JP2006232561A - 水素の製造装置及び水素の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 水素を連続的に製造するための装置は、ヨウ化水素蒸留手段(A)、蒸留取得したヨウ化水素を水素とヨウ素とに分解するためのヨウ化水素分解手段(B)、ヨウ化水素分解組成物からヨウ素とヨウ化水素とを除去し、水素と残余のヨウ化水素を含有する水素混合物を得るヨウ素除去手段(C)、該水素混合物を、ヨウ化水素原料水溶液と接触させることにより、水素混合物中のヨウ化水素をヨウ化水素原料水溶液に溶解させて除去すると共に、水素を分離取得するためのヨウ化水素除去手段(D)、及び分離取得した水素を水で洗浄する水素洗浄手段(E)を有する。
【選択図】 図1
Description
(反応1)水とヨウ素との混合物に二酸化硫黄ガスを吸収させ、約100℃の温度でヨウ化水素と硫酸を得る反応(ブンゼン反応)。
(反応2)ヨウ化水素を400〜500℃に加熱して熱分解させ、水素とヨウ素とを得る反応。
(反応3)硫酸を約850℃に加熱して熱分解させ、水と二酸化イオウと酸素とを得る反応。
(1) ヨウ素とヨウ化水素と水とを含有するヨウ化水素原料水溶液を蒸留処理して、ヨウ化水素を分離取得するヨウ化水素蒸留工程;
(2) 工程(1)[ヨウ化水素蒸留工程(1)]で分離されたヨウ化水素を、水素とヨウ素とに分解処理し、水素とヨウ素と未分解のヨウ化水素と含有する分解組成物を得るヨウ化水素分解工程;
(3) 工程(2)[ヨウ化水素分解工程(2)]で得られた該分解組成物を冷却し、ヨウ素とヨウ化水素とをヨウ素−ヨウ化水素溶液として該分解組成物から除去すると共に、水素と残余ヨウ化水素とを含有する水素混合物を得るヨウ素除去工程;
(4) 工程(3)[ヨウ素除去工程(3)]で得られた該水素混合物を、工程(1)[ヨウ化水素蒸留工程(1)]に投入すべき、ヨウ素とヨウ化水素と水とを含有するヨウ化水素原料水溶液と接触させることにより、該水素混合物中のヨウ化水素を該ヨウ化水素原料水溶液に溶解させて該水素混合物から除去し、それによりヨウ化水素濃度が高められたヨウ化水素原料水溶液を得ると共に、水素を分離取得するヨウ化水素除去工程; 及び
(5) 工程(4)[ヨウ化水素除去工程(4)]で分離された水素を水で洗浄し、精製された水素を得る水素洗浄工程
を有する製造方法を提供する。
(A) ヨウ素とヨウ化水素と水とを含有するヨウ化水素原料水溶液を蒸留処理して、ヨウ化水素を分離取得するためのヨウ化水素蒸留手段;
(B) 手段(A)[ヨウ化水素蒸留手段(A)]から供給されるヨウ化水素を、水素とヨウ素とに分解処理し、水素とヨウ素と未分解のヨウ化水素と含有する分解組成物を得るためのヨウ化水素分解手段;
(C) 手段(B)[ヨウ化水素分解手段(B)]で得られた該分解組成物を冷却し、その分解組成物中のヨウ化水素とヨウ素とをヨウ素−ヨウ化水素溶液として該分解組成物から除去すると共に、水素と残余のヨウ化水素とを含有する水素混合物を得るためのヨウ素除去手段;
(D) 手段(C)[ヨウ素除去手段(C)]で得られた該水素混合物を、手段(A)[ヨウ化水素蒸留手段(A)]に投入すべき、ヨウ素とヨウ化水素と水とを含有するヨウ化水素原料水溶液と接触させることにより、該水素混合物中のヨウ化水素を該ヨウ化水素原料水溶液に溶解させて該水素混合物から除去し、それによりヨウ化水素濃度が高められたヨウ化水素原料水溶液を得ると共に、水素を分離取得するためのヨウ化水素除去手段; 及び
