JP2000017276A - 原料炭化水素の脱硫改質装置およびその方法 - Google Patents

原料炭化水素の脱硫改質装置およびその方法

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JP2000017276A
JP2000017276A JP10182267A JP18226798A JP2000017276A JP 2000017276 A JP2000017276 A JP 2000017276A JP 10182267 A JP10182267 A JP 10182267A JP 18226798 A JP18226798 A JP 18226798A JP 2000017276 A JP2000017276 A JP 2000017276A
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hydrogen
steam reforming
desulfurization
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Akira Kobuchi
彰 小渕
Hiroyuki Taniguchi
浩之 谷口
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Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Eneos Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Nippon Petrochemicals Co Ltd
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱硫改質装置のコンパクト化と、熱エネルギ
ーの効率利用化とが図れる原料炭化水素の脱硫改質装置
およびその方法を提供する。 【解決手段】 原料炭化水素a中の硫黄分を脱硫して除
去する脱硫部13と、脱硫された炭化水素を水蒸気改質
する水蒸気改質部12、とを備え、脱硫部13と水蒸気
改質部12とは隔壁を介して一体化され、かつ隔壁の少
なくとも一部を、水素を透過する無機水素分離膜16に
より構成することで、水蒸気改質部12で発生した水素
を無機水素分離膜16に透過して脱硫部13に供給し、
この水素を硫黄分の水添脱硫用水素として用いるように
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、原料炭化水素の脱
硫改質装置およびその方法、詳しくはLPG,ナフサ,
天然ガスなどの原料炭化水素を脱硫改質して、都市ガス
や高純度水素などを製造するにあたって、装置のコンパ
クト化および熱エネルギーの効率利用化が図れる原料炭
化水素の脱硫改質装置およびその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、都市ガス,天然ガス,ナフサ,灯
油,LPGなどの炭化水素に水蒸気を添加して白金,ル
テニウムまたはニッケルなどの元素をアルミナなどの担
体に担持した改質触媒と高温下で接触させて水蒸気改質
し、水素含有ガスを得る技術が実施されている。
【0003】なお、改質触媒は硫黄分によって極めて被
毒されやすく、ニッケル担持触媒にあっては、特に硫黄
分の影響を受けやすく、被毒されて活性を失う恐れがあ
るため、通常は原料炭化水素中の硫黄分を脱硫処理して
おり、その脱硫方法としては、炭化水素に純水素または
水素含有ガスを添加し、高温・高圧下でコバルト−モリ
ブデン、またはニッケル−モリブデンなどを担持した触
媒と接触させて水素化処理して硫黄分を硫化水素とした
のち、酸化亜鉛や酸化ニッケルなどの脱硫剤で脱硫する
水素化脱硫方法が一般的に用いられている。
【0004】また、炭化水素を水蒸気改質して得られた
水素含有ガスから水素を精製回収している。この回収さ
れた水素は、燃料電池用の水素源や半導体製造工業など
で使用されており、その精製回収方法としては、溶液吸
収法、吸着法または深冷分離法などで不純物を分離除去
