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JP2021155242A - Reformer and reformation treatment apparatus - Google Patents

Reformer and reformation treatment apparatus Download PDF

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JP2021155242A
JP2021155242A JP2020055401A JP2020055401A JP2021155242A JP 2021155242 A JP2021155242 A JP 2021155242A JP 2020055401 A JP2020055401 A JP 2020055401A JP 2020055401 A JP2020055401 A JP 2020055401A JP 2021155242 A JP2021155242 A JP 2021155242A
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Japan
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temperature
gas
pipe
reformer
raw material
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Application number
JP2020055401A
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Japanese (ja)
Inventor
耕一郎 池田
Koichiro Ikeda
耕一郎 池田
翔 中神
Sho Nakagami
翔 中神
日向子 松尾
Hinako MATSUO
日向子 松尾
幸男 平中
Yukio Hiranaka
幸男 平中
理嗣 森
Michitsugu Mori
理嗣 森
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Abstract

To provide a reformer capable of changing and adjusting a temperature of a reformed gas discharged from a reaction tube and a temperature of a reformed gas discharged from a lower side of a filling part of the reaction tube.SOLUTION: The reformer is characterized in that a reaction tube A is provided in which an inner tube 4 in which a bottom is opened is formed inside an outer tube 3 in which a bottom is closed, and a filling portion filled with a catalyst S is formed between the outer tube 3 and the inner tube 4, and the inner tube 4 is constituted of an outer inner tube 4a facing the outer tube 3 and an internal inner tube 4b arranged inside of the outer inner tube 4a, and between the outer inner tube 4a and the internal inner tube 4b, a heating flow path Qa for flowing a reformed gas K discharged from the lower side of the filling part toward the above is provided, inside of the internal inner tube 4b, a bypass flow path Qb for flowing the reformed gas K discharged from the lower side of the filling part toward the above is provided, and a control part for controlling heating flow amount for flowing the reformed gas K through the heating flow pass Qa and the bypass flow pass flow amount for flowing the reformed gas K through the bypass flow pass Qb is provided.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、底部が閉塞された外管の内部に底部が開口する内管が配置され且つ前記外管と前記内管との間に触媒が充填された充填部が上下方向に向かう姿勢で形成される反応管と、前記充填部の上部側に水蒸気が混合された炭化水素系の原料ガスを供給する原料ガス供給部と、前記外管の外面を加熱する燃焼部と、が設けられた改質器、及び、当該改質器を備える改質処理装置に関する。 In the present invention, an inner pipe having an open bottom is arranged inside an outer pipe whose bottom is closed, and a filling portion filled with a catalyst between the outer pipe and the inner pipe is formed in a vertically oriented posture. A modified reaction tube is provided, a raw material gas supply section for supplying a hydrocarbon-based raw material gas mixed with water vapor is provided on the upper side of the filling section, and a combustion section for heating the outer surface of the outer tube. The present invention relates to a pawnbroker and a reformer processing apparatus provided with the reformer.

かかる改質器は、天然ガスやナフサ等の炭化水素系ガスである原料ガスを、水蒸気を混合させた状態で、反応管における外管と内管との間に供給することにより、水蒸気改質処理により水素成分が多い改質ガスに改質する等、原料ガスを各種の成分の多い改質ガスに改質するために使用されることになる。 Such a reformer reforms steam by supplying a raw material gas, which is a hydrocarbon-based gas such as natural gas or naphtha, in a state of being mixed with steam between the outer tube and the inner tube in the reaction tube. It will be used to reform the raw material gas into a reformed gas with a large amount of various components, such as reforming to a reformed gas with a large amount of hydrogen components by treatment.

かかる改質器の従来例として、充填部の下部側から排出される水素成分の多い改質ガスの全量を内管の内部を通して上方に向けて流動させて排出させるように構成されたものがある(例えば、特許文献1参照。)。 As a conventional example of such a reformer, there is one configured to flow and discharge the entire amount of the reformed gas containing a large amount of hydrogen component discharged from the lower side of the filling portion upward through the inside of the inner pipe. (See, for example, Patent Document 1.).

ちなみに、特許文献1には記載されていないが、改質器に加えて、当該改質器に供給する原料ガスを脱硫処理する脱硫器、及び、改質器から排出される改質ガスを変成処理するCO変成器を備えさせて、水素ガス成分が多くかつCO濃度の低い変成ガスを生成する改質処理装置が構成されることになる。 Incidentally, although not described in Patent Document 1, in addition to the reformer, a desulfurizer that desulfurizes the raw material gas supplied to the reformer and a reformer gas discharged from the reformer are modified. A reforming processing apparatus for generating a modified gas having a large amount of hydrogen gas and a low CO concentration is provided by providing a CO transforming device for processing.

特公平6−69882号公報Special Fair 6-69882 Gazette

改質器を備える改質処理装置においては、運転停止状態から運転を開始する昇温運転状態において、改質器から排出される昇温運転用ガスの温度を極力高温にして、CO変成器に高温の昇温運転用ガスを流動させることにより、CO変成器の昇温を促進することが望まれる。
尚、一般に、脱硫器をCO変成器との間で熱交換可能に設けて、CO変成器の昇温と同時に脱硫器を昇温させることが行われることになる。
In a reforming apparatus equipped with a reformer, the temperature of the heating operation gas discharged from the reformer is made as high as possible in the heating operation state in which the operation is started from the stopped state, and the CO transformer is used. It is desired to promote the temperature rise of the CO transformer by flowing the high-temperature temperature-raising operation gas.
In general, a desulfurizer is provided so that heat can be exchanged with the CO transformer, and the temperature of the desulfurizer is raised at the same time as the temperature of the CO transformer is raised.

ちなみに、昇温運転用ガスとしては、運転開始時から脱硫器に原料ガスを供給する場合には、改質ガスが昇温運転用ガスとなり、脱硫器、改質器、CO変成器に亘る流路に水素ガスを充填する場合には、当該水素ガスが昇温運転用ガスとなる等、昇温運転用ガスとしては、改質ガスとは異なるガスが用いられる場合があるが、以下においては、昇温運転用ガスが改質ガスであるとして説明を続ける。 By the way, as the gas for the temperature raising operation, when the raw material gas is supplied to the desulfurizer from the start of the operation, the reformed gas becomes the gas for the temperature raising operation and flows over the desulfurizer, the reformer and the CO metamorphic device. When the road is filled with hydrogen gas, a gas different from the reformed gas may be used as the temperature raising operation gas, for example, the hydrogen gas becomes a temperature rising operation gas. , The explanation will be continued assuming that the gas for heating temperature operation is a reformed gas.

従来の改質器においては、充填部の下部側から排出される昇温運転用ガスの全量を内管の内部を通して上方に向けて流動させて排出させるように構成されるものであるから、反応管から排出される昇温運転用ガスの温度、つまり、改質器から排出される昇温運転用ガスの温度を高温にするには、燃焼部の燃焼量を増加させて、充填部の下部側から排出される昇温運転用ガスの温度を高温にすることになる。 In the conventional reformer, the entire amount of the heating operation gas discharged from the lower side of the filling portion is configured to flow upward through the inside of the inner pipe and discharged, so that the reaction is carried out. To raise the temperature of the heating operation gas discharged from the pipe, that is, the temperature of the heating operation gas discharged from the reformer, increase the combustion amount of the combustion part and lower the filling part. The temperature of the temperature raising operation gas discharged from the side will be raised.

しかしながら、触媒が充填された充填部の過熱を抑制する等の目的のため、充填部の下部側から排出される昇温運転用ガスの温度に相当する反応管の内部の底部側温度を目標温度以下にする必要があり、この結果、充填部の下部側から排出される昇温運転用ガスの温度を高温にすることができないのが現状である。 However, for the purpose of suppressing overheating of the filled part filled with the catalyst, the target temperature is the temperature on the bottom side inside the reaction tube, which corresponds to the temperature of the heating operation gas discharged from the lower side of the filled part. As a result, the temperature of the temperature raising operation gas discharged from the lower side of the filling portion cannot be raised to a high temperature.

また、改質器が、燃焼部の周囲に反応管を複数並置する等、複数の反応管を並設する形態に構成される場合においては、原料ガスを複数の反応管に分岐供給するにあたり、その分岐供給量に偏りが生じること等に起因して、複数の反応管における充填部の下部側から排出される改質ガスの温度に差異が生じることがある。 Further, when the reformer is configured in such a form that a plurality of reaction tubes are arranged side by side, such as by arranging a plurality of reaction tubes in parallel around the combustion part, the raw material gas is branched and supplied to the plurality of reaction tubes. Due to the bias in the branch supply amount and the like, the temperature of the reformed gas discharged from the lower side of the filling portion in the plurality of reaction tubes may differ.

このような場合には、充填部の下部側から排出される改質ガスの温度に相当する反応管の内部の底部側温度を目標温度以下にする必要上、複数の反応管における底部側温度のうちの、最も高い温度を目標温度に維持するように、燃焼部の燃焼量を制御することになるため、充填部の下部側から排出される改質ガスの温度が目標温度よりも低くなる反応管が生じる等に起因して、全ての改質管において水蒸気改質処理を適正に行い難くなり、改質ガスの処理量を増加させ難い不都合があった。 In such a case, it is necessary to keep the bottom side temperature inside the reaction tube corresponding to the temperature of the reforming gas discharged from the lower side of the filling part to be equal to or lower than the target temperature. Since the combustion amount of the combustion part is controlled so as to maintain the highest temperature at the target temperature, the temperature of the reforming gas discharged from the lower side of the filling part becomes lower than the target temperature. Due to the formation of pipes and the like, it is difficult to properly perform the steam reforming treatment in all the reforming pipes, and there is a disadvantage that it is difficult to increase the treatment amount of the reforming gas.

本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、反応管から排出される改質ガスの温度や反応管の充填部の下部側から排出される改質ガスの温度を変更調整できる改質器、及び、その改質器を備えた改質処理装置を提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is the temperature of the reforming gas discharged from the reaction tube and the temperature of the reforming gas discharged from the lower side of the filling portion of the reaction tube. The point is to provide a reformer capable of changing and adjusting the temperature, and a reforming processing apparatus equipped with the reformer.

本発明の改質器は、底部が閉塞された外管の内部に底部が開口する内管が配置され且つ前記外管と前記内管との間に触媒が充填された充填部が上下方向に向かう姿勢で形成される反応管と、
前記充填部の上部側に水蒸気が混合された炭化水素系の原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記外管の外面を加熱する燃焼部と、が設けられたものであって、その特徴構成は、
前記内管が、前記外管に対向する外内管と当該外内管の内部に配置する内内管とから構成され、
前記外管と前記外内管との間に、前記充填部の下部側から排出される改質ガスを上方に向けて流動させて前記反応管から排出する加熱用流路が設けられ、
前記内内管の内部に、前記充填部の下部側から排出される前記改質ガスを上方に向けて流動させて前記反応管から排出するバイパス流路が設けられ、
前記充填部の下部側から排出される前記改質ガスを、前記加熱用流路を通して流動させる加熱流動量と前記バイパス流路を通して流動させるバイパス流動量とを調整する調整部が設けられている点にある。
In the reformer of the present invention, an inner pipe having an opening at the bottom is arranged inside the outer pipe having a closed bottom, and a filling portion filled with a catalyst between the outer pipe and the inner pipe is arranged in the vertical direction. The reaction tube formed in the facing posture and
A raw material gas supply unit that supplies a hydrocarbon-based raw material gas mixed with water vapor to the upper side of the filling unit, and a raw material gas supply unit.
A combustion part that heats the outer surface of the outer pipe is provided, and the characteristic configuration thereof is as follows.
The inner pipe is composed of an outer inner pipe facing the outer pipe and an inner inner pipe arranged inside the outer inner pipe.
A heating flow path is provided between the outer pipe and the outer inner pipe to allow the reformed gas discharged from the lower side of the filling portion to flow upward and discharge from the reaction pipe.
Inside the inner inner pipe, a bypass flow path is provided in which the reformed gas discharged from the lower side of the filling portion is allowed to flow upward and discharged from the reaction pipe.
A point that is provided with an adjusting unit that adjusts the amount of heating flow that causes the reformed gas discharged from the lower side of the filling unit to flow through the heating flow path and the amount of bypass flow that flows through the bypass flow path. It is in.

すなわち、充填部の下部側から排出される改質ガスを、外内管と内内管との間に形成される加熱用流路を通して上方に向けて流動させて反応管から排出する場合には、充填部の下部側から排出される改質ガスの熱量を、外内管を通して触媒の充填部に効率良く与えることができるため、充填部の下部側から排出される改質ガスの温度が上昇し、かつ、反応管から排出される改質ガスの温度は低下する傾向となる。 That is, when the reforming gas discharged from the lower side of the filling portion is flowed upward through the heating flow path formed between the outer inner pipe and the inner inner pipe and discharged from the reaction pipe. Since the amount of heat of the reforming gas discharged from the lower side of the filling part can be efficiently given to the filling part of the catalyst through the outer inner pipe, the temperature of the reforming gas discharged from the lower side of the filling part rises. However, the temperature of the reforming gas discharged from the reaction tube tends to decrease.

