重整装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种小型且结构简单、高效率且启动性优良的重整装置。涉及一种在重整气体生成流路（１）中，沿着气体的流动方向顺次设有重整催化剂部（２）、变换催化剂部（３）及ＣＯ选择氧化催化剂部（４），并具备用于对重整催化剂部（２）、变换催化剂部（３）及ＣＯ选择氧化催化剂部（４）进行加热的燃烧气体流路（５）的重整装置。将重整气体生成流路（１）形成为具备设有第２热回收部（６）及重整催化剂部（２）的第１流路（１ａ）、和设有第１热回收部（７）及变换催化剂部（３）及ＣＯ选择氧化催化剂部（４）的第２流路（１ｂ）；其中该第２热回收部（６）从通过了变换催化剂部（３）之后的气体、通过了ＣＯ选择氧化催化剂部（４）之后的气体中回收热而将热提供给被输送至重整催化剂部（２）的燃料气体和水蒸气；该第１热回收部（７）从通过了重整催化剂部（２）之后的气体中回收热而将热提供给重整催化剂部（２）。与燃烧气体流路（５）相邻接地配置第１流路（１ａ），与第１流路（１ａ）相邻接地配置第２流路（１ｂ）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
重整装置及其运行方法
本专利技术是关于重整装置的专利技术，所述的重整装置在使燃料气体进行水蒸气重整反应而生成富氢的重整气体的同时，可使重整气体中的一氧化碳浓度降低。
技术介绍
在燃料电池发电系统等中，使用了将甲醇等的醇类、甲烷或丁烷等的烃类、石脑油或LNG(液化天然气)等的化石燃料作为原材料燃料气体使用，通过使该燃料气体发生水蒸气重整反应而生成以氢为主要成分的重整气体的重整装置。图20表示特开2001-180911号公报中所提出的重整装置的一例，重整装置，以填充有重整催化剂45的重整反应器46、填充有变换催化剂47的变换反应器48、填充有CO选择氧化催化剂49的CO选择氧化反应器50各自相分离的构造来形成。并且，当燃料气体和水蒸气被提供给重整反应器46时，通过水蒸气重整反应而由燃料气体生成富氢的重整气体。该重整反应因为是吸热反应，所以设置有用于将重整反应器46加热到适于重整反应的温度的加热用燃烧器51。变换反应器48是使在重整反应器46中所得到的重整气体中的一氧化碳通过水性气体变换反应变成氢而使一氧化碳降低的装置。该变换反应因为是放热反应，所以在正常运行时是不需要加热的，但在启动时需要加热到适于变换反应的温度，因此设置有加热用燃烧器52。CO选择氧化反应器50，是通过CO选择氧化反应将包含在变换反应后的重整气体中的一氧化碳氧化成二氧化碳、进一步降低重整气体中的一氧化碳浓度、作为最终制品得到富含氢的重整气体的装置。因为该CO选择氧化反应是放热反应，所以在定常运行时不需要加热，但在启动时需要加热到适于CO选择氧化反应的温度，因此设定有加热用-->燃烧器53。另外，在变换反应器48、CO选择氧化反应器50上，设有用于恰当地控制温度的冷却水路55、56。根据该图20的重整装置，能够将各反应器46、48、50的温度控制为恰当的温度，可从各种燃料气体中提取出适于固体高分子型燃料电池等的重整气体。但是，该图20的重整装置，是以使重整反应器46、变换反应器48、CO选择氧化反应器50各自相分离的结构形成的，因此，就存在有各反应器46、48、50分别发生散热、散热损耗较大、热效率地这样的问题。另外，因为是这种分离的构造，所以就存在有必须在各反应器46、48、50上分别设置加热用燃烧器51、52、53、装置结构变得复杂、同时装置的启动时需要大量的能量、因而启动性差这样的问题。图21表示WO00/63114号公报中所提供重整装置的一例，该重整装置由圆筒状的外筒58、在该外筒58的内部与其呈同心圆状地设置的中间筒组59(59a～59g)、在该圆筒状的中间筒组59的内侧呈同心圆状地设置的圆筒状的内筒60而形成为多层圆筒构造。