(E) 手段(D)[ヨウ化水素除去手段(D)]で得られた水素を水で洗浄し、精製された水素を得るための水素洗浄手段
を有する製造装置を提供する。
この工程では、ヨウ素とヨウ化水素と水とを含有するヨウ化水素原料水溶液を、ヨウ化水素蒸留手段(A)に投入して蒸留処理し、水を実質的に含有しない水非含有ヨウ化水素と、ヨウ化水素とヨウ素と水とを含有する蒸留残渣とに分離する。即ち、蒸留塔の塔底は、ヨウ素を含むヨウ化水素と水との共沸物であり、共沸組成から過剰なヨウ化水素が分離されるのである。ここで、ヨウ化水素の水を除去する理由は、ヨウ化水素の分解反応に水が存在するとヨウ化水素の熱分解が不十分となるからである。ヨウ化水素濃度が低下した蒸留残渣であるヨウ化水素水溶液は、成分の調整を行った後、後述のヨウ化水素除去工程(4)に投入される。
次に、ヨウ化水素蒸留工程(1)で分離された水非含有ヨウ化水素を、ヨウ化水素分解手段(B)に送り、水素とヨウ素とに分解処理し、水素とヨウ素と未分解のヨウ化水素と含有する分解組成物を得る。ヨウ化水素の熱分解条件は、公知の条件を採用することができるが、ヨウ化水素が通常の冷却水(40℃程度)により液体として回収可能な、1MPa以上の圧力で分解することが好ましい。
次に、ヨウ化水素分解工程(2)で得られた分解組成物を、ヨウ素除去手段(C)に送り、冷却し、その分解組成物の未反応のヨウ化水素とヨウ素とをヨウ素−ヨウ化水素溶液として該分解組成物から除去する。それにより、水素と残りのヨウ化水素とからなる水素混合物を得る。ここで、水素混合物中のヨウ化水素の濃度は低い程好ましい。また、冷却温度は、好ましくは20〜40℃であり、圧力は1〜3Mpaである。
次に、ヨウ素除去工程(3)で得られた水素混合物を、ヨウ化水素蒸留工程(1)に投入すべき、ヨウ素とヨウ化水素と水とを含有するヨウ化水素原料水溶液でヨウ化水素除去手段(D)において接触させる。これにより、該水素混合物中の殆どのヨウ化水素をヨウ化水素原料水溶液に溶解させて除去することができる。この場合、図2(ヨウ化水素除去手段(ヨウ化水素吸収塔)の特性図)に示されているように、好ましくは温度を60℃以下、より好ましくは通常の冷却水で維持可能な40℃程度に設定することが好ましい。圧力は、好ましくは1〜3Mpaである。
次に、ヨウ化水素除去工程(4)で得られた水素を、水素洗浄手段(E)に導き、水で洗浄する。ヨウ化水素の量が著しく減少しているので、この工程で使用する水の量は、従来より著しく少ない。洗浄に用いた水は回収し、そして洗浄に用いた水から分離された高純度に精製した水素が得られる。
この工程においては、ヨウ素除去工程(3)で得られたヨウ素−ヨウ化水素溶液を、ヨウ化水素回収手段(6)に導き、ヨウ化水素を蒸留回収すると共に、残渣としてヨウ素を回収する。
B ヨウ化水素分解手段
C ヨウ素除去手段
D ヨウ化水素除去手段
E 水素洗浄手段
F ヨウ化水素回収手段
Claims (10)
- ヨウ化水素の分解反応を利用して水素を製造する方法において、以下の工程(1)〜(5):
(1) ヨウ素とヨウ化水素と水とを含有するヨウ化水素原料水溶液を蒸留処理して、ヨウ化水素を分離取得するヨウ化水素蒸留工程;
(2) 工程(1)で分離されたヨウ化水素を、水素とヨウ素とに分解処理し、水素とヨウ素と未分解のヨウ化水素と含有する分解組成物を得るヨウ化水素分解工程;
(3) 工程(2)で得られた該分解組成物を冷却し、ヨウ素とヨウ化水素とをヨウ素−ヨウ化水素溶液として該分解組成物から除去すると共に、水素と残余ヨウ化水素とを含有する水素混合物を得るヨウ素除去工程;
