烃分解用结构体催化剂的设计及布置方法、烃分解反应装置的制造方法、烃分解反应装置及反应炉

技术领域

本发明涉及烃分解用结构体催化剂的设计及布置方法、烃分解反应装置的制造方法、烃分解反应装置及反应炉。

背景技术

以往，作为向催化剂传递热的方法，已知有通过通电等进行的直接加热、热传导、对流、热辐射这四种。

其中，已知热辐射在被热传导率差的空间隔开的催化剂的加热方面优异，这也可从太阳光越过无热传导的宇宙空间和热传导率差的大气层而直接照射我们的皮肤带来灼热感获知(专利文献1)。

由天然气或石脑油生成氢的热分解反应是吸热反应，尤其是水蒸气重整反应是大的吸热反应，因此对高效加热催化剂的要求高，进行了将主要着眼点放在热的有效利用上的多个反应炉结构的研究、提案(专利文献2和专利文献3)。

水蒸气重整：CH

直接分解：CH

水蒸气重整催化剂为粒状催化剂时，通常被填充在用隔壁隔开从而供原料气体流通的一定空间内，来自燃烧器的热传递到该隔壁，通过原料气体的对流传热从隔壁传递到1个粒状催化剂，通过来自该1个粒状催化剂的热辐射或通过原料气体的对流的传热等使填充的其它粒状催化剂被加热(非专利文献1)。在这样的催化剂床反应炉系统中，催化剂层内的传热形态主要是经由流体的对流传热，因此热效率差，需要将原料气体(烃和水蒸气)预热至500℃附近(例如专利文献5、专利文献6等)。另外，催化剂层内的压力损失也较大，存在负荷变化时或启动时的响应性、对反应场的升温、温度变化的追随性迟缓的问题，另外，为了向反应管内的催化剂供热，还存在不得不加长反应管而造成装置容易大型化的问题。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-229530号公报

专利文献2：日本特开2001-031403号公报

专利文献3：日本特开2000-178004号公报

专利文献4：国际公开第2020/090245号小册子、图7b

专利文献5：日本特开2004-83332号公报

专利文献6：日本特表2019-529318号公报

非专利文献

非专利文献1：福原，“烃重整用的金属蜂窝型结构体催化剂的开发和向下一代紧凑型氢制造器的应用”，ENEOS Technical Review，第53卷第3号，94-100页

发明内容

发明所要解决的问题

在加热水蒸气重整用的板状催化剂时，有首先利用沿着反应炉的周围或铅垂方向中心线布置的加热器加热反应气体，经由高温的反应气体加热整个催化剂59的方法(专利文献2、专利文献4、图10)、以与加热器隔壁直接接触的方式布置结构体催化剂，利用直接热传导加热催化剂的方法(非专利文献1)。然而，鉴于催化反应仅在结构体催化剂表面附近的边界膜附近发生，认为在边界膜附近外的加热的反应气体对反应没有贡献，前一种方法具有大的能量损失，期望更高效的加热方法。后一种方法具有加热器隔壁与催化剂组分之间的相容性问题、由于催化剂劣化而需要更换整个加热器隔壁的问题、催化剂面积的限制等，并且从实用性的观点来看，该方法存在较大阻碍。

鉴于上述现状，本发明的目的在于提供用于以现有比实现高效的热利用的烃分解用结构体催化剂的设计及布置方法、烃分解反应装置和反应炉及其制造方法。

解决问题的技术手段

为了实现上述目的而完成的本发明的一个方面是一种烃分解反应装置，包括：烃分解用结构体催化剂，其具有当在反应室内适当布置时反应气体能够从一端向另一端流通的结构；以及热源，其布置在上述反应室的内部或外部，能够加热上述烃分解用结构体催化剂，在与反应气体的流动方向垂直的截面视图中，上述烃分解用结构体催化剂具有包围将上述烃分解用结构体催化剂与上述热源隔开的边界壁面或边界边的形状。根据该构成，成为在同一催化剂表面或相邻催化剂表面能够没有遗漏地承接沿法线方向放出的辐射热，而且能够承接沿法线方向以外放出的辐射热的一部分的结构，仅边界膜附近的反应气体被因辐射热而加热了的催化剂板加热，能够实现高效的热利用。

