JPH11179189A - Bayonet type reaction tube - Google Patents
Bayonet type reaction tubeInfo
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- JPH11179189A JPH11179189A JP35726497A JP35726497A JPH11179189A JP H11179189 A JPH11179189 A JP H11179189A JP 35726497 A JP35726497 A JP 35726497A JP 35726497 A JP35726497 A JP 35726497A JP H11179189 A JPH11179189 A JP H11179189A
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- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内部に触媒が充填
されたバイオネット型反応管に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bayonet-type reaction tube filled with a catalyst.
【０００２】[0002]
【従来の技術】触媒改質型反応炉等で用いられている従
来の反応管は、内部に触媒が充填され、一端側から改質
の対象となる流体を流入させ、他端から改質された流体
を流出させる構造を有している。通常１つの触媒改質型
反応炉の内部には、複数組の反応管列が設けられてお
り、これら複数組の反応管列のそれぞれに対して加熱用
の複数の燃焼用バーナが配置される。そして触媒改質型
反応炉で用いる従来の反応管は、長さが長い（例えば１
２ｍある）ため、反応管を縦に並べた場合には、反応炉
の高さが高くなる問題があった。そこで反応管の長さを
短くする目的で、バイオネット反応管と呼ばれる二重構
造の反応管が提案された。このバイオネット反応管は、
外側筒状本体の一端が閉じられた構造を有する外側筒状
構造体と、この外側筒状構造体の外側筒状本体の内部に
挿入されて外側筒状本体との間に触媒収納空間を形成す
る内側筒状本体を備えた内側筒状構造体とを有してい
る。そして外側筒状本体に設けた流体入口が設けられ、
内側筒状構造体の端部に流体出口が設けられている。従
来のバイオネット反応管の外側筒状構造体の一端は、溶
接によって完全に閉じられた構造を有している。2. Description of the Related Art A conventional reaction tube used in a catalytic reforming type reaction furnace or the like is filled with a catalyst, a fluid to be reformed flows in from one end, and is reformed from the other end. It has a structure that allows the fluid to flow out. Usually, a plurality of reaction tube rows are provided inside one catalytic reforming type reactor, and a plurality of combustion burners for heating are arranged for each of the plurality of reaction tube rows. . A conventional reaction tube used in a catalytic reforming reactor has a long length (for example, 1
Therefore, when the reaction tubes are arranged vertically, there is a problem that the height of the reaction furnace is increased. In order to shorten the length of the reaction tube, a double-structure reaction tube called a bayonet reaction tube has been proposed. This bayonet reaction tube
An outer tubular structure having a structure in which one end of the outer tubular body is closed, and a catalyst accommodating space is formed between the outer tubular body and the outer tubular body inserted into the outer tubular body. And an inner cylindrical structure provided with an inner cylindrical main body. And a fluid inlet provided in the outer cylindrical body is provided,
A fluid outlet is provided at an end of the inner tubular structure. One end of the outer cylindrical structure of the conventional bayonet reaction tube has a structure completely closed by welding.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】そのため公知のバイオ
ネット型反応管では、内部に充填した触媒を交換する際
には、内側筒状構造体を上に数十センチ持ち上げて形成
した隙間から、吸引装置の吸引パイプを内部に挿入して
内部の触媒を吸い上げる面倒な作業が必要になる。何十
本または数百本のバイオネット型反応管を用いる場合
に、このような吸引作業をしていたのでは、触媒の交換
に多大の時間を要することになる。Therefore, in a known bayonet-type reaction tube, when replacing the catalyst filled therein, suction is performed through a gap formed by raising the inner cylindrical structure by several tens of centimeters. It is necessary to insert a suction pipe of the device inside and suck up the internal catalyst, which is a troublesome operation. When dozens or hundreds of bayonet-type reaction tubes are used, a large amount of time is required for replacing the catalyst if such a suction operation is performed.
【０００４】本発明の目的は、触媒の交換が容易なバイ
オネット型反応管を提供することにある。An object of the present invention is to provide a bayonet-type reaction tube in which the catalyst can be easily exchanged.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明が改良の対象とす
るバイオネット型反応管は、外側筒状本体の一端が閉じ
られた構造を有する外側筒状構造体と、この外側筒状本
体の他端の開口部から外側筒状本体の内部に挿入され一
端側に通気構造を有する内側筒状本体を備えた内側筒状
構造体を有している。また内側筒状構造体は、内側筒状
本体の他端を閉じるように内側筒状本体の他端に外側筒
状本体の他端の開口部を塞ぐ内側筒状本体閉塞体を備え
ている。更に内側筒状構造体は、外側筒状本体の内周面
と内側筒状本体の外周面との間に触媒が充填される触媒
充填空間を形成するように構成されている。そして外側
筒状本体の他端側には流体入口が形成され、内側筒状構
造体の内側筒状本体閉塞体に流体出口が形成されてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION A bayonet-type reaction tube to be improved by the present invention has an outer tubular structure having a structure in which one end of an outer tubular body is closed, It has an inner tubular structure that is inserted into the outer tubular body from the opening at the other end and has an inner tubular body having a ventilation structure at one end. The inner tubular structure has an inner tubular body closing body at the other end of the inner tubular body to close an opening at the other end of the outer tubular body so as to close the other end of the inner tubular body. Further, the inner cylindrical structure is configured to form a catalyst charging space between the inner peripheral surface of the outer cylindrical main body and the outer peripheral surface of the inner cylindrical main body, in which the catalyst is charged. A fluid inlet is formed at the other end of the outer tubular body, and a fluid outlet is formed at the inner tubular body closing body of the inner tubular structure.
【０００６】このようなバイオネット型反応管におい
て、本発明では、外側筒状構造体の外側筒状本体として
両端に開口部を有する筒状をなしたものを用いる。そし
て外側筒状本体の一端を着脱可能な外側筒状本体閉塞体
により閉塞する。In such a bayonet-type reaction tube, in the present invention, a tubular body having openings at both ends is used as the outer tubular body of the outer tubular structure. Then, one end of the outer cylindrical main body is closed by a removable outer cylindrical main body closing body.
