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JP2004262725A - Selective oxidation reactor - Google Patents

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JP2004262725A
JP2004262725A JP2003056771A JP2003056771A JP2004262725A JP 2004262725 A JP2004262725 A JP 2004262725A JP 2003056771 A JP2003056771 A JP 2003056771A JP 2003056771 A JP2003056771 A JP 2003056771A JP 2004262725 A JP2004262725 A JP 2004262725A
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Japan
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chamber
selective oxidation
reformed gas
gas
reactor body
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JP2003056771A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Mizusawa
実 水澤
Sakae Chijiiwa
榮 千々岩
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IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】選択酸化反応器を小型化して狭い筒状の空間内にコンパクトに収納する。
【解決手段】選択酸化反応器6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、仕切り板33により仕切られた複数の反応器本体31,32を備え、反応器本体31,32は、酸化用空気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34,35、37,38により仕切られて選択酸化触媒が填装された室36,39を備え、室36の上部に形成した室47内には、室36からの改質ガスが流入する改質ガス導入孔49aを外周に穿設されると共に、先端側から酸化用空気48が導入されて改質ガスと酸化用空気48を混合し、且つ酸化用空気48が混合された改質ガスを反応器本体32の室39上部に形成された室51に供給し得るようにしたガス混合管49を備える。
【選択図】 図2
A selective oxidation reactor is miniaturized and compactly housed in a narrow cylindrical space.
A selective oxidation reactor (6) is formed in a double cylindrical shape with a part cut off in a circumferential direction, and includes a plurality of reactor bodies (31, 32) partitioned by a partition plate (33). The vessel bodies 31, 32 are partitioned by upper and lower perforated plates 34, 35, 37, 38 through which a reformed gas mixed with oxidizing air can flow, and a chamber 36, in which a selective oxidation catalyst is loaded, is provided. In a chamber 47 formed above the chamber 36, a reformed gas introduction hole 49a into which the reformed gas from the chamber 36 flows is formed in the outer periphery, and oxidizing air 48 is supplied from the front end side. A gas that is introduced and mixes the reformed gas and the oxidizing air 48 so that the reformed gas mixed with the oxidizing air 48 can be supplied to the chamber 51 formed above the chamber 39 of the reactor main body 32. A mixing tube 49 is provided.
[Selection] Fig. 2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
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。
【0002】
【従来の技術】
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ェ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。
【0003】
図10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(PEFC:Polymer Electrolyte Fuel Cell)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200〜250℃前後)に温度降下させ、COとHOをCOとHに変換する低温シフトコンバータ、6は低温シフトコンバータ5を通過した改質ガスを冷却水で冷却し、[化1]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はカソード8aとアノード8bを有する固体高分子型燃料電池、60はカソード8a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タである。
【0004】
【化1】
CO+1/2O→CO
【0005】
図10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トコンバータ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のアノード8b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のカソード8aへ導かれ、発電が行われるようになっている。
【0006】
又、前記アノード8b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、前記カソード8aから出口ガスと共に排出された水は、ドレンセパレータ60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タ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っている。
【0007】
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ユニットにまとめられており、斯かる燃料改質装置としては、例えば先行出願1で開示したバーナ燃焼タイプの装置が提案されている。
【0008】
【先行出願1】
特願2002−140149号明細書
【0009】
而して、先行出願1の燃料改質装置は図11、図12に示され、図中、図10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。図11、図12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9aと外筒9bとの間に断熱層9c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。
【0010】
本図示例の場合、前記断熱容器9の内筒9a自体を改質器1の一部として利用するようにし、該内筒9aの内部における中心部に、燃焼器10から噴射される燃焼ガスが流通する炉筒11を配置すると共に、該炉筒11と前記内筒9aとの間に燃焼ガスの流路12を形成し、該流路12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(図11、図12の例では6本)の改質管13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13は、内管13aと外管13bとからなる二重管構造としてあり、原料ガスを内管13aと外管13b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13a内の空間を下降させるようにしてある。
【0011】
前記改質器1の炉筒11は、ベースプレート14から立設されたベース内筒16の上端部に連結配置してあり、ベースプレート14の外周端縁から立上がる長さの短いベース外筒15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ボルト・ナッ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14とベース内筒16とベース外筒15と断熱容器9の内筒9aとで画成され且つ前記燃焼ガスの流路12に連通する筒状の空間17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。
【0012】
前記ベース内筒16の内部には、前記燃焼器10へ空気を供給するための空気流路18を形成すると共に、その軸心部に、前記燃焼器10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19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20から前記燃焼器10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、アノードオ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っている。
【0013】
図11、図12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9cの施工が行われるため、断熱層9c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きる。
【0014】
又、容器として内筒9aと外筒9bとの間に断熱層9c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9c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。
【0015】
更に、断熱容器9の内筒9a内部を改質器1の燃焼ガスの流路12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10から噴射される燃焼ガスが流通する炉筒11と、該炉筒11と断熱容器9の内筒9aとの間に形成される燃焼ガスの流路12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13とから構成してあるため、改質管13の多重管化と燃焼器10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。
【0016】
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200℃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17内に低温シフトコンバータ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。