在上述烃分解反应装置中，上述形状优选是以相对于边界壁面的法线或相对于包含边界边的假想圆筒侧面的法线上的一点为起点，并相对于该法线对称的形状。根据该构成，成为任意的催化剂表面一旦吸收再放出的辐射热、或者反射的辐射热被同一催化剂表面或相对于法线处于对称关系的其它催化剂表面承接的概率高的结构，能够实现更有效利用辐射热的高效的热利用。

在上述烃分解反应装置中，上述热源优选在上述反应室的内部被收容于在与反应气体的流动方向垂直的截面视图中占据大致中央位置的加热器收纳部内。根据该构成，与加热反应室的外边缘的情况相比，由于待加热表面积小，且与低温的外部气体分离，因此放热损失小，在利用辐射热的情况下有利。

在上述烃分解反应装置中，热源优选为蓄热式辐射管燃烧器，被收容于在与反应气体的流动方向垂直的截面视图中占据大致中央位置的方形加热器收纳部内。根据该构成，能够发挥热效率高的蓄热式辐射管燃烧器的特性，同时能够仅对有助于反应的催化剂表面进行有效地加热。

本发明的另一方面为包括上述烃分解反应装置的烃直接分解用反应炉。如果是上述构成，则不需要水蒸气重整所必需的水蒸气加热器、原料气体预热器、CO转化装置、CCS装置，与现有的氢发生装置相比，能够压倒性地小型化。另外，在热平衡等方面，也认为由于不需要原料气体等的预热等或高压化而有利。

烃直接分解用反应炉优选还包括第二结构体催化剂，其能够通过对流与从所述另一端排出的未反应的反应气体接触。通过组合使用反应气体从一端向另一端流通的所谓的透过型的结构体催化剂及通过对流可与反应气体接触的第二结构体催化剂，可以维持恒定的生产速度，同时减少未反应的反应气体的比例，从而提高转化率。

烃直接分解用反应炉还包括氢精制模块，其用于通过选择性排出反应炉内的氢来降低反应炉内的氢分压，促进烃的分解反应。根据上述构成，通过降低炉内的氢气浓度，可以在氢气生成侧促进烃直接分解反应。

本发明的另一方面为一种烃分解用结构体催化剂的设计及布置方法，包括：确定反应室的形状以及热源在该反应室的内部或外部的形状和布置；将第一形状的烃分解用结构体催化剂布置于第一坐标系的第一位置；计算或实测第一形状的烃分解用结构体催化剂每单位时间受到的辐射热(E1)；使第一形状的烃分解用结构体催化剂变形、和/或移动坐标系；确认当在反应室内布置了变形后和/或坐标移动后的烃分解用结构体催化剂时反应气体能够从一端向另一端流通；确认存在于所述反应室内的变形后和/或坐标移动后的烃分解用结构体催化剂每单位时间受到的辐射热(E2)大于所述第一形状的烃分解用结构体催化剂每单位时间受到的辐射热(E1)。根据该设计及布置方法，即使在相同的催化剂面积下，也能够实现通过辐射热而更局部地以催化剂表面为主体进行高温加热的催化剂的设计及布置，即使不考虑反应气体的热传导、对流等其他加热因素也能够实现高效的热利用。此外，将E2-E1为正值作为条件，通过重复使烃分解用结构体催化剂的形状变形和确认辐射热值，可以使烃分解用结构体催化剂的形状和布置最优化。

本发明的另一方面是一种烃分解反应装置的制造方法，其包括上述烃分解用结构体催化剂的设计及布置方法。根据该制造方法，即使是相同的催化剂面积，也能够实现通过辐射热而更局部地以催化剂表面为主体进行高温加热的催化剂的设计及布置，即使不考虑反应气体的热传导、对流等其他加热因素也能够实现高效的热利用。

