(57)【要約】【課題】潜熱蓄熱材料が蓄熱し得る熱を触媒の活性化のためにも有効に利用して、改質、分解または合成等の化学反応を促進する。【解決手段】反応促進体２０は、触媒と、その触媒が活発に機能する温度域に融点を有する潜熱蓄熱材料とを、触媒を露出させて一体にしたものである。転炉１の排ガスが流れる煙道６の内部に、コークス炉ガス等を流す管１５を配置し、その管１５の壁面の少なくとも内面に、上記の反応促進体２０を配置する。【選択図】　　　図１
2004066190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒と、その触媒が活発に機能する温度域に融点を有する潜熱蓄熱材料とが、触媒を露出させた状態で一体にされていることを特徴とする反応促進体。
【請求項２】
潜熱蓄熱材料が金属部材にて密閉状態に包まれていて、その金属部材の外表面に触媒が一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の反応促進体。
【請求項３】
反応させようとする成分を含む第一の流体と、熱を保有する第二の流体とを混合させることなく流し得る流路系統を備えていて、
第一の流体に上記の触媒が接触するとともに第二の流体より潜熱蓄熱材料に熱が伝わるように、請求項１または２に記載の反応促進体が配置されている
ことを特徴とする反応器。
【請求項４】
上記第二の流体が流れる流路の内部に第一の流体の流路が配置されていて、当該第一の流体の流路を形成する壁面の少なくとも内面に上記の反応促進体が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の反応器。
【請求項５】
第二の流体が製鉄関連プロセスの排ガスであり、第一の流体が、水蒸気または炭酸ガスを加えた炭化水素含有ガスであることを特徴とする請求項３または４に記載の反応器。
【請求項６】
反応促進体における触媒がニッケルまたはニッケル合金であり、潜熱蓄熱材料が、触媒である上記金属よりも低融点の金属であることを特徴とする請求項５に記載の反応器。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれかに記載の反応器に上記のとおり第一および第二の流体を流し、もって第一の流体中の含有成分につき改質、分解または合成等の吸熱反応を起こすことを特徴とする反応促進方法。
【請求項８】
請求項５または６に記載の反応器を用いて水素と一酸化炭素を製造し、さらに両者を反応させてメタノールを製造することを特徴とする反応促進方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
請求項に係る発明は、触媒の作用で効果的に反応を起こす反応促進体と、それを使用する反応器および反応促進方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、潜熱蓄熱体を利用して工場排熱等のエネルギを有効利用しようという提案が積極的に行われている。物質が固体・液体間で相変化をする際の潜熱は比熱の数十倍から数百倍に及ぶことに基づいて、相変化物質（ＰＣＭ）を潜熱蓄熱体の主要材料（潜熱蓄熱材料）とし、多量の熱を蓄積させてそれを適宜に放出させるのである。
【０００３】
潜熱蓄熱体の具体的な構成や利用方法は、たとえば特開平１１−２３１７２や特開２００１−２４１７０１の各公報に記載されている。
前者では、相変化物質である潜熱蓄熱材料の外側に金属被膜を被覆することによって潜熱蓄熱体をカプセル状に構成し、これに蓄熱および放熱をさせることが示されている。被覆する金属被膜としては、Ｎｉ（ニッケル）やＰｔ（白金）、Ｒｈ（ロジウム）など、触媒としても機能する材料があげられている。
後者の公報には、潜熱蓄熱材料等によって構成した恒温炉が記載され、それを使用して、間欠的に生じる工場排熱等をもとに連続的な一定温度の閉空間を形成することが記載されている。その恒温炉によれば、外部から間欠的に加えられる熱によって、鋼材等の個体物質のほか、反応を生じやすい混合ガス類をつねに一定温度に加熱できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来は、潜熱蓄熱材料が単なる加熱・冷却以外の目的に使用されることはなかった。とくに、一の流体がもつ熱量を蓄熱し、その熱を利用して他の流体の温度条件を整え、同時にその流体に対して加熱・冷却以外の変化を積極的にもたらそうとする例は、現在のところ見当たらない。
