JP2003028567A - 液体水素の製造方法及びシステム - Google Patents
液体水素の製造方法及びシステムInfo
- Publication number
- JP2003028567A JP2003028567A JP2001215168A JP2001215168A JP2003028567A JP 2003028567 A JP2003028567 A JP 2003028567A JP 2001215168 A JP2001215168 A JP 2001215168A JP 2001215168 A JP2001215168 A JP 2001215168A JP 2003028567 A JP2003028567 A JP 2003028567A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- gas
- natural gas
- liquefied natural
- hydrogen gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 190
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 102
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 102
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 claims abstract description 62
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 20
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 26
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims description 17
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N Protium Chemical compound [1H] YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
- F25J1/0005—Light or noble gases
- F25J1/001—Hydrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
- F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
- F25J1/005—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by expansion of a gaseous refrigerant stream with extraction of work
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
- F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
- F25J1/0062—Light or noble gases, mixtures thereof
- F25J1/0067—Hydrogen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0203—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
- F25J1/0204—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow SCR cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0221—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
- F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
- F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
- F25J1/0265—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
- F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
- F25J1/0296—Removal of the heat of compression, e.g. within an inter- or afterstage-cooler against an ambient heat sink
- F25J1/0297—Removal of the heat of compression, e.g. within an inter- or afterstage-cooler against an ambient heat sink using an externally chilled fluid, e.g. chilled water
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
- F25J2210/62—Liquefied natural gas [LNG]; Natural gas liquids [NGL]; Liquefied petroleum gas [LPG]
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
