JPH07133101A - Fuel reformer - Google Patents
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- JPH07133101A JPH07133101A JP5297215A JP29721593A JPH07133101A JP H07133101 A JPH07133101 A JP H07133101A JP 5297215 A JP5297215 A JP 5297215A JP 29721593 A JP29721593 A JP 29721593A JP H07133101 A JPH07133101 A JP H07133101A
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- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、メタノールやＬＮＧな
どの化石燃料を改質して、燃料電池の燃料である、水素
を主成分とする改質ガスを生成する燃料改質装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel reformer for reforming a fossil fuel such as methanol or LNG to produce a reformed gas containing hydrogen as a main component, which is a fuel for a fuel cell.
【０００２】[0002]
【従来の技術】燃料改質装置では、メタノールやＬＮＧ
などの化石燃料から成る改質原料を加熱気化して改質原
料ガスを生成し、その改質原料ガスに水蒸気を混合す
る、いわゆる水蒸気改質を施して改質ガスを生成する。
この改質ガスには、燃料電池の電極触媒の触媒毒となっ
て電池寿命を低下させる一酸化炭素が多く含まれている
ため、その改質ガス中の一酸化炭素濃度を、触媒による
変成反応を利用して低減させ、燃料電池の燃料である、
水素を主成分とする改質ガスを生成する。2. Description of the Related Art In a fuel reformer, methanol or LNG is used.
A reforming raw material composed of fossil fuel is heated and vaporized to generate a reforming raw material gas, and steam is mixed with the reforming raw material gas, so-called steam reforming is performed to generate the reformed gas.
Since the reformed gas contains a large amount of carbon monoxide that becomes a catalyst poison of the electrode catalyst of the fuel cell and shortens the battery life, the carbon monoxide concentration in the reformed gas is changed by the catalytic conversion reaction. Is reduced by using the fuel cell fuel,
A reformed gas containing hydrogen as a main component is generated.
【０００３】このような改質作用を行う燃料改質装置
は、どうしても大型になるため、従来より小型化の要求
が強い。そこで、その要求に応えて小型に構成し得る燃
料改質装置が提案されている。例えば、特開平４−１７
０３０１号公報に開示された燃料改質装置では、変成触
媒層と改質触媒層とを隣接させることにより小型化を図
っている。Since the fuel reforming device for performing such reforming action is inevitably large in size, there is a strong demand for miniaturization as compared with the conventional one. Therefore, in response to the demand, a fuel reformer that can be made compact has been proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-17
In the fuel reforming apparatus disclosed in Japanese Patent No. 0301, the shift catalyst layer and the reforming catalyst layer are arranged adjacent to each other to reduce the size.
【０００４】即ち、上述のような改質作用において、一
酸化炭素変成反応は発熱反応であり、反応初期段階にお
いて変成触媒を最適反応温度（１５０〜２００℃）に一
旦加熱した後は、反応熱から自然に熱が補給されるた
め、外部からの加熱は反応初期だけでよい。一方、改質
反応は最適反応温度が上記変成温度に比べて比較的高く
（２５０〜３００℃）、しかも吸熱反応であるため、反
応初期より常時外部からの加熱が必要である。そこで、
変成触媒層と改質触媒層とを隣接させた構造とすれば、
その隣接構造体全体をバーナの燃焼排ガスで加熱する場
合に、変成触媒層での発熱が改質触媒層に補給されて、
バーナの燃料が節約されるとともに、装置が小型にな
る。That is, in the above-mentioned reforming action, the carbon monoxide shift reaction is an exothermic reaction, and after the shift catalyst is once heated to the optimum reaction temperature (150 to 200 ° C.) in the initial stage of the reaction, the reaction heat is changed. Since the heat is naturally replenished from the outside, heating from the outside is sufficient only at the initial stage of the reaction. On the other hand, in the reforming reaction, the optimum reaction temperature is relatively higher than the above-mentioned shift temperature (250 to 300 ° C.) and is an endothermic reaction. Therefore, external heating is always required from the beginning of the reaction. Therefore,
With a structure in which the shift conversion catalyst layer and the reforming catalyst layer are adjacent to each other,
When heating the entire adjacent structure with the combustion exhaust gas of the burner, the heat generated in the shift conversion catalyst layer is supplied to the reforming catalyst layer,
The burner saves fuel and the device is compact.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の燃
料改質装置では、次のような問題点があった。However, the above conventional fuel reformer has the following problems.
【０００６】即ち、改質部は熱受容体、変成部は熱供与
体としてそれぞれ機能するが、改質部の反応温度が変成
部の反応温度に比べて高く、さらに外部からバーナ燃焼
ガスにて加熱するため、両者を隣接させた場合、その熱
平衡温度は双方の反応温度の平均温度よりも高くなる。
従って変成触媒は、最適温度範囲から外れるためにその
活性が低下して変成処理の効率が低下するとともに、劣
化が早くなる。That is, although the reforming section functions as a heat acceptor and the shift converting section functions as a heat donor, the reaction temperature of the reforming section is higher than the reaction temperature of the shift converting section, and further burner combustion gas is used from the outside. Since they are heated, when they are adjacent to each other, their thermal equilibrium temperature becomes higher than the average temperature of both reaction temperatures.
Therefore, the shift catalyst deviates from the optimum temperature range, its activity is lowered, the shift treatment efficiency is lowered, and deterioration is accelerated.
【０００７】本発明は、このような従来の問題を解決す
るためになされたもので、変成触媒を最適温度範囲で反
応させて効率的に変成処理を行うことができ、その変成
触媒の熱劣化をも防止し得る燃料改質装置を提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and the shift catalyst can be reacted in the optimum temperature range to efficiently perform shift treatment, and the shift catalyst is thermally deteriorated. An object of the present invention is to provide a fuel reformer capable of preventing the above.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料改質装
置は、熱源ガスを発生する燃焼部（１）と、改質原料を
上記熱源ガスによって加熱気化させることにより改質原
料ガスを生成する気化部（２）と、上記改質原料ガス
を、上記熱源ガスで加熱して水蒸気改質反応を起こさせ
ることにより、水素を主成分とする改質ガスに変換する
改質部（６）と、上記改質ガス中の一酸化炭素濃度を変
成触媒によって低減させる第一変成部（３）と、その第
一変成部により処理された改質ガス中の残存一酸化炭素
濃度を選択酸化触媒によって低減させる第二変成部
（７）とを備えている。そして上記気化部（１）と第一
変成部（３）とが、熱的に接合されて気化・変成部複合
体（５）を成すことを特徴とするものである。A fuel reforming apparatus according to the present invention produces a reforming raw material gas by heating and vaporizing a reforming raw material with a combustion section (1) for generating a heat source gas. And a reforming section (6) for converting the reforming raw material gas into a reforming gas containing hydrogen as a main component by heating the reforming raw material gas with the heat source gas to cause a steam reforming reaction. A first shift conversion section (3) for reducing the carbon monoxide concentration in the reformed gas by a shift catalyst, and a residual carbon monoxide concentration in the reformed gas treated by the first shift section. And a second shift section (7) for reducing The vaporization section (1) and the first shift conversion section (3) are thermally bonded to each other to form a vaporization / shift conversion section composite (5).
【０００９】[0009]
【作用】上記構成の燃料改質装置では、気化部（２）と
第一変成部（３）とを熱的に接合して気化・変成部複合
体（５）としたため、第一変成部（３）からの発熱で、
気化部（２）を効率良く加熱することができ、その結
果、燃焼部（１）における熱源ガス発生用の燃料を節約
することができる。In the fuel reformer having the above structure, the vaporization section (2) and the first shift conversion section (3) are thermally bonded to each other to form the vaporization / shift conversion section composite (5). With the heat generated from 3),
The vaporization section (2) can be efficiently heated, and as a result, the fuel for generating the heat source gas in the combustion section (1) can be saved.
【００１０】しかも、第一変成部（３）における変成反
応温度が１５０〜２００℃、一方の気化部（２）におけ
る気化反応温度が９０〜１５０℃であることから、双方
の反応が同時進行した場合、両部間で反応熱のやりとり
が行われて、平衡温度が１５０〜２００℃となる。この
温度範囲は、双方の反応にとって最適範囲である。つま
り、効率の良い熱の相補関係の下に二つの反応が進行す
ることになる。その結果、変成処理を効率的に行わせる
ことができるとともに、変成触媒の熱劣化をも防止する
ことが可能となる。Moreover, since the shift reaction temperature in the first shift section (3) is 150 to 200 ° C. and the vaporization reaction temperature in one vaporization section (2) is 90 to 150 ° C., both reactions proceed simultaneously. In this case, heat of reaction is exchanged between both parts, and the equilibrium temperature becomes 150 to 200 ° C. This temperature range is the optimum range for both reactions. In other words, the two reactions proceed under the efficient complementary relationship of heat. As a result, it is possible to efficiently perform the shift conversion treatment and also to prevent thermal degradation of the shift conversion catalyst.
【００１１】なお、上記カッコ内の符号は、図面を参照
するためのものであり、何等本発明の構成を限定するも
のではない。The reference numerals in parentheses are for reference to the drawings and do not limit the structure of the present invention.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１３】図１は、本発明に係る燃料改質装置の全体
を示す前方より見た斜視図、図２は、同じ燃料改質装置
の全体を示す後方より見た斜視図である。FIG. 1 is a front perspective view showing the entire fuel reforming apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a rear perspective view showing the same fuel reforming apparatus as a whole.
【００１４】図のようにこの燃料改質装置は、下方から
上方へ、燃焼部１、気化部２と第一変成部３とから成る
気化・変成部複合体５、改質部６、第二変成部７を積み
重ねるようにして構成されている。これら各部の構成に
ついて下記に説明する。As shown in the figure, this fuel reforming apparatus comprises, from the bottom to the top, a vaporization / transformation section composite body 5 comprising a combustion section 1, a vaporization section 2 and a first shift conversion section 3, a reforming section 6, and a second section. The metamorphic parts 7 are configured to be stacked. The configuration of each of these parts will be described below.
【００１５】まず上記燃焼部１は、熱源ガスを発生する
もので、熱源としては例えば、水素ガスや液体メタノー
ルを燃料としたバーナー、あるいは水素ガスやメタノー
ルガスを燃焼触媒と接触させて燃焼させる触媒燃焼によ
るものなどが利用される。First, the combustion section 1 generates a heat source gas. As a heat source, for example, a burner using hydrogen gas or liquid methanol as a fuel, or a catalyst for burning hydrogen gas or methanol gas in contact with a combustion catalyst. The thing by combustion is used.
【００１６】次に、上記気化部２と第一変成部３とから
成る気化・変成部複合体５は、本発明に係る燃料改質装
置の特徴をなす構成要素であり、図３の斜視図に示すよ
うに、上記燃焼部１からの熱源ガスを通す複数の加熱層
５０の間に、気化部２を構成する気化層２０と、第一変
成部３を構成する第一変成層３０とを、一層ずつ縦にし
て挟んだ状態で並べることにより構成されている。つま
り、気化部２と第一変成部３とが熱的に接合されて、気
化・変成部複合体５とされている。Next, the vaporization / transformation section composite body 5 comprising the vaporization section 2 and the first shift conversion section 3 is a constituent element that characterizes the fuel reforming apparatus according to the present invention, and is a perspective view of FIG. As shown in, the vaporization layer 20 that constitutes the vaporization unit 2 and the first metamorphism layer 30 that constitutes the first shift conversion unit 3 are provided between the plurality of heating layers 50 that pass the heat source gas from the combustion unit 1. , And are arranged in a state that they are sandwiched vertically one by one. That is, the vaporization section 2 and the first shift conversion section 3 are thermally bonded to each other to form a vaporization / shift conversion section composite 5.
【００１７】上記気化層２０には、改質原料である液体
メタノール（ＣＨ3 ＯＨ）および水（Ｈ2 Ｏ）の混合液
体燃料（メタノール／水（モル比）＝１／１〜１／４）
をポンプ（図示せず）により、この気化・変成部複合体
５の下部の液体燃料マニホールド５１を通して導入す
る。また上記加熱層５０には、上記燃焼部１からの熱源
ガスを導入する。すると気化層２０が加熱されて、混合
液体燃料がその表面より気化して改質原料ガスが生成さ
れる。In the vaporization layer 20, a mixed liquid fuel (methanol / water (molar ratio) = 1/1 to 1/4) of liquid methanol (CH 3 OH) and water (H 2 O) which are reforming raw materials.
Is introduced by a pump (not shown) through the liquid fuel manifold 51 below the vaporization / metamorphism section complex 5. Further, the heat source gas from the combustion section 1 is introduced into the heating layer 50. Then, the vaporization layer 20 is heated and the mixed liquid fuel is vaporized from the surface thereof to generate the reforming raw material gas.
【００１８】上記第一変成層３０は、変成触媒が、その
内壁に含浸，溶射，電着，スパッタ塗付等により担持、
あるいは層内に充填されたもので、その変成触媒と水と
の変成反応により、後述の改質部６からの改質ガスに含
まれる一酸化炭素を二酸化炭素に転化して一酸化炭素濃
度を低減させる。上記変成触媒としては、銅（Ｃｕ），
亜鉛（Ｚｎ）の少なくとも一つの元素を含むものを挙げ
ることができる。またこの反応に要する水については、
上記混合液体燃料の水の割合を過剰にしておくことによ
り、後述する改質部６における水蒸気改質反応後の余剰
の水分を利用することができる。そしてこの第一変成層
３０において、第一の変成反応を経た第一変成ガス（改
質ガス）は、図１，図３、および図４のガスの流れの説
明図に示すように、気化・変成部複合体５の第一変成ガ
スマニホールド５２に溜められた後、上記第二変成部７
の第一変成ガスマニホールド７０に導入される。In the first metamorphic layer 30, the metamorphic catalyst is carried on its inner wall by impregnation, thermal spraying, electrodeposition, sputter coating, etc.
Alternatively, the carbon monoxide contained in the reformed gas from the reforming section 6 to be described later is converted into carbon dioxide by changing the carbon monoxide concentration by the shift reaction of the shift catalyst and water. Reduce. As the above-mentioned shift catalyst, copper (Cu),
Examples thereof include those containing at least one element of zinc (Zn). Regarding the water required for this reaction,
By setting the water ratio of the mixed liquid fuel to be excessive, the excess water content after the steam reforming reaction in the reforming section 6 described later can be utilized. Then, in the first metamorphic layer 30, the first metamorphic gas (reformed gas) that has undergone the first metamorphic reaction is vaporized as shown in FIGS. 1, 3 and 4 for explaining the gas flow. After being stored in the first shift gas manifold 52 of the shift portion composite body 5, the second shift portion 7 is stored.
Of the first modified gas manifold 70.
【００１９】次に、上記改質部６は、図５の斜視図に示
すように、上記気化・変成部複合体５の加熱層５０と連
通して上記燃焼部１からの熱源ガスを通す複数の加熱層
６０の間に、改質層６１を縦にして挟んだ状態で並べる
ことにより構成されている。その改質層６１は、銅／亜
鉛（Ｃｕ／Ｚｎ）等から成る改質触媒が、その内壁に含
浸，溶射，電着，スパッタ塗付等により担持、あるいは
層内に充填されたものであり、上記気化・変成部複合体
５の気化層２０にて気化された改質原料ガスが通され
る。Next, as shown in the perspective view of FIG. 5, the reforming section 6 communicates with the heating layer 50 of the vaporization / transformation section composite 5 and allows a plurality of heat source gases from the combustion section 1 to pass therethrough. The modified layers 61 are vertically arranged and sandwiched between the heating layers 60. The reforming layer 61 has a reforming catalyst composed of copper / zinc (Cu / Zn) or the like supported on the inner wall by impregnation, thermal spraying, electrodeposition, sputter coating, or the like, or is filled in the layer. The reforming raw material gas vaporized in the vaporization layer 20 of the vaporization / transformation part composite 5 is passed.
【００２０】そして上記改質層６１は、熱源ガス中の気
化部余剰熱により２５０〜３００℃に加熱され、それに
よって引き起こされる水蒸気改質反応（吸熱反応）によ
り、上記気化部２からの改質原料ガスを、水素を主成分
とする改質ガスに変換する。その際、二酸化炭素および
微量の一酸化炭素が発生する。The reforming layer 61 is heated to 250 to 300 ° C. by the excess heat of the vaporizing portion in the heat source gas, and the steam reforming reaction (endothermic reaction) caused thereby causes reforming from the vaporizing portion 2. The raw material gas is converted into a reformed gas containing hydrogen as a main component. At that time, carbon dioxide and a trace amount of carbon monoxide are generated.
【００２１】この改質部６の改質層６１で生成された改
質ガスは、図２に示すように、改質部６の改質ガスマニ
ホールド６２から、上記気化・変成部複合体５の改質ガ
スマニホールド５３に導入されて、その複合体５の第一
変成層３０に送られる。The reformed gas generated in the reformed layer 61 of the reforming section 6 is fed from the reformed gas manifold 62 of the reforming section 6 into the vaporization / transformation section composite 5 as shown in FIG. It is introduced into the reformed gas manifold 53 and sent to the first metamorphic layer 30 of the composite body 5.
【００２２】次に、上記第二変成部７は、図６の斜視図
に示すように、上記気化・変成部複合体５の加熱層５０
および上記改質部６の加熱層６０と連通して上記燃焼部
１からの熱源ガスを通す複数の加熱層７１の間に、第二
変成層７２を縦にして挟んだ状態で並べることにより構
成されている。Next, as shown in the perspective view of FIG. 6, the second shift section 7 has a heating layer 50 of the vaporization / transformation section composite body 5.
And a plurality of heating layers 71 communicating with the heating layer 60 of the reforming section 6 and allowing the heat source gas from the combustion section 1 to pass therethrough. Has been done.
【００２３】その第二変成層７２は、一酸化炭素選択酸
化触媒が、その内壁に含浸，溶射，電着，スパッタ塗付
等により付着、あるいは層内に充填されたものであり、
上記第一変成層３０からの第一変成ガス（改質ガス）
が、ブロワ（図示せず）からの加圧空気と共に通され
て、その第一変成ガス中の残存一酸化炭素濃度を低減さ
せる。上記一酸化炭素選択酸化触媒は、水素を酸化させ
ずに、つまり水が生成する反応を抑制して、一酸化炭素
との酸化反応を選択的に推進する機能を有する触媒で、
この一酸化炭素選択酸化触媒としては、Ａｕ／α−Ｆｅ
2 Ｏ3 ／γ−Ａｌ2Ｏ3 が専ら用いられる。またこの一
酸化炭素選択酸化触媒の反応温度は約１００℃であり
（室温でも反応し得る）、加熱層７１を通る熱源ガスか
らその熱を得る。ただしこの一酸化炭素選択酸化触媒の
一酸化炭素選択反応は発熱反応であるため、反応開始後
の加熱の必要はない。The second metamorphic layer 72 has a carbon monoxide selective oxidation catalyst adhered to the inner wall by impregnation, thermal spraying, electrodeposition, sputter coating, or the like, or is filled in the layer.
First metamorphic gas (reformed gas) from the first metamorphic layer 30
Are passed through with pressurized air from a blower (not shown) to reduce the residual carbon monoxide concentration in the first shift gas. The carbon monoxide selective oxidation catalyst is a catalyst having a function of selectively promoting an oxidation reaction with carbon monoxide without oxidizing hydrogen, that is, suppressing a reaction of water generation,
As this carbon monoxide selective oxidation catalyst, Au / α-Fe is used.
2 O 3 / γ-Al 2 O 3 is used exclusively. The reaction temperature of this carbon monoxide selective oxidation catalyst is about 100 ° C. (it can react even at room temperature), and its heat is obtained from the heat source gas passing through the heating layer 71. However, since the carbon monoxide selective reaction of this carbon monoxide selective oxidation catalyst is an exothermic reaction, it is not necessary to heat after the start of the reaction.
【００２４】上記第二変成層７２からの第二変成ガス
（改質ガス）は、図２に示すように、第二変成部７の上
部の第二変成ガスマニホールド７３から排出されて燃料
電池（図示せず）へ供給されることになる。The second metamorphic gas (reformed gas) from the second metamorphic layer 72 is discharged from the second metamorphic gas manifold 73 above the second metamorphic section 7 as shown in FIG. (Not shown).
【００２５】図７は、上述した燃料改質装置の各部で起
こる化学反応と、改質ガス中の一酸化炭素濃度の変化
を、ガスの流れに従って示した図である。図のように、
気化部２では９０〜１５０℃の反応温度で気化反応（吸
熱反応）が起こり、改質部６では２５０〜３００℃の反
応温度で改質反応（吸熱反応）が起こり、第一変成部３
では１５０〜２００℃の反応温度で一酸化炭素変成反応
（発熱反応）が起こり、第二変成部７では室温〜１００
℃の反応温度で一酸化炭素選択反応（発熱反応）が起こ
る。FIG. 7 is a diagram showing the chemical reaction occurring in each part of the above-described fuel reforming apparatus and the change in the carbon monoxide concentration in the reformed gas according to the gas flow. As shown
In the vaporization section 2, a vaporization reaction (endothermic reaction) occurs at a reaction temperature of 90 to 150 ° C., and in the reforming section 6 a reforming reaction (endothermic reaction) occurs at a reaction temperature of 250 to 300 ° C.
Then, a carbon monoxide shift reaction (exothermic reaction) occurs at a reaction temperature of 150 to 200 ° C., and at the second shift section 7, room temperature to 100 ° C.
A carbon monoxide selective reaction (exothermic reaction) occurs at a reaction temperature of ° C.
【００２６】そして改質部６で生成された改質ガス中の
一酸化炭素濃度は約１％（１００００ｐｐｍ）である
が、第一変成部３を通過した改質ガスつまり第一変成ガ
ス中の一酸化炭素濃度は約１０００ｐｐｍ、さらに第二
変成部７を通過した改質ガスつまり第二変成ガス中の一
酸化炭素濃度は約１００ｐｐｍと、段階的に低減され
る。改質ガス中の一酸化炭素濃度が約１００ｐｐｍ以下
であれば、燃料電池の電極触媒の触媒毒となることはな
く、よって電池寿命を低下させることもない。Although the carbon monoxide concentration in the reformed gas produced in the reforming section 6 is about 1% (10000 ppm), the reformed gas that has passed through the first shift converting section 3, that is, the first shift gas, The concentration of carbon monoxide is about 1000 ppm, and the concentration of carbon monoxide in the reformed gas that has passed through the second shift conversion section 7, that is, the second shift gas is about 100 ppm, which is gradually reduced. When the concentration of carbon monoxide in the reformed gas is about 100 ppm or less, it does not become a catalyst poison for the electrode catalyst of the fuel cell, and thus does not reduce the cell life.
【００２７】上述のように、第一変成部３における一酸
化炭素変成反応は発熱反応であるため、反応初期段階に
おいて変成触媒を反応温度（１５０〜２００℃）に一旦
加熱した後は、反応熱から自然に熱が補強されるため、
外部からの加熱は反応初期だけでよい。As described above, since the carbon monoxide shift conversion reaction in the first shift conversion section 3 is an exothermic reaction, after the shift catalyst is once heated to the reaction temperature (150 to 200 ° C.) in the initial stage of the reaction, the reaction heat Because the heat is naturally reinforced from
External heating is required only at the beginning of the reaction.
【００２８】一方、気化部２における気化反応は吸熱反
応であるため、反応初期より常時外部からの加熱が必要
である。この気化反応の反応温度は、メタノールと水の
液体混合燃料（メタノール／水（モル比）＝１／１〜１
／４）の沸点であり、その沸点は、大気圧下では約９０
℃であるが、気化反応が開始されると気化層２０が加圧
状態となるため、約１５０℃にまで上昇する。On the other hand, since the vaporization reaction in the vaporization section 2 is an endothermic reaction, it is necessary to always heat it from the outside from the beginning of the reaction. The reaction temperature of this vaporization reaction is a liquid mixed fuel of methanol and water (methanol / water (molar ratio) = 1/1 to 1).