【０００７】このような構造のバイオネット型反応管で
あれば、触媒を交換する際に、外側筒状本体閉塞体を取
り外すことにより、簡単に触媒を抜き取ることができる
利点がある。なお本発明のバイオネット型反応管は、触
媒改質型反応炉を含む各種の反応炉において適用が可能
であり、その用途は限定されない。また本発明のバイオ
ネット型反応管では一方の端部側に流体入口と流体出口
とが配置されることになるため、複数のバイオネット型
反応管を接続する入口マニホールド及び出口マニホール
ドを集中的配置することができて、触媒改質型反応炉等
の反応炉を全体的にコンパクトに構成することができ
る。The bayonet-type reaction tube having such a structure has an advantage that the catalyst can be easily extracted by removing the outer tubular body closing member when replacing the catalyst. The bayonet type reaction tube of the present invention can be applied to various types of reactors including a catalyst reforming type reactor, and the use thereof is not limited. In addition, in the bayonet-type reaction tube of the present invention, since the fluid inlet and the fluid outlet are arranged on one end side, the inlet manifold and the outlet manifold connecting the plurality of bayonet-type reaction tubes are intensively arranged. Thus, a reactor such as a catalytic reforming reactor can be configured to be compact as a whole.
【０００８】特に、外側筒状本体の一端にフランジ部を
設け、外側筒状本体閉塞体をこのフランジ部にボルトを
用いて着脱可能に取付ければ、外側筒状本体閉塞体の取
り外し、取り付けの作業が容易になる。In particular, if a flange portion is provided at one end of the outer cylindrical main body and the outer cylindrical main body closing member is detachably attached to this flange portion using bolts, the outer cylindrical main body closing member can be removed and attached. Work becomes easier.
【０００９】また外側筒状本体閉塞体に、外側筒状本体
の内部に挿入される筒体の一端を固定し、この筒体の内
部を該筒体の他端側に内側筒状本体の一端が挿入される
空間を形成するように仕切り板によって二つに仕切り、
外側筒状本体閉塞体と仕切り板との間の空間に断熱材を
充填する構造を付加すると、外側筒状本体の一端のフラ
ンジ部及び外側筒状本体閉塞体の温度が高くなり過ぎる
のを阻止することができる。その結果両者間を結合する
ボルトの延びを抑えて両者間のシール性が低下するのを
確実に防止できる。One end of a cylindrical body inserted into the outer cylindrical body is fixed to the outer cylindrical body closing body, and the inside of the cylindrical body is connected to the other end of the cylindrical body by one end of the inner cylindrical body. Is divided into two by a partition plate so as to form a space into which is inserted,
Addition of a structure that fills the space between the outer cylindrical main body closing member and the partition plate with a heat insulating material prevents the temperature of the flange portion at one end of the outer cylindrical main body and the outer cylindrical main body closing member from becoming too high. can do. As a result, the extension of the bolt connecting the two can be suppressed, and the sealing performance between the two can be reliably prevented from deteriorating.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明のバイオネ
ット型反応管をハイドロカーボンを改質して水素を生成
する場合等に用いる触媒改質型反応炉に適用した例の一
部の概略断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図で
ある。これらの図において、１は内部に燃焼室２を有す
る炉本体である。炉本体１は、図１で見た状態で右側に
更に延びた形状を有する横長形状を有している。炉本体
１は、底壁１ａと、上壁１ｂと、幅方向（図１の紙面で
見た前後方向：図２の紙面で見た上下方向）に位置する
側壁１ｃ及び１ｄと、横方向（図１の紙面で見た左右方
向：図２の紙面で見た左右方向）の側壁１ｅ（図１及び
図２では一方の側壁だけが示されている。）を備えてい
る。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a part of an example in which a bayonet type reaction tube of the present invention is applied to a catalyst reforming type reaction furnace used for reforming hydrocarbons to generate hydrogen, etc. FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1. In these figures, reference numeral 1 denotes a furnace main body having a combustion chamber 2 therein. The furnace main body 1 has a horizontally long shape having a shape further extending rightward as viewed in FIG. The furnace main body 1 includes a bottom wall 1a, an upper wall 1b, side walls 1c and 1d positioned in a width direction (a front-back direction as viewed in FIG. 1: up-down direction as viewed in FIG. 2), and a lateral direction ( 1 is provided with a side wall 1e (only one side wall is shown in FIGS. 1 and 2).
【００１１】炉本体１の底壁１ａは、支持構造部３…に
よって支持されており、炉本体１の上には、蓄熱式燃焼
装置４を構成する複数の回転式蓄熱バーナ４ａ…や入口
マニホールド５および出口マニホールド６を収納する収
納スペース７を内部に備えた屋根構造体８が配置されて
いる。そして炉本体１の底壁１ａと上壁１ｂとを貫通す
るように、バイオネット型反応管からなる複数の反応管
９…が配置されている。The bottom wall 1a of the furnace main body 1 is supported by support structures 3. On the furnace main body 1, a plurality of rotary heat storage burners 4a. A roof structure 8 having therein a storage space 7 for storing the outlet manifold 5 and the outlet manifold 6 is disposed. A plurality of reaction tubes 9 composed of bayonet-type reaction tubes are arranged so as to penetrate the bottom wall 1a and the upper wall 1b of the furnace main body 1.
【００１２】蓄熱式燃焼装置４は、高温空気燃焼型蓄熱
式燃焼装置であり、高温空気燃焼技術を用いて燃焼を行
う燃焼装置である。この高温空気燃焼技術は、日本燃焼
学会、日本工業炉協会、財団法人宇宙環境利用推進セン
ターが協力して、通産省の援助のものと、ＮＥＤＯの事
業の一つとして開発された燃焼技術である。例えば、１
９９６年に発行された月刊「省エネルギー」９月号、ｖ
ｏｌ．４８Ｎｏ．１０にその内容が詳しく説明されてい
る。高温空気燃焼では、例えば燃焼用空気を８００℃〜
１０００℃以上の高温まで予熱し、かつ高速で燃焼室に
燃焼用空気を吹き込み、しかもその燃焼用空気中に燃料
を吹き込んで燃焼を行う。The regenerative combustion device 4 is a high-temperature air combustion type regenerative combustion device, and is a combustion device that performs combustion using high-temperature air combustion technology. This high-temperature air combustion technology is a combustion technology developed by the Ministry of International Trade and Industry and one of NEDO's businesses in cooperation with the Japan Combustion Society, the Japan Industrial Furnace Association, and the Space Environment Promotion Center. For example, 1
Monthly “Energy Conservation” September issue, published in 996, v
ol. 48 No. 10 details the contents. In high-temperature air combustion, for example, combustion air is
Combustion is performed by preheating to a high temperature of 1000 ° C. or more, blowing combustion air into the combustion chamber at a high speed, and blowing fuel into the combustion air.