并且分别在形成于内筒60和最内侧的中间筒59g之间的环状空间内填充重整催化剂层，在形成于中间筒59d和中间筒59e之间的环状空间内填充变换催化剂层62，在形成于最外侧的中间筒59a和其内侧的中间筒59b之间的环状空间内填充CO选择氧化催化剂层63。进而，在内筒60的内侧配置着呈同心圆状地设置的传热隔壁(辐射筒)64，在传热隔壁64的内侧经由燃烧器安装台65安装着加热用燃烧器66。根据该图21的重整装置，因为经由来自于加热用燃烧器66的燃烧气体而被加热的传热隔壁64及内筒60、流通有燃料气体及参与了重整反应后的气体的重整催化剂层61、和变换催化剂层62及CO选择氧化催化剂层63配置成同心的多层圆筒构造，所以，存在有散热被外周的外筒58限定、因而可使散热损耗减小、并且可以小型且高效率地加以形成的优点。另外，因为可以用一个燃烧器66对重整催化剂层61、变换催化剂层62、CO选择氧化催化剂层63进行加热，所以还存在有装置的启动性优良的优点。但是，该图21的重整装置，因为是由多个圆筒构成的多层结构，所-->以存在有结构复杂的问题。图22表示WO 98/00361号公报所提供的重整装置的一例。其在供燃烧器68的燃烧气体通过的燃烧气体通路69的外周配设有圆筒状的内筒体70，同时在内筒体70的外侧配设有圆筒状的外筒体71，并使内筒体70内和外筒体71内在上端彼此连通，由此形成同心圆构造。并且，在内筒体70内填充重整催化剂而形成重整反应部72，在外筒体71内形成填充了变换催化剂的变换反应部73和填充了CO选择氧化催化剂的CO选择氧化反应部74。根据该图22的重整装置，因为将供来自加热用燃烧器68的燃烧气体流通的燃烧气体通路69、供燃料气体及通过重整反应而生成的重整气体流通内筒体70及外筒体71配置成同心圆构造，因此存在有散热被外周的外筒体71所限定、从而能够使散热损耗减小、并且能够小型且高效率地加以形成这样的优点。另外，因为可以用一个燃烧器68对重整反应部72、变换反应部73、CO选择氧化反应部74进行加热，所以存在有装置的启动性优良这样的优点。进而，还存在有圆筒的层数少、可以形成为简单的构造这样的优点。但是，图22的装置，为了将重整反应部72的比较高的温度、以及变换反应部73及选择氧化部74的比较低的温度调整至适于各自的反应的温度，就需要在内筒体70和外筒体71之间设置隔壁部75以调整热移动量，存在有内筒体70及外筒体71内的重整气体所具有的热量被回收、利用的效率低、热效率差这样的问题。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述的各种问题而提出的，其目的在于提供一种小型且构造简单、同时高效率且启动性优良的重整装置，另外，其目的在于提供一种能够良好地进行运行的启动、停止时的可燃性气体的清除的重整装置的运行方法。针对第1目的，本专利技术提供一种重整装置，该重整装置是由燃料气体及水蒸气制造重整气体的、具有重整气体生成流路及燃烧气体流路的重整装置，其特征在于，-->重整气体生成流路，沿着重整气体的流动方向从上游向下游顺次具有(1)重整催化剂部、(2)变换催化剂部以及(3)CO选择氧化催化剂部；使从重整催化剂部流出的重整气体所含有的热通过热传递而利用在重整催化剂部中；并且优选为将从变换催化剂部流出的重整气体所含有的热及在变换催化剂部中所产生的热，通过热传递而利用于向重整催化剂部供给的重整用燃料气体及水蒸气；并且更优选为将在CO选择氧化催化剂部中产生的热通过热传递而利用于向重整催化剂部供给的重整用燃料气体及水蒸气。此外，向CO选择氧化催化剂部中从重整装置的外部供给空气以作为一氧化碳的选择性氧化所使用的氧。“燃烧气体流路”，是通过由燃烧器、催化剂等使加热用燃料(通常为燃料气体)燃烧而产生的、用于加热的高温气体、即燃烧气体的流路，该燃烧气体主要是加热重整催化剂部，根据需要也对其它部位进行加热。例如，如后述那样，对作为水蒸气的原料而供给的水、辐射传热体等加热。重整催化剂部是包含重整催化剂而成的反应部，使作为原料供给给重整装置的重整用燃料气体及水蒸气进行水蒸气重整反应而生成以氢为主要成分的重整气体。