【0017】
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9c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。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、図11、図12に示すバ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ppmのCOを酸化反応により数ppm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が約59%、COが約0.5%、COが約19%、HOが約21.5%である。
【0019】
図13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二組の場合の装置フローの概要を図示している。図中、21は低温シフトコンバータ5(図10、図11参照)から送給されて酸化用空気23が混合された改質ガス22aが導入される上流側の反応器本体、24は反応器本体21からの改質ガス22aに酸化用空気25を混合するためのガス混合器、26は酸化用空気25が混合されてガス混合器24から送給された改質ガス22bが導入される下流側の反応器本体であり、反応器本体21,26は冷却器21a,26aを備えていると共に、内部にRu等を活性成分とする選択酸化触媒が装填されている。
【0020】
図13の装置フローに示す選択酸化反応器では、低温シフトコンバータ5からの数千ppmのCOを含む改質ガスに酸化用空気23が加えられて混合され、酸化用空気23が混合された改質ガス22aは反応器本体21へ導入され、触媒の作用により[化1]で示す酸化反応が行われてCOが減少し、反応器本体21からガス混合器24へ送給されて酸化用空気25と混合される。ガス混合器24で生成された酸化用空気25を混合された改質ガス22bは反応器本体26へ導入され、反応器本体21におけるのと同様にして酸化反応が行われ、COが数ppm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8bへ導入される(図10参照)。
【0021】
反応器本体21,26では冷却器21a,26a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22a,22bの温度は酸化反応が行われ易い120℃〜200℃、好ましくは150℃に制御される。又、反応器本体21の入口側では、酸化用空気23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22aと酸化用空気23は容易に混合できるが、反応器本体26の入口側では、酸化用空気25の流量は少ないため、改質ガス22aと酸化用空気25との混合は難しく、このため改質ガス22aと酸化用空気25が十分に混合し得るよう、ガス混合器24が必要となる。
【0022】
図13に示す選択酸化反応器において、複数の反応器本体21,26を設けると、通常は反応器本体21,26を繋ぐため連絡管が必要となる。又、反応器本体21,26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21,26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、空隙はデッドスペースになる。又、上述のように反応器本体21,26の間にガス混合器24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。
【0023】
更に、図13に示す選択酸化反応器を図11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16とベース内筒16の外側に同心状に配置された断熱容器9の内筒9aと、ベース外筒15とにより形成される空間17内に収納しなければならない。
【0024】
しかるに、選択酸化反応器は小型にしなければ上記空間17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。
【0025】
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トに収納させ、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。
【0026】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、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、
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COを除去し得るよう構成され、
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、
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。
【0027】
請求項2の発明は、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、
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、
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、
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に、
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、
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。
【0028】
請求項3の発明は、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、
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、
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、
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、
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、
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。
【0029】
請求項4の発明は、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。
【0030】
上記発明によれば、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。
【0031】
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。
【0032】
更に、上流側の反応器本体でCO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COを良好に除去することができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図1〜図9は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図11と同一の符号を付した部分は同一物を表わす。
【0034】
而して、本図示例においては、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、図11のI−I方向断面図である図1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14とベース内筒16とベース外筒15と断熱容器9の内筒9aとで画成され且つ燃焼ガスの流路12に連通する筒状の空間17内に配置されている。
【0035】
選択酸化反応器6は、図2〜図9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31と、該反応器本体31の円周方向側面に仕切り板33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32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31,32の内径D1は、ベース内筒16の外径よりも僅かに大きく、反応器本体31,32を空間17に収納した際には、反応器本体31,32の内周はベース内筒16の外周にぴったりと合致するようになっている。
【0036】
反応器本体31は、大径円弧状の外周板31aと小径円弧状の内周板31bと、外周板31a及び内周板31bの上端を接続するよう配置された天井板31cと、外周板31a及び内周板31bの下端を接続するよう配置された底板31dと、反応器本体32から離反した側部を覆う側板31eと、前記仕切り板33とにより、密閉された二重円弧容器状に形成されている。
【0037】
反応器本体31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34,35により仕切られ、反応器本体31内の多孔板34,35間に形成された室36には、Ru等を活性成分とする選択酸化触媒が装填されている。
【0038】
反応器本体32は、大径円弧状の外周板32aと小径円弧状の内周板32bと、外周板32a及び内周板32bの上端を接続するよう配置された天井板32cと、外周板32a及び内周板32bの下端を接続するよう配置された底板32dと、反応器本体31から離反した側部を覆う側板32eと、前記仕切り板33とにより、密閉された二重円弧容器状に形成されている。
【0039】
従って、反応器本体31,32は反応器本体31,32それぞれの一部を形成する仕切り板33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31,32を繋ぐための連絡管は必要のない構成になっている。
【0040】
反応器本体32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37,38により仕切られ、反応器本体31内の多孔板37,38間に形成された室39には、Ru等を活性成分とする選択酸化触媒が装填されている。
【0041】
反応器本体31内における多孔板35と底板31dとの間の室40に改質ガス41aを供給し得るよう、側板31eには改質ガス供給管42が接続されている。すなわち、改質ガス供給管42は、室40と連通するよう、側板31e下端部に直接接続される水平部42aと、水平部42aに接続されて反応器本体31の上端部近傍まで延在する垂直部42bと、垂直部42bの上端近傍に接続された水平部42cとを備え、垂直部42b内にはオリィフィス43が設けられている。而して、改質ガス41aは、改質ガス供給管42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42へ送給し得るようになっている。
【0042】
改質ガス供給管42の垂直部42b内における上流側のオリィフィス43よりも上方位置には、第一段目の反応器本体31における酸化反応に供する酸化用空気44を垂直部42b内の上方側のオリィフィス43よりも上流側に導入し得るよう、酸化用空気供給管45が挿入されている。酸化用空気供給管45は、改質ガス供給管42の垂直部42b外で水平に曲折し、水平端部には、下方から酸化用空気44を送給し得るようになっている。
【0043】
反応器本体31内における多孔板34と天井板31cとの間の室47には、平面形状が円弧状で反応器本体32における酸化反応に供する酸化用空気48を送給し得るようにしたガス混合管49が挿通されている。ガス混合管49は反応器本体31から外部へ延在し、外部先端には、酸化用空気48を下方から導入し得るようになっている。
【0044】
