WO2005077821A1 - Selective oxydation reaction apparatus - Google Patents

Selective oxydation reaction apparatus Download PDF

Info

Publication number
WO2005077821A1
WO2005077821A1 PCT/JP2004/001450 JP2004001450W WO2005077821A1 WO 2005077821 A1 WO2005077821 A1 WO 2005077821A1 JP 2004001450 W JP2004001450 W JP 2004001450W WO 2005077821 A1 WO2005077821 A1 WO 2005077821A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chamber
gas
selective oxidation
reformed gas
reactor
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/001450
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Mizusawa
Sakae Chijiiwa
Original Assignee
Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. filed Critical Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd.
Priority to CA002521698A priority Critical patent/CA2521698A1/en
Priority to PCT/JP2004/001450 priority patent/WO2005077821A1/en
Publication of WO2005077821A1 publication Critical patent/WO2005077821A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • 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
    • B01J8/04—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 the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—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 the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0461—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 the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds
    • B01J8/0469—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 the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds the beds being superimposed one above the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • 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
    • B01J8/04—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 the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0492—Feeding reactive fluids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • C01B3/58—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids including a catalytic reaction
    • C01B3/583—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids including a catalytic reaction the reaction being the selective oxidation of carbon monoxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00504—Controlling the temperature by means of a burner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00548—Flow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0435—Catalytic purification
    • C01B2203/044—Selective oxidation of carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/047—Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
    • 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

Definitions

  • the structure of the entire apparatus becomes simple, leading to cost reduction.
  • the CO is reduced to a few ppm and is introduced from the humidifier 7 to the anode 8b of the polymer electrolyte fuel cell 8 (see FIG. 1).
  • a cooling medium such as cooling water is supplied to the coolers 2la and 26a to perform cooling, and the temperature of the reformed gases 22a and 22b undergoes an oxidation reaction.
  • the flow rate of the oxidizing air 23 is large, so that the reformed gas 22a and the oxidizing air 23 can be easily mixed without a gas mixer.
  • the inside of the reactor main body 32 is partitioned by upper and lower two-stage perforated plates 37, 38 formed by punching metal or the like provided with a large number of holes, and the perforated plates 37, 3 in the reactor main body 31 are formed.
  • a selective oxidation catalyst containing Ru or the like as an active component is loaded in the chamber 39 formed between the eight.
  • a communication tube is not required for the reactor main bodies 31 and 32 of the selective oxidation reactor 6, and the reformed gas reacted with the second-stage reactor main body 32 and the oxidation gas are not required.
  • a separate gas mixer is not required to mix the working air, so the equipment can be downsized, and the reactor bodies 31 and 32 are compactly stored in a narrow cylindrical space 17. As a result, the space of the apparatus can be saved.
  • the double cylinder has a partially cut-out structure, the center of the double cylinder and the cut-out part are not part of the other components of the fuel reformer, such as the combustion shown in Fig. 2.

Abstract

A selective oxidation reaction apparatus, comprising a selective oxidation reactor (6) having a plurality of reactor bodies (31) and (32) formed in double cylindrical shapes partly cut out in the peripheral direction and partitioned by a partition wall (33), the reactor bodies (31) and (32) further comprising chambers (36) and (39) partitioned by upper and lower porous plates (34), (35), (37), and (38) allowing modification gas mixed with oxidation air to pass therethrough and filled with selective oxidation catalysts, wherein a gas mixing tube (49) having modification gas inlet holes (49a), allowing the modification gas from the chamber (36) to flow therein, drilled in the outer periphery thereof, allowing the oxidation air (48) to lead from the tip side therein to mix with the modification gas, and capable of feeding the modification gas mixed with the oxidation air (48) into a chamber (51) formed at the upper part of the chamber (39) of the reactor body (32) is installed in a chamber (47) formed at the upper part of the chamber (36). As a result, the selective oxidation reactor can be reduced in size to compactly store in a small cylindrical space.