【０００５】
上にあげた各公報でも、潜熱蓄熱体や恒温炉を蓄熱および放熱のために使用することは記載されているが、その熱を単なる加熱または冷却のため以外の目的に用いる利用法、およびそのために必要な手段については記載がない。潜熱蓄熱体の一部の構成材料として触媒の機能をも発揮し得るものが例示され、また恒温炉に入れる被加熱物として、反応しやすい混合ガス類があげられているにしても、所定の化学反応を引き起こすための具体的手段については記述がない。まして、連続的な化学反応により何らかの生産物を効率的に得ようとする技術的思想は、上記の公報には示されていない。
【０００６】
請求項の発明は、潜熱蓄熱材料が蓄熱し得る熱を、触媒の活性化のためにも有効に利用し、それにより改質、分解または合成等の化学反応を促進しようとしてなしたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した反応促進体は、触媒と、その触媒が活発に機能する温度域に融点を有する潜熱蓄熱材料とを、触媒を露出させた状態で一体にしたことを特徴とする。「一体にした」とは、たとえば両者が直接接触する状態、または熱伝導のよい隔壁をはさんで接触し合う状態にしたことをいう。
この反応促進体の一例としては、水蒸気（Ｈ２Ｏ）または炭酸ガス（ＣＯ２）により炭酸水素系ガスを改質する場合に有効な触媒であるニッケル（Ｎｉ）と、そのような改質反応に対しニッケルが活発に触媒活性を発揮する温度域（１０００〜１１００℃）に融点を有する銅（Ｃｕ）とを、中間層を介しまたは介さずに球形に一体化した図２（ｂ）のものがあげられる。
【０００８】
この請求項の反応促進体では、十分な熱量を受けて潜熱蓄熱材料がその融点以上にまで温度上昇させられると、同材料が潜熱として多大な蓄熱量を有するものとなり、そのために、全体が同材料の融点付近に長時間保持される。潜熱蓄熱材料の融点は、同材料と一体にされた触媒が活性化する温度域にあるので、上記のように反応促進体の全体が当該融点付近に保持されやすいと、表面に露出した触媒がその活発な機能を長く安定的に発揮する。したがって、求める反応に合わせて触媒を選択し、同時にその触媒の温度特性に合わせて潜熱蓄熱材料を選ぶなどして構成したこの請求項の反応促進体は、所要の反応を積極的に引き起こし得るものとなる。
【０００９】
請求項２に記載の反応促進体は、とくに、潜熱蓄熱材料を金属部材にて密閉状態に包むとともに、その金属部材の外表面に触媒を一体化していることを特徴とする。潜熱蓄熱材料を金属部材にて密閉状態に包むに関しては、潜熱蓄熱材料を球形または他の形状（棒状、平板状、立方体状など）にし、反応促進体の１個に対して１箇所または複数箇所に包み込めばよい。潜熱蓄熱材料と金属部材との間に熱伝導のよい隔壁をはさむ場合をも含む。また、金属部材の外表面に触媒を一体化するに関しては、金属部材の一部または全表面に、層状にまたは点在する形で触媒を積層しまたは取り付ければよい。金属部材そのものが触媒でもある場合を含むものとする。
図２（ｂ）に示す例は、潜熱蓄熱材料である銅を、金属部材であり触媒でもあるニッケルの内側に、球形のカプセル状に密閉して包み込んだ例である。球形の潜熱蓄熱材料を図のように金属部材にて包むには、たとえば、潜熱蓄熱材料の表面にメッキや蒸着、スパッタリング、溶射等によって金属部材を一体化するのが好ましい。なお、図示の例では、潜熱蓄熱材料と金属部材との間にカーボン（炭素）等でできた薄い隔壁がある。
【００１０】
この請求項の反応促進体は、請求項１の反応促進体について記載した作用に加え、潜熱蓄熱材料を安定的に保持し、かつそれが保有する熱量を効率的に触媒に伝えるという特性を有している。潜熱蓄熱材料を安定的に保持できるのは、金属部材によって密閉状態に包まれているために、同材料が、固体・液体間の相変化をなすにもかかわらず元の位置から流れ出たりせず所定の箇所に保持されるからである。金属部材は非金属の部材に比べて一般に機械的強度にすぐれ、そのために相変化等にともなう同材料の体積変化に対して十分な耐用性を発揮しやすい、という点も同材料を安定保持するうえで好ましい。金属部材が球形であれば、機械的強度はとくに発揮されやすい。また、この反応促進体が潜熱蓄熱材料の保有熱量を触媒に伝えやすいのは、同材料を包む金属部材が、非金属の部材に比べて一般に熱伝導にすぐれるからである。潜熱蓄熱材料の保持や伝熱に関するこれらの特性は、反応促進体の取扱いやすさや触媒の機能の発揮に関してきわめて重要であり有意義である。
【００１１】
請求項３に記載した反応器は、
・　反応させようとする成分を含む第一の流体と、熱を保有する第二の流体とを混合させることなく流し得る流路系統（つまり、流体ごとに別々の流路を有する系統、または、各流体に共通の流路でありながら各流体を切り換えて別の時期に流す系統）を設け、
・　第一の流体に上記の触媒が接触するとともに第二の流体より潜熱蓄熱材料に熱が伝わるように（つまり、かかる接触と伝熱とが同時に、または入れ替わって互いに別の時期に起きるように）、前記の（すなわち請求項１または２に記載の）反応促進体を配置した
ことを特徴とする。
この反応器の一例としては、管１５で構成した第一の流体の流路と、フードを含む煙道６等にて構成した第二の流体の流路とを別々に備え、第一の流体に触媒が接触するとともに第二の流体より熱を受けるように管１５の内面等に反応促進体を配置した図１および図２（ａ）の反応器１０がある。
【００１２】
この請求項の反応器によれば、第一の流体中の成分について望ましい反応が活発かつ安定的に引き起こされる。上記のように配置した反応促進体のうち潜熱蓄熱材料が第二の流体より熱を受けて蓄熱し、その熱が触媒に伝わることによって触媒が好ましい温度になって活発に触媒作用を発揮するからである。前記したように反応促進体の全体が潜熱蓄熱材料の融点付近に長時間保持されるので、触媒も好ましい温度に安定的に保持され、したがって、望ましい反応が活発かつ安定的に引き起こされるのである。
【００１３】
潜熱蓄熱材料の作用により、第二の流体の温度や熱量が変動しても反応促進体は一定の温度に保たれやすく、したがって触媒の温度にも変動が少ない。そのためこの反応器においては、第二の流体について温度や流量等が一定しない場合であっても、第一の流体に関する反応が継続して安定的に引き起こされる。
【００１４】
請求項４に記載の反応器はさらに、上記第二の流体が流れる流路の内部に第一の流体の流路を配置し、当該第一の流体の流路を形成する壁面の少なくとも内面に（たとえば、当該壁面の内面に密着するように、または当該壁面の内面について一部もしくは全部を構成するように）上記の反応促進体を配置したことを特徴とする。
図１および図２（ａ）に示した反応器１０は、第二の流体が流れる流路（煙道６）の内部に第一の流体の流路（管１５）を設け、第一の流体の流路を形成する壁面の内面および内部空間内に反応促進体２０を配置したもので、この請求項の反応器を例示してもいる。
【００１５】
この請求項の反応器は、第一・第二の流体を混合させないように流す流路系統をもち、第一の流体に上記の触媒が接触するとともに第二の流体より潜熱蓄熱材料に熱が伝わるように反応促進体を配置するものであって請求項３の構成を有するため、請求項３の反応器について記載したとおりの作用を発揮できる。
【００１６】
しかし、この反応器は、上記した流路配置によって第一・第二の流体ごとに別々の流路を形成しているうえ、第一の流体の流路壁面の内面という、第一の流体に対する触媒作用を発揮しつつ第二の流体からの伝熱を最も受けやすい部分を含めて反応促進体を配置したものである。第一・第二の流体ごとに別々に流路を有することから、この反応器では、第一の流体を一方の流路内に絶えず流すことができ、求める反応を連続的に引き起こして有意義な商業的生産を実現することが可能である。反応促進体が、上記のような配置に基づいて本来の機能を発揮しやすいという点も生産効率を上昇させる。
【００１７】
請求項５に記載の反応器は、とくに、第二の流体を製鉄関連プロセスの排ガスとし、第一の流体を、水蒸気または炭酸ガスを加えた炭化水素含有ガスとしたことを特徴とする。
図１および図２（ａ）等に示した例では、第一の流体がメタン（ＣＨ４）等の炭化水素を含むコークス炉ガスに水蒸気（Ｈ２Ｏ）を加えたものであり、第二の流体が、高温度であってきわめて多量の廃熱を有するのが一般的である製鉄関連プロセスの排ガスである。
【００１８】
こうした反応器において適切な触媒と潜熱蓄熱材料とを含む反応促進体を上述のように配置すれば、第二の流体から受ける熱によって触媒が好ましい活性状態になり、コークス炉ガスを含む第一の流体中の炭化水素を改質して、メタノール（メチルアルコール）の製造原料でもある水素（Ｈ２）および一酸化炭素（ＣＯ）をもたらすことができる。製鉄所では、第二の流体である高温度（たとえば１０００℃以上）の製鉄関連排ガスが容易に大量に得られるほか、コークス炉ガスや水蒸気、炭酸ガスも同様に得やすいことから、この請求項の反応器によれば、製鉄所においてきわめて低コストで容易に、メタノールの原料を製造できることになる。
【００１９】
請求項６に記載の反応器は、第一・第二の流体を請求項５にしたがって組み合わせるとともに、反応促進体における触媒をニッケル（Ｎｉ）またはニッケル合金とし、潜熱蓄熱材料を、触媒である上記金属（ニッケル等）よりも低融点の金属（合金を含む。たとえば銅や銅合金が好ましい）としたことを特徴とする。
銅の外側にニッケルを被覆した図２（ｂ）の反応促進体２０を配置した図１および図２（ａ）の反応器１０は、この請求項の反応器についての一例でもある。
【００２０】
請求項６のこの反応器によれば、請求項５の反応器について記載した炭化水素の改質反応（つまり水素および一酸化炭素の製造）をとくに効果的に実現することができる。たとえば銅や銅合金は１３００Ｋの前後に融点をもっていて製鉄関連排ガスによって固体・液体間の相変化を起こしやすく、またニッケルまたはニッケル合金は、１３００Ｋの前後で触媒作用を活発化して炭化水素の改質反応を積極的に進めるからである。銅や銅合金のような金属が高い潜熱量を有するうえ熱伝導性にすぐれ価格も妥当である点、さらには、ニッケルまたはニッケル合金が銅よりもはるかに高い融点（１４５３℃＝１７２６Ｋの前後）をもち、機械的強度や耐食性を備えやすい点にも、この反応器が好ましい理由がある。
【００２１】
請求項７に記載した反応促進方法は、請求項３〜６のいずれかに記載の反応器に上記のとおり第一および第二の流体を流し、もって第一の流体中の含有成分につき改質、分解または合成等の吸熱反応を起こすことを特徴とする。
図１および図２（ａ）・図４に示したプロセスは、この請求項の反応促進方法を例示したものでもある。
【００２２】
この反応促進方法によれば、反応促進体における触媒は、第一の流体に関する吸熱反応等にともなって部分的または全体的に温度降下することがあっても、潜熱蓄熱材料を介して受ける第二の流体の熱によって一定温度に保たれやすく、そのために安定して触媒作用を発揮する。したがってこの方法では、第一の流体に関して、たとえばつぎのような反応を活発に引き起こすことができる。
イ）　水蒸気または炭酸ガスにより炭化水素を改質して水素を製造する反応。
ロ）　水蒸気または炭酸ガスによりガソリンを改質して水素を製造する反応。
ハ）　水蒸気または炭酸ガスにより炭素をガス化する反応。
ニ）　脱硫。
ホ）　脱硝。
ヘ）　ダイオキシンの分解。
ト）　ナフサの熱分解。
チ）　メタノール、ジメチルエーテルの合成および分解。
一方、熱源となる第二の流体としてはたとえばつぎのような排ガスを使用し、それが有する顕熱を反応促進体により回収して上記反応に利用できる。
ヌ）　転炉や電気炉、溶融還元炉、高炉、焼結炉、コークス炉、加熱炉など製鉄関連プロセスにおける排ガス。
ル）　銅や亜鉛、鉛など非鉄金属の精錬プロセスにおける排ガス。
ヲ）　廃棄物（ごみ）の焼却炉や溶融炉の排ガス。
ワ）　燃焼ボイラーの排ガス。
カ）　自動車エンジンの排ガス。
【００２３】
請求項８に記載の反応促進方法はとくに、請求項５または６に記載の反応器を用いて水素と一酸化炭素を製造し、さらに両者を反応させてメタノール（メチルアルコール）を製造することを特徴とする。なお、水素と一酸化炭素とを高圧接触反応させることによってメタノールを製造できることはよく知られている。
【００２４】
請求項５または６に係る反応器によれば、前記のように効果的に水素および一酸化炭素を製造できるので、この請求項８の反応促進方法をとれば、製鉄所において低コストで容易にメタノールの製造を行えることになる。製鉄所では、高温度の排ガスとコークス炉ガスとがきわめて多量に入手できるので、かなりの量のメタノールが製造できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
発明の実施についての一形態を図１〜図４に示す。図１は、転炉１の煙道６に反応器１０を設けた例を示す概略図である。図２（ａ）は、その反応器１０の概略断面図であって図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図、図２（ｂ）は、反応器１０に使用する反応促進体２０の断面図である。図３は、転炉１の発生ガスと反応促進体２０（のうちとくに銅球２１）とについて温度変化を示す線図、そして図４は、反応器１０におけるガスの流れと反応を示す概念図である。
【００２６】
図１に示す転炉１は、装入された溶銑２に対してランス３から精錬用の酸素を吹き込み、それにより溶銑中の炭素成分等を燃焼させて除去する製鋼用設備である。酸素吹錬中の溶銑の温度は１６００℃（１８７３Ｋ）前後であり、発生する排ガス（ＬＤＧ。ＣＯやＣＯ２を多量に含む）も平均温度が１３００℃（１５７３Ｋ）前後と高温である。溶銑が精錬されて溶鋼になると、酸素の吹き込みが停止されて溶鋼が取り出され、さらにつぎの溶銑が装入される。そのため、転炉１では、上記のように高温の排ガスが発生する時期とほとんど発生しない時期とが交互に繰り返される。一般的には図３のように、酸素の吹込み中には最高で１７００Ｋを超える高温の排ガスが１５分間程度連続して多量に発生し、その後の約１５分間は４００Ｋ程度のガスが緩やかに発生または充満する。排ガスを外部に漏らさないよう、転炉１の炉口には図１のようにフード５がかぶせられ、それに煙道６が続いている。煙道６の下流側には、図示を省略したが廃熱ボイラ（蒸気発生器）やガス処理設備、ガスホルダーなどが接続されている。
【００２７】
図示の例では、転炉１の煙道６に、コークス炉ガス（ＣＯＧ）の改質を行うための反応器１０を取り付けている。コークス炉ガスは、コークス炉において石炭を乾留したときに得られるガスで、製鉄所では、高炉に投入するコークスを作る過程で大量に発生する。一般的にはメタン、水素、一酸化炭素を主成分とし、多くの場合は炭酸ガスや窒素、エチレンなども含まれている。
【００２８】
反応器１０は、図２（ａ）に示すとおり、上記煙道６の内部を横切るように複数の管１５を通し、その管１５の内側に多数の反応促進体２０を配置したものである。反応促進体２０は、図２（ｂ）のように銅球２１の外側にカーボン被膜２２およびニッケル被膜２３をこの順に設けた直径３〜１０ｍｍのカプセル状の球体である。こうした反応促進体２０を含む図１および図２（ａ）の反応器１０において、煙道６の内側（管１５の外側）に転炉１の排ガスを流すとともに、管１５の内側にコークス炉ガスを水蒸気（または炭酸ガス）とともに流し、それによってコークス炉ガスの改質を行う。
【００２９】
反応促進体２０は、図２（ｂ）のように内側に包んだ銅球２１を潜熱蓄熱材料とし、それが有する潜熱を利用してニッケル被膜２３を一定温度に保つものである。つまり、一定の適切な温度に保つことにより、ニッケル被膜２３を触媒として活発に機能させることを特徴的な機能として有している。
【００３０】
表面の最外層にニッケル被膜２３を設けたのは、ニッケルまたはその合金が、炭化水素系のガスを改質する触媒として好適だからである。たとえば、１２００℃（１４７３Ｋ）前後のニッケルのもとでメタンガスは、水蒸気または炭酸ガスとの間でつぎのような吸熱反応を起こして一酸化炭素および水素に改質される。
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ＝３Ｈ２＋ＣＯ−２０６．２ｋＪ　　　　……▲１▼
ＣＨ４＋ＣＯ２＝２Ｈ２＋２ＣＯ−２４７．３ｋＪ　　　……▲２▼
【００３１】
内側に銅球２１を包んでいるのは、転炉１の排ガスについての上記（図３）のような温度変化を考慮したものである。つまり、上記のように温度変化する排ガスから熱を受けることによって固体・液体間の相変化をし、それにより潜熱として多量の蓄熱と放熱とができる潜熱蓄熱材料を選ぶなら、１０８４℃（１３５７Ｋ）に融点をもつ銅が好適である。これに関し、排ガスの温度と融点とのみを考慮するなら、下記の表１に示す多くの金属類（Ａｇ、Ｍｎ、Ｂｅ、Ｓｉなど）から潜熱蓄熱材料を選んで反応促進体２０の内側に入れることができる。しかし、単位容積あたりの潜熱量ΔＨ（ＧＪ　／ｍ３）が大きくて価格（￥／ｋｇ）が低いことが当然に好ましく、また、熱伝導率ｋ（Ｗ／ｍ・Ｋ）の高い方が触媒であるニッケル被膜２３の温度維持が実現されやすいことを考慮すれば、銅（銅球２１）が最適である。
【表１】
2004066190.tif 000003
（Ｍａｒｕｏｋａ，Ｓａｔｏ，Ｙａｇｉ，Ａｋｉｙａｍａ，　ＩＳＩＪ　Ｉｎｔ．，４２（２００２），Ｎｏ．２，　ｐ２１６）
【００３２】
相変化や温度変化にともなって銅球２１の容積が変化するため、熱応力で反応促進体２０が破れることのないよう、ニッケル被膜２３の厚さは、全体の外径に応じて０．１〜３ｍｍにしている。また、銅球２１とニッケル被膜２３との間には、両者が固溶し合うのを避ける目的で、厚さ０．１ｍｍ以内のカーボン被膜２２を設けている。なお、同じ目的で、カーボン被膜２２に代えて厚さ１ｍｍ以内のルテニウム（Ｒｕ）被膜を設けるのもよい。
【００３３】
図示のようなカプセル状の反応促進体２０は、つぎのような手順で製造する。すなわち、剥きだしの銅球２１の表面に対し、酸化被膜の除去等を行ったのちカーボンをスプレーしてカーボン被膜２２を形成し、さらに、メッキ浴中に浸漬して電解メッキを施すことによりニッケル被膜２３を形成する。ニッケル被膜２３の厚さは、メッキ時の通電時間によって任意に調節できる。そのほかたとえば、ニッケルにて中空の球体（一部に密閉可能な穴をあけておく）を製造し、内側に塗布する等の方法でカーボン被膜２２を形成したのち、そうした球体の内部に溶融状態の銅を充填し、充填に用いた球体の穴をニッケルで塞ぐ、といった方法をとることもできる。
【００３４】
反応促進体２０は、図１・図２（ａ）の煙道６を通る排ガスからできるだけ多量の熱を受け取り、その熱を利用して管１５内でのコークス炉ガスの改質反応を活発に引き起こすのが好ましい。そうした観点から、管１５における反応促進体２０の配置はつぎのように行っている。すなわち、ａ）管１５を、転炉１の排ガスにさらされても長期使用が可能なすぐれた耐熱性・耐食性をもち、排ガスの熱を反応促進体２０に伝えやすい高い熱伝導性を有する合金鋼鋼材により形成する、ｂ）それぞれの管１５の内側に図２（ａ）のように多数個の反応促進体２０を充填し、全体を約４００℃（６７３Ｋ）に加熱して１時間程度保持することにより、連続した空孔を有しながらメッシュ状に一体化した反応促進体２０の焼結体を、管１５の内面全域に密着させて形成する。
【００３５】
こうして管１５を形成するとともに反応促進体２０を配置すると、反応器１０においてつぎのような熱授受と反応を行える。すなわち、
１）　煙道６を通る転炉１の排ガスの熱が、管１５の表面から内側の反応促進体２０に伝わり、潜熱蓄熱材料である銅球２１を溶融させ潜熱として蓄熱される。２）　潜熱として銅球２１に蓄えられた熱は、ニッケル被膜２３を一定温度（銅の融点すなわち１０８４℃＝１３５７Ｋ前後の温度）に保つ。つまり、転炉１において高温排ガスが発生しない間にも、また管１５内のガスによって反応促進体２０の表面上で局所的に吸熱反応が起こった場合にも、ニッケル被膜２３には内側の銅球から熱が供給され、被膜２３の表面が上記のような温度に長時間（少なくともつぎの排ガス発生の時期まで）保持される。
３）　前記のように管１５の内部に流すコークス炉ガス等は、反応促進体２０の焼結体が有する連続空孔を通る間に、広い面積においてニッケル被膜２３と接触する。ニッケル被膜２３は上記のように安定して高温度に保持されるので、触媒としてつねに活発に機能し、前記▲１▼または▲２▼の反応が促進される結果、コークス炉ガスが効率的に水素および一酸化炭素に改質される。
この１）〜３）の間のガスの流れとコークス炉ガスの変化を図示すると、図４のようになる。
【００３６】
発明者の試算によれば、転炉１が１チャージ（１回の溶銑の精錬）あたり２５０トンの容量をもつ場合、上記の反応器１０を用いてコークス炉ガスの改質を行えば、１チャージ中に発生する排ガスの熱量によって２９１Ｎｍ３の水素を製造することができる。こうしてできる水素は、同時にできる一酸化炭素と高圧下で反応させることにより容易にメタノールに変えられるので、鉄鋼生産量から換算して、わが国の転炉は、年間に５．５×１０５トンものきわめて多量のメタノールを鉄鋼と同時に生産できることになる。
【００３７】
以上、銅球２１の外側にニッケル被膜２３を一体化した反応促進体２０を含む反応器１０を用い、転炉の排ガスがもつ廃熱を利用してコークス炉ガスの改質を行う例を示したが、発明の技術的思想がこれに限るものでないことは言うまでもない。すなわち、適切な潜熱蓄熱材料と適切な触媒等とを一体にした反応促進体を含む種々の形式の反応器を用い、様々な廃熱（場合によってはマイクロ波等の形で伝えられる熱）を利用して種々の反応を効果的に引き起こすことが可能である。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に記載した反応促進体によれば、潜熱蓄熱材料が潜熱として多大な蓄熱量を有し得るため、表面の触媒が、活発に機能する温度域に長く安定的に保持される。そのため、この反応促進体によって、求める反応が積極的に引き起こされる。
請求項２に記載の反応促進体によれば、とくに、潜熱蓄熱材料を安定的に保持し、かつそれが保有する熱量を効率的に触媒に伝えることができる。
【００３９】
請求項３に記載した反応器によれば、第一の流体中の成分について望ましい反応が活発かつ安定的に引き起こされる。たとえば、第二の流体について温度や流量等が一定しない場合であっても、第一の流体に関する反応が不安定にはならない。
請求項４に記載の反応器ではとくに、第一の流体を一方の流路内に絶えず流すことができ、求める反応を連続的に引き起こして有意義な商業的生産を実現することが可能である。
請求項５に記載の反応器によれば、とくに、第二の流体である製鉄関連プロセスの排ガスから受ける熱によってコークス炉ガスを含む第一の流体中の炭化水素を改質し、もってメタノールの製造原料（水素および一酸化炭素）を得ることができる。つまり、製鉄所においてきわめて低コストでメタノールの原料を製造できることになる。
請求項６に記載の反応器によれば、銅や銅合金の融点、およびニッケルやニッケル合金が触媒作用を活発にする温度等との関係で、上記した炭化水素の改質反応をとくに効果的に実現できる。
【００４０】
請求項７に記載した反応促進方法によれば、種々の排ガスを熱源として、炭化水素の改質反応やガソリンの改質反応、炭素のガス化反応、脱硫・脱硝など、多くの吸熱反応を活発に引き起こすことができる。
請求項８に記載の反応促進方法ならとくに、製鉄所において低コストで容易にメタノールの製造を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施についての一形態であって、転炉１の煙道６に反応器１０を設けた例を示す概略の縦断面図である。
【図２】図２（ａ）は、反応器１０についての概略断面図であって図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。図２（ｂ）は、反応器１０に使用する反応促進体２０を示す断面図である。
【図３】転炉１の発生ガスと反応促進体２０（とくに銅球２１）とについて温度変化を示す線図である。
【図４】反応器１０におけるガスの流れと反応を示す概念図である。
【符号の説明】
１　転炉
６　煙道
１０　反応器
１５　管
２０　反応促進体
２１　銅球（潜熱蓄熱材料）
２２　カーボン被膜
２３　ニッケル被膜（触媒）
【図１】
2004066190.tif 000004
【図２】
2004066190.tif 000005
【図３】
2004066190.tif 000006
【図４】
2004066190.tif 000007