【００１３】この例で具体的に用いることができる複数
の回転式蓄熱バーナ４ａの種々の構造に関しては、例え
ば特開平１−２２２１０２号公報等、米国特許第５，２
７５，５５６号、１９９２年に発行された月刊「省エネ
ルギー」Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．６、本出願の出願人である
千代田化工建設株式会社が１９９４年９月に発行して頒
布した千代田技報第１３号等の多くの公知文献に詳しく
説明されている。またこの種の回転式蓄熱バーナを用い
た工業炉に関しては、特開平６−３３７１１０号公報、
特開平６−２４１４３６号公報等に詳しく説明されてい
る。一般的な回転式蓄熱バーナ４ａは、燃料を吹き出す
バーナの後方に通気性を有する蓄熱体が配置され、この
蓄熱体の後方に燃焼用空気と排気ガスとを同時に蓄熱体
に流すための回転機構が配置されている。回転機構の回
転により、蓄熱体の内部には排気ガスが部分的に回転し
ながら連続的に流れてその部分に排気ガスの熱が蓄熱さ
れ、排気ガスが流れた部分に燃焼用空気が流されてその
部分に蓄熱された熱で燃焼用空気が所定の温度まで加熱
される。燃焼用空気の加熱温度は、回転機構の回転速
度、蓄熱体の通気性、蓄熱体の長さ等の要素によって決
まる。この例では燃焼用空気の温度が８００℃以上にな
るようにこれらの要素が決定されている。勿論このよう
な高温に耐えるように各部の材料も選択されている。そ
してこの回転機構の後方には、燃焼用空気を供給する空
気ダクトと排気ガスを排出する排気ガスダクトを有する
ダクト構造体が設けられ、更にこのダクト構造体の後方
には、燃焼用空気を空気ダクトに送り込む押し込み送風
機と排気ガスを排気ガスダクトから引き出す誘引送風機
が配置されている。本実施の形態のように、複数の回転
式蓄熱バーナ４ａを用いる場合には、各回転式蓄熱バー
ナのダクト構造体は、例えば１台の押し込み送風機と誘
引送風機によって燃焼用空気の供給と排気ガスの排気と
を行えるように、複数台のダクト構造体を集合させて構
成した集合構造を有している。なおこの実施の形態で、
複数の回転式蓄熱バーナを用いて高温燃焼を行う場合に
は、前述の通り、燃焼用空気の温度は８００℃以上とす
る。Regarding various structures of a plurality of rotary heat storage burners 4a that can be specifically used in this example, see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-222102 and US Pat.
No. 75,556, published in 1992 in the monthly “Energy Conservation” Vol. 22 No. 6. This is described in detail in many publicly known documents such as Chiyoda Technical Report No. 13 issued and distributed in September 1994 by Chiyoda Chemical Engineering Co., Ltd., the applicant of the present application. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-337110 discloses an industrial furnace using a rotary heat storage burner of this type.
This is described in detail in JP-A-6-241436. In a general rotary heat storage burner 4a, a heat storage body having air permeability is arranged behind a burner that blows out fuel, and a rotation mechanism for simultaneously flowing combustion air and exhaust gas to the heat storage body behind this heat storage body. Is arranged. Due to the rotation of the rotating mechanism, the exhaust gas flows continuously while partially rotating inside the heat storage body, the heat of the exhaust gas is stored in that part, and the combustion air flows in the part where the exhaust gas has flowed. The combustion air is heated to a predetermined temperature by the heat stored in that portion. The heating temperature of the combustion air is determined by factors such as the rotation speed of the rotating mechanism, the air permeability of the heat storage body, and the length of the heat storage body. In this example, these factors are determined so that the temperature of the combustion air becomes 800 ° C. or higher. Of course, the material of each part is selected so as to endure such a high temperature. A duct structure having an air duct for supplying combustion air and an exhaust gas duct for discharging exhaust gas is provided behind the rotation mechanism, and further behind the duct structure, an air duct for supplying combustion air is provided. And an induction blower for extracting exhaust gas from an exhaust gas duct. In the case where a plurality of rotary heat storage burners 4a are used as in the present embodiment, the duct structure of each rotary heat storage burner is supplied with combustion air and exhaust gas by, for example, one push-in blower and an induction blower. It has an assembly structure formed by assembling a plurality of duct structures so that exhaust can be performed. In this embodiment,
When performing high-temperature combustion using a plurality of rotary heat storage burners, the temperature of the combustion air is set to 800 ° C. or higher as described above.