发明的效果

根据本发明，通过直接向催化剂表面施加热，并且仅将发生实际化学反应的催化剂的边界膜附近的温度升高至反应温度，可以提高烃分解用结构体催化剂的加热效率，降低反应炉温度，并且在一些情况下，可以使用耐热温度低的廉价结构材料作为反应炉原料。

附图说明

图1是本发明的烃分解反应装置的第一实施方式的B-B截面视图。

图2是图1的下端开口圆筒内的A-A放大截面视图。

图3(a)是第二实施方式的布置了催化剂的侧面照片，图3(b)是第二实施方式的布置了催化剂的A-A端面图。

图4是从与反应气体的流动方向垂直的截面观察第三实施方式的催化剂布置的截面视图。

图5(a)是第四实施方式的布置了催化剂的C-C端面图，图5(b)是第四实施方式的布置了催化剂的A-A截面视图，图5(c)是第四实施方式的布置了催化剂B-B截面视图。

图6是第五实施方式的反应炉的示意图。

图7是示出实验例1的修饰加工后的催化剂板的布置的截面视图。

图8是实验例1的结果曲线图。

图9是实验例3的结果曲线图。

图10是示出以往的催化剂构成例的截面视图。

具体实施方式

以下，对本说明书中使用的“用语”进行定义。

在本说明书中，“烃分解用结构体催化剂”是指烃的水蒸气重整反应的全部或一部分的反应工艺、或者烃的直接分解反应的全部或一部分的反应工艺的结构体催化剂。烃优选为甲烷、乙烷、丙烷或石脑油。

在本说明书中，“结构体催化剂”是选自板(不仅包括平板，还包括对平板实施了任意加工，如弯曲、弯折、冲孔、切口、压花加工等的板)、多孔体、蜂窝体(整体型)、毛毡、网状物、织物或膨胀金属的结构体本身作为催化剂发挥作用的催化剂，或基于该结构体的催化剂。作为基于结构体的催化剂，通常是指通过将具有蜂窝状等形状的基材浸渍在含有催化剂成分的浆料中而获得的催化剂，但是也可以是通过热喷涂、镀覆等在结构体上形成露出的非负载型催化剂层(镀层、热喷涂层)的催化剂。

在本说明书中，“反应气体的流动方向”是指从较远处观察，在反应室内反应气体流动的直线或曲线的流通方向。因此，为了促进搅拌接触，应该注意即使在通过对催化剂实施突起等修饰加工或在流路上放置挡板而使反应气体的流动产生局部的、微观的路径变化的情况下，从较远处观察，该局部的、微观的流动的变化未必与反应气体流动的方向一致。

在本说明书中，“边界壁面”是指用于定义线性热辐射体和/或法线向量的宏观几何边界壁面。因此，不考虑壁面的微细的表面状态。另外，“边界壁面”可以是发热源的表面本身，也可以是将发热源与反应室内的空间隔开的圆筒形隔壁或截面长方形的中空隔壁的壁面。

在本说明书中，“边界边”是指在与反应气体的流动方向垂直的截面观察下，热源、隔壁为长方形或正方形的情况下的各边。

在本说明书中，“假想圆筒侧面”是指在考虑包含边界边的假想圆筒时的该假想圆筒的侧面。

在本说明书中，“相对于边界壁面的法线或相对于包含边界边的假想圆筒侧面的法线”不是指所有的法线，而是指所选择的特定的法线。

以下，适当参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(第一实施方式-将催化剂布置成相对于法线左右对称的装置)

图1所示的典型的烃分解反应装置1具备在生成物排出容器2中插入了规定发生烃分解反应的区域3的下端开口圆筒4的结构，还具备：贯通位于下端开口圆筒4的上端的盖5而将反应气体供给到下端开口圆筒4的上部的供给管6；贯通位于生成物排出容器2的上端的盖7而将含有生成气体的气体排出的排出管8；具有当布置在下端开口圆筒4内时反应气体能够从上端向下端流通的结构的烃分解用结构体催化剂9；贯通下端开口圆筒4的上盖5的大致中央，且内部向铅垂方向下方延伸的有底筒11；以及收容于该有底筒11的热源10。