ガス混合管49の先端は、仕切り板33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32における多孔板37と天井板32cとの間の室51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49aが穿設されており、反応器本体31において室36を上昇して来て多孔板34を通り室47に導入された改質ガスは、改質ガス導入孔49aからガス混合管49内に導入されるようになっている。
【0045】
而して、改質ガスと酸化用空気48はガス混合管49内で良好に混合されて反応器本体32の室51に導入されるようになっている。
【0046】
反応器本体32の側板32eには、多孔板38と底板32dとの間の室52に連通するよう、改質ガス取り出し管53が接続されており、改質ガス取り出し管53の先端からは、改質ガス41bを下方へ送給し得るようになっている。
【0047】
反応器本体32における底板32dの仕切り板33近傍下面からは、冷却流体54を送給するための冷却流体送給管55が室52を通って室39内に敷設され、室39内をジグザグ状に上部へ敷設されている。室39の上部では、冷却流体送給管55は、仕切り板33を貫通して反応器本体31の室36内へ延在し、室36内をジグザグ状に下部へ敷設されており、室40を通って外部へ導出されている。なお、冷却流体送給管55の仕切り板33貫通部は密に保持されている。
【0048】
反応器本体31,32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、図3、図4に示すごとく、側板31e,32eは平面的に見て近接した形状となっている。
【0049】
次に、上記した実施の形態の作動を説明する。
図10の低温シフトコンバータ5から送給された改質ガス41aは、改質ガス供給管42の水平部42cから垂直部42bへ導入される。又、酸化用空気44は酸化用空気供給管45から改質ガス供給管42の垂直部42bへ導入される。而して、改質ガス41aと酸化用空気44は垂直部42b内のオリィフィス43を通過する際に混合され、室40から多孔板35を通って室36内へ導入される。
【0050】
室36内にはRu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41aに含まれている数千ppmのCOは、室36において、選択酸化触媒の作用により酸化用空気44中の酸素と[化1]に示すように反応を行いCOとなり、従って、改質ガス41a中のCOは除去される。
【0051】
ある程度COが除去された改質ガス41aは、室36から多孔板34を通過して室47に送給され、室47から改質ガス導入孔49aを経てガス混合管49内に導入される。
【0052】
又、酸化用空気48はガス混合管49の外端部からガス混合管49内に供給され、改質ガス導入孔49aから導入された改質ガスに混合され、酸化用空気48の混合された改質ガスは、反応器本体32の室51へ送給される。ガス混合管49内における酸化用空気48の流量は改質ガス41aに比べて少量であリ且つ改質ガス41aは改質ガス導入孔49aからガス混合管49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48はガス混合管49内において改質ガス41aと良好に撹拌、混合し、反応器本体32の室51に送給される。
【0053】
室51に送給された酸化用空気48の混合した改質ガスは、多孔板37を通過して室39内に流下する。室39内にはRu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COは、室39において、選択酸化触媒の作用により酸化用空気48中の酸素と[化1]に示すように反応を行いCOとなり、従って、改質ガス中のCOは数ppm程度まで除去される。
【0054】
而して、所望の状態にCOの除去された改質ガス41bは、室39から室52を通過して改質ガス導出管53へ送給され、改質ガス導出管53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8bへ送給される。
【0055】
冷却流体54は、冷却流体送給管55を通り、室39内のガス及び室36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、図13に示した場合と同様、酸化反応が行われ易い120℃〜200℃、好ましくは150℃に制御される。
【0056】
上記図示例によれば、選択酸化反応器6の反応器本体31,32には連絡管が不要となるうえ、第二段目の反応器本体32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31,32を狭い筒状の空間17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。
【0057】
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、図11に示す燃焼器10に燃焼用空気を送給するための円筒状のベース内筒16、アノードオフガス供給管19、燃焼用燃料供給管20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ペースが生じることがない。
【0058】
更に、反応器本体31でCOの除去された改質ガスと酸化用空気48は、ガス混合管49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32においてもCOを良好に除去することができる。
【0059】
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、本発明の図示例では、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。
【0060】
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。
【0061】
更に、CO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。
【0062】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項1〜請求項4に記載の選択酸化反応装置によれば、
I)下流側の反応器本体で反応させる改質ガスと酸化用ガスを混合させるためのガス混合器が不要となるので、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、
II)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、
III)反応器本体でCOの除去された改質ガスと酸化用ガスは、ガス混合管で十分効率的に混合されるため、COを良好に除去することができる、
等、種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃料改質装置の選択酸化反応装置の実施の形態の一例の平面図で、図11のI−I方向矢視図である。
【図2】図1に示す選択酸化反応装置を展開して示す正面図で、図3のII−II方向矢視図である。
【図3】図2のIII−III方向矢視図である。
【図4】図2のIV−IV方向矢視図である。
【図5】図2のV方向矢視図である。
【図6】図2のVI方向矢視図である。
【図7】図2のVII方向矢視図である。
【図8】図1に示す選択酸化反応装置の概略斜視図である。
【図9】図8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。
【図10】改質器が設けられる設備の一例を示す全体系統図である。
【図11】燃料改質装置の一例を示す縦断正面図である。
【図12】図11のXII−XII方向矢視図である。
【図13】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二組の場合の装置フローの概要図である。
【符号の説明】
1 改質器
6 選択酸化反応器(選択酸化反応装置)
17 空間
31 反応器本体
31c 天井板
31d 底板
32 反応器本体
32c 天井板
32d 底板
34 多孔板
35 多孔板
36 室
37 多孔板
38 多孔板
39 室
40 室
41a 改質ガス
41b 改質ガス
44 酸化用空気(酸化用ガス)
47 室
48 酸化用空気(酸化用ガス)
49 ガス混合管
49a 改質ガス導入孔
51 室
52 室
54 冷却流体(冷却する手段)
55 冷却流体送給管(冷却する手段)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a selective oxidation reaction device applied to a fuel reformer.
[0002]
[Prior art]
In general, a fuel cell combines hydrogen and oxygen, as opposed to the electrolysis of water, to extract electricity and heat generated at that time. The development of fuel cell cogeneration systems and fuel cell vehicles is being actively pursued.Hydrogen, the fuel for such fuel cells, is reformed from petroleum fuels such as naphtha and kerosene and city gas using a reformer. Manufactured.
[0003]
FIG. 10 shows an entire system of a stationary polymer electrolyte fuel cell (PEFC) as an example of equipment provided with a reformer, where 1 is a reformer and 2 is a reformer. A water evaporator for evaporating water by the heat of the exhaust gas discharged from the reformer 1 to generate water vapor; 3, a raw fuel vaporizer for vaporizing a raw fuel such as naphtha by the heat of the exhaust gas; A desulfurizer 5 for desulfurizing the raw material gas supplied to the reformer 1 lowers the temperature of the reformed gas reformed in the reformer 1 to a required temperature (about 200 to 250 ° C.) with cooling water,2O to CO2And H2A low-temperature shift converter 6 converts the reformed gas passing through the low-temperature shift converter 5 with cooling water, and removes CO by an oxidation reaction represented by [Chemical Formula 1]. A humidifier for humidifying the reformed gas that has passed through the reactor 6; a solid polymer fuel cell 8 having a cathode 8a and an anode 8b; and 60, an outlet gas from the cathode 8a is guided and moisture is recovered from the outlet gas. This is a drain separator capable of exhausting residual gas.