する方法や、有機または無機の水素分離膜によって水素
を溶解拡散分離する膜分離方法などがある。その中で
も、膜分離方法は、省エネルギー、分離効率、装置の簡
易な構成および運転の容易性などの観点から注目されて
いる。
【0005】さらに、膜分離方法に用いられる水素分離
膜としては、ポリミイドやポリスルホンなどの有機高分
子膜および特開昭62−121616号、特開昭62−
273030号公報などに開示されている多孔質硝子、
多孔質セラミックスや多孔質酸化アルミニウムなどの無
機多孔質支持体の表面にパラジウムまたはパラジウム合
金膜を被着した無機膜などがある。
【0006】また、本願出願人は、特開平9−2784
03号で、炭化水素を水蒸気改質し、得られる水素含有
ガスから無機水素分離膜を用いて高純度水素を製造する
にあたり、水素含有ガスを前記ガス変成部を通すこと
で、一酸化炭素を二酸化炭素に転換して、パラジウム系
の無機水素分離膜の被毒化を防止したのち、硫黄分含有
の炭化水素の水素化脱硫用の水素として用いる高純度水
素の製造方法を提案した。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の炭化水素を
水蒸気改質して得られた水素含有ガスから水素を精製し
高純度水素を製造する方法にあって、本願出願人が提案
した高純度水素の製造方で使用されている技術は、製造
された高純度水素の一部を水素化脱硫に用いることによ
り、炭化水素の水素化脱硫の効率化を図り、かつ廉価に
高純度水素を得る方法である。
【0008】しかしながら、この高純度水素の製造方法
においては、水素化脱硫部と、ガス変成部と、無機水素
分離膜を用いた高純度水素回収部とが、それぞれ離間し
た位置に独立して配備されているので、高純度水素の製
造設備が大型化し、かつ熱エネルギーの効率が悪いとい
う問題点があった。しかも、無機水素分離膜の非透過側
の水素含有ガスを、例えば濃縮水素回収部および濃縮水
素循環部などを通して、水素化脱硫部側へ循環させるよ
うに構成していたので、水添脱硫用の水素の使用が直接
的でなく、前述した高純度水素の製造設備が、さらに大
型化する恐れがある。
【0009】本発明は、このような従来技術を背景にな
されたもので、装置のコンパクト化および熱エネルギー
の効率利用化が図れる原料炭化水素の脱硫改質装置およ
びその方法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、原料炭化水素中の硫黄分を脱硫して除去する脱硫部
と、脱硫された炭化水素を水蒸気改質する水蒸気改質
部、とを備え、前記脱硫部と前記水蒸気改質部とは隔壁
を介して一体化され、かつ該隔壁の少なくとも一部を、
水素を透過する無機水素分離膜により構成することで、
前記水蒸気改質部で発生した水素を無機水素分離膜に透
過して脱硫部に供給し、この水素を前記硫黄分の水添脱
硫用水素として用いることを特徴とする原料炭化水素の
脱硫改質装置である。
【0011】また、請求項2に記載の発明は、(イ)脱
硫された炭化水素に水または水蒸気を添加して、水蒸気
改質部に供給し、該水蒸気改質部内で改質触媒と接触さ
せてメタン改質することで、メタンリッチガスを製造す
る水蒸気改質工程と、(ロ)少なくとも一部が無機水素
分離膜である隔壁を中間に介在させて、隣接する前記水
蒸気改質工程の水蒸気改質部と一体化された脱硫部内に
原料炭化水素を供給し、これにより該原料炭化水素を、
前記脱硫部に充填された水添触媒および脱硫剤に順次接
触させ、かつ前記水蒸気改質部内から前記無機水素分離
膜を透過して前記脱硫部内に達した水素を、水添脱硫用
水素として用いることで、原料炭化水素中の硫黄分を硫
化水素に改質したのち、前記脱硫剤により脱硫する脱硫
工程と、(ハ)脱硫・改質されたメタンリッチガスを脱
炭酸処理する脱炭酸工程と、(ニ)脱炭酸処理されたメ
タンリッチガス中にLPGを添加することにより、高カ
ロリーな都市ガスを製造する工程、とを備えたことを特
徴とする原料炭化水素の脱硫改質方法である。
【0012】さらに、請求項3に記載の発明は、原料炭
化水素中の硫黄分を脱硫して除去する脱硫部と、脱硫さ