如图2所示，在与反应气体流动的铅垂方向垂直的截面视图中，本实施方式中的烃分解用结构体催化剂9呈菊花状的轮廓形状，包围有底筒11的外壁面(边界壁面)。菊花是使2片弯曲的催化剂面对面而得到的花瓣23片以相邻的花瓣彼此从内侧端朝向中央部一体化的方式组合而构成的。花瓣的前端点14位于相对于边界壁面12的法线13上，以此为起点形成相对于法线13对称的曲线。从侧面观察，2片弯曲的催化剂的一边在相当于花瓣前端的部分对接。

(第二实施方式-将催化剂布置成相对于法线左右对称的装置)

图3(a)所示的第二实施方式与第一实施方式的不同点在于，在与反应气体流动的铅垂方向垂直的截面视图中，如图3(b)所示，对包围有底筒11的圆筒形状的烃分解用结构体催化剂19进行波形加工(波纹加工)。在该布置中，在与反应气体流动的铅垂方向垂直的截面视图中，催化剂19形成以相对于边界壁面12的法线15上的一点16为起点，并相对于该法线15对称的曲线或直线的形状。

(第三实施方式-将催化剂布置成相对于法线左右非对称的装置)

图4所示的第三实施方式与第一实施方式的不同点在于，在与反应气体流动方向垂直的截面视图中，以相邻的催化剂板29a、29b之间不产生间隙的方式在有底筒11周围布置15片弯折成L字型的催化剂板29，由此包围边界壁面12。在该布置中，催化剂29“倾斜”地横穿相对于边界壁面12的法线17a、17b，形成以相对于边界壁面12的法线17a、17b上的一点18a、18b为起点，并相对于该法线非对称的曲线或直线的形状。

(第四实施方式-在蓄热式辐射管燃烧器周围具备催化剂的装置)

在图5所示的第四实施方式中，热源20是一种蓄热式辐射管燃烧器27，其具备：从侧面看大致呈W字形的辐射管22；配设在该辐射管22的两端部上的一对气体燃烧器24；以及设置在上述辐射管22的两端部的一对蓄热器26。燃烧器27的整个管22被收容在长方体的加热器收纳部25内。反应气体的流动方向为朝向图5(a)的纸面里侧的方向、图5(b)和图5(c)的纸面从上向下的方向，在与反应气体的流动方向垂直的截面视图中，在加热器收纳部25的四个侧壁面和四个侧边的周围分别紧贴布置U字形和马蹄形的烃分解用结构体催化剂39，使得在使它们的开口部朝向同一方向的状态下相邻的催化剂板39a、39b、39c之间不产生间隙。在该布置中，催化剂39a、39b、39c的形状包括：在图5(a)所示的反应气体流动的铅垂方向垂直的截面视图中，以相对于边界壁面32的法线37a上的一点38a为起点，并且相对于该法线37a对称的形状、和以相对于在内侧包含边界边33的假想圆筒侧面34的法线37b上的一点38b为起点，并且相对于该法线37b非对称的形状。

(第五实施方式-收容多个标准化的催化剂模块的反应炉)

图6所示的第五实施方式的反应炉62具有作为标准化的催化剂模块的烃分解反应装置61a、催化剂模块61b以及粗纯化装置65。

烃分解反应装置61a包括：作为热源的单端辐射管燃烧器67、以围绕燃烧器67周围的方式布置的图3所示波形催化剂19(第一结构体催化剂)、以及在收容了波形催化剂19的上端部的状态下能够导入反应气体的引导筒64a。原料气体由于从上端向下端通过波形催化剂19的内侧，因此该装置61a是一种气体透过型催化剂，但与图1的下端开口圆筒4不同，通过引导筒64a成为仅覆盖催化剂的上部的套筒状，从波形催化剂19的下端逸出的原料气体也与波形催化剂19的外侧接触，从而在整个反应炉62中扩散。

