(57)【要約】本発明は、天然ガスまたはナフサの水蒸気改質等の高度に吸熱性の反応を行うことを目的とする、現場に設置された多孔性バーナを用いる新規な交換器−反応器に関する。
2010524811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高度に吸熱性の反応を行うための交換器−反応器であって、全般的に円筒形のシェル（１）を含み、該シェル（１）は、その上部においてキャップ（２）によって下部において底部（３）によって閉じられ、該キャップ（２）は、実質的に楕円の形状であり、底部（３）は実質的に楕円形であり、該シェル（１）は、長さＬｔの複数の垂直管（４）を包囲し、該複数の垂直管（４）は、シェル（１）の円筒形部に沿って延び、該垂直管（４）内に反応剤流体が流通し、前記管は、交換器−反応器の外側と連通する少なくとも１つの端部を有し、前記管は、複数の多孔性の予備混合なしの長さＬｂのバーナ（７）によって加熱され、該バーナ（７）は、加熱されるべき管（４）の間に垂直に延び、比Ｌｂ／Ｌｔは、０．１〜０．８の範囲、好ましくは０．２〜０．７の範囲である、交換器−反応器。
【請求項２】
所与のバーナと、隣接する単数または複数の管との間の中心間距離は、１００〜５００ｍｍの範囲である、請求項１に記載の交換器−反応器。
【請求項３】
反応器の高さＨとその径Ｄとの間の比Ｈ／Ｄは、１〜１０の範囲、好ましくは２〜８の範囲である、請求項１または２に記載の交換器−反応器。
【請求項４】
加熱されるべき管（４）はバヨネット管であり、反応剤は反応器の上部（I）に入り、流出物は反応器の上部（I）から出、多孔性バーナ（７）内の燃料は、反応器の下部（II）において分配される、請求項１〜３のいずれか１つに記載の交換器−反応器。
【請求項５】
伝達加熱ゾーンは、加熱管に沿う燃焼煙霧の流通速度５〜６０ｍ／ｓの範囲、好ましくは２０〜５０ｍ／ｓの範囲を得るためにバッフルを備える、請求項１〜４のいずれか１つに記載の交換器−反応器。
【請求項６】
実効的な反応器断面の面積（ｍ２）当たりの加熱されるべき管の数は、４〜１７個の範囲、好ましくは５〜１３個の範囲である、請求項１〜５のいずれか１つに記載の交換器−反応器。
【請求項７】
管は、管の内径の２〜４倍の範囲である中心間距離を有する三角形の間隔パターンを形成する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の交換器−反応器。
【請求項８】
管は、バヨネットタイプのものであり、前記管の外側エンベロプ（６）の内径の２〜４倍の範囲の中心間距離を有する三角形の間隔パターンを形成する、請求項１〜７のいずれか１つに記載の交換器−反応器。
【請求項９】
煙霧流通ゾーンの上部は、偏向板（１４）を含み、該偏向板（１４）は、該偏向板（１４）が保護する管板（１５）に対して少なくとも５ｃｍの距離に位置する、請求項１〜８のいずれか１つに記載の交換器−反応器。
【請求項１０】
多孔性バーナにおいて用いられる燃料は、水素を５〜１００％の範囲のモル比率で含有する、請求項１〜９のいずれか１つに記載の交換器−反応器。
【請求項１１】
多孔性バーナ（７）の多孔性構成要素の多孔度は、５０％未満、好ましくは３０％未満である、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の交換器−反応器。
【請求項１２】
バーナ（７）の中心分配器（１７）は、少なくとも２つのセクタに分割され、各セクタは、燃料の流れの方向において分配器に沿う軸方向距離に伴って増加する径を有するオリフィス（２０）を有する、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の交換器−反応器。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載の交換器−反応器を利用し、ナフサ留分を仕込原料として用いる、水素の製造のための水蒸気改質方法。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載の交換器−反応器を利用し、天然ガスを仕込原料として用いる、水素の製造のための水蒸気改質方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高度に吸熱性の化学反応、例えば、ナフサまたは天然ガスの水蒸気改質反応を実施することを目的とした新規な交換器−反応器に関する。