れた炭化水素を水蒸気改質する水蒸気改質部と、該水蒸
気改質部で発生した高濃度水素含有ガスから高純度水素
を分離回収する高純度水素回収部、とを備え、前記脱硫
部、前記水蒸気改質部および前記高純度水素回収部は、
それぞれ隔壁を介して一体化され、かつ該各隔壁の少な
くとも一部は、水素を透過する無機水素分離膜により構
成され、また前記水蒸気改質部で発生した水素を前記無
機水素分離膜に透過して前記脱硫部に供給し、これを前
記原料炭化水素中の硫黄分の水添脱硫用水素として用い
る一方、前記高純度水素回収部では、前記水蒸気改質部
の水素を前記無機水素分離膜に透過して高純度水素を分
離回収することを特徴とする原料炭化水素の脱硫改質装
置である。
【0013】さらにまた、請求項4に記載の発明は、
(イ)脱硫された炭化水素に水または水蒸気を添加し
て、水蒸気改質部に供給し、該水蒸気改質部内で改質触
媒と接触させて水素改質することで、高濃度水素含有ガ
スを製造する水蒸気改質工程と、(ロ)少なくとも一部
が無機水素分離膜である隔壁を中間に介在させて、隣接
する前記水蒸気改質工程の水蒸気改質部と一体化された
脱硫部内に原料炭化水素を供給し、これにより該原料炭
化水素を、前記脱硫部に充填された水添触媒および脱硫
剤に順次接触させ、しかも前記水蒸気改質部から前記無
機水素分離膜を透過して前記脱硫部内に達した水素を水
添脱硫用水素として用いることで、原料炭化水素中の硫
黄分を硫化水素に改質したのち、前記脱硫剤により脱硫
する脱硫工程と、(ハ)前記高濃度水素含有ガス中に含
まれる水素を、前記高純度水素回収部側の無機水素分離
膜に透過することで高純度水素として回収する高純度水
素回収工程、とを備えたことを特徴とする原料炭化水素
の脱硫改質方法である。
【0014】そして、請求項5に記載の発明は、原料炭
化水素中の硫黄分を脱硫して除去する脱硫部と、脱硫さ
れた炭化水素を水蒸気改質する水蒸気改質部と、該水蒸
気改質部で発生した高濃度水素含有ガスから高純度水素
を分離回収する高純度水素回収部、とを備え、前記脱硫
部、前記水蒸気改質部および前記高純度水素回収部を一
体化し、前記脱硫部および前記高純度水素回収部と、前
記水蒸気改質部とは、少なくとも一部が無機水素分離膜
で形成された第1の隔壁により区画され、しかも該第1
の隔壁により区画された空間は、第2の隔壁を介して、
前記脱硫部側と、前記高純度水素回収部側とに仕切られ
ていることを特徴とする原料炭化水素の脱硫改質装置で
ある。
【0015】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。図1は本発明の一実施の形態に係る原料炭
化水素の脱硫改質装置の系統図であり、図2は他の実施
の形態に係る原料炭化水素の脱硫改質装置の系統図であ
り、図3はさらに別の実施の形態に係る原料炭化水素の
脱硫改質装置の系統図である。
【0016】図1において、10は原料炭化水素の脱硫
改質装置である。以下、この原料炭化水素の脱硫改質装
置10の構成を説明する。原料炭化水素としては、ナフ
サ、灯油、LPGなどが採用される。11は円筒状の脱
硫改質塔であり、この脱硫改質塔11内には、脱硫され
た炭化水素を水蒸気改質する塔外周部側の水蒸気改質部
12と、この水蒸気改質部12の中央部内に、管状の隔
壁を介して収納されて、原料炭化水素中の硫黄分を脱硫
する塔内周部側の脱硫部13とが配設されている。この
際、隔壁は、少なくともその一部が水素を透過する無機
水素分離膜16により構成されている。なお、円筒状の
脱硫改質塔11に代えて箱型の設備ケースとし、この設
備ケース内を、無機水素分離膜16を有する平坦な隔壁
によって、水蒸気改質部12と脱硫部13とに仕切った
ものでもよい。ただし、パラジウム系などの高価な無機
水素分離膜16は、この例のように円筒状の塔の方が膜
面積を大きくとることができるため好ましい。
【0017】脱硫改質塔11の下部には、水蒸気改質部
12の一部を構成する水蒸気の導入室12aが形成さ
れ、また脱硫改質塔11の上部には、無機水素分離膜1
6の非透過ガスであるメタンリッチガスを、高分子膜や
PSAなどによって脱炭酸する脱炭酸工程19(後述)