Description

明 細 書 選択酸化反応装置 技術分野  Description Selective oxidation reactor Technical field
本発明は燃料改質装置に適用される選択酸化反応装置に関する。 背景技術  The present invention relates to a selective oxidation reaction device applied to a fuel reformer. Background art
一般に、 燃料電池は、 水の電気分解とは逆に水素と酸素を結合させて、 その時に発生する電気と熱を取り出すものであり、 その発電効率の高さや 環境への適合性から、 家庭用燃料電池コージエネレーションシステムや燃 料電池自動車としての開発が盛んに行われているが、 そうした燃料電池の 燃料となる水素は、 ナフサ、 灯油等の石油系燃料や都市ガス等を改質器で 改質して製造される。  In general, a fuel cell combines hydrogen and oxygen, as opposed to electrolysis of water, to extract electricity and heat generated at that time. Fuel cell cogeneration systems and fuel cell vehicles are being actively developed.Hydrogen, which is the fuel for such fuel cells, is used to convert petroleum fuels such as naphtha and kerosene, city gas, etc. into reformers. It is manufactured by modification.
第 1図は改質器が設けられる設備の一例として、 定置式の固体高分子型 燃料電池 （P E F C : P o l yme r E l e c t r o l y t e F u e 1 C e l l ) の全体系統を表わすものであって、 1は改質器、 2は改質 器 1から排出される排ガスの熱により水を蒸発させて水蒸気を発生させる 水蒸発器、 3は前記排ガスの熱によりナフサ等の原燃料を気化させる原燃 料気化器、 4は改質器 1へ供給する原料ガスの脱硫を行う脱硫器、 5は改 質器 1で改質した改質ガスを冷却水で所要温度 （およそ 2 0 0〜 2 5 0 °C 前後） に温度降下させ、 COと H20を 〇2と112に変換する低温シフト コンバ一夕、 6は低温シフトコンバ一夕 5を通過した改質ガスを冷却水で 冷却し、 式 （ I ) により示される酸化反応によって COを除去する選択酸 化反応器、 7は選択酸化反応器 6を通過した改質ガスを加湿する加湿器、 8は力ソード 8 aとアノード 8 bを有する固体高分子型燃料電池、 6 0は 力ソード 8 aからの出口ガスが導かれると共に出口ガスから水分を回収し、 残余のガスを排気し得るようにしたドレンセパレー夕である。Fig. 1 shows the entire system of a stationary polymer electrolyte fuel cell (PEFC: Polyelectrolyte Fue 1 Cell) as an example of equipment equipped with a reformer. Is a reformer, 2 is a water evaporator that evaporates water by the heat of exhaust gas discharged from the reformer 1 to generate water vapor, and 3 is a raw fuel that evaporates raw fuel such as naphtha by the heat of the exhaust gas. A vaporizer, 4 is a desulfurizer that desulfurizes the raw material gas supplied to the reformer 1, and 5 is a reformed gas reformed in the reformer 1 at the required temperature (approximately 200 to 250 ° C) with cooling water. C before and after). to the temperature drop, the CO and H 2 0 〇 2 and 11 low temperature shift converter for converting 2 into Isseki, 6 cools the reformed gas passing through the 5 cold Shifutokonba Isseki with cooling water, the formula ( I) A selective oxidation reactor that removes CO by the oxidation reaction indicated by I), 7 humidifies the reformed gas that has passed through the selective oxidation reactor 6. humidifier, Reference numeral 8 denotes a polymer electrolyte fuel cell having a power source 8a and an anode 8b, and 60 denotes a device that guides an outlet gas from the power source 8a, collects water from the outlet gas, and exhausts remaining gas. This is the evening paradise.
Figure imgf000004_0001
Figure imgf000004_0001
第 1図に示される設備においては、 水が水蒸発器 2で水蒸気とされ、 且 つナフサ等の原燃料が原燃料気化器 3で気化されて原料ガスとされ、 前記 水蒸気を混合した原料ガスが脱硫器 4へ導かれ、 該脱硫器 4で脱硫された 原料ガスが改質器 1へ導かれ、 該改質器 1で改質された改質ガスが低温シ フ 卜コンバータ 5と選択酸化反応器 6と加湿器 7とを介して固体高分子型 燃料電池 8のァノード 8 bへ導かれると共に、 空気が加湿器 7を介して固 体高分子型燃料電池 8の力ソード 8 aへ導かれ、 発電が行われるようにな つている。  In the equipment shown in FIG. 1, water is converted into steam in a water evaporator 2 and raw fuel such as naphtha is vaporized in a raw fuel vaporizer 3 to form a raw material gas. Is fed to the desulfurizer 4, the raw material gas desulfurized in the desulfurizer 4 is led to the reformer 1, and the reformed gas reformed in the reformer 1 is selectively oxidized with the low-temperature shift converter 5. The air is guided to the anode 8 b of the polymer electrolyte fuel cell 8 via the reactor 6 and the humidifier 7, and the air is guided to the power source 8 a of the polymer electrolyte fuel cell 8 via the humidifier 7. However, power is being generated.
又、 前記アノード 8 bから排出されるアノードオフガスは、 改質器 1に おける燃料ガスとして再利用される一方、 前記力ソード 8 aから出口ガス と共に排出された水は、 ドレンセパレー夕 6 0において出口ガスから分離 され、 固体高分子型燃料電池 8と選択酸化反応器 6と低温シフトコンバー 夕 5のそれぞれの冷却水、 並びに原料ガスに混合される水蒸気の一部とし て用いられるようになつている。  The anode off-gas discharged from the anode 8 b is reused as fuel gas in the reformer 1, while the water discharged together with the outlet gas from the power source 8 a is discharged in a drain parade 60. Separated from the outlet gas, it is used as the cooling water for the polymer electrolyte fuel cell 8, the selective oxidation reactor 6, and the low-temperature shift converter 5, and as part of the steam mixed with the raw material gas. I have.
従来、 前記改質器 1 と、 その関連機器としての水蒸発器 2、 原燃料気化 器 3、 脱硫器 4、 低温シフトコンバータ 5、 及び選択酸化反応器 6は、 燃 料改質装置として一つのュニッ 卜にまとめられており、 斯かる燃料改質装 置としては、 例えば特開 2 0 0 3— 3 2 7 4 0 5号公報で開示したパーナ 燃焼タイプの装置が提案されている。  Conventionally, the reformer 1 and its related equipment, a water evaporator 2, a raw fuel vaporizer 3, a desulfurizer 4, a low-temperature shift converter 5, and a selective oxidation reactor 6 are one type of fuel reformer. For example, a Pana combustion type apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-327405 has been proposed as such a fuel reforming apparatus.
特開 2 0 0 3— 3 2 7 4 0 5号公報で開示した燃料改質装置は第 2図、 第 3図に示され、 図中、 第 1図に示すものと同一の符号を付した部分は同 一のものを表わしている。 第 2図、 第 3図中に示す燃料改質装置では、 改 質器 1 とその関連機器 （水蒸発器 2、 原燃料気化器 3、 脱硫器 4、 低温シ フ トコンバータ 5、 及び選択酸化反応器 6 ) とからなるユニッ トに対し、 内筒 9 aと外筒 9 bとの間に断熱層 9 cが形成される断熱容器 9を被せて 覆うことにより、 燃料改質装置を構成するようにしている。 The fuel reformer disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-327045 is shown in FIGS. 2 and 3, in which the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are used. Part is the same It represents one thing. 2 and 3, the reformer 1 and its related equipment (water evaporator 2, raw fuel vaporizer 3, desulfurizer 4, low-temperature shift converter 5, and selective oxidation) The fuel reformer is constructed by covering the unit consisting of the reactor 6) with an insulating container 9 in which a heat insulating layer 9c is formed between the inner cylinder 9a and the outer cylinder 9b. Like that.
この燃焼改質装置の場合、 前記断熱容器 9の内筒 9 a自体を改質器 1の 一部として利用するようにし、 該内筒 9 aの内部における中心部に、 燃焼 器 1 0から噴射される燃焼ガスが流通する炉筒 1 1 を配置すると共に、 該 炉筒 1 1 と前記内筒 9 aとの間に燃焼ガスの流路 1 2を形成し、 該流路 1 2内に、 内部に改質触媒 （図示せず） が装填され原料ガスを流通させてそ の改質を行うための複数 （第 2図、 第 3図の例では 6本） の改質管 1 3を 並設し、 改質器 1を構成するようにしてある。 なお、 前記改質管 1 3は、 内管 1 3 aと外管 1 3 bとからなる二重管構造としてあり、 原料ガスを内 管 1 3 aと外管 1 3 bとの間に形成される空間内を上昇させて前記燃焼ガ スと熱交換させた後、 その上端で折り返して内管 1 3 a内の空間を下降さ せるようにしてある。  In the case of this combustion reformer, the inner cylinder 9a of the heat insulating container 9 itself is used as a part of the reformer 1, and the inner part of the inner cylinder 9a is injected from the combustor 10 into the center. A furnace tube 11 through which the combustion gas to be circulated is arranged, and a combustion gas passage 12 is formed between the furnace tube 11 and the inner tube 9a. A plurality of (six in the examples of FIGS. 2 and 3) reforming tubes 13 for loading a reforming catalyst (not shown) therein to circulate the raw material gas and reform the raw material gas are arranged in parallel. And constitute a reformer 1. The reforming tube 13 has a double tube structure including an inner tube 13a and an outer tube 13b, and a raw material gas is formed between the inner tube 13a and the outer tube 13b. After the heat is exchanged with the combustion gas by ascending the space to be heated, the upper end thereof is turned back to lower the space in the inner tube 13a.
前記改質器 1の炉筒 1 1は、 ベースプレート 1 4から立設されたベース 内筒 1 6の上端部に連結配置してあり、 ベースプレート 1 4の外周端縁か ら立上がる長さの短いベース外筒 1 5の上端部に対し、 前記断熱容器 9の 下端部を図示していないポルト · ナツ ト等の締結手段により着脱自在とな るよう気密に接続し、 前記ベースプレート 1 4とベース内筒 1 6とベース 外筒 1 5と断熱容器 9の内筒 9 aとで画成され且つ前記燃焼ガスの流路 1 2に連通する筒状の空間 1 7内に、 前記改質器 1の関連機器としての水蒸 発器 2、 原燃料気化器 3、 脱硫器 4、 低温シフトコンバータ 5、 及び選択 酸化反応器 6を配設するようにしてある。 前記ベース内筒 1 6の内部には、 前記燃焼器 1 0へ空気を供給するため の空気流路 1 8を形成すると共に、 その軸心部に、 前記燃焼器 1 0へ燃料 ガスとしてアノードオフガスを供給するためのアノードオフガス供給管 1 9を配設し、 又、 起動時或は定常の燃焼時には、 燃焼用燃料供給管 2 0か ら前記燃焼器 1 0へ燃焼用燃料を供給するようにしてある。 而して、 起動 時には燃料として燃焼用燃料が用いられ、 定常の燃焼時には、 アノードォ フガス及び燃焼用燃料が混合されて用いられるようになつている。 The furnace tube 11 of the reformer 1 is connected to the upper end of a base inner tube 16 erected from the base plate 14 and has a short length rising from the outer peripheral edge of the base plate 14. The lower end of the heat insulating container 9 is air-tightly connected to the upper end of the base outer tube 15 by a fastening means such as a port nut (not shown) so that the lower end of the heat insulating container 9 can be detachably attached. In a cylindrical space 17 defined by the cylinder 16, the base outer cylinder 15 and the inner cylinder 9 a of the heat insulating container 9, and communicating with the combustion gas flow path 12, the reformer 1 Water vaporizer 2, raw fuel vaporizer 3, desulfurizer 4, low-temperature shift converter 5, and selective oxidation reactor 6 are installed as related equipment. An air flow path 18 for supplying air to the combustor 10 is formed inside the base inner cylinder 16, and an anode off-gas is provided as a fuel gas to the combustor 10 at the axial center thereof. An anode off-gas supply pipe 19 for supplying fuel is provided, and at the time of start-up or steady combustion, fuel for combustion is supplied from the fuel supply pipe 20 for combustion to the combustor 10. It is. Thus, combustion fuel is used as fuel at the time of startup, and anode-off gas and combustion fuel are used as a mixture during steady combustion.
