JP5191840B2 - 水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器 - Google Patents
水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5191840B2 JP5191840B2 JP2008224187A JP2008224187A JP5191840B2 JP 5191840 B2 JP5191840 B2 JP 5191840B2 JP 2008224187 A JP2008224187 A JP 2008224187A JP 2008224187 A JP2008224187 A JP 2008224187A JP 5191840 B2 JP5191840 B2 JP 5191840B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst layer
- steam reformer
- layer
- cylindrical
- cylinder
- 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.)
- Active
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 200
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 120
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 88
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 88
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 85
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 76
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 72
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 53
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 41
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 41
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 21
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 28
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical class S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 19
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 8
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 6
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 5
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 4
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 2
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 150000002898 organic sulfur compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003296 Ni-Mo Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 PEFC Chemical compound 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 150000002483 hydrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 1
- DDTIGTPWGISMKL-UHFFFAOYSA-N molybdenum nickel Chemical compound [Ni].[Mo] DDTIGTPWGISMKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 1
- 150000003577 thiophenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
図14(a)のとおり、水添脱硫器は通常、容器中に、硫黄化合物を水素により硫化水素に変える水添触媒層と生成した硫化水素を吸着する吸着剤層を配置し、これらの2種の層の組み合わせで構成される。しかし、PEFCなどの燃料水素製造用の原燃料の脱硫システムのように特に微量の硫黄分をも除去する必要があるシステムにおいては、図14(b)のように、第1吸着剤層からリークする僅かな硫化水素をさらに低濃度まで下げる第2吸着剤層を加えた3種の層から構成される。
