[发明专利]部分氧化改性装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过部分氧化反应将烃系原料改性以生成用于供给到燃料电池等的氢的部分氧化改性装置。

背景技术

一般情况下，可通过将烃或甲醇改性生成氢，这样通过改性生成氢的燃料改性装置可用于燃料电池和氢发动机等。

这样的改性装置已属于公知技术，例如日本特开平11-67256号公报所示那样装入到燃料电池系统。该燃料改性装置具有充填了相对部分氧化反应呈活性的触媒的燃料改性器，将原料气体导入该燃料改性器，由该部分氧化反应产生氢。

即，在部分氧化反应中，如下式所示那样，包含甲烷、氧、及水的原料气体被部分氧化，变成二氧化碳和氢，在进行该反应时产生反应热。

作为这种改性装置，在有的场合下，具有在管(外壳)的内部充填粒状的触媒或块料的构造的改性反应部，对于这样的改性装置，升温到例如800℃左右的改性反应部的反应热易于作为热损失流出到外部，存在改性反应部内温度不均、反应效率和热效率下降的问题。为了阻止该反应热逃逸到外部，需要在筒周设置厚度大的绝热材料。

另外，为了促进改性反应部的原料气体的部分氧化反应，需要将供给到该改性反应部的原料气体预热到规定温度(例如460℃)，为了该预热需要设置由热交换器构成的预热器。

本发明的目的在于对改性装置的构造进行改进，降低其改性反应部内的温度不均，并提高其热效率，同时，使改性装置为简单而紧凑的构造。

发明内容

为了达到上述目的，在本发明中，使改性装置为双层壁类型，在其内壁内配置改性反应部，在内壁外侧配置原料气体通道。

具体地说，作为具有由包含部分氧化的反应从原料气体生成富氢改性气体的改性反应部6的部分氧化改性装置，在上述改性反应部6的周围设置向改性反应部6供给原料气体的原料气体通道3。

这样，由原料气体通道3覆盖改性反应部6的周围，由原料气体通道3使改性反应部6绝热，所以，可减小改性反应部6内的温度不均。

相反，上述改性反应部6周围的原料气体通道3的原料气体由改性反应部6的反应热加热，将改性反应部6的反应热回收以用于原料气体的预热，由该自身热回收可提高改性气体装置的热效率。

而且，由于这样由改性反应部6的反应热加热改性反应部6周围的原料气体通道3的原料气体，所以，用于预热该原料气体的预热器一体地形成于原料气体通道3与改性反应部6之间，可使改性装置的构造简单而紧凑。

在本发明中，作为具有由包含部分氧化的反应从原料气体生成富氢改性气体的改性反应部6的部分氧化改性装置，设置热交换器14，该热交换器14在连通到上述改性反应部6的出口部6b的改性气体通道11的改性气体与连通到改性反应部6的入口部6a的原料气体通道3的原料气体之间进行热交换。

这样，供给到上述改性反应部6的原料气体通道3的原料气体通过与因改性反应部6的反应热而成为高温的改性气体在热交换器14的热交换而被加热，回收改性反应部6的反应热以用于原料气体的预热，由该自身热回收可提高改性气体装置的热效率。

而且，由于这样由改性反应部6的反应热加热原料气体通道3的原料气体，所以，用于预热该原料气体的预热器一体地形成于原料气体通道3与改性气体通道11之间，可使改性装置的构造简单而紧凑。

上述改性反应部6和原料气体通道3也可一体地设置在外壳1内。这样，可使改性装置的构造更简单，从而降低成本。

也可设置控制上述改性反应部6与原料气体通道3之间的传热量的传热量控制体10。这样，可由传热量控制体10适当地控制改性反应部6与原料气体通道3的燃料气体之间的传热量，同时可由该传热量控制减小改性反应部6的温度不均。

在该场合，上述传热量控制体10为耐火性绝热材料。这样，可容易地获得传热量控制体10的具体构成。

也可在连通到上述改性反应部6的出口部6b的改性气体通道11的周围设置原料气体通道3，设置在该原料气体通道3的原料气体与改性气体通道11的改性气体之间进行热交换的热交换器14。在该场合，热交换器14也可作为用于上述原料气体预热的预热器一体地形成于原料气体通道3与改性气体通道11之间，使改性装置的构造简单而紧凑。

上述热交换器14可具有分别伸到原料气体通道3和改性气体通道11而且沿着各气流的传热翅片15、16。这样，可减小热交换器14的气体压力损失，同时使热交换器14紧凑化。