JPH04108533A - 触媒反応用装置 - Google Patents
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- JPH04108533A JPH04108533A JP2225871A JP22587190A JPH04108533A JP H04108533 A JPH04108533 A JP H04108533A JP 2225871 A JP2225871 A JP 2225871A JP 22587190 A JP22587190 A JP 22587190A JP H04108533 A JPH04108533 A JP H04108533A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、触媒反応装置に関するものである。
さらに詳しくは、炭化水素の水蒸気改質反応等の如き吸
熱反応に使用するために適する熱回収効率の高いないし
消費エネルギーの低い装置に関する。
熱反応に使用するために適する熱回収効率の高いないし
消費エネルギーの低い装置に関する。
水素発生装置の水蒸気改質等の為の装置であって、内部
に触媒を有し、外部から熱の供給を受けつつ高温で反応
を行わせる反応装置においては、熱交換を効率よく行い
、かつ設備の小型化を実現するために同心状の二重管を
反応管として採用し、内外の管壁で区画される環状空間
に触媒が充填され、内側管の内部に高温の反応済みガス
を通過せしめる方法が提案されている。
に触媒を有し、外部から熱の供給を受けつつ高温で反応
を行わせる反応装置においては、熱交換を効率よく行い
、かつ設備の小型化を実現するために同心状の二重管を
反応管として採用し、内外の管壁で区画される環状空間
に触媒が充填され、内側管の内部に高温の反応済みガス
を通過せしめる方法が提案されている。
これは、二重管を採用することにより、高温度域にある
触媒層を通過した反応済みガスが内側管内を通過しつつ
反応済みガスの顕熱を内側管壁を通して触媒層に与える
ことになり、また水蒸気改質装置出口の反応済みガス温
度が低下していることによりこの下流に設置される熱交
換器群などで構成される熱回収設備容量の縮小化が可能
となるとともに、出口ガス温度が低いので熱放散量が小
さくなることによる。
触媒層を通過した反応済みガスが内側管内を通過しつつ
反応済みガスの顕熱を内側管壁を通して触媒層に与える
ことになり、また水蒸気改質装置出口の反応済みガス温
度が低下していることによりこの下流に設置される熱交
換器群などで構成される熱回収設備容量の縮小化が可能
となるとともに、出口ガス温度が低いので熱放散量が小
さくなることによる。
このような二重管状の反応装置の熱利用効率を更に向上
させた反応装置として、例えば特願昭６３−３１４５２
６号では輻射空間上部に水平の通気性多孔質体を設置し
て輻射熱を有効利用し、かつ反応済みガスおよび燃焼ガ
スの持つ顕熱を原料ガスの予熱に充分供するために、伝
熱面積を増大するのに有効な波状プレートフィン熱交換
器などの伝熱手段を二重管の内管および／または外管の
必要部に設けている。輻射熱利用のためには、バーナー
なとの熱源の火炎からの輻射と、管上部に管に直角に配
置された通気性多孔質セラミック板からの輻射を利用し
ていた。
させた反応装置として、例えば特願昭６３−３１４５２
６号では輻射空間上部に水平の通気性多孔質体を設置し
て輻射熱を有効利用し、かつ反応済みガスおよび燃焼ガ
スの持つ顕熱を原料ガスの予熱に充分供するために、伝
熱面積を増大するのに有効な波状プレートフィン熱交換
器などの伝熱手段を二重管の内管および／または外管の
必要部に設けている。輻射熱利用のためには、バーナー
なとの熱源の火炎からの輻射と、管上部に管に直角に配
置された通気性多孔質セラミック板からの輻射を利用し
ていた。
上記したような熱回収手段及び通気性壁を利用する装置
にあっては、装置容量を大きくする際に必ずしも十分な
効果を期待できない場合がある。即ち、水蒸気改質反応
などの反応を行う装置などでは、装置容量を大きくする
際には、反応のための触媒量を増す必要がある。
にあっては、装置容量を大きくする際に必ずしも十分な
効果を期待できない場合がある。即ち、水蒸気改質反応