【００１４】この例では、蓄熱式燃焼装置を複数の回転
式蓄熱バーナを用いて構成したが、いわゆる交番式蓄熱
バーナを用いて蓄熱式燃焼装置を構成してもよい。交番
式蓄熱バーナは、１つの蓄熱体全体に燃焼用空気と排気
ガスを交互に流して、燃焼用空気を蓄熱体の顕熱で加熱
するものであり、大別してバーナの燃焼を連続する連続
燃焼タイプと、バーナの燃焼を断続する断続燃焼タイプ
とがある。連続燃焼タイプのものとしては、例えば特開
平５−２５６４２３号公報や特開平６−１１１２１号公
報に示された交番式蓄熱バーナがある。この交番式蓄熱
バーナでは、１つのバーナに対して２つの蓄熱体を設け
る。そして一方の蓄熱体を通して排気ガスを排気し、他
方の蓄熱体を通して燃焼用空気を供給し、この排気ガス
の排気と燃焼用空気の供給をそれぞれの２つの蓄熱体で
交互に行う。また断続燃焼タイプの一例は、特開平１−
２２２１０２号公報の第１０図に示されている。この交
番式蓄熱バーナでは、１つのバーナと１つの蓄熱体とが
セットになった蓄熱バーナを２組用意する。そして１組
の蓄熱バーナで燃焼を行っているときには他の組の蓄熱
バーナは燃焼を停止し、交互に燃焼と停止を繰り返す。
このとき燃焼を行っている蓄熱バーナの蓄熱体を通して
燃焼用空気を燃焼室に供給し、燃焼を停止している蓄熱
バーナの蓄熱体を通して排気ガスを排気している。高温
空気燃焼を行う場合には、高温の空気に晒される部分に
可動部がない交番式蓄熱バーナは適している。したがっ
て本実施の形態においても、上記の２つのタイプのいず
れの交番式蓄熱バーナを用いて蓄熱式燃焼装置４を構成
してもよいのは勿論である。In this embodiment, the regenerative combustion device is constituted by using a plurality of rotary regenerative burners. However, the regenerative combustion device may be constituted by using a so-called alternating type regenerative burner. The alternating-type heat storage burner heats the combustion air by the sensible heat of the heat storage body by alternately flowing combustion air and exhaust gas through one heat storage body. There is a type and an intermittent combustion type in which the burner combustion is intermittent. As the continuous combustion type, for example, there is an alternating heat storage burner disclosed in JP-A-5-256423 and JP-A-6-11121. In this alternating heat storage burner, two heat storage bodies are provided for one burner. Then, the exhaust gas is exhausted through one of the heat accumulators, and the combustion air is supplied through the other heat accumulator. The exhaust gas and the combustion air are alternately supplied by the two heat accumulators. An example of an intermittent combustion type is disclosed in
This is shown in FIG. 10 of 222222. In this alternating heat storage burner, two sets of heat storage burners each including one burner and one heat storage body are prepared. When the combustion is performed by one set of the heat storage burners, the other set of the heat storage burners stops the combustion and alternately repeats the combustion and the stop.
At this time, combustion air is supplied to the combustion chamber through the regenerator of the regenerative burner that is burning, and exhaust gas is exhausted through the regenerator of the regenerative burner that has stopped combustion. In the case of performing high-temperature air combustion, an alternating-type heat storage burner having no movable portion in a portion exposed to high-temperature air is suitable. Therefore, also in the present embodiment, it is a matter of course that the regenerative combustion device 4 may be constituted by using any of the above-mentioned two types of alternating-type regenerative burners.
【００１５】この例で用いる本発明の実施の形態の一例
のバイオネット反応管９は、図３に示す構造を有してい
る。このバイオネット型反応管９は、両端部に溶接によ
り固定された環状のフランジ部９ａ及び９ｂを有する外
側筒状本体９ｃの一端（下端）の開口部が円板状の外側
筒状本体閉塞体９ｄによって塞がれた構造を有する外側
筒状構造体９ｅを備えている。外側筒状構造体９ｅの長
さは、約６ｍであり、外側筒状本体９ｃの本体部分（フ
ランジ部９ａ及び９ｂの間に位置する部分）の外径寸法
は１１４．３〜１６５．２ｍｍである。そして更に、外
側筒状本体９ｃの他端（上端）の開口部から外側筒状本
体９ｃの内部に挿入され一端（下端）側に通気構造を構
成する複数の貫通孔９ｆが形成された内側筒状本体９ｇ
と、内側筒状本体９ｇの他端（上端）を閉じるように内
側筒状本体９ｇの他端（上端）に固定され且つ外側筒状
本体９ｃの他端（上端）の開口部を塞ぐ内側筒状本体閉
塞体９ｈを備え、外側筒状本体９ｃの内周面と内側筒状
本体９ｇの外周面との間に触媒１０が充填される触媒充
填空間９ｉを形成するように構成された内側筒状構造体
９ｊを備えている。内側筒状本体９ｇの外径寸法は５
０．３〜１０１．２ｍｍである。また触媒１０のサイズ
は直径５ｍｍ球または１／４インチ×１／４インチのタ
ブレット形状のものが望ましい。A bayonet reaction tube 9 according to an embodiment of the present invention used in this example has a structure shown in FIG. The bayonet-type reaction tube 9 has an outer cylindrical body closed body having an opening at one end (lower end) of an outer cylindrical body 9c having annular flange portions 9a and 9b fixed to both ends by welding. An outer tubular structure 9e having a structure closed by 9d is provided. The length of the outer tubular structure 9e is about 6 m, and the outer diameter of the main body portion (the portion located between the flange portions 9a and 9b) of the outer tubular body 9c is 114.3 to 165.2 mm. is there. Further, an inner cylinder which is inserted into the outer cylindrical body 9c from an opening at the other end (upper end) of the outer cylindrical body 9c and has a plurality of through holes 9f forming a ventilation structure at one end (lower end). 9g
And an inner tube fixed to the other end (upper end) of the inner tubular body 9g so as to close the other end (upper end) of the inner tubular body 9g and closing an opening at the other end (upper end) of the outer tubular body 9c. Inner cylinder having a cylindrical main body closing body 9h and configured so as to form a catalyst charging space 9i filled with the catalyst 10 between the inner peripheral surface of the outer cylindrical main body 9c and the outer peripheral surface of the inner cylindrical main body 9g. Like structure 9j. The outer diameter of the inner cylindrical main body 9g is 5
0.3 to 101.2 mm. The size of the catalyst 10 is desirably a 5 mm diameter sphere or a 1/4 inch x 1/4 inch tablet.