そして、円筒式水蒸気改質器が、
(a)同心状に間隔を置いて配置した順次径の大きい第1筒体、第2筒体及び第3筒体からなる複数の円筒体と、第1筒体の径方向中心部分に配置されたバーナと、前記第1筒体と前記第2筒体により半径方向に区画された間隙に改質触媒を充填した改質触媒層を備えるとともに、
(b)前記改質触媒層の上方位置の第2筒体及び第3筒体間の間隙に順次CO変成触媒層及びCO除去触媒層を備え、且つ、
(c)前記CO変成触媒層を、前記改質触媒層と軸方向の一端で流路方向を反転させた間隙内に形成してなる円筒式水蒸気改質器であり、
(d)当該円筒式水蒸気改質器における、前記第3筒体の外周のうち前記改質触媒層が位置する外周に断熱材層を配置し、当該断熱材層の外周に水添触媒層、第1吸着剤層及び第2吸着剤層からなる水添脱硫器を配置してなることを特徴とする。
そして、円筒式水蒸気改質器が、
(a)同心状に間隔を置いて配置した順次径の大きい第1筒体、第2筒体及び第3筒体からなる複数の円筒体と、第1筒体の内部にこれと同軸にして配置された輻射筒と、前記輻射筒の径方向中心部分に配置されたバーナと、前記第1筒体と前記第2筒体により半径方向に区画された間隙に改質触媒を充填した改質触媒層を備えるとともに、
(b)前記改質触媒層の上方位置の第2筒体及び第3筒体間の間隙に順次CO変成触媒層及びCO除去触媒層を備え、且つ、
(c)前記CO変成触媒層を、前記改質触媒層と軸方向の一端で流路方向を反転させた間隙内に形成してなる円筒式水蒸気改質器であり、
(d)当該円筒式水蒸気改質器における、前記第3筒体の外周のうち前記改質触媒層が位置する外周に断熱材層を配置し、当該断熱材層の外周に水添触媒層、第1吸着剤層及び第2吸着剤層からなる水添脱硫器を配置してなることを特徴とする。
そして、円筒式水蒸気改質器が、
(a)同心状に間隔を置いて配置した順次径の大きい第1筒体、第2筒体及び第3筒体からなる複数の円筒体と、第1筒体の径方向中心部分に配置されたバーナと、前記第1筒体と前記第2筒体により半径方向に区画された間隙に改質触媒を充填した改質触媒層を備えるとともに、
(b)前記改質触媒層の上方位置の第2筒体及び第3筒体間の間隙に順次CO変成触媒層及びCO除去触媒層を備え、且つ、
(c)前記CO変成触媒層を、前記改質触媒層と軸方向の一端で流路方向を反転させた間隙内に形成してなる円筒式水蒸気改質器であり、
(d)当該円筒式水蒸気改質器における、前記第3筒体の外周のうち前記改質触媒層が位置する外周に断熱材層を配置し、当該断熱材層の外周に水添脱硫器のうち水添触媒層、第1吸着剤層を配置し、且つ、円筒式水蒸気改質器の外部に第2吸着剤層を配置してなることを特徴とする。
そして、円筒式水蒸気改質器が、
(a)同心状に間隔を置いて配置した順次径の大きい第1筒体、第2筒体及び第3筒体からなる複数の円筒体と、第1筒体の内部にこれと同軸にして配置された輻射筒と、前記輻射筒の径方向中心部分に配置されたバーナと、前記第1筒体と前記第2筒体により半径方向に区画された間隙に改質触媒を充填した改質触媒層を備えるとともに、
(b)前記改質触媒層の上方位置の第2筒体及び第3筒体間の間隙に順次CO変成触媒層及びCO除去触媒層を備え、且つ、
(c)前記CO変成触媒層を、前記改質触媒層と軸方向の一端で流路方向を反転させた間隙内に形成してなる円筒式水蒸気改質器であり、
(d)当該円筒式水蒸気改質器における、前記第3筒体の外周のうち前記改質触媒層が位置する外周に断熱材層を配置し、当該断熱材層の外周に水添脱硫器のうち水添触媒層、第1吸着剤層を配置し、且つ、円筒式水蒸気改質器の外部に第2吸着剤層を配置してなることを特徴とする。
そして、円筒式水蒸気改質器が、
(a)同心状に間隔を置いて配置した順次径の大きい第1筒体、第2筒体及び第3筒体からなる複数の円筒体と、第1筒体の径方向中心部分に配置されたバーナと、前記第1筒体と前記第2筒体により半径方向に区画された間隙に改質触媒を充填した改質触媒層を備え、
(b)改質触媒層で生成した改質ガスを前記第2筒体と第3筒体により半径方向に区画された間隙に反転させて流通させるようにしてなる円筒式水蒸気改質器であり、
(c)当該円筒式水蒸気改質器における、前記第3筒体の外周のうち前記改質触媒層が位置する外周に断熱材層を配置し、当該断熱材層の外周に水添触媒層、第1吸着剤層及び第2吸着剤層からなる水添脱硫器を配置してなることを特徴とする。
そして、円筒式水蒸気改質器が、
(a)同心状に間隔を置いて配置した順次径の大きい第1筒体、第2筒体及び第3筒体からなる複数の円筒体と、第1筒体の内部にこれと同軸にして配置された輻射筒と、前記輻射筒の径方向中心部分に配置されたバーナと、前記第1筒体と前記第2筒体により半径方向に区画された間隙に改質触媒を充填した改質触媒層を備え、
(b)改質触媒層で生成した改質ガスを前記第2筒体と第3筒体により半径方向に区画された間隙に反転させて流通させるようにしてなる円筒式水蒸気改質器であり、
(c)当該円筒式水蒸気改質器における、前記第3筒体の外周のうち前記改質触媒層が位置する外周に断熱材層を配置し、当該断熱材層の外周に水添触媒層、第1吸着剤層及び第2吸着剤層からなる水添脱硫器を配置してなることを特徴とする。
そして、円筒式水蒸気改質器が、
(a)同心状に間隔を置いて配置した順次径の大きい第1筒体、第2筒体及び第3筒体からなる複数の円筒体と、第1筒体の径方向中心部分に配置されたバーナと、前記第1筒体と前記第2筒体により半径方向に区画された間隙に改質触媒を充填した改質触媒層を備え、