催化剂模块61b与烃分解反应装置61a的不同之处在于，其包括能够通过对流与从烃分解反应装置61a的下端排出的未反应的反应气体接触的第二结构体催化剂69以及从上方保持第二结构体催化剂69的保持筒64b，第二结构体催化剂69不围绕燃烧器67。

作为第二结构体催化剂69，可以使用与第一结构体催化剂19相同或不同的材料。由于在被结构体包围的中心可以不具备热源，因此作为第二结构体催化剂，可以选择板(不仅包括平板，还包括对平板实施了任意加工，如弯曲、弯折、冲孔、切口、压花加工等的板)、多孔体、蜂窝体(整体型)、毛毡、网状物、织物或膨胀金属中与第一结构体催化剂19的结构不同的结构。

作为第二结构体催化剂69的加热方法，可以将其设置在面向气体透过型催化剂的位置从而利用气体透过型催化剂产生的辐射热，或者可以利用炉内高温气体的对流来加热催化剂表面。

在反应炉62的上端面连接有将反应气体供给到上述烃分解反应装置61a的反应气体供给管66a。另外，在烃分解反应装置61a中，设置有向燃烧器67供给燃烧用气体的燃烧气体导入管66b和供给空气的鼓风机68。

在原料气体供给管66a与原料气体供给源71之间设置有脱硫器63。通过设置脱硫器63，能够除去作为加臭剂添加至城市煤气或LPG中的硫化合物，预防结构体催化剂中毒或性能劣化。

在反应炉62的下端面连接有在上述烃分解反应装置61a和催化剂模块61b中生成的生成碳的排出回收装置72。

典型的排出回收装置如专利文献4所示，包括：减压室，其通过通风孔与反应炉的反应炉下部开口连通；第一开关阀，其能够打开和关闭通风孔；回收箱，其经由通道与减压室连通；第二开关阀，其能够打开和关闭通道；以及减压泵，其与回收箱连通。

粗纯化装置65是降低反应炉62内部的氢浓度，并且使排出到反应炉62外的氢浓度高于炉内浓度的装置，作为其材料，可以列举出日本特开2020-142160号、日本特开2006-007134号公报等中记载的担载或支承于由α-氧化铝、γ-氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氮化硅、碳化硅、二氧化钛、沸石等陶瓷材料、或镍、铜、铁、锌及它们的合金等金属材料构成的多孔质基材的、控制了细孔的二氧化硅膜、钯(Pd)膜、钯合金(PdAg、PdCu等)膜、钒膜、锆/镍合金膜、沸石膜等。

经过粗纯化装置65的氢浓度高的生成气体利用泵73暂时储存在罐74中，通过变压吸附器(PSA)75进行精密纯化后，成为产品氢。作为变压吸附器(PSA)，可以使用市售品。

通过PSA75分离的甲烷可以通过未图示的回流配管合流到反应气体导入管66中，作为反应气体再利用。

(烃分解用结构体催化剂的设计及布置方法)

烃分解用结构体催化剂的设计及布置方法(以下，称为本方法)也是本发明的另一方面。以下，对各步骤进行说明。

本方法包括确定反应室的形状以及热源在该反应室的内部或外部的形状和布置的步骤(S1)。作为反应室的形状，可以采用管式反应炉、固定层式反应装置或填充层催化剂反应装置的典型的反应室形状。热源的形状和布置例如为在反应室的内部以在与反应气体的流动方向垂直的截面视图中占据大致中央位置的方式布置的有底圆筒形状。