これに対して、充填部の下部側から排出される改質ガスを、内内管の内部に形成されるバイパス流路を通して上方に向けて流動させて反応管から排出する場合には、充填部の下部側から排出される改質ガスの熱量を、加熱用流路を経由して外内管に伝えることになるため、充填部の下部側から排出される改質ガスの熱量を触媒の充填部に効率良く与えることができないため、充填部の下部側から排出される改質ガスの温度が下降し、反応管から排出される改質ガスの温度が上昇する傾向となる。 On the other hand, when the reforming gas discharged from the lower side of the filling part is allowed to flow upward through the bypass flow path formed inside the inner inner pipe and discharged from the reaction pipe, the filling part is discharged. Since the calorific value of the reforming gas discharged from the lower side of the filling portion is transmitted to the outer and inner pipes via the heating flow path, the calorific value of the reforming gas discharged from the lower side of the filling portion is filled with the catalyst. Since it cannot be efficiently given to the portion, the temperature of the reforming gas discharged from the lower side of the filling portion tends to decrease, and the temperature of the reforming gas discharged from the reaction tube tends to increase.

したがって、調整部によって、充填部の下部側から排出される改質ガスを、加熱用流路を通して流動させる加熱流動量とバイパス流路を通して流動させるバイパス流動量とを調整することにより、反応管から排出される改質ガスの温度や反応管の充填部の下部側から排出される改質ガスの温度を変更調整できるのである。 Therefore, the adjusting unit adjusts the heating flow amount for flowing the reformed gas discharged from the lower side of the filling part through the heating flow path and the bypass flow amount for flowing through the bypass flow path from the reaction tube. The temperature of the reformed gas discharged and the temperature of the reformed gas discharged from the lower side of the filling part of the reaction tube can be changed and adjusted.

要するに、本発明の改質器の特徴構成によれば、反応管から排出される改質ガスの温度や反応管の充填部の下部側から排出される改質ガスの温度を変更調整できる。 In short, according to the characteristic configuration of the reformer of the present invention, the temperature of the reformed gas discharged from the reaction tube and the temperature of the reformed gas discharged from the lower side of the filling portion of the reaction tube can be changed and adjusted.

本発明の改質器の更なる特徴構成は、前記反応管の底部側部分の温度を検出する温度検出部が設けられ、
運転制御部が、前記温度検出部の温度を目標温度に維持すべく、前記燃焼部の燃焼量を制御する温度制御処理を実行する点にある。
A further characteristic configuration of the reformer of the present invention is that a temperature detection unit for detecting the temperature of the bottom side portion of the reaction tube is provided.
The point is that the operation control unit executes a temperature control process for controlling the combustion amount of the combustion unit in order to maintain the temperature of the temperature detection unit at the target temperature.

すなわち、運転制御部が、反応管の底部側部分の温度を検出する温度検出部の温度を目標温度に維持すべく、燃焼部の燃焼量を制御する温度制御処理を実行することになるから、触媒が充填された充填部の過熱を抑制する状態で、触媒が充填された充填部を適切に加熱することができる。 That is, the operation control unit executes the temperature control process for controlling the combustion amount of the combustion unit in order to maintain the temperature of the temperature detection unit that detects the temperature of the bottom side portion of the reaction tube at the target temperature. The packed portion filled with the catalyst can be appropriately heated while suppressing overheating of the filled portion filled with the catalyst.

従って、触媒が充填された充填部を適切に加熱することにより、水蒸気改質処理を適切に行わせて、改質ガスの生成を良好に行うことができる。 Therefore, by appropriately heating the packed portion filled with the catalyst, the steam reforming treatment can be appropriately performed and the reformed gas can be satisfactorily generated.

要するに、本発明の改質器の更なる特徴構成によれば、触媒が充填された充填部の過熱を抑制する状態で、触媒が充填された充填部を適切に加熱することができる。 In short, according to the further characteristic configuration of the reformer of the present invention, the filled portion filled with the catalyst can be appropriately heated while suppressing overheating of the filled portion filled with the catalyst.

本発明の改質器の更なる特徴構成は、前記反応管が、前記原料ガスが分岐供給される状態で複数並置され、
前記運転制御部が、複数の前記反応管の夫々における前記温度検出部にて検出される温度のうちの高い温度を低下させるべく、当該温度が高い前記反応管について前記バイパス流動量を増加させる温度低下処理を実行し、かつ、前記温度制御処理として、複数の前記反応管の夫々における前記温度検出部にて検出される温度のうちの最も高い温度を前記目標温度に維持する処理を実行する点にある。
A further characteristic configuration of the reformer of the present invention is that a plurality of the reaction tubes are juxtaposed in a state where the raw material gas is branched and supplied.
The temperature at which the operation control unit increases the bypass flow amount for the reaction tube having a high temperature in order to reduce the higher temperature among the temperatures detected by the temperature detection unit in each of the plurality of reaction tubes. A point of executing a lowering process and, as the temperature control process, a process of maintaining the highest temperature among the temperatures detected by the temperature detection unit in each of the plurality of reaction tubes at the target temperature. It is in.

すなわち、運転制御部が、複数の反応管の夫々における温度検出部にて検出される温度のうちの高い温度を低下させるべく、当該温度が高い反応管についてバイパス流動量を増加させる温度低下処理を実行することになるから、複数の反応管の夫々における温度検出部にて検出される温度のうちに、極端な高温が存在しなくなる等、複数の反応管の夫々における温度検出部にて検出される温度の平均化を図ることができる。 That is, in order to reduce the higher temperature among the temperatures detected by the temperature detection units in each of the plurality of reaction tubes, the operation control unit performs a temperature reduction process for increasing the bypass flow amount for the reaction tubes having the higher temperature. Since it is executed, it is detected by the temperature detectors in each of the plurality of reaction tubes, such that the extremely high temperature does not exist among the temperatures detected by the temperature detectors in each of the plurality of reaction tubes. It is possible to average the temperature.

そして、運転制御部が、温度検出部の温度を目標温度に維持すべく、燃焼部の燃焼量を制御する温度制御処理として、複数の反応管の夫々における温度検出部にて検出される温度のうちの最も高い温度を目標温度に維持する処理を実行するから、複数の反応管の夫々における触媒の充填部の過熱を抑制しながらも、当該充填部を適切な温度に加熱することが可能となり、複数の反応管の夫々において水蒸気改質処理を適切に行わせるようにしながら、改質ガスの生成量の増加を図ることができる。 Then, as a temperature control process in which the operation control unit controls the combustion amount of the combustion unit in order to maintain the temperature of the temperature detection unit at the target temperature, the temperature detected by the temperature detection unit in each of the plurality of reaction tubes Since the process of maintaining the highest temperature among them is executed at the target temperature, it is possible to heat the filled portion to an appropriate temperature while suppressing overheating of the filled portion of the catalyst in each of the plurality of reaction tubes. It is possible to increase the amount of reformed gas produced while appropriately performing the steam reforming treatment in each of the plurality of reaction tubes.

要するに、本発明の改質器の更なる特徴構成によれば、複数の反応管の夫々において水蒸気改質処理を適切に行わせるようにしながら、改質ガスの生成量の増加を図ることができる。 In short, according to the further characteristic configuration of the reformer of the present invention, it is possible to increase the amount of reformed gas produced while appropriately performing the steam reforming treatment in each of the plurality of reaction tubes. ..

本発明の改質処理装置は、上述の改質器を備えるものであって、その特徴構成は、
前記原料ガスが、脱硫器にて脱硫処理され且つ水蒸気が混合されたガスであり、前記改質器から排出される前記改質ガスがCO変成部に供給されるように構成され、
前記運転制御部が、運転停止状態から運転を開始する昇温運転状態において、前記バイパス流動量を前記加熱流動量よりも多くなる状態に前記調整部を制御するバイパス流動処理を実行する点にある。
ちなみに、上記記載における「前記バイパス流動量を前記加熱流動量よりも多くなる状態」とは、バイパス流動量及び加熱流動量の夫々が存在する状態や、加熱流動量を零にして、バイパス流動量のみが存在する状態を含むものである。
The reforming apparatus of the present invention includes the above-mentioned reformer, and its characteristic configuration is as follows.
The raw material gas is a gas desulfurized by a desulfurizer and mixed with steam, and the reformed gas discharged from the reformer is supplied to the CO metamorphic part.
The point is that the operation control unit executes a bypass flow process that controls the adjustment unit so that the bypass flow amount becomes larger than the heating flow amount in the temperature rise operation state in which the operation is started from the operation stop state. ..
Incidentally, the "state in which the bypass flow amount is larger than the heating flow amount" in the above description is a state in which each of the bypass flow amount and the heating flow amount exists, or the heating flow amount is set to zero and the bypass flow amount is set to zero. It includes the state in which only exists.

すなわち、改質器に供給される原料ガスが、脱硫器にて脱硫処理され且つ水蒸気が混合されたガスであるから、改質器における水蒸気改質処理を触媒の劣化を抑制しながら良好に行うことができ、また、改質器から排出される改質ガスがCO変成部に供給されるものであるから、改質ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変成処理されることになるため、水素ガス成分等が多くかつCO濃度の低い変成ガスを適切に生成することができる。 That is, since the raw material gas supplied to the reformer is a gas that has been desulfurized in the reformer and mixed with steam, the steam reforming treatment in the reformer is performed satisfactorily while suppressing deterioration of the catalyst. In addition, since the reformed gas discharged from the reformer is supplied to the CO reforming part, carbon monoxide contained in the reformed gas is transformed into carbon dioxide. , A modified gas having a large amount of hydrogen gas components and a low CO concentration can be appropriately generated.

そして、運転制御部が、運転停止状態から運転を開始する昇温運転状態において、バイパス流動処理を実行することにより、内内管の内部のバイパス路を流動する改質ガスのバイパス流動量が、外内管と内内管との間の加熱用流路を流動する改質ガスの加熱流動量よりも多くなる状態になるから、反応管から排出される改質ガスの温度、つまり、改質器から排出される改質ガスの温度の高温化を図ることができる。 Then, the operation control unit executes the bypass flow process in the temperature rise operation state in which the operation is started from the stopped state, so that the bypass flow amount of the reformed gas flowing in the bypass path inside the inner inner pipe is increased. Since the amount of heating flow of the reforming gas flowing in the heating flow path between the outer and inner pipes becomes larger than the heating flow amount of the reforming gas, the temperature of the reforming gas discharged from the reaction tube, that is, reforming It is possible to raise the temperature of the reforming gas discharged from the vessel.

ちなみに、バイパス流動量を加熱流動量よりも多くすると、充填部の下部側から排出される改質ガスの温度が低下することになって、反応管の底部側部分の温度を検出する温度検出部の温度が低下するが、運転制御部が温度制御処理を実行すれば、温度検出部の温度を目標温度に維持するために、燃焼部の燃焼量が増加することになり、改質器から排出される改質ガスの温度の一層の高温化を図ることができる。 By the way, if the bypass flow amount is larger than the heating flow amount, the temperature of the reforming gas discharged from the lower side of the filling part will decrease, and the temperature detection unit that detects the temperature of the bottom side part of the reaction tube. However, if the operation control unit executes the temperature control process, the combustion amount of the combustion unit will increase in order to maintain the temperature of the temperature detection unit at the target temperature, and it will be discharged from the reformer. It is possible to further increase the temperature of the reforming gas to be produced.

そして、改質器から排出される改質ガスの温度が高温になることによって、CO変成器に高温の改質ガスを流動させることにより、CO変成器の昇温を促進することができ、また、脱硫器がCO変成器との間で熱交換可能に設けられていれば、CO変成器の昇温と同時に脱硫器を昇温させることができ、結果的に、運転停止状態から運転を開始する昇温運転を行う際にその運転時間の短縮化を図ることができる。 Then, when the temperature of the reforming gas discharged from the reformer becomes high, the temperature rise of the CO transformer can be promoted by flowing the high-temperature reforming gas through the CO transformer. If the desulfurizer is provided so that heat can be exchanged with the CO transformer, the temperature of the desulfurizer can be raised at the same time as the temperature of the CO transformer is raised, and as a result, the operation is started from the stopped state. When the temperature raising operation is performed, the operation time can be shortened.

要するに、本発明の改質処理装置の特徴構成によれば、運転停止状態から運転を開始する昇温運転を行う際にその運転時間の短縮化を図ることができる。 In short, according to the characteristic configuration of the reforming processing apparatus of the present invention, it is possible to shorten the operation time when performing the temperature raising operation in which the operation is started from the stopped state.