[0004]
Embedded image
CO + 1 / 2O2→ CO2
[0005]
In the equipment shown in FIG. 10, 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. The raw material gas desulfurized by the desulfurizer 4 is led to the reformer 1, and the reformed gas reformed by the reformer 1 is fed to the low-temperature shift converter 5 and the selective oxidation reactor 6. The air is guided to the anode 8b of the polymer electrolyte fuel cell 8 via the humidifier 7 and the air is guided to the cathode 8a of the polymer electrolyte fuel cell 8 via the humidifier 7 to generate power. Has become.
[0006]
Further, the anode off gas discharged from the anode 8b is reused as fuel gas in the reformer 1, while water discharged together with the outlet gas from the cathode 8a is separated from the outlet gas in the drain separator 60, The cooling water for the polymer electrolyte fuel cell 8, the selective oxidation reactor 6, and the low-temperature shift converter 5, and the water used as a part of the steam mixed with the raw material gas are used.
[0007]
Conventionally, the reformer 1 and the water evaporator 2, the raw fuel vaporizer 3, the desulfurizer 4, the low-temperature shift converter 5, and the selective oxidation reactor 6 as related devices are one unit as a fuel reformer. As such a fuel reforming device, for example, a burner combustion type device disclosed in the prior application 1 has been proposed.
[0008]
[Prior application 1]
Japanese Patent Application No. 2002-140149
[0009]
Thus, the fuel reforming apparatus of the prior application 1 is shown in FIG. 11 and FIG. 12, in which parts denoted by the same reference numerals as those shown in FIG. 10 represent the same parts. In the fuel reformer shown in FIGS. 11 and 12, the reformer 1 and its related devices (water evaporator 2, raw fuel vaporizer 3, desulfurizer 4, low-temperature shift converter 5, and selective oxidation reactor 6) The fuel reforming apparatus is configured by covering the unit consisting of a heat insulating container 9 having a heat insulating layer 9c formed between the inner cylinder 9a and the outer cylinder 9b.
[0010]
In the case of the illustrated example, the inner cylinder 9a of the heat insulating container 9 itself is used as a part of the reformer 1, and the combustion gas injected from the combustor 10 is provided at a central portion inside the inner cylinder 9a. A flow path 12 for the combustion gas is formed between the furnace pipe 11 and the inner pipe 9a, and a reforming catalyst (not shown) is formed in the flow path 12 inside. A plurality of (six in the example of FIG. 11 and FIG. 12) reforming tubes 13 for flowing the raw material gas and reforming the raw material gas are arranged in parallel to constitute the reformer 1. . The reforming pipe 13 has a double pipe structure including an inner pipe 13a and an outer pipe 13b, and raises a raw material gas in a space formed between the inner pipe 13a and the outer pipe 13b to increase the After exchanging heat with the combustion gas, it is turned back at the upper end to lower the space in the inner tube 13a.
[0011]
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 base outer tube 15 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 by fastening means such as bolts and nuts (not shown) so as to be detachable, and the base plate 14, the base inner cylinder 16, the base outer cylinder 15 are insulated from each other. In a cylindrical space 17 defined by the inner cylinder 9a of the container 9 and communicating with the combustion gas flow path 12, a water evaporator 2 and a raw fuel vaporizer 3 as related devices of the reformer 1 are provided. , A desulfurizer 4, a low-temperature shift converter 5, and a selective oxidation reactor 6 are provided.
[0012]
An air passage 18 for supplying air to the combustor 10 is formed inside the base inner cylinder 16, and an anode off-gas is supplied to the combustor 10 as a fuel gas at the axial center thereof. The anode off-gas supply pipe 19 is provided, and combustion fuel is supplied from the combustion fuel supply pipe 20 to the combustor 10 at the time of startup or steady combustion. Thus, the fuel for combustion is used as the fuel at the time of startup, and the anode off-gas and the fuel for combustion are mixed and used at the time of steady combustion.
[0013]
In the fuel reforming apparatus shown in FIGS. 11 and 12, the heat insulating layer 9c is constructed simply by covering the unit with the heat insulating container 9, so that the labor for constructing the heat insulating layer 9c is greatly reduced, and the reformer is further improved. At the time of maintenance such as replacement or inspection of the catalyst inside 1, it is only necessary to open the heat insulating container 9, and the operation can be performed quickly.
[0014]
Moreover, since the heat insulating container 9 in which the heat insulating layer 9c is formed between the inner cylinder 9a and the outer cylinder 9b is adopted as the container, the heat insulating performance becomes extremely high, the volume of the heat insulating layer 9c is reduced, and While it is possible to reduce the size, the amount of heat dissipated is suppressed, which also helps to improve the thermal efficiency. In addition, vacuum heat insulation is considered as one form of the high-performance heat insulation container.
[0015]
Further, since the inside of the inner cylinder 9a of the heat insulating container 9 is used as the flow path 12 of the combustion gas of the reformer 1, the structure of the entire apparatus becomes simple, leading to cost reduction. A furnace tube 11 through which the combustion gas injected from 10 flows, and a combustion gas flow path 12 formed between the furnace tube 11 and the inner cylinder 9 a of the heat insulating container 9, and a reforming catalyst is provided therein. And a plurality of reforming tubes 13 for circulating the raw material gas and reforming the raw material gas, so that the reforming tubes 13 are multiplexed and radiant heat transfer by high-temperature combustion in the combustor 10 is performed. Utilization makes it possible to shorten the overall length of the reformer 1, and accordingly, related equipment such as a water evaporator 2, a raw fuel vaporizer 3, a desulfurizer 4, a low-temperature shift converter 5, and a selective oxidation reactor 6. Can be arranged below the reformer 1, and the height of the fuel reformer can be reduced. Kill.
[0016]
During a normal operation, the raw material gas generated from the raw fuel is supplied to the reformer 1, 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 fuel. Heat exchange with the raw material gas is performed in the vaporizer 3, and the temperature is reduced to about 200 ° C. and the temperature of the reaction in the low-temperature shift converter 5 and the selective oxidation reactor 6 is increased. Even if bare reactors such as the low-temperature shift converter 5 and the selective oxidation reactor 6 are disposed in the space 17, there is no possibility that unnecessary heat exchange will occur.
[0017]
Thus, the size of the apparatus can be reduced and the thermal efficiency can be improved. Further, the labor for installing the heat insulating layer 9c can be greatly reduced, and the maintenance can be easily performed.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the burner combustion type fuel reformer shown in FIGS. 11 and 12 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 to several ppm or less from various components in the introduced reformed gas 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 to three stages is used as the selective oxidation reactor 6. The reformed gas introduced into the selective oxidation reactor 6 is H2About 59%, CO about 0.5%, CO2About 19%, H2O is about 21.5%.