第 2図、 第 3図の燃料改質装置においては、 断熱容器 9をユニッ トに被 せるだけで断熱層 9 cの施工が行われるため、 断熱層 9 cの施工の手間が 大幅に軽減され、 しかも、 改質器 1内の触媒交換や点検等のメンテナンス の際には、 断熱容器 9を開放するだけで済み、 迅速に作業を行うことがで さる。  In the fuel reformer shown in Fig. 2 and Fig. 3, since the insulation layer 9c is constructed simply by covering the heat insulation container 9 on the unit, the labor for constructing the insulation layer 9c is greatly reduced. In addition, when performing maintenance such as replacement of the catalyst in the reformer 1 and inspection, it is only necessary to open the heat-insulating container 9 and work can be performed quickly.
又、 容器として内筒 9 aと外筒 9 bとの間に断熱層 9 cが形成される断 熱容器 9を採用しているため、 断熱性能が極めて高くなり、 断熱層 9 じの 容積が低減され、 装置を小型化することが可能となる一方、 放散熱量が抑 えられ、 熱効率の向上にも役立つこととなる。 なお、 高性能断熱容器の一 形態として真空断熱が考えられる。  In addition, since the thermal insulation container 9 in which the heat insulating layer 9c is formed between the inner cylinder 9a and the outer cylinder 9b is used as a container, the heat insulating performance is extremely high, and the volume of the heat insulating layer 9 is reduced. This reduces the size and size of the equipment, while reducing the amount of heat dissipated, which also helps to improve thermal efficiency. In addition, vacuum insulation can be considered as one form of the high-performance insulation container.
更に、 断熱容器 9の内筒 9 a内部を改質器 1の燃焼ガスの流路 1 2とし ているため、 装置全体の構造が単純となり、 コストダウンにつながり、 更 に、 前記改質器 1を、 燃焼器 1 0から噴射される燃焼ガスが流通する炉筒 1 1 と、 該炉筒 1 1 と断熱容器 9の内筒 9 aとの間に形成される燃焼ガス の流路 1 2に並設され且つ内部に改質触媒が装填され原料ガスを流通させ てその改質を行うための複数の改質管 1 3とから構成してあるため、 改質 管 1 3の多重管化と燃焼器 1 0での高温燃焼による放射伝熱利用により改 質器 1の全長を短くすることが可能となり、 これに伴って、 水蒸発器 2、 原燃料気化器 3、 脱硫器 4、 低温シフトコンバータ 5、 選択酸化反応器 6 等の関連機器を改質器 1の下側に配置でき、 燃料改質装置の高さを低くす ることができる。 Further, since the inside of the inner cylinder 9a of the heat insulating container 9 is used as the flow path 12 for the combustion gas of the reformer 1, the structure of the entire apparatus becomes simple, leading to cost reduction. Into the furnace tube 11 through which the combustion gas injected from the combustor 10 flows, and the combustion gas flow path 12 formed between the furnace tube 11 and the inner tube 9 a of the heat insulating container 9. Since it is composed of a plurality of reforming tubes 13 arranged side by side and loaded with a reforming catalyst therein to circulate the raw material gas to perform the reforming, the reforming tubes 13 can be formed into multiple tubes. The use of radiant heat transfer by high-temperature combustion in the combustor 10 makes it possible to shorten the overall length of the reformer 1, and accordingly, the water evaporator 2, Related equipment such as raw fuel vaporizer 3, desulfurizer 4, low-temperature shift converter 5, and selective oxidation reactor 6 can be placed below reformer 1, and the height of the fuel reformer can be reduced. .
なお、 通常運転時には、 改質器 1には原燃料から生成した原料ガスが供 給され、 燃料ガスであるアノードオフガスを燃焼させた燃焼ガスは、 改質 器 1 と、 水蒸発器 2並びに原燃料気化器 3において原料ガスと熱交換し、 およそ 2 0 0 °C程度に温度が下がり、 低温シフ トコンバータ 5や選択酸化 反応器 6における反応の温度レベルになるため、 前記燃焼ガスの流路とな る筒状の空間 1 7内に低温シフトコンバ一夕 5や選択酸化反応器 6等の反 応器を剥き出しで配置しても不要な熱交換が起こる虞はない。  During normal operation, the reformer 1 is supplied with the raw material gas generated from the raw fuel, and the combustion gas obtained by burning the anode off-gas as the fuel gas is supplied to the reformer 1, the water evaporator 2, and the raw gas. The fuel gas exchanges heat with the raw material gas in the fuel vaporizer 3, and the temperature drops to about 200 ° C., and reaches the temperature level of the reaction in the low-temperature shift converter 5 and the selective oxidation reactor 6. Even if bare reactors such as the low-temperature shift converter 5 and the selective oxidation reactor 6 are disposed in the cylindrical space 17, unnecessary heat exchange does not occur.
こうして、 装置の小型化並びに熱効率向上を図ることができ、 更に、 断 熱層 9 cの施工の手間を大幅に低減し得、 メンテナンスも容易に行うこと ができる。  In this way, the size of the device can be reduced and the thermal efficiency can be improved. Further, the labor for installing the heat insulation layer 9c can be greatly reduced, and the maintenance can be performed easily.
上述のように、第 2図、第 3図に示すパーナ燃焼式の燃料改質装置は種々 の優れた利点を有する。 一方、 上述の選択酸化反応器 6では、 導入された 改質ガス中の種々の成分から選択的に濃度が数千 P p mの C Oを酸化反応 により数 P p m以下の濃度に低減しなければならない。 而して、 この濃度 の低減のためには反応温度を一定にする必要がある。 従って多くの場合、 選択酸化反応器 6としては 2〜 3段の多段反応器を用いるようにしている。 なお、 選択酸化反応器 6に導入される改質ガスは、 H 2が約 5 9 %、 C O が約 0 . 5 %、 C 0 2が約 1 9 %、 H 2〇が約 2 1 . 5 %である。 As described above, the Pana combustion type fuel reformer shown in FIGS. 2 and 3 has various excellent advantages. On the other hand, in the selective oxidation reactor 6 described above, CO having a concentration of several thousand Ppm must be selectively reduced from the various components in the introduced reformed gas to a concentration of several Ppm or less by an oxidation reaction. . Therefore, in order to reduce this concentration, it is necessary to keep the reaction temperature constant. Therefore, in many cases, a multi-stage reactor having two or three stages is used as the selective oxidation reactor 6. Incidentally, the reformed gas introduced into the selective oxidation reactor 6, H 2 is about 5 9%, CO is approximately 0. 5%, C 0 2 is about 1 9%, H 2 〇 about 2 1.5 %.
第 4図には、 燃料改質装置に適用される一般的な選択酸化反応器におい て反応器本体が 2組の場合の装置フローの概要を図示している。 図中、 2 1は低温シフ トコンバータ 5 (第 1図、 第 2図参照） から送給されて酸化 用空気 2 3が混合された改質ガス 2 2 aが導入される上流側の反応器本体、 2 4は反応器本体 2 1からの改質ガス 2 2 aに酸化用空気 2 5を混合する ためのガス混合器、 2 6は酸化用空気 2 5が混合されてガス混合器 2 4か ら送給された改質ガス 2 2 bが導入される下流側の反応器本体であり、 反 応器本体 2 1， 2 6は冷却器 2 1 a， 2 6 aを備えていると共に、 内部に R u等を活性成分とする選択酸化触媒が装填されている。 Fig. 4 shows the outline of the equipment flow when a general selective oxidation reactor applied to a fuel reformer has two sets of reactor bodies. In the figure, reference numeral 21 denotes an upstream reactor into which a reformed gas 22a, which is fed from a low-temperature shift converter 5 (see FIGS. 1 and 2) and mixed with oxidizing air 23, is introduced. Body, Reference numeral 24 denotes a gas mixer for mixing the oxidizing air 25 with the reformed gas 22 a from the reactor body 21, and reference numeral 26 denotes a gas mixer from which the oxidizing air 25 is mixed. This is the downstream reactor body into which the supplied reformed gas 22b is introduced. The reactor bodies 21 and 26 are equipped with coolers 21a and 26a and A selective oxidation catalyst containing Ru or the like as an active component is loaded.
第 4図の装置フローに示す選択酸化反応器では、 低温シフトコンバ一夕 5からの数千 p p mの C Oを含む改質ガスに酸化用空気 2 3が加えられて 混合され、 酸化用空気 2 3が混合された改質ガス 2 2 aは反応器本体 2 1 へ導入され、 触媒の作用により式 （ I ) で示す酸化反応が行われて C Oが 減少し、 反応器本体 2 1からガス混合器 2 4へ送給されて酸化用空気 2 5 と混合される。 ガス混合器 2 4で生成された酸化用空気 2 5を混合された 改質ガス 2 2 bは反応器本体 2 6へ導入され、 反応器本体 2 1におけるの と同様にして酸化反応が行われ、 C Oが数 p p mに減少して、 加湿器 7か ら固体高分子型燃料電池 8のアノード 8 bへ導入される （第 1図参照）。 反応器本体 2 1 , 2 6では冷却器 2 l a , 2 6 aに冷却水等の冷却媒体 が供給されて冷却が行われ、 改質ガス 2 2 a , 2 2 bの温度は酸化反応が 行われ易い 1 2 0 t：〜 2 0 0 °C、 好ましくは 1 5 0 °Cに制御される。 又、 反応器本体 2 1の入口側では、 酸化用空気 2 3の流量も多いため特にガス 混合器を設けなくても改質ガス 2 2 aと酸化用空気 2 3は容易に混合でき るが、反応器本体 2 6の入口側では、酸化用空気 2 5の流量は少ないため、 改質ガス 2 2 aと酸化用空気 2 5との混合は難しく、 このため改質ガス 2 2 aと酸化用空気 2 5が十分に混合し得るよう、 ガス混合器 2 4が必要と なる。 .  In the selective oxidation reactor shown in the equipment flow of Fig. 4, the oxidizing air 23 is added to the reformed gas containing several thousand ppm of CO from the low-temperature shift converter 5 and mixed, and the oxidizing air 23 is produced. The mixed reformed gas 22 a is introduced into the reactor body 21, and the oxidation reaction represented by the formula (I) is carried out by the action of the catalyst to reduce CO. 4 and mixed with oxidizing air 25. The reformed gas 22 b mixed with the oxidizing air 25 generated by the gas mixer 24 is introduced into the reactor main body 26, and the oxidation reaction is performed in the same manner as in the reactor main body 21. Then, the CO is reduced to a few ppm and is introduced from the humidifier 7 to the anode 8b of the polymer electrolyte fuel cell 8 (see FIG. 1). In the reactor bodies 21 and 26, a cooling medium such as cooling water is supplied to the coolers 2la and 26a to perform cooling, and the temperature of the reformed gases 22a and 22b undergoes an oxidation reaction. 120 t: easy to control: controlled to 200 ° C., preferably 150 ° C. Also, at the inlet side of the reactor main body 21, the flow rate of the oxidizing air 23 is large, so that the reformed gas 22a and the oxidizing air 23 can be easily mixed without a gas mixer. On the inlet side of the reactor body 26, the flow rate of the oxidizing air 25 is small, so that it is difficult to mix the reformed gas 22a with the oxidizing air 25. A gas mixer 24 is required so that the working air 25 can be sufficiently mixed. .