(b)改質触媒層で生成した改質ガスを前記第2筒体と第3筒体により半径方向に区画された間隙に反転させて流通させるようにしてなる円筒式水蒸気改質器であり、
(c)当該円筒式水蒸気改質器における、前記第3筒体の外周のうち前記改質触媒層が位置する外周に断熱材層を配置し、当該断熱材層の外周に水添脱硫器のうち水添触媒層、第1吸着剤層を配置し、且つ、円筒式水蒸気改質器の外部に第2吸着剤層を配置してなることを特徴とする。
そして、円筒式水蒸気改質器が、
(a)同心状に間隔を置いて配置した順次径の大きい第1筒体、第2筒体及び第3筒体からなる複数の円筒体と、第1筒体の内部にこれと同軸にして配置された輻射筒と、前記輻射筒の径方向中心部分に配置されたバーナと、前記第1筒体と前記第2筒体により半径方向に区画された間隙に改質触媒を充填した改質触媒層を備え、
(b)改質触媒層で生成した改質ガスを前記第2筒体と第3筒体により半径方向に区画された間隙に反転させて流通させるようにしてなる円筒式水蒸気改質器であり、
(c)当該円筒式水蒸気改質器における、前記第3筒体の外周のうち前記改質触媒層が位置する外周に断熱材層を配置し、当該断熱材層の外周に水添脱硫器のうち水添触媒層、第1吸着剤層を配置し、且つ、円筒式水蒸気改質器の外部に第2吸着剤層を配置してなることを特徴とする。
(1)大容量化する水添脱硫器をCO変成器及びCO除去器を含む円筒式水蒸気改質器に一体化することによりコンパクト化し、水添脱硫器に対するヒータ等の加熱手段を必要とせずに水添脱硫器で必要な目標温度に保持することができる。
(2)大容量化する水添脱硫器を円筒式水蒸気改質器に一体化することによりコンパクト化し、水添脱硫器に対するヒータ等の加熱手段を必要とせずに水添脱硫器で必要な目標温度に保持することができる。
(3)上記(1)〜(2)により、水添脱硫器を含む水蒸気改質システムの設置箇所を最適化することができる。
(4)従来、円筒式水蒸気改質器の中でも最も高温となる改質触媒層は外側に厚い断熱材層を配置して放熱を抑制しているが、その断熱材層の部位に水添脱硫器を配置した本発明の構造によると、本発明の構造を採らないで、円筒式水蒸気改質器に水添脱硫器を適用する場合に生じる当該両機器を合わせた装置規模の巨大化を防ぐことができる。
(5)本発明の構造によると、水添脱硫器の配置箇所が円筒式水蒸気改質器のうち最も高温となる改質触媒層の中でも起動時に最も早く昇温される部位に近いため、起動開始時の比較的初期の段階から水添脱硫器の目標温度に保持することができる。また、このことから、水添脱硫器を配置することによる改質効率の低下を阻止することができる。
(6)改質触媒層の周りに断熱材層を配置し、その周りに水添脱硫器を配置することにより、水添脱硫器の加熱温度を調節することができる。
(7)上記(6)において、改質触媒層の周りに配置する断熱材層の厚さを選ぶことにより、水添脱硫器の加熱温度を適切に制御することができる。
(8)本発明に係る水添脱硫器を配置する円筒式水蒸気改質器についても、水添脱硫器の配置による影響を受けることなく、水添脱硫器を配置しない円筒式水蒸気改質器と同等の性能を発揮することができる。
本発明(1)、(3)は、輻射筒の無い円筒式水蒸気改質器に適用するもので、下記(A)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器を対象とする。本発明(1)、(3)の水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器は、当該(A)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器であればいずれも対象とし、適用することができる。
(A)同心状に間隔を置いて配置した順次径の大きい第1筒体、第2筒体及び第3筒体からなる複数の円筒体と、第1筒体の径方向中心部分に配置されたバーナと、前記第1筒体と前記第2筒体により半径方向に区画された間隙に改質触媒を充填した改質触媒層を備え、前記改質触媒層の上方位置の第2筒体及び第3筒体間の間隙に順次CO変成触媒層及びCO除去触媒層を備え、前記CO変成触媒層を、前記改質触媒層と軸方向の一端で流路方向を反転させた間隙内に形成してなる円筒式水蒸気改質器。
また、本発明(3)は、当該(A)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器における、前記第3筒体の外周のうち前記改質触媒層が位置する外周に断熱材層を配置し、当該断熱材層の外周に水添脱硫器のうち水添触媒層及び第1吸着剤層を配置し、且つ、円筒式水蒸気改質器の外部に第2吸着剤層を配置してなることを特徴とする。
(B)同心状に間隔を置いて配置した順次径の大きい第1筒体、第2筒体及び第3筒体からなる複数の円筒体と、第1筒体の内部にこれと同軸にして配置された輻射筒と、前記輻射筒の径方向中心部分に配置されたバーナと、前記第1筒体と前記第2筒体により半径方向に区画された間隙に改質触媒を充填した改質触媒層を備え、前記改質触媒層の上方位置の第2筒体及び第3筒体間の間隙に順次CO変成触媒層及びCO除去触媒層を備え、前記CO変成触媒層を、前記改質触媒層と軸方向の一端で流路方向を反転させた間隙内に形成してなる円筒式水蒸気改質器。
また、本発明(4)は、当該(B)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器における、前記第3筒体の外周のうち前記改質触媒層が位置する外周に断熱材層を配置し、当該断熱材層の外周に水添脱硫器のうち水添触媒層及び第1吸着剤層を配置し、且つ、円筒式水蒸気改質器の外部に第2吸着剤層を配置してなることを特徴とする。
