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公開番号2024152147
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-25
出願番号2023066174
出願日2023-04-14
発明の名称改質器
出願人愛三工業株式会社
代理人弁理士法人岡田国際特許事務所
主分類C01B 3/04 20060101AFI20241018BHJP(無機化学)
要約【課題】吸熱反応である原料ガスから改質ガスへの改質反応を、触媒を用いて促進させる改質器が備える加熱装置(ヒータ)の消費エネルギーを低減させる。
【解決手段】触媒層が形成された区間を含み、触媒層の一方の端面から流入した原料ガスが触媒層を通過するとき改質ガスが生成され、改質ガスが触媒層の他方の端面から流出するように構成された触媒容器と、触媒層を貫通し且つ改質ガスが流れる複数の改質ガス管と、を備え、加熱装置は、改質ガスを、触媒層から流出した後、複数の改質ガス管に流入するまでの区間において加熱する、改質器。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
触媒層が形成された区間を含み、前記触媒層の一方の端面から流入した原料ガスが前記触媒層を通過するときに吸熱を伴う改質反応により改質ガスが生成され、前記改質ガスが前記触媒層の他方の端面から流出するように構成された触媒容器と、
前記触媒層を貫通し且つ前記改質ガスが流れる複数の改質ガス管と、
前記改質ガスを、前記触媒層から流出した後、前記複数の改質ガス管に流入するまでの区間において加熱する加熱装置と、
を備える改質器。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
請求項１に記載の改質器であって、
前記複数の改質ガス管は、前記触媒層において前記改質ガスの下流に向かうに従って内径が大きくなる、改質器。
【請求項３】
触媒層が形成された区間を含み、前記触媒層の一方の端面から流入した原料ガスが前記触媒層を通過するときに吸熱を伴う改質反応により改質ガスが生成され、前記改質ガスが前記触媒層の他方の端面から流出するように構成された触媒容器と、
少なくとも前記触媒層を加熱する加熱装置と、
前記改質ガスと前記触媒層に流入する前の前記原料ガスとの間で熱交換が行われる熱交換部と、
を備える改質器。
【請求項４】
請求項３に記載の改質器であって、
前記原料ガスが前記触媒容器の外側を流れるように構成された外側原料ガス流路と、
前記改質ガスが前記外側原料ガス流路の外側を流れるように構成された外側改質ガス流路と、を備え、
前記加熱装置は、前記触媒層の外側且つ前記外側原料ガス流路の内側に配設され、前記触媒層及び前記外側原料ガス流路を流れる前記原料ガスを加熱し、
前記熱交換部は、前記外側改質ガス流路及び前記外側原料ガス流路によって構成された、改質器。
【請求項５】
請求項３に記載の改質器であって、
前記原料ガスを前記触媒層に導入するように構成された原料ガス流入路と、
前記触媒層を貫通し且つ前記改質ガスが流れるように構成された内側改質ガス流路と、を備え、
前記加熱装置は、前記触媒層の外側に配設され、
前記熱交換部は、前記内側改質ガス流路における前記触媒層よりも下流の区間、及び前記原料ガス流入路によって構成された、改質器。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の改質器であって、
前記原料ガスは、アンモニアガスであり、
前記改質ガスは、前記アンモニアガスが分解して生成された水素ガス及び窒素ガスを含むガスである改質器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本技術は、改質器に関する。具体的には、原料ガスの改質反応を促進する改質器に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特開２０１９－１３１４５４号公報には、触媒式アンモニア分解装置（所謂、改質器）が開示されている。この装置は、触媒を用いてアンモニアを水素と窒素に分解する。一般に、アンモニアの分解効率は高温になると上昇する。さらに、アンモニアの分解は吸熱反応であるため、アンモニアが分解される際に触媒から熱エネルギーが吸収される。従って、多くの場合、アンモニア分解のための改質器は、アンモニアと触媒を加熱するための加熱装置（ヒータ）を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１３１４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記装置では、触媒及び構造材によって構成された触媒層の内部に挿入されたアンモニアガス供給管を介してアンモニアが注入され、アンモニアの分解によって生成された水素ガス及び窒素ガスのそれぞれが触媒層の外周部にて捕集される。そのため、アンモニアガス供給管を通過するアンモニアによって触媒層とその内部のアンモニアの熱が奪われる。加えて、アンモニアの分解反応（即ち、吸熱反応）に伴って触媒層の熱が奪われる。従って、触媒層を加熱する加熱装置が大量のエネルギー（例えば、電気式ヒータにあっては、電力）を消費する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
加熱装置の消費エネルギーを低減させることが可能な改質器を提供するため、本明細書によって開示される技術は以下の手段を採用する。
【０００６】
本開示に係る第１の手段は、触媒層が形成された区間を含み、前記触媒層の一方の端面から流入した原料ガスが前記触媒層を通過するときに吸熱を伴う改質反応により改質ガスが生成され、前記改質ガスが前記触媒層の他方の端面から流出するように構成された触媒容器と、前記触媒層を貫通し且つ前記改質ガスが流れる複数の改質ガス管と、前記改質ガスを、前記触媒層から流出した後、前記複数の改質ガス管に流入するまでの区間において加熱する加熱装置と、を備える改質器である。
【０００７】
第２の手段は、第１の手段に係る改質器であって、前記複数の改質ガス管は、前記触媒層において前記改質ガスの下流に向かうに従って内径が大きくなる、改質器である。
【０００８】
第３の手段は、触媒層が形成された区間を含み、前記触媒層の一方の端面から流入した原料ガスが前記触媒層を通過するときに吸熱を伴う改質反応により改質ガスが生成され、前記改質ガスが前記触媒層の他方の端面から流出するように構成された触媒容器と、少なくとも前記触媒層を加熱する加熱装置と、前記改質ガスと前記触媒層に流入する前の前記原料ガスとの間で熱交換が行われる熱交換部と、を備える改質器である。
【０００９】
第４の手段は、第３の手段に係る改質器であって、前記原料ガスが前記触媒容器の外側を流れるように構成された外側原料ガス流路と、前記改質ガスが前記外側原料ガス流路の外側を流れるように構成された外側改質ガス流路と、を備え、前記加熱装置は、前記触媒層の外側且つ前記外側原料ガス流路の内側に配設され、前記触媒層及び前記外側原料ガス流路を流れる前記原料ガスを加熱し、前記熱交換部は、前記外側改質ガス流路及び前記外側原料ガス流路によって構成された、改質器である。
【００１０】
第５の手段は、第３の手段に係る改質器であって、前記原料ガスを前記触媒層に導入するように構成された原料ガス流入路と、前記触媒層を貫通し且つ前記改質ガスが流れるように構成された内側改質ガス流路と、を備え、前記加熱装置は、前記触媒層の外側に配設され、前記熱交換部は、前記内側改質ガス流路における前記触媒層よりも下流の区間、及び前記原料ガス流入路によって構成された、改質器である。
（【００１１】以降は省略されています）

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