第 4図に示す選択酸化反応器において、 複数の反応器本体 2 1 , 2 6を 設けると、 通常は反応器本体 2 1 , 2 6を繋ぐため連絡管が必要となる。 又、 反応器本体 2 1， 2 6が一般的な円筒形状の場合には、 複数並設した 場合には、反応器本体 2 1， 2 6間に空隙が形成され、 この空隙が狭いと、 空隙を他の機器の配置に有効利用することができず、 空隙はデッ ドスべ一 スになる。 又、 上述のように反応器本体 2 1 , 2 6の間にガス混合器 2 4 を設けなければならない。 従って、 選択酸化反応器を全体的に小型化する ことができない。 In the selective oxidation reactor shown in FIG. 4, when a plurality of reactor bodies 21 and 26 are provided, a connecting pipe is usually required to connect the reactor bodies 21 and 26. When the reactor bodies 21 and 26 have a general cylindrical shape, when a plurality of reactor bodies are arranged in parallel, a gap is formed between the reactor bodies 21 and 26. The void cannot be used effectively for the placement of other equipment, and the void is dead-based. Further, the gas mixer 24 must be provided between the reactor main bodies 21 and 26 as described above. Therefore, the size of the selective oxidation reactor cannot be reduced as a whole.
更に、 第 4図に示す選択酸化反応器を第 2図に示す燃料改質装置に適用 する場合には、 装置構成上、 選択酸化反応器は、 円筒形のベース内筒 1 6 とベース内筒 1 6の外側に同心状に配置された断熱容器 9の内筒 9 aと、 ベース外筒 1 5とにより形成される空間 1 7内に収納しなければならなレ しかるに、 選択酸化反応器は小型にしなければ上記空間 1 7に収納する ことはできず、 従って選択酸化反応器の構造に工夫が必要となる。  Further, when the selective oxidation reactor shown in FIG. 4 is applied to the fuel reformer shown in FIG. 2, the selective oxidation reactor has a cylindrical base inner cylinder 16 and a base inner cylinder due to the configuration of the apparatus. However, the selective oxidation reactor must be housed in the space 17 formed by the inner cylinder 9 a of the heat insulating container 9 concentrically arranged outside the outer cylinder 16 and the outer cylinder 15 of the base. Unless the size is reduced, it cannot be accommodated in the space 17 described above.
本発明は上述の実情に鑑み、 改質器の関連機器としての選択酸化反応装 置を小型にして燃料改質装置の筒状の狭い空間内にコンパク 卜に収納させ、 装置の省スペース化を図り得るようにすることを目的としてなしたもので ある。 発明の開示  In view of the above circumstances, the present invention reduces the size of the selective oxidation reaction device as a device related to the reformer and stores it in a compact space in the narrow cylindrical space of the fuel reformer to reduce the space of the device. The purpose is to make it possible. Disclosure of the invention
本発明の選択酸化反応装置は、 燃料改質装置の筒状の空間内に、 改質器 の関連機器として配置された選択酸化反応装置であって、  The selective oxidation reaction device of the present invention is a selective oxidation reaction device disposed as a related device of a reformer in a cylindrical space of a fuel reformer,
前記選択酸化反応装置は、 周方向の一部が切り欠かれた二重円筒状に形 成されると共に、 周方向へ仕切られた複数列の反応器本体を備え、  The selective oxidation reactor is formed in a double cylindrical shape with a part cut off in the circumferential direction, and includes a plurality of circumferentially partitioned reactor bodies.
各反応器本体は、 酸化用ガスが混合された改質ガスが流通し得るように した多孔板により仕切られてそれぞれ三つの室を備えると共に中央の室に は選択酸化触媒が装填され、 改質ガスは、 各反応器本体における選択酸化触媒が装填された室を上方 向又は下方向に送給されて選択酸化触媒の作用により酸化用ガスと反応し て C Oを除去し得るよう構成され、 Each reactor body is partitioned by a perforated plate through which a reformed gas mixed with an oxidizing gas can flow, and is provided with three chambers, and a central oxidation chamber is loaded with a selective oxidation catalyst. The reformed gas is sent upward or downward through the chamber of each reactor body in which the selective oxidation catalyst is loaded, and is configured to react with the oxidizing gas by the action of the selective oxidation catalyst to remove CO. ,
改質ガスが所定の列の反応器本体から次の列の反応器本体に送給される 際には、 改質ガスは、 当該列の反応器本体における選択酸化触媒が装填さ れた室から上方又は下方の多孔板を流通して当該列の反応器本体における 選択酸化触媒が装填されていない室に配置されたガス混合管内にその外周 に設けた改質ガス導入孔から導入されるよう構成され、  When the reformed gas is sent from one row of the reactor bodies to the next row of the reactor bodies, the reformed gas flows from the chamber of the reactor body of the row where the selective oxidation catalyst is loaded. A configuration in which the gas flows through the upper or lower perforated plate and is introduced through a reformed gas introduction hole provided on the outer periphery into a gas mixing tube arranged in a chamber of the reactor body in the row where the selective oxidation catalyst is not loaded. And
前記ガス混合管内では、 改質ガスは改質ガス導入孔とは異なる部分から 導入された酸化用ガスと混合され、 酸化用ガスの混合された改質ガスはガ ス混合管から次の列の反応器本体の選択酸化触媒が装填されていない、 前 記ガス混合管の配置された室に連設された室に送給し得るよう構成され、 最終列の反応器本体からは、 選択酸化触媒が装填された室を通過した改 質ガスが取り出されるよう構成したものである。  In the gas mixing tube, the reformed gas is mixed with the oxidizing gas introduced from a portion different from the reformed gas inlet, and the reformed gas mixed with the oxidizing gas flows from the gas mixing tube to the next row. The reactor is configured so that it can be fed to the chamber connected to the chamber where the gas mixing pipe is located, where the selective oxidation catalyst of the reactor body is not loaded. It is configured so that the reformed gas that has passed through the chamber loaded with is extracted.
又、 本発明の選択酸化反応装置は、 燃料改質装置の筒状の空間内に、 改 質器の関連機器として配置された選択酸化反応装置であって、  Further, the selective oxidation reaction device of the present invention is a selective oxidation reaction device disposed as a related device of a reformer in a cylindrical space of a fuel reformer,
前記選択酸化反応装置は、 周方向の一部が切り欠かれた二重円筒状に形 成されると共に、 周方向へ仕切られた複数列の反応器本体を備え、  The selective oxidation reactor is formed in a double cylindrical shape with a part cut off in the circumferential direction, and includes a plurality of circumferentially partitioned reactor bodies.
各反応器本体は、 酸化用ガスが混合された改質ガスが流通し得るように した上下の多孔板により仕切られて上下の多孔板間に選択酸化触媒が装填 された室を備え、  Each reactor body is provided with a chamber which is partitioned by upper and lower perforated plates through which a reformed gas mixed with an oxidizing gas can flow, and in which a selective oxidation catalyst is loaded between the upper and lower perforated plates,
前記反応器本体のうち改質ガス流れ方向奇数列の反応器本体においては、 下部の多孔板と底板との間の室から、 前記選択酸化触媒が装填された室 に酸化用ガスが混合された改質ガスが送給されるように構成されると共に、 上部の多孔板と天井板との間の室には、 一端側から送給された酸化用ガ スと、 前記選択酸化触媒が装填された室から送給されて外周に設けた複数 の改質ガス導入孔から導入された改質ガスとを混合させ、 酸化用ガスが混 合された改質ガスを次の偶数列の反応器本体における上部の多孔板と天井 板との間の室に送給し得るようにしたガス混合管が設けられ、 In the reactor body of the odd-numbered rows in the reformed gas flow direction of the reactor body, the oxidizing gas was mixed from the chamber between the lower perforated plate and the bottom plate into the chamber in which the selective oxidation catalyst was loaded. It is configured to supply reformed gas, and the chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate is provided with an oxidation gas supplied from one end side. And a reforming gas fed from a plurality of reforming gas introduction holes provided on the outer periphery of the chamber, which is supplied from the chamber in which the selective oxidation catalyst is loaded, and is mixed with the oxidizing gas. A gas mixing tube is provided to allow gas to be delivered to the chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate in the next even-numbered reactor body;
前記反応器本体のうち改質ガス流れ方向偶数列の反応器本体においては、 上部の多孔板と天井板との間の室から、 前記選択酸化触媒が装填された 室に酸化用ガスが混合された改質ガスが送給されるように構成されると共 下部の多孔板と底板との間の室には、 一端側から送給された酸化用ガス と、 前記選択酸化触媒が装填された室から送給されて外周に設けた複数の 改質ガス導入孔から導入された改質ガスとを混合させ、 酸化用ガスが混合 された改質ガスを次の奇数列の反応器本体における下部の多孔板と底板と の間の室に送給し得るようにしたガス混合管が設けられ、  In the reactor body of the even numbered row in the reformed gas flow direction of the reactor body, an oxidizing gas is mixed from a chamber between an upper perforated plate and a ceiling plate into a chamber loaded with the selective oxidation catalyst. When the reformed gas is supplied, the chamber between the perforated plate and the bottom plate at the bottom is filled with the oxidizing gas supplied from one end side and the selective oxidation catalyst. The reformed gas supplied from the chamber is mixed with the reformed gas introduced from a plurality of reformed gas introduction holes provided on the outer periphery, and the reformed gas mixed with the oxidizing gas is mixed in the lower portion of the next odd-numbered reactor body. A gas mixing tube adapted to be supplied to the chamber between the perforated plate and the bottom plate of
最終列の反応器本体からは、 選択酸化触媒が装填された室を通過した改 質ガスを取り出し得るよう構成したものである。  The reformed gas that has passed through the chamber loaded with the selective oxidation catalyst can be extracted from the reactor body in the last row.