[0019]
FIG. 13 shows an outline of an apparatus 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 body into which a reformed gas 22a fed from the low-temperature shift converter 5 (see FIGS. 10 and 11) and mixed with oxidizing air 23 is introduced, and 24 is a reactor body A gas mixer for mixing the oxidizing air 25 with the reformed gas 22a from 21; a downstream side 26 where the oxidizing air 25 is mixed and the reformed gas 22b sent from the gas mixer 24 is introduced; The reactor bodies 21 and 26 are provided with coolers 21a and 26a, and are loaded with a selective oxidation catalyst containing Ru or the like as an active component.
[0020]
In the selective oxidation reactor shown in the apparatus flow of FIG. 13, oxidizing air 23 is added to and mixed with the reformed gas containing several thousand ppm of CO from the low-temperature shift converter 5, and the oxidizing air 23 is mixed. The raw gas 22a is introduced into the reactor main body 21, the oxidation reaction represented by [Chemical Formula 1] is performed by the action of the catalyst to reduce CO, and is sent from the reactor main body 21 to the gas mixer 24 to oxidize air. Mixed with 25. The reformed gas 22b mixed with the oxidizing air 25 generated by the gas mixer 24 is introduced into the reactor main body 26, and an oxidation reaction is performed in the same manner as in the reactor main body 21, and CO is reduced to several ppm. The fuel is reduced and introduced from the humidifier 7 to the anode 8b of the polymer electrolyte fuel cell 8 (see FIG. 10).
[0021]
In the reactor bodies 21 and 26, a cooling medium such as cooling water is supplied to the coolers 21a and 26a to perform cooling, and the temperature of the reformed gases 22a and 22b is preferably 120 ° C to 200 ° C, at which the oxidation reaction is easily performed. Is controlled at 150 ° C. Also, at the inlet side of the reactor body 21, the reforming gas 22a and the oxidizing air 23 can be easily mixed without providing a gas mixer because the flow rate of the oxidizing air 23 is large. On the inlet side, since the flow rate of the oxidizing air 25 is small, it is difficult to mix the reformed gas 22a and the oxidizing air 25. Therefore, the gas mixing is performed so that the reformed gas 22a and the oxidizing air 25 can be sufficiently mixed. Vessel 24 is required.
[0022]
In the selective oxidation reactor shown in FIG. 13, 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, a gap is formed between the reactor bodies 21 and 26 when a plurality of reactor bodies 21 and 26 are arranged side by side. It cannot be used effectively for arranging equipment, and the air gap becomes a dead space. Further, the gas mixer 24 must be provided between the reactor bodies 21 and 26 as described above. Therefore, the size of the selective oxidation reactor cannot be reduced as a whole.
[0023]
Further, when the selective oxidation reactor shown in FIG. 13 is applied to the fuel reformer shown in FIG. 11, the selective oxidation reactor is composed of a cylindrical base inner cylinder 16 and an outer Must be housed in a space 17 formed by the inner cylinder 9 a of the heat insulating container 9 and the base outer cylinder 15 which are arranged concentrically.
[0024]
However, the selective oxidation reactor cannot be housed in the space 17 unless it is miniaturized, so that the structure of the selective oxidation reactor needs to be devised.
[0025]
In view of the above-described circumstances, the present invention can reduce the size of a selective oxidation reaction device as a related device of a reformer and store it compactly in a narrow cylindrical space of a fuel reformer to save the space of the device. It was done for the purpose of doing so.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a selective oxidation reaction device disposed as a related device of a reformer in a cylindrical space of a fuel reformer,
The selective oxidation reaction device is formed in a double cylindrical shape with a part cut off in the circumferential direction, and includes a plurality of rows of reactor bodies partitioned in the circumferential direction,
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 configured to be fed upward or downward through the chamber of each reactor body in which the selective oxidation catalyst is loaded, and to react with the oxidizing gas by the action of the selective oxidation catalyst to remove CO. ,
When the reformed gas is sent from the reactor body of a given row to the reactor body of the next row, the reformed gas flows upward from the chamber of the reactor body of the row in which the selective oxidation catalyst is loaded. Alternatively, it is configured to flow through the lower perforated plate and to be introduced from 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, in a gas mixing tube. ,
In the gas mixing pipe, the reformed gas is mixed with an 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 pipe to the next row of reaction. It is configured so that it can be fed to a chamber connected to a chamber in which the gas mixing tube is arranged, wherein the selective oxidation catalyst of the vessel body is not loaded,
The reformed gas that has passed through the chamber loaded with the selective oxidation catalyst is taken out from the reactor body in the last row.
[0027]
The invention according to claim 2 is a selective oxidation reaction device disposed as a related device of a reformer in a cylindrical space of a fuel reformer,
The selective oxidation reaction device is formed in a double cylindrical shape with a part cut off in the circumferential direction, and includes a plurality of rows of reactor bodies partitioned in the circumferential direction,
Each reactor body is provided with a chamber partitioned by upper and lower perforated plates through which a reformed gas mixed with an oxidizing gas can flow and loaded with a selective oxidation catalyst between the upper and lower perforated plates,
In the reactor body of the odd-numbered rows in the reformed gas flow direction of the reactor body,
A reformed gas mixed with an oxidizing gas is supplied from a chamber between the lower perforated plate and the bottom plate to a chamber loaded with the selective oxidation catalyst, and
The chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate is provided with an oxidizing gas supplied from one end side and a plurality of reforming gases supplied from the chamber loaded with the selective oxidation catalyst and provided on the outer periphery. The reformed gas introduced from the introduction hole 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 reactor body of the next even-numbered row. A gas mixing tube adapted to obtain
In the reactor body of the even-numbered rows of the reformed gas flow direction in the reactor body,
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
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 provided in a chamber between the lower perforated plate and the bottom plate. The reformed gas introduced from 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 odd-numbered reactor body. A gas mixing tube is provided,
From the reactor body in the last row, the reformed gas that has passed through the chamber loaded with the selective oxidation catalyst can be taken out.