/ 4), which is about 90 at atmospheric pressure.
Although the temperature is ℃, since the vaporization layer 20 is in a pressurized state when the vaporization reaction is started, the temperature rises to about 150 ° C.
【００２９】そこで上記構成の燃料改質装置のように、
気化部２と第一変成部３とを熱的に接合して、気化・変
成部複合体５とすれば、第一変成部３の第一変成層３０
からの発熱で、気化部２の気化層２０を効率良く加熱す
ることができ、その結果、燃焼部１における熱源ガス発
生用の燃料を節約することができる。Therefore, like the fuel reformer having the above structure,
If the vaporization section 2 and the first shift conversion section 3 are thermally joined to form a vaporization / shift section composite 5, the first shift layer 30 of the first shift section 3
The vaporization layer 20 of the vaporization part 2 can be efficiently heated by the heat generated from the heat generation, and as a result, the fuel for generating the heat source gas in the combustion part 1 can be saved.
【００３０】しかも、第一変成部３における変成反応温
度が１５０〜２００℃、一方の気化部２における気化反
応温度が９０〜１５０℃であることから、双方の反応が
同時進行した場合、第一変成層３０と気化層２０との間
で反応熱のやりとりが行われて、平衡温度が１５０〜２
００℃となる。この温度範囲は、双方の反応にとって最
適範囲である。つまり、効率の良い熱の相補関係の下に
二つの反応が進行することになる。その結果、変成処理
を効率的に行わせることができるとともに、変成触媒の
熱劣化をも防止することができる。Moreover, since the shift reaction temperature in the first shift section 3 is 150 to 200 ° C. and the vaporization reaction temperature in the one vaporization section 2 is 90 to 150 ° C., when both reactions proceed simultaneously, Reaction heat is exchanged between the metamorphic layer 30 and the vaporization layer 20, and the equilibrium temperature is 150 to 2
It becomes 00 ° C. This temperature range is the optimum range for both reactions. In other words, the two reactions proceed under the efficient complementary relationship of heat. As a result, the shift conversion treatment can be efficiently performed, and thermal degradation of the shift conversion catalyst can be prevented.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る燃料
改質装置によれば、次のような効果を得ることができ
る。 （１）気化部と変成部との間で効率的な熱供給が行われ
るとともに、気化反応，変成反応がそれぞれの最適温度
範囲において行われるため、効率的に変成処理が行われ
る。 （２）変成触媒の熱劣化が防止されるため、その変成触
媒が長寿命化する。 （３）燃料改質装置全体が小型化されることから、変成
部あるいは改質部を積層体とすることが容易となる。そ
してその積層化によって伝熱面積が増大し、変成処理能
力あるいは改質処理能力がさらに向上する。As described above, according to the fuel reforming apparatus of the present invention, the following effects can be obtained. (1) Since efficient heat supply is performed between the vaporization section and the shift conversion section, and the vaporization reaction and the shift reaction are performed in the respective optimum temperature ranges, the shift processing is efficiently performed. (2) Since thermal deterioration of the shift catalyst is prevented, the shift catalyst has a long life. (3) Since the entire fuel reforming apparatus is downsized, it is easy to form the shift conversion section or the reforming section as a laminated body. The heat transfer area is increased by the stacking, and the shift treatment capacity or the reforming treatment capacity is further improved.
【図１】本発明の実施例における燃料改質装置の全体を
示す前方より見た斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing the entire fuel reforming apparatus according to an embodiment of the present invention as seen from the front.
【図２】同じ燃料改質装置の全体を示す後方より見た斜
視図。FIG. 2 is a perspective view showing the same fuel reforming apparatus as a whole viewed from the rear.
【図３】同じ燃料改質装置の気化・変成部複合体の構成
を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a vaporization / transformation unit composite body of the same fuel reformer.
【図４】同じ燃料改質装置の気化・変成部複合体におけ
るガスの流れの説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a gas flow in a vaporization / transformation unit complex of the same fuel reformer.