更に本発明の選択酸化反応装置は、 燃料改質装置の筒状の空間内に、 改 質器の関連機器として配置された選択酸化反応装置であって、  Further, the selective oxidation reaction device of the present invention is a selective oxidation reaction device arranged as a related device of a reformer in a cylindrical space of a fuel reformer,
前記選択酸化反応装置は、 周方向の一部が切り欠かれた二重円筒状に形 成されると共に、 周方向へ仕切られた複数列の反応器本体を備え、  The selective oxidation reactor is formed in a double cylindrical shape with a part cut off in the circumferential direction, and includes a plurality of circumferentially partitioned reactor bodies.
各反応器本体は、 酸化用ガスが混合された改質ガスが流通し得るように した上下の多孔板により仕切られて上下の多孔板間に選択酸化触媒が装填 された室を備え、  Each reactor body is provided with a chamber which is partitioned by upper and lower perforated plates through which a reformed gas mixed with an oxidizing gas can flow, and in which a selective oxidation catalyst is loaded between the upper and lower perforated plates,
前記反応器本体のうち改質ガス流れ方向奇数列の反応器本体においては、 上部の多孔板と天井板との間の室から、 前記選択酸化触媒が装填された 室に酸化用ガスが混合された改質ガスが送給されるように構成されると共 に、 In the reactor body of the odd-numbered rows in the reformed gas flow direction of the reactor body, an oxidizing gas is mixed from a chamber between an upper perforated plate and a ceiling plate into a chamber loaded with the selective oxidation catalyst. Is configured to supply To
下部の多孔板と底板との間の室には、 一端側から送給された酸化用ガス と、 前記選択酸化触媒が装填された室から送給されて外周に設けた複数の 改質ガス導入孔から導入された改質ガスとを混合させ、 酸化用ガスが混合 された改質ガスを次の偶数列の反応器本体における下部の多孔板と底板と の間の室に送給し得るようにしたガス混合管が設けられ、  An oxidizing gas supplied from one end side and a plurality of reforming gas supplied from a chamber loaded with the selective oxidation catalyst and provided on the outer periphery are introduced into a chamber between the lower perforated plate and the bottom plate. The reformed gas introduced through the holes is mixed, and the reformed gas mixed with the oxidizing gas can be supplied to the chamber between the lower perforated plate and the bottom plate in the next even-numbered reactor body. A gas mixing tube is provided,
前記反応器本体のうち改質ガス流れ方向偶数列の反応器本体においては、 下部の多孔板と底板との間の室から、 前記選択酸化触媒が装填された室 に酸化用ガスが混合された改質ガスが送給されるように構成されると共に、 上部の多孔板と天井板との間の室には、 一端側から送給された酸化用ガ スと、 前記選択酸化触媒が装填された室から送給されて外周に設けた複数 の改質ガス導入孔から導入された改質ガスとを混合させ、 酸化用ガスが混 合された改質ガスを次の奇数列の反応器本体における上部の多孔板と天井 板との間の室に送給し得るようにしたガス混合管が設けられ、  In the reactor bodies in the even-numbered rows in the reformed gas flow direction of the reactor body, the oxidizing gas was mixed from the chamber between the lower perforated plate and the bottom plate into the chamber in which the selective oxidation catalyst was loaded. The reforming gas is supplied, and the chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate is loaded with the oxidizing gas supplied from one end side and the selective oxidation catalyst. Mixed with reformed gas supplied from a plurality of reformed gas introduction holes provided on the outer periphery of the reactor main body in the next odd-numbered row. A gas mixing pipe is provided so as to be able to feed into the chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate at
最終列の反応器本体からは、 選択酸化触媒が装填された室を通過した改 質ガスを取り出し得るよう構成したものである。  The reformed gas that has passed through the chamber loaded with the selective oxidation catalyst can be extracted from the reactor body in the last row.
本発明の選択酸化反応装置は、 反応器本体内の酸化用ガスの混合した改 質ガスを冷却する手段を設けたものである。  The selective oxidation reaction apparatus of the present invention is provided with means for cooling the reformed gas mixed with the oxidizing gas in the reactor body.
本発明によれば、 下流側の反応器本体で反応させるための改質ガスと酸 化用ガスを混合するために別置きのガス混合器が不要となるため、 装置の 小型化が可能となり且つ狭い筒状の室内にコンパク トに収納できる結果、 装置の省スペース化が可能となる。  According to the present invention, a separate gas mixer is not required for mixing the reforming gas and the oxidizing gas for the reaction in the downstream reactor body, so that the apparatus can be downsized and As it can be stored compactly in a narrow cylindrical room, the space of the device can be saved.
又、 反応器本体は、 二重円筒の一部を切り欠いた構造であるため、 二重 円筒部の中心部や切り欠いた部分は、 燃料改質装置の他の構成機器をまと まった状態で通すスペースとすることができ、 スペースの有効活用が可能 でデッドスペースが生じることがない。 In addition, since the reactor body has a structure in which a part of the double cylinder is cut off, the central part and the notched part of the double cylinder unite other components of the fuel reformer. It can be a space that can be passed in a state, and the space can be used effectively No dead space occurs.
更に、 上流側の反応器本体で C〇の除去された改質ガスに混合される酸 化用ガスは、 ガス混合管で十分効率的に混合されるため、 下流側の反応器 本体で C Oを良好に除去することができる。 図面の簡単な説明  Furthermore, the oxidizing gas mixed with the reformed gas from which C で has been removed in the upstream reactor body is sufficiently efficiently mixed in the gas mixing pipe, so that CO is reduced in the downstream reactor body. It can be removed well. Brief Description of Drawings
第 1図は改質器が設けられる設備の一例を示す全体系統図、 第 2図は燃 料改質装置の一例を示す縦断正面図、 第 3図は第 2図の I I I 一 I I I方 向矢視図、 第 4図は燃料改質装置に適用される一般的な選択酸化反応器に おいて反応器本体が 2組の場合の装置フローの概要図である。  Fig. 1 is an overall system diagram showing an example of equipment in which a reformer is provided, Fig. 2 is a vertical sectional front view showing an example of a fuel reformer, and Fig. 3 is a direction arrow III-III in Fig. 2. FIG. 4 is a schematic view of an apparatus flow in a general selective oxidation reactor applied to a fuel reforming apparatus when there are two sets of reactor bodies.
第 5図は本発明の燃料改質装置の選択酸化反応装置の実施例の平面図で、 第 2図の V— V方向矢視図、 第 6図は第 5図に示す選択酸化反応装置を展 開して示す正面図で、 第 7図の V I — V I方向矢視図、 第 7図は第 6図の V I I - V I I方向矢視図、 第 8図は第 6図の V I I I 一 V I I I方向矢 視図、 第 9図は第 6図の I X方向矢視図、 第 1 0図は第 6図の X方向矢視 図、 第 1 1図は第 6図の X I方向矢視図、 第 1 2図は第 5図に示す選択酸 化反応装置の概略斜視図、 第 1 3図は第 1 2図に示す選択酸化反応装置に おける第一列目の反応器本体の上部の室に収納したガス混合管を示す斜視 図である。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 5 is a plan view of an embodiment of the selective oxidation reaction device of the fuel reformer of the present invention, and is a view taken in the direction of the arrows V--V in FIG. 2, and FIG. 6 shows the selective oxidation reaction device shown in FIG. Fig. 7 is a view in the direction of arrow VI-VI in Fig. 7, Fig. 7 is a view in the direction of arrow VII-VII in Fig. 6, and Fig. 8 is an arrow in direction VIII-VIII in Fig. 6. 9, FIG. 9 is a view taken in the direction of the arrow IX in FIG. 6, FIG. 10 is a view taken in the direction of the arrow X in FIG. 6, FIG. 11 is a view taken in the direction of the arrow XI in FIG. 6, FIG. The figure is a schematic perspective view of the selective oxidation reactor shown in Fig. 5, and Fig. 13 is the gas stored in the upper chamber of the first row reactor body in the selective oxidation reactor shown in Fig. 12. It is a perspective view showing a mixing tube. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第 5図〜第 1 3図は本発明の実施例であって、 図中、 第 2図と同一の符 号を付した部分は同一物を表わす。  FIGS. 5 to 13 show an embodiment of the present invention, in which the same reference numerals as in FIG. 2 denote the same parts.
而して、 本実施例においては、 燃料改質装置に適用される選択酸化反応 器 6の平面形状は、第 2図の V— V方向断面図である第 5図に示すごとく、 円周方向の一部を切り欠いた二重円筒形状で、 ベースプレート 1 4とべ一 ス内筒 1 6とベース外筒 1 5と断熱容器 9の内筒 9 aとで画成され且つ燃 焼ガスの流路 1 2に連通する筒状の空間 1 7内に配置されている。 Thus, in this embodiment, the selective oxidation reaction applied to the fuel reformer is As shown in FIG. 5, which is a cross-sectional view taken along the line V--V in FIG. 2, the container 6 has a double cylindrical shape with a part cut off in the circumferential direction, and has a base plate 14 and a base inner cylinder. It is arranged in a cylindrical space 17 which is defined by 16, a base outer cylinder 15 and an inner cylinder 9 a of the heat insulating container 9 and communicates with a combustion gas flow path 12.
選択酸化反応器 6は、 第 6図〜第 1 3図に詳細に示すように、 二重円筒 形状の第一列目の反応器本体 3 1 と、 該反応器本体 3 1の円周方向側面に 仕切り板 3 3を介して接続された二重円筒形状の第二列目の反応器本体 3 2とを備えて、 円周方向を仕切られた複数列に形成されており、 円周方向 の一部は繋がらず切り欠かれた形状となっている。 而して、 反応器本体 3 1 , 3 2の内径 D 1は、 ベース内筒 1 6の外径よりも僅かに大きく、 反応 器本体 3 1， 3 2を空間 1 7に収納した際には、 反応器本体 3 1， 3 2の 内周はべ一ス内筒 1 6の外周にぴったりと合致するようになっている。 反応器本体 3 1は、 大径円弧状の外周板 3 1 aと小径円弧状の内周板 3 1 bと、 外周板 3 1 a及び内周板 3 1 bの上端を接続するよう配置された 天井板 3 1 c と、 外周板 3 1 a及び内周板 3 1 bの下端を接続するよう配 置された底板 3 1 dと、 反応器本体 3 2から離反した側部を覆う側板 3 1 e と、 前記仕切り板 3 3とにより、 密閉された二重円弧容器状に形成され ている。  As shown in detail in FIGS. 6 to 13, the selective oxidation reactor 6 includes a double-cylindrical first-row reactor body 31 and a circumferential side surface of the reactor body 31. And a double-cylindrical second-row reactor body 32 connected through a partition plate 3 3 to form a plurality of circumferentially-divided rows. Some parts are not connected and are cut out. Thus, the inner diameter D 1 of the reactor bodies 3 1, 3 2 is slightly larger than the outer diameter of the base inner cylinder 16, and when the reactor bodies 3 1, 3 2 are stored in the space 17, The inner circumferences of the reactor bodies 31 and 32 exactly match the outer circumference of the base inner cylinder 16. The reactor body 31 is disposed so as to connect the large-diameter circular outer plate 31a, the small-diameter circular inner peripheral plate 31b, and the upper ends of the outer peripheral plate 31a and the inner peripheral plate 31b. The ceiling plate 31c, the bottom plate 31d arranged to connect the lower ends of the outer peripheral plate 31a and the inner peripheral plate 31b, and the side plate 3 covering the side separated from the reactor body 32 1 e and the partition plate 33 form a closed double-arc container.
反応器本体 3 1内は、 多数の孔が設けられたパンチングメタル等により 形成された上下二段の多孔板 3 4 , 3 5により仕切られ、 反応器本体 3 1 内の多孔板 3 4 , 3 5間に形成された室 3 6には、 R u等を活性成分とす る選択酸化触媒が装填されている。  The inside of the reactor main body 31 is partitioned by upper and lower two-stage perforated plates 34, 35 formed by punching metal or the like provided with a number of holes, and the perforated plates 34, 3 in the reactor main body 31 are formed. A selective oxidation catalyst containing Ru or the like as an active component is loaded in the chamber 36 formed between the five.
反応器本体 3 2は、 大径円弧状の外周板 3 2 aと小径円弧状の内周板 3 2 bと、 外周板 3 2 a及び内周板 3 2 bの上端を接続するよう配置された 天井板 3 2 c と、 外周板 3 2 a及び内周板 3 2 bの下端を接続するよう配 置された底板 3 2 dと、 反応器本体 3 1から離反した側部を覆う側板 3 2 eと、 前記仕切り板 3 3とにより、 密閉された二重円弧容器状に形成され ている。 The reactor body 32 is arranged so as to connect the large-diameter arc-shaped outer peripheral plate 32a, the small-diameter arc-shaped inner peripheral plate 32b, and the upper ends of the outer peripheral plate 32a and the inner peripheral plate 32b. The ceiling plate 3 2c is connected to the lower ends of the outer plate 32a and the inner plate 32b. The bottom plate 32 d placed, the side plate 32 e covering the side away from the reactor main body 31, and the partition plate 33 form a closed double-arc container shape.
従って、 反応器本体 3 1， 3 2は反応器本体 3 1， 3 2それぞれの一部 を形成する仕切り板 3 3を間において接合されて全体として円周方向の一 部を切り欠いた略二重円筒容器状に形成されており、 反応器本体 3 1， 3 2を繋ぐための連絡管は必要のない構成になっている。  Therefore, the reactor main bodies 31 and 32 are joined with the partition plate 33 forming a part of each of the reactor main bodies 31 and 32 therebetween, so that the entirety of the reactor main bodies 31 and 32 is partially cut off in the circumferential direction. It is formed in the shape of a heavy cylindrical container, and does not require a connecting pipe for connecting the reactor bodies 31 and 32.
反応器本体 3 2内は、 多数の孔が設けられたパンチングメタル等により 形成された上下二段の多孔板 3 7， 3 8により仕切られ、 反応器本体 3 1 内の多孔板 3 7， 3 8間に形成された室 3 9には、 R u等を活性成分とす る選択酸化触媒が装填されている。  The inside of the reactor main body 32 is partitioned by upper and lower two-stage perforated plates 37, 38 formed by punching metal or the like provided with a large number of holes, and the perforated plates 37, 3 in the reactor main body 31 are formed. A selective oxidation catalyst containing Ru or the like as an active component is loaded in the chamber 39 formed between the eight.
反応器本体 3 1内における多孔板 3 5と底板 3 1 dとの間の室 4 0に改 質ガス 4 1 aを供給し得るよう、 側板 3 1 eには改質ガス供給管 4 2が接 続されている。すなわち、改質ガス供給管 4 2は、室 4 0と連通するよう、 側板 3 1 e下端部に直接接続される水平部 4 2 aと、 水平部 4 2 aに接続 されて反応器本体 3 1の上端部近傍まで延在する垂直部 4 2 bと、 垂直部 4 2 bの上端近傍に接続された水平部 4 2 c とを備え、 垂直部 4 2 b内に はォリイフィス 4 3が設けられている。 而して、 改質ガス 4 1 aは、 改質 ガス供給管 4 2の水平部に接続された垂直管路下端から改質ガス供給管 4 2へ送給し得るようになっている。  A reformed gas supply pipe 42 is provided on the side plate 31e so that the reformed gas 41a can be supplied to the chamber 40 between the perforated plate 35 and the bottom plate 31d in the reactor body 31. It is connected. That is, the reformed gas supply pipe 42 is connected to the chamber 40, and the horizontal part 42a directly connected to the lower end of the side plate 31e and the horizontal part 42a so as to communicate with the chamber 40. It has a vertical portion 4 2 b extending to the vicinity of the upper end of 1 and a horizontal portion 4 2 c connected near the upper end of the vertical portion 4 2 b, and an orifice 43 is provided in the vertical portion 4 2 b. Have been. Thus, the reformed gas 41 a can be supplied to the reformed gas supply pipe 42 from the lower end of the vertical pipe connected to the horizontal portion of the reformed gas supply pipe 42.
改質ガス供給管 4 2の垂直部 4 2 b内における上流側のオリィフィス 4 3よりも上方位置には、 第一段目の反応器本体 3 1における酸化反応に供 する酸化用空気 4 4を垂直部 4 2 b内の上方側のオリィフィス 4 3よりも 上流側に導入し得るよう、 酸化用空気供給管 4 5が挿入されている。 酸化 用空気供給管 4 5は、 改質ガス供給管 4 2の垂直部 4 2 b外で水平に曲折 し、 水平端部には、 下方から酸化用空気 4 4を送給し得るようになつてい る。 At a position above the orifice 43 on the upstream side in the vertical portion 42b of the reformed gas supply pipe 42, oxidation air 44 used for the oxidation reaction in the first stage reactor body 31 is provided. An oxidizing air supply pipe 45 is inserted so that it can be introduced upstream of the upper orifice 43 in the vertical section 42b. The oxidation air supply pipe 45 is bent horizontally outside the vertical section 42b of the reformed gas supply pipe 42. The horizontal end can be supplied with oxidizing air 44 from below.
反応器本体 3 1内における多孔板 3 4と天井板 3 1 c との間の室 4 7に は、 平面形状が円弧状で反応器本体 3 2における酸化反応に供する酸化用 空気 4 8を送給し得るようにしたガス混合管 4 9が挿通されている。 ガス 混合管 4 9は反応器本体 3 1から外部へ延在し、 外部先端には、 酸化用空 気 4 8を下方から導入し得るようになつている。  In a chamber 47 between the perforated plate 34 and the ceiling plate 31c in the reactor body 31, oxidizing air 48 for use in the oxidation reaction in the reactor body 32 having a planar shape of an arc is sent. A gas mixing tube 49 adapted to be supplied is inserted. The gas mixing tube 49 extends from the reactor main body 31 to the outside, and an oxidation air 48 can be introduced into the outer end from below.
ガス混合管 4 9の先端は、 仕切り板 3 3に外周を溶接等で完全にシール されるよう接続されて、 反応器本体 3 2における多孔板 3 7と天井板 3 2 c との間の室 5 1側に開口していると共に、 外周部には多数の改質ガス導 入孔 4 9 aが穿設されており、 反応器本体 3 1において室 3 6を上昇して 来て多孔板 3 4を通り室 4 7に導入された改質ガスは、 改質ガス導入孔 4 9 aからガス混合管 4 9内に導入されるようになっている。  The distal end of the gas mixing pipe 49 is connected to the partition plate 33 so that the outer periphery is completely sealed by welding or the like, and the space between the perforated plate 37 and the ceiling plate 3 2c in the reactor body 32 is formed. 5 In addition to the opening on the 1 side, a large number of reformed gas introduction holes 49a are drilled in the outer periphery, and the chamber 36 rises in the reactor body 31 and the perforated plate 3 The reformed gas introduced into the chamber 47 passing through 4 is introduced into the gas mixing pipe 49 from the reformed gas introduction hole 49a.
而して、 改質ガスと酸化用空気 4 8はガス混合管 4 9内で良好に混合さ れて反応器本体 3 2の室 5 1に導入されるようになっている。  Thus, the reformed gas and the oxidizing air 48 are mixed well in the gas mixing tube 49 and introduced into the chamber 51 of the reactor main body 32.
反応器本体 3 2の側板 3 2 eには、 多孔板 3 8と底板 3 2 dとの間の室 5 2に連通するよう、 改質ガス取り出し管 5 3が接続されており、 改質ガ ス取り出し管 5 3の先端からは、 改質ガス 4 1 bを下方へ送給し得るよう になっている。  A side wall 3 2 e of the reactor body 32 is connected to a reforming gas outlet pipe 53 so as to communicate with a chamber 52 between the perforated plate 38 and the bottom plate 32 d. The reformed gas 41b can be fed downward from the tip of the gas outlet pipe 53.
反応器本体 3 2における底板 3 2 dの仕切り板 3 3近傍下面からは、 冷 却流体 5 4を送給するための冷却流体送給管 5 5が室 5 2を通って室 3 9 内に敷設され、 室 3 9内をジグザグ状に上部へ敷設されている。 室 3 9の 上部では、 冷却流体送給管 5 5は、 仕切り板 3 3を貫通して反応器本体 3 1の室 3 6内へ延在し、 室 3 6内をジグザグ状に下部へ敷設されており、 室 4 0を通って外部へ導出されている。 なお、 冷却流体送給管 5 5の仕切 り板 3 3貫通部は密に保持されている。 From the lower surface near the bottom plate 3 2 d of the bottom plate 3 2 d in the reactor body 32, a cooling fluid supply pipe 55 for supplying a cooling fluid 54 passes through the chamber 52 into the chamber 39. The room 39 is laid in a zigzag fashion at the top. In the upper part of the chamber 39, the cooling fluid supply pipe 55 extends through the partition plate 33 into the chamber 36 of the reactor body 31, and is laid down in a zigzag manner in the chamber 36. And is led out through room 40. The cooling fluid supply pipe 55 The through portion of the plate 33 is tightly held.
反応器本体 3 1， 3 2は略二重円筒状で、 円周方向両端は一部を切り欠 いた形状となっているため、 第 7図、 第 8図に示すごとく、 側板 3 1 e， 3 2 eは平面的に見て近接した形状となっている。  The reactor bodies 31 and 32 have a substantially double cylindrical shape and are partially cut off at both ends in the circumferential direction. Therefore, as shown in FIGS. 32 e has a close shape in plan view.
次に、 上記した実施例の作動を説明する。  Next, the operation of the above embodiment will be described.