[0028]
The invention according to claim 3 is a selective oxidation reaction device disposed as a related device of a reformer in a cylindrical space of a fuel reformer,
The selective oxidation reaction device is formed in a double cylindrical shape with a part cut off in the circumferential direction, and includes a plurality of rows of reactor bodies partitioned in the circumferential direction,
Each reactor body is provided with a chamber partitioned by upper and lower perforated plates through which a reformed gas mixed with an oxidizing gas can flow and loaded with a selective oxidation catalyst between the upper and lower perforated plates,
In the reactor body of the odd-numbered rows in the reformed gas flow direction of the reactor body,
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
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 provided in a chamber between the lower perforated plate and the bottom plate. The reformed gas introduced from 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 reactor body of the next even-numbered row. A gas mixing tube is provided,
In the reactor body of the even-numbered rows of the reformed gas flow direction in the reactor body,
A reformed gas mixed with an oxidizing gas is supplied from a chamber between the lower perforated plate and the bottom plate to a chamber loaded with the selective oxidation catalyst, and
The chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate is provided with an oxidizing gas supplied from one end side and a plurality of reforming gases supplied from the chamber loaded with the selective oxidation catalyst and provided on the outer periphery. The reformed gas introduced from the introduction hole 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. A gas mixing tube adapted to obtain
From the reactor body in the last row, the reformed gas that has passed through the chamber loaded with the selective oxidation catalyst can be taken out.
[0029]
The invention according to claim 4 is provided with a means for cooling the reformed gas mixed with the oxidizing gas in the reactor body.
[0030]
According to the above invention, a separate gas mixer is not required for mixing the reforming gas and the oxidizing gas for reacting in the downstream reactor body, so that the apparatus can be downsized and narrow. As a result of being compactly stored in a cylindrical room, the space of the device can be saved.
[0031]
Also, since the reactor body has a structure in which a part of the double cylinder is cut, the center and the cut part of the double cylinder are assembled with other components of the fuel reformer. The space can be passed through, so that the space can be effectively used and no dead space occurs.
[0032]
Further, the oxidizing gas mixed with the reformed gas from which CO has been removed in the upstream reactor body is sufficiently efficiently mixed in the gas mixing pipe, so that the CO can be favorably reduced in the downstream reactor body. Can be removed.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 to 9 show an example of an embodiment of the present invention, in which parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 11 represent the same parts.
[0034]
Thus, in the illustrated example, the planar shape of the selective oxidation reactor 6 applied to the fuel reformer is one in the circumferential direction as shown in FIG. A cylindrical space defined by a base plate 14, a base inner cylinder 16, a base outer cylinder 15, and an inner cylinder 9 a of a heat insulating container 9 and having a cut-away portion and communicating with the combustion gas flow path 12. 17.
[0035]
As shown in detail in FIGS. 2 to 9, the selective oxidation reactor 6 includes a double-cylindrical first-row reactor body 31 and a partition plate 33 on a circumferential side surface of the reactor body 31. And a second column of reactor bodies 32 of a double cylindrical shape connected via a via hole, and are formed in a plurality of rows that are partitioned in the circumferential direction. It has a bent shape. Thus, the inner diameter D1 of the reactor bodies 31, 32 is slightly larger than the outer diameter of the base inner cylinder 16, and when the reactor bodies 31, 32 are stored in the space 17, the reactor bodies 31, 32 are formed. Is adapted to exactly match the outer circumference of the base inner cylinder 16.
[0036]
The reactor body 31 includes a large-diameter arc-shaped outer peripheral plate 31a and a small-diameter arc-shaped inner peripheral plate 31b, a ceiling plate 31c arranged to connect the upper ends of the outer peripheral plate 31a and the inner peripheral plate 31b, and an outer peripheral plate 31a. And a bottom plate 31d arranged to connect the lower end of the inner peripheral plate 31b, a side plate 31e covering a side part separated from the reactor main body 32, and the partition plate 33 to form a sealed double arc container. Have been.
[0037]
The inside of the reactor main body 31 is partitioned by upper and lower two-stage perforated plates 34 and 35 formed of punching metal or the like provided with a large number of holes, and formed between the perforated plates 34 and 35 in the reactor main body 31. The chamber 36 is loaded with a selective oxidation catalyst containing Ru or the like as an active component.
[0038]
The reactor main body 32 includes a large-diameter arc-shaped outer peripheral plate 32a, a small-diameter arc-shaped inner peripheral plate 32b, a ceiling plate 32c arranged to connect the upper ends of the outer peripheral plate 32a and the inner peripheral plate 32b, and an outer peripheral plate 32a. And a bottom plate 32d arranged to connect the lower end of the inner peripheral plate 32b, a side plate 32e covering a side part separated from the reactor main body 31, and the partition plate 33 to form a sealed double arc container shape. Have been.
[0039]
Therefore, the reactor main bodies 31 and 32 are joined to each other with the partition plates 33 forming a part of each of the reactor main bodies 31 and 32 in a substantially double cylindrical container shape partially cut off in the circumferential direction. The connecting pipe for connecting the reactor bodies 31 and 32 is not required.
[0040]
The inside of the reactor main body 32 is partitioned by upper and lower two-stage perforated plates 37 and 38 formed of punching metal or the like provided with a large number of holes, and formed between the perforated plates 37 and 38 in the reactor main body 31. The chamber 39 is loaded with a selective oxidation catalyst containing Ru or the like as an active component.
[0041]
A reformed gas supply pipe 42 is connected to 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 main body 31. That is, the reformed gas supply pipe 42 is connected to the lower end of the side plate 31e and extends to near the upper end of the reactor body 31 connected to the horizontal part 42a so as to communicate with the chamber 40. A vertical portion 42b and a horizontal portion 42c connected near the upper end of the vertical portion 42b are provided, and an orifice 43 is provided in the vertical portion 42b. 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.
[0042]
At a position above the orifice 43 on the upstream side in the vertical portion 42b of the reformed gas supply pipe 42, the oxidizing air 44 used for the oxidation reaction in the first-stage reactor body 31 is placed on the upper side in the vertical portion 42b. An oxidizing air supply pipe 45 is inserted so as to be able to be introduced upstream of the orifice 43. The oxidizing air supply pipe 45 is bent horizontally outside the vertical portion 42b of the reformed gas supply pipe 42, and can supply the oxidizing air 44 to the horizontal end from below.