に排出する排出口18が形成されている。前記導入室1
2aの周側板には、スーパヒータ(図外)により加熱さ
れた水蒸気を導入する水蒸気供給口17が設けられてい
る。水蒸気改質部12での改質温度は、300〜400
℃である。300℃未満では、転化率が低いという不都
合が生じる。一方、400℃を超えると、メタン選択率
が下がるという不都合が生じる。
【0018】水蒸気改質部12は、脱硫された炭化水素
に水または水蒸気を添加し、さらに改質触媒を接触させ
て水蒸気改質することで、メタンリッチガスを製造す
る。この水蒸気改質部12には、塔に内設された反応管
内に白金,ルテニウムまたはニッケルなどの元素をアル
ミナ,シリカなどの担体に担持した改質触媒が充填され
ている。なお、改質触媒の工業的使用にはニッケルを担
持したニッケル触媒が廉価であるために多く使用されて
いる。
【0019】この水蒸気改質部12内では、前述したよ
うに脱硫された炭化水素の水蒸気改質が行われる。ここ
での反応を次に示す。 CO+3H2 ←→CH4 +H2 O・・・・・(2) CO+H2 O←→CO2 +H2 ・・・・・(3)
【0020】前記脱硫部13は、水素化触媒が内部充填
された上流側の水素化触媒層14と、脱硫剤が充填され
た下流側の脱硫剤層15とから構成されている。水素化
触媒層14は、硫黄分を含んだ原料炭化水素を水素化触
媒に接触させることで、この硫黄分を水素化処理して硫
化水素に改質する。水素化触媒としては、ニッケル−モ
リブデンまたはコバルト−モリブデンなどの酸化物、ま
たは硫化物をシリカやアルミナなどの担体に担持したN
iMox触媒またはCoMox触媒などが挙げられる。
なお、ここでは、NiMox触媒が採用されている。低
圧下では、ニッケル−モリブデン触媒が好ましい。ま
た、脱硫剤としては、酸化亜鉛や酸化ニッケルなどが単
独または適宜担体に担持して用いられる。なお、ここで
は、酸化亜鉛が採用されている。
【0021】水素化触媒層14では、原料炭化水素中の
硫黄分が水素化されて硫化水素が生成する。その反応温
度は300〜400℃であるが、無機水素分離膜16を
透過した水素は反応性に富んでいるため、脱硫反応が促
進される。
【0022】脱硫剤層15では、H2 S+ZnO=Zn
S+H2 Oの反応が起きる。その反応温度は250〜3
50℃である。なお、このようにして脱硫された炭化水
素は、水蒸気改質部12に供給される。無機水素分離膜
16としては、パラジウム膜や、このパラジウムと銀,
銅,ニッケル,コバルトなどとの合金からなるパラジウ
ム合金膜などを、セラミックス製,ガラス製,ステンレ
スなどの各種の金属製の多孔質管体に被覆したものや、
ゼオライト膜などが採用できる。
【0023】前記脱炭酸工程19は、脱硫・改質された
メタンリッチガスを脱炭酸処理する工程である。脱炭酸
方法としては、ポリイミド,セルロースなどの有機系選
択炭酸ガス分離膜などを用いた高分子膜法が採用でき
る。また、この高分子膜法に代えて、PSA法や従来の
湿式吸収法などが採用できる。その後、脱炭酸処理され
たメタンリッチガス中に増燃用の液化石油ガスを添加す
ることで、高カロリーな都市ガスが製造される。液化石
油ガスの添加量は適宜決定される。
【0024】上記構成の原料炭化水素の脱硫改質装置1
0を用いた原料炭化水素の脱硫改質方法について、以下
詳述する。硫黄分を含む原料炭化水素aを、脱硫部13
の水素化触媒層14に供給する。この水素化触媒層14
では、原料炭化水素aの組成中に含まれる硫黄分が、水
蒸気改質部12で生成されて無機水素分離膜16を透過
した水素(水添脱硫用水素)と反応する。無機水素分離
膜16の透過時、水素はプロトンに解離して透過するた
め、極めて反応性に富み、脱硫効果が大きい。
【0025】これにより、硫黄が水素化触媒によって水
素化処理されて硫化水素に改質される。なお、水素化反
応の吸熱分は、水蒸気改質反応の発熱で補われる。その
後、硫化水素は脱硫剤層15に流入し、ここで脱硫剤に
より固定化され脱硫が行われる。脱硫された炭化水素
は、図外のスーパーヒータから供給された水蒸気に、水
蒸気/原料1.0〜5.0kg−mol−H2 O/kg