などの反応を行う装置などでは、装置容量を大きくする
際には、反応のための触媒量を増す必要がある。
触媒量を増す方策としては通常
■改質管の寸法（径）を大きくする。
■改質管の長さ寸法を大きくする。
■改質管の本数を多くする。
などが個別に又は組み合わせて用いられる。
管の本数を増す場合には、管と加熱源であるバーナーと
の相対配置に留意する必要がある。
の相対配置に留意する必要がある。
即ち、バーナーからの輻射熱が均一に各々の管にあたる
ように配列し、バーナー火炎に直かに接触するのを防止
するとともに、不均一な輻射により管の一部に影ができ
て低温部ができる一方、他の部分では異常な熱供給によ
るホットスポットが生じるのを防止する必要がある。
ように配列し、バーナー火炎に直かに接触するのを防止
するとともに、不均一な輻射により管の一部に影ができ
て低温部ができる一方、他の部分では異常な熱供給によ
るホットスポットが生じるのを防止する必要がある。
さらに、前記特願昭６３−３１４５２６号においては、
輻射熱を有効に利用するために、通気性セラミックなど
で構成される通気性板を用いている。
輻射熱を有効に利用するために、通気性セラミックなど
で構成される通気性板を用いている。
特願昭６３−３１４５２６号の第１図にあっては、改質
管の軸に対して直角となるよう、即ち直立する改質管に
対しては水平に通気性板を配置している。このような直
角に配置された輻射熱源と受熱側である改質管との伝熱
関係は、あまり有効ではない。即ち、相対する２面間の
輻射伝熱に関する角関係（形態係数）がよくない。
管の軸に対して直角となるよう、即ち直立する改質管に
対しては水平に通気性板を配置している。このような直
角に配置された輻射熱源と受熱側である改質管との伝熱
関係は、あまり有効ではない。即ち、相対する２面間の
輻射伝熱に関する角関係（形態係数）がよくない。
本発明は、前記の問題点を回避して、簡単な構成で熱交
換の効率を改善せしめて、装置容量が大きくなっても装
置全体を小さくすむようにするための手段を捉供するこ
とを目的とする。
換の効率を改善せしめて、装置容量が大きくなっても装
置全体を小さくすむようにするための手段を捉供するこ
とを目的とする。
本発明では、特願昭６３−３１４５２６号にある熱回収
手段を有する改質管を用い、装置容量の大型化に対処す
るためにこれらの改質管の本数を増し、該改質管を直線
上に一列に配置し、線管の列をはさむようにして輻射熱
均熱板を設け、これに下方から高温ガスを吹きつけ、上
部通気性板を斜めに配置することにより、輻射伝熱の均
一化と増強を図る。
手段を有する改質管を用い、装置容量の大型化に対処す
るためにこれらの改質管の本数を増し、該改質管を直線
上に一列に配置し、線管の列をはさむようにして輻射熱
均熱板を設け、これに下方から高温ガスを吹きつけ、上
部通気性板を斜めに配置することにより、輻射伝熱の均
一化と増強を図る。
相対する２面間の輻射伝熱に関する角関係（形態係数）
をよくするために、通気性板がその下側で改質管に面す
るよう斜めに配置する。
をよくするために、通気性板がその下側で改質管に面す
るよう斜めに配置する。
さらに、斜めに配置することにより、熱を吸収し輻射す
る面積、同時にガスの通過面積が増加することになるの
で、高温排ガスの熱を有効的に回収して大きな受熱を要
する改質管の下側部分に与えることが可能である上、ガ
スの流通抵抗も減る。
る面積、同時にガスの通過面積が増加することになるの
で、高温排ガスの熱を有効的に回収して大きな受熱を要
する改質管の下側部分に与えることが可能である上、ガ
スの流通抵抗も減る。
即ち本発明は、
反応流体の入口と出口を上端に有し実質的に直立する同
心二重円筒管状反応装置であり、外側円筒管の下端は閉
じられており、二重管は上端側の一部以外の下端側が加
熱槽内に突出しており、反応流体は前記入口から外側円
筒管と内側円筒管とにより区画形成され触媒が充填され
た環状空間を通過させられた後に下端で反転させられ、
次いで該内側円筒管の内部空間を通過させられて出口へ
導かれ、加熱源となるガスが外側円筒管の外側を下端側
から上端側へ流通させられる構造であり、該内側円筒管
の内面から突出する熱回収手段が設けられ、加熱槽から
の加熱源ガスの出口が、二重管の上端付近の外側円筒管