- F25J2250/02—Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
- F25J2270/16—External refrigeration with work-producing gas expansion loop with mutliple gas expansion loops of the same refrigerant
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
が液化天然ガス気化器12によって気化され、天然ガス
が生成される。水蒸気改質装置16及び水素PSA装置
18は、前記天然ガスから水素ガスを製造し、この水素
ガスが水素液化装置20で液化されることにより製品液
体水素が製造される。さらに、液化天然ガスの一部は水
素液化装置20に直接導入され、同装置20内の水素と
熱交換することによりその冷却に寄与するとともに気化
して天然ガスとなり、この天然ガスが前記水蒸気改質装
置16に導入される。
Description
素ガスを製造してこれを液化することにより液体水素を
製造する方法及びシステムに関するものである。
システムとして図5に示すようなものが知られている。
図示の水蒸気改質装置90は、原料ガス中の炭化水素を
水蒸気と触媒にて反応(改質反応)させることにより水
素ガスを含む混合ガスを生成する(スチームリフォーミ
ング)。この混合ガスは水素PSA装置92に送られ、
同装置92にて水素ガス以外の成分が吸着除去されるこ
とにより高純度の水素ガスが精製分離される。この高純
度水素ガスは水素液化装置94により液化され、製品液
体水素として送り出される。
開平8−159653号公報に示されるように、水素ガ
ス冷却用の多段熱交換器と、導入される水素ガス中のオ
ルソ水素の少なくとも一部をパラ水素に変換するための
触媒と、寒冷発生用の膨張タービンと、冷却された水素
ガスを膨張させて液化するJT弁とを備えたものが知ら
れている。ここで、前記触媒でのオルソ−パラ変換反応
は発熱反応であるため、当該触媒を冷却するために液体
窒素が用いられている。
において重要なエネルギー源となっているが、この液体
水素を製造するために前記従来のシステムでは多大なエ
ネルギーが必要となっている。従って、その運転効率の
改善、特に水素ガスの液化効率をいかに向上させるかが
大きな課題となっている。
高い液体水素の製造を可能にする液体水素の製造方法及
びシステムを提供することを目的とする。
スとして天然ガスが注目を集めている。この天然ガスは
メタンを主成分とし、また硫黄分をほとんど含まないの
で、脱硫処理を簡素化あるいは省略できるなどの利点が
ある。しかし、この天然ガスを得るには、輸送用に液化
された液化天然ガスを加温して気化させなければなら
ず、その気化の際、液化天然ガスの保有している冷熱が
大量に放出されているのが現状である。そこで、この液
化天然ガスが保有する冷熱を有効に利用すれば、水素製
造効率の著しい向上が期待できる。
のであり、液化天然ガスを気化して天然ガスを生成する
気化工程と、前記天然ガスから水素ガスを製造する水素
ガス製造工程と、前記水素ガスを冷却し液化する水素液
化工程とを含み、かつ、前記気化工程における少なくと
も一部の液化天然ガスの気化潜熱を前記水素液化工程に
おける水素ガスの冷却に利用することを特徴とする液体
水素の製造方法である。
然ガスを生成する液化天然ガス気化器と、前記天然ガス
から水素ガスを製造する水素ガス製造装置と、前記水素
ガスを冷却して液化する水素液化装置とを備え、かつ、
この水素液化装置には、水素ガスとの熱交換により液化
天然ガスを気化する熱交換部が設けられ、この熱交換部
により前記水素ガスの冷却が行われるとともに、当該熱
交換部で生成された天然ガスが前記水素ガス製造装置に
導入されるように構成されていることを特徴とする液体
水素の製造システムである。
して天然ガスを生成するにあたり、その気化潜熱が水素
液化工程での水素ガスの冷却に利用されるので、液化天
然ガスの気化と水素ガスの液化の双方を効率良く行うこ
とができ、システム全体での水素製造効率を飛躍的に高
めることができる。
は、液化天然ガスの気化により得られる天然ガスから結
果的に高純度の水素ガスを製造できるものであればよ
く、例えば、天然ガスを改質反応させて水素ガスを含む
混合ガスを生成する改質装置と、その混合ガスから水素
ガスを精製分離する精製分離装置とを有するものが好適
である。
換部は、液化天然ガスの気化潜熱によって水素ガスを直
接冷却するものであってもよいし、水素液化装置に設け
られる設備や熱媒体を冷却することによって水素ガスを
間接的に冷却するものでもよい。例えば、前記水素液化
装置が、導入される水素ガス中のオルソ水素をパラ水素
に変換させるオルソ−パラ変換器を備えるものである場
合、そのオルソ−パラ変換反応は発熱反応であるので、
前記熱交換部として、前記オルソ−パラ変換器を液化天
然ガスと熱交換させて冷却する変換器冷却部を含むよう
にしてもよい。
熱を利用してオルソ−パラ変換器を冷却することによ
り、水素ガスのオルソ−パラ変換を促進してその液化効
率を高めることができる。
然ガスを貯留する液化天然ガス貯槽を有し、その液化天
然ガスに前記オルソ−パラ変換器が浸漬されている構成
によれば、効率の高い変換器の冷却ができる。
を備える場合、前記熱交換部として、前記水素ガス圧縮
機に吸い込まれる水素ガスを液化天然ガスと熱交換させ
て冷却する水素ガス冷却器を含むのがきわめて有効であ
る。この構成によれば、前記水素ガスの冷却によって圧
縮機の吸込み体積を減らすことにより、当該圧縮機の必
要動力を減らして装置全体の運転効率を高めることがで
きる。
1〜図4に基づいて説明する。
テムの一例を示したものである。図において、液化天然