本方法包括将第一形状的烃分解用结构体催化剂布置于第一坐标系的第一位置的步骤(S2)。在本步骤的初始设定中，如图10所示，将第一形状设置为板状催化剂，在与反应气体的流动方向垂直的截面视图中，第一坐标系的第一位置可以呈放射状，即，可以设置在包含相对于将热源与反应室分开的边界壁面的法线的面上。作为替代，也可以将第一形状设为两端开口的圆筒形状。

本方法包括计算或实测第一形状的烃分解用结构体催化剂每单位时间受到的辐射热(E1)的步骤(S3)。在本步骤中，在计算辐射热的情况下，能够根据已知的数据确定物体的辐射率，并根据斯蒂芬-波尔兹曼定律模拟计算辐射热。在实测时，也可以使用热成像仪、热电偶等观察催化剂表面各处的温度分布、温度上升速度等来计算辐射热。另外，在实测的情况下，为了不考虑反应气体的热传导、对流等其他加热因素，优选使反应室内为真空来进行辐射加热，但为了接近实际的条件，也可以使反应气体充满或流通来进行辐射加热。

本方法包括使第一形状的烃分解用结构体催化剂变形、和/或移动坐标系的步骤(S4)。本步骤在实测的情况下，变形实际上是进行了变形，移动坐标系例如通过机架上的位置变更、倾角变更来进行。位置的改变和倾角的改变例如通过以下方式实现：在机架的上端和下端设置大直径环和小直径环，沿径向呈放射状地设置连结大直径环和小直径环的桥，在各桥上以上端的桥和下端的桥对置的方式以一定间隔形成齿，上下独立地改变夹入催化剂的上下端部的齿间位置。在计算时，通过在计算机上进行变形，移动坐标系来实现。

本方法包括确认当在反应室内布置了变形后和/或坐标移动后的烃分解用结构体催化剂时反应气体能够从一端向另一端流通的步骤(S5)。流通确认例如可以在计算机上在假想的反应室的规定位置设置假想的反应气体的导入口和假想的催化剂，模拟流体是否从催化剂的一端向另一端移动，也可以在现实的反应室的规定位置设置反应气体的导入口，确认反应气体是否从催化剂的一端向另一端流通。需要说明的是，进行模拟时，为了保证反应气体能够从一端向另一端流通，只要设计上允许，在移动烃分解用结构体催化剂的坐标系时，也可以移动反应室中的反应气体的导入口。

本方法包括确认存在于反应室内的变形后和/或坐标移动后的烃分解用结构体催化剂每单位时间受到的辐射热(E2)大于所述第一形状的烃分解用结构体催化剂每单位时间受到的辐射热(E1)的步骤(S6)。辐射热是否变大的确认是通过如下方式进行的：在实测的情况下，通过比较与使用热成像仪、热电偶等在催化剂表面测定E1的部位相同的部位的温度分布、温度上升速度等来实现，在计算的情况下，基于已知的数据确定物体的辐射率，并根据斯蒂芬-波尔兹曼定律进行模拟计算来实现。

以下，对使用上述结构体催化剂的装置的实施例进行详细描述。

(实验例1-基于使用修饰加工过的催化剂板的内部加热式反应炉的反应试验)

沿着圆筒形的SUS304制透过型小型反应炉的铅垂方向中心轴插入收容有2kW加热器(三洋热工业株式会社制)的加热器收容筒11，在相对于甲烷的流动方向垂直的截面视图中，将46片厚度0.6mm×宽度37mm×长度200mm的催化剂板49(镍系金属催化剂)如图7所示那样以相同朝向且相同弯曲度弯曲的方式布置固定在加热器收纳筒11周围，并且在催化剂板49设置用于促进搅拌接触的突起46。催化剂的几何总面积在正反面为0.68m

反应炉温度上升至600℃附近后，以从贯通炉的上盖的甲烷供给管成为与催化剂平行的流动的方式，在压力0.3MPa下、并将流量设为1000mL/分钟一边导入甲烷，一边在加热器温度950～1000℃下实施甲烷直接分解反应实验约2小时25分钟。