【００１６】更にこの例では、外側筒状本体閉塞体９ｄ
に、円筒状の筒体９ｋが固定されている。この円筒状の
筒体９ｋは長手方向の途中の部分に仕切り板９ｍによっ
て仕切られている。そして外側筒状本体閉塞体９ｄと筒
体９ｋと仕切り板９ｍとによって囲まれた空間９ｎに
は、外側筒状本体閉塞体９ｄ及びフランジ部９ｂの温度
低下のためにセラミックファイバ等の断熱材９ｓが充填
されている。仕切り板９ｍよりも上の空間には、内側筒
状本体９ｇの一端が嵌合されている。また外側筒状本体
９ｃの上端部で、炉本体１の上壁１ｂから外に露出する
部分には改質の対象となる流体が流入する流体入口９ｏ
が形成され、外側筒状本体９ｃの外壁部には流体入口９
ｏと連通するように管状の管接続部９ｐが固定されてい
る。更に内側筒状構造体９ｊの内側筒状本体閉塞体９ｈ
の中央部には改質した流体が流出する流体出口９ｑが形
成されている。そして内側筒状本体閉塞体９ｈの外壁部
には、一端にフランジ部を有するエルボー管９ｒの他端
が流体出口９ｑと連通するように固定されている。Further, in this example, the outer cylindrical main body closing body 9d
, A cylindrical tubular body 9k is fixed. This cylindrical tubular body 9k is partitioned by a partition plate 9m at a part in the longitudinal direction. A space 9n surrounded by the outer cylindrical main body closing member 9d, the cylindrical body 9k, and the partition plate 9m is provided with a heat insulating material 9s such as ceramic fiber for lowering the temperature of the outer cylindrical main body closing body 9d and the flange portion 9b. Is filled. One end of the inner cylindrical main body 9g is fitted in the space above the partition plate 9m. A fluid inlet 9o through which a fluid to be reformed flows is provided at a portion of the upper end of the outer cylindrical body 9c which is exposed from the upper wall 1b of the furnace body 1.
Is formed on the outer wall of the outer cylindrical body 9c.
The tubular pipe connecting portion 9p is fixed so as to communicate with the pipe o. Furthermore, the inner cylindrical main body closing body 9h of the inner cylindrical structure 9j
A fluid outlet 9q through which the reformed fluid flows out is formed at the center of the. The other end of the elbow pipe 9r having a flange at one end is fixed to the outer wall of the inner cylindrical main body closing body 9h so as to communicate with the fluid outlet 9q.
【００１７】外側筒状本体閉塞体９ｄとフランジ部９ｂ
には図示していないがそれぞれ整合する複数の貫通孔が
周方向に所定の間隔あけて形成され、これら整合した複
数の貫通孔にそれぞれボルトが挿入され、これらボルト
にナットが締め付けられて、外側筒状本体閉塞体９ｄは
フランジ部９ｂに取り外し可能にまたは着脱可能に取付
けられている。内側筒状本体閉塞体９ｈとフランジ部９
ａにも図示していないがぞれぞれ整合する複数の貫通孔
が周方向に所定の間隔あけて形成され、これら整合した
複数の貫通孔にそれぞれボルトが挿入され、これらボル
トにナットが締め付けられて、内側筒状本体閉塞体９ｈ
はフランジ部９ａに取り外し可能にまたは着脱可能に取
付けられている。Outer cylindrical body closing member 9d and flange portion 9b
Although not shown in the figure, a plurality of aligned through holes are formed at predetermined intervals in the circumferential direction, bolts are respectively inserted into the aligned plurality of through holes, nuts are tightened to these bolts, and The tubular main body closing member 9d is detachably or detachably attached to the flange portion 9b. Inner cylindrical main body closing member 9h and flange portion 9
Although not shown in FIG. a, a plurality of through holes that are respectively aligned are formed at predetermined intervals in the circumferential direction, and bolts are inserted into the aligned plurality of through holes, and nuts are tightened to these bolts. 9h
Is detachably or removably attached to the flange portion 9a.
【００１８】このバイオネット型反応管９から、触媒１
０を交換する際に、触媒１０を抜き取る場合には、外側
筒状本体閉塞体９ｄをフランジ部９ｂから外し、重力で
触媒を下に落下させればよい。その際に内側筒状本体閉
塞体９ｈはフランジ部９ａから取り外し、内側筒状本体
９ｇを上下左右に振動させると、触媒１０の抜き取りが
容易になる。そして触媒を抜き取った後には、外側筒状
本体閉塞体９ｄをフランジ部９ｂに取り付け、内側筒状
本体閉塞体９ｈを上方に２００ｍｍほど引き上げて、外
側筒状本体９ｃの内周面と内側筒状本体９ｇの外周面と
の間に形成された触媒充填空間９ｉに触媒を１０を充填
する。この例では、外側筒状本体閉塞体９ｄに固定した
円筒状の筒体９ｋの長さが、内側筒状本体９ｇを上方に
２００ｍｍほど引き上げた場合でも、内側筒状本体９ｇ
と円筒状の筒体９ｋとの嵌合状態が解除されない寸法に
定めてあるので、触媒１０を充填したあとに内側筒状本
体９ｇを下方に下げる際に、触媒１０が内側筒状本体９
ｇの挿入の障害になるのを防止できる。From the bayonet-type reaction tube 9, the catalyst 1
When the catalyst 10 is withdrawn when replacing 0, the outer tubular main body closing member 9d may be removed from the flange portion 9b, and the catalyst may be dropped downward by gravity. At this time, if the inner tubular main body closing body 9h is detached from the flange portion 9a and the inner tubular main body 9g is vibrated up and down and left and right, the removal of the catalyst 10 becomes easy. After removing the catalyst, the outer cylindrical main body closing member 9d is attached to the flange portion 9b, and the inner cylindrical main body closing member 9h is pulled upward by about 200 mm, so that the inner peripheral surface of the outer cylindrical main body 9c and the inner cylindrical body are closed. The catalyst 10 is filled in the catalyst filling space 9i formed between the outer periphery of the main body 9g and the catalyst. In this example, even if the length of the cylindrical tubular body 9k fixed to the outer tubular body closing body 9d is raised by about 200 mm above the inner tubular body 9g, the inner tubular body 9g
When the inner cylindrical body 9 g is lowered after filling the catalyst 10, the catalyst 10 is set in such a manner that the fitted state between the inner cylindrical body 9 k and the cylindrical cylindrical body 9 k is not released.