ガス(以下、「LNG」と称する)タンク10内には例
えば輸送船で運び込まれたLNGが貯留されており、こ
のLNGがLNG気化器12で気化することにより、天
然ガス(以下、「NG」と称する。)が生成される。こ
のNGの一部は発電所や燃料需要先へ送られ、残りのN
Gが水素原料として用いられる。
装置16へ導入される。この水蒸気改質装置16は、触
媒を収容する触媒室と、前記NGの一部を燃料とするバ
ーナとを備え、このバーナの放射熱により前記触媒室内
が加熱された状態で同室内に前記NGと水蒸気とが導入
されることにより改質反応が起こり、改質ガスが生成さ
れるようにしたものである(スチームリフォーミン
グ)。この改質ガスは、前記水蒸気改質装置16に付設
されるガスボイラやCO変成器を通り、水素ガスに富む
混合ガスとして後続の水素PSA装置18に送られる。
この水素PSA装置18では、前記混合ガス中の水素以
外の成分が吸着除去され、これにより高純度の水素ガス
が分離精製される。
SAを用いた高純度水素ガスの精製については周知であ
り、種々の公知手段が適用可能である(例えば特開20
00−327307号公報や特開平9−309703号
公報参照)。また、水素ガスを生成するための改質プロ
セスは前記スチームリフォーミングに限らず、その他の
手段、例えば酸素を用いた酸化リフォーミング法(部分
酸化法)の適用も可能である。
スは、水素液化装置20にて液化され、製品液体水素と
して出荷される。さらに、このシステムの特徴として、
前記LNGタンク10から送出されるLNGの一部がL
NG気化器12を経由せずに直接水素液化装置20に導
入され、この水素液化装置20で気化してその気化潜熱
により同装置20内での水素ガスの冷却に寄与した後、
NGとして水蒸気改質装置16に導入されるようになっ
ている。
成例を示したものである。図示の水素液化装置20は、
図2に示すような液体水素生成ライン21A及び水素循
環ライン21Bを有している。
た高純度水素ガスは、第1段熱交換器HX1で予冷され
た後、適当な触媒を収容する高温側オルソ−パラ変換器
23に導入され、ここで前記水素ガス中のオルソ水素の
一部がパラ水素に変換される。これにより、水素ガス中
のパラ水素濃度が例えば25%から50%に上昇する。
め、オルソ−パラ変換器23の冷却が必要となるが、こ
の装置の第1の特徴として、前記変換器23の冷却にL
NGの気化潜熱が利用されている。
換器冷却部としてLNG貯槽22を具備し、このLNG
貯槽22内に上述のLNGタンク10から適宜補給され
るLNGが貯められるとともに、そのLNG内に前記オ
ルソ−パラ変換器23が浸漬されるように構成されてお
り、このオルソ−パラ変換器23での発熱はLNG貯槽
22内のLNGの気化潜熱によって吸収される。換言す
れば、オルソ−パラ変換器23の発熱によってLNGの
気化が促進され、これにより前記LNG気化器時にとは
別にNGの生成が行われる。発生したNGは第1段熱交
換器HX1を通って導入水素ガス等と熱交換した後に前
記図1に示した水蒸気改質装置16へ原料として導入さ
れる。
濃度が高められた水素ガスは、熱交換器HX2,HX
3,HX4を通ることによりさらに冷却された後、JT
弁24Aで断熱膨張(ジュール−トムソン効果を伴う膨
張)をして液化する。この液体水素は、液体水素貯槽2
7内の液体水素中に浸漬された熱交換器25Aを通って
低温側オルソ−パラ変換器26内に導入され、この変換
器26内で液体水素中に残存するオルソ水素のほぼ全て
がパラ水素に変換される。このようにしてパラ水素濃度
がほぼ100%となった液体水素は、さらに液体水素貯
槽27内の熱交換器25Bを通り、製品としてシステム
外へ送り出される。
品液体水素とは別に、冷媒として水素循環ライン21B
を循環する。具体的には、前記液体水素貯槽27内から
多段熱交換器を熱交換器HX4,HX3,HX2,HX
1の順に逆行して昇温し、低圧側水素ガス圧縮機C2及
び高圧側水素ガス圧縮機C1で圧縮された後、熱交換器
HX1、前記LNG貯槽22内に設けられた熱交換器2
8、熱交換器HX2,HX3,HX4を順に通って冷却
され、さらにJT弁24Bで断熱膨張(ジュール−トム
ソン効果を伴う膨張)をして液化した後に液体水素貯槽
27内に還元される。また、熱交換器28を出た水素ガ
スの一部は膨張タービンT1,T2へ送られ、両膨張タ
ービンT1,T2で断熱膨張することにより寒冷を発生
させた後、低圧側水素ガス圧縮機C2の吐出側へ戻され
る。
水素ガス圧縮機C1,C2の吸込み側には、各圧縮機よ
りも手前側で水素ガスを冷却するための水素ガス冷却器
28が設けられている。これらの水素ガス冷却器28
は、前記LNGタンク10から供給されるLNGと水素
ガスとを熱交換させるものであり、その熱交換により、
前記LNGが気化してNGが生成されると同時に、その
気化潜熱を利用して循環水素ガスの冷却が行われる。こ
こで生成されたNGも前記と同様に水蒸気改質装置16
へ水素原料として送り込まれる。
LNGのもつ気化潜熱(実際にはその気化潜熱に加えて
気化後の天然ガスの潜熱)を水素液化装置20での水素
ガスの冷却に有効利用することにより、前記LNGの気
化によるNGの生成と、水素ガスの液化の双方を、相互
補助するようにして効率良く行うことができ、これによ
りシステム全体の運転効率を飛躍的に高めることができ
る。
20では、LNGの気化潜熱を利用して高温側オルソ−
パラ変換器23を冷却することにより、水素ガスのオル
ソ−パラ変換を促進して水素ガスの液化効率を高めるこ
とが可能となり、従来は前記オルソ−パラ変換器23の
冷却に必要とされていた液体窒素を不要にすることがで
きる(従来は水素1Nm3あたり0.69Nm3/hの液体窒素を消
費。)。
込まれる水素ガスを当該圧縮機C1,C2の手前側で冷
却することにより、両圧縮機C1,C2の必要動力を低