[0043]
In a chamber 47 between the perforated plate 34 and the ceiling plate 31c in the reactor main body 31, a gas having an arc shape in plan view and capable of supplying oxidizing air 48 to be used for an oxidation reaction in the reactor main body 32. The mixing tube 49 is inserted. The gas mixing tube 49 extends from the reactor main body 31 to the outside, and an oxidizing air 48 can be introduced into the outer end from below.
[0044]
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 opens to the chamber 51 side of the reactor main body 32 between the porous plate 37 and the ceiling plate 32c. At the same time, a large number of reformed gas introduction holes 49a are formed in the outer peripheral portion, and the reformed gas introduced into the chamber 47 through the perforated plate 34 after ascending in the chamber 36 in the reactor body 31 is The gas is introduced into the gas mixing pipe 49 from the reformed gas introduction hole 49a.
[0045]
Thus, the reformed gas and the oxidizing air 48 are mixed well in the gas mixing pipe 49 and introduced into the chamber 51 of the reactor main body 32.
[0046]
A reformed gas outlet pipe 53 is connected to the side plate 32e of the reactor main body 32 so as to communicate with a chamber 52 between the perforated plate 38 and the bottom plate 32d. The reformed gas 41b can be sent downward.
[0047]
From the lower surface of the bottom plate 32d of the reactor main body 32 near the partition plate 33, a cooling fluid supply pipe 55 for supplying a cooling fluid 54 is laid in the chamber 39 through the chamber 52, and the inside of the chamber 39 is zigzag. It is laid on the upper part. 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 main body 31, and is laid downward in a zigzag manner in the chamber 36. Through to the outside. In addition, the penetration part of the partition plate 33 of the cooling fluid supply pipe 55 is held densely.
[0048]
Since the reactor bodies 31 and 32 have a substantially double cylindrical shape and are partially cut off at both ends in the circumferential direction, the side plates 31e and 32e are viewed in plan as shown in FIGS. And have a close shape.
[0049]
Next, the operation of the above embodiment will be described.
The reformed gas 41a sent from the low-temperature shift converter 5 in FIG. 10 is introduced from a horizontal portion 42c of the reformed gas supply pipe 42 to a vertical portion 42b. 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 are introduced from the chamber 40 through the perforated plate 35 into the chamber 36.
[0050]
Since a selective oxidation catalyst containing Ru or the like as an active component is stored in the chamber 36, several thousand ppm of CO contained in the reformed gas 41a is oxidized in the chamber 36 by the action of the selective oxidation catalyst. Reaction with oxygen in the air 44 as shown in [Chemical Formula 1]2Therefore, CO in the reformed gas 41a is removed.
[0051]
The reformed gas 41a from which CO has been removed to some extent is sent from the chamber 36 to the chamber 47 through the perforated plate 34, and is introduced from the chamber 47 into the gas mixing pipe 49 through the reformed gas introduction hole 49a.
[0052]
The oxidizing air 48 is supplied from the outer end of the gas mixing pipe 49 into the gas mixing pipe 49, mixed with the reformed gas introduced from the reformed gas introduction hole 49a, and mixed with the oxidizing air 48. The reformed gas 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 is introduced into the gas mixing pipe 49 from the reformed gas introduction hole 49a at a high flow rate. In order to change the flow direction, the oxidizing 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.
[0053]
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 the 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 supplied to the chamber 39 by the action of the selective oxidation catalyst. And the reaction as shown in2Therefore, CO in the reformed gas is removed up to about several ppm.
[0054]
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 led out of the reformed gas outlet pipe 53 to be humidified. The fuel is supplied from the container 7 to the anode 8 b of the polymer electrolyte fuel cell 8.
[0055]
The cooling fluid 54 passes through the cooling fluid supply pipe 55 and cools 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. 13, the temperature of the reformed gas is controlled at 120 ° C. to 200 ° C., in which the oxidation reaction is easily performed, preferably 150 ° C.
[0056]
According to the illustrated example, a connecting pipe is not required for the reactor bodies 31 and 32 of the selective oxidation reactor 6, and the reformed gas to be reacted in the second-stage reactor body 32 and the oxidizing air are mixed. Therefore, a separate gas mixer is not required, so that the size of the apparatus can be reduced, and the reactor main bodies 31, 32 can be compactly stored in the narrow cylindrical space 17, resulting in space saving of the apparatus. Becomes possible.
[0057]
Further, since the double cylinder has a structure in which a part of the double cylinder is cut away, the center part and the cut part of the double cylinder are not used for other components of the fuel reformer, for example, the combustor 10 shown in FIG. The space for passing the cylindrical base inner cylinder 16, the anode off-gas supply pipe 19, the fuel supply pipe 20 for combustion, and the like for supplying combustion air to the unit can be effectively used. No dead space occurs.
[0058]
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 CO in the second-stage reactor main body 32 is also good. Can be removed.
[0059]
The selective oxidation reaction device of the fuel reformer of the present invention can be modified in various ways without departing from the gist of the present invention. For example, in the illustrated example of the present invention, a case where two sets of the reactor main bodies are provided in the circumferential direction has been described, but any number of sets of the plurality of sets may be implemented.
[0060]
When three or more reaction vessel bodies are provided, the mixing pipe for mixing the reformed gas and the oxidizing air needs to be arranged as described below. That is, in the odd-numbered reactor main body from the upstream side to the downstream side in the gas flow direction, when the gas mixing pipe is arranged in the chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate, the even-numbered stage reaction vessel main body is When it is necessary to arrange a gas mixing tube in a chamber between the lower perforated plate and the bottom plate, and in a case where a gas mixing tube is arranged in a chamber between the lower perforated plate and the bottom plate in the odd-numbered reactor main body, Therefore, 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.
[0061]
Further, the gas for oxidizing CO is not limited to air, and any gas containing oxygen can be used.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the selective oxidation reactor according to claims 1 to 4 of the present invention,
I) Since a gas mixer for mixing the reforming gas and the oxidizing gas to be reacted in the reactor body on the downstream side becomes unnecessary, the apparatus can be downsized and can be housed compactly in a narrow cylindrical chamber. As a result, space saving of the device becomes possible.
II) The reactor body has a structure in which a part of a double cylinder is cut off, so that the center and the cut part of the double cylinder are assembled with other components of the fuel reformer. It can be used as a space to pass through, so that space can be used effectively and dead space does not occur,
III) The reformed gas and the oxidizing gas from which CO has been removed in the reactor body are sufficiently efficiently mixed in the gas mixing pipe, so that CO can be satisfactorily removed.
And various other excellent effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an example of an embodiment of a selective oxidation reaction device of a fuel reformer of the present invention, and is a view as seen in a direction of an arrow II in FIG.
FIG. 2 is an exploded front view of the selective oxidation reaction apparatus shown in FIG. 1, and is a view taken in the direction of arrows II-II in FIG.
FIG. 3 is a view in the direction of arrows III-III in FIG. 2;
FIG. 4 is a view in the direction of arrows IV-IV in FIG. 2;
FIG. 5 is a view as viewed in the direction of the arrow V in FIG. 2;
6 is a view in the direction of arrows VI in FIG. 2;
FIG. 7 is a view taken in the direction of the arrow VII in FIG. 2;
8 is a schematic perspective view of the selective oxidation reaction device shown in FIG.
9 is a perspective view showing a gas mixing tube housed in a chamber above a reactor main body in a first row in the selective oxidation reaction apparatus shown in FIG.
FIG. 10 is an overall system diagram showing an example of equipment provided with a reformer.
FIG. 11 is a longitudinal sectional front view showing an example of a fuel reforming apparatus.
FIG. 12 is a view taken in the direction of arrows XII-XII in FIG. 11;
FIG. 13 is a schematic diagram of a general selective oxidation reactor applied to a fuel reformer, in which there are two sets of reactor bodies.
[Explanation of symbols]
1 Reformer
6. Selective oxidation reactor (selective oxidation reactor)
17 Space
31 Reactor body
31c ceiling board
31d bottom plate
32 reactor body
32c ceiling board
32d bottom plate
34 perforated plate
35 perforated plate
36 rooms
37 perforated plate
38 perforated plate
39 rooms
40 rooms
41a Reformed gas
41b Reformed gas
44 Oxidizing air (oxidizing gas)
47 rooms
48 Oxidizing air (oxidizing gas)
49 gas mixing tube
49a Reformed gas inlet
51 rooms
52 rooms
54 Cooling fluid (cooling means)
55 Cooling fluid supply pipe (cooling means)

Claims (4)

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、
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、
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COを除去し得るよう構成され、
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、
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ことを特徴とする選択酸化反応装置。
A selective oxidation reaction device disposed as a related device of a reformer in a cylindrical space of a fuel reformer,
The selective oxidation reaction device is formed in a double cylindrical shape with a part cut off in the circumferential direction, and includes a plurality of rows of reactor bodies partitioned in the circumferential direction,
Each reactor body is partitioned by upper and lower perforated plates through which a reformed gas mixed with an oxidizing gas can flow, and each has three chambers, and a central chamber is loaded with a selective oxidation catalyst,
The reformed gas is configured to be fed upward or downward through the chamber of each reactor body in which the selective oxidation catalyst is loaded, and to react with the oxidizing gas by the action of the selective oxidation catalyst to remove CO. ,
When the reformed gas is sent from the reactor body of a given row to the reactor body of the next row, the reformed gas flows upward from the chamber of the reactor body of the row in which the selective oxidation catalyst is loaded. Alternatively, it is configured to flow through the lower perforated plate and to be introduced from 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, in a gas mixing tube. ,
In the gas mixing pipe, the reformed gas is mixed with an 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 pipe to the next row of reaction. It is configured so that it can be fed to a chamber connected to a chamber in which the gas mixing tube is arranged, wherein the selective oxidation catalyst of the vessel body is not loaded,
A selective oxidation reaction apparatus characterized in that a reformed gas that has passed through a chamber loaded with a selective oxidation catalyst is taken out of a 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、
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、
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、
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に、
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、
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 device disposed as a related device of a reformer in a cylindrical space of a fuel reformer,
The selective oxidation reaction device is formed in a double cylindrical shape with a part cut off in the circumferential direction, and includes a plurality of rows of reactor bodies partitioned in the circumferential direction,
Each reactor body is provided with a chamber partitioned by upper and lower perforated plates through which a reformed gas mixed with an oxidizing gas can flow and loaded with a selective oxidation catalyst between the upper and lower perforated plates,
In the reactor body of the odd-numbered rows in the reformed gas flow direction of the reactor body,
A reformed gas mixed with an oxidizing gas is supplied from a chamber between the lower perforated plate and the bottom plate to a chamber loaded with the selective oxidation catalyst, and
The chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate is provided with an oxidizing gas supplied from one end side and a plurality of reforming gases supplied from the chamber loaded with the selective oxidation catalyst and provided on the outer periphery. The reformed gas introduced from the introduction hole 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 reactor body of the next even-numbered row. A gas mixing tube adapted to obtain
In the reactor body of the even-numbered rows of the reformed gas flow direction in the reactor body,
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
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 provided in a chamber between the lower perforated plate and the bottom plate. The reformed gas introduced from 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 odd-numbered reactor body. A gas mixing tube is provided,
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 a 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、
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、
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、
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、
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、
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 device disposed as a related device of a reformer in a cylindrical space of a fuel reformer,
The selective oxidation reaction device is formed in a double cylindrical shape with a part cut off in the circumferential direction, and includes a plurality of rows of reactor bodies partitioned in the circumferential direction,
Each reactor body is provided with a chamber partitioned by upper and lower perforated plates through which a reformed gas mixed with an oxidizing gas can flow and loaded with a selective oxidation catalyst between the upper and lower perforated plates,
In the reactor body of the odd-numbered rows in the reformed gas flow direction of the reactor body,
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
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 provided in a chamber between the lower perforated plate and the bottom plate. The reformed gas introduced from 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 reactor body of the next even-numbered row. A gas mixing tube is provided,
In the reactor body of the even-numbered rows of the reformed gas flow direction in the reactor body,
A reformed gas mixed with an oxidizing gas is supplied from a chamber between the lower perforated plate and the bottom plate to a chamber loaded with the selective oxidation catalyst, and
The chamber between the upper perforated plate and the ceiling plate is provided with an oxidizing gas supplied from one end side and a plurality of reforming gases supplied from the chamber loaded with the selective oxidation catalyst and provided on the outer periphery. The reformed gas introduced from the introduction hole 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. A gas mixing tube adapted to obtain
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 a 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項1、2又は3に記載の選択酸化反応装置。4. The selective oxidation reaction apparatus according to claim 1, further comprising means for cooling the reformed gas mixed with the oxidizing gas in the reactor body.
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