(57)【要約】本発明は、（ａ）１２００℃未満の温度、３から２０バールの圧力で、酸素または酸素を含むガスの存在下で、少なくとも１種の炭化水素の部分接触酸化（２２）を行って水素（Ｈ2 ）および一酸化炭素（ＣＯ）を生成させ、（ｂ）少なくとも水素（Ｈ2 ）および一部一酸化炭素（ＣＯ）を含むガス混合物を獲得し、（ｃ）工程（ｂ）から獲得されるガス混合物を、工程（ｂ）および／または工程（ｃ）で、３〜２０バールの圧力でガス混合物を与えるように、加圧水（２４）との直接接触により−２０℃ないし＋８０℃の温度までの即座の冷却に供し、前記接触酸化反応および冷却工程（ｃ）を同一の容器（３１）中で行い、数十ミリ秒より短い、好ましくは５０ｍｓより短い、接触反応と冷却の２つのゾーンの間のガス輸送時間を有することを特徴とする制御された含有量の水素および一酸化炭素を有するガス雰囲気を製造するための方法（および関連設備）に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御された水素および一酸化炭素含有量を有するガス雰囲気を調製するための方法であって、
（ａ）１２００℃未満の温度で、３〜２０バールの圧力で、酸素または酸素を含むガスの存在下で、少なくとも１種の炭化水素の部分接触酸化（２２）を行って水素（Ｈ2 ）および一酸化炭素（ＣＯ）を生成させ、
（ｂ）少なくとも水素（Ｈ2 ）および一酸化炭素（ＣＯ）を含むガス混合物を工程（ａ）から回収し、
（ｃ）工程（ｂ）で得られるガス混合物を、加圧水（２４）との直接接触による−２０℃ないし＋８０℃の温度までの冷却に供し、
工程（ｂ）および／または工程（ｃ）において、ガス混合物を３〜２０バールの圧力で獲得し、
前記接触酸化反応および冷却工程（ｃ）を、１つの同じ容器（３１）の中で行い、工程（ｂ）の後に得られるガス混合物が、数十ミリ秒より短い、好ましくは５０ｍｓより短いところの、接触反応と冷却の２つのゾーンの間のガス輸送時間を有するように、冷却ゾーンに即座に入ることを特徴とする方法。
【請求項２】
工程（ｃ）から得られるガス混合物を、水素富化ガス流を製造するために分離工程（ｄ）に供することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
工程（ｃ）において、前記冷却を、前記冷却すべき混合物を加圧水のシャワー中に通じることにより行うことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記炭化水素が、天然ガス、メタン、エタンまたはメタンとエタンの混合物、またはブタンとプロパンの混合物のような軽質炭化水素の群から選択されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記炭化水素が、メタンまたは天然ガスであり、ＣＨ4 ／Ｏ2 体積流量比が好ましくは１．２〜２．１であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
工程（ｂ）および／または工程（ｃ）において得られるガス混合物が、４〜２０バールの圧力にあることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
工程（ａ）を、６〜１２バールの圧力で行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記酸素を含むガスが、窒素と酸素を含むガス混合物、好ましくは空気であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
触媒が、不活性支持体上に堆積された少なくとも１種の金属から形成され、該金属が好ましくはニッケル、ロジウム、白金および／またはパラジウムまたはそれらの金属の少なくとも１種を含む合金であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
工程（ｂ）で得られるガス混合物が、３０〜４０（体積）％の水素、１５〜２０％のＣＯを含み、残りが窒素および存在可能な痕跡量のＣＯ2 、Ｈ2 ＯまたはＣｎＨｍ廃棄物のような他の不可避不純物であり、好ましくは、工程（ｂ）で得られるガス混合物が、ほぼ３１〜３４（体積）％の水素、１７〜１９％のＣＯを含み、残りが窒素および存在可能な痕跡量のＣＯ2 、Ｈ2 ＯまたはＣｎＨｍ廃棄物のような他の不可避不純物であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
工程（ａ）を、６００℃〜１０９０℃、好ましくは８５０〜１０００℃の温度で行うことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
工程（ｄ）において、前記分離が、少なくとも８０％の水素、好ましくは９９．９％〜９９．９９９９９体積％の水素を含む水素富化ガス流を製造するものであることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
工程（ｄ）で行う分離を、一方で前記水素富化ガス流を、他方で廃棄ガス流を発生させるＰＳＡ法、ＴＳＡ法または１以上の膜モジュールを用いる膜透過分離により実施することを特徴とする、請求項２ないし１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
廃棄ガス流を、電気を発生させるためにコージェネレーションユニット、好ましくはボイラーに送ることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
（ｅ）存在し得る二酸化炭素および／または水蒸気不純物の少なくとも一部を除去し、それにより制御された含有量の水素、一酸化炭素および窒素を有するガス雰囲気を製造するために、工程（ｂ）において得られるガス混合物を分離に供する追加の工程を含むことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
工程（ｄ）で行う分離を、交互に稼動する少なくとも２つの吸着装置を用い、該吸着装置の少なくとも一方が再生相にある間、該吸着装置の少なくとも他方が前記水素富化ガス流の製造相にあるＰＳＡ法またはＴＳＡ法により行うことを特徴とする請求項１３または１４記載の方法。
【請求項１７】
工程（ｄ）で行う分離を、一方で前記水素富化ガス流を発生させ、他方で主に窒素および一酸化炭素および存在可能な残留水素を含む廃棄ガス流を発生させる１以上の膜モジュールを用いる膜透過により行うことを特徴とする請求項１３または１４記載の方法。
【請求項１８】
工程（ｃ）から得られるガス混合物にすすがないことを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
前記反応と冷却の２つのゾーンの間で、反応器出口で得られるガス混合物を加速するための手段（３５）が利用可能であることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
制御された水素および一酸化炭素含有量を有するガス雰囲気を調製するための設備であって、
１２００℃未満の温度で、３〜２０バールの圧力で、酸素または酸素を含むガスの存在下で、少なくとも１種の炭化水素を酸化して水素（Ｈ2 ）および一酸化炭素（ＣＯ）を製造するために好適な部分接触酸化反応器（２２）、
加圧水との直接接触により、前記反応器の出口で得られるガス混合物を−２０℃〜＋８０℃の温度まで冷却するための手段（２４）
を備え、
前記反応器および前記冷却手段が、１つの同じ容器（３１）の中に配置されること、および該設備が、接触反応と冷却の２つのゾーンの間において、数十ミリ秒より短い、好ましくは５０ｍｓより短いところの、接触反応と冷却の２つのゾーンの間のガス輸送時間を有するように、反応器出口で得られるガス混合物を前記反応と冷却の２つのゾーンの間で加速するために好適な手段（３５）を備えることを特徴とする設備。
【請求項２１】
前記冷却手段が、前記冷却される混合物が送られるところの加圧水のシャワーを備えることを特徴とする請求項２０記載の設備。
【請求項２２】
水滴が冷却されたガスにより同伴させることを防止するために、水滴を分離するために好適なデフレクタシステムを、前記冷却手段の下流に備えることを特徴とする請求項２０または２１記載の設備。
【請求項２３】
加圧された冷却水を供給し、再循環させるためのデバイス（２６、２７）を備えることを特徴とする請求項２０ないし２２のいずれか１項記載の設備。
【請求項２４】
前記供給および再循環デバイス（２６、２７）が、当該方法から生じる固体粒子を捕捉することが可能な冷却水ろ過システムを備えることを特徴とする請求項２３記載の設備。
【請求項２５】
前記加速手段（３５）が逆円錐型システムからなることを特徴とする請求項２０ないし２４のいずれか１項記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、少なくとも１種の炭化水素から少なくとも水素（Ｈ2 ）および一酸化炭素（ＣＯ）を含むガス混合物を製造するための方法であって、少なくとも１種の炭化水素の部分接触酸化を、水素と一酸化炭素の混合物を製造するために酸素または酸素を含むガスの存在下で行う方法の分野に関する。
【０００２】
水素は、特に化学の分野において広く用いられるガスである。
【０００３】
すなわち、水素の年間総生産量は、約５００億ｍ3 であり、その９５％は、精製において、石油化学において、メタノール（ＭｅＯＨ）の合成のために、またはアンモニア（ＮＨ3 ）の製造のために用いられる。
【０００４】
したがって、非自家生産の市場向け水素は、この全生産量の数パーセントを占めるに過ぎない。
【０００５】
実際、年約１０％の比率で成長する市場向け水素についての成長する需要および産業一般、特に化学、石油化学、冶金、エレクトロニクス、ファインケミカルにおいて、分散されたエネルギー製造、燃料電池を用いるクリーンで汚染の無い輸送において、感じられている将来の必要のために、およびこの製品のための分配インフラにより引き起こされる問題、特にその輸送、貯蔵および関連する安全性の問題のために、現場で直接製造供給源を有することがますます必要になっていると思われる。
【０００６】
水素は、主に精油所および大規模化学プラントで、さまざまの既知の方法により多量に製造される。すなわち：
―――＞  石油起源（ナフサ）または天然ガスの炭化水素の水蒸気改質。これは、１以上の触媒を用いて、８００℃〜９００℃で、高圧で、例えば約１５バール〜３５バールで行われるきわめて吸熱的な反応である。バーナーが触媒床の外側に配置され、炭化水素／水蒸気混合物が熱い燃焼ガスを用いる熱交換器により予備加熱される。この方法は、水蒸気流量に応じて３〜４のＨ2 ／ＣＯ製造比を達成するために用いることができる。
【０００７】
―――＞  混合改質：これは、触媒上での水蒸気改質のために必要な熱エネルギーが、例えば、ＣＨ4 のＣＯ2 およびＨ2 Ｏへの部分燃焼により提供される自己発熱方法である。対照的に、Ｈ2 ／ＣＯ比は、水蒸気精製による製造におけるよりも低く、すなわち約２．２〜２．５である。
【０００８】
―――＞  炭化水素の部分酸化。この方法は、いずれの触媒も必要としない。この反応は、水蒸気がほとんど無いかまったく無い条件で１３００℃〜１４００℃で行われる。この方法は、発熱的ではあるが、先の方法より少ない水素しか製造しない。これが、以下の反応（１）（「水ガス反応」と称される）：
ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｈ2       （１）
にしたがって、水蒸気の存在下で触媒上でのＣＯ変換により水素製造反応を最大限まで促進する必要がある理由である。
【０００９】
したがって、水素の排他的な製造のためには、特に、製造された水素を精製するための水ガス変換反応およびＰＳＡ（圧力スイング吸着）法と結びついたときには、現在のところ、水蒸気改質が最良の方法である。
【００１０】
そのような方法のエネルギー効率は非常によい、すなわち、不可避的水蒸気を利用することにより、大きな設備については８５％に至る。
【００１１】
特定の製造ユニット以外にも、市場向け水素は、他の供給源からも由来する。すなわち：
―――＞化学的操作および精製脱水素化操作、例えば改質および接触分解で製造される水素の回収。
【００１２】
―――＞自家製造者で製造される水素の、過剰なときのその一部の転用。しかしながら、この供給源は、一方で、設定されている環境標準に合致する原料の脱硫のために、また、重質になっていく原料の水素化処理のために、水素についての増大する需要のために縮小していく傾向にある。
【００１３】
―――＞鉄鋼プラントにおけるコークス製造。
【００１４】
―――＞水素がＣｌ2 と同時に製造される塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）の電解。
【００１５】
水素原子に富む化合物の分解を用いる、特にＮＨ3 の熱分解、ＣＨ3 ＯＨの触媒による改質またはＨ2 Ｏの電気分解による小さな水素製造ユニットもまた存在する。
【００１６】
しかしながら、アンモニアまたはメタノールからの水素の製造は、常に、それらの液体生成物の配送物流を伴う。
【００１７】
さらに、アンモニア（ＮＨ3 ）は、環境に対して有害である（毒性、臭気など）汚染物質であり、この生成物に対する規制は、ますます厳しくなっている。
【００１８】
さらに、それらの製品の購入価格は、特にメタノールの場合には、方法の利益率全体を不利にする傾向がある、広い変動に供される。
【００１９】
加えて、電気分解による水素製造は、多量のエネルギーを消費し（製造される水素について約５ＫＷｈ／Ｓｍ3 ）、電気の価格が高価である国家群においては、この解決策は、約５０Ｓｍ3 ／ｈを超える製造能力については不適切である。
【００２０】
したがって、それらのさまざまの水素製造方法は、多数の欠陥を示し、現在の製造方法は、工業的な観点からは完全に満足なものとしてはみなされ得ない。
【００２１】
これまでの研究において、本出願人は、水素を製造するために天然ガスまたはＬＰＧを用い、水、水蒸気などのようなわずかな利用物しか必要としない容易なメンテナンスと適用法を提供し、少ない投資ですむ、公知の方法と比較してより優れた水素製造方法を提案したいと考えていた。
【００２２】
言い換えれば、それらの以前の研究（文献ＷＯ０１／６２６６２に記載されている）は、
−  可能であれば自己発熱反応を用いる水素製造反応を維持するためにわずかしかエネルギーを消費しない、
−  十分な炭化水素から水素への変換収率を有する、
−  コンパクトであり、少ない投資しか必要とせず、維持し、適用するのが単純である、
−  自動的な起動が可能であり、できれば現場の作業員なしに完全に安全な操作が可能である、
−  炭化水素の廉価な１次供給源の使用が可能である、
−  中規模の、すなわち、５０Ｓｍ3 ／ｈから３００Ｓｍ3 ／ｈの製造に適している
水素ガスを製造するための方法を提案することを目的とした。
【００２３】
したがって、この先行の研究により提供される解決策は、以下のように要約することができる。天然ガス、メタン、エタンまたはメタンとエタンの混合物、またはブタンとプロパンの混合物のようなＣ１〜Ｃ４化合物の群より選択される少なくとも１種の軽質炭化水素から制御された水素および一酸化炭素含有量を有するガス雰囲気を調製するための方法であって、
（ａ）水素（Ｈ2 ）および一酸化炭素（ＣＯ）を製造するために１２００℃未満の温度で、３〜２０バールの圧力で、酸素または酸素を含むガスの存在下で、少なくとも１種の炭化水素の部分接触酸化を行い、
（ｂ）少なくとも水素（Ｈ2 ）および一酸化炭素（ＣＯ）を含むガス混合物を回収し、
（ｃ）工程（ｂ）で得られるガス混合物を−２０℃ないし＋８０℃の温度への即座の（急速な）冷却に供し、
（ｄ）水素富化されたガス流を製造するために、工程（ｃ）で得られるガス混合物を分離に供し、
工程（ｂ）および／または工程（ｃ）において、ガス混合物を３〜２０バールの圧力で得る方法。
【００２４】
この方法においては、水素画分のみが利用される。しかしながら、例えば、火炎の中での燃焼により廃棄物は除去される。
【００２５】
また、言及するに価するものは、入力反応物の均質予備混合物を完全な安全性の下で調製させ得る新たな装置を反応器の頭部に組み込むことに関する２００１年１２月２０日に出願された後の文献ＦＲ０１１６５８１で報告された本出願人の研究である。
【００２６】
そして、本出願人のこれらの以前の結果は、特に、周囲温度で実質的に合成ガスを製造することを可能とする、よりコンパクトで、したがって改善された技術を提案するために、製造される合成ガスの冷却（急冷）の問題およびすす形成の誘発される危険に関してさらに改善することが必要であったことわかった。
【００２７】
したがって、本発明により提案される技術的解決は、極端に短い、すなわち、数十ミリ秒より短い、典型的には５０ｍｓより短い、２つのゾーン（反応ゾーンおよび急冷ゾーン）の間でのガス輸送時間を提供することにより、１つの同じ容器の中で、部分酸化反応および製造されるガスの急冷（この場合には直接水急冷）を行うことからなる。この急冷（即座または実質的に即座であるとみなされ得る）は、ガスの組成を即座に固定することを可能とし、ブードゥアール反応（２ＣＯ→Ｃ＋ＣＯ2 ）を制限し、したがってプロセスに対して有害であるすすの発生を制限することを可能とする。さらに、この腐食性雰囲気と接触して配置される反応器のシート金属は、「メタル・ダスチング」と呼ばれる、文献中に周知の機構による劣化が起こりやすい臨界温度範囲（７５０℃〜４５０℃）にはもはや曝されない。
【００２８】
したがって、本発明は、制御された水素および一酸化炭素含有量を有するガス雰囲気を調製するための方法であって、
（ａ）１２００℃未満の温度で、３〜２０バールの圧力で、および酸素または酸素を含むガスの存在下で、少なくとも１種の炭化水素の部分接触酸化を行って水素（Ｈ2 ）および一酸化炭素（ＣＯ）を生成させ、
（ｂ）少なくとも水素（Ｈ2 ）と一酸化炭素（ＣＯ）を含むガス混合物を回収し、
（ｃ）工程（ｂ）で得られるガス混合物を、加圧水との直接接触による−２０℃ないし＋８０℃の温度までの冷却に供し、
工程（ｂ）および／または工程（ｃ）において、ガス混合物を３〜２０バールの圧力で獲得し、
前記接触酸化反応および冷却工程（ｃ）を、１つの同じ容器（３１）の中で行い、数十ミリ秒より短い、好ましくは５０ｍｓより短いところの、接触反応と冷却の２つのゾーンの間のガス輸送時間を提供するようにすることを特徴とする方法に関する。
【００２９】
本発明による方法は、また、以下の技術的特徴の１または複数を採用し得る。
【００３０】
−  工程（ｃ）から得られるガス混合物を、水素リッチのガス流を製造するために分離工程（ｄ）に供する。
【００３１】
−  工程（ｃ）において、冷却を、冷却される混合物を加圧水のシャワー中に通じることにより行う。
【００３２】
−  炭化水素が、天然ガス、メタン、エタンまたはメタンとエタンの混合物、またはブタンとプロパンの混合物より形成される軽質炭化水素（Ｃ１〜Ｃ４）の群から選択される。
【００３３】
−  炭化水素がメタンまたは天然ガスであり、ＣＨ4 ／Ｏ2 体積流量比が好ましくは１．２〜２．１である。
【００３４】
−  工程（ｂ）および／または工程（ｃ）において得られるガス混合物が４〜２０バールの圧力にある。
【００３５】
−  工程（ａ）を６〜１２バールの圧力で行う。
【００３６】
−  酸素を含むガスが、窒素と酸素を含むガス混合物、好ましくは空気である。
【００３７】
−  触媒が不活性支持体上に堆積された少なくとも１種の金属から形成され、金属が好ましくはニッケル、ロジウム、白金および／またはパラジウムまたはそれらの金属の少なくとも１種を含む合金である。
【００３８】
−  工程（ｂ）で得られるガス混合物が、ほぼ３０〜４０（体積）％の水素、１５〜２０％のＣＯを含み、残りが窒素および存在可能な痕跡量のＣＯ2 、Ｈ2 ＯまたはＣｎＨｍ廃棄物のような他の不可避不純物であり、好ましくは、工程（ｂ）で得られるガス混合物がほぼ３１〜３４（体積）％の水素、１７〜１９％のＣＯを含み、および残りが窒素および存在可能な痕跡量のＣＯ2 、Ｈ2 ＯまたはＣｍＨｍ廃棄物のような他の不可避不純物である。
【００３９】
−  工程（ａ）を６００℃ないし１０９０℃、好ましくは８５０ないし１０００℃の温度で行う。
【００４０】
−  工程（ｄ）において、分離が、少なくとも８０％の水素、好ましくは９９．９％〜９９．９９９９９体積％の水素を含む水素リッチのガス流を製造するものである。
【００４１】
−  工程（ｄ）で行う分離を、一方で前記水素富化ガス流を、他方で廃棄ガス流を発生させるＰＳＡ法、ＴＳＡ法または１以上の膜モジュールを用いる膜透過分離により行い、前記廃棄ガス流を、有益には、電気を発生させるためにコージェネレーションユニット、好ましくはボイラーに送る。
【００４２】
−  本方法が、
（ｅ）存在し得る二酸化炭素および／または水蒸気不純物の少なくとも一部を除去し、それにより制御された含有量の水素、一酸化炭素および窒素を有するガス雰囲気を製造するために工程（ｂ）で得られるガス混合物を分離に供する
という追加の工程を備える。
【００４３】
−  工程（ｄ）で行う分離を、交互に稼動する少なくとも２つの吸着装置を用い、吸着装置の少なくとも１つが再生相にある間、吸着装置の少なくとも他方が前記水素リッチのガス流の製造相にあるＰＳＡ法またはＴＳＡ法により行う。
【００４４】
−  工程（ｄ）で行う分離を、一方で前記水素リッチのガス流を発生させ、他方で窒素、一酸化炭素、および存在可能な残留水素を主に含む廃棄ガス流を発生させる１以上の膜モジュールを用いる膜透過により行う。
【００４５】
−  前記反応と冷却の２つのゾーンの間において、反応器出口で得られるガス混合物を加速するための手段が利用可能である。
【００４６】
本発明は、さらに、制御された水素および一酸化炭素含有量を有するガス雰囲気を調製するための設備であって、
−  １２００℃未満の温度で、３〜２０バールの圧力で、酸素または酸素を含むガスの存在下で、少なくとも１種の炭化水素を酸化して水素（Ｈ2 ）および一酸化炭素（ＣＯ）を製造するために好適な部分接触酸化反応器、
−  前記反応器の出口で得られるガス混合物を、加圧水との直接接触により−２０℃〜＋８０℃の温度まで冷却するための手段
を備え、
前記反応器および前記冷却手段が、数十ミリ秒より短い、好ましくは５０ｍｓより短いところの、接触反応と冷却の２つのゾーンの間のガス輸送時間を有するように１つの同じ容器の中に配置されることを特徴とする設備に関する。
【００４７】
好ましくは、前記冷却手段は、冷却される混合物が送られるところの水のシャワーを備える。
【００４８】
本発明の態様の１つによれば、設備は、冷却手段の下流に位置して、冷却されたガスにより水滴が同伴されることを防止するために、水滴を分離するために好適なデフレクタシステムを備える。
【００４９】
本発明の有利な態様の１つによれば、設備は、好ましくは加圧された冷却水のろ過システムを備える、加圧された冷却水を供給し、再循環させるためのデバイスを備える。
【００５０】
本発明のもう１つの有利な態様によれば、設備は、反応器出口で得られるガス混合物を反応と冷却の２つのゾーンの間で加速させるために好適な、接触反応と冷却の２つのゾーンの間に位置する逆円錐型システムを含む。
【００５１】
したがって、そのような配列の利点は、特に以下であることが理解され得る。
【００５２】
・ガス組成はほとんど即座に固定される：それは劣化し得ない。というのは、本方法は熱力学的制御のもとにあるからである（この劣化は、系の熱力学が製造される合成ガスの組成を不都合に変化させる、温度の低速の低下の間に観察され得る）。
【００５３】
・すす形成のリスクが無くなる：数秒以内で（好ましくは本発明によれば２秒未満で）ガス温度が４５０℃を下回り、いわゆるブードゥアール反応は起こりえない。
【００５４】
このコンパクトさの探求領域において、ガス／ガス熱交換（作り出される温熱ガスと１つの同じ容器の中に位置する管システムに入る試薬との間の交換）により作り出される混合物の急冷を伴う、貴金属上の接触酸化による金属の熱処理のために実質的に大気圧で行われるＣＯ／Ｈ2 雰囲気の製造のための反応器に関する文献ＥＰ−９３１８４２において報告されるプラクスエアー社の研究に対してもまた参照がなされ得るものであるが、本研究者は、むしろ、熱損失ならびに触媒との接触に至る前の入力試薬間の早期の反応のリスクを制限するために、入力試薬を予備加熱するために機能する交換器と、接触反応器への試薬の導入との間の、入力試薬の短い移動時間を達成することに集中している。
【００５５】
本発明は、本明細書に添付されている図面を参照して以下に続く説明を読むことからよりよく理解されるであろう。
【００５６】
図１は、空気１（ヒーター３において予備加熱される）および天然ガス２を供給される接触反応器５を示し、該混合物は、混合器４において調製される。
【００５７】
部分接触酸化（５）は、１２００℃未満の温度、３〜２０バールの圧力で起こり、水素（Ｈ2 ）および一酸化炭素（ＣＯ）を含むガス混合物は６で回収される。
【００５８】
このガス混合物は、７で、−２０℃〜＋８０℃の温度への水冷に供される。冷却水再循環システムは８で示されている。
【００５９】
こうして冷却された混合物は、ついで、３〜２０バールの圧力の水素富化ガス流を１１で製造するために、１０で、「ＰＳＡ」タイプの分離工程に供される。
【００６０】
他方、廃棄物１２は火炎１３中で除去されることが見られる。
【００６１】
本発明による設備を示す図２において、炭化水素と酸化ガスの混合物２０は、ここに示される態様において、耐火物囲い３２の中で、不活性ビーズ２１のゾーン、触媒ゾーン２２、ついでもう１つの不活性ゾーン２３に連続して入る。
【００６２】
接触反応器の出口で、得られる（水素とＣＯを含む）混合物は、ここでは水のシャワー（スプレー）２４からなる冷却ゾーンに即座に入る。
【００６３】
この図は、明らかに、反応器３２および冷却手段が、この場合には数十ミリ秒より短い、接触反応と冷却の２つのゾーンの間のきわめて短いガス輸送時間を提供するために１つの同じ容器３１（金属囲い）の中に位置しているということを表している。
【００６４】
反応器は、ここでは、断熱材料３４の存在により断熱されている。
【００６５】
この図において観察し得るものは、本発明の態様を特徴付ける３つの特に有益な要素の存在である：
−  冷却手段の下流に位置し、冷却されたガスにより水滴が同伴されることを防止するために、水滴を分離するのに好適なデフレクタシステム３３。
【００６６】
−  反応器と冷却ゾーンとの間のガス輸送時間をさらに減少させるのにきわめて有利に機能する逆円錐型システム３５：接触反応器と冷却手段との間に位置するために、それは、一方で、製造されるガス混合物の加速を可能とし、他方で、最終的に温熱ガスと外部囲いの金属との間の接触を制限することにより効率の改善のために冷却手段（水のシャワー）の中心で実質的にガス混合物の注入を可能とする。
【００６７】
−  加圧された冷却水を容器の底部とシャワー手段との間に供給し再循環するためのループ（２６，２７）。このループもまた、有利には、すすの粒子および／または本方法から発生する触媒微粉末の粒子を捕捉するために好適なろ過システムを備える。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本出願人の以前の研究による水素製造設備の断面図。
【図２】本発明を実施するための設備の断面図。
【符号の説明】
【００６９】
１…空気、２…天然ガス、３…ヒーター、４…混合器、５…接触反応器、１２…廃棄物、１３…火炎、２０…混合物、２１…不活性ビーズ、２２…触媒ゾーン、２３…不活性ゾーン、２４…水のシャワー、２６，２７…ループ、３１…容器、３２…耐火物囲い、３３…デフレクタシステム、３４…断熱材料、３５…逆円錐型システム
【図１】
2006510565.tif 000003
【図２】
2006510565.tif 000004
【国際調査報告】
2006510565.tif 000005
2006510565.tif 000006
2006510565.tif 000007
2006510565.tif 000008
2006510565.tif 000009
2006510565.tif 000010