外壁と二重管を突出させる部分の加熱槽壁即ち上端側壁
との間の二重管と同心の環状開口であり、この出口に外
側円筒管の外面から突出する熱回収手段が設けられ、二
重管の下端を上端側壁側とは反対側に突出させる通気性
板により、加熱槽内の空間を二重管の下端側の輻射伝熱
空間と上端側壁側の対流伝熱空間とに分け、通気性板は
二重管に対し輻射伝熱空間側で斜めに面しており、実質
的に直立する均熱板が二重管に面して輻射伝熱空間内に
設けられ、均熱板にその下方から上方方向に高温熱源ガ
スを吹きつける熱源ガス吹付手段を持つ、触媒反応用装
置である。
心二重円筒管状反応装置であり、外側円筒管の下端は閉
じられており、二重管は上端側の一部以外の下端側が加
熱槽内に突出しており、反応流体は前記入口から外側円
筒管と内側円筒管とにより区画形成され触媒が充填され
た環状空間を通過させられた後に下端で反転させられ、
次いで該内側円筒管の内部空間を通過させられて出口へ
導かれ、加熱源となるガスが外側円筒管の外側を下端側
から上端側へ流通させられる構造であり、該内側円筒管
の内面から突出する熱回収手段が設けられ、加熱槽から
の加熱源ガスの出口が、二重管の上端付近の外側円筒管
外壁と二重管を突出させる部分の加熱槽壁即ち上端側壁
との間の二重管と同心の環状開口であり、この出口に外
側円筒管の外面から突出する熱回収手段が設けられ、二
重管の下端を上端側壁側とは反対側に突出させる通気性
板により、加熱槽内の空間を二重管の下端側の輻射伝熱
空間と上端側壁側の対流伝熱空間とに分け、通気性板は
二重管に対し輻射伝熱空間側で斜めに面しており、実質
的に直立する均熱板が二重管に面して輻射伝熱空間内に
設けられ、均熱板にその下方から上方方向に高温熱源ガ
スを吹きつける熱源ガス吹付手段を持つ、触媒反応用装
置である。
以下、図面を用いて、本発明の実例を詳細に説明する。
第１図は本発明の反応装置を加熱炉内に設置した状態を
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
触媒反応用装置１は炉の土壁（天井）３に固定されてい
る。この例では、適当な触媒の存在のもとに、水蒸気改
質反応が可能な炭化水素類と蒸気が原料とされて混合さ
れた状態で供給され、加熱炉から熱の供給を受けつつ触
媒層を通過することにより主として水素と二酸化炭素へ
転化される。
る。この例では、適当な触媒の存在のもとに、水蒸気改
質反応が可能な炭化水素類と蒸気が原料とされて混合さ
れた状態で供給され、加熱炉から熱の供給を受けつつ触
媒層を通過することにより主として水素と二酸化炭素へ
転化される。
原料ガス混合物は入口５から上部キャップの内部空間７
を経て、外側円筒管９と内側円筒管１１とにより区画さ
れる環状空間１３に供給される。
を経て、外側円筒管９と内側円筒管１１とにより区画さ
れる環状空間１３に供給される。
この環状空間には改質触媒１５が充填されており（図上
では上下部以外の中間部略記）、この触媒層の上方部分
は原料ガスの予熱用として主に機能し、それより下の部
分は反応用として機能している。
では上下部以外の中間部略記）、この触媒層の上方部分
は原料ガスの予熱用として主に機能し、それより下の部
分は反応用として機能している。
原料ガスはこの触媒層を通過して改質された後、反応管
の底部１７に至り、ここで反応済みガスとして反転され
て内側円筒管内部を上方に向かって流通する。前述の予
熱用として機能する部分に対応して、内側円筒管の内側
管壁表面に冶金的に一体的に接合された流路に平行な板
状のフィン１９が設置される。熱伝導度の良い金属製の
板状フィンを冶金的に一体的に接合させるためには、溶
接やろうづけが適している。冶金的一体的接合は勿論単
なる接触による接合に比し伝熱が優れるから採用される
。圧力損失を極力小トシてフィンの伝熱面積を拡大する
為には、例えばステンレス鋼製の薄い板を波状に折り曲
げ内管内面にろうづけや溶接で一体的に接合させると共
にフィンと同質であってもよい補助円筒（ｄｕｍｎ＋ｙ
５ｈｅｌｌ ） ２１をろうづけで与えたプレートフ
ィンによる方法が採用できる。この場合には、板が薄い
ので、真空ろうづけの方法が適する。圧力損失少なく熱
交換の効率を向上させる目的をもつ本発明には、薄い波