(4) 工程(3)で得られた該水素混合物を、工程(1)に投入すべき、ヨウ素とヨウ化水素と水とを含有するヨウ化水素原料水溶液と接触させることにより、該水素混合物中のヨウ化水素を該ヨウ化水素原料水溶液に溶解させて該水素混合物から除去し、それによりヨウ化水素濃度が高められたヨウ化水素原料水溶液を得ると共に、水素を分離取得するヨウ化水素除去工程; 及び
(5) 工程(4)で分離された水素を水で洗浄し、精製された水素を得る水素洗浄工程
を有する製造方法。 - 工程(4)で得られた、ヨウ化水素濃度が高められたヨウ化水素原料水溶液を、工程(1)へ投入する請求項1記載の製造方法。
- 以下の工程(6):
(6) 工程(3)で得られたヨウ素−ヨウ化水素溶液からヨウ化水素を蒸留回収すると共に、残渣としてヨウ素を回収する工程
を更に有する請求項1又は2記載の製造方法。 - 工程(6)で蒸留回収されたヨウ化水素を、工程(1)で分離されたヨウ化水素と共に、工程(2)に投入する請求項3記載の製造方法。
- 工程(6)で回収されたヨウ素を二酸化イオウと水と共にブンゼン反応させ、得られたブンゼン反応生成物から硫酸を除去し、残余のブンゼン反応生成物を成分調整した後に、工程(4)に投入するヨウ化水素原料組成物として使用する請求項1記載の製造方法。
- ヨウ化水素の分解反応を利用して水素を製造するための装置であって、以下の手段(A)〜(E):
(A) ヨウ素とヨウ化水素と水とを含有するヨウ化水素原料水溶液を蒸留処理して、ヨウ化水素を分離取得するためのヨウ化水素蒸留手段;
(B) 手段(A)から供給されるヨウ化水素を、水素とヨウ素とに分解処理し、水素とヨウ素と未分解のヨウ化水素と含有する分解組成物を得るためのヨウ化水素分解手段;
(C) 手段(B)で得られた該分解組成物を冷却し、その分解組成物中のヨウ化水素とヨウ素とをヨウ素−ヨウ化水素溶液として該分解組成物から除去すると共に、水素と残余のヨウ化水素とを含有する水素混合物を得るためのヨウ素除去手段;
(D) 手段(C)で得られた該水素混合物を、手段(A)に投入すべき、ヨウ素とヨウ化水素と水とを含有するヨウ化水素原料水溶液と接触させることにより、該水素混合物中のヨウ化水素を該ヨウ化水素原料水溶液に溶解させて該水素混合物から除去し、それによりヨウ化水素濃度が高められたヨウ化水素原料水溶液を得ると共に、水素を分離取得するためのヨウ化水素除去手段; 及び
(E) 手段(D)で得られた水素を水で洗浄し、精製された水素を得るための水素洗浄手段
を有する製造装置。 - 手段(D)で得られた、ヨウ化水素濃度が高められたヨウ化水素原料水溶液が、手段(A)に投入されるように構成されている請求項6記載の製造装置。
- 以下の手段(F):
(F) 手段(C)で得られたヨウ素−ヨウ化水素溶液からヨウ化水素を蒸留回収すると共に、残渣としてヨウ素を回収するためのヨウ化水素回収手段
を更に有する請求項6又は7記載の製造装置。 - 手段(F)で蒸留回収されたヨウ化水素が、手段(A)で分離された水非含有ヨウ化水素と共に、手段(B)に投入されるように構成されている請求項8記載の製造装置。
- 手段(F)で回収されたヨウ素を二酸化イオウと水と共にブンゼン反応させるためのブンゼン反応手段と、ブンゼン反応手段で得られたブンゼン反応生成物から硫酸を除去し、残余のブンゼン反応生成物から、手段(D)に投入するためのヨウ化水素原料組成物を調製するための原料調製手段とを有する請求項6〜9のいずれかに記載の製造装置。
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