減して装置全体の運転効率を高めることができる。
イクルでカルノー効率が36%であったとすると、前記
水素ガス冷却器28による冷却を実行することにより理
論上カルノー効率を60%まで向上させることが可能に
なり、約0.6kWh/Nm3の動力の節減が可能になる。さら
に、水素ガスの冷却によってガス密度を高めることによ
り、従来の往復式圧縮機に代え、保守費用が低くて連続
運転時間が長い遠心圧縮機を適用する道も開かれる。
NG供給量のうちLNG気化器12を経由せずに水素液
化装置20へ直送するLNG量の比率は、システム全体
の運転条件等に応じて適宜設定すればよい。
換部は図2の例に限らず、例えば次のような形態の選定
が可能である。
C2のすぐ上流側にそれぞれ水素ガス冷却器28が設け
られているが、同冷却器28は図3に示すように圧縮機
C1,C2の下流側に設けられていてもよい。前記圧縮
機C1,C2を含む水素循環ラインL2では低温水素が
循環しているため、結果的に各圧縮機C1,C2に吸い
込まれる水素ガスが前記各冷却器28によって冷却され
ることになる。
複数段にわたって直列に設けられている場合には、各圧
縮機C1,C2に対応して複数の水素ガス冷却器28を
設けるようにしてもよい。
3を冷却するためのLNG貯槽22と水素ガス冷却器2
8の双方を同時に備えていなくてもよく、いずれか一方
のみを具備するだけでも従来システムに比して運転効率
の向上が可能である。例えば前記図2に示した水素液化
装置20において、各水素ガス圧縮機28を省略して
も、同図に示す熱交換器HX1で循環水素ガスとLNG
貯槽22から排出されるNGとの熱交換によって循環水
素ガスの冷却が可能である。
気化して生成した天然ガスを原料として水素ガスを製造
し、その水素ガスを液化して液体水素を製造するにあた
り、少なくとも一部の液化天然ガスの気化潜熱を水素液
化での水素冷却に利用するようにしたものであるので、
効率の高い液体水素の製造を実現できる効果がある。
示す全体構成図である。
置の一例を示すフローシートである。
である。
された例を示すフローシートである。
構成図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 液化天然ガスを気化して天然ガスを生成
する気化工程と、前記天然ガスから水素ガスを製造する
水素ガス製造工程と、前記水素ガスを冷却し液化する水
素液化工程とを含み、かつ、前記気化工程における少な
くとも一部の液化天然ガスの気化潜熱を前記水素液化工
程における水素ガスの冷却に利用することを特徴とする
液体水素の製造方法。 - 【請求項2】 液化天然ガスを気化して天然ガスを生成
する液化天然ガス気化器と、前記天然ガスから水素ガス
を製造する水素ガス製造装置と、前記水素ガスを冷却し
て液化する水素液化装置とを備え、かつ、この水素液化
装置には、水素ガスとの熱交換により液化天然ガスを気
化する熱交換部が設けられ、この熱交換部により前記水
素ガスの冷却が行われるとともに、当該熱交換部で生成
された天然ガスが前記水素ガス製造装置に導入されるよ
うに構成されていることを特徴とする液体水素の製造シ
ステム。 - 【請求項3】 請求項2記載の液体水素の製造システム
において、前記水素ガス製造装置は、天然ガスを改質反
応させて水素ガスを含む混合ガスを生成する改質装置
と、その混合ガスから水素ガスを精製分離する精製分離
装置とを有することを特徴とする液体水素の製造システ
ム。 - 【請求項4】 請求項2または3記載の液体水素の製造
システムにおいて、前記水素液化装置は、導入される水
素ガス中のオルソ水素をパラ水素に変換させるオルソ−
パラ変換器を備え、かつ、前記熱交換部として、前記オ
ルソ−パラ変換器を液化天然ガスと熱交換させて冷却す
る変換器冷却部を含むことを特徴とする液体水素の製造
システム。 - 【請求項5】 請求項4記載の液体水素の製造システム
において、前記変換器冷却部は液化天然ガスを貯留する
液化天然ガス貯槽を有し、その液化天然ガスに前記オル
ソ−パラ変換器が浸漬されていることを特徴とする液体
水素の製造システム。 - 【請求項6】 請求項2〜5のいずれかに記載の液体水
素の製造システムにおいて、前記水素液化装置は水素ガ
ス圧縮機を備え、かつ、前記熱交換部として、前記水素
ガス圧縮機に吸い込まれる水素ガスを液化天然ガスと熱
交換させて冷却する水素ガス冷却器を含むことを特徴と
する液体水素の製造システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001215168A JP4429552B2 (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 液体水素の製造システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001215168A JP4429552B2 (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 液体水素の製造システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003028567A true JP2003028567A (ja) | 2003-01-29 |
JP4429552B2 JP4429552B2 (ja) | 2010-03-10 |
Family
ID=19049859