状のフィンヲ有するかかるプレートフィンによる方法が
適する。
の底部１７に至り、ここで反応済みガスとして反転され
て内側円筒管内部を上方に向かって流通する。前述の予
熱用として機能する部分に対応して、内側円筒管の内側
管壁表面に冶金的に一体的に接合された流路に平行な板
状のフィン１９が設置される。熱伝導度の良い金属製の
板状フィンを冶金的に一体的に接合させるためには、溶
接やろうづけが適している。冶金的一体的接合は勿論単
なる接触による接合に比し伝熱が優れるから採用される
。圧力損失を極力小トシてフィンの伝熱面積を拡大する
為には、例えばステンレス鋼製の薄い板を波状に折り曲
げ内管内面にろうづけや溶接で一体的に接合させると共
にフィンと同質であってもよい補助円筒（ｄｕｍｎ＋ｙ
５ｈｅｌｌ ） ２１をろうづけで与えたプレートフ
ィンによる方法が採用できる。この場合には、板が薄い
ので、真空ろうづけの方法が適する。圧力損失少なく熱
交換の効率を向上させる目的をもつ本発明には、薄い波
状のフィンヲ有するかかるプレートフィンによる方法が
適する。
補助円筒２１のいずれか一端、好ましくは上端は閉じら
れて反応済みガスをプレートフィン１９（内管がプレー
ト相当）中だけに流通させる。
れて反応済みガスをプレートフィン１９（内管がプレー
ト相当）中だけに流通させる。
反応済みガスは該予熱用部位にて、前述のプレートフィ
ンを介し内側円筒管壁を通して、その外側の触媒床中を
下向きに流入してくる原料ガスにその顕熱を供給し、自
らの温度は低下して、反応装置の出口２３より排出され
る。
ンを介し内側円筒管壁を通して、その外側の触媒床中を
下向きに流入してくる原料ガスにその顕熱を供給し、自
らの温度は低下して、反応装置の出口２３より排出され
る。
排出された反応済みガスは、例えば、燃料電池の水素極
などの所望の用途に使用される為に、次工程に送られ、
使用目的に応じて通常−酸化炭素変成器や圧力スイング
吸着装置などにより水素の純度を高められる。なお、２
５は触媒を反応装置内部に充填するための開口部である
。
などの所望の用途に使用される為に、次工程に送られ、
使用目的に応じて通常−酸化炭素変成器や圧力スイング
吸着装置などにより水素の純度を高められる。なお、２
５は触媒を反応装置内部に充填するための開口部である
。
炉床４１に設けられたバーナー５０の火炎は、炉壁に沿
って設置されたセラミック均熱板２７０に向くようにバ
ーナーが配置される。これによりバーナーの火炎が直接
改質管に触れるのを防止する。またこれにより、バーナ
ーと改質管とに従来設けていた火炎接触防止の空間も小
さく又はなくすることができる。
って設置されたセラミック均熱板２７０に向くようにバ
ーナーが配置される。これによりバーナーの火炎が直接
改質管に触れるのを防止する。またこれにより、バーナ
ーと改質管とに従来設けていた火炎接触防止の空間も小
さく又はなくすることができる。
均熱板２７０は通気性である必要はない。セラミックな
どからなる均熱板２７０と一般に鉄鋼製である炉枠の間
には、断熱材４１０が設けられる。
どからなる均熱板２７０と一般に鉄鋼製である炉枠の間
には、断熱材４１０が設けられる。
断熱材４１０は、耐火レンガやロックウールなどが代表
的である。バーナーによって加熱された均熱板２７０は
輻射熱を改質管に与える。さらに均熱板２７０の上部に
は、斜めに配置される通気性板２７を設ける。これによ
り、該通気性板２７は、通過する高温燃焼排ガスにより
加熱され、これにより、輻射熱を、通気性板２７が改質
管と直交する場合よりも効果的に、改質管側に戻すこと
になる。要するに改質管の周囲の少なくとも一部（床面
を除く）に熱回収輻射板となる通気性板２７と均熱板２
７０を設け、輻射熱を有効に利用しようとするものであ
る。
的である。バーナーによって加熱された均熱板２７０は
輻射熱を改質管に与える。さらに均熱板２７０の上部に
は、斜めに配置される通気性板２７を設ける。これによ
り、該通気性板２７は、通過する高温燃焼排ガスにより
加熱され、これにより、輻射熱を、通気性板２７が改質
管と直交する場合よりも効果的に、改質管側に戻すこと
になる。要するに改質管の周囲の少なくとも一部（床面
を除く）に熱回収輻射板となる通気性板２７と均熱板２