−mol−C、好ましくは2.0〜3.0kg−mol
−H2 O/kg−mol−Cで添加され、温度を300
〜400℃、圧力を常圧〜40kg/cm2 Gで水蒸気
改質部12に、改質部供給ガスとして供給される。この
水蒸気改質部12の導入室12aでは、脱硫後の炭化水
素と水蒸気とが混合され、この混合物は改質触媒と接触
してメタンリッチな改質ガス(メタンリッチガス)bに
転換される。
【0026】この改質ガスbは、水蒸気改質部12の排
出口18から排出されて、脱炭酸工程19へ供給され
る。ここでは、高分子膜法またはPSA法により、選択
的に炭酸ガスを除去する。この炭酸ガスが除去された脱
炭酸ガスcに増燃用の液化石油ガスが添加されて、高カ
ロリーな都市ガスdが製造される。一方、高分子膜法に
よる脱炭酸工程19の透過側のガスは、燃料ガスeとし
て排出される。
【0027】なお、各工程中のガスである原料炭化水素
a,改質ガス(メタンリッチガス)b,脱炭酸ガスc,
都市ガスd,燃料ガスeの成分を表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】このように、原料炭化水素a中の硫黄分の
脱硫部13と、水蒸気改質部12とを、少なくとも一部
に無機水素分離膜16が形成された隔壁により分離し、
これにより水蒸気改質部12により発生した水素と熱エ
ネルギーを、直接的に脱硫部13の加熱および水添脱硫
用水素として利用するようにしたので、脱硫改質装置1
0のコンパクト化と、熱エネルギーの効率化とを図るこ
とができる。なお、従来は、各工程が各々分離してお
り、しかも水添脱硫用水素をリサイクルするために、冷
却→昇圧→昇温操作が必要であったが、本発明において
は、水素を脱硫部へ直接供給するために、それらの操作
が不要となる。本脱硫改質装置10は、メタン改質条件
であり、また水素回収部がないため、高純度水素製造に
は不適当であるが、水素改質条件で製造し、本装置10
の後工程に高純度水素回収工程を設ければ、可能であ
る。
【0030】次に、この原料炭化水素の脱硫改質装置1
0の一部を設計変更して、図2に示すように、高純度水
素を回収する脱硫改質装置20とした例を説明する。こ
の図2に示す他の実施の形態に係る原料炭化水素の脱硫
改質装置20の特長は、次のとおりである。すなわち、
まず円筒状の改質脱硫塔21の内部が、脱硫部24、水
蒸気改質部25および高純度水素回収部26の3室に区
画されている。このうち、第1室の脱硫部24と第2室
の水蒸気改質部25とは隣接し、これらは少なくとも一
部が、無機水素分離膜27Aで形成された隔壁により分
離されている。
【0031】また、第1室の脱硫部24内には、水素化
触媒層22および脱硫剤層23が設けられている。一
方、第2室の水蒸気改質部25内には、水蒸気改質触媒
が充填されている。この第2室の水蒸気改質部25と第
3室の高純度水素回収部26とは隣接され、しかも両者
は少なくとも一部が無機水素分離膜27Bである円筒状
の隔壁によって仕切られている。なお、無機水素分離膜
27Bの筒内には触媒などは充填されていない。この脱
硫部24には、原料炭化水素を水素化触媒層22と脱硫
剤層23との順序で供給する原料炭化水素供給口28が
設けられている。この水蒸気改質部25には、水蒸気供
給口29および無機水素分離膜27Bの非透過ガスを排
出する非透過ガス排出口30が設けられている。さら
に、高純度水素回収部26には、高純度水素排出口31
が設けられている。
【0032】この水蒸気改質部12における改質温度
は、500〜600℃が最適である。アルミナ(Al2
3 )や酸化マグネシウムを担体とするニッケル触媒の
接媒式水蒸気分解法によるメタンを改質したガスの成分
は、水素76.6,一酸化炭素15.5,二酸化炭素
7.5,メタン0.4(容量%),合計100である。
ここでの反応を次に示す。 CH4 +H2 O→3H2 +CO ・・・(1) CO+H2 O→CO2 +H2 ・・・(2)
【0033】この脱硫改質装置20を用いた原料炭化水
素の脱硫改質方法は、原料炭化水素fを原料炭化水素供