在本说明书中，所谓“重整气体”，是指通过在重整催化剂部中的燃料气体和水蒸气的水蒸气重整反应而生成的气体混合物，包含有氢及一氧化碳。重整气体，可以还包含有不可避免地存在的其它的物质(例如由作为原料而供给的燃料气体及水蒸气带来的其它的物质(例如其中所包含的杂质、未反应的燃料气体及水蒸气)、在反应中附带生成的物质、为了一氧化碳的选择性氧化而供给的空气(即氮、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重整装置，是由燃料气体及水蒸气制造重整气体的、具有重整气体生成流路及燃烧气体流路的重整装置，其特征在于，重整气体生成流路，沿着重整气体的流动方向从上游向下游顺次具有（１）重整催化剂部、（２）变换催化剂部以及（３）ＣＯ选择氧化催化 剂部；重整气体生成流路，具有（ａ）与燃烧气体流路相邻接、另外，具有重整催化剂部的第１流路，以及（ｂ）与第１流路相邻接的第２流路；第２流路具有与重整催化剂部相邻接的第１热回收部；第１流路在比重整催化剂部更靠近重整气体的 流向的上游侧的位置具有与变换催化剂部、在其中通过的重整气体以及ＣＯ选择氧化催化剂部之中的至少一个相邻接的第２热回收部。

【技术特征摘要】
JP 2002-3-15 72946/20021.一种重整装置，是由燃料气体及水蒸气制造重整气体的、具有重整气体生成流路及燃烧气体流路的重整装置，其特征在于，重整气体生成流路，沿着重整气体的流动方向从上游向下游顺次具有(1)重整催化剂部、(2)变换催化剂部以及(3)CO选择氧化催化剂部；重整气体生成流路，具有(a)与燃烧气体流路相邻接、另外，具有重整催化剂部的第1流路，以及(b)与第1流路相邻接的第2流路；第2流路具有与重整催化剂部相邻接的第1热回收部；第1流路在比重整催化剂部更靠近重整气体的流向的上游侧的位置具有与变换催化剂部、在其中通过的重整气体以及CO选择氧化催化剂部之中的至少一个相邻接的第2热回收部。2.如权利要求1所述的重整装置，其特征在于，第2流路进一步具有变换催化剂部。3.如权利要求1所述的重整装置，其特征在于，第2流路进一步具有变换催化剂部及CO选择氧化催化剂部。4.如权利要求3所述的重整装置，其特征在于，进一步具有第3热回收部，该热回收部在变换催化剂部与CO选择氧化催化剂部之间与第2热回收部相邻接而定位。5.一种重整装置，该重整装置，在重整气体生成流路上沿气体的流动方向顺次设有使燃料气体与水蒸气发生水蒸气重整反应而生成以氢为主要成分的重整气体的重整催化剂部、通过水性变换反应使在重整催化剂部生成的重整气体中所包含的CO减少的变换催化剂部、以及使进行了该水性变换反应后的重整气体中的CO与氧反应而使其进一步减少的CO选择氧化催化剂部，并具备用于对重整催化剂部进行加热的燃烧气体流路；其特征在于，将上述重整气体生成流路形成为具备：设有第2热回收部及重整催化剂部的第1流路，该第2热回收部从变换催化剂部、通过了变换催化剂部之后的气体和CO选择氧化催化剂部之中的至少一个回收热而将热提供给向重整催化剂部输送的燃料气体和水蒸气；和设有第1热回收部的第2流路，该第1热回收部从通过了重整催化剂部之后的气体中回收热而将热提供给重整催化剂部；与上述的燃烧气体流路相邻接地配置第1流路，同时与第1流路相邻接地配置第2流路。6.如权利要求5所述的重整装置，其特征在于，第2流路进一步具有变换催化剂部。7.如权利要求5所述的重整装置，其特征在于，第2流路进一步具有变换催化剂部及CO选择氧化催化剂部。8.如权利要求7所述的重整装置，其特征在于，在第2流路上在变换催化剂部和CO选择氧化催化剂部之间，设有从通过了变换催化剂部之后的气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村透，小林晋，工藤均，清三喜男，安田雄一郎，费中敏，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]