７０を設け、輻射熱を有効に利用しようとするものであ
る。
燃焼ガスの輻射熱を有効的に利用するために、反応管の
長手方向の長さの半分よりやや上のあたりに通気性板２
７を管を包囲し炉１００内空間を上下に仕切るようにか
つ通気性板２７の下側が反応管の下側に斜め即ち反応管
に対し通常２０〜６０゜好ましくは３０〜４５°で面す
るよう配置している。
長手方向の長さの半分よりやや上のあたりに通気性板２
７を管を包囲し炉１００内空間を上下に仕切るようにか
つ通気性板２７の下側が反応管の下側に斜め即ち反応管
に対し通常２０〜６０゜好ましくは３０〜４５°で面す
るよう配置している。
２９は外側管に与えられた通気性板用の支えである。
板２７より下かつ均熱板２７０で包囲された部分即ち輻
射伝熱空間１１０にあっては、反応管への伝熱は主とし
て燃焼ガスからの輻射熱により行われる。燃焼ガスはこ
の通気性板にその熱をいったん与え、その結果、熱は通
気性板からの輻射で管側に戻され、通気性板から下に突
出した反応管の加熱に寄与する。
射伝熱空間１１０にあっては、反応管への伝熱は主とし
て燃焼ガスからの輻射熱により行われる。燃焼ガスはこ
の通気性板にその熱をいったん与え、その結果、熱は通
気性板からの輻射で管側に戻され、通気性板から下に突
出した反応管の加熱に寄与する。
なお通気性板の材料は、耐熱性で通気性であり、上記の
如く熱を輻射伝熱空間に圧力損失少なく効果的に戻し得
る材料は全て用い得る０通常はセラミックが用いられる
が、セラミックの他生なくとも部分的に金属材料であっ
てもよい。
如く熱を輻射伝熱空間に圧力損失少なく効果的に戻し得
る材料は全て用い得る０通常はセラミックが用いられる
が、セラミックの他生なくとも部分的に金属材料であっ
てもよい。
またバーナーは他の高温源で得られた高温ガスを吹き出
すノズルに代えてもよい。かかる高温ガス供給手段は炉
（加熱槽）１００床中又はその上方に配置される。
すノズルに代えてもよい。かかる高温ガス供給手段は炉
（加熱槽）１００床中又はその上方に配置される。
通気柱壁通過後の燃焼ガスは通常、輻射による伝熱を行
わせるには不十分な程度に温度が低下しているが、未だ
十分な顕熱を有しているので、このガスの熱を原料ガス
の予熱に有効利用する為に、対流伝熱による熱回収手段
、即ち前述と同様の代表的には、プレートフィン３１で
ある伝熱体を反応管（プレート相当）の外側表面に冶金
的に一体的に接合して設ける。なおプレートフィン３１
の外周管は、伝熱に寄与させる必要がないから単なる巻
締めで与えてよい。
わせるには不十分な程度に温度が低下しているが、未だ
十分な顕熱を有しているので、このガスの熱を原料ガス
の予熱に有効利用する為に、対流伝熱による熱回収手段
、即ち前述と同様の代表的には、プレートフィン３１で
ある伝熱体を反応管（プレート相当）の外側表面に冶金
的に一体的に接合して設ける。なおプレートフィン３１
の外周管は、伝熱に寄与させる必要がないから単なる巻
締めで与えてよい。
通気性材料の上側となる加熱槽１００内の部分空間を輻
射伝熱空間に対して対流伝熱空間１２０と称する。
射伝熱空間に対して対流伝熱空間１２０と称する。
両伝熱空間の上下方向厚さの比は、加熱源ガスの主に温
度により調節される。
度により調節される。
加熱源ガスは、加熱槽の輻射伝熱空間を燃焼炉とする一
般的な場合のほか、加熱槽外で燃焼の利用によってもよ
い熱源で加熱されたガスを輻射伝熱空間にノズルなどを
利用して導入し均熱板に吹きつけ通気性型経由対流伝熱
空間へ流通させることもできる。
般的な場合のほか、加熱槽外で燃焼の利用によってもよ
い熱源で加熱されたガスを輻射伝熱空間にノズルなどを
利用して導入し均熱板に吹きつけ通気性型経由対流伝熱
空間へ流通させることもできる。
３３は燃焼排ガス出口である。なお、３５は断熱材、３
７は支持用の型鋼、３９は二重管内仕切筒、４１は炉の
下壁（床）である。
７は支持用の型鋼、３９は二重管内仕切筒、４１は炉の
下壁（床）である。
仕切筒３９は、環状空間内に充填された触媒を内側管内
に入らせない為のもので、この例では外側管底部１７に
固定され内側管と同心に、その内面又は外面と軸方向の
相互移動可能に接する。
に入らせない為のもので、この例では外側管底部１７に
固定され内側管と同心に、その内面又は外面と軸方向の