第 1図の低温シフ トコンバータ 5から送給された改質ガス 4 1 aは、 改 質ガス供給管 4 2の水平部 4 2 cから垂直部 4 2 bへ導入される。 又、 酸 化用空気 4 4は酸化用空気供給管 4 5から改質ガス供給管 4 2の垂直部 4 2 bへ導入される。 而して、 改質ガス 4 1 aと酸化用空気 4 4は垂直部 4 2 b内のオリィフィス 4 3を通過する際に混合され、 室 4 0から多孔板 3 5を通って室 3 6内へ導入される。  The reformed gas 41 a sent from the low-temperature shift converter 5 in FIG. 1 is introduced from the horizontal section 42 c of the reformed gas supply pipe 42 to the vertical section 42 b. Further, the oxidizing air 44 is introduced from the oxidizing air supply pipe 45 to the vertical portion 42b of the reformed gas supply pipe 42. Thus, the reformed gas 41a and the oxidizing air 44 are mixed when passing through the orifice 43 in the vertical portion 42b, and from the chamber 40 through the perforated plate 35 to the inside of the chamber 36. Is introduced to
室 3 6内には R u等を活性成分とする選択酸化触媒が収納ざれているた め、改質ガス 4 1 aに含まれている数千 p p mの C Oは、室 3 6において、 選択酸化触媒の作用により酸化用空気 4 4中の酸素と式 （ I ) に示すよう に反応を行い C O 2となり、 従って、 改質ガス 4 1 a中の C Oは除去され る。 Since a selective oxidation catalyst containing Ru or the like as an active component is contained in the chamber 36, several thousand ppm of CO contained in the reformed gas 41a is supplied to the chamber 36 in the selective oxidation catalyst. Oxygen in the oxidizing air 44 reacts with oxygen in the oxidizing air 44 as shown in the formula (I) by the action of the catalyst to become CO 2 , and thus CO in the reformed gas 41 a is removed.
ある程度 C Oが除去された改質ガス 4 1 aは、 室 3 6から多孔板 3 4を 通過して室 4 7に送給され、 室 4 7から改質ガス導入孔 4 9 aを経てガス 混合管 4 9内に導入される。  The reformed gas 41a from which CO has been removed to some extent passes through the perforated plate 34 from the chamber 36 and is sent to the chamber 47, where the gas is mixed through the reformed gas introduction hole 49a from the chamber 47. Introduced into tube 49.
又、 酸化用空気 4 8はガス混合管 4 9の外端部からガス混合管 4 9内に 供給され、 改質ガス導入孔 4 9 aから導入された改質ガスに混合され、 酸 化用空気 4 8の混合された改質ガスは、 反応器本体 3 2の室 5 1へ送給さ れる。 ガス混合管 4 9内における酸化用空気 4 8の流量は改質ガス 4 1 a に比べて少量であり且つ改質ガス 4 1 aは改質ガス導入孔 4 9 aからガス 混合管 4 9内へ高流速で導入され、 しかも、 流れ方向を変えるため、 酸化 用空気 4 8はガス混合管 4 9内において改質ガス 4 1 aと良好に撹拌、 混 合し、 反応器本体 3 2の室 5 1に送給される。 The oxidizing air 48 is supplied from the outer end of the gas mixing tube 49 into the gas mixing tube 49, mixed with the reformed gas introduced from the reformed gas introduction hole 49a, and oxidized. The reformed gas mixed with the air 48 is supplied to the chamber 51 of the reactor main body 32. The flow rate of the oxidizing air 48 in the gas mixing pipe 49 is smaller than that of the reformed gas 41a, and the reformed gas 41a flows from the reformed gas introduction hole 49a into the gas mixing pipe 49. Oxidation at high flow rate The working air 48 is satisfactorily stirred and mixed with the reformed gas 41 a in the gas mixing pipe 49, and is supplied to the chamber 51 of the reactor main body 32.
室 5 1に送給された酸化用空気 4 8の混合した改質ガスは、 多孔板 3 7 を通過して室 3 9内に流下する。 室 3 9内には R u等を活性成分とする選 択酸化触媒が収納されているため、 改質ガスに含まれている C Oは、 室 3 9において、 選択酸化触媒の作用により酸化用空気 4 8中の酸素と式（ I ) に示すように反応を行い C〇2となり、 従って、 改質ガス中の C Oは数 p p m程度まで除去される。 The reformed gas mixed with the oxidizing air 48 sent to the chamber 51 passes through the perforated plate 37 and flows down into the chamber 39. Since a selective oxidation catalyst containing Ru or the like as an active component is stored in the chamber 39, the CO contained in the reformed gas is oxidized in the chamber 39 by the action of the selective oxidation catalyst. 4 of 8 oxygen and wherein C_〇 2 becomes conducting a reaction as shown in (I), therefore, CO in the reformed gas is removed to approximately several ppm.
而して、 所望の状態に C Oの除去された改質ガス 4 1 bは、 室 3 9から 室 5 2を通過して改質ガス導出管 5 3へ送給され、 改質ガス導出管 5 3か ら導出されて加湿器 7から固体高分子型燃料電池 8のアノード 8 bへ送給 される。  Thus, the reformed gas 41b, from which CO has been removed to a desired state, is sent from the chamber 39 to the reformed gas outlet pipe 53 through the chamber 52, and is supplied to the reformed gas outlet pipe 53. It is derived from 3 and fed from the humidifier 7 to the anode 8 b of the polymer electrolyte fuel cell 8.
冷却流体 5 4は、 冷却流体送給管 5 5を通り、 室 3 9内のガス及び室 3 6内の改質ガスを所定の温度に冷却する。 改質ガスの温度は、 第 4図に示 した場合と同様、 酸化反応が行われ易い 1 2 0 T：〜 2 0 0 °C、 好ましくは 1 5 0 °Cに制御される。  The cooling fluid 54 passes through the cooling fluid supply pipe 55 to cool the gas in the chamber 39 and the reformed gas in the chamber 36 to a predetermined temperature. As in the case shown in FIG. 4, the temperature of the reformed gas is controlled to 120 T: 2200 ° C., at which the oxidation reaction is easily performed, and preferably 150 ° C.
上記実施例によれば、 選択酸化反応器 6の反応器本体 3 1 , 3 2には連 絡管が不要となるうえ、 第二段目の反応器本体 3 2で反応させる改質ガス と酸化用空気を混合するために別置きのガス混合器が不要となり、従って、 装置の小型化が可能となり且つ、 反応器本体 3 1， 3 2を狭い筒状の空間 1 7内にコンパク トに収納できる結果、装置の省スペース化が可能となる。 又、 二重円筒の一部を切り欠いた構造であるため、 二重円筒部の中心部 や切り欠いた部分は、 燃料改質装置の他の構成機器、 例えば、 第 2図に示 す燃焼器 1 0に燃焼用空気を送給するための円筒状のベース内筒 1 6、 ァ ノードオフガス供給管 1 9、 燃焼用燃料供給管 2 0等をまとまった状態で 通すスペースとすることができ、 スペースの有効活用が可能でデッ ドスべ —スが生じることがない。 According to the above embodiment, a communication tube is not required for the reactor main bodies 31 and 32 of the selective oxidation reactor 6, and the reformed gas reacted with the second-stage reactor main body 32 and the oxidation gas are not required. A separate gas mixer is not required to mix the working air, so the equipment can be downsized, and the reactor bodies 31 and 32 are compactly stored in a narrow cylindrical space 17. As a result, the space of the apparatus can be saved. In addition, since the double cylinder has a partially cut-out structure, the center of the double cylinder and the cut-out part are not part of the other components of the fuel reformer, such as the combustion shown in Fig. 2. With the cylindrical inner cylinder 16 for supplying combustion air to the unit 10, the anode off-gas supply pipe 19, the combustion fuel supply pipe 20, etc. The space can be passed through, and the space can be used effectively and there is no dead space.
更に、反応器本体 3 1で C Oの除去された改質ガスと酸化用空気 4 8は、 ガス混合管 4 9において十分効率的に混合されるため、 第二段目の反応器 本体 3 2においても C Oを良好に除去することができる。  Further, the reformed gas from which CO has been removed in the reactor main body 31 and the oxidizing air 48 are sufficiently efficiently mixed in the gas mixing pipe 49, so that the second-stage reactor main body 32 has Can also remove CO well.
なお、 本発明の燃料改質装置の選択酸化反応装置は、 本発明の要旨を逸 脱しない範囲内で種々の変更を加えることもできる。 例えば、 本発明の実 施例では、 反応器本体を円周方向へ二組設ける場合について説明したが、 複数組なら何組としても実施可能である。  The selective oxidation reaction device of the fuel reformer of the present invention can be variously modified without departing from the gist of the present invention. For example, in the embodiment of the present invention, a case has been described in which two sets of the reactor main bodies are provided in the circumferential direction.
又、 反応容器本体を三組以上設ける場合には、 改質ガスと酸化用空気を 混合する混合管は、 以下に述べるように配置する必要がある。 すなわち、 ガス流れ方向上流側から下流側に向けて奇数段目の反応器本体において、 上部の多孔板と天井板の間の室にガス混合管を配置した場合は、 偶数段目 の反応容器本体においては、 下部の多孔板と底板との間の室にガス混合管 を配置する必要があり、 奇数段目の反応器本体において、 下部の多孔板と 底板の間の室にガス混合管を配置した場合には、 偶数段目の反応容器本体 においては、 上部の多孔板と天井板との間の室にガス混合管を配置する必 要がある。  When three or more reaction vessel bodies are provided, the mixing pipe for mixing the reformed gas and the oxidizing air must be arranged as described below. In other words, when the gas mixing pipe is arranged in the chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate in the odd-numbered reactor main body from the upstream side to the downstream side in the gas flow direction, When it is necessary to arrange a gas mixing pipe in the chamber between the lower perforated plate and the bottom plate, and in the odd-numbered reactor body, place a gas mixing tube in the chamber between the lower perforated plate and the bottom plate In the reaction vessel body of the even-numbered stage, it is necessary to arrange a gas mixing pipe in a chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate.
更に、 C Oを酸化させるガスは空気に限らず酸素を含むガスなら使用す ることができる。 産業上の利用可能性  Further, the gas for oxidizing CO is not limited to air, and any gas containing oxygen can be used. Industrial applicability
以上のように、 本発明の選択酸化反応装置は燃料電池に供給されるメタ ノール、 都市ガス、 ナフサ、 灯油等の原燃料を改質するための燃料改質装 置の選択酸化反応装置として有用であり、 特に装置の小型化が可能となり 且つ狭い筒状の室内にコンパク 卜に収納できて省スペース化が可能な選択 酸化反応装置として有用であり、 又、 スペースの有効活用が可能でデッ ド スペースが生じることがなく、 しかも下流側の反応器本体で C〇を良好に 除去することができる選択酸化反応装置として有用である。 As described above, the selective oxidation reactor of the present invention is useful as a selective oxidation reactor of a fuel reformer for reforming raw fuel such as methanol, city gas, naphtha, and kerosene supplied to a fuel cell. In particular, the equipment can be downsized. In addition, it is useful as a selective oxidation reactor that can be stored compactly in a narrow cylindrical room and saves space. In addition, the space can be used effectively, and there is no dead space. It is useful as a selective oxidation reactor that can remove C〇 well in the reactor itself.