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001215168A Expired - Lifetime JP4429552B2 (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 液体水素の製造システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4429552B2 (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1580506A1 (en) * | 2004-03-24 | 2005-09-28 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process and apparatus for liquefying hydrogen |
WO2007144078A2 (de) * | 2006-06-12 | 2007-12-21 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zum verflüssigen von wasserstoff |
JP2013148557A (ja) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | Seiko Epson Corp | センサー装置 |
JP2015215104A (ja) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 液化ガスの製造装置および製造方法 |
CN109690215A (zh) * | 2016-08-05 | 2019-04-26 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 工业气体场所与液氢生产的一体化 |
KR20200005270A (ko) | 2018-07-06 | 2020-01-15 | 대우조선해양 주식회사 | 수소 저장탱크가 구비된 해상 부유구조물 |
KR20210064902A (ko) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | 고등기술연구원연구조합 | 수소 액화 시스템 및 방법 |
KR20210068698A (ko) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | 한국기계연구원 | 수소 액화장치 및 수소 액화방법 |
CN113606494A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-11-05 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种生产不同组分正氢和仲氢的装置 |
CN114233526A (zh) * | 2021-08-11 | 2022-03-25 | 哈尔滨工程大学 | 一种抑制天然气发动机爆震以及失火的氨重整***及方法 |
-
2001
- 2001-07-16 JP JP2001215168A patent/JP4429552B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1580506A1 (en) * | 2004-03-24 | 2005-09-28 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process and apparatus for liquefying hydrogen |
JP2005274127A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Air Products & Chemicals Inc | 水素を液化する方法及び装置 |
US7559213B2 (en) | 2004-03-24 | 2009-07-14 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process and apparatus for liquefying hydrogen |
JP2012237554A (ja) * | 2004-03-24 | 2012-12-06 | Air Products & Chemicals Inc | 水素を液化する方法及び装置 |
WO2007144078A2 (de) * | 2006-06-12 | 2007-12-21 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zum verflüssigen von wasserstoff |
WO2007144078A3 (de) * | 2006-06-12 | 2008-01-17 | Linde Ag | Verfahren zum verflüssigen von wasserstoff |
JP2009540259A (ja) * | 2006-06-12 | 2009-11-19 | リンデ アクチエンゲゼルシヤフト | 水素液化法 |
JP2013148557A (ja) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | Seiko Epson Corp | センサー装置 |
JP2015215104A (ja) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 液化ガスの製造装置および製造方法 |
CN109690215A (zh) * | 2016-08-05 | 2019-04-26 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 工业气体场所与液氢生产的一体化 |
CN109690215B (zh) * | 2016-08-05 | 2021-11-23 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 | 工业气体场所与液氢生产的一体化 |