相互移動可能に接する。
仕切筒には内側管下端と外側管底の間に多数の孔が与え
られ、反応済みガスを環状空間から内側管内に通過させ
る。仕切筒を外側管に固定したので内／外側管の熱膨張
差等による相互変位を容易に吸収できる。
られ、反応済みガスを環状空間から内側管内に通過させ
る。仕切筒を外側管に固定したので内／外側管の熱膨張
差等による相互変位を容易に吸収できる。
第２図ａは、第１図のＸ−Ｘ線断面図である。
二重管１０の列をはさむないし囲むようにして対向して
セラミック均熱板２７０を配置する。なお、均熱板２７
０の背面にある断熱材４１０や鉄壁等で構成される枠は
図示しない。炉床４１に、例えば埋め込まれたバーナー
５０により火炎が均熱板２７０にあてられて板２７０は
一般に赤熱し、輻射熱を対向している改質管に与える。
セラミック均熱板２７０を配置する。なお、均熱板２７
０の背面にある断熱材４１０や鉄壁等で構成される枠は
図示しない。炉床４１に、例えば埋め込まれたバーナー
５０により火炎が均熱板２７０にあてられて板２７０は
一般に赤熱し、輻射熱を対向している改質管に与える。
この場合、管を直線上に配置し、それに対向するように
輻射均熱板を配置しているので、管に一様に伝熱される
ようになる。いわゆる“影”になる部分がなくなるので
均一加熱となり、ホットスポットや低温部を生じること
がなくなり、管への熱応力を緩和し、材質的にも強度的
にも好ましい。
輻射均熱板を配置しているので、管に一様に伝熱される
ようになる。いわゆる“影”になる部分がなくなるので
均一加熱となり、ホットスポットや低温部を生じること
がなくなり、管への熱応力を緩和し、材質的にも強度的
にも好ましい。
加熱熱源としては通常のバーナーでよく、複数個のバー
ナを管１０の列の周囲に主として直線上に配置してもよ
い（第２図ａ）。この場合には管と相隣接する管の中間
及び列端部位にバーナ５０を配置するとよい、即ち最端
部の管への均一加熱を実現するために列端部バーナー５
２を設けてもよい。
ナを管１０の列の周囲に主として直線上に配置してもよ
い（第２図ａ）。この場合には管と相隣接する管の中間
及び列端部位にバーナ５０を配置するとよい、即ち最端
部の管への均一加熱を実現するために列端部バーナー５
２を設けてもよい。
複数個のバーナーを用いると、燃焼用空気、燃料の為の
配管網が複雑になり、さらに燃焼監視装置（例えばフレ
ームディテクターなど）を個別に設けると、必要な空気
／燃料の流量制御が必要となるなどの制御点数が増すこ
とになり、結局装置としての信鯨性の低下を招くことも
ある。このような場合には、第２図すに示すような直線
状バーナーが望ましい、この場合は、空気、燃料用の配
管が単純になり、さらに制御点数が減るので信転性が増
す、さらに、端部にある管に対しては第２図Ｃにあるよ
うに、直線状バーナ一端を壁に沿う形状にしてもよい。
配管網が複雑になり、さらに燃焼監視装置（例えばフレ
ームディテクターなど）を個別に設けると、必要な空気
／燃料の流量制御が必要となるなどの制御点数が増すこ
とになり、結局装置としての信鯨性の低下を招くことも
ある。このような場合には、第２図すに示すような直線
状バーナーが望ましい、この場合は、空気、燃料用の配
管が単純になり、さらに制御点数が減るので信転性が増
す、さらに、端部にある管に対しては第２図Ｃにあるよ
うに、直線状バーナ一端を壁に沿う形状にしてもよい。
これらのバーナーでは外管に空気又は含酸素気体、内管
に燃料を供給、内管壁の孔又はスリットから燃料を外管
内に噴出させ、両気体の混合物が外管壁の図外の孔又は
スリットから均熱板に向かって噴出する。
に燃料を供給、内管壁の孔又はスリットから燃料を外管
内に噴出させ、両気体の混合物が外管壁の図外の孔又は
スリットから均熱板に向かって噴出する。
さらに第２図ｄは、複数個の改質管で構成される装置ユ
ニットを相隣りあうように配列し、所要容量が大きい場
合又は容量変動に対処しようとするものである。勿論、
直線上に配列される管の数を増しても容量増に対応でき
るが、炉が扁平な形状となってしまう。このような場合
にあっても、第２図すに示すような直線上のバーナーを
用いれば配管系の設計が容易となる。
ニットを相隣りあうように配列し、所要容量が大きい場