前記(A)の構造は輻射筒を備えない円筒式水蒸気改質器であり、本発明(1)、(3)は当該(A)の構造を備えるものであればいずれにも適用される。図1はその一例を説明する図で、縦断面を示している。なお、図1は、図3〜4とともに、後述本発明(1)の特徴点を説明する図としても使用している。
前記(B)の構造は輻射筒を備える円筒式水蒸気改質器であり、本発明(2)、(4)は(B)の構造を備えるものであればいずれにも適用される。前述(A)の構造に対しては、輻射筒を備え、これに関連する構造を有する点だけで異なるので、ここでは輻射筒とこれに関連する構造について説明する。図2はその一例を説明する図で、縦断面を示している。なお、図2は、図3〜4とともに、後述本発明(2)の特徴点を説明する図としても使用している。
本発明(1)においては、前述(A)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器に、図1中符号100として示すように、水添脱硫器を組み込んで構成する。すなわち、水添脱硫器100を、円筒式水蒸気改質器における第3筒体3の外周のうち、改質触媒層16が位置する外周に断熱材層101を配置し、当該断熱材層101の外周に配置して構成する。
ここで、本発明の水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器においては、第3筒体3の外周に断熱材層101を介して水添脱硫器100を配置すること、すなわち第3筒体3の外周と水添脱硫器100との間に断熱材層101を配置することが必須である。そのように、断熱材層101を配置することは本発明において重要な構成である。以下、その理由を実測例を基に説明する。
本発明(3)は、前述(A)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器において、当該円筒式水蒸気改質器における、第3筒体の外周のうち改質触媒層が位置する外周に断熱材層101を配置し、当該断熱材層101の外周に水添脱硫器のうち水添触媒層及び第1吸着剤層を配置し、第2吸着剤層を円筒式水蒸気改質器の外部に配置してなることを特徴とする。
本発明(5)、(7)は、輻射筒の無い円筒式水蒸気改質器に適用するもので、下記(C)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器を対象とする。本発明(5)、(7)の水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器は、当該(C)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器であればいずれも対象とし、適用することができる。
(C)同心状に間隔を置いて配置した順次径の大きい第1筒体、第2筒体及び第3筒体からなる複数の円筒体と、第1筒体の径方向中心部分に配置されたバーナと、前記第1筒体と前記第2筒体により半径方向に区画された間隙に改質触媒を充填した改質触媒層を備え、改質触媒層で生成した改質ガスを前記第2筒体と第3筒体により半径方向に区画された間隙に反転させて流通させるようにしてなる円筒式水蒸気改質器。
また、本発明(7)は、当該(C)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器における、前記第3筒体の外周のうち前記改質触媒層が位置する外周に断熱材層を配置し、当該断熱材層の外周に水添脱硫器のうち水添触媒層及び第1吸着剤層を配置し、第2吸着剤層を円筒式水蒸気改質器の外部に配置してなることを特徴とする。
本発明(6)、(8)は、輻射筒を有する円筒式水蒸気改質器に適用するもので、下記(D)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器を対象とする。本発明(6)、(8)の水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器は、当該(D)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器であればいずれも対象とし、適用することができる。
(D)同心状に間隔を置いて配置した順次径の大きい第1筒体、第2筒体及び第3筒体からなる複数の円筒体と、第1筒体の内部にこれと同軸にして配置された輻射筒と、前記輻射筒の径方向中心部分に配置されたバーナと、前記第1筒体と前記第2筒体により半径方向に区画された間隙に改質触媒を充填した改質触媒層を備え、改質触媒層で生成した改質ガスを前記第2筒体と第3筒体により半径方向に区画された間隙に反転させて流通させるようにしてなる円筒式水蒸気改質器。
また、本発明(8)は、当該(D)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器における、前記第3筒体の外周のうち改質触媒層が位置する外周に断熱材層を配置し、当該断熱材層の外周に水添脱硫器のうち水添触媒層及び第1吸着剤層を配置し、第2吸着剤層を円筒式水蒸気改質器の外部に配置してなることを特徴とする。
図9は本発明(5)の態様を説明する図である。本発明(5)においては、前記(C)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器に、図9中符号100として示すように水添脱硫器を組み込んで構成する。すなわち、円筒式水蒸気改質器における第3筒体3の外周のうち、改質触媒層16が位置する外周に断熱材層101を配置し、当該断熱材層101の外周に水添脱硫器の水添触媒層Xと第1吸着剤層Yと第2吸着剤層Zを配置して構成する。