【０００２】
用語「交換器−反応器（exchanger-reactor）」は、１つのまたは複数の反応がシェルの中に包囲された管の束の内側で起こり、反応のために必要なエネルギーが前記シェルの内側および管の外側を流通している熱い流体によって供給され、その熱を本質的には伝達（convection）によって反応管に与える化学反応器を意味する。
【０００３】
本発明の交換器−反応器では、エネルギーは、水素を含み得る燃料の燃焼によって供給され、前記燃焼は、適当な交換器−反応器の内側で起こり、燃焼煙霧（combustion fume）を生じさせ、その燃焼煙霧の一部は、そのエネルギーを主として輻射（radiation）によって与え、その他の部分は、そのエネルギーを主として伝達によって与える。用語「主として」は、輻射ゾーンと称されるゾーンにおける少なくとも７０％の輻射の寄与および伝達ゾーンと称されるゾーンにおける少なくとも７０％の伝達の寄与を意味する。
【０００４】
本発明の交換器−反応器の新規な態様は、そこで、熱移動が主として輻射によって起こる反応管を加熱するゾーンの存在にある。
【０００５】
本発明の交換器−反応器の中に備えられたバーナは、予備混合（「ノズル混合」）なしのバーナであり、該バーナは、燃料側を酸化剤側から分ける多孔性要素を有する円筒形の表面形状（geometry）を有し、燃焼は、前記多孔性要素の内側またはその外側表面の近くのいずれかで起こり、この後者の場合には平面煙（flat flame）を生じさせる。本明細書の以降において、用語「多孔性バーナ」は、本発明の交換器−反応器において用いられる特定のバーナを指定するために用いられることになる。これらの多孔性バーナの完全な記載は、フランス特許出願06/10999において見出され得る。
【０００６】
本発明との関連において用いられる燃料は、ガス状炭化水素ベースの燃料、例えば、天然ガスであり得る。場合によっては、それは水素を含み得、場合によっては、それは水素によって本質的に構成され得る。
【０００７】
用いられる酸化剤は、あらゆる酸素含有ガスであり得、特には、空気であるが、酸素を豊富に含む空気または酸素が枯渇した空気でもよい。ある特定の場合には、酸化剤は、高純度の酸素であってさえよい。
【０００８】
一般的に、交換器−反応器は、化学反応に必要なエネルギーが熱い流体によって供給され、前記熱流体と複数の管の内側を流通している処理されるべき仕込原料との間の熱交換が主に伝達によって起こる反応器のカテゴリーとして定義され得る。通常、交換器−反応器は、小さい容量（１０００〜５０００Ｎｍ３／時程度のＨ２製造）を有し、小スケールの局所的製造のために用いられる。挙げられ得る小容量交換器−反応器の例は、特許出願WO-A-2001056690またはUS-A-4 919 844に記載されている反応器である。
【０００９】
本発明の反応器は、従来技術のものと同様に少量の水素を製造することができるが、水蒸気改質炉において日常的に達成されるものと類似して１０００００Ｎｍ３／時程度のＨ２製造の大容量にも達し得る交換器−反応器である。
【００１０】
本発明の交換器−反応器におけるエネルギーの生成が適正な交換器−反応器の内側の平面炎の形状での燃焼によって行われるため、それはまた、炉と比較され得る。しかしながら、それは、圧力下に操作するためのその容量によって水蒸気改質炉から区別される一方で、水蒸気改質炉の内側の圧力は、一般的に２絶対バールに制限される。
【００１１】
反応剤流体の分配に関する所定の配列によって、本発明の反応器は、１０バール（１バール＝１０５パスカル）程度のシェル側の圧力を受け入れる。
【００１２】
本発明の交換器−反応器は、それ故に、平面炎が生じさせられることを可能にする特定のバーナを用いて、現場（in situ）燃焼で熱を生じさせ、かつ、５００〜１０００００Ｎｍ３／時の水素製造容量を受け入れることができる交換器−反応器である。
【背景技術】
【００１３】
「現場（in situ）」燃焼を伴う交換器−反応器の分野における従来技術は、以下によって代表される。
【００１４】
特許文献１には、１０００Ｎｍ３／時程度の量での水素の製造を目的とし、かつ、バーナを用いて熱を生じさせる第１のゾーンと、その後の、第１のゾーンにおいて生じた燃焼煙霧と反応性混合物が内側において流通する管との間の伝達により交換するための第２のゾーンとを含む小容量の交換器−反応器が記載されている。当該反応器では、バーナによって熱を生じさせるゾーンは、反応管を含まず、バーナは従来のバーナである。
【００１５】
特許文献２には、加熱されるべき複数の管を包囲する円筒形エンベロプと、円筒形エンベロプの内部エンベロプ中に含まれかつ燃焼室を画定するバーナ自体とを含む水蒸気改質炉が記載されている。バーナを含む内部エンベロプは、加熱されるべき管が炎を見ることなく、熱煙霧の伝達のみによって加熱されるように、加熱されるべき管から分離されている。
【００１６】
本発明の反応器では、多孔性要素を含む特定のバーナが用いられるため、前記バーナを直接的に加熱されるべき管の間に設置することが可能であり、この加熱されるべき管は、それ故に、熱煙霧の伝達によってだけでなく、それらの長さの少なくとも一部にわたって直接的な輻射によっても加熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】国際公開第０７／０００２４４号パンフレット
【特許文献２】米国特許第６１３６２７９号明細書
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の交換器−反応器の側断面を示す。
【図２】図２は、管およびバーナの相対的な配置が視覚化されることを可能にする交換器−反応器の水平断面を示す。
【図３】図３は、本発明の交換器−反応器において用いられる多孔性バーナを示す。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
（発明の簡単な説明）
本発明の交換器−反応器は、９５０℃程度の高さであり得る温度で高度に吸熱性の反応を行うことを目的とする。典型的には、それは、水素を製造することを目的として炭化水素留分、特にはナフサまたは天然ガスを水蒸気改質するために用いられ得る。
【００２０】
反応器において用いられるバーナの性質および加熱されるべき管に対するこれらのバーナの構成を前提として、前記管の長さに沿って従来技術により達成され得る熱プロファイルよりはるかに精密な熱プロファイルを引き出すことが可能である。
【００２１】
用いられるバーナは、複数のセクションの形態で設計され、それぞれが、加熱されるべき管の長手軸および交換器−反応器自体の長手軸と同一であるバーナの長手軸に沿う熱流束の調節を可能にする所与のオリフィス径を有する、燃料分配器を有する。
【００２２】
第２に、バーナの構造中の多孔性要素の存在のため、生じた炎は、従来の炎よりもはるかに均一に燃焼する「平面」煙である（すなわち、はるかにより制御された３次元容積において進展する）。この平面炎は、ホットスポットの危険性をかなり低減させ、このことは、数十バールに達し得る管側上で圧力を利用しかつ水素を含有する流出物を生じさせるこのタイプの反応器における操作上の安全性を考慮した場合に特に重要な考慮事項である。
【００２３】
最後に、この炎の「平面」形態、すなわち、前記バーナの一部を形成する多孔性要素の直近においてバーナを取り囲む環の形態に閉じ込められた形態は、加熱されるべき管に近づき、従来技術、特に、国際特許出願WO-A-2007/000244において記載された技術と比較してコンパクト性を大幅に向上させることになる。
【００２４】
本発明の交換器−反応器は、それ故に、高度に吸熱性の反応を行うための交換器−反応器として定義され得る。それは、シェル（１）によって構成され、該シェル（１）は、一般的には円筒形の形状であり、その上部において実質的に楕円の形状であるキャップ（２）によってその下部において実質的に楕円形状の底部（３）によって閉じられ、該シェル（１）は、長さＬｔの複数の垂直管（４）を包囲し、該垂直管（４）は、シェル（１）の円筒形部分に沿って延びる。反応剤流体は、管（４）の内部を流通し、前記管は、交換器−反応器の外側と連通する少なくとも１つの端部を有し、該管は、長さＬｂの複数の多孔性の予備加熱なしのバーナ（７）によって加熱され、該バーナは、加熱されるべき管（４）の間で垂直に延びて、比Ｌｂ／Ｌｔは、０．１〜０．８の範囲、好ましくは０．２〜０．７の範囲である。
【００２５】
所与のバーナおよび隣接する単数または複数の管の間の中心間距離は、一般的には１００〜５００ｍｍの範囲である。
【００２６】
反応器の高さＨとその径Ｄとの間の比Ｈ／Ｄは、一般的には１〜１０の範囲、好ましくは２〜８の範囲である。
【００２７】
加熱されるべき管（４）は、好ましくはバヨネット管（bayonet tube）であり、反応剤は、反応器の上部（I）に入り、流出物は、反応器の上部（I）から出、多孔性バーナ（７）中の燃料は、反応器の下部（II）中に分配される。
【００２８】
伝達加熱ゾーンは、一般的には、加熱管に沿う一般的には５〜６０ｍ／ｓの範囲、好ましくは２０〜５０ｍ／ｓの範囲の燃焼煙霧の流通速度を得るためにバッフルを備える。
【００２９】
反応器断面（section）の面積（ｍ２）当たりの加熱されるべき管の数は、一般的には４〜１７個の範囲、好ましくは５〜１３個の範囲である。処理手段の用語「断面（section）」は、あらゆる内部装置の反応器の空所（empty）の幾何学的断面を意味する。
【００３０】
管は、通常、管の内径の好ましくは２〜４倍の範囲である中心間距離を有する三角形の間隔パターンを形成する。
【００３１】
より正確には、管がバヨネットタイプのものである場合、それらは、通常、外側エンベロプ（６）の内径の好ましくは２〜４倍の範囲である中心間距離を有する三角形の間隔パターンを形成する。
【００３２】
煙霧流通ゾーンの上部は、場合によっては、偏向板（１４）を含んでよく、この偏向板は、偏向板（１４）が保護する管板（１５）から少なくとも５ｃｍ離れた距離に位置している。
【００３３】
多孔性バーナにおいて用いられる燃料は、一般的には、あらゆる化学組成のガス状燃料、特には天然ガス等である。場合によっては、それは、ＣＯをＣＯ２に変換させるように反応させ当該ＣＯ２および水を除去した後の反応流出物の一部を含み得る。場合によっては、それは、５〜１００％であり得るモル比率の水素によって構成され得、すなわち、それは、場合によっては、高純度の水素によって構成され得る。
【００３４】
本発明はまた、本発明の交換器−反応器を利用し、好ましくは、仕込原料として天然ガスを水素の製造のために用いる水蒸気改質方法に関する。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（発明の詳細な説明）
以下の記載は、本発明の反応器の長手方向断面に対応する図１を活用してなされる。
【００３６】
交換器−反応器は、外側エンベロプからなり、該外側エンベロプは、ほぼ垂直である円筒形部（１）を含み、その上部は、ほぼ楕円形状であるキャップ（２）によって完結され、その下部は、ほぼ楕円形状の底部（３）によって完結される。部分（１）、（２）および（３）の組み合わせは、シェルと称される。
【００３７】
シェルは、反応器の垂直軸に沿って延びる複数の管（４）を包囲し、シェルを通り抜けおよび前記反応器とその外側との連通を可能にする反応剤分配手段（８）および流出物収集手段（１１）を有する。
【００３８】
図１は、反応器の同一の上端上に位置する、反応剤のための入口（８）および流出物のための出口（１１）を有するバヨネットタイプの管を示す。明らかに、この表示は、決して制限ではなく、反応剤流体のための入口および出口は、反応器の下端に位置し得る。
【００３９】
バヨネットタイプの管は、本発明にとって好適なタイプの管であるが、本発明の反応器はまた、一方が反応器の上端（または下端）および他方が下端（または上端）に位置する入口および出口を有する簡単な管により機能し得る。
【００４０】
処理されるべき流体のバヨネット管（４）は、外側円筒形エンベロプ（６）によって構成され、該外側円筒形エンベロプ（６）の内側に管（５）があり、該管（５）は、反応器の上部（I）の方に開口するその上端において開であり、円筒形エンベロプ（６）の方に開口するその下端において開である。
【００４１】
以下の記載における明瞭性のために、処理されるべき流体は、分配手段を介して反応器の上部（III）を経て入り、該分配手段は、交換器−反応器の外側と連通する少なくとも１つの開口部（８）を有し、処理されるべき流体の入来を可能とし、管（４）の環状部分と直接的に連通する複数の開口部を有することが仮定されることになる。
【００４２】
ゾーン（III）は、管（４）の外側エンベロプ（６）が固定される第１の管板（１５）と内管（５）が固定される第２の管板（１６）との間に含まれる。
【００４３】
管（４）の環状ゾーンは、エンベロプ（６）の内壁および内管（５）の外壁によって規定され、前記環状ゾーンは、一般的には、触媒を充填される。水蒸気改質触媒は、一般的には、ニッケルをベースとし、通常は、８〜１５ｍｍの範囲の径および５〜１０ｍｍの範囲の高さを有する小円筒形の形態である。本発明は、触媒のタイプまたは特定のその形状と全く関係しない。
【００４４】
処理されるべき流体は、前記環状ゾーンに沿うその下端への下降流として流通し、次いで、１８０°向きを変えた後に内管（５）の内部を通過する。処理されるべき流体は、前記内管（５）に沿って上昇し、該内管（５）の上端は、交換器−反応器の上部（I）に開いている。管（４）の環状ゾーンの内側のその経路の下向きの部分に沿って、処理されるべき流体は、最初に、長さＬｃにわたって、主に伝達によって加熱され、第２に、それは、長さＬｒにわたって主に輻射によって加熱される。長さＬｃおよび長さＬｒに対応するゾーンは、それぞれ、伝達ゾーンおよび輻射ゾーンと称される。本発明の重要な態様であるのは、伝達ゾーンおよび輻射ゾーンの分配は、多孔性バーナ（７）の長さ、さらには、多孔性バーナ（７）における燃料のための出口オリフィスの分配を変更することによって調節され得ることである。
【００４５】
伝達による加熱に対応する部分Ｌｃは、伝達による熱交換を助長するために管（４）の長さに実質的に平行な方向に燃焼煙霧を促進することができるバッフルまたは任意の他の等価なシステム（１２）を含み得る。
【００４６】
伝達ゾーンに沿う煙霧の長手方向のスピードは、好ましくは５〜６０ｍ／ｓの範囲、より好ましくは１０〜５０ｍ／ｓの範囲である。
【００４７】
図３は、本発明の交換器−反応器において用いられる多孔性バーナの図示である。
【００４８】
本発明の交換器−反応器において用いられる多孔性バーナは、円筒形の表面形状、長さＬｂおよび径Ｄｂを有し、比Ｌｂ／Ｄｂが一般的には１０〜５００の範囲、好ましくは３０〜３００の範囲である予備混合なしのバーナである。これらのバーナは、中心燃料分配器（１７）と多孔性要素（１８）とを有し、該中心燃料分配器（１７）は、オリフィス（２０）の不均一の分配を有し、多孔性要素（１８）は、少なくともその全体的な長さＬｂにわたって中心分配器（１７）を取り囲む環状形状を有し、前記多孔性要素（１８）の厚さは、好ましくは０．５〜５ｃｍの範囲であり、前記多孔性要素（１８）の内部表面は、好ましくは、中心分配器（１７）からの距離０．５〜１０ｃｍの範囲に位置する。これは、正確には、図３において（１９）で表記されるゾーンに対応する距離である。
【００４９】
多孔性要素（１８）の多孔度は、一般的には５０％未満、好ましくは３０％未満である。この多孔度は、多孔性要素のかさ容積に対する空隙容積として定義される。通常、この多孔度は、多孔性要素を通じて均質であるが、場合によっては、それは、異なっていてもよい、すなわち、前記多孔性要素の種々のゾーンにおいて異なる値を有してもよい。
【００５０】
本発明において用いられる多孔性バーナ（７）は、中心分配器（１７）を有し、これは、単一のオリフィス径を有する単一のセクタを有してよく、または、それは少なくとも２つのセクタに分割されて、各セクタは、同一径のオリフィス（２０）を有し、種々のセクタの径は、互いに対して異なっていてもよい。
【００５１】
例えば、中心分配器（１７）は、少なくとも２つのセクタに分割されて、各セクタは、燃料流の方向において分配器に沿って軸方向距離に伴って増加する径を有するオリフィス（２０）を有してもよい。
【００５２】
多孔性バーナ（７）のための分配器の種々の実施形態の非制限的な例の目的で、中心分配器（１７）は、少なくとも２つのセクタに分割されて、各セクタは、燃料の流れの方向において指数関数に従って増加する径を有するオリフィス（２０）を有してよい。この配置は、多孔性バーナ（７）の長さを通じてほぼ一定の熱流束を生じさせ得、このことは、燃料が前記分配器に導入される端部から最も遠いオリフィスに必然的により少ない燃料流量をもたらすであろう分配器に沿う圧力降下のため、単一のオリフィス径を有する場合にはないだろう。この態様は、多孔性バーナが１０ｍ以上の長さＬｂを有する場合に、本発明との関連で一層重要である；それらは、１５メートル長までであり得る。
【００５３】
多孔性バーナ（７）は、分配手段（９）を介して燃料（図３において（Ｈ）と表記される）を供給される。分配手段（９）は、複数の多孔性バーナ（７）に均一に供給するために、当業者に知られているあらゆるタイプのもの、例えば、くま手（rake）の形態であってよい。本発明は、特定タイプの燃料分配器に制限されない。
【００５４】
バーナ（７）は、長さＬｂにわたって垂直に延び、所与のバーナと、最も近い単数または複数の加熱されるべき管との間の距離が好ましくは１００〜７００ｍｍの範囲、より好ましくは１５０〜５００ｍｍの範囲であるように配置される。この距離は、管の軸からバーナの軸を分ける、「中心間」距離と称される距離として定義される。多孔性バーナの長さＬｂは、加熱されるべき管の長さＬｔと関連し、前記管の長さの一般的には０．１〜０．８倍の範囲、好ましくは０．２〜０．７倍の範囲である。加熱されるべき管の長さのため、多孔性バーナは、一般的には２〜１５メートル長の範囲、好ましくは４〜１２メートル長の範囲であるだろう。
【００５５】
図２は、加熱されるべき管（４）および多孔性バーナ（７）の典型的な配置を示しており、管（４）の外側エンベロプ（６）の内径の３倍に等しい管の間の中心間距離を有する三角形の間隔パターンに管が組織化される特定の場合におけるものである。
【００５６】
図２の平面図は、所与の管が平均６個のバーナによって取り囲まれ、バーナは、六角形の間隔パターンを形成していることを示す。
【００５７】
図２の構成は、決して、バーナ（７）および管（４）がとり得る種々の分配構成についての制限ではない。特に、管は、場合によっては、四角形の間隔パターンを形成し得る。コンパクト性の理由のため、好ましい構成は、三角形の間隔パターンを形成する管の構成である。
【００５８】
燃料は、交換器−反応器が設置される場所において利用可能であるあらゆるタイプのものであり得るが、通常は、精油または石油化学複合物である。例えば、燃料は、天然ガスまたは所定の精油装置のパージに由来するガス（オフガス：off-gas）であり得る。
【００５９】
燃料は、水素を５〜１００％モルの範囲の比率で含有し得、すなわち、それは、高純度の水素によって構成され得る。
【００６０】
このようなガスの組成の１つの例が下記にモル百分率として与えられる：
Ｈ２：                              ２７．６％
ＣＨ４：                            ３５．６％
Ｃ２Ｈ６：                            １９．２％
Ｃ３Ｈ８：                            ９．９％
Ｃ４Ｈ１０以上の重質物：              ７．７％
燃料は、Ｈ２リッチなガス製造、またはＣＯからＣＯ２への転化、前記ＣＯ２の抽出および水の凝縮の後の交換器−反応器からの流出物によって一部構成されてもよい。
【００６１】
このような燃料の典型的な例は、下記にモル百分率として与えられる：
Ｈ２：                              ９２．１０％
ＣＨ４：                            ５．３５％
ＣＯ２：                            ０．７８％
ＣＯ：                              １．５％
Ｎ２：                              ０．２５％
本発明において用いられる多孔性バーナは、水素を５〜１００％モルの範囲の比率で含有するあらゆる燃料を処理し得る。
【００６２】
場合によっては、燃料は、交換器−反応器からの反応流出物のフラクションによって一部構成され得る。
【００６３】
酸化剤、一般的には酸素を混入され得る空気は、反応器の下部内に位置する管（１０）を介して入れられる。
【００６４】
燃焼は、一般的には、バーナ（７）を構成する多孔性要素の表面において行われる。この多孔性要素のため、バーナは、予備混合なしのバーナである。燃焼に由来する炎は、多孔性要素の直近に局在化される炎であり、この理由のために平面炎と称される。
【００６５】
１０００℃に達し得る温度（正確な値は、用いられる過剰の空気に依存する）で放出される燃焼煙霧は、バーナの長さ（Ｌｂ）に大体対応するそれらの長さ（Ｌｒ）の部分にわたり主として輻射によって、次いで、保護板（１４）まで延びる管の残りの長さ（Ｌｃ）にわたり主として伝達によって管を加熱する。
【００６６】
煙霧は、前記管板の２つの面の間のあまりに大きい温度差に伴うあらゆる問題を回避するために管板（１５）と接触しない；領域（III）の方に配向される面は、反応剤流体の吸気温度、すなわち、一般的には３００〜５５０℃の範囲である温度にあり、領域（I）の方に配向される面は、反応流出物の出口温度に近い温度、すなわち、一般的には５５０〜８５０℃の範囲である温度にある。
【００６７】
管板（１５）と実質的に平行である保護板（１４）は、それ故に、前記板（１５）に前記板（１５）のための熱保護を提供するために前記管板（１５）の上流に設置される。
【００６８】
煙霧は、保護板（１４）とバッフル（１２）の間に好ましくは位置する出口配管（１３）を介して交換器−反応器から排出される。
【００６９】
（実施例）
（実施例１：水素製造容量が７０００Ｎｍ３／時である本発明による交換器−反応器の寸法）
交換器−反応器は、天然ガスを水蒸気改質することによって７０００Ｎｍ３／時の水素を製造するように設計された。
【００７０】
用いられた燃料は、精油所のオフガス（off-gas）であり、このガスは以下のモル組成を有していた：
Ｈ２：                              ２７．６％
ＣＨ４：                            ３５．６％
Ｃ２Ｈ６：                            １９．２％
Ｃ３Ｈ８：                            ９．９％
Ｃ４Ｈ１０以上の重質物：              ７．７％
燃料の流量は１５０キロモル／時であった；
反応器の全高（上部および下部のキャップを有する）：１５ｍ；
反応器の径：２ｍ；
Ｈ／Ｄ比：７．５；
バヨネットタイプの管が用いられた；
管の長さ：１２ｍ；
加熱されるべき管の外径：２００ｍｍ；
内管の外径：４０ｍｍ；
多孔性バーナの外径：１００ｍｍ；
多孔性バーナの長さ：５ｍ；
加熱されるべき管の中心間距離：３００ｍｍ；
管の数：三角形の間隔パターンに分配された１９管；
多孔性バーナの数：３６個；
（実施例２：水素製造容量が９００００Ｎｍ３／時である本発明による交換器−反応器の寸法）
交換器−反応器は、天然ガスを水蒸気改質することによって９００００Ｎｍ３／時の水素を製造するように設計された。
【００７１】
用いられた燃料は、ＣＯのＣＯ２への変換および水捕捉の後の交換器−反応器からの流出物の一部であった：
Ｈ２：                      ９２．１０％
ＣＨ４：                    ５．３５％
ＣＯ２：                    ０．７８％
ＣＯ：                      １．５％
Ｎ２：                      ０．２５％
反応器の全高（上部および下部のキャップを有する）：１６ｍ；
反応器の径：７ｍ；
Ｈ／Ｄ比：２．３；
バヨネットタイプの管が用いられた；
管の長さ：１２ｍ；
加熱されるべき管の外径：２００ｍｍ；
内管の外径；４０ｍｍ；
多孔性バーナの外径：１００ｍｍ；
多孔性バーナの長さ：５ｍ；
加熱されるべき管の中心間距離：３００ｍｍ；
管の数：三角形の間隔パターンに分配された２３５管；
多孔性バーナの数：４４５個。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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