合又は容量変動に対処しようとするものである。勿論、
直線上に配列される管の数を増しても容量増に対応でき
るが、炉が扁平な形状となってしまう。このような場合
にあっても、第２図すに示すような直線上のバーナーを
用いれば配管系の設計が容易となる。
直線状に改質管を配置したので、原料、反応ガス、燃焼
排ガスの集配台のためのへ・ンダー群の構成が容易とな
り、管上部空間のコンパクト化を図りやすくすると共に
、後続ユニットとの接続をも容易にする。又、第３図ａ
（正面部分断面略図）、第３図ｂ（側面部分断面略図）
は本発明装置の１例の全体配置図である。
排ガスの集配台のためのへ・ンダー群の構成が容易とな
り、管上部空間のコンパクト化を図りやすくすると共に
、後続ユニットとの接続をも容易にする。又、第３図ａ
（正面部分断面略図）、第３図ｂ（側面部分断面略図）
は本発明装置の１例の全体配置図である。
第１図及び第２図のように、直線状に配置された改質管
群を包囲するように輻射熱利用の通気性板２７、均熱板
２７０を配置することにより、燃焼ガスの持つ顕熱を有
効に利用することができる。勿論、対流伝熱空間には伝
熱効率のよいプレートフィン熱交換器が用いられている
ことにより、反応済みガスおよび燃焼ガスの持つ顕熱を
有効に利用する。
群を包囲するように輻射熱利用の通気性板２７、均熱板
２７０を配置することにより、燃焼ガスの持つ顕熱を有
効に利用することができる。勿論、対流伝熱空間には伝
熱効率のよいプレートフィン熱交換器が用いられている
ことにより、反応済みガスおよび燃焼ガスの持つ顕熱を
有効に利用する。
以上に詳述した如く本発明によれば、加熱槽内に設けら
れた触媒反応装置にあって、熱回収手段、特に伝熱面積
を増大するのに有効な波状プレートフィン熱交換器等の
伝熱手段を該触媒反応装置円筒二重管の内管および／ま
たは外管の必要部に設けた改質管を用い、これを包囲す
るようにして均熱板ではさまれ又は囲まれ斜めの通気性
板で上端が区画された輻射伝熱空間を構成し、バーナー
配置を工夫したので、燃焼ガスの持つ熱を輻射熱に変換
して改質管への均一な熱の供給を可能とし、反応済みガ
ス及び燃焼ガスの持つ顕熱を有効に利用することを可能
とし、装置容量の増大に対して容易に対処でき、ひいて
は加熱炉全体の熱交換効率が向上し、反応装置を小型化
することができる。
れた触媒反応装置にあって、熱回収手段、特に伝熱面積
を増大するのに有効な波状プレートフィン熱交換器等の
伝熱手段を該触媒反応装置円筒二重管の内管および／ま
たは外管の必要部に設けた改質管を用い、これを包囲す
るようにして均熱板ではさまれ又は囲まれ斜めの通気性
板で上端が区画された輻射伝熱空間を構成し、バーナー
配置を工夫したので、燃焼ガスの持つ熱を輻射熱に変換
して改質管への均一な熱の供給を可能とし、反応済みガ
ス及び燃焼ガスの持つ顕熱を有効に利用することを可能
とし、装置容量の増大に対して容易に対処でき、ひいて
は加熱炉全体の熱交換効率が向上し、反応装置を小型化
することができる。
第１図は本発明の具体的−例を説明する縦断面略図、第
２図ａ −ｄはバーナーの配置等の説明図、第３図は本
発明装置の１例の全体配置図で、第３図ａは正面断面略
図、第３図すは側面断面略図である。 ５・・・原料ガス入口 ９・・・外側円筒管 １１・・・内側円筒管 １５・・・改質触媒 １９・・・フィン ２３・・・反応ガス出口 ２７・・・通気性板 ５０・・・バーナー ２７０・・・均熱板 第２図ａ 第１図 、１／２５ 第２図ｂ 燃料 第２図Ｃ 第２図ｄ 燃料
２図ａ −ｄはバーナーの配置等の説明図、第３図は本
発明装置の１例の全体配置図で、第３図ａは正面断面略
図、第３図すは側面断面略図である。 ５・・・原料ガス入口 ９・・・外側円筒管 １１・・・内側円筒管 １５・・・改質触媒 １９・・・フィン ２３・・・反応ガス出口 ２７・・・通気性板 ５０・・・バーナー ２７０・・・均熱板 第２図ａ 第１図 、１／２５ 第２図ｂ 燃料 第２図Ｃ 第２図ｄ 燃料
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 反応流体の入口と出口を上端に有し実質的に直立す
る同心二重円筒管状反応装置であり、外側円筒管の下端
は閉じられており、二重管は上端側の一部以外の下端側