氢浓度是利用设置于炉的周壁下端的放出大气的生成气体排出管8上安装气体热传导式气体分析器(零点气体：城市煤气13A、量程气体：氢100％、气体流量：1.0L/min、株式会社Chino制)而测定的。结果示于图8。但是，加热器温度接近950℃，但反应炉温度低至650℃，因此催化剂板49的边界膜部没有被充分加热，因此氢制造效率低。

即使中途将加热器温度从950℃提高到1000℃，催化剂的氢制造效率至多是10％，因此中止了实验。

(实验例2-将催化剂布置成截面视图呈菊花状的辐射加热试验)

将与实验例1相同大小的两张催化剂板作为一组，使其彼此相对弯曲，在加热器收纳筒周围布置23组，将相邻的板的相对的边彼此对接焊接固定，由此，在相对于甲烷的流动方向垂直的截面视图下，形成菊花状的轮廓形状(图2)。

在大气开放的状态下驱动放入加热器收容筒的加热器，通过热成像观察催化剂，可知加热器的热从花瓣的根叉附近到前端附近在接受热辐射(辐射热)的整个面上均匀地扩散，在相对于反应气体的流动方向垂直的截面视图中，烃分解用结构体催化剂具有以相对于边界壁面的法线上的一点为起点左右对称的形状，由此，成为在一个催化剂板表面反射的热辐射也容易被另一个催化剂板承接的形状。另一方面，催化剂板的与接受热辐射的面相反一侧的面为低温，可知发生了催化剂板表面的局部加热。

(实验例3-利用如图2那样布置有催化剂的内部加热式反应炉的反应试验)

将如实验例2那样布置的几何学总面积在正反面为0.68m

需要说明的是，本发明的实施方式不限于上述实施方式，另外，上述实施方式中说明的全部构成并不一定是本发明的必要条件。本发明在不脱离其技术思想的范围内，只要属于该技术范围，就可以采用各种改变等方式。例如，在第四实施方式中，加热器收纳部25不是必须的，将其省略热效率也较好。如在真空热处理炉中直接布置蓄热式辐射管那样，只要燃烧器的气密性足够高就无需加热器收纳部25。另外，虽然第二结构体催化剂69仅其上部收容于保持筒64b，但也可以使其露出于反应炉62。

工业上的可利用性

本发明的烃分解反应装置通过在后段安装提高生成气体中所含的氢纯度的装置，可适用于通过现场站等向搭载有固体高分子型燃料电池[PEFC]的燃料电池车供给氢。

另外，近年来，除了氢以外，可以活用城市煤气基础设施而直接利用甲烷的固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell：SOFC)受到关注。在SOFC中，以往认识到因甲烷的热分解反应引起的碳向金属镍表面的析出、由生成的CO向金属镍表面的吸附引起的电极反应阻碍作用所导致的性能降低的问题(佐藤等著，“从燃料电池·甲烷利用技术的观点出发”，J.Plasma Fusion Res.Vol.87，No.1(2011)36-41页)，如果利用本发明的烃分解反应装置作为在其前段布置的燃料重整器，则有望实现SOFC中的析出碳的降低或长寿命化。

符号说明

1、61a 烃分解反应装置

61b 催化剂模块

62 反应炉

2 生成物排出容器

3 区域

4 下端开口圆筒

5、7 盖

6、66a 反应气体供给管

8 排出管

9、19、29、39a、39b、39c、49、59、69 烃分解用结构体催化剂

10、20 热源

11 有底筒(加热器收纳部)

12 边界壁面

13、15、17a、17b、37a、37b 法线

14、16、18a、18b、38a、38b 催化剂与法线的交点

22 辐射管

24 气体燃烧器

25 加热器收纳部

26 蓄热器

27、67 燃烧器

33 边界边

34 假想圆筒侧面

46 突起

63 脱硫器

64a 引导筒

64b 保持筒

65 粗纯化装置

66b 燃烧气体导入管

68 鼓风机

71 原料气体供给源

72 生成碳排出回收装置

73 泵

74 罐

75 PSA