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公開番号2024153967
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-30
出願番号2023067506
出願日2023-04-18
発明の名称反応装置
出願人日本特殊陶業株式会社
代理人弁理士法人真明センチュリー
主分類C07C 1/12 20060101AFI20241023BHJP(有機化学)
要約【課題】触媒の劣化を精度良く検出できる反応装置を提供する。
【解決手段】反応装置は、二酸化炭素および一酸化炭素の少なくとも一方と水素とを含む原料ガスが流れる反応器と、反応器の中に配置された触媒と、触媒の温度を検知する温度計と、を備え、発熱を伴う化学反応によって生成ガスを得る。反応装置は、触媒の劣化前の反応器に原料ガスを流したときの触媒の温度に関する初期値と、化学反応の開始後の所定のタイミングにおいて温度計によって検知された触媒の温度に関する現在値と、を比較して触媒の劣化を検出する劣化検出部を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
二酸化炭素および一酸化炭素の少なくとも一方と水素とを含む原料ガスが流れる反応器と、前記反応器の中に配置された触媒と、前記触媒の温度を検知する温度計と、を備え、発熱を伴う化学反応によって生成ガスを得る反応装置であって、
前記触媒の劣化前の前記反応器に前記原料ガスを流したときの前記触媒の温度に関する初期値と、前記化学反応の開始後の所定のタイミングにおいて前記温度計によって検知された前記触媒の温度に関する現在値と、を比較して前記触媒の劣化を検出する劣化検出部を備える反応装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記温度計は、前記触媒の劣化前の前記反応器に前記原料ガスを流したときの反応熱による前記触媒の前記原料ガスの流れ方向の温度分布における、温度が最も高い部分の温度を検知する請求項１記載の反応装置。
【請求項３】
前記劣化検出部は、前記初期値から前記現在値を減じた値が、前記触媒の１００℃以上の温度差に相当するときに前記触媒が劣化していると判定する請求項１又は２に記載の反応装置。
【請求項４】
所定の取得開始時点から前記現在値を取得したときまでに前記反応器を流れた前記原料ガスの流量に関する値を取得する取得部を備え、
前記劣化検出部は、前記取得部が取得した前記値と、前記初期値と前記現在値との差と、に基づいて前記触媒の交換時期を予測する請求項１又は２に記載の反応装置。
【請求項５】
二酸化炭素および一酸化炭素の少なくとも一方と水素とを含む原料ガスが流れる反応器と、前記反応器の中に配置された触媒と、前記触媒の温度を検知する第１の温度計と、を備え、発熱を伴う化学反応によって生成ガスを得る反応装置であって、
前記触媒のうち前記第１の温度計が温度を検知する部分よりも前記原料ガスの下流側の部分の温度を検知する第２の温度計と、
前記第１の温度計が検知する第１の温度に関する第１の値と前記第２の温度計が検知する第２の温度に関する第２の値とに基づいて前記触媒の劣化を検出する劣化検出部と、を備える反応装置。
【請求項６】
前記第１の温度計は、前記触媒の劣化前の温度が最も高い部分の温度を検知する請求項５記載の反応装置。
【請求項７】
前記第１の温度計は、前記触媒の劣化前の前記反応器に前記原料ガスを流したときの反応熱による前記触媒の温度分布において、前記第２の温度計が温度を検知する部分に比べ、温度が高い部分の温度を検知し、
前記劣化検出部は、前記第２の温度から前記第１の温度を減じた値が所定の値以上となった場合に前記触媒が劣化していると判定する請求項５又は６に記載の反応装置。
【請求項８】
前記反応器を流れた原料ガスの流量に関する値を取得する取得部を備え、
前記劣化検出部は、前記取得部が取得した前記値、前記第１の値および前記第２の値に基づいて前記触媒の交換時期を予測する請求項５又は６に記載の反応装置。
【請求項９】
前記温度計、又は、前記第１の温度計および前記第２の温度計が温度を検知する部分よりも前記原料ガスの下流側の前記触媒を加熱するヒータを備える請求項１、２、５又は６に記載の反応装置。
【請求項１０】
前記反応器の下流側に接続された、前記生成ガスを貯蔵するタンクと、
前記反応器の下流側に接続され前記反応器と前記タンクとの間で分岐する排気管と、
前記タンクと前記排気管との間でガスの流れを切り換える切換装置と、をさらに備え、
前記切換装置は、前記劣化検出部の検出結果に基づいて作動する請求項１、２、５又は６に記載の反応装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は発熱を伴う化学反応によって生成ガスを得る反応装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
触媒が配置された反応器に原料ガスを流し、発熱を伴う化学反応によって生成ガスを得る反応装置では、反応熱によって反応場の温度が上昇すると、シンタリング等の触媒の劣化が生じ易くなる。特許文献１に開示された先行技術では、熱交換によって反応器を加熱する加熱ガスの熱量と、反応器と熱交換した後の加熱ガスの熱量と、に基づいて触媒の寿命を予測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６８９７０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行技術では触媒の寿命の予測値が、触媒と反応器との間の熱伝導の影響、及び、反応器と加熱ガスとの間の熱伝達の影響を受けることになるため、予測精度が低いという問題点がある。
【０００５】
本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、触媒の劣化を精度良く検出できる反応装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するための第１の態様は、二酸化炭素および一酸化炭素の少なくとも一方と水素とを含む原料ガスが流れる反応器と、反応器の中に配置された触媒と、触媒の温度を検知する温度計と、を備え、発熱を伴う化学反応によって生成ガスを得る反応装置であって、触媒の劣化前の反応器に原料ガスを流したときの触媒の温度に関する初期値と、化学反応の開始後の所定のタイミングにおいて温度計によって検知された触媒の温度に関する現在値と、を比較して触媒の劣化を検出する劣化検出部を備える。
【０００７】
第２の態様は、第１の態様において、温度計は、触媒の劣化前の反応器に原料ガスを流したときの反応熱による触媒の原料ガスの流れ方向の温度分布における、温度が最も高い部分の温度を検知する。
【０００８】
第３の態様は、第１又は第２の態様において、劣化検出部は、初期値から現在値を減じた値が、触媒の１００℃以上の温度差に相当するときに触媒が劣化していると判定する。
【０００９】
第４の態様は、第１から第３の態様のいずれかにおいて、所定の取得開始時点から現在値を取得したときまでに反応器を流れた原料ガスの流量に関する値を取得する取得部を備え、劣化検出部は、取得部が取得した値と、初期値と現在値との差と、に基づいて触媒の交換時期を予測する。
【００１０】
第５の態様は、二酸化炭素および一酸化炭素の少なくとも一方と水素とを含む原料ガスが流れる反応器と、反応器の中に配置された触媒と、触媒の温度を検知する第１の温度計と、を備え、発熱を伴う化学反応によって生成ガスを得る反応装置であって、触媒のうち第１の温度計が温度を検知する部分よりも原料ガスの下流側の部分の温度を検知する第２の温度計と、第１の温度計が検知する第１の温度に関する第１の値と第２の温度計が検知する第２の温度に関する第２の値とに基づいて触媒の劣化を検出する劣化検出部と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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