改質炉を示す縦断正面図である。It is a vertical sectional front view which shows the reforming furnace. 改質炉における反応管の配置形態を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement form of the reaction tube in a reforming furnace. 反応管を示す一部省略縦断正面図である。It is a partially omitted longitudinal front view showing a reaction tube. 水素製造装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a hydrogen production apparatus. 水素製造装置の待機運転中のガスの流通状態を示す図である。It is a figure which shows the flow state of the gas during the standby operation of a hydrogen production apparatus. 温度の変化状態を示すグラフである。It is a graph which shows the change state of temperature.

〔実施形態〕
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(改質装置の全体構成)
図1に示すように、改質器Hは、天然ガスやナフサ等の炭化水素系の原料ガスGを水蒸気改質処理により水素成分が多い改質ガスKに改質するものであって、反応管A及び当該反応管Aを加熱するバーナBを装備した改質炉2を備えている。
ちなみに、改質器Hは、後述の如く、脱硫器12を備える改質部R(改質処理装置の一例、図4参照)に備えられるものであって、原料ガスGが脱硫器12にて脱硫処理され、当該脱硫処理後の原料ガスGに水蒸気が混合され、その水蒸気が混合された原料ガスGが改質器Hに供給されることになる。
[Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Overall configuration of reformer)
As shown in FIG. 1, the reformer H reforms a hydrocarbon-based raw material gas G such as natural gas or naphtha into a reformed gas K having a large hydrogen component by steam reforming, and reacts. A reforming furnace 2 equipped with a tube A and a burner B for heating the reaction tube A is provided.
Incidentally, as will be described later, the reformer H is provided in the reforming unit R (an example of the reforming treatment device, see FIG. 4) including the desulfurizer 12, and the raw material gas G is the desulfurizer 12. After desulfurization treatment, steam is mixed with the raw material gas G after the desulfurization treatment, and the raw material gas G mixed with the steam is supplied to the reformer H.

改質炉2が、上壁2Uと、底壁2Dと、上壁2Uと底壁2Dとの間に配置される円筒状の側壁2Sを備える形態に構成されている。
そして、改質器Hにおける上壁2Uの中央箇所に、バーナBが下向きに燃焼する形態に設けられ、側壁2Sの上方側箇所に、バーナBの燃焼ガスEを排出する排出部2Eが開口されている。
The reformer 2 is configured to include an upper wall 2U, a bottom wall 2D, and a cylindrical side wall 2S arranged between the upper wall 2U and the bottom wall 2D.
Then, the burner B is provided in the central portion of the upper wall 2U of the reformer H so as to burn downward, and the discharge portion 2E for discharging the combustion gas E of the burner B is opened at the upper portion of the side wall 2S. ing.

図1及び図2に示すように、複数の反応管Aが、改質器Hの上壁2Uから垂下する姿勢で、且つ、バーナBの周囲に沿って間隔を隔てて並置される形態で設けられている。
尚、本実施形態においては、複数の反応管Aとして、4つの反応管Aを設ける場合を例示するが、3つや5つ以上の反応管Aを設ける形態で実施してもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of reaction tubes A are provided in a posture of hanging from the upper wall 2U of the reformer H and arranged side by side at intervals along the periphery of the burner B. Has been done.
In the present embodiment, the case where four reaction tubes A are provided as a plurality of reaction tubes A is illustrated, but it may be carried out in a form in which three or five or more reaction tubes A are provided.

また、図1に示すように、円筒状の外方壁2Gが、改質器Hの側壁2Sの外方側箇所に、上壁2Uと底壁2Dとの間に配置される状態で設けられている。
そして、側壁2Sと外方壁2Gとの間の外部空間Fに、反応管Aの上部に供給する原料ガスGに混合する水蒸気を生成する水蒸気生成用熱交換器Jが配置され、また、外方壁2Gの下方側箇所に、排出部2Eから外部空間Fを通して流動する燃焼ガスEを排出する外部排出口2Zが設けられている。
Further, as shown in FIG. 1, a cylindrical outer wall 2G is provided at a location on the outer side of the side wall 2S of the reformer H in a state of being arranged between the upper wall 2U and the bottom wall 2D. ing.
Then, in the external space F between the side wall 2S and the outer wall 2G, a steam generating heat exchanger J that generates steam to be mixed with the raw material gas G supplied to the upper part of the reaction tube A is arranged, and the outside An external discharge port 2Z for discharging the combustion gas E flowing from the discharge portion 2E through the external space F is provided at a location on the lower side of the square wall 2G.

さらに、図1に示すように、外部空間Fにおける水蒸気生成用熱交換器Jと外方壁2Gとの間に、バーナBに供給する空気を予熱する空気予熱用熱交換器Nが設けられている。 Further, as shown in FIG. 1, an air preheating heat exchanger N for preheating the air supplied to the burner B is provided between the steam generation heat exchanger J and the outer wall 2G in the external space F. There is.

(反応管部の詳細)
反応管Aは、図3に示すように、底部が閉塞された外管3と、当該外管3の内部に配置される内管4とを備え、内管4が、底部を開口する状態に形成され、外管3と内管4との間に、粒状の触媒Sが充填された充填部が上下方向に向かう姿勢で形成されている。
外管3の上端側部分が、改質器Hの上壁2Uを貫通する状態で当該上壁2Uに支持され、内管4の上端側部分が、外管3の管上壁3uを貫通する状態で、当該管上壁3uに支持されている。
(Details of reaction tube)
As shown in FIG. 3, the reaction tube A includes an outer tube 3 whose bottom is closed and an inner tube 4 arranged inside the outer tube 3, and the inner tube 4 is in a state of opening the bottom. A filled portion filled with the granular catalyst S is formed between the outer tube 3 and the inner tube 4 in a vertical direction.
The upper end side portion of the outer pipe 3 is supported by the upper wall 2U in a state of penetrating the upper wall 2U of the reformer H, and the upper end side portion of the inner pipe 4 penetrates the pipe upper wall 3u of the outer pipe 3. In the state, it is supported by the pipe upper wall 3u.

外管3と内管4との間には、触媒Sを受止め支持する多孔状の触媒支持部Tが設けられている。
触媒支持部Tは、外管3の底部側に向けて外管3と内管4との間を通して流動する改質ガスK(処理ガスの一例)を通流させる通流孔Uを備える状態に形成され、そして、内管4の下端部に支持されている。
ちなみに、図3においては、触媒支持部Tとして、通流孔Uが全体に亘って形成されている多孔板状の形態を例示するが、例えば、通流孔Uが周方向に沿って一列状に並ぶ状態に形成された板状の形態に構成する等、触媒支持部Tとしては、触媒Sを受止め且つ改質ガスKを通流させる通流孔Uを備える形態であれば、各種の形態に構成できる。
A porous catalyst support portion T that receives and supports the catalyst S is provided between the outer tube 3 and the inner tube 4.
The catalyst support portion T is provided with a flow hole U for passing a reforming gas K (an example of a processing gas) that flows between the outer pipe 3 and the inner pipe 4 toward the bottom side of the outer pipe 3. It is formed and supported by the lower end of the inner tube 4.
Incidentally, in FIG. 3, as the catalyst support portion T, a perforated plate-like form in which the flow holes U are formed over the entire surface is illustrated. For example, the flow holes U are arranged in a row along the circumferential direction. As long as the catalyst support portion T is provided with a flow hole U for receiving the catalyst S and allowing the reformed gas K to pass therethrough, the catalyst support portion T is formed in a plate-like shape formed in a state of being lined up with each other. Can be configured in form.

本実施形態においては、内管4が、外管3に対向する外内管4aと当該外内管4aの内部に配置される内内管4bとを備える二重管として構成され、外内管4aと外管3との間に触媒Sが充填されている。
また、触媒支持部Tが、外内管4aの底部に支持されている。
つまり、外内管4aと内内管4bとの間に、触媒Sの充填部の下部側から排出される改質ガスKを上方に向けて流動させて反応管Aから排出する加熱用流路Qaが設けられている。
また、内内管4bの内部に、触媒Sの充填部の下部側から排出される改質ガスKを上方に向けて流動させて反応管Aから排出するバイパス流路Qbが設けられている。
In the present embodiment, the inner pipe 4 is configured as a double pipe including an outer inner pipe 4a facing the outer pipe 3 and an inner inner pipe 4b arranged inside the outer inner pipe 4a. The catalyst S is filled between 4a and the outer tube 3.
Further, the catalyst support portion T is supported by the bottom portion of the outer inner tube 4a.
That is, a heating flow path in which the reformed gas K discharged from the lower side of the filling portion of the catalyst S flows upward between the outer and inner pipes 4a and the inner inner pipe 4b and is discharged from the reaction pipe A. Qa is provided.
Further, inside the inner inner pipe 4b, a bypass flow path Qb is provided in which the reformed gas K discharged from the lower side of the filling portion of the catalyst S is allowed to flow upward and discharged from the reaction pipe A.

外管3における改質器Hの上壁2Uから突出する部分には、水蒸気が混合された原料ガスGを導入する原料ガス管5が接続されている。つまり、原料ガス管5は、触媒Sの充填部の上部側に水蒸気が混合された原料ガスGを供給する原料ガス供給部に相当する。
尚、図示は省略するが、原料ガス管5は、複数(4つ)の反応管Aの夫々の外管3に向けて複数(4つ)に分岐する状態で設けられることになる。
ちなみに、原料ガス管5には、後述の如く、水蒸気生成用熱交換器Jにて生成された水蒸気が供給されることになり、原料ガス管5を通して、原料ガスGと水蒸気とが混合された状態で外管3に供給されることになる。
A raw material gas pipe 5 for introducing a raw material gas G mixed with steam is connected to a portion of the outer pipe 3 protruding from the upper wall 2U of the reformer H. That is, the raw material gas pipe 5 corresponds to the raw material gas supply unit that supplies the raw material gas G mixed with water vapor to the upper side of the filling portion of the catalyst S.
Although not shown, the raw material gas pipe 5 is provided in a state of being branched into a plurality (4) toward the outer pipes 3 of each of the plurality (4) reaction tubes A.
Incidentally, as will be described later, the steam generated by the heat exchanger J for steam generation is supplied to the raw material gas pipe 5, and the raw material gas G and the steam are mixed through the raw material gas pipe 5. It will be supplied to the outer pipe 3 in this state.

内管4における外管3の管上壁3uから突出する部分には、改質ガスKを案内する主案内管6Aが接続されている。つまり、加熱用流路Qaを流動する改質ガスKが、主案内管6Aを通して反応管Aから排出されることになる。
また、内管4の上壁部4uに延長筒部9が上方に向けて突出する形態で設けられ、延長筒部9の内部空間と内内管4bの内部空間とが、連通する状態に構成されている。
そして、延長筒部9に、改質ガスKを案内する補助案内管6Bが接続されている。つまり、バイパス流路Qbを流動する改質ガスKが、補助案内管6Bを通して反応管Aから排出されることになる。
A main guide pipe 6A for guiding the reformed gas K is connected to a portion of the inner pipe 4 that protrudes from the pipe upper wall 3u of the outer pipe 3. That is, the reformed gas K flowing through the heating flow path Qa is discharged from the reaction tube A through the main guide tube 6A.
Further, the extension cylinder portion 9 is provided on the upper wall portion 4u of the inner pipe 4 so as to project upward, so that the internal space of the extension cylinder portion 9 and the internal space of the inner inner pipe 4b communicate with each other. Has been done.
An auxiliary guide pipe 6B for guiding the reformed gas K is connected to the extension cylinder portion 9. That is, the reformed gas K flowing through the bypass flow path Qb is discharged from the reaction tube A through the auxiliary guide tube 6B.

また、図1に示す如く、補助案内管6Bが主案内管6Aに合流状態に接続されている。
そして、複数の反応管Aの夫々から延出される複数の主案内管6Aは、補助案内管6Bの接続箇所よりも下流側において、単一の改質ガス管6に合流接続されることになる。
Further, as shown in FIG. 1, the auxiliary guide pipe 6B is connected to the main guide pipe 6A in a confluent state.
Then, the plurality of main guide pipes 6A extending from each of the plurality of reaction pipes A are merged and connected to a single reforming gas pipe 6 on the downstream side of the connection point of the auxiliary guide pipe 6B. ..

図1に示すように、主案内管6Aには、当該主案内管6Aの開度を全閉状態から全開状態の間で調整する主調整弁6sが設けられ、補助案内管6Bには、当該補助案内管6Bの開度を全閉状態から全開状態の間で調整する補助調整弁6hが設けられている。
主調整弁6sと補助調整弁6hとから、加熱用流路Qaを通して改質ガスKを流動させる加熱流動量とバイパス流路Qbを通して改質ガスKを流動させるバイパス流動量とを調整する調整部6Vが構成されている。
As shown in FIG. 1, the main guide pipe 6A is provided with a main adjusting valve 6s that adjusts the opening degree of the main guide pipe 6A from a fully closed state to a fully open state, and the auxiliary guide pipe 6B is provided with the main adjusting valve 6s. An auxiliary adjusting valve 6h for adjusting the opening degree of the auxiliary guide pipe 6B from the fully closed state to the fully open state is provided.
An adjustment unit that adjusts the amount of heating flow from the main control valve 6s and the auxiliary control valve 6h to allow the reforming gas K to flow through the heating flow path Qa and the amount of bypass flow to flow the reforming gas K through the bypass flow path Qb. 6V is configured.