図10は本発明(6)の態様を説明する図である。本発明(6)においては、前記(D)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器に、図10中符号100として示すように、水添脱硫器を組み込んで構成する。すなわち、円筒式水蒸気改質器における第3筒体3の外周のうち、改質触媒層16が位置する外周に断熱材層101を配置し、当該断熱材層101の外周に水添脱硫器の水添触媒層Xと第1吸着剤層Yと第2吸着剤層Zを配置して構成する。
図11は本発明(7)の態様を説明する図である。本発明(7)においては、前述(C)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器に、図11中符号120、121として示すように水添脱硫器を組み込んで構成する。すなわち、水添脱硫器のうち水添触媒層Xと第1吸着剤層Yを断熱材層101を介して円筒式水蒸気改質器に組み込み、第2吸着剤層Zを円筒式水蒸気改質器の外部に配置する。
図12は本発明(8)の態様を説明する図である。本発明(8)においては、前述(D)の構造をもつ円筒式水蒸気改質器に、図12中符号120、121として示すように水添脱硫器を組み込んで構成する。すなわち、水添脱硫器のうち水添触媒層Xと第1吸着剤層Yを断熱材層101を介して円筒式水蒸気改質器に組み込み、第2吸着剤層Zを円筒式水蒸気改質器の外部に配置する。
2 第2円筒体
3 第3円筒体
4 第4円筒体
5 輻射筒
6 バーナ
7 上蓋兼バーナ取付台
8 底板
9 燃焼排ガスの排気通路
10 隔壁(後述予熱層14の上蓋)
11 燃焼排ガスの排出口
12 原燃料供給管
22 CO変成触媒層
26 水供給管
36 CO除去触媒層
30 空気供給管
40 改質ガス取出管(導出管)
51、54 仕切板
52、55 一個の改質ガス流通孔
61 隔壁
100 水添脱硫器
101 断熱材層
102 断熱材層101に接する水添脱硫器の内筒
103 下端部の板体
104 円筒状隔壁
105 水添触媒層Xを囲む外筒
106 第1吸着剤層Y、第2吸着剤層Z、脱硫済み原燃料の排出用ヘッダS2を囲む外筒
107 板体
108、109、111、122、123 多孔板
112 原燃料導入管
113 水素供給管
114 脱硫済み原燃料導出管
120 円筒式水蒸気改質器に水添触媒層Xと第1吸着剤層Yを組み込んだ部分
121 円筒式水蒸気改質器の外部に配置する第2吸着剤層Zの収容容器
Claims (1)
- 固体高分子形燃料電池の燃料水素製造用の水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器であって、
前記円筒式水蒸気改質器が、
(a)同心状に間隔を置いて配置した順次径の大きい第1筒体、第2筒体及び第3筒体からなる複数の円筒体と、第1筒体の径方向中心部分に配置されたバーナと、前記第1筒体と前記第2筒体により半径方向に区画された間隙に改質触媒を充填した改質触媒層を備えるとともに、
(b)前記改質触媒層の上方位置の第2筒体及び第3筒体間の間隙に順次CO変成触媒層及びCO除去触媒層を備え、且つ、
(c)前記CO変成触媒層を、前記改質触媒層と軸方向の一端で流路方向を反転させた間隙内に形成してなる円筒式水蒸気改質器であり、
(d)当該円筒式水蒸気改質器における、前記第3筒体の外周のうち前記改質触媒層が位置する外周に断熱材層を配置し、当該断熱材層の外周に水添触媒層、第1吸着剤層及び第2吸着剤層からなる水添脱硫器を配置してなる円筒式水蒸気改質器であって、
(e)空気供給管(30)の空気供給口が、CO変成触媒層(22)と第1の仕切板(51)との間で、前記第1の仕切板(51)が有する1個の改質ガス流通孔(52)と周方向に相対する側に配置されてなり、空気供給口から放出される空気は、CO変成触媒層(22)の上部の仕切板(23)を流出するCO変成済み改質ガスと混合しながら、第1の仕切板(51)が有する前記1個の改質ガス流通孔(52)を介して、第1の仕切板(51)と第2の仕切板(54)との間に流入し、第1の仕切板(51)と第2の仕切板(54)との間の隙間で混合しながら、第1の仕切板(51)が有する改質ガス流通孔(52)側から当該改質ガス流通孔(52)と対する側の、第2の仕切板(54)が有する1個の改質ガス流通孔(55)へ向けて流れ、当該1個の改質ガス流通孔(55)を介して、第2の仕切板(54)とCO除去触媒層(36)との間の隙間に流入するようにしてなる、ことを特徴とする固体高分子形燃料電池に燃料水素を供給するための水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008224187A JP5191840B2 (ja) | 2008-09-01 | 2008-09-01 | 水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008224187A JP5191840B2 (ja) | 2008-09-01 | 2008-09-01 | 水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012139692A Division JP2012176897A (ja) | 2012-06-21 | 2012-06-21 | 水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010058995A JP2010058995A (ja) | 2010-03-18 |
