JP2009013022A - 水素分離膜型lpガス改質装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ケーシング内(9)に炭化水素を燃料として水蒸気改質を行う改質器(3)と、前記改質器(3)で生成された改質ガス中の水素を選択的に透過する水素分離膜(11)を有する反応器(6)を備えた水素分離膜型LPガス改質装置であって、燃焼バーナ(5)を取り囲む状態で筒状の改質器(3)を配置し、この改質器(3)の外側に複数の反応器(6)を同心円上に位置させて配置し、筒状に形成された改質器(3)の上端開口部を反応器(6)の高さ方向中間位置に開口させるとともに、改質器(3)の上端開口部の上側に邪魔板(15)を所定の間隔を隔てて配置し、炭化水素源として液化石油ガスを使用した。
【選択図】 図1
Description
この改質装置(1)は、改質触媒(2)を充填した筒型改質器(3)と、この筒型改質器(3)の内周壁で形成される空間(4)に配置されている燃焼バーナ(5)と、筒型改質器(3)の外側空間に筒型改質器(3)を取り囲む状態で2基の反応器(6)を筒状改質器(3)の中心軸を軸芯とする同心円上に位置させて配置し、これら燃焼バーナ(5)、筒型改質器(3)、両反応器(6)を上から覆う内側隔壁(7)と、上部に燃焼排ガス排出筒(8)を有し内側隔壁(7)の外周に位置するケーシング(9)と、このケーシング(9)の外側に所定の間隔を隔てて配置した外構体(10)とで炉体としている。
なお、反応器(6)は膜厚5μm以下のパラジウム合金からなる水素分離膜(11)で内部を区画し、筒状改質器(3)に連通する側の区画室には改質触媒が充填してある。
すなわち、筒型改質器(3)の開口部の直径を(D)とした時、
S1=(πD2)/4 , S2=πDh
であるから、
h = D/4
でとなり、その隔離寸法(h)は開口部の直径(D)の1/4となる。
一般に1kW級の固体高分子型燃料電池を用いた発電においては、インバータ効率を入れた発電効率で42%(HHV)を見通すには、濃度95〜100%の水素が670NL/hr以上(100%換算)必要とされる。
システムの起動性を確認するため、燃料としてLPガスのみの燃焼による運転試験を行った。筒型改質器(3)の高さを反応器(6)の高さの半分とし、原料としてLPガスを190g/hr、S/C=2.8、反応圧力0.53MPa・Gにて筒型改質器(3)に導入し、燃料としてLPガスのみ1,100kcal/hrを用いて空燃比2.4で燃焼させると、
という結果を得ることができ、システムの立ち上げ時も問題なく必要な量の水素製造が行われることが確認できた。そして、反応器の上部と中央部との間の温度差は10℃、反応器の上部と下部との温度差は75℃(中央部と下部との温度差は85℃)であった。
システムの定格運転を想定して、オフガスをリサイクル燃焼させた運転試験を行った。
筒型改質器(3)の高さを反応器(6)の高さの半分とし、原料としてLPガスを210g/hrに増量し、S/C=2.8、反応圧力0.53MPa・Gにて筒型改質器(3)に導入し、燃料として実オフガス1,014kcal/hrを用いて空燃比1.4で燃焼させると、
という結果を得ることができ、1kW級の燃料電池を用いた発電に必要な水素量を確保することができた。そして、反応器の上部と中央部との間の温度差は12℃、反応器の上部と下部との温度差は67℃(中央部と下部との温度差は79℃)であった。
Claims (6)
- ケーシング(9)内に炭化水素を燃料として水蒸気改質を行う改質器(3)と、前記改質器(3)で生成された水素含有改質ガス中の水素を選択的に透過する水素分離膜(11)を有する反応器(6)を備えた水素分離膜型LPガス改質装置において、
燃焼バーナ(5)を取り囲む状態で筒状の改質器(3)を配置し、この改質器(3)の外側で改質器中心軸を軸芯とする同心円上に複数の反応器(6)を位置させて配置し、筒状に形成された改質器(3)の上端開口部を反応器(6)の高さ方向中間位置に開口させるとともに、改質器(3)の上端開口部の上側に邪魔板(15)を所定の間隔を隔てて配置し、炭化水素源として液化石油ガスを使用したことを特徴とする水素分離膜型LPガス改質装置。 - 改質器(3)の上端開口部の位置が、反応器(6)の高さの1/3〜2/3の範囲にある請求項1に記載した水素分離膜型LPガス改質装置。
- 改質器(3)の上端開口部と邪魔板(15)との間隔寸法(h)が、改質器(3)の開口部直径(D)に対して1/4程度の寸法を有している請求項1または2に記載した水素分離膜型LPガス改質装置。
- 邪魔板(15)が中央部にガス抜き孔(16)を有する円盤、笠状、皿状のいずれかである請求項1〜3のいずれか1項に記載した水素分離膜型LPガス改質装置。
- ケーシング(9)の外側を外構体(10)で***し、ケーシング(9)と外構体(10)との間を二次燃焼用空気通路(14)に形成するとともに、外構体(10)の外面に断熱材を配置した請求項1〜4のいずれか1項に記載した水素分離膜型LPガス改質装置。
- 改質器(3)に液化石油ガスとともに供給する水蒸気を、反応器(6)から排出されるオフガス、反応器(6)から導出される水素ガス、燃焼バーナ(5)からの燃焼排ガスとそれぞれ熱交換することで過熱水蒸気にする請求項1〜5のいずれか1項に記載した水素分離膜型LPガス改質装置。
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