つまり、水蒸気が混合された原料ガスGが、原料ガス管5から外管3と外内管4aとの間に供給されて、外管3と外内管4aとの間の触媒Sの充填部を通して下方に向けて流動することにより、水蒸気改質処理により水素成分が多い改質ガスKに改質処理され、そして、当該改質ガスKが、触媒支持部Tを通して触媒Sの充填部から排出されて外管3の底部側に流動することになる。 That is, the raw material gas G mixed with steam is supplied from the raw material gas pipe 5 between the outer pipe 3 and the outer inner pipe 4a, and the filling portion of the catalyst S between the outer pipe 3 and the outer inner pipe 4a. By flowing downward through, the reformed gas K is reformed into a reformed gas K having a large hydrogen component by the steam reforming treatment, and the reformed gas K is discharged from the filling portion of the catalyst S through the catalyst support portion T. It will flow to the bottom side of the outer pipe 3.

その後、外管3の底部側に流動した改質ガスKが、外内管4aと内内管4bとの間の加熱用流路Qaを通して上部側に流動して主案内管6Aを通して排出される、または、内内管4bの内部空間のバイパス流路Qbを通して上部側に流動して補助案内管6Bを通して排出されることになり、補助案内管6Bを通して排出される改質ガスKが、主案内管6Aに合流する状態で改質ガス管6に流動することになる。 After that, the reforming gas K flowing to the bottom side of the outer pipe 3 flows to the upper side through the heating flow path Qa between the outer inner pipe 4a and the inner inner pipe 4b, and is discharged through the main guide pipe 6A. Alternatively, the reformed gas K that flows upward through the bypass flow path Qb in the internal space of the inner inner pipe 4b and is discharged through the auxiliary guide pipe 6B is the main guide. It will flow into the reformed gas pipe 6 in a state where it joins the pipe 6A.

ちなみに、改質ガスKを外内管4aと内内管4bとの間の加熱用流路Qaを通して上部側に流動させる構成により、外管3と外内管4aとの間に充填されている触媒Sを加熱する熱交換部が構成される。
つまり、外管3の底部側に流動した改質ガスKは高温状態(例えば、800℃)であるため、この高温状態の改質ガスKにて、外管3と外内管4aとの間に充填されている触媒Sを加熱するように構成されている。
Incidentally, the reforming gas K is filled between the outer pipe 3 and the outer inner pipe 4a by a configuration in which the reforming gas K flows upward through the heating flow path Qa between the outer inner pipe 4a and the inner inner pipe 4b. A heat exchange unit for heating the catalyst S is configured.
That is, since the reforming gas K flowing to the bottom side of the outer pipe 3 is in a high temperature state (for example, 800 ° C.), the reforming gas K in this high temperature state is used between the outer pipe 3 and the outer inner pipe 4a. It is configured to heat the catalyst S filled in.

そして、外管3の底部側に流動した改質ガスKを、内内管4bの内部空間にて形成されるバイパス流路Qbを通して上部側に流動させることにより、上記熱交換部による熱交換機能を低下させるように構成されている。
具体的には、バイパス流路Qbを通して上部側に流動させる改質ガスKのバイパス流動量を、外内管4aと内内管4bとの間の加熱用流路Qaを通して上部側に流動させる改質ガスKの加熱流動量よりも多くするほど、上記熱交換部による熱交換機能が低下し、その結果、合流後の改質ガスKの温度が高温になるように構成されている。
Then, the reforming gas K that has flowed to the bottom side of the outer pipe 3 is flowed to the upper side through the bypass flow path Qb formed in the internal space of the inner inner pipe 4b, so that the heat exchange function by the heat exchange unit is performed. Is configured to reduce.
Specifically, the bypass flow amount of the reforming gas K that flows to the upper side through the bypass flow path Qb is changed to flow to the upper side through the heating flow path Qa between the outer inner pipe 4a and the inner inner pipe 4b. The heat exchange function of the heat exchange section is lowered as the amount of the quality gas K is larger than the heating flow amount, and as a result, the temperature of the reformed gas K after merging is set to be high.

尚、以下の記載において、外内管4aと内内管4bとの間の加熱用流路Qaを通して上部側に流動して主案内管6Aを通して排出される改質ガスKを、必要に応じて熱交換用の改質ガスKと呼称し、内内管4bの内部空間のバイパス流路Qbを通して上部側に流動して補助案内管6Bを通して排出される改質ガスKを、バイパス用の改質ガスKと呼称し、主案内管6Aにおける補助案内管6Bの接続箇所よりも下流側を流れる改質ガスKを、必要に応じて合流後の改質ガスKと呼称する。 In the following description, the reformed gas K that flows upward through the heating flow path Qa between the outer inner pipe 4a and the inner inner pipe 4b and is discharged through the main guide pipe 6A is, if necessary. The reforming gas K for heat exchange, which is called the reforming gas K for heat exchange, flows upward through the bypass flow path Qb in the internal space of the inner inner pipe 4b and is discharged through the auxiliary guide pipe 6B. The reformed gas K which is referred to as gas K and flows downstream of the connection point of the auxiliary guide pipe 6B in the main guide pipe 6A is referred to as reformed gas K after merging, if necessary.

熱交換用の改質ガスKの加熱流動量及びバイパス用の改質ガスKのパイパス流動量は、主調整弁6sと補助調整弁6hとの開度調整により変更調整されることになる。
ちなみに、図1に示すように、後述する水素製造装置の運転を制御する運転制御部Mが設けられて、当該運転制御部Mが、後述の如く、主調整弁6s及び補助調整弁6hの開度調整を行うように構成されている。
The heating flow amount of the reformed gas K for heat exchange and the pipe pass flow amount of the reformed gas K for bypass are changed and adjusted by adjusting the opening degree between the main control valve 6s and the auxiliary control valve 6h.
Incidentally, as shown in FIG. 1, an operation control unit M for controlling the operation of the hydrogen production apparatus described later is provided, and the operation control unit M opens the main control valve 6s and the auxiliary control valve 6h as described later. It is configured to make degree adjustments.

(温度制御について)
図3に示すように、温度計測用筒体8(温度検出部の一例)が、内管4の内部を上下に貫通する状態(本実施形態では、内内管4bの内部を上下に貫通する状態で)で装着されている。
つまり、上述の延長筒部9上端に連結用フランジ9Aが設けられている。
そして、温度計測用筒体8をスウェッジロック接手等により保持する筒体側フランジ8Aが、連結用フランジ9Aに対して着脱自在にボルト連結されている。
(About temperature control)
As shown in FIG. 3, a state in which the temperature measuring cylinder 8 (an example of the temperature detection unit) penetrates the inside of the inner pipe 4 up and down (in the present embodiment, penetrates the inside of the inner pipe 4b up and down). It is installed in the state).
That is, a connecting flange 9A is provided at the upper end of the extension cylinder portion 9 described above.
The cylinder side flange 8A that holds the temperature measurement cylinder 8 by a swedge lock joint or the like is detachably bolted to the connecting flange 9A.

温度計測用筒体8が、その下端部を外管3の底部に隣接させる状態となるように挿入され、その下端部の内部には、図示は省略するが、温度計測用素子(例えば、熱電対)が装着されている。つまり、温度計測用筒体8によって、外管3の内部の底部側部分の温度を計測するように構成されている。 The temperature measuring cylinder 8 is inserted so that its lower end is adjacent to the bottom of the outer tube 3, and a temperature measuring element (for example, thermoelectric) is inserted inside the lower end, although not shown. Pair) is installed. That is, the temperature measuring cylinder 8 is configured to measure the temperature of the bottom side portion inside the outer pipe 3.

そして、図1に示すように、運転制御部Mが、バーナBに対して燃料ガスを供給する燃料ガス供給部10による燃料ガスの供給量及びバーナBに対して燃焼用空気を供給する空気供給部11による燃焼用空気量を調整して、バーナBの燃焼量を制御するように構成されている。
つまり、運転制御部Mが、改質ガスKを生成する運転状態において、温度計測用筒体8によって計測された計測温度に基づいて、外管3の底部側の温度を目標温度(例えば、800℃)に維持すべく、燃料ガス供給部10による燃料ガスの供給量及び空気供給部11による燃焼用空気量を調整するように構成されている。
Then, as shown in FIG. 1, the operation control unit M supplies the fuel gas to the burner B by the fuel gas supply unit 10 and supplies the combustion air to the burner B. The amount of combustion air by the unit 11 is adjusted to control the amount of combustion of the burner B.
That is, in the operating state in which the operation control unit M generates the reforming gas K, the temperature on the bottom side of the outer pipe 3 is set to the target temperature (for example, 800) based on the measured temperature measured by the temperature measuring cylinder 8. The temperature is maintained at (° C.), so that the fuel gas supply amount by the fuel gas supply unit 10 and the combustion air amount by the air supply unit 11 are adjusted.

具体的には、本実施形態は複数の反応管Aを備えるものであるから、運転制御部Mが、複数の反応管Aの夫々に設けた温度計測用筒体8にて計測される温度のうちで最も高温となる温度を目標温度(例えば、800℃)に維持すべく、燃料ガス供給部10による燃料ガスの供給量及び空気供給部11による燃焼用空気量を調整する温度制御処理を実行するように構成されている。 Specifically, since the present embodiment includes a plurality of reaction tubes A, the operation control unit M measures the temperature measured by the temperature measurement cylinders 8 provided in each of the plurality of reaction tubes A. In order to maintain the highest temperature among them at the target temperature (for example, 800 ° C.), the temperature control process for adjusting the fuel gas supply amount by the fuel gas supply unit 10 and the combustion air amount by the air supply unit 11 is executed. It is configured to do.

(水蒸気生成用熱交換器の詳細)
水蒸気生成用熱交換器Jは、図1に示すように、改質器Hの側壁2Sの外周に沿って伝熱用管7を螺旋状に配置する形態に構成されている。
つまり、伝熱用管7の下端部に、純水Wが供給される純水導入管部7aが形成され、伝熱用管7の上端部に、水蒸気を原料ガス管5に供給する水蒸気排出管部7bが形成されている。
(Details of heat exchanger for steam generation)
As shown in FIG. 1, the steam generation heat exchanger J is configured such that the heat transfer pipes 7 are spirally arranged along the outer periphery of the side wall 2S of the reformer H.
That is, a pure water introduction pipe portion 7a to which pure water W is supplied is formed at the lower end portion of the heat transfer pipe 7, and steam discharge to supply steam to the raw material gas pipe 5 at the upper end portion of the heat transfer pipe 7. The pipe portion 7b is formed.

したがって、水蒸気生成用熱交換器Jは、純水導入管部7aに供給された純水Wを、外部空間Fを流動する燃焼ガスにて加熱される伝熱用管7にて加熱される伝熱用管7の内部を通して流動させることにより、水蒸気を生成するように構成され、そして、生成した水蒸気を水蒸気排出管部7bより原料ガス管5に供給するように構成されている。 Therefore, in the steam generation heat exchanger J, the pure water W supplied to the pure water introduction pipe portion 7a is transferred by the heat transfer pipe 7 which is heated by the combustion gas flowing in the external space F. It is configured to generate steam by flowing through the inside of the heat pipe 7, and is configured to supply the generated steam from the steam discharge pipe portion 7b to the raw material gas pipe 5.

(空気予熱用熱交換器の詳細)
空気予熱用熱交換器Nは、図1及び図2に示すように、円筒状の内壁1nと円筒状の外壁1gとの間で空気を流動させる円筒状に構成されている。
そして、空気予熱用熱交換器Nの下方側箇所に、空気供給部11から供給される燃焼用空気を導入する空気導入部1dが設けられている。
空気予熱用熱交換器Nの上方側箇所とバーナBとを接続する複数の空気供給管1Kが、バーナBの周囲に沿って放射状に配置される状態で、改質器Hの上壁2Uの内部に設けられている。
(Details of heat exchanger for air preheating)
As shown in FIGS. 1 and 2, the air preheating heat exchanger N is configured to have a cylindrical shape that allows air to flow between the cylindrical inner wall 1n and the cylindrical outer wall 1g.
An air introduction unit 1d for introducing combustion air supplied from the air supply unit 11 is provided at a position on the lower side of the air preheating heat exchanger N.
A plurality of air supply pipes 1K connecting the upper side portion of the air preheating heat exchanger N and the burner B are arranged radially along the periphery of the burner B, and the upper wall 2U of the reformer H has a plurality of air supply pipes 1K. It is provided inside.