給口28を通して、まず水素化触媒層22に供給し、炭
化水素中の硫黄分が水素化反応を起こして硫化水素とな
る。この硫化水素は、下流側の脱硫剤層23に供給され
て、脱硫剤に固定されて脱硫される。このようにして脱
硫された炭化水素は、その後、図外のスーパーヒータか
ら水蒸気供給口29より供給された水蒸気中に、水蒸気
/原料1.0〜5.0kg−mol−H2 O/kg−m
ol−C、好ましくは2.0〜3.0kg−mol−H
2 O/kg−mol−Cで添加される。これにより、温
度が500〜600℃、圧力が常圧〜40kg/cm2
G未満で水蒸気改質部25に供給される。
【0034】この水蒸気改質部25では、無機水素分離
膜27Bを利用した上記反応式(1)〜(2)に示すよ
うな水素改質反応が起き、高濃度水素含有ガスが生成さ
れる。その一部の水素が無機水素分離膜27Aを透過し
て、水添脱硫用水素として水素化触媒層22に供給され
る。しかも、水素改質反応において発生した熱は、吸熱
反応であるこの水素化反応に利用される。水蒸気改質部
25で生成した水素は、無機水素分離膜27Bを透過し
て高純度水素回収部26に流れ込み、その後、高純度水
素排出口31から高純度水素gとして回収される。一
方、無機水素分離膜27Bの非透過側からは、非透過側
ガス排出口30から燃料ガスhとして排出される。な
お、各工程中のガスである原料炭化水素f,高純度水素
g,燃料ガスhの各成分を表2に示す。
【0035】
【表2】
【0036】このように、脱硫部24、水蒸気改質部2
5および高純度水素回収部26を一体化し、それぞれ無
機水素分離膜27A,27Bを有する隔壁を介して仕切
ったので、無機水素分離膜27Bを透過した水蒸気改質
部25からの高純度水素gを、高純度水素回収部26か
ら分離回収することができる。また、無機水素分離膜2
7A,27Bを透過した水素はプロトンに解離するの
で、水素よりも反応性に富むため、脱硫効率が高まる。
【0037】次に、図3に基づいて、この原料炭化水素
の脱硫改質装置20の一部を設計変更して、同じく高純
度水素を回収する脱硫改質装置30を説明する。この図
3に示すさらに別の実施の形態に係る原料炭化水素の脱
硫改質装置30の特長は、次のとおりである。すなわ
ち、水蒸気改質触媒層が形成された水蒸気改質部32の
脱硫改質塔31内は、少なくとも壁面の一部が無機水素
分離膜(第1の隔壁)37で形成され、内部が隔壁(第
2の隔壁)38で上下に2区画されており、しかも上部
の区画は、内部に水素化触媒層33および脱硫剤層34
が形成された脱硫部35とされ、下部の区画は、高純度
水素回収部36が設けられている。脱硫部35には、下
部の水素化触媒層33と、上部の脱硫剤層34の順序で
原料炭化水素fを供給する原料炭化水素供給ノズル3
9、および脱硫された炭化水素の排出口40が設けられ
ている。水蒸気改質部32には、脱硫された炭化水素お
よび水蒸気の混合ガスの供給口41、および無機水素分
離膜37の非透過ガス排出口42、高純度水素回収部3
6には、高純度水素排出口43が設けられている。
【0038】硫黄分を含んだ原料炭化水素fは、原料炭
化水素供給ノズル39を介して、下層側の水素化触媒層
33に供給されて硫化水素に改質される。この際、水蒸
気改質部32より無機水素分離膜37を透過した水素を
水添用脱硫水素として利用される。その後、上層の脱硫
剤層34で脱硫され、脱硫された炭化水素は、排出口4
0から排出されて、図外のスーパーヒータから供給され
た水蒸気に混合されて、混合ガスの供給口41を通して
水蒸気改質部32に供給される。この水蒸気改質部32
内での水素改質反応により得られた高濃度含有水素ガス
は、無機水素分離膜37を透過して、高純度水素回収部
36へ流れ込み、高純度排出口43より高純度水素gと
して回収される。一方、無機水素分離膜37の非透過ガ
スは、非透過ガス排出口42から燃料ガスhとして排出
される。
【0039】このように、原料炭化水素の脱硫改質装置
30においては、脱硫部35および高純度水素回収部3
6と、水蒸気改質部32とを、無機水素分離膜37によ
り仕切り、かつこの無機水素分離膜37で区画された空