【図５】同じ燃料改質装置の改質部の構成を示す斜視
図。FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a reforming section of the same fuel reforming apparatus.
【図６】同じ燃料改質装置の第二変成部の構成を示す斜
視図。FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a second shift section of the same fuel reformer.
【図７】同じ燃料改質装置の各部で起こる化学反応と、
改質ガス中の一酸化炭素濃度の変化を、ガスの流れに従
って示した図。FIG. 7 shows chemical reactions that occur in each part of the same fuel reformer,
The figure which showed the change of the carbon monoxide concentration in reformed gas according to the flow of gas.
１ 燃焼部 ２ 気化部 ３ 第一変成部 ５ 気化・変成部複合体 ６ 改質部 ７ 第二変成部 1 Combustion Section 2 Vaporization Section 3 First Metamorphism Section 5 Vaporization / Metamorphism Section Complex 6 Reforming Section 7 Second Metamorphism Section
Claims (1)
を主成分とする改質ガスに変換する燃料改質装置におい
て、 熱源ガスを発生する燃焼部と、 上記改質原料を上記熱源ガスによって加熱気化させるこ
とにより、改質原料ガスを生成する気化部と、 上記改質原料ガスを、上記熱源ガスで加熱して水蒸気改
質反応を起こさせることにより、水素を主成分とする改
質ガスに変換する改質部と、 上記改質ガス中の一酸化炭素濃度を、変成触媒によって
低減させる第一変成部と、 上記第一変成部により処理された改質ガス中の残存一酸
化炭素濃度を、一酸化炭素選択酸化触媒によって低減さ
せる第二変成部と、 を備え、上記気化部と第一変成部とが、熱的に接合され
て気化・変成部複合体を成すことを特徴とする燃料改質
装置。1. A fuel reforming apparatus for converting a reforming raw material into a reformed gas containing hydrogen as a main component by steam reforming, a combustion section for generating a heat source gas, and the reforming raw material for the heat source gas. A vaporization section that generates a reforming raw material gas by heating and vaporizing the reforming raw material gas, and the reforming material containing hydrogen as a main component by heating the reforming raw material gas with the heat source gas to cause a steam reforming reaction. A reforming part for converting into a gas, a first shift part for reducing the carbon monoxide concentration in the reformed gas by a shift catalyst, and a residual carbon monoxide in the reformed gas treated by the first shift part A second shift conversion section for reducing the concentration by a carbon monoxide selective oxidation catalyst, wherein the vaporization section and the first shift section are thermally joined to form a vaporization / transformation section composite. Fuel reformer that does.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5297215A JPH07133101A (en) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | Fuel reformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5297215A JPH07133101A (en) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | Fuel reformer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07133101A true JPH07133101A (en) | 1995-05-23 |
Family
ID=17843671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5297215A Pending JPH07133101A (en) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | Fuel reformer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07133101A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001172003A (en) * | 1999-12-16 | 2001-06-26 | Daikin Ind Ltd | Reforming apparatus |
| US6383469B1 (en) | 1999-02-23 | 2002-05-07 | Xcellsis Gmbh | Device for utilizing heat which is formed during a catalytic reaction |
| US6835482B2 (en) | 2000-09-20 | 2004-12-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel reforming apparatus for polymer electrolyte membrane fuel cell |
| JP2006513128A (en) * | 2003-01-13 | 2006-04-20 | フルオー・コーポレイシヨン | Improved shift conversion arrangement and method. |
-
1993
- 1993-11-01 JP JP5297215A patent/JPH07133101A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6383469B1 (en) | 1999-02-23 | 2002-05-07 | Xcellsis Gmbh | Device for utilizing heat which is formed during a catalytic reaction |
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| JP4644892B2 (en) * | 1999-12-16 | 2011-03-09 | ダイキン工業株式会社 | Reformer |
| US6835482B2 (en) | 2000-09-20 | 2004-12-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel reforming apparatus for polymer electrolyte membrane fuel cell |
| JP2006513128A (en) * | 2003-01-13 | 2006-04-20 | フルオー・コーポレイシヨン | Improved shift conversion arrangement and method. |
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