したがって、空気予熱用熱交換器Nは、空気導入部1dに供給された燃焼用空気を、外部空間Fを流動する燃焼ガスにて加熱される内壁1nと外壁1gとの間を通して流動させることにより、高温状態に加熱するように構成され、そして、空気供給管1Kを通して高温に加熱された燃焼用空気をバーナBに供給するように構成されている。 Therefore, the air preheating heat exchanger N causes the combustion air supplied to the air introduction unit 1d to flow between the inner wall 1n and the outer wall 1g heated by the combustion gas flowing in the outer space F. It is configured to be heated to a high temperature state, and is configured to supply the combustion air heated to a high temperature to the burner B through the air supply pipe 1K.

ちなみに、バーナBの詳細な構成は省略するが、バーナBには、空気供給管1Kが接続されることに加えて、燃料ガス供給部10が接続され、燃料ガス供給部10から供給される燃料ガスを、空気供給管1Kを通して供給される燃焼用空気にて燃焼させるように構成されている。 Incidentally, although the detailed configuration of the burner B is omitted, the fuel gas supply unit 10 is connected to the burner B in addition to the air supply pipe 1K, and the fuel supplied from the fuel gas supply unit 10 is connected. The gas is configured to be burned with combustion air supplied through the air supply pipe 1K.

尚、燃料ガス供給部10は、後述するオフガスタンク21(図4参照)からのオフガスを燃料ガスとして供給するものであり、オフガスが不足するときには、原料ガスGを燃料ガスとして供給することになる。したがって、燃料ガス供給部10は、詳細な説明は省略するが、オフガスの供給量や原料ガスGの供給量を調整する供給量調整弁を備える形態に構成されている。
また、空気供給部11は、送風ブロアの空気供給機にて空気を供給するものであって、空気供給機の出力調整により、空気供給量を調整できるように構成されている。
The fuel gas supply unit 10 supplies the off-gas from the off-gas tank 21 (see FIG. 4), which will be described later, as the fuel gas, and when the off-gas is insufficient, the raw material gas G is supplied as the fuel gas. .. Therefore, although detailed description is omitted, the fuel gas supply unit 10 is configured to include a supply amount adjusting valve for adjusting the supply amount of the off-gas and the supply amount of the raw material gas G.
Further, the air supply unit 11 supplies air by the air supply machine of the blower blower, and is configured so that the air supply amount can be adjusted by adjusting the output of the air supply machine.

(水素製造装置の全体構成)
図4に基づいて、水素製造装置100について説明する。尚、図4は、水素精製運転を実行しているときの状態を例示するものであって、図中、原料ガスG等の各種ガスが流通している流路については太線で示し、各種ガスが流通していない流路については細線で示している。また、流路を開閉するバルブ類に関し、開放状態にあるものは白抜きで示し、閉止状態にあるものは黒塗りで示している。待機運転状態を示す図5も同様である。
(Overall configuration of hydrogen production equipment)
The hydrogen production apparatus 100 will be described with reference to FIG. Note that FIG. 4 illustrates a state when the hydrogen refining operation is being executed. In the figure, the flow paths through which various gases such as the raw material gas G are flowing are indicated by thick lines, and various gases are shown. The flow paths that do not circulate are indicated by thin lines. Regarding the valves that open and close the flow path, those in the open state are shown in white, and those in the closed state are shown in black. The same applies to FIG. 5 showing the standby operation state.

水素製造装置100には、上述した改質器Hを備える改質部R、及び、当該改質部Rから供給される変成ガス中に含まれる不純物を吸着除去して、水素濃度が高い製品ガスを精製する圧力変動吸着式の水素分離部20が備えられている。
そして、上述した運転制御部Mが、改質部R及び水素分離部20の作動を制御するように構成されている。
The hydrogen production apparatus 100 adsorbs and removes impurities contained in the reformer R provided with the reformer H described above and the metamorphic gas supplied from the reformer R to remove impurities, and is a product gas having a high hydrogen concentration. 20 is provided with a pressure fluctuation adsorption type hydrogen separating unit 20 for purifying.
The operation control unit M described above is configured to control the operation of the reforming unit R and the hydrogen separation unit 20.

(改質部の詳細)
改質部Rは、圧縮器Dにより圧送される原料ガスGを脱硫処理する脱硫器12と、脱硫後の原料ガスGが水蒸気の混合状態で供給される改質器Hと、改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて変成するCO変成器17とを備えている。
尚、原料ガスGの供給を断続しかつ原料ガスGの供給量を調整する原料ガス弁V1が、圧縮器Dの上手側箇所に設けられている。
(Details of reforming part)
The reforming unit R includes a desulfurizer 12 for desulfurizing the raw material gas G pumped by the compressor D, a reformer H for supplying the desulfurized raw material gas G in a mixed state of steam, and a reforming gas. It is provided with a CO modifier 17 that transforms carbon monoxide by reacting it with steam.
A raw material gas valve V1 for interrupting the supply of the raw material gas G and adjusting the supply amount of the raw material gas G is provided at a position on the upper side of the compressor D.

圧縮器Dにて圧送される原料ガスGが第1流路L1を通して脱硫器12に供給される。脱硫器12には、Ni−Mo系、ZnO系等の脱硫触媒が充填されており、当該脱硫触媒により、原料ガスG中の付臭剤等の硫黄成分を除去するように構成されている。
脱硫後の原料ガスGが、第2流路L2(上述した原料ガス管5に相当)を通して改質器Hに供給される。当該第2流路L2には、水蒸気生成用熱交換器Jにて生成された水蒸気が供給されて、第2流路L2を流動する原料ガスGに水蒸気が混合される。
The raw material gas G pumped by the compressor D is supplied to the desulfurizer 12 through the first flow path L1. The desulfurization device 12 is filled with a desulfurization catalyst such as Ni—Mo type or ZnO type, and the desulfurization catalyst is configured to remove sulfur components such as an odorant in the raw material gas G.
The desulfurized raw material gas G is supplied to the reformer H through the second flow path L2 (corresponding to the raw material gas pipe 5 described above). The steam generated by the water vapor generation heat exchanger J is supplied to the second flow path L2, and the water vapor is mixed with the raw material gas G flowing through the second flow path L2.

そして、改質器Hでは、上述の如く、バーナBの燃焼により、反応管Aを加熱して、水蒸気が混合された原料ガスGを水蒸気改質処理することにより、改質ガスKを生成するように構成されている。
尚、図4においては、改質器Hの構成を概略的に示すものであり、また、バーナBに対して燃焼用空気を供給する空気供給部11の記載を省略する。
Then, in the reformer H, as described above, the reaction tube A is heated by the combustion of the burner B, and the raw material gas G mixed with steam is steam reformed to generate the reformed gas K. It is configured as follows.
Note that FIG. 4 schematically shows the configuration of the reformer H, and the description of the air supply unit 11 that supplies combustion air to the burner B is omitted.

改質器Hで得られた改質ガスKは、第3流路L3(上述した改質ガス管6に相当)を通して、改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させるCO変成器17に供給される。CO変成器17には、一酸化炭素変成触媒が充填され、改質ガス中の一酸化炭素が水蒸気と反応して水素と二酸化炭素に変換される。
CO変成器17での反応により、改質ガスKは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素およびメタンを含む変成ガス(水素濃度が64〜96体積%)となる。
尚、脱硫器12における脱硫反応は発熱反応であり、CO変成器17におけるCO変成反応は、吸熱反応であるため、これらを一体の反応容器に格納することにより、互いに熱交換可能に構成されている。
The reforming gas K obtained by the reformer H is transferred to the CO transformer 17 that reacts carbon monoxide in the reforming gas with steam through the third flow path L3 (corresponding to the reforming gas pipe 6 described above). Be supplied. The CO metamorphizer 17 is filled with a carbon monoxide transformation catalyst, and carbon monoxide in the reformed gas reacts with steam to be converted into hydrogen and carbon dioxide.
By the reaction in the CO transformer 17, the reformed gas K becomes a modified gas containing hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and methane (hydrogen concentration is 64 to 96% by volume).
Since the desulfurization reaction in the desulfurization device 12 is an exothermic reaction and the CO transformation reaction in the CO transformation device 17 is an endothermic reaction, they can be exchanged with each other by storing them in an integrated reaction vessel. There is.

(変成ガスの流動について)
CO変成器17より排出された変成ガスは、第4流路L4を流動する途中において、第2熱交換器18により冷却水と熱交換して降温されて水蒸気が液化され、気液分離部19により水分が除去され、その後、第5流路L5を通して水素分離部20に導かれる。
第5流路L5には、当該第5流路L5を開閉する変成ガス弁V5が設けられている。
(About the flow of metamorphic gas)
The metamorphic gas discharged from the CO metamorphic device 17 exchanges heat with the cooling water by the second heat exchanger 18 while flowing through the fourth flow path L4 to lower the temperature, and the water vapor is liquefied. Moisture is removed by the water vapor, and then the water is guided to the hydrogen separation unit 20 through the fifth flow path L5.
The fifth flow path L5 is provided with a modified gas valve V5 that opens and closes the fifth flow path L5.

第5流路L5には、気液分離部19にて水分が除去された変成ガスを、PSA装置22を迂回して圧縮器Dの上流側に返送する返送路L10が分岐されている。
返送路L10には、当該返送路L10を開閉する返送弁V10が設けられている。
The fifth flow path L5 is branched with a return path L10 that bypasses the PSA device 22 and returns the modified gas from which the water has been removed by the gas-liquid separation unit 19 to the upstream side of the compressor D.
The return path L10 is provided with a return valve V10 that opens and closes the return path L10.

尚、図示は省略するが、気液分離部19にて水分が除去された変成ガスを脱硫器12での脱硫処理のために、圧縮器Dの上流側に返送する脱硫処理用返送ラインが設けられており、そして、この脱硫処理用返送ラインを開閉する脱硫処理用開閉弁が設けられている。
脱硫処理用開閉弁は、後述する水素精製運転のときには開かれ、その他のときには、閉じられることになる。
Although not shown, a desulfurization return line is provided to return the modified gas from which water has been removed by the gas-liquid separation unit 19 to the upstream side of the compressor D for desulfurization treatment in the desulfurization device 12. And there is a desulfurization on-off valve that opens and closes the desulfurization return line.
The on-off valve for desulfurization treatment will be opened during the hydrogen purification operation described later, and closed at other times.

また、第5流路L5には、当該第5流路L5を流動するガスを外部に排出する排気路L12が分岐されている。排気路L12には、当該排気路L12を開閉する排気弁V12が設けられている。 Further, an exhaust passage L12 for discharging the gas flowing through the fifth flow path L5 to the outside is branched into the fifth flow path L5. The exhaust passage L12 is provided with an exhaust valve V12 that opens and closes the exhaust passage L12.

ちなみに、第1流路L1、第2流路L2、第3流路L3、第4流路L4、及び、返送路L10を用いて、CO変成器17を通過したガスを、脱硫器12、改質器H、CO変成器17を経由して循環させる閉循環回路Cが形成可能に構成されている(図5参照)。
閉循環回路Cにおける返送路L10には、閉循環回路Cにおける内圧を検知する圧力検知部Pが備えられている。
By the way, using the first flow path L1, the second flow path L2, the third flow path L3, the fourth flow path L4, and the return path L10, the gas that has passed through the CO transformer 17 is transformed into the desulfurizer 12 and the transformer. A closed circulation circuit C that circulates through the pawnbroker H and the CO transformer 17 can be formed (see FIG. 5).
The return path L10 in the closed circulation circuit C is provided with a pressure detecting unit P for detecting the internal pressure in the closed circulation circuit C.

(水素分離部の詳細)
水素分離部20は、CO変成器17にて変成処理された変成ガスから水素以外の不純物(雑ガス)を分離して水素ガスの濃度が高い製品ガスを精製する圧力揺動吸着式のPSA装置22と、精製された製品ガスを貯留する製品タンク23と、PSA装置22から排出されるオフガスを貯留するオフガスタンク21とを備えている。
(Details of hydrogen separator)
The hydrogen separation unit 20 is a pressure swing adsorption type PSA device that separates impurities (miscellaneous gases) other than hydrogen from the metamorphic gas transformed by the CO metamorphic device 17 to purify a product gas having a high concentration of hydrogen gas. A 22 is provided, a product tank 23 for storing the purified product gas, and an off-gas tank 21 for storing the off-gas discharged from the PSA device 22.

PSA装置22には、複数(当該実施形態では3つ)の吸着塔20a、20b、20cが備えられている。各吸着塔20a、20b、20cには、吸着材としてゼオライト系吸着材、活性炭、シリカゲルなどを組み合わせたものが充填されている。
各吸着塔20a、20b、20cでは、吸着工程、減圧工程、パージ工程、および昇圧工程のプロセス(PSA法のプロセス)を、複数の吸着塔20a、20b、20cで位相を異ならせて実行することにより水素ガス濃度が高い製品ガスを精製するように構成されている。
The PSA device 22 is provided with a plurality of (three in the embodiment) adsorption towers 20a, 20b, and 20c. Each of the adsorption towers 20a, 20b, and 20c is filled with a combination of a zeolite-based adsorbent, activated carbon, silica gel, and the like as an adsorbent.
In each of the adsorption towers 20a, 20b, 20c, the adsorption step, the depressurization step, the purge step, and the step-up step (PSA method process) are executed in the plurality of adsorption towers 20a, 20b, 20c with different phases. It is configured to purify the product gas having a high hydrogen gas concentration.

詳細な説明は省略するが、上述のプロセス(PSA法のプロセス)は、運転制御部Mにより、複数の吸着塔20a、20b、20cに接続される各流通路に設けられる複数のバルブ(図示略)の開閉を行って、順次実行される。
尚、図4では、吸着塔20aが、変成ガスを流通して製品ガスを得る吸着工程が行われている状態を示している。
Although detailed description is omitted, in the above-mentioned process (PSA method process), a plurality of valves (not shown) provided in each flow passage connected to the plurality of suction towers 20a, 20b, 20c by the operation control unit M. ) Is opened and closed, and it is executed sequentially.
Note that FIG. 4 shows a state in which the adsorption tower 20a is undergoing an adsorption step of flowing a metamorphic gas to obtain a product gas.

PSA装置22にて精製された製品ガスは、第6流路L6を通して製品タンク23に供給され、製品タンク23に貯留された製品ガスが水素使用箇所へ安定供給される。
第6流路L6には、当該第6流路L6を開閉する製品ガス弁V6が設けられている。
PSA装置22にて水素が分離された後のオフガス(雑ガス)は、第7流路L7を通してオフガスタンク21に供給される。
第7流路L7には、当該第7流路L7を開閉するオフガス弁V7が設けられている。
The product gas purified by the PSA device 22 is supplied to the product tank 23 through the sixth flow path L6, and the product gas stored in the product tank 23 is stably supplied to the hydrogen-using portion.
The sixth flow path L6 is provided with a product gas valve V6 that opens and closes the sixth flow path L6.
The off-gas (miscellaneous gas) after hydrogen is separated by the PSA device 22 is supplied to the off-gas tank 21 through the seventh flow path L7.
The seventh flow path L7 is provided with an off-gas valve V7 that opens and closes the seventh flow path L7.

オフガスタンク21に貯留されたオフガスは、メタン、水素等の可燃性ガスを含むため、オフガス流通路L8を介して燃料ガス供給部10に導かれ、燃料ガスとして、燃料ガス供給部10からバーナBへ供給される。
オフガス流通路L8には、当該オフガス流通路L8を開閉するオフガス返送弁V8が設けられている。
図4では、製品ガスの流れのみを示しているが、製品ガスの送出と、オフガスの送出は、異なった吸着塔20a、20b、20cを対象として、同時に行われるタイミングが存在する。
Since the off-gas stored in the off-gas tank 21 contains flammable gas such as methane and hydrogen, it is guided to the fuel gas supply unit 10 via the off-gas flow passage L8, and is used as fuel gas from the fuel gas supply unit 10 to the burner B. Is supplied to.
The off-gas flow passage L8 is provided with an off-gas return valve V8 that opens and closes the off-gas flow passage L8.
Although FIG. 4 shows only the flow of the product gas, there is a timing in which the delivery of the product gas and the delivery of the off-gas are simultaneously performed for different adsorption towers 20a, 20b, and 20c.

ちなみに、後述する水素パージ処理を実行するために、製品タンク23から返送路L10に対して水素ガスを供給する水素供給路L11が設けられている。
水素供給路L11には、当該水素供給路L11を開閉する水素ガス弁V11が設けられている。
Incidentally, in order to execute the hydrogen purge process described later, a hydrogen supply path L11 for supplying hydrogen gas from the product tank 23 to the return path L10 is provided.
The hydrogen supply path L11 is provided with a hydrogen gas valve V11 that opens and closes the hydrogen supply path L11.

(水素精製運転の詳細)
図4に示すように、水素精製運転状態においては、原料ガスGが、原料ガス弁V1を通過した後、圧縮器Dにて圧送され、第1流路L1を流通して脱硫器12に導かれて脱硫処理される。その後、水蒸気が混合された原料ガスGが改質器Hに導かれて水蒸気改質処理されて改質ガスKが生成される。改質ガスKが、CO変成器17で変成処理され、変成ガスが、第2熱交換器18にて冷却され、気液分離部19にて水分が除去された後、第5流路L5を通して水素分離部20に導入されて、製品ガス(水素ガス)が精製される。
(Details of hydrogen purification operation)
As shown in FIG. 4, in the hydrogen purification operation state, the raw material gas G passes through the raw material gas valve V1 and then is pressure-fed by the compressor D, flows through the first flow path L1 and is guided to the desulfurizer 12. It is desulfurized. After that, the raw material gas G mixed with steam is guided to the reformer H and steam reformed to generate the reformed gas K. The reformed gas K is metamorphosed by the CO transformer 17, the transformed gas is cooled by the second heat exchanger 18, water is removed by the gas-liquid separation unit 19, and then the modified gas K is passed through the fifth flow path L5. It is introduced into the hydrogen separation unit 20 to purify the product gas (hydrogen gas).

(待機運転の詳細)
水素精製運転を一時的に停止して、水素ガスの製造を一時的に停止する際には、バーナBによる改質器Hの加熱を継続した状態で、閉循環回路Cに充填された製品ガス(水素ガス)を、閉循環回路Cを通して、圧縮器D、脱硫器12、改質器H、CO変成器17を経由する状態で循環される待機運転が実行される(図5参照)。
(Details of standby operation)
When the hydrogen refining operation is temporarily stopped and the production of hydrogen gas is temporarily stopped, the product gas filled in the closed circulation circuit C while the reformer H is continuously heated by the burner B. A standby operation is executed in which (hydrogen gas) is circulated through the closed circulation circuit C through the compressor D, the desulfurization device 12, the reformer H, and the CO metamorphic device 17 (see FIG. 5).

すなわち、水素精製運転から待機運転に移行する際には、先ず、圧縮器Dを継続して作動させながら、水蒸気の混合(供給)及びバーナBによる改質器Hの加熱を継続した状態で、原料ガス弁V1、変成ガス弁V5及び返送弁V10を閉成するとともに、水素ガス弁V11及び排気弁V12を開成して、閉循環回路Cに製品ガス(水素ガス)を供給する水素パージ処理を行うことになる。
この水素パージ処理により、閉循環回路Cに製品ガス(水素ガス)を流動させて、閉循環回路C内に残留するガスを排気路L12より排出しつつ、閉循環回路Cの内部を製品ガス(水素ガス)で置換する。
That is, when shifting from the hydrogen purification operation to the standby operation, first, while continuously operating the compressor D, the mixing (supply) of steam and the heating of the reformer H by the burner B are continuously performed. The raw material gas valve V1, the modified gas valve V5, and the return valve V10 are closed, and the hydrogen gas valve V11 and the exhaust valve V12 are opened to perform a hydrogen purge process for supplying the product gas (hydrogen gas) to the closed circulation circuit C. Will do.
By this hydrogen purging process, the product gas (hydrogen gas) is allowed to flow in the closed circulation circuit C, and the gas remaining in the closed circulation circuit C is discharged from the exhaust passage L12, while the inside of the closed circulation circuit C is filled with the product gas (hydrogen gas). Replace with hydrogen gas).

その後、図5に示す如く、圧縮器Dを継続して作動させ、かつ、バーナBによる改質器Hの加熱を継続した状態で、水蒸気の混合(供給)を停止し、且つ、水素ガス弁V11、排気弁V12を閉成するとともに、返送弁V10を開成することにより、閉循環回路Cに充填された製品ガス(水素ガス)を、閉循環回路Cを通して循環させる待機運転を行うことになる。
ちなみに、待機運転の実行中において、圧力検知部Pの検知圧力が所定圧力よりも低下した場合に、製品タンク23からの水素ガスを閉循環回路C内に供給するように水素ガス弁V11を開いて、閉循環回路C内の圧力を所定圧力に維持するように制御されるように構成されている。
After that, as shown in FIG. 5, the mixing (supply) of steam is stopped and the hydrogen gas valve is stopped while the compressor D is continuously operated and the reformer H is continuously heated by the burner B. By closing V11 and the exhaust valve V12 and opening the return valve V10, the product gas (hydrogen gas) filled in the closed circulation circuit C is circulated through the closed circulation circuit C in a standby operation. ..
By the way, when the detection pressure of the pressure detection unit P drops below the predetermined pressure during the standby operation, the hydrogen gas valve V11 is opened so as to supply the hydrogen gas from the product tank 23 into the closed circulation circuit C. Therefore, it is configured to be controlled so as to maintain the pressure in the closed circulation circuit C at a predetermined pressure.

尚、詳細な説明は省略するが、待機運転が実行される際には、PSA装置22の吸着塔20a、20b、20cに対して、製品ガス(水素ガス)を供給して充填する水素置換処理が行われる。 Although detailed description is omitted, when the standby operation is executed, the hydrogen substitution treatment of supplying the product gas (hydrogen gas) to the adsorption towers 20a, 20b, 20c of the PSA device 22 and filling the adsorption towers 20a, 20b, 20c is performed. Is done.

待機運転から水素精製運転に移行させる際には、例えば、先ず、圧縮器Dを継続して作動させ、かつ、バーナBによる改質器Hの加熱を継続した状態で、水蒸気の混合(供給)を開始し、且つ、原料ガス弁V1及び変成ガス弁V5を開成するとともに、返送弁V10を閉成して、変成ガスをPSA装置22に供給するようにする。
詳細な説明は省略するが、PSA装置22は、運転を再開した後、精製した製品ガスの水素濃度が設定値以上になるまで、精製した製品ガスを排気し、精製した製品ガスの水素濃度が設定値以上になると、精製した製品ガスを製品タンク23に貯留することになる。
When shifting from the standby operation to the hydrogen purification operation, for example, first, the compressor D is continuously operated, and the reformer H is continuously heated by the burner B, and then steam is mixed (supplied). , And the raw material gas valve V1 and the modified gas valve V5 are opened, and the return valve V10 is closed so that the modified gas is supplied to the PSA device 22.
Although detailed description is omitted, after restarting the operation, the PSA device 22 exhausts the purified product gas until the hydrogen concentration of the refined product gas becomes equal to or higher than the set value, and the hydrogen concentration of the purified product gas becomes high. When the value exceeds the set value, the refined product gas is stored in the product tank 23.

(停止運転について)
水素精製運転を停止して、水素ガスの製造を長期にわたって(例えば、数日間よりも長く)停止する場合には、先ず、上述した水素パージ処理を行い、次に、圧縮器Dを継続して作動させた状態で、水蒸気の混合(供給)を停止し、バーナBによる改質器Hの加熱を停止し、水素ガス弁V11、排気弁V12を開成するとともに、返送弁V10を閉成することにより、閉循環回路Cに充填された製品ガス(水素ガス)を、閉循環回路Cを通して流動させることにより、閉循環回路Cの内部の水蒸気を排出する水蒸気排出処理を行うことになる。
(About stop operation)
When the hydrogen purification operation is stopped and the production of hydrogen gas is stopped for a long period of time (for example, longer than several days), the hydrogen purging treatment described above is first performed, and then the compressor D is continued. In the activated state, stop the mixing (supply) of steam, stop the heating of the reformer H by the burner B, open the hydrogen gas valve V11 and the exhaust valve V12, and close the return valve V10. As a result, the product gas (hydrogen gas) filled in the closed circulation circuit C is allowed to flow through the closed circulation circuit C, so that the water vapor discharge process for discharging the water vapor inside the closed circulation circuit C is performed.

その後、圧縮器Dを停止し、水蒸気の混合(供給)を継続して停止し、バーナBによる改質器Hの加熱を継続して停止し、水素ガス弁V11、排気弁V12を閉成して、閉循環回路Cの内部に製品ガス(水素ガス)を充填させる水素充填処理が行われることになる。
尚、詳細な説明は省略するが、停止運転が実行される際には、PSA装置22の吸着塔20a、20b、20cに対して、製品ガス(水素ガス)を供給して充填する水素充填処理が行われる。
After that, the compressor D was stopped, the mixing (supply) of steam was continuously stopped, the heating of the reformer H by the burner B was continuously stopped, and the hydrogen gas valve V11 and the exhaust valve V12 were closed. Therefore, a hydrogen filling process for filling the inside of the closed circulation circuit C with a product gas (hydrogen gas) is performed.
Although detailed description is omitted, when the stop operation is executed, the adsorption towers 20a, 20b, and 20c of the PSA device 22 are filled with the product gas (hydrogen gas) by supplying the product gas (hydrogen gas). Is done.

(昇温運転について)
停止運転状態から運転を再開する際には、先ず、昇温運転を実行する。つまり、水蒸気の混合(供給)を停止し、且つ、原料ガス弁V1、変成ガス弁V5、水素ガス弁V11及び排気弁V12を閉成した状態で、圧縮器Dの作動を開始し、バーナBによる改質器Hの加熱を開始して、閉循環回路Cを通して充填した製品ガス(水素ガス)を流動させながら、脱硫器12、改質器H、CO変成器17を昇温させるようにする。
(About temperature rise operation)
When restarting the operation from the stopped operation state, first, the temperature raising operation is executed. That is, the operation of the compressor D is started with the mixing (supply) of water vapor stopped and the raw material gas valve V1, the modified gas valve V5, the hydrogen gas valve V11 and the exhaust valve V12 closed, and the burner B The heating of the reformer H is started to raise the temperature of the desulfurization device 12, the reformer H, and the CO metamorphic device 17 while flowing the product gas (hydrogen gas) filled through the closed circulation circuit C. ..

その後、脱硫器12、改質器H、CO変成器17が昇温すると、水蒸気の混合(供給)を開始し、原料ガス弁V1及び変成ガス弁V5を開成するとともに、返送弁V10を閉成して、変成ガスをPSA装置22に供給するようにする。
詳細な説明は省略するが、PSA装置22は、運転を再開した後、精製した製品ガスの水素濃度が設定値以上になるまで、精製した製品ガスを排気し、精製した製品ガスの水素濃度が設定値以上になると、精製した製品ガスを製品タンク23に貯留することになる。
After that, when the temperature of the desulfurizer 12, the reformer H, and the CO transformer 17 rises, the mixing (supply) of steam is started, the raw material gas valve V1 and the modified gas valve V5 are opened, and the return valve V10 is closed. Then, the modified gas is supplied to the PSA device 22.
Although detailed description is omitted, after restarting the operation, the PSA device 22 exhausts the purified product gas until the hydrogen concentration of the refined product gas becomes equal to or higher than the set value, and the hydrogen concentration of the purified product gas becomes high. When the value exceeds the set value, the refined product gas is stored in the product tank 23.

(運転制御について)
運転制御部Mは、水素精製運転を行うときには、上述した温度制御処理を実行することになる。
つまり、複数の反応管Aの夫々に設けた温度計測用筒体8にて計測される温度のうちで最も高温となる温度を目標温度(例えば、800℃)に維持すべく、燃料ガス供給部10による燃料ガスの供給量及び空気供給部11による燃焼用空気量を調整する温度制御処理を実行することになる。
(About operation control)
The operation control unit M will execute the above-mentioned temperature control process when performing the hydrogen purification operation.
That is, in order to maintain the highest temperature among the temperatures measured by the temperature measuring cylinders 8 provided in each of the plurality of reaction tubes A at the target temperature (for example, 800 ° C.), the fuel gas supply unit. The temperature control process for adjusting the fuel gas supply amount by 10 and the combustion air amount by the air supply unit 11 is executed.

そして、運転制御部Mは、水素精製運転を行うときには、上述した温度制御処理に加えて、温度計測用筒体8にて計測される温度のうちで高温となる温度を低下させるため、熱交換用の改質ガスKの加熱流動量を減少させながら、バイパス用の改質ガスKのバイパス流動量を増大させる温度低下処理を実行するように構成されている。 Then, when the operation control unit M performs the hydrogen purification operation, in addition to the temperature control process described above, the operation control unit M lowers the temperature that becomes the highest temperature among the temperatures measured by the temperature measurement cylinder 8, so that heat exchange is performed. It is configured to perform a temperature lowering treatment that increases the bypass flow amount of the reforming gas K for bypass while reducing the heating flow amount of the reforming gas K for bypassing.

具体的には、本実施形態では、複数の反応管Aの夫々に設けた温度計測用筒体8にて計測される温度のうちで最も低い温度に対して、設定以上高温となる温度が存在する場合には、設定以上高温となる反応管Aについて、熱交換用の改質ガスKの加熱流動量を減少させながら、バイパス用の改質ガスKのバイパス流動量を増大させて、温度を低下させるように構成されている。
ちなみに、複数の反応管Aの夫々に設けた温度計測用筒体8にて計測される温度のうちで最も高温となる温度が低下すると、それに合わせて、温度制御処理が実行されることになる。
Specifically, in the present embodiment, there is a temperature that is higher than the set temperature with respect to the lowest temperature measured by the temperature measuring cylinders 8 provided in each of the plurality of reaction tubes A. In this case, the temperature of the reaction tube A, which becomes higher than the set temperature, is increased by increasing the bypass flow amount of the reforming gas K for bypass while reducing the heating flow amount of the reforming gas K for heat exchange. It is configured to reduce.
By the way, when the temperature that becomes the highest temperature among the temperatures measured by the temperature measuring cylinders 8 provided in each of the plurality of reaction tubes A decreases, the temperature control process is executed accordingly. ..

従って、複数の反応管Aに対して分岐供給される原料ガスGの分岐量にばらつきがあることに起因して、複数の反応管Aのうち一部に供給される原料ガスGの供給量が少なくなる等により、複数の反応管Aの夫々に設けた温度計測用筒体8にて計測される温度にばらつきがあっても、温度低下処理が実行されることによって、温度計測用筒体8にて計測される温度のうちで高温となる温度を低下させることができ、それに伴って、温度制御処理が実行されるため、結果的に、原料ガスGの処理量の増加を図ることができる。 Therefore, the supply amount of the raw material gas G supplied to a part of the plurality of reaction tubes A is due to the variation in the branching amount of the raw material gas G branched and supplied to the plurality of reaction tubes A. Even if the temperature measured by the temperature measuring cylinders 8 provided in each of the plurality of reaction tubes A varies due to a decrease or the like, the temperature lowering treatment is executed to perform the temperature measuring cylinder 8 It is possible to lower the temperature that becomes a high temperature among the temperatures measured in the above, and the temperature control process is executed accordingly. As a result, the processing amount of the raw material gas G can be increased. ..

また、運転制御部Mは、運転停止状態から運転を開始する上述した昇温運転状態において、バイパス流動量を加熱流動量よりも多くなる状態に調整部6Vを制御するバイパス流動処理を実行するように構成されている。
具体的には、本実施形態では、昇温運転を行うときには、加熱流動量を零にして、バイパス流動量を増大させる処理を実行するように構成されている。
運転制御部Mは、バイパス流動処理を実行する際にも、複数の反応管Aの夫々に設けた温度計測用筒体8にて計測される温度のうちで最も高温となる温度を目標温度(例えば、800℃)に維持すべく、燃料ガス供給部10による燃料ガスの供給量及び空気供給部11による燃焼用空気量を調整する温度制御処理を実行することになる。
Further, the operation control unit M executes a bypass flow process that controls the adjusting unit 6V so that the bypass flow amount becomes larger than the heating flow amount in the above-mentioned temperature rise operation state in which the operation is started from the operation stop state. It is configured in.
Specifically, in the present embodiment, when the temperature raising operation is performed, the processing for increasing the bypass flow amount by setting the heating flow amount to zero is executed.
When executing the bypass flow process, the operation control unit M sets the highest temperature among the temperatures measured by the temperature measuring cylinders 8 provided in each of the plurality of reaction tubes A as the target temperature (target temperature). For example, in order to maintain the temperature at 800 ° C.), a temperature control process for adjusting the fuel gas supply amount by the fuel gas supply unit 10 and the combustion air amount by the air supply unit 11 is executed.

バイパス流動処理を実行すれば、バイパス流動量が増大し、しかも、複数の反応管Aの夫々に設けた温度計測用筒体8にて計測される温度が低下することになるのに伴って、温度制御処理の実行により、バーナBの燃焼量が増大することになるから、昇温運転に要する時間の短縮化を図ることができる。 If the bypass flow treatment is executed, the amount of bypass flow increases, and the temperature measured by the temperature measuring cylinders 8 provided in each of the plurality of reaction tubes A decreases. Since the amount of combustion of the burner B is increased by executing the temperature control process, the time required for the temperature raising operation can be shortened.

(温度の変化について)
図6に基づいて、昇温運転を行うときの時間経過に伴う各部の温度について説明を加える。
尚、昇温運転は、上記実施形態では、閉循環回路Cを通して製品ガス(水素ガス)を流動させながら行うことになるが、図6に示す実験結果は、運転開始から原料ガスGを供給し、水蒸気を混合し、バーナBを燃焼させた状態で、かつ、CO変成器17からの変成ガスを、外部に放出させる状態における各部の温度変化を示すものである。
(About temperature changes)
Based on FIG. 6, the temperature of each part with the passage of time during the temperature raising operation will be described.
In the above embodiment, the temperature raising operation is performed while flowing the product gas (hydrogen gas) through the closed circulation circuit C, but the experimental result shown in FIG. 6 shows that the raw material gas G is supplied from the start of the operation. It shows the temperature change of each part in the state where steam is mixed and the burner B is burned, and the modified gas from the CO transformer 17 is released to the outside.

図において、「改質温度−無」とは、改質ガスKの全量を外内管4aと内内管4bとの間の加熱用流路Qaを通して流動させた状態における温度計測用筒体8にて計測される温度を意味し、「改質温度」とは、改質ガスKの一部を内内管4bの内部のバイパス流路Qbを通して流動させた状態における温度計測用筒体8にて計測される温度を意味する。 In the figure, "reformation temperature-none" means the temperature measurement cylinder 8 in a state where the entire amount of the reforming gas K is allowed to flow through the heating flow path Qa between the outer inner pipe 4a and the inner inner pipe 4b. The "reform temperature" means the temperature measured in the above, and the "reform temperature" means the temperature measurement cylinder 8 in a state where a part of the reform gas K is flowed through the bypass flow path Qb inside the inner inner pipe 4b. Means the temperature measured.

また、「バイパス出口温度」とは、バイパス流路Qbを流動するバイパス用の改質ガスKが補助案内管6Bに流動したときの温度である。
また、「反応管出口温度−無」とは、改質ガスKの全量を熱交換用の改質ガスKとして、外内管4aと内内管4bとの間の加熱用流路Qaを通して流動させた状態において、改質ガス管6を流動する合流後の改質ガスKの温度を意味し、「反応管出口温度」とは、改質ガスKの一部を内内管4bの内部のバイパス流路Qbを通して流動させた状態において、改質ガス管6を流動する合流後の改質ガスKの温度を意味する。
The "bypass outlet temperature" is the temperature at which the reformed gas K for bypass flowing through the bypass flow path Qb flows into the auxiliary guide pipe 6B.
Further, "reaction tube outlet temperature-none" means that the entire amount of the reforming gas K is used as the reforming gas K for heat exchange and flows through the heating flow path Qa between the outer inner pipe 4a and the inner inner pipe 4b. The temperature of the reformed gas K after merging flowing through the reformed gas pipe 6 in the state of being allowed to flow, and the “reaction tube outlet temperature” means a part of the reformed gas K inside the inner inner pipe 4b. It means the temperature of the reformed gas K after merging that flows through the reformed gas pipe 6 in a state of being flowed through the bypass flow path Qb.

昇温運転を開始すると、温度計測用筒体8にて計測される温度、バイパス用の改質ガスKの出口温度、合流後の改質ガスKの温度が漸次上昇することになる。
そして、改質ガスKの一部をバイパス用の改質ガスKとしてバイパス流路Qbを通して流動させる状態においては、外内管4aと内内管4bとの間の加熱用流路Qaを通して流動させる熱交換用の改質ガスKの加熱流動量が減少するため、「改質温度」が、「改質温度−無」よりも低くなる状態を維持しながら、漸次上昇することになる。
When the temperature raising operation is started, the temperature measured by the temperature measuring cylinder 8, the outlet temperature of the reformed gas K for bypass, and the temperature of the reformed gas K after merging gradually increase.
Then, in a state where a part of the reforming gas K is made to flow as the reforming gas K for bypass through the bypass flow path Qb, it is made to flow through the heating flow path Qa between the outer inner pipe 4a and the inner inner pipe 4b. Since the amount of heating flow of the reforming gas K for heat exchange decreases, the "reforming temperature" gradually rises while maintaining a state of being lower than the "reforming temperature-none".

同様に、改質ガスKの一部をバイパス用の改質ガスKとしてバイパス流路Qbを通して流動させる状態においては、外内管4aと内内管4bとの間の加熱用流路Qaを通して流動させる熱交換用の改質ガスKの加熱流動量が減少することにより、「反応管出口温度」が、「反応管出口温度−無」よりも高くなる状態を維持しながら、漸次上昇することになる。 Similarly, in a state where a part of the reforming gas K is made to flow as the reforming gas K for bypass through the bypass flow path Qb, it flows through the heating flow path Qa between the outer inner pipe 4a and the inner inner pipe 4b. By reducing the amount of heating flow of the reforming gas K for heat exchange, the "reaction tube outlet temperature" gradually rises while maintaining a state higher than "reaction tube outlet temperature-none". Become.

従って、昇温運転を行うときに、改質ガスKを内内管4bの内部のバイパス流路Qbを通して流動させれば、改質ガス管6を流動する合流後の改質ガスKの温度を上昇させて、CO変成器17及びそのCO変成器17と熱交換する脱硫器12の温度を上昇させ易いものとなり、結果的に、昇温運転に必要とする時間の短縮化を図ることができる。
ちなみに、上記実施形態で述べた如く、閉循環回路Cを通して充填した製品ガス(水素ガス)を流動させながら、脱硫器12、改質器H、CO変成器17を昇温させる場合も、同様である。
Therefore, if the reformed gas K is allowed to flow through the bypass flow path Qb inside the inner inner pipe 4b during the temperature raising operation, the temperature of the reformed gas K flowing through the reformed gas pipe 6 after merging can be adjusted. By raising the temperature, it becomes easy to raise the temperature of the CO transformer 17 and the desulfurizer 12 that exchanges heat with the CO transformer 17, and as a result, the time required for the temperature raising operation can be shortened. ..
Incidentally, as described in the above embodiment, the same applies to the case where the temperature of the desulfurizer 12, the reformer H, and the CO transformer 17 is raised while the product gas (hydrogen gas) filled through the closed circulation circuit C is flowing. be.

また、水素精製運転を行うときに、温度計測用筒体8にて計測される温度を低下させる必要がある場合には、改質ガスKの一部を内内管4bの内部のバイパス流路Qbを通して流動させるようにすれば、外内管4aと内内管4bとの間を通して流動させる熱交換用の改質ガスKの流量が減少して、温度計測用筒体8にて計測される温度を低下させることができる。 Further, when it is necessary to lower the temperature measured by the temperature measuring cylinder 8 when performing the hydrogen purification operation, a part of the reforming gas K is used as a bypass flow path inside the inner inner pipe 4b. If it is allowed to flow through Qb, the flow rate of the reforming gas K for heat exchange flowing through between the outer inner pipe 4a and the inner inner pipe 4b is reduced, and the temperature is measured by the temperature measuring cylinder 8. The temperature can be lowered.

〔別実施形態〕 [Another Embodiment]

(1)上記実施形態においては、複数の反応管Aを備える改質器H(改質装置)を例示したが、単一の反応管Aを備える改質器H(改質装置)に対しても本発明は適用できる。
この場合には、昇温運転に必要とする時間の短縮化を図ることに有効に利用できる。
(1) In the above embodiment, the reformer H (reformer) including a plurality of reaction tubes A has been illustrated, but with respect to the reformer H (reformer) having a single reaction tube A. The present invention is also applicable.
In this case, it can be effectively used to shorten the time required for the temperature raising operation.

(2)上記実施形態では、改質器H(改質装置)が、水蒸気生成用熱交換器Jや空気予熱用熱交換器Nを備える場合を例示したが、水蒸気生成用熱交換器Jや空気予熱用熱交換器Nを備えない形態で改質器H(改質装置)を形成する形態で実施してもよい。 (2) In the above embodiment, the case where the reformer H (reformer) includes the steam generation heat exchanger J and the air preheating heat exchanger N is illustrated, but the steam generation heat exchanger J and It may be carried out in the form of forming the reformer H (reformer) without the heat exchanger N for air preheating.

(3)上記実施形態では、停止運転において、製品ガス(水素ガス)を充填する水素充填処理が行われる場合を例示したが、製品ガス(水素ガス)に代えて、窒素ガスを充填する窒素ガス充填処理を行う形態で実施してもよい。 (3) In the above embodiment, the case where the hydrogen filling process for filling the product gas (hydrogen gas) is performed in the stopped operation is illustrated, but instead of the product gas (hydrogen gas), the nitrogen gas filled with nitrogen gas is used. It may be carried out in the form of performing a filling process.

(4)上記実施形態では、改質部Rからの変成ガスに対して、水素ガスを分離処理する水素分離部20を設ける場合を例示したが、変成ガスを製品ガスとしてガスエンジンに供給する等、変成ガスをそのまま使用する形態で実施してもよい。 (4) In the above embodiment, the case where the hydrogen separation unit 20 for separating and processing the hydrogen gas is provided for the metamorphic gas from the reforming unit R is illustrated, but the metamorphic gas is supplied to the gas engine as a product gas, etc. , The modified gas may be used as it is.

(5)上記実施形態では、バイパス流動処理において、加熱流動量を零にする場合を例示したが、加熱流動量を零にすることなく、バイパス流動量を加熱流動量よりも多くなる状態にする形態で実施してもよい。 (5) In the above embodiment, the case where the heating flow amount is set to zero is illustrated in the bypass flow treatment, but the bypass flow amount is set to be larger than the heating flow amount without making the heating flow amount zero. It may be carried out in the form.

(6)上記実施形態では、温度低下処理において、複数の反応管Aの夫々に設けた温度計測用筒体8にて計測される温度のうちで最も低い温度に対して、設定以上高温となる温度が存在する場合には、設定以上高温となるとなる反応管Aについて、熱交換用の改質ガスKの加熱流動量を減少させながら、バイパス用の改質ガスKのバイパス流動量を増大させて、温度を低下させる処理を実行する場合を例示したが、温度低下処理の処理形態は各種変更できる。 (6) In the above embodiment, in the temperature lowering treatment, the temperature becomes higher than the set temperature with respect to the lowest temperature measured by the temperature measuring cylinders 8 provided in each of the plurality of reaction tubes A. When the temperature exists, the bypass flow amount of the reforming gas K for bypass is increased while reducing the heating flow amount of the reforming gas K for heat exchange in the reaction tube A which becomes higher than the set temperature. The case of executing the process of lowering the temperature has been illustrated, but the processing form of the temperature lowering process can be changed in various ways.

例えば、複数の反応管Aの夫々に設けた温度計測用筒体8にて計測される温度のうちで最も高い温度となる反応管Aについて、熱交換用の改質ガスKの加熱流動量を減少させながら、バイパス用の改質ガスKのバイパス流動量を増大させて、温度を低下させるようにすることを繰り返すようにして、複数の反応管Aの夫々に設けた温度計測用筒体8にて計測される温度を設定範囲内に収めるようにする等、温度低下処理の具体形態は各種変更できる。 For example, for the reaction tube A having the highest temperature among the temperatures measured by the temperature measuring cylinders 8 provided in each of the plurality of reaction tubes A, the heating flow amount of the reforming gas K for heat exchange is determined. The temperature measuring cylinder 8 provided in each of the plurality of reaction tubes A by repeating the process of increasing the bypass flow amount of the reforming gas K for bypass and lowering the temperature while decreasing the temperature. The specific form of the temperature lowering process can be changed in various ways, such as keeping the temperature measured in the above within the set range.

(7)上記実施形態では、水素成分が多い改質ガスに改質処理する場合を例示したが、メタン成分が多い改質ガスに改質処理する場合等においても、本発明は適用できる。 (7) In the above embodiment, the case of reforming to a reformed gas having a large amount of hydrogen component has been illustrated, but the present invention can also be applied to the case of reforming to a reformed gas having a large amount of methane component.

なお、上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。 The configuration disclosed in the above embodiment (including another embodiment, the same shall apply hereinafter) can be applied in combination with the configuration disclosed in other embodiments as long as there is no contradiction. The embodiments disclosed in the present specification are examples, and the embodiments of the present invention are not limited thereto, and can be appropriately modified without departing from the object of the present invention.

3 外管
4 内管
4a 外内管
4b 内内管
5 原料ガス供給部
6V 調整部
8 温度検出部
12 脱硫器
17 CO変成器
A 反応管
B 燃焼部
H 改質器
M 運転制御部
Qa 加熱用流路
Qb バイパス流路
3 Outer pipe 4 Inner pipe 4a Outer inner pipe 4b Inner inner pipe 5 Raw material gas supply part 6V Adjustment part 8 Temperature detection part 12 Desulfurizer 17 CO Transformer A Reaction tube B Combustion part H Reformer M Operation control part Qa For heating Flow path Qb Bypass flow path

Claims (4)

底部が閉塞された外管の内部に底部が開口する内管が配置され且つ前記外管と前記内管との間に触媒が充填された充填部が上下方向に向かう姿勢で形成される反応管と、
前記充填部の上部側に水蒸気が混合された炭化水素系の原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記外管の外面を加熱する燃焼部と、が設けられた改質器であって、
前記内管が、前記外管に対向する外内管と当該外内管の内部に配置する内内管とから構成され、
前記外内管と前記内内管との間に、前記充填部の下部側から排出される改質ガスを上方に向けて流動させて前記反応管から排出する加熱用流路が設けられ、
前記内内管の内部に、前記充填部の下部側から排出される前記改質ガスを上方に向けて流動させて前記反応管から排出するバイパス流路が設けられ、
前記加熱用流路を通して前記改質ガスを流動させる加熱流動量と前記バイパス流路を通して前記改質ガスを流動させるバイパス流動量とを調整する調整部が設けられている改質器。
A reaction tube in which an inner tube having an open bottom is arranged inside an outer tube whose bottom is closed, and a filling portion filled with a catalyst is formed in a vertical direction between the outer tube and the inner tube. When,
A raw material gas supply unit that supplies a hydrocarbon-based raw material gas mixed with water vapor to the upper side of the filling unit, and a raw material gas supply unit.
A reformer provided with a combustion unit that heats the outer surface of the outer pipe.
The inner pipe is composed of an outer inner pipe facing the outer pipe and an inner inner pipe arranged inside the outer inner pipe.
A heating flow path is provided between the outer inner pipe and the inner inner pipe to allow the reformed gas discharged from the lower side of the filling portion to flow upward and discharge from the reaction pipe.
Inside the inner inner pipe, a bypass flow path is provided in which the reformed gas discharged from the lower side of the filling portion is allowed to flow upward and discharged from the reaction pipe.
A reformer provided with an adjusting unit for adjusting a heating flow amount for flowing the reformed gas through the heating flow path and a bypass flow amount for flowing the reformed gas through the bypass flow path.
前記反応管の内部の底部側部分の温度を検出する温度検出部が設けられ、
運転制御部が、前記温度検出部の温度を目標温度に維持すべく、前記燃焼部の燃焼量を制御する温度制御処理を実行する請求項1に記載の改質器。
A temperature detection unit for detecting the temperature of the bottom side portion inside the reaction tube is provided.
The reformer according to claim 1, wherein the operation control unit executes a temperature control process for controlling the combustion amount of the combustion unit in order to maintain the temperature of the temperature detection unit at the target temperature.
前記反応管が、前記原料ガスが分岐供給される状態で複数並置され、
前記運転制御部が、複数の前記反応管の夫々における前記温度検出部にて検出される温度のうちの高い温度を低下させるべく、当該温度が高い前記反応管について前記バイパス流動量を増加させる温度低下処理を実行し、かつ、前記温度制御処理として、複数の前記反応管の夫々における前記温度検出部にて検出される温度のうちの最も高い温度を前記目標温度に維持する処理を実行する請求項2に記載の改質器。
A plurality of the reaction tubes are juxtaposed in a state where the raw material gas is branched and supplied.
The temperature at which the operation control unit increases the bypass flow amount for the reaction tube having a high temperature in order to reduce the higher temperature among the temperatures detected by the temperature detection unit in each of the plurality of reaction tubes. A request for executing a lowering process and, as the temperature control process, executing a process of maintaining the highest temperature among the temperatures detected by the temperature detection unit in each of the plurality of reaction tubes at the target temperature. Item 2. The reformer according to Item 2.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の改質器を備える改質処理装置であって、
前記原料ガスが、脱硫器にて脱硫処理され且つ水蒸気が混合されたガスであり、前記改質器から排出される前記改質ガスがCO変成部に供給されるように構成され、
運転制御部が、運転停止状態から運転を開始する昇温運転状態において、前記バイパス流動量を前記加熱流動量よりも多くなる状態に前記調整部を制御するバイパス流動処理を実行する改質処理装置。
A reforming processing apparatus including the reformer according to any one of claims 1 to 3.
The raw material gas is a gas desulfurized by a desulfurizer and mixed with steam, and the reformed gas discharged from the reformer is supplied to the CO metamorphic part.
A reforming processing device that executes a bypass flow process that controls the adjusting unit so that the bypass flow amount becomes larger than the heating flow amount in the temperature rise operation state in which the operation control unit starts the operation from the operation stop state. ..
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023181860A1 (en) * 2022-03-22 2023-09-28 大阪瓦斯株式会社 Reforming apparatus

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