JP5191840B2 true JP5191840B2 (ja) | 2013-05-08 |
Family
ID=42186264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008224187A Active JP5191840B2 (ja) | 2008-09-01 | 2008-09-01 | 水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5191840B2 (ja) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5534899B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2014-07-02 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 水素製造装置及び燃料電池システム |
WO2012164816A1 (ja) | 2011-05-27 | 2012-12-06 | パナソニック株式会社 | 水素生成装置及び燃料電池システム |
JP2012246179A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Panasonic Corp | 水素生成装置、および燃料電池システム |
JP5927572B2 (ja) * | 2011-10-24 | 2016-06-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 水添脱硫装置、水素生成装置及び燃料電池システム |
WO2013150798A1 (ja) | 2012-04-05 | 2013-10-10 | パナソニック株式会社 | 水素生成装置 |
US9685670B2 (en) | 2012-04-10 | 2017-06-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Method of operating hydrogen generator and method of operating fuel cell system |
EP2835345B1 (en) * | 2012-06-25 | 2018-08-08 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Fuel treatment device |
JP5427326B1 (ja) * | 2012-06-25 | 2014-02-26 | パナソニック株式会社 | 燃料処理装置 |
JP6195123B2 (ja) * | 2012-10-25 | 2017-09-13 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 燃料電池システム |
JP5993721B2 (ja) * | 2012-11-16 | 2016-09-14 | 東芝燃料電池システム株式会社 | 水素製造装置および燃料電池システム |
WO2014097601A1 (ja) | 2012-12-17 | 2014-06-26 | パナソニック株式会社 | 水素生成装置 |
JP5879552B2 (ja) | 2013-03-19 | 2016-03-08 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 水素生成装置、それを備える燃料電池システム、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムの運転方法 |
JP6197561B2 (ja) * | 2013-10-11 | 2017-09-20 | 東京瓦斯株式会社 | 水素生成装置 |
JP6205581B2 (ja) * | 2014-02-17 | 2017-10-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 水素生成装置及びそれを用いた燃料電池システム |
JP6506932B2 (ja) * | 2014-09-17 | 2019-04-24 | フタバ産業株式会社 | 燃料電池用改質ユニット及び燃料電池モジュール |
JP2016115537A (ja) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 東京瓦斯株式会社 | 燃料電池モジュール |
JP6528934B2 (ja) * | 2015-01-28 | 2019-06-12 | Toto株式会社 | 固体酸化物形燃料電池装置 |
JP2017088490A (ja) * | 2015-11-09 | 2017-05-25 | 東京瓦斯株式会社 | 水素製造装置 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0333191A (ja) * | 1989-03-17 | 1991-02-13 | Fuji Electric Co Ltd | 脱硫反応器 |
JP2812486B2 (ja) * | 1989-05-15 | 1998-10-22 | 大阪瓦斯株式会社 | 炭化水素の水蒸気改質方法 |