This can prevent the insertion of g from becoming an obstacle.
【００１９】図１の例では、図２に示すように６台の回
転式蓄熱バーナ４ａ1 〜４ａ6 が一列に並べられて第１
のバーナ列４Ａが構成され、また更に６台の回転式蓄熱
バーナ４ｂ1 〜４ｂ6 が一列に並べられて第２のバーナ
列４Ｂが構成されている。そして複数の反応管９…は、
これら第１及び第２のバーナ列４Ａ及び４Ｂの間に、こ
れらのバーナ列４Ａ及び４Ｂに沿って４列の反応管列９
Ａ〜９Ｄを形成するように配置されている。図１に示す
ように、各反応管９…は、管接続部９ｐ及びエルボー管
９ｒが炉本体１の上壁１ｂの外側に露出し、外側筒状本
体閉塞体９ｄが炉本体１の底壁１ａの外側に露出し、且
つ熱膨張及び熱収縮による伸縮を許容する支持構造を介
して底壁１ａ及び上壁１ｂに対して取付けられている。
この支持構造は、従来の触媒改質型反応炉で用いられて
いる支持構造と同じであるので説明を省略する。In the example shown in FIG. 1, six rotary heat storage burners 4a1 to 4a6 are arranged in a line as shown in FIG.
And a rotary heat storage burner 4b1 to 4b6 is arranged in a row to form a second burner row 4B. And a plurality of reaction tubes 9 ...
Between these first and second burner rows 4A and 4B, four reaction tube rows 9 are arranged along these burner rows 4A and 4B.
A to 9D. As shown in FIG. 1, each of the reaction tubes 9 has a tube connection portion 9p and an elbow tube 9r exposed outside the upper wall 1b of the furnace main body 1, and an outer tubular main body closing body 9d is formed on the bottom wall of the furnace main body 1. It is attached to the bottom wall 1a and the top wall 1b through a support structure that is exposed to the outside of 1a and allows expansion and contraction due to thermal expansion and thermal contraction.
This support structure is the same as the support structure used in the conventional catalytic reforming type reactor, and the description is omitted.
【００２０】そして４列の反応管列９Ａ〜９Ｄを構成す
る各反応管９…の管接続部９ｐと改質の対象となる流体
が流れる入口マニホールド５との間は、反応管９…及び
入口マニホールド５の熱膨脹及び熱収縮を吸収する構造
のピッグテールまたはヘアピンと呼ばれる複数の入口側
連結管１１…によってそれぞれ連結されている。また各
反応管９…のエルボー管９ｒと改質された流体が流れる
出口側マニホールド６との間も、反応管９…及び出口マ
ニホールド６の熱膨脹及び熱収縮を吸収する構造の複数
の出口側連結管１２…によりそれぞれ連結されている。
なお入口マニホールド５及び出口マニホールド６に付随
して示した矢印は、流体の流れる方向を示している。The reaction tubes 9 and the inlet are located between the pipe connecting portion 9p of each of the reaction tubes 9 constituting the four reaction tube arrays 9A to 9D and the inlet manifold 5 through which the fluid to be reformed flows. The manifolds 5 are connected to each other by a plurality of inlet-side connecting pipes 11 called pigtails or hairpins having a structure for absorbing thermal expansion and thermal contraction. Also, between the elbow pipes 9r of each of the reaction tubes 9 and the outlet side manifold 6 through which the reformed fluid flows, a plurality of outlet side connections having a structure for absorbing the thermal expansion and thermal contraction of the reaction tubes 9 and the outlet manifold 6 are provided. The pipes 12 are connected to each other.
The arrows attached to the inlet manifold 5 and the outlet manifold 6 indicate the direction in which the fluid flows.
【００２１】この例では、４列の反応管列９Ａ〜９Ｄに
より、２列に配置されたバーナ列４Ａ及び４Ｂのバーナ
から出る高温燃焼ガスＦの輻射熱で加熱される１組の反
応管列が構成されている。１つの反応管列は、１４本の
反応管９により構成されている。そして隣接する２つの
反応管列９Ａと９Ｂ，９Ｂと９Ｃまたは９Ｃと９Ｄのう
ち一方の反応管列（例えば９Ａ）を構成する複数の反応
管９…と他方の反応管列（例えば９Ｂ）…を構成する複
数の反応管９…とは、４列の反応管列９Ａ〜９Ｄが横に
並ぶ方向に（図１および図２の紙面で見て左右の方向ま
たは第１および第２のバーナ列が延びる方向と直交する
方向に）向かって整列しないように（直線状に並ばない
ように）、千鳥状または互い違いに配置されている。こ
のような配置にすると、特別の工夫をしなくても前述の
入口連結管１１…及び出口連結管１２…を相互に干渉さ
せることなく簡単に配置することができる。In this example, four reaction tube rows 9A to 9D form one set of reaction tube rows heated by the radiant heat of the high-temperature combustion gas F emitted from the burners of the two burner rows 4A and 4B. It is configured. One reaction tube row is constituted by 14 reaction tubes 9. A plurality of reaction tubes 9 constituting one reaction tube array (eg, 9A) of two adjacent reaction tube arrays 9A and 9B, 9B and 9C or 9C and 9D and the other reaction tube array (eg, 9B). Are arranged in a direction in which four rows of reaction tubes 9A to 9D are arranged side by side (in the left-right direction or the first and second burner rows when viewed in the plane of FIG. 1 and FIG. 2). Are arranged in a staggered or staggered manner so that they do not line up (in a direction perpendicular to the direction in which they extend). With this arrangement, the above-described inlet connection pipes 11 and outlet connection pipes 12 can be easily arranged without interfering with each other without special measures.