間を、隔壁38により、脱硫部35側と、高純度水素回
収部36側とに仕切ったので、脱硫改質装置をさらにコ
ンパクト化することができる。その他の作用および効果
は、図2に示す他の実施の形態に係る原料炭化水素の脱
硫改質装置20と同様であるので、説明を省略する。
【0040】
【発明の効果】請求項1〜5の発明にあっては、単一装
置内で、原料炭化水素中の硫黄分の脱硫部と水蒸気改質
部とを、少なくとも一部に無機水素分離膜が形成された
隔壁により分離し、これにより水蒸気改質部で発生した
水素と熱エネルギーを、直接的に脱硫部の加熱および水
添脱硫用水素として利用するようにしたので、脱硫改質
装置のコンパクト化と、熱エネルギーの効率利用化とを
図ることができる。
【0041】特に、請求項2の発明にあっては、上記請
求項1〜5の効果に加え、脱硫された炭化水素を水蒸気
改質部内でメタン改質してメタンリッチガスとし、それ
からこのガスを脱炭酸処理したのち、同ガス中に液化石
油ガスを添加するようにしたので、高カロリーな都市ガ
スを製造することができる。
【0042】また、請求項3,4の発明にあっては、上
記請求項1〜5の効果に加えて、一体化された脱硫部、
水蒸気改質部および高純度水素回収部を、それぞれ無機
水素分離膜を有する隔壁を介して仕切ったので、無機水
素分離膜を透過した水蒸気改質部からの高純度水素を、
高純度水素回収部から分離回収することができる。
【0043】さらに、請求項5の発明にあっては、上記
請求項1〜5の効果に加えて、一体化された脱硫部およ
び高純度水素回収部と、水蒸気改質部とを、無機水素分
離膜を有する第1の隔壁により仕切り、かつこの第1の
隔壁で区画された空間を、第2の隔壁により、脱硫部側
と、高純度水素回収部側とに仕切ったので、脱硫改質装
置をさらにコンパクト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る原料炭化水素の脱
硫改質装置の系統図である。
【図2】他の実施の形態に係る原料炭化水素の脱硫改質
装置の系統図である。
【図3】さらに別の実施の形態に係る原料炭化水素の脱
硫改質装置の系統図である。
【符号の説明】
10,20,30 原料炭化水素の脱硫改質装置 13,24,35 脱硫部 12,25,32 水蒸気改質部 16,27A,27B 無機水素分離膜 17 高純度水素回収部 19 脱炭酸工程 37 無機水素分離膜(第2の隔壁) 38 隔壁(第2の隔壁) a 原料炭化水素 b 改質ガス(メタンリッチガス) c 脱炭酸ガス d 都市ガス e 燃料ガス f 原料炭化水素 g 高純度水素 h 燃料ガス 整理番号 PMK73
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 浩之 神奈川県川崎市川崎区大川町2番1号 三 菱化工機株式会社内 Fターム(参考) 4H029 BA01 BA02 BA08 BB11 BB12 BD17 BD19 DA03 DA09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料炭化水素中の硫黄分を脱硫して除去
    する脱硫部と、 脱硫された炭化水素を水蒸気改質する水蒸気改質部、と
    を備え、 前記脱硫部と前記水蒸気改質部とは隔壁を介して一体化
    され、かつ該隔壁の少なくとも一部を、水素を透過する
    無機水素分離膜により構成することで、前記水蒸気改質
    部で発生した水素を無機水素分離膜に透過して脱硫部に
    供給し、この水素を前記硫黄分の水添脱硫用水素として
    用いることを特徴とする原料炭化水素の脱硫改質装置。
  2. 【請求項2】 (イ)脱硫された炭化水素に水または水
    蒸気を添加して、水蒸気改質部に供給し、該水蒸気改質
    部内で改質触媒と接触させてメタン改質することで、メ
    タンリッチガスを製造する水蒸気改質工程と、 (ロ)少なくとも一部が無機水素分離膜である隔壁を中
    間に介在させて、隣接する前記水蒸気改質工程の水蒸気
    改質部と一体化された脱硫部内に原料炭化水素を供給
    し、これにより該原料炭化水素を、前記脱硫部に充填さ