が加熱槽内に突出しており、反応流体は前記入口から外
側円筒管と内側円筒管とにより区画形成され触媒が充填
された環状空間を通過させられた後に下端で反転させら
れ、次いで該内側円筒管の内部空間を通過させられて出
口へ導かれ、加熱源となるガスが外側円筒管の外側を下
端側から上端側へ流通させられる構造であり、該内側円
筒管の内面から突出する熱回収手段が設けられ、加熱槽
からの加熱源ガスの出口が、二重管の上端付近の外側円
筒管外壁と二重管を突出させる部分の加熱槽壁即ち上端
側壁との間の二重管と同心の環状開口であり、この出口
に外側円筒管の外面から突出する熱回収手段が設けられ
、二重管の下端を上端側壁側とは反対側に突出させる通
気性板により、加熱槽内の空間を二重管の下端側の輻射
伝熱空間と上端側壁側の対流伝熱空間とに分け、通気性
板は二重管に対し輻射伝熱空間側で斜めに面しており、
実質的に直立する均熱板が二重管に面して輻射伝熱空間
内に設けられ、均熱板にその下方から上方方向に高温熱
源ガスを吹きつける熱源ガス吹付手段を持つ、触媒反応
用装置。 ２ 熱源ガス吹付手段がバーナーである請求項１記載の
触媒反応用装置。 ３ 熱源ガス吹付手段が直線状バーナーである請求項１
又は２記載の触媒反応用装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2225871A JPH04108533A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 触媒反応用装置 |
| GB9118197A GB2247414B (en) | 1990-08-28 | 1991-08-23 | Apparatus for catalytic reaction |
| US07/748,940 US5199961A (en) | 1990-08-28 | 1991-08-23 | Apparatus for catalytic reaction |
| DE4128423A DE4128423A1 (de) | 1990-08-28 | 1991-08-27 | Vorrichtung zur durchfuehrung einer katalytischen reaktion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2225871A JPH04108533A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 触媒反応用装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04108533A true JPH04108533A (ja) | 1992-04-09 |
Family
ID=16836160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2225871A Pending JPH04108533A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 触媒反応用装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5199961A (ja) |
| JP (1) | JPH04108533A (ja) |
| DE (1) | DE4128423A1 (ja) |
| GB (1) | GB2247414B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8226584B2 (en) | 2008-03-19 | 2012-07-24 | Kohler Co. | Shielded transducer for plumbing fixture |
| US9504625B2 (en) | 2008-03-31 | 2016-11-29 | Kohler Co. | Vibroacoustic water system |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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