【００２２】４列の反応管列９Ａ〜９Ｄは、１つの反応
管列を構成する複数の反応管９…のうち隣接する２つの
反応管９、９の中心間の寸法Ｌ1 が、反応管９の外径寸
法の１．８〜３倍になるようにそれぞれ構成されてい
る。また隣接する２つの反応管列（例えば反応管列９Ａ
と９Ｂ）の間には、一方の反応管列（９Ａ）を構成する
１つの反応管９の中心と他方の反応管列（９Ｂ）を構成
し且つ一方の反応管列（９Ａ）を構成する１つの反応管
９と隣接する１つの反応管９の中心との間の寸法Ｌ2
も、反応管９の外径寸法の１．８〜３倍になるように４
列の反応管列９Ａ〜９Ｄは構成されている。これらの寸
法Ｌ1 およびＬ2 が反応管９の外径寸法の１．８倍より
小さくなると、各反応管列の間の空間に温度差が生じ易
く、３倍以上にした場合には、４列の反応管列９Ａ〜９
Ｄの設置スペースが大きくなって設置面積に対する反応
効率が低下する。The four reaction tube rows 9A to 9D have a dimension L1 between the centers of two adjacent reaction tubes 9, 9 among a plurality of reaction tubes 9 constituting one reaction tube row. Are each configured to be 1.8 to 3 times the outer diameter of. Further, two adjacent reaction tube arrays (for example, reaction tube array 9A)
And 9B), the center of one reaction tube 9 constituting one reaction tube row (9A), the other reaction tube row (9B) and one reaction tube row (9A) are constituted. The dimension L2 between one reaction tube 9 and the center of one adjacent reaction tube 9
Is also 1.8 to 3 times the outer diameter of the reaction tube 9.
The reaction tube rows 9A to 9D of the rows are configured. If these dimensions L1 and L2 are smaller than 1.8 times the outer diameter of the reaction tube 9, a temperature difference is likely to occur in the space between the reaction tube rows. Reaction tube row 9A-9
The installation space of D increases, and the reaction efficiency with respect to the installation area decreases.
【００２３】燃焼室２内部の温度が８００℃以上になる
ように、蓄熱式燃焼装置４を用いて高温空気燃焼を行う
と、燃焼室２内の温度は高い温度でありながら、しかも
燃焼室内の温度場の温度差が大幅に改善される。そのた
め１組の反応管列を４列の反応管列９Ａ〜９Ｄにより構
成しても十分に各反応管列９…で改質反応を行わせるこ
とができて、反応効率を大幅に向上させることができ
る。When high-temperature air combustion is performed using the regenerative combustion device 4 so that the temperature inside the combustion chamber 2 becomes 800 ° C. or higher, the temperature inside the combustion chamber 2 is high, and the temperature inside the combustion chamber is high. The temperature difference of the temperature field is greatly improved. Therefore, even if one set of reaction tube rows is composed of four reaction tube rows 9A to 9D, the reforming reaction can be sufficiently performed in each of the reaction tube rows 9 to greatly improve the reaction efficiency. Can be.
【００２４】この例のように、バイオネット型反応管９
を用いると、反応管の長さ寸法は半減する。またバイオ
ネット型反応管９では一方の端部側に流体入口と流体出
口とが配置されることになるため、入口マニホールド５
及び出口マニホールド６を集中的に配置することができ
て、触媒改質型反応炉を全体的にコンパクトに構成する
ことができる。更にバイオネット型反応管を用いると、
内部においても自己熱交換があるために、流体出口９ｑ
から出る流体の温度が低くなる。例えば従来の反応管を
用いた場合の流体の出口温度が８００℃台であるとする
と、バイオネット型反応管を用いた場合の流体の出口温
度は６００℃台となる。そのため、温度設計が容易にな
り、従来のように反応管の出口に熱交換器を設ける必要
もなくなる。As in this example, the bayonet type reaction tube 9
The length dimension of the reaction tube is halved by using. Further, in the bayonet-type reaction tube 9, the fluid inlet and the fluid outlet are arranged at one end side, so that the inlet manifold 5
And the outlet manifold 6 can be centrally arranged, so that the catalytic reforming reactor can be made compact as a whole. Furthermore, if a bionet type reaction tube is used,
Fluid outlet 9q due to self heat exchange inside
The temperature of the fluid exiting is lower. For example, assuming that the fluid outlet temperature when using a conventional reaction tube is on the order of 800 ° C., the fluid outlet temperature when using a bayonet-type reaction tube is on the order of 600 ° C. This facilitates temperature design and eliminates the need to provide a heat exchanger at the outlet of the reaction tube as in the conventional case.
【００２５】なお上記の例では、第１及び第２のバーナ
列４Ａ及び４Ｂと４列の反応管列９Ａ〜９Ｄとの組み合
わせにより構成されるユニットが複数１つの炉本体１の
内部に配置されている。なおこの場合、各ユニットの間
に隔壁が設けられていてもよい。In the above example, a plurality of units each composed of a combination of the first and second burner rows 4A and 4B and the four reaction tube rows 9A to 9D are arranged inside one furnace body 1. ing. In this case, a partition may be provided between each unit.
【００２６】上記実施の形態においては、炉本体１の上
壁１ｂにのみ蓄熱式燃焼装置４を構成するバーナ４ａを
配置したが、バーナ４ａは炉本体１の底壁１ａにのみ設
けてもよいし、また炉本体１の上壁１ｂと底壁１ａの両
方に設けてもよい。更に、炉本体の側壁１ｃ，１ｄ及び
１ｅにバーナ４ａを設けるようにしてもよい。In the above embodiment, the burner 4a constituting the regenerative combustion device 4 is disposed only on the upper wall 1b of the furnace main body 1, but the burner 4a may be provided only on the bottom wall 1a of the furnace main body 1. Alternatively, it may be provided on both the top wall 1b and the bottom wall 1a of the furnace body 1. Further, a burner 4a may be provided on the side walls 1c, 1d and 1e of the furnace body.
【００２７】また上記の実施の形態では、４列の反応管
列で１組の反応管列を構成したが、３列の反応管列で１
組の反応管列を構成するようにしてもよい。In the above embodiment, one set of reaction tube rows is constituted by four reaction tube rows, but one set of reaction tube rows is constituted by three reaction tube rows.
A set of reaction tube rows may be configured.