    れた水添触媒および脱硫剤に順次接触させ、かつ前記水
    蒸気改質部内から前記無機水素分離膜を透過して前記脱
    硫部内に達した水素を、水添脱硫用水素として用いるこ
    とで、原料炭化水素中の硫黄分を硫化水素に改質したの
    ち、前記脱硫剤により脱硫する脱硫工程と、 (ハ)脱硫・改質されたメタンリッチガスを脱炭酸処理
    する脱炭酸工程と、 (ニ)脱炭酸処理されたメタンリッチガス中にLPGを
    添加することにより、高カロリーな都市ガスを製造する
    工程、とを備えたことを特徴とする原料炭化水素の脱硫
    改質方法。
  3. 【請求項3】 原料炭化水素中の硫黄分を脱硫して除去
    する脱硫部と、 脱硫された炭化水素を水蒸気改質する水蒸気改質部と、 該水蒸気改質部で発生した高濃度水素含有ガスから高純
    度水素を分離回収する高純度水素回収部、とを備え、 前記脱硫部、前記水蒸気改質部および前記高純度水素回
    収部は、それぞれ隔壁を介して一体化され、かつ該各隔
    壁の少なくとも一部は、水素を透過する無機水素分離膜
    により構成され、また前記水蒸気改質部で発生した水素
    を前記無機水素分離膜に透過して前記脱硫部に供給し、
    これを前記原料炭化水素中の硫黄分の水添脱硫用水素と
    して用いる一方、前記高純度水素回収部では、前記水蒸
    気改質部の水素を前記無機水素分離膜に透過して高純度
    水素を分離回収することを特徴とする原料炭化水素の脱
    硫改質装置。
  4. 【請求項4】 (イ)脱硫された炭化水素に水または水
    蒸気を添加して、水蒸気改質部に供給し、該水蒸気改質
    部内で改質触媒と接触させて水素改質することで、高濃
    度水素含有ガス を製造する水蒸気改質工程と、 (ロ)少なくとも一部が無機水素分離膜である隔壁を中
    間に介在させて、隣接する前記水蒸気改質工程の水蒸気
    改質部と一体化された脱硫部内に原料炭化水素を供給
    し、これにより該原料炭化水素を、前記脱硫部に充填さ
    れた水添触媒および脱硫剤に順次接触させ、しかも前記
    水蒸気改質部から前記無機水素分離膜を透過して前記脱
    硫部内に達した水素を水添脱硫用水素として用いること
    で、原料炭化水素中の硫黄分を硫化水素に改質したの
    ち、前記脱硫剤により脱硫する脱硫工程と、 (ハ)前記高濃度水素含有ガス中に含まれる水素を、前
    記高純度水素回収部側の無機水素分離膜に透過すること
    で高純度水素として回収する高純度水素回収工程、とを
    備えたことを特徴とする原料炭化水素の脱硫改質方法。
  5. 【請求項5】 原料炭化水素中の硫黄分を脱硫して除去
    する脱硫部と、 脱硫された炭化水素を水蒸気改質する水蒸気改質部と、 該水蒸気改質部で発生した高濃度水素含有ガスから高純
    度水素を分離回収する高純度水素回収部、とを備え、 前記脱硫部、前記水蒸気改質部および前記高純度水素回
    収部を一体化し、前記脱硫部および前記高純度水素回収
    部と、前記水蒸気改質部とは、少なくとも一部が無機水
    素分離膜で形成された第1の隔壁により区画され、しか
    も該第1の隔壁により区画された空間は、第2の隔壁を
    介して、前記脱硫部側と、前記高純度水素回収部側とに
    仕切られていることを特徴とする原料炭化水素の脱硫改
    質装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003523450A (ja) * 2000-02-17 2003-08-05 インペリアル・ケミカル・インダストリーズ・ピーエルシー 脱 硫
US9803148B2 (en) 2011-07-29 2017-10-31 Saudi Arabian Oil Company Hydrocracking process with interstage steam stripping

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