JP2001325981A (ja) * | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Takuma Co Ltd | 被処理ガス改質機構と固体高分子型燃料電池システム並びに被処理ガス改質方法 |
CA2446772C (en) * | 2001-06-04 | 2010-02-09 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Cylindrical steam reforming unit |
JP4356330B2 (ja) * | 2003-02-17 | 2009-11-04 | 三菱電機株式会社 | 燃料電池用改質器 |
JP4536391B2 (ja) * | 2004-02-09 | 2010-09-01 | 日本電信電話株式会社 | 燃料電池発電システムと燃料電池セルモジュール |
JP4480486B2 (ja) * | 2004-06-30 | 2010-06-16 | 三洋電機株式会社 | 燃料電池用改質装置 |
JP4550617B2 (ja) * | 2005-02-24 | 2010-09-22 | 東京瓦斯株式会社 | 炭化水素系燃料の水蒸気改質器 |
JP4979935B2 (ja) * | 2005-06-10 | 2012-07-18 | 富士電機株式会社 | 燃料改質装置 |
-
2008
- 2008-09-01 JP JP2008224187A patent/JP5191840B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010058995A (ja) | 2010-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5191840B2 (ja) | 水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器 | |
JP4520100B2 (ja) | 水素製造装置および燃料電池システム | |
JP2009249203A (ja) | 燃料電池の燃料水素製造用原燃料の脱硫システム | |
JP2009078954A (ja) | 改質装置 | |
JP4799995B2 (ja) | 水蒸気改質器 | |
JP5301419B2 (ja) | 燃料電池用多重円筒型水蒸気改質器 | |
JP5160389B2 (ja) | 燃料電池用多重円筒型水蒸気改質器 | |
JP5272183B2 (ja) | 燃料電池用改質装置 | |
JP5600460B2 (ja) | 水素製造装置及び燃料電池システム | |
JP4464230B2 (ja) | 改質装置および方法ならびに燃料電池システム | |
JP5161621B2 (ja) | 燃料電池用改質装置 | |
JP2006248864A (ja) | 水素製造装置および燃料電池システム | |
JP5329944B2 (ja) | 燃料電池用水蒸気改質装置 | |
JP5307043B2 (ja) | Co変成部別体型水蒸気改質装置 | |
JP2012176897A (ja) | 水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器 | |
JP4932165B2 (ja) | 水蒸気改質システム | |
JP4764651B2 (ja) | 水素製造装置および燃料電池システム | |
JP5274986B2 (ja) | 燃料電池用多重円筒型水蒸気改質器 | |
JP5938580B2 (ja) | 水素生成装置 | |
JP5534899B2 (ja) | 水素製造装置及び燃料電池システム | |
JP2005089255A (ja) | 水素発生装置および方法 | |
JP2011207726A (ja) | 水素製造装置及び燃料電池システム | |
JP6197561B2 (ja) | 水素生成装置 | |
JP5538025B2 (ja) | 水素製造装置及び燃料電池システム | |
JP5433892B2 (ja) | 定置型水素製造装置改質器の起動方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100311 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120412 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120424 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120621 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120807 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121005 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130129 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130130 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5191840 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160208 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |