(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタンを加熱して分解し炭素と水素とを生成する反応管と、該反応管を加熱する加熱手段とを有する反応装置において、反応管出口に設置された炭素を捕集する炭素捕集器と、上記炭素捕集器の水素出口に設置された炭素捕集用ネットとを有することを特徴とする反応装置。
【請求項２】
請求項１において、上記炭素捕集用ネットがポリアミド合成繊維であることを特徴とする反応装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記炭素捕集器が、上記炭素捕集用ネットからの炭素を受ける受け皿と、該受け皿を引き出す引き出し口と、該引き出し口を開閉自在に覆う蓋部とを有することを特徴とする反応装置。
【請求項４】
請求項１乃至３において、上記反応管が、出口を下向きに鉛直方向に設置された反応管であり、且つ上記炭素捕集器が、上記反応器下側に反応器と直列に設置されることを特徴とする反応装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反応装置に関し、特にＣＨ4 の熱分解により生成する炭素を簡易に捕修し、連続運転を可能にしたサバチエ第２反応装置に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
サバチエ第２反応と称される、メタン（ＣＨ4 ）分解反応においては、１２００℃以上と高温の熱分解により、ＣＨ4 →Ｃ＋２Ｈ2 の反応が進み、炭素（Ｃ）が生成する。
【０００３】
従来の反応装置の概略を図７に示す。
図７に示すように、反応容器０１内でカーボン（炭素）０２が生成すると、反応管０３内が上記炭素０２により閉塞を起こし、運転不能になったところで、運転を停止し、新規反応管０３と取り換えて運転を再開している。
このため、新規反応管０３にその都度取り換えることとしているので、連続運転ができず、効率的ではなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する［請求項１］の反応装置の発明は、メタンを加熱して分解し炭素と水素とを生成する反応管と、該反応管を加熱する加熱手段とを有する反応装置において、反応管出口に設置された炭素を捕集する炭素捕集器と、上記炭素捕集器の水素出口に設置された炭素捕集用ネットとを有することを特徴とする。
【０００７】
［請求項２］の反応装置の発明は、請求項１において、上記炭素捕集用ネットがポリアミド合成繊維であることを特徴とする。
【０００８】
［請求項３］の反応装置の発明は、請求項１又は２において、上記炭素捕集器が、上記炭素捕集用ネットからの炭素を受ける受け皿と、該受け皿を引き出す引き出し口と、該引き出し口を開閉自在に覆う蓋部とを有することを特徴とする。
【０００９】
［請求項４］の反応装置の発明は、請求項１乃至３において、上記反応管が、出口を下向きに鉛直方向に設置された反応管であり、且つ上記炭素捕集器が、上記反応器下側に反応器と直列に設置されることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態についてサバチエ第２反応装置を例にして説明するが、本発明は炭素（カーボン）による閉塞が発生するような反応装置のいずれにも適用でき、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１１】
図１は本実施の形態にかかるサバチエ第２反応装置の反応装置の正面図である。図２はその側面図である。図３はその平面図である。図４は炭素捕集器の正面断面図である。図５はその側面図である。図６は図４のVI-VI 線断面図である。
【００１２】
これらの図面に示すように、本実施の形態にかかるサバチエ第２反応装置は、メタンを加熱して分解し炭素と水素とを生成する反応管１１と、該反応管１１を加熱する加熱手段である熱電対１２を備えた反応炉１３とを有する反応装置において、上記反応管１１出口に設置された炭素を捕集する炭素捕集器１４と、該炭素捕集器１４の内部に設置された反応管出口から排出される炭素を受ける受け皿１５と、該炭素捕集器１４に設置された受け皿１５を引き出す引き出し口１６と、該炭素捕集器に設置された引き出し口を開閉自在に覆う蓋部１７とを有するものであり、上記反応管１１の出口側には、該出口を閉鎖する手段である切替バルブ１８を有している。
上記反応装置は枠２１内に設けられた上部保持金具２２及び下部保持金具２３により、上部シール金具２４及び下部シール金具２５によって保持されている。なお、図中符号２６，２７はフィルタを図示する。
【００１３】
上記構成の反応装置において、メタン（ＣＨ4 ）を導入して、上記反応炉１２で反応管１１を１２００℃以上に加熱する。
該加熱された反応管１１内にＣＨ4 を流すと、ＣＨ4 →Ｃ＋２Ｈ2 の反応に基づき、反応管１１内で炭素（Ｃ）と水素（Ｈ2 ）とが生成し始める。
炭素生成の反応は、ほとんどが気相反応である。よって、反応管１１の中で気流により重なりながら、炭素が生成してくる。この炭素の粒子径は１μｍ程度であり、非常に微粒子である。
【００１４】
この生成した炭素は下流側に設置された炭素捕集器１４に入り、図４に示すように、その一部は自重により、内部に設けられた受け皿１５の底部にトラップされる。
しかしながら、前述したように炭素微粒子が非常に小さいことから、一部は気流に乗ったままとなる。
【００１５】
よって、このまま、流れに乗っていくと、下流部の配管内等を詰まらせることになる。このため図４に示すように、炭素捕集器１４のガス排出口３１側に炭素捕集用ネット（以下「捕集ネット」という）３２がネット固定手段３３により設置されている。なお、図４中、符号３４はガス導入口フランジ、３５はガス排出口ヘルール、３６はガス排出口、３７はガスケット、３８は取手、３９は固定脚を各々図示する。
【００１６】
上記捕集ネット３２は、メッシュ状の細かな繊維であり、例えばストッキング等に使用されるポリアミド合成繊維（ナイロン）であるが、静電気を帯びており伸縮自在なものであれば本発明はこれに限定されるものではない。
この捕集ネット３２は、それ自身静電気を帯びており、また伸縮自在であることから、気流に乗ってきた炭素は該捕集ネット３２の静電気力により、確実に捕集され、下流側への移動がほとんどなくなる。
また、捕集ネット３２自身が伸縮自在であることから、ある程度炭素が捕集されてくると、徐々に捕集ネット３２は伸び広がり、やがては、蓄積された炭素自身の自重により、該炭素が炭素捕集器１４内の受け皿１５内に落下し、捕集ネット自身はまたもとの状態に戻る。
【００１７】
また、気相反応以外の固相反応としても反応管の中で炭素は生成する。
これは、反応管１１の壁面に炭素生成が起こりはじめることを意味する。  この炭素はある程度成長してくると、自重により壁面から剥がれ落下し、炭素捕集器１４内にトラップされる。
この固相反応の炭素を捕集するために、反応炉は縦型とするのが好ましい。
【００１８】
さらに、固相反応による炭素のなかでは、炭素捕集器１４内に落下もせず、反応管１１内にこびりつくようなものもでてくる。この炭素については、捕集困難である。
但し、このまま放置しておくと、やがては閉塞の原因につながるため、図１，２に示すように、反応管１１と炭素捕集器１４の間に設置されている切替バルブ１８を所定時間の経過後に切り換えて、炭素捕集器１４側への流路を閉塞したのち、反応器１１の温度を約１２００℃から約８００℃位まで降下させた後、空気を送給させて、反応管１１内の炭素を燃焼除去することとしている。
【００１９】
以上のような、運転を行うことでサバチエ第２反応装置を炭素の閉塞による運転不能から防御でき、連続して運転することが可能となる。
【００２０】
また、炭素捕集器１４には、図４に示すような炭素受け皿１５が内部に設置されており、炭素捕集器１４の前面部の蓋１７を外すことでこの受け皿１５を引き出すことができ、中に捕集された炭素を取り出して、適宜廃棄すことができる。炭素を受け皿１５の中より取り除いた後、再び設置し、反応処理を続ける。
【００２１】
以上のシステムにより、サバチエ第２反応装置の連続運転を可能にすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、［請求項１］の反応装置の発明は、メタンを加熱して分解し炭素と水素とを生成する反応管と、該反応管を加熱する加熱手段とを有する反応装置において、反応管出口に設置された炭素を捕集する炭素捕集器と、上記炭素捕集器の水素出口に設置された炭素捕集用ネットとを有するので、気流に乗ってきた炭素は該ネットに確実に捕集され、下流側への移動がほとんどなくなる。
【００２５】
［請求項２］の反応装置の発明は、請求項１において、上記炭素捕集用ネットがポリアミド合成繊維であるそれ自身静電気を帯びており、また伸縮自在であることから、気流に乗ってきた炭素は該ネットの静電気力により、確実に捕集され、下流側への移動がほとんどなくなる。また、ネット自身が伸縮自在であることから、ある程度炭素が捕集されてくると、徐々にネットは伸び広がり、やがては、蓄積された炭素自身の自重により、該炭素が炭素捕集器内の受け皿内に落下し、ネット自身はまたもとの状態に戻り、連続して炭素の捕集が可能となる。
【００２６】
［請求項３］の反応装置の発明は、請求項１又は２において、上記炭素捕集器が、上記炭素捕集用ネットからの炭素を受ける受け皿と、該受け皿を引き出す引き出し口と、該引き出し口を開閉自在に覆う蓋部とを有するので、蓋を外すことで受け皿を引き出すことができ、中に捕集された炭素を取り出して、適宜、捕集された炭素を外部に取り出すことができる。
【００２７】
［請求項４］の反応装置の発明は、請求項１乃至３において、上記反応管が、出口を下向きに鉛直方向に設置された反応管であり、且つ上記炭素捕集器が、上記反応器下側に反応器と直列に設置されるので、反応管内の壁面に炭素が付着した場合でも、自重により壁面から剥がれ落下し、炭素捕集器内にトラップされ、反応管内に生成する閉塞の原因となりうる炭素も燃焼除去される。以上より、本発明によれば、メタンの熱分解反応であるサバチエ第２反応装置に適用することで長期に亙っての連続運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反応装置の正面図である。
【図２】その側面図である。
【図３】その平面図である。
【図４】本発明の炭素捕集器の正面断面図である。
【図５】その側面図である。
【図６】図４のVI-VI 線断面図である。
【図７】従来技術にかかる反応装置の概略図である。
【符号の説明】
１１  反応管
１２  熱電対
１３  反応炉
１４  炭素捕集器
１５  受け皿
１６  引き出し口
１７  蓋部
１８  切替バルブ
２１  枠
２２  上部保持金具
２３  下部保持金具
２４  上部シール金具
２５  下部シール金具
２６  ，２７  フィルタ
３１  ガス排出口
３２  捕集ネット
３３  ネット固定手段
３４  ガス導入口フランジ
３５  ガス排出口ヘルール
３６  ガス排出口
３７  ガスケット
３８  取手
３９  固定脚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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