Claims

請 求 の 範 囲 燃料改質装置の筒状の空間内に、 改質器の関連機器として配置され た選択酸化反応装置であって、 Scope of Claim A selective oxidation reaction device disposed as a related device of a reformer in a cylindrical space of a fuel reformer,
前記選択酸化反応装置は、 周方向の一部が切り欠かれた二重円筒状 に形成されると共に、 周方向へ仕切られた複数列の反応器本体を備え、 各反応器本体は、 酸化用ガスが混合された改質ガスが流通し得るよ うにした上下の多孔板により仕切られてそれぞれ三つの室を備える と共に中央の室には選択酸化触媒が装填され、  The selective oxidation reaction device is formed in a double cylindrical shape with a part cut out in the circumferential direction, and has a plurality of rows of reactor bodies partitioned in the circumferential direction, and each reactor body is used for oxidation. The upper and lower perforated plates, through which the reformed gas mixed with the gas can flow, are provided with three chambers, and the central chamber is loaded with a selective oxidation catalyst.
改質ガスは、 各反応器本体における選択酸化触媒が装填された室を 上方向又は下方向に送給されて選択酸化触媒の作用により酸化用ガ スと反応して C Oを除去し得るよう構成され、  The reformed gas is sent upward or downward through the chamber in each reactor body where the selective oxidation catalyst is loaded, and is configured to react with the oxidation gas by the action of the selective oxidation catalyst to remove CO. And
改質ガスが所定の列の反応器本体から次の列の反応器本体に送給 される際には、 改質ガスは、 当該列の反応器本体における選択酸化触 媒が装填された室から上方又は下方の多孔板を流通して当該列の反 応器本体における選択酸化触媒が装填されていない室に配置された ガス混合管内にその外周に設けた改質ガス導入孔から導入されるよ う構成され、  When the reformed gas is sent from one row of reactor bodies to the next row of reactor bodies, the reformed gas flows from the chamber of the reactor body of the row where the selective oxidation catalyst is loaded. After passing through the upper or lower perforated plate, the gas is introduced from the reformed gas introduction hole provided on the outer periphery into the gas mixing tube arranged in the chamber of the reactor body of the row where the selective oxidation catalyst is not loaded. Composed
前記ガス混合管内では、 改質ガスは改質ガス導入孔とは異なる部分 から導入された酸化用ガスと混合され、 酸化用ガスの混合された改質 ガスはガス混合管から次の列の反応器本体の選択酸化触媒が装填さ れていない、 前記ガス混合管の配置された室に連設された室に送給し 得るよう構成され、  In the gas mixing pipe, the reformed gas is mixed with the oxidizing gas introduced from a portion different from the reformed gas introduction hole, and the reformed gas mixed with the oxidizing gas flows from the gas mixing pipe to the next row of reactions. The apparatus is configured so that it can be supplied to a chamber connected to the chamber in which the gas mixing pipe is arranged, wherein the selective oxidation catalyst of the vessel body is not loaded,
最終列の反応器本体からは、 選択酸化触媒が装填された室を通過し た改質ガスが取り出されるよう構成したことを特徴とする選択酸化 反応装置。 Selective oxidation characterized in that the reformed gas passed through the chamber loaded with the selective oxidation catalyst is taken out of the reactor body in the last row Reactor.
燃料改質装置の筒状の空間内に、 改質器の関連機器として配置され た選択酸化反応装置であって、  A selective oxidation reaction device disposed as a related device of a reformer in a cylindrical space of a fuel reformer,
前記選択酸化反応装置は、 周方向の一部が切り欠かれた二重円筒状 に形成されると共に、 周方向へ仕切られた複数列の反応器本体を備え、 各反応器本体は、 酸化用ガスが混合された改質ガスが流通し得るよ うにした上下の多孔板により仕切られて上下の多孔板間に選択酸化 触媒が装填された室を備え、  The selective oxidation reaction device is formed in a double cylindrical shape with a part cut out in the circumferential direction, and has a plurality of rows of reactor bodies partitioned in the circumferential direction, and each reactor body is used for oxidation. A chamber filled with a selective oxidation catalyst, separated by upper and lower perforated plates through which reformed gas mixed with gas can flow, and between the upper and lower perforated plates;
前記反応器本体のうち改質ガス流れ方向奇数列の反応器本体にお いては、  In the reactor body of the odd-numbered rows in the reformed gas flow direction of the reactor body,
下部の多孔板と底板との間の室から、 前記選択酸化触媒が装填され た室に酸化用ガスが混合された改質ガスが送給されるように構成さ れると共に、  A reformed gas mixed with an oxidizing gas is supplied from a chamber between a lower perforated plate and a bottom plate to a chamber loaded with the selective oxidation catalyst, and
上部の多孔板と天井板との間の室には、 一端側から送給された酸化 用ガスと、 前記選択酸化触媒が装填された室から送給されて外周に設 けた複数の改質ガス導入孔から導入された改質ガスとを混合させ、 酸 化用ガスが混合された改質ガスを次の偶数列の反応器本体における 上部の多孔板と天井板との間の室に送給し得るようにしたガス混合 管が設けられ、  An oxidizing gas supplied from one end side and a plurality of reformed gases supplied from a chamber loaded with the selective oxidation catalyst and provided on the outer periphery are provided in a chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate. Mix the reformed gas introduced through the introduction hole and feed the reformed gas mixed with the oxidation gas to the chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate in the next even-numbered reactor body Gas mixing tube is provided so that
前記反応器本体のうち改質ガス流れ方向偶数列の反応器本体にお いては、  In the reactor body in the even-numbered row of the reformed gas flow direction in the reactor body,
上部の多孔板と天井板との間の室から、 前記選択酸化触媒が装填さ れた室に酸化用ガスが混合された改質ガスが送給されるように構成 されると共に、  A reformed gas mixed with an oxidizing gas is supplied from a chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate to a chamber loaded with the selective oxidation catalyst, and
下部の多孔板と底板との間の室には、 一端側から送給された酸化用 ガスと、 前記選択酸化触媒が装填された室から送給されて外周に設け た複数の改質ガス導入孔から導入された改質ガスとを混合させ、 酸化 用ガスが混合された改質ガスを次の奇数列の反応器本体における下 部の多孔板と底板との間の室に送給し得るようにしたガス混合管が 設けられ、 The chamber between the perforated plate and the bottom plate at the bottom contains the oxidation A gas and a reformed gas supplied from a plurality of reformed gas introduction holes provided on the outer periphery of the chamber supplied with the selective oxidation catalyst are mixed, and the reformed gas mixed with the oxidizing gas is mixed. A gas mixing pipe which is capable of feeding the gas into the chamber between the lower perforated plate and the bottom plate in the next odd-numbered reactor body,
最終列の反応器本体からは、 選択酸化触媒が装填された室を通過し た改質ガスを取り出し得るよう構成したことを特徴とする選択酸化 反応装置。  A selective oxidation reaction apparatus characterized in that a reformed gas that has passed through a chamber loaded with a selective oxidation catalyst can be taken out of the reactor body in the last row.
燃料改質装置の筒状の空間内に、 改質器の関連機器として配置され た選択酸化反応装置であって、  A selective oxidation reaction device disposed as a related device of a reformer in a cylindrical space of a fuel reformer,
前記選択酸化反応装置は、 周方向の一部が切り欠かれた二重円筒状 に形成されると共に、 周方向へ仕切られた複数列の反応器本体を備え、 各反応器本体は、 酸化用ガスが混合された改質ガスが流通し得るよ うにした上下の多孔板により仕切られて上下の多孔板間に選択酸化 触媒が装填された室を備え、  The selective oxidation reaction device is formed in a double cylindrical shape with a part cut out in the circumferential direction, and has a plurality of rows of reactor bodies partitioned in the circumferential direction, and each reactor body is used for oxidation. A chamber filled with a selective oxidation catalyst, separated by upper and lower perforated plates through which reformed gas mixed with gas can flow, and between the upper and lower perforated plates;
前記反応器本体のうち改質ガス流れ方向奇数列の反応器本体にお いては、  In the reactor body of the odd-numbered rows in the reformed gas flow direction of the reactor body,
上部の多孔板と天井板との間の室から、 前記選択酸化触媒が装填さ れた室に酸化用ガスが混合された改質ガスが送給されるように構成 されると共に、  A reformed gas mixed with an oxidizing gas is supplied from a chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate to a chamber loaded with the selective oxidation catalyst, and
下部の多孔板と底板との間の室には、 一端側から送給された酸化用 ガスと、 前記選択酸化触媒が装填された室から送給されて外周に設け た複数の改質ガス導入孔から導入された改質ガスとを混合させ、 酸化 用ガスが混合された改質ガスを次の偶数列の反応器本体における下 部の多孔板と底板との間の室に送給し得るようにしたガス混合管が 設けられ、 An oxidizing gas supplied from one end side and a plurality of reformed gas supplied from a chamber loaded with the selective oxidation catalyst and provided on the outer periphery are introduced into a chamber between the lower perforated plate and the bottom plate. The reformed gas mixed with the holes can be mixed and the reformed gas mixed with the oxidizing gas can be supplied to the chamber between the lower perforated plate and the bottom plate in the next even-numbered reactor body. Gas mixing tube Provided,
前記反応器本体のうち改質ガス流れ方向偶数列の反応器本体にお いては、  In the reactor body in the even-numbered row of the reformed gas flow direction in the reactor body,
下部の多孔板と底板との間の室から、 前記選択酸化触媒が装填され た室に酸化用ガスが混合された改質ガスが送給されるように構成さ れると共に、  A reformed gas mixed with an oxidizing gas is supplied from a chamber between a lower perforated plate and a bottom plate to a chamber loaded with the selective oxidation catalyst, and
上部の多孔板と天井板との間の室には、 一端側から送給された酸化 用ガスと、 前記選択酸化触媒が装填された室から送給されて外周に設 けた複数の改質ガス導入孔から導入された改質ガスとを混合させ、 酸 化用ガスが混合された改質ガスを次の奇数列の反応器本体における 上部の多孔板と天井板との間の室に送給し得るようにしたガス混合 管が設けられ、  An oxidizing gas supplied from one end side and a plurality of reformed gases supplied from a chamber loaded with the selective oxidation catalyst and provided on the outer periphery are provided in a chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate. The reformed gas introduced through the inlet is mixed and the reformed gas mixed with the oxidizing gas is supplied to the chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate in the next odd-numbered reactor body. Gas mixing tube is provided so that
最終列の反応器本体からは、 選択酸化触媒が装填された室を通過し た改質ガスを取り出し得るよう構成したことを特徴とする選択酸化 反応装置。  A selective oxidation reaction apparatus characterized in that a reformed gas that has passed through a chamber loaded with a selective oxidation catalyst can be taken out of the reactor body in the last row.
反応器本体内の酸化用ガスの混合された改質ガスを冷却する手段を 設けた請求の範囲第 1項、 第 2項又は第 3項に記載の選択酸化反応装 置。  4. The selective oxidation reaction device according to claim 1, further comprising means for cooling the reformed gas mixed with the oxidizing gas in the reactor body.
PCT/JP2004/001450 2004-02-12 2004-02-12 Selective oxydation reaction apparatus WO2005077821A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA002521698A CA2521698A1 (en) 2004-02-12 2004-02-12 Selective oxidation reactor
PCT/JP2004/001450 WO2005077821A1 (en) 2004-02-12 2004-02-12 Selective oxydation reaction apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2004/001450 WO2005077821A1 (en) 2004-02-12 2004-02-12 Selective oxydation reaction apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005077821A1 true WO2005077821A1 (en) 2005-08-25

Family

ID=34857510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2004/001450 WO2005077821A1 (en) 2004-02-12 2004-02-12 Selective oxydation reaction apparatus

Country Status (2)

Country Link
CA (1) CA2521698A1 (en)
WO (1) WO2005077821A1 (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9188086B2 (en) 2008-01-07 2015-11-17 Mcalister Technologies, Llc Coupled thermochemical reactors and engines, and associated systems and methods
US8398731B2 (en) 2008-05-30 2013-03-19 Panasonic Corporation Fuel treatment device with gas supply and diffusion regions
US8441361B2 (en) 2010-02-13 2013-05-14 Mcallister Technologies, Llc Methods and apparatuses for detection of properties of fluid conveyance systems
CA2789689A1 (en) 2010-02-13 2011-08-18 Mcalister Technologies, Llc Reactor vessels with transmissive surfaces for producing hydrogen-based fuels and structural elements, and associated systems and methods
BR112012020279A2 (en) * 2010-02-13 2016-05-03 Mcalister Technologies Llc chemical reactor system, method for processing a hydrogen compound and method for processing a hydrocarbon
CN103857873A (en) 2011-08-12 2014-06-11 麦卡利斯特技术有限责任公司 Systems and methods for extracting and processing gases from submerged sources
WO2013025655A2 (en) 2011-08-12 2013-02-21 Mcalister Technologies, Llc Systems and methods for providing supplemental aqueous thermal energy
US8734546B2 (en) 2011-08-12 2014-05-27 Mcalister Technologies, Llc Geothermal energization of a non-combustion chemical reactor and associated systems and methods
WO2013025659A1 (en) 2011-08-12 2013-02-21 Mcalister Technologies, Llc Reducing and/or harvesting drag energy from transport vehicles, includings for chemical reactors, and associated systems and methods
US9302681B2 (en) 2011-08-12 2016-04-05 Mcalister Technologies, Llc Mobile transport platforms for producing hydrogen and structural materials, and associated systems and methods
US8911703B2 (en) 2011-08-12 2014-12-16 Mcalister Technologies, Llc Reducing and/or harvesting drag energy from transport vehicles, including for chemical reactors, and associated systems and methods
WO2013025645A2 (en) 2011-08-12 2013-02-21 Mcalister Technologies, Llc Systems and methods for collecting and processing permafrost gases, and for cooling permafrost
WO2014160301A1 (en) 2013-03-14 2014-10-02 Mcalister Technologies, Llc Method and apparatus for generating hydrogen from metal

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001335785A (en) * 2000-05-30 2001-12-04 Nissan Motor Co Ltd Carbon monoxide stripper
JP2002234707A (en) * 2001-01-31 2002-08-23 Honda Motor Co Ltd Apparatus and method for selectively oxidizing and removing carbon monoxide
JP2003327405A (en) * 2002-05-15 2003-11-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Fuel reforming apparatus and method of starting same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001335785A (en) * 2000-05-30 2001-12-04 Nissan Motor Co Ltd Carbon monoxide stripper
JP2002234707A (en) * 2001-01-31 2002-08-23 Honda Motor Co Ltd Apparatus and method for selectively oxidizing and removing carbon monoxide
JP2003327405A (en) * 2002-05-15 2003-11-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Fuel reforming apparatus and method of starting same

Also Published As

Publication number Publication date
CA2521698A1 (en) 2005-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6447736B1 (en) System for the water vapor reforming of a hydrocarbon
US7736774B2 (en) Solid oxide fuel cell system
JP5015590B2 (en) Method and apparatus for rapid heating of fuel reforming reactants
US6814944B1 (en) Modifying device
EP2331247B1 (en) Reformer
JP2003327405A (en) Fuel reforming apparatus and method of starting same
JP2008521184A (en) Equipment for carrying out chemical reactions
WO2005077821A1 (en) Selective oxydation reaction apparatus
JP4942952B2 (en) Operation method of high temperature fuel cell
JP2009096705A (en) Reforming apparatus for fuel cell
JP4830591B2 (en) Circular mixing / distribution header
CN110114923B (en) Fuel processing device
TW200837007A (en) Reformer, reforming unit and fuel cell system
JP3743119B2 (en) Fuel cell power generation system
KR100837679B1 (en) Fuel processor of fuel cell system
JP3941159B2 (en) Fuel cell power generation system
KR20220097556A (en) High Efficiency Fuel Treating Equipment
JP2004075435A (en) Fuel reforming device
WO2005077822A1 (en) Fuel reforming apparatus and method for starting said fuel reforming apparatus
KR101250418B1 (en) fuel processor of fuel cell
JP2004262725A (en) Selective oxidation reaction apparatus
JP2008204662A (en) Fuel cell power generation system
KR20060112198A (en) Selective oxidation reaction apparatus
JP5111040B2 (en) Fuel cell reformer
JP2024047313A (en) Fuel Cell Module

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020057018862

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2521698

Country of ref document: CA

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase