、適宜選択すれば良
い。

【００３６】触媒層中で、発熱反応である燃焼反応およ
び下に示す吸熱反応である改質反応が起こり、水素、一
酸化炭素を主成分とする水素含有ガスを製造することが
できる。改質反応は、下に示す反応式１および反応式２
が同時に起こる同時併発反応である。なお、ここでは改
質用原料がメタンである場合を考えている。

【００３７】

【化１】図１に示す形態においては、触媒層上部で燃焼反応と改
質反応が起こり、水素を主成分とした部分改質されたガ
スが生成する。一方、原料ガス供給管路の開口５１より
下流の触媒層中間部おいて、水蒸気が混合されていても
良い酸化剤ガスが、第二の酸化剤供給管３３から第二の
酸化剤ガス供給管路４３を通り、触媒層に供給される。
ここで、上記部分改質されたガスが反応し、改質がさら
に進行する。ここに示した第二の酸化剤供給は、原料ガ
スの供給と組み合わされない。

【００３８】第二の酸化剤供給管３３には、均一な酸化
剤ガス分散を考慮し、必要に応じて１または複数（図１
では３つ）の酸化剤供給管路４３を接続する。ここで
は、酸化剤供給管は、多孔の分岐管を使用しているが、
形状は適宜決めることができる。

【００３９】図１には、第二の酸化剤ガスの流れ方向
が、触媒層上部で供給されている酸化剤ガスおよび原料
ガスの反応器中の流れ方向と平行な場合が示されている
が、必ずしも平行とする必要はない。例えば第二の酸化
剤供給管路を上方に開口するように設けることも可能で
あるが、この場合、第二の酸化剤ガスが、触媒層の比較
的上の方に達し、原料ガスと第二の酸化剤ガスとの燃焼
反応による温度上昇が大きくなる傾向があり、第二の酸
化剤ガス供給管路や触媒に対する熱負荷が増大する傾向
があるという点で不利になる可能性がある。このような
事態は、第二の酸化剤供給の位置やその供給量を調節す
ることにより抑制することができる。

【００４０】供給すべき酸化剤の量は、製品とする水素
含有ガスの性状に依存する。したがって、所望の製品ガ
ス性状により酸化剤ガスの必要全体量を決定し、さら
に、ピーク温度の条件を考慮して、酸化剤ガス供給管路
４２からの供給量と第二の酸化剤ガス供給管路４３から
の供給量との配分を決めれば良い。

【００４１】また、原料ガスの性状により触媒層ピーク
温度が高くなるような場合や、ピーク温度を出来るだけ
低くしたい場合には、第二の酸化剤供給を多段化するこ
とが好ましい。すなわち図１に示した第二の酸化剤ガス
供給管および第二の酸化剤ガス供給管路４３を、増設す
る形をとればよい。増設する数は、所望する目的により
決めればよい。第二の酸化剤供給の段数が多くなればな
るほど、触媒層ピーク温度は低くなるが、反応器１１の
構造が複雑となり、経済的な効果は期待しにくくなる。
また、第二の酸化剤供給の段数が少なければ触媒層ピー
ク温度が高くなり、反応器１１の構造は簡単になるが、
条件によっては、高級材料を使う必要があり、高価な反
応器となる可能性があるため、これらを勘案して反応器
の設計を行う。

【００４２】触媒層１２を出た合成ガスは、ライン２３
を通り製品となる。

【００４３】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説
明する。

【００４４】〔実施例１〕改質用原料としてメタンガ
ス、酸化剤ガスとして水蒸気が混合された酸素を使用
し、図１に示す反応器により合成ガスを得た。

【００４５】改質用原料と酸化剤ガスは図１に示すよう
にそれぞれ別々の供給管を使用し供給した。酸化剤ガス
は触媒層上部のみより供給し（酸化剤ガス供給管路４２
を使用）、第二の酸化剤ガス供給管路４３からの第二の
酸化剤供給は行わなかった。

【００４６】原料ガス供給管路４１として内径６ｍｍの
ステンレス鋼管を４本、酸化剤ガス供給管路４２として
内径１０ｍｍのステンレス鋼管を４本使用し、それぞれ
１本ずつの供給管路を一組とし、図６に示すように、一
組の供給管は外周面が接するように固定した。原料ガス
および酸化剤ガスの開口５１および５２が組み合わされ
た原料・酸化剤供給口６０は、反応器の触媒層上端から
深さ１０ｍｍの位置に水平位置をそろえて４箇所等間隔
で設置した。

【００４７】使用した反応器は内径５３ｍｍのステンレ
ス鋼製のものを使用した。触媒層充填高さは９０ｍｍ
で、触媒は市販のリング形状の改質用触媒（酸化活性を
併せ持つもの）を使用した。改質用原料および酸化剤ガ
スは６００℃で反応器に供給した。圧力は１ａｔｍ
（０．１０ＭＰａ）であった。

【００４８】触媒としては、リング形状触媒を４分割し
たものを使用した。リング形状触媒は高さ１６ｍｍ、外
径１６ｍｍ、孔の径５ｍｍのものであり、リング形状触
媒としての代表径は１２．３ｍｍ、分割後の使用状態に
おける代表径は６．２ｍｍであった。

【００４９】以上の条件のもとで、触媒層の最高温度は
１２５０℃であった。反応器内の触媒層温度分布を図３
に、ガス流量等の条件および結果を表１に示す。なお、
表１中「Ｓ／Ｃモル比」は、スチーム／カーボンモル比
であり、酸化剤ガス供給管路から供給した水蒸気量と原
料ガス供給管路から供給したメタンに含まれるカーボン
量に対するモル比を表す。

【００５０】〔実施例２〕本例は、実施例１で用いた反
応器を使用し、第二の酸化剤ガス供給（一段）を行った
場合の実施例である。ただし、図１とは異なり、第二の
酸化剤供給において、酸化剤ガス（酸素）は水蒸気と混
合せず、単独のラインにより供給した。第二の酸化剤ガ
ス供給管路には内径３ｍｍのステンレス鋼管４本を使用
した。酸素の吹き出し速度は、２．３ｍ／ｓとした。

【００５１】第二の酸化剤ガス供給管路の開口は、触媒
層上端から深さ２５ｍｍの位置に、水平位置をそろえて
等間隔に４カ所配置した。ここで、触媒層上端から深さ
２５ｍｍまでの触媒層領域を上部層とし、深さ２５ｍｍ
から触媒層下端までの領域を下部層と呼ぶ。

【００５２】上部層における最高温度は１１００℃、下
部層における最高温度は１０２０℃であった。反応器内
の触媒層温度分布を図４に、ガス流量等の条件および結
果を表１に示す。

【００５３】〔比較例１〕改質用原料としてメタンガ
ス、酸化剤ガスとして酸素と水蒸気の混合ガスを使用
し、図２に示す形態の反応容器により合成ガスを得た。
反応器へのガスの供給温度は実施例１および２と同じく
６００℃とした。また、バーナーは、触媒層上部１００
ｍｍの位置に設置した。反応器内の触媒層温度分布を図
５に、ガス流量等の条件および結果を表１に示す。

【００５４】

【表１】

【００５５】

【発明の効果】実施例１〜２に示すように触媒層のピー
ク温度は１０２０〜１２５０℃であるが、比較例１に示
すように従来技術では１６００℃に達する。このように
本発明によれば反応器内の温度が比較的低温で抑えら
れ、この結果、高価なれんが等の耐火材を不要とし、廉
価な反応容器が製作できる。また触媒の劣化を抑えるこ
ともできる。

【００５６】さらに本発明では原料ガスと酸化剤ガスを
予混合しないため、爆鳴気が形成される可能性も抑える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の改質器の一実施形態を示す模式図であ
る。

【図２】従来の改質器を示す模式図である。

【図３】実施例１における触媒層温度分布を示すグラフ
である。

【図４】実施例２における触媒層温度分布を示すグラフ
である。

【図５】比較例１における触媒層温度分布を示すグラフ
である。

【図６】原料ガスおよび酸化剤ガスの触媒層への供給形
態につき、一例を示す模式図である。

【図７】原料ガスおよび酸化剤ガスの触媒層への供給形
態につき、他の例を示す模式図である。

【符号の説明】

１：改質用原料（原料ガス）２：水蒸気３：酸化剤ガス４：水素含有ガス１１：反応器１２：触媒層２１、２２、２３：ライン３１：原料ガス供給管３２：酸化剤ガス供給管３３：酸化剤ガス供給管４１：原料ガス供給管路４２：酸化剤ガス供給管路４３：第二の酸化剤ガス供給管路５１：原料ガス供給管路の開口５２：酸化剤ガス供給管路の開口６０：原料・酸化剤供給口１０１：部分改質ガス１０２：酸化剤１０３：合成ガス１１１：反応器１１２：バーナー１１３：耐火材１２１：燃焼ゾーン１２２：改質ゾーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者沼口徹千葉県千葉市美浜区打瀬２−20 パティオス12番街607号 (72)発明者片山優久雄東京都新宿区大京町21番地25 株式会社ケー・イー・エム内Ｆターム(参考） 4G140 EA01 EA02 EA03 EA06 EA07 EB03 EB04 EB16 5H027 AA02 BA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】改質用の原料ガスを酸化剤ガスおよび水
蒸気と反応させて水素含有ガスを得るための、触媒層を
備える改質器において、水蒸気と混合されていても良い
原料ガスを供給するための、触媒層中に開口する原料ガ
ス供給管路と、水蒸気と混合されていても良い酸化剤ガ
スを供給するための、触媒層中に開口する酸化剤ガス供
給管路とを備え、該原料ガス供給管路の開口と、該酸化
剤ガス供給管路の開口が、それぞれから流出する原料ガ
スと酸化剤ガスとが速やかに混合する位置に設けられた
ことを特徴とする改質器。
【請求項２】前記原料ガス供給管路の開口と、前記酸
化剤ガス供給管路の開口が、互いに隣接する請求項１記
載の改質器。
【請求項３】前記原料ガス供給管路の開口と、前記酸
化剤ガス供給管路の開口が、二重管構造をなす請求項１
記載の改質器。
【請求項４】さらに、水蒸気と混合されていても良い
酸化剤ガスを供給するための第二の酸化剤ガス供給管路
を有し、該第二の酸化剤ガス供給管路の開口は、前記原
料ガス供給管路の開口より下流に配された請求項１〜３
のいずれか一項記載の改質器。
【請求項５】改質用の原料ガスを酸化剤ガスおよび水
蒸気と反応させて水素含有ガスを得るための、触媒層を
備える改質器を用いる改質方法において、原料ガスを触
媒層内部において供給し、酸化剤ガスを、該原料ガスと
は別個に触媒層内部において供給し、該原料ガスと該酸
化剤ガスの少なくとも一方には水蒸気を混合しておき、
供給された原料ガスと供給された酸化剤ガスとを速やか
に混合すると共に触媒層を形成する触媒に接触させるこ
とを特徴とする改質方法。
【請求項６】さらに、前記原料ガスが供給される位置
より下流に、水蒸気と混合されていても良い酸化剤ガス
を供給する請求項５記載の改質方法。
【請求項７】前記原料ガスが、メタン、エタン、プロ
パン、ブタン、天然ガス、メタノール、ジメチルエーテ
ルおよびこれらの部分改質ガスからなる群から選ばれる
少なくとも一つを含む請求項５または６記載の改質方
法。
【請求項８】酸化剤ガスが酸素、酸素富化空気または
空気である請求項５〜７のいずれか一項記載の改質方
法。
【請求項９】前記触媒層内部に供給される原料ガスの
流速と、前記触媒層内部に供給される酸化剤ガスの流速
を、いずれも０．５ｍ／ｓ以上１０ｍ／ｓ以下とする請
求項５〜８のいずれか一項記載の改質方法。