【００２８】[0028]
【発明の効果】本発明のバイオネット型反応管によれ
ば、触媒を交換する際に、外側筒状本体閉塞体を取り外
すことにより、簡単に触媒を抜き取ることができて、触
媒の交換作業が非常に簡単になる利点が得られる。According to the bayonet-type reaction tube of the present invention, when the catalyst is replaced, the catalyst can be easily removed by removing the outer cylindrical main body closing member, and the catalyst replacement operation can be performed. It has the advantage of being very simple.
【図１】本発明のバイオネット型反応管を反応管に用い
た触媒改質型反応炉の一例の一部の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a part of an example of a catalytic reforming type reactor using a bayonet type reaction tube of the present invention as a reaction tube.
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図３】図１の例で用いる本発明のバイオネット型反応
管の実施の形態の一例の構造を示す一部省略概略断面図
である。3 is a partially omitted schematic cross-sectional view showing a structure of an example of an embodiment of a bayonet-type reaction tube of the present invention used in the example of FIG.
１ 炉本体 ２ 燃焼室 ４ 蓄熱式燃焼装置 ５ 入口マニホールド ６ 出口マニホールド ９ バイオネット型反応管 ９ａ，９ｂ フランジ部 ９ｃ 外側筒状本体 ９ｄ 外側筒状本体閉塞体 ９ｅ 外側筒状構造体 ９ｇ 内側筒状本体 ９ｈ 内側筒状本体閉塞体 ９ｉ 触媒充填空間 ９ｊ 内側筒状構造体 ９ｋ 筒体 ９ｍ 仕切り板 ９ｏ 流体入口 ９ｑ 流体出口 ９ｓ 断熱材 １０ 触媒 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace main body 2 Combustion chamber 4 Regenerative combustion apparatus 5 Inlet manifold 6 Outlet manifold 9 Bionette type reaction tube 9a, 9b Flange part 9c Outer cylindrical body 9d Outer cylindrical body closed body 9e Outer cylindrical structure 9g Inner cylindrical structure Main body 9h Inner cylindrical main body closing body 9i Catalyst filling space 9j Inner cylindrical structure 9k Cylindrical body 9m Partition plate 9o Fluid inlet 9q Fluid outlet 9s Insulation material 10 Catalyst
Claims (3)
有する外側筒状構造体と、 前記外側筒状本体の他端の開口部から前記外側筒状本体
の内部に挿入され一端側に通気構造を有する内側筒状本
体及び前記内側筒状本体の他端を閉じるように前記内側
筒状本体の前記他端に固定され且つ前記外側筒状本体の
前記他端の開口部を塞ぐ内側筒状本体閉塞体を備え、前
記外側筒状本体の内周面と前記内側筒状本体の外周面と
の間に触媒が充填される触媒充填空間を形成するように
構成された内側筒状構造体とを具備し、 前記外側筒状本体の前記他端側に流体入口が形成され、 前記内側筒状構造体の前記内側筒状本体閉塞体に流体出
口が形成されているバイオネット型反応管であって、 前記外側筒状構造体の前記外側筒状本体は両端に開口部
を有する筒状をなしており、前記外側筒状本体の前記一
端が着脱可能な外側筒状本体閉塞体により閉塞されてい
ることを特徴とするバイオネット型反応管。1. An outer tubular structure having a structure in which one end of an outer tubular body is closed, and inserted into the outer tubular body through an opening at the other end of the outer tubular body to one end. An inner cylindrical body having a ventilation structure and an inner cylinder fixed to the other end of the inner cylindrical body so as to close the other end of the inner cylindrical body, and closing an opening of the other end of the outer cylindrical body. Inner tubular structure having a tubular main body closing body and configured to form a catalyst-filled space filled with a catalyst between an inner peripheral surface of the outer tubular main body and an outer peripheral surface of the inner tubular main body. A bayonet-type reaction tube, wherein a fluid inlet is formed on the other end side of the outer tubular body, and a fluid outlet is formed on the inner tubular body closure of the inner tubular structure. The outer cylindrical body of the outer cylindrical structure has openings at both ends. And a cylindrical shape, bayonet-type reaction tube, characterized in that it is closed one end of said outer cylindrical body by possible outer cylindrical body closure detachable.
ジ部が設けられ、前記外側筒状本体閉塞体は前記フラン
ジ部にボルトを用いて着脱可能に取付けられていること
を特徴とする請求項１に記載のバイオネット型反応管。2. The method according to claim 1, wherein a flange portion is provided at the one end of the outer cylindrical main body, and the outer cylindrical main body closing body is detachably attached to the flange portion using a bolt. Item 2. A bayonet-type reaction tube according to item 1.
筒状本体の内部に挿入される筒体の一端が固定され、前
記筒体の内部は該筒体の他端側に前記内側筒状本体の前
記一端が挿入される空間を形成するように仕切り板によ
って二つに仕切られており、前記外側筒状本体閉塞体と
前記仕切り板との間の空間には断熱材が充填されている
ことを特徴とする請求項２に記載のバイオネット型反応
管。3. An end of a tubular body inserted into the outer tubular body is fixed to the outer tubular body closing body, and the inside of the tubular body is connected to the other end of the tubular body by the inner side. The cylindrical body is divided into two by a partition plate so as to form a space into which the one end is inserted, and a space between the outer cylindrical body closing member and the partition plate is filled with a heat insulating material. The bayonet-type reaction tube according to claim 2, wherein
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35726497A JP4041568B2 (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Bionette type reaction tube |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35726497A JP4041568B2 (en) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | Bionette type reaction tube |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11179189A true JPH11179189A (en) | 1999-07-06 |
| JP4041568B2 JP4041568B2 (en) | 2008-01-30 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP4041568B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008062233A (en) * | 2002-07-22 | 2008-03-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Reactor using self-heat exchange type heat exchanger |
| JP2013245125A (en) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Ti:Kk | Hydrogen generator |
| KR20200002517A (en) * | 2018-06-29 | 2020-01-08 | 제이엔케이히터(주) | Reformer |
-
1997
- 1997-12-25 JP JP35726497A patent/JP4041568B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2013245125A (en) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Ti:Kk | Hydrogen generator |
| KR20200002517A (en) * | 2018-06-29 | 2020-01-08 | 제이엔케이히터(주) | Reformer |
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|---|---|
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