KR20200005270A (ko) | 2018-07-06 | 2020-01-15 | 대우조선해양 주식회사 | 수소 저장탱크가 구비된 해상 부유구조물 |
KR102539433B1 (ko) * | 2018-07-06 | 2023-06-05 | 한화오션 주식회사 | 수소 저장탱크가 구비된 해상 부유구조물 |
KR20210064902A (ko) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | 고등기술연구원연구조합 | 수소 액화 시스템 및 방법 |
KR102289476B1 (ko) | 2019-11-26 | 2021-08-12 | 고등기술연구원연구조합 | 수소 액화 시스템 및 방법 |
KR20210068698A (ko) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | 한국기계연구원 | 수소 액화장치 및 수소 액화방법 |
KR102328753B1 (ko) * | 2019-12-02 | 2021-11-18 | 한국기계연구원 | 수소 액화장치 및 수소 액화방법 |
CN113606494A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-11-05 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种生产不同组分正氢和仲氢的装置 |
CN114233526A (zh) * | 2021-08-11 | 2022-03-25 | 哈尔滨工程大学 | 一种抑制天然气发动机爆震以及失火的氨重整***及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4429552B2 (ja) | 2010-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3086857B2 (ja) | 寒冷の発生方法、この方法を用いた冷却サイクル並びにこの方法を用いた空気精留方法及び装置 | |
JP3670229B2 (ja) | 液化co2回収を伴う水素製造方法及び装置 | |
US8042357B2 (en) | Hydrogen liquefaction method and liquefier | |
EP1435497A2 (en) | Combined air separation and natural gas liquefaction plant | |
US11139497B2 (en) | Fuel cell system using natural gas | |
CN109690215A (zh) | 工业气体场所与液氢生产的一体化 | |
JP5415109B2 (ja) | ハイブリッド水素供給ステーション | |
JP2005274127A (ja) | 水素を液化する方法及び装置 | |
JP3647028B2 (ja) | 液体水素の製造方法および液体水素の製造設備 | |
JPH1151557A (ja) | 極低温液化工業用ガスを生成するための方法及び装置 | |
JP2003028567A (ja) | 液体水素の製造方法及びシステム | |
JP4619575B2 (ja) | 水素ガスの製造方法および水素ガスの製造設備 | |
JP3640023B2 (ja) | 排出co2の回収システム | |
JP4979138B2 (ja) | ドライアイス製造方法とその装置 | |
JP2005241232A (ja) | 水素液化装置及び液体水素製造システム | |
JP2005134036A (ja) | 空気分離装置およびその運転方法 | |
JP3208547B2 (ja) | 液化天然ガスの寒冷を利用した永久ガスの液化方法 | |
JPH02293575A (ja) | 空気分離装置 | |
JP2002193603A (ja) | 水素製造方法およびシステム | |
JP2004150685A (ja) | 窒素製造設備及びタービン発電設備 | |
JP3492955B2 (ja) | 空気分離装置およびその運転方法 | |
JP4091755B2 (ja) | 液化天然ガス受入基地での水素精製方法及びシステム | |
JP4202971B2 (ja) | 窒素製造方法および装置 | |
JPH09303954A (ja) | ネオンを用いた水素液化方法及び装置 | |
JP2004211969A (ja) | Lng冷熱利用システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050214 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080529 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080603 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080723 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091208 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091216 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4429552 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131225 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |