JP2018052778A - Hydrogen production apparatus and method - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen production apparatus capable of stably producing hydrogen.SOLUTION: A hydrogen production apparatus comprises a dehydrogenation reactor having a dehydrogenation catalyst for decomposing an organic hydride by a dehydrogenation reaction, a gas-liquid separator for performing gas-liquid separation of the dehydrogenation reactant decomposed in the dehydrogenation reactor, a purifier for purifying gas components separated by the gas-liquid separator to separate hydrogen, a temperature detector for detecting the temperature of the dehydrogenation catalyst in the dehydrogenation reactor, and a control part for changing an operating condition based on a temperature change of the dehydrogenation catalyst detected by the temperature detector.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、水素製造装置及び水素製造方法に関する。   The present invention relates to a hydrogen production apparatus and a hydrogen production method.

有機ハイドライドの一種である芳香族炭化水素の水素化物の脱水素反応により得られる脱水素反応物から水素を精製する水素製造装置が知られている。水素製造装置において脱水素触媒を収容する脱水素反応器では、有機ハイドライドが供給される入口付近で脱水素反応が急激に進行することにより、入口付近の脱水素触媒が著しく劣化して寿命が低下する場合がある。   There is known a hydrogen production apparatus for purifying hydrogen from a dehydrogenation reaction product obtained by dehydrogenation of a hydride of an aromatic hydrocarbon which is a kind of organic hydride. In a dehydrogenation reactor that contains a dehydrogenation catalyst in a hydrogen production system, the dehydrogenation reaction proceeds rapidly in the vicinity of the inlet to which organic hydride is supplied, so that the dehydrogenation catalyst in the vicinity of the inlet is remarkably deteriorated and its life is shortened. There is a case.

そこで、脱水素触媒の劣化を抑制するために、第１脱水素反応装置と、第１脱水素反応装置の生成物が供給される第２脱水素反応装置とを有し、第１脱水素反応装置の第１触媒の量を第２脱水素反応装置の第２触媒の量以下とした水素製造システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。   Therefore, in order to suppress the deterioration of the dehydrogenation catalyst, the first dehydrogenation reaction device and the second dehydrogenation reaction device to which the product of the first dehydrogenation reaction device is supplied are provided. A hydrogen production system is disclosed in which the amount of the first catalyst in the apparatus is equal to or less than the amount of the second catalyst in the second dehydrogenation reactor (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１５−１６８６０８号公報JP 2015-168608 A

しかしながら、特許文献１における水素製造システムでは、脱水素触媒の劣化が抑制されるものの、脱水素触媒の劣化が徐々に進行していくことは避けられない。このため、脱水素触媒の劣化に伴って脱水素反応の効率が低下して水素を安定して製造できなくなる可能性がある。   However, in the hydrogen production system in Patent Document 1, although the deterioration of the dehydrogenation catalyst is suppressed, it is inevitable that the dehydrogenation catalyst gradually deteriorates. For this reason, with the deterioration of the dehydrogenation catalyst, the efficiency of the dehydrogenation reaction may be reduced, and hydrogen may not be stably produced.

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、水素を安定して製造可能な水素製造装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing the hydrogen production apparatus which can manufacture hydrogen stably.

本発明の一態様における水素製造装置によれば、有機ハイドライドを脱水素反応により分解する脱水素触媒を有する脱水素反応器と、前記脱水素反応器において分解された脱水素反応物を気液分離する気液分離器と、前記気液分離器により分離された気体成分を精製して水素を分離する精製器と、前記脱水素反応器内の前記脱水素触媒の温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器により検出される前記脱水素触媒の温度変化に基づいて運転条件を変更する制御部と、を有する。   According to the hydrogen production apparatus of one embodiment of the present invention, a dehydrogenation reactor having a dehydrogenation catalyst for decomposing organic hydride by a dehydrogenation reaction, and a gas-liquid separation of the dehydrogenation reactant decomposed in the dehydrogenation reactor A gas-liquid separator, a purifier that purifies a gas component separated by the gas-liquid separator and separates hydrogen, and a temperature detector that detects a temperature of the dehydrogenation catalyst in the dehydrogenation reactor; And a controller that changes operating conditions based on a temperature change of the dehydrogenation catalyst detected by the temperature detector.

本発明の実施形態によれば、水素を安定して製造可能な水素製造装置が提供される。   According to the embodiment of the present invention, a hydrogen production apparatus capable of stably producing hydrogen is provided.

実施形態における水素製造装置の構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the composition of the hydrogen production device in an embodiment. 実施形態における制御装置を含む構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure containing the control apparatus in embodiment. 実施形態における運転制御処理のフローチャートを例示する図である。It is a figure which illustrates the flowchart of the operation control process in embodiment. 実施形態における触媒温度の変化率の算出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of the change rate of the catalyst temperature in embodiment.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

図１は、本実施形態における水素製造装置１の構成を例示する図である。水素製造装置１は、例えば燃料電池自動車や水素エンジン車等に水素を供給する水素ステーション等に設けられ、脱水素反応により有機ハイドライドから水素を製造する。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a hydrogen production apparatus 1 in the present embodiment. The hydrogen production apparatus 1 is provided, for example, in a hydrogen station that supplies hydrogen to a fuel cell vehicle, a hydrogen engine vehicle, or the like, and produces hydrogen from an organic hydride by a dehydrogenation reaction.

図１に示されるように、水素製造装置１は、脱水素反応系１Ａ及び水素分離系１Ｂを有する。脱水素反応系１Ａは、脱水素反応器１０により有機ハイドライドを水素と脱水素物質とに分解し、分解された水素及び脱水素物質と分解されなかった未分解反応物とを含む脱水素反応物を出力する。水素分離系１Ｂは、脱水素反応系１Ａから出力される脱水素反応物から気液分離器３５及び精製器３０により水素を分離・精製して製品水素を出力する。   As shown in FIG. 1, the hydrogen production apparatus 1 has a dehydrogenation reaction system 1A and a hydrogen separation system 1B. The dehydrogenation reaction system 1A decomposes an organic hydride into hydrogen and a dehydrogenated substance by the dehydrogenation reactor 10, and includes a dehydrogenated reactant containing the decomposed hydrogen and the undecomposed reactant that has not been decomposed. Is output. The hydrogen separation system 1B separates and purifies hydrogen from the dehydrogenation reaction product output from the dehydrogenation reaction system 1A by the gas-liquid separator 35 and the purifier 30, and outputs product hydrogen.

有機ハイドライドは、不飽和結合を有する有機化合物の水素化物であり、脱水素触媒を用いて水素と脱水素物質（不飽和結合を有する有機化合物）とを含む脱水素反応物に分解することができる。有機ハイドライドは、ガソリン等と同様に液体燃料としてタンクローリー等で水素製造装置１に輸送することができるため、常温常圧下で液体状のものが好ましい。以下では、有機ハイドライドとしてメチルシクロヘキサン（以下、「ＭＣＨ」と称する）を用いた場合について説明するが、有機ハイドライドはこれに限られるものではない。   An organic hydride is a hydride of an organic compound having an unsaturated bond, and can be decomposed into a dehydrogenation reactant containing hydrogen and a dehydrogenated substance (an organic compound having an unsaturated bond) using a dehydrogenation catalyst. . Since the organic hydride can be transported as a liquid fuel to the hydrogen production apparatus 1 with a tank lorry or the like as in gasoline or the like, it is preferably liquid at normal temperature and pressure. Hereinafter, a case where methylcyclohexane (hereinafter referred to as “MCH”) is used as the organic hydride will be described, but the organic hydride is not limited thereto.

なお、不飽和結合を有する有機化合物とは、二重結合あるいは三重結合を分子内に一つ以上有し、常温常圧下で液状の有機化合物である。二重結合としては、炭素−炭素二重結合（Ｃ＝Ｃ）、炭素−窒素二重結合（Ｃ＝Ｎ）、炭素−酸素二重結合（Ｃ＝Ｏ）、窒素−酸素二重結合（Ｎ＝Ｏ）が例示される。三重結合としては、炭素−炭素三重結合、炭素−窒素三重結合が例示される。不飽和結合を有する有機化合物としては、貯蔵性及び輸送性の観点から、常温常圧下で液体状の有機化合物であることが好ましい。   The organic compound having an unsaturated bond is an organic compound that has one or more double bonds or triple bonds in the molecule and is liquid at normal temperature and pressure. As the double bond, carbon-carbon double bond (C = C), carbon-nitrogen double bond (C = N), carbon-oxygen double bond (C = O), nitrogen-oxygen double bond (N = O). Examples of the triple bond include a carbon-carbon triple bond and a carbon-nitrogen triple bond. The organic compound having an unsaturated bond is preferably a liquid organic compound under normal temperature and pressure from the viewpoint of storage properties and transportability.

不飽和結合を有する有機化合物としては、例えばオレフィン類、ジエン類、アセチレン類、ベンゼン、炭素鎖置換芳香族類、へテロ置換芳香族類、多環芳香族類、シフ塩基類、ヘテロ芳香族類、ヘテロ５員環化合物類、キノン類、ケトン類等が挙げられる。オレフィン類としては、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデセン等が挙げられる。ジエン類としては、アレン、ブタジエン、ペンタジエン、ヘキサジエン、へブタジエン、オクタジエン、ピペリレン、イソプレン等が挙げられる。アセチレン類としては、アセチレン、プロピン、ビニルアセチレン等が挙げられる。炭素鎖置換芳香族類としては、アルキル置換芳香族類等が挙げられる。アルキル置換芳香族類としては、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、エチルベンゼン、クメン、安息香酸等が挙げられる。へテロ置換芳香族類としては、アニソール、ジメトキシベンゼン、フェノール、アニリン、Ｎ、Ｎ−ジメチルアニリン等が挙げられる。多環芳香族類としては、ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン、テトラセン、フェナントレン、テトラリン、アズレン等が挙げられる。シフ塩基類としては、2-aza-hept-1-en-1-yl-cyclohexane等が挙げられる。ヘテロ芳香族類としては、ピリジン、ピリミジン、キノリン、イソキノリン等が挙げられる。ヘテロ５員環化合物類としては、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール等が挙げられる。キノン類としては、ベンゾキノン、ナフトキノン等が挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。   Examples of the organic compound having an unsaturated bond include olefins, dienes, acetylenes, benzene, carbon chain-substituted aromatics, hetero-substituted aromatics, polycyclic aromatics, Schiff bases, and heteroaromatics. , Hetero 5-membered ring compounds, quinones, ketones and the like. Examples of olefins include ethylene, propylene, butene, pentene, hexene, heptene, octene, nonene, decene, undecene, dodecene, and the like. Examples of dienes include allene, butadiene, pentadiene, hexadiene, hebutadiene, octadiene, piperylene, isoprene and the like. Examples of acetylenes include acetylene, propyne, and vinyl acetylene. Examples of the carbon chain substituted aromatics include alkyl substituted aromatics. Examples of the alkyl-substituted aromatics include toluene, xylene, trimethylbenzene, ethylbenzene, cumene, benzoic acid and the like. Examples of hetero-substituted aromatics include anisole, dimethoxybenzene, phenol, aniline, N, N-dimethylaniline and the like. Examples of polycyclic aromatics include naphthalene, methylnaphthalene, anthracene, tetracene, phenanthrene, tetralin, and azulene. Examples of Schiff bases include 2-aza-hept-1-en-1-yl-cyclohexane. Heteroaromatics include pyridine, pyrimidine, quinoline, isoquinoline and the like. Examples of hetero 5-membered ring compounds include furan, thiophene, pyrrole, and imidazole. Examples of quinones include benzoquinone and naphthoquinone. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone.

上記した不飽和化合物の中でも、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ナフタレン、メチルナフタレン、テトラリン等（以下、「ベンゼン等」と称する）は、水素化の前後において非水溶性であり、水と相分離可能であるため、生成物としての回収が非常に容易である点において、アセトン等の水溶性の有機化合物よりも好ましい。これらベンゼン等として、純粋な化合物を用いても良いし、複数の化合物の混合物を用いても良い。   Among the unsaturated compounds described above, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, naphthalene, methylnaphthalene, tetralin, etc. (hereinafter referred to as “benzene etc.”) are water-insoluble before and after hydrogenation, and are phase separated from water. Therefore, it is preferable to a water-soluble organic compound such as acetone in that it can be easily recovered as a product. As these benzenes and the like, pure compounds may be used, or a mixture of a plurality of compounds may be used.

図１に示されるように、タンクローリー等により輸送されたＭＣＨは、タンクＴ１に貯留される。タンクＴ１に貯留されているＭＣＨは、ポンプＰ１により吸い上げられて脱水素反応系１Ａに供給される。ポンプＰ１からの吐出流量は、フローコントローラ１００により制御される。   As shown in FIG. 1, the MCH transported by a tank lorry or the like is stored in a tank T1. The MCH stored in the tank T1 is sucked up by the pump P1 and supplied to the dehydrogenation reaction system 1A. The discharge flow rate from the pump P1 is controlled by the flow controller 100.

ポンプＰ１から吐出されたＭＣＨ（Ｌ１）は、予熱器１１により例えば２０〜１２０℃に加熱される。予熱器１１により加熱された液状のＭＣＨ（Ｌ２）は、蒸発器１２によりさらに加熱されて蒸発し、例えば１８０℃の気化されたＭＣＨ（Ｖ１）となる。蒸発器１２により気化されたＭＣＨ（Ｖ１）は、加熱器１３により例えば３００℃まで加熱され、ＭＣＨ（Ｖ２）として脱水素反応器１０に供給される。   The MCH (L1) discharged from the pump P1 is heated to, for example, 20 to 120 ° C. by the preheater 11. The liquid MCH (L2) heated by the preheater 11 is further heated by the evaporator 12 to evaporate to become vaporized MCH (V1) at 180 ° C., for example. MCH (V1) vaporized by the evaporator 12 is heated to, for example, 300 ° C. by the heater 13 and supplied to the dehydrogenation reactor 10 as MCH (V2).

脱水素反応器１０は、例えばシリコン系オイル等の熱媒体が流される流路を有し、脱水素触媒が充填されてＭＣＨ（Ｖ２）が供給される複数の配管が設けられている。脱水素反応器１０は、熱媒ボイラ２１から供給される熱媒体により加熱される。熱媒体は、例えば、脱水素反応器１０内がＭＣＨ（Ｖ２）の脱水素反応が効率良く行われる３００℃程度となるように、熱媒ボイラ２１により３５０℃程度に加熱されて脱水素反応器１０に供給される。   The dehydrogenation reactor 10 has a flow path through which a heat medium such as silicon-based oil flows, and is provided with a plurality of pipes filled with a dehydrogenation catalyst and supplied with MCH (V2). The dehydrogenation reactor 10 is heated by the heat medium supplied from the heat medium boiler 21. For example, the heat medium is heated to about 350 ° C. by the heat medium boiler 21 so that the inside of the dehydrogenation reactor 10 is about 300 ° C. where the dehydrogenation reaction of MCH (V2) is efficiently performed. 10 is supplied.

脱水素反応器１０に供給されたＭＣＨ（Ｖ２）は、水素とトルエンに分解され、水素、トルエン、及び未分解のＭＣＨを含む脱水素反応物Ｖ３として、例えば３３０℃程度の温度で脱水素反応器１０から排出される。   MCH (V2) supplied to the dehydrogenation reactor 10 is decomposed into hydrogen and toluene, and dehydrogenation reaction V3 containing hydrogen, toluene, and undecomposed MCH is performed at a temperature of about 330 ° C., for example. Discharged from the vessel 10.

脱水素反応物Ｖ３は、加熱器１３において、加熱器１３を通るＭＣＨ（Ｖ１）と熱交換を行う。加熱器１３において熱交換した脱水素反応物Ｖ３は、例えば２１５℃程度に温度が下がった脱水素反応物Ｖ４となる。加熱器１３を通った脱水素反応物Ｖ４は、予熱器１１において、予熱器１１を通るＭＣＨ（Ｌ１）と熱交換を行う。予熱器１１において熱交換された脱水素反応物Ｖ５は、例えば１４０℃程度まで温度が下がった状態で水素分離系１Ｂに出力される。   The dehydrogenation reactant V3 exchanges heat with MCH (V1) passing through the heater 13 in the heater 13. The dehydrogenation reactant V3 heat-exchanged in the heater 13 becomes the dehydrogenation reactant V4 whose temperature is lowered to about 215 ° C., for example. The dehydrogenation reactant V4 that has passed through the heater 13 performs heat exchange with the MCH (L1) that passes through the preheater 11 in the preheater 11. The dehydrogenation reactant V5 subjected to heat exchange in the preheater 11 is output to the hydrogen separation system 1B in a state where the temperature is lowered to about 140 ° C., for example.

予熱器１１において脱水素反応物Ｖ４とＭＣＨ（Ｌ１）とが熱交換することで、蒸発器１２におけるＭＣＨ（Ｌ２）と熱媒体との熱交換量を減らすことができ、熱媒体を加熱するためのエネルギー消費を抑制し、装置全体のエネルギー効率を高めることができる。   The heat exchange between the dehydrogenation reactant V4 and MCH (L1) in the preheater 11 can reduce the amount of heat exchange between the MCH (L2) and the heat medium in the evaporator 12, and heat the heat medium. Energy consumption can be suppressed, and the energy efficiency of the entire apparatus can be increased.

脱水素反応器１０に供給される熱媒体Ｌ１１は、熱媒ボイラ２１において加熱される。脱水素反応器１０を通って脱水素反応により吸熱された熱媒体Ｌ１２は、蒸発器１２においてＭＣＨ（Ｌ２）と熱交換してＭＣＨを加熱気化させる。蒸発器１２において温度が下がった熱媒体Ｌ１３は、ポンプＰ２により再び熱媒ボイラ２１に供給されて加熱される。   The heat medium L <b> 11 supplied to the dehydrogenation reactor 10 is heated in the heat medium boiler 21. The heat medium L12 absorbed by the dehydrogenation reaction through the dehydrogenation reactor 10 exchanges heat with MCH (L2) in the evaporator 12 to heat and vaporize MCH. The heat medium L13 whose temperature has decreased in the evaporator 12 is supplied again to the heat medium boiler 21 by the pump P2 and heated.

本実施形態では、熱媒体としてシリコン系オイルを用いているが、熱媒体はこれに限られるものではない。熱媒体は、タンクＴ２に貯留されており、熱媒体の循環系において熱媒体が不足する場合に適宜補給され、循環系において熱媒体が多い場合にはタンクＴ２に戻される。   In this embodiment, silicon-based oil is used as the heat medium, but the heat medium is not limited to this. The heat medium is stored in the tank T2, and is appropriately supplied when the heat medium is insufficient in the circulation system of the heat medium, and is returned to the tank T2 when the heat medium is large in the circulation system.

熱媒ボイラ２１は、供給されるＬＰガスＧ１及び空気Ｇ２を燃焼して熱媒体Ｌ１３を加熱する。空気Ｇ２は、ブロア２２により吸引されて熱媒ボイラ２１に供給される。熱媒ボイラ２１で燃焼した燃焼ガスＧ３は、燃焼排ガスとして装置外に排出される。熱媒ボイラ２１により加熱された熱媒体は、脱水素反応器１０及び蒸発器１２等を通り、脱水素反応器１０やＭＣＨを加熱する。熱媒ボイラ２１は、加熱器の一例であり、上記したように脱水素反応器１０を含む脱水素反応系１Ａを加熱する。   The heat medium boiler 21 burns the supplied LP gas G1 and air G2 to heat the heat medium L13. The air G <b> 2 is sucked by the blower 22 and supplied to the heat medium boiler 21. The combustion gas G3 combusted in the heat medium boiler 21 is discharged out of the apparatus as combustion exhaust gas. The heat medium heated by the heat medium boiler 21 passes through the dehydrogenation reactor 10 and the evaporator 12, and heats the dehydrogenation reactor 10 and MCH. The heat medium boiler 21 is an example of a heater, and heats the dehydrogenation reaction system 1A including the dehydrogenation reactor 10 as described above.

熱媒ボイラ２１に供給される熱媒体の流量は、脱水素反応器１０内の温度に基づいて温度コントローラ２００により制御される。温度コントローラ２００は、温度検出器の一例であり、脱水素反応器１０内の脱水素触媒の温度（以下、「触媒温度」と称する）を検出する温度センサを有し、検出した触媒温度に基づいてポンプＰ２を制御して熱媒体の流量を調整する。   The flow rate of the heat medium supplied to the heat medium boiler 21 is controlled by the temperature controller 200 based on the temperature in the dehydrogenation reactor 10. The temperature controller 200 is an example of a temperature detector, has a temperature sensor that detects the temperature of the dehydrogenation catalyst in the dehydrogenation reactor 10 (hereinafter referred to as “catalyst temperature”), and is based on the detected catalyst temperature. Then, the flow rate of the heat medium is adjusted by controlling the pump P2.

また、熱媒ボイラ２１に供給されるＬＰガスＧ１の流量は、脱水素反応器１０に供給される熱媒体Ｌ１１の温度に基づいて温度コントローラ２０１により制御される。温度コントローラ２０１は、例えば熱媒体Ｌ１１の温度を検出する温度センサを有し、熱媒体Ｌ１１の温度に基づいて制御弁を制御して熱媒ボイラ２１で燃焼させるＬＰガスＧ１の流量を調整する。   Further, the flow rate of the LP gas G <b> 1 supplied to the heat medium boiler 21 is controlled by the temperature controller 201 based on the temperature of the heat medium L <b> 11 supplied to the dehydrogenation reactor 10. The temperature controller 201 includes a temperature sensor that detects the temperature of the heat medium L11, for example, and controls the control valve based on the temperature of the heat medium L11 to adjust the flow rate of the LP gas G1 that is burned in the heat medium boiler 21.

なお、本実施形態では、熱媒ボイラ２１により加熱した熱媒体で脱水素反応器１０を加熱している。脱水素反応器１０を熱媒体で加熱することで、例えばバーナーにより直接加熱する構成に比べて、脱水素反応器１０をより均一に加熱することができるため脱水素反応器１０の温度制御をより安定して行うことが可能になる。   In the present embodiment, the dehydrogenation reactor 10 is heated with a heat medium heated by the heat medium boiler 21. By heating the dehydrogenation reactor 10 with a heat medium, for example, the dehydrogenation reactor 10 can be heated more uniformly compared to a configuration in which the dehydrogenation reactor 10 is directly heated by a burner. It becomes possible to carry out stably.

本実施形態における脱水素反応系１Ａでは、脱水素反応器１０から排出される脱水素反応物Ｖ３の熱エネルギーを用いて加熱器１３で脱水素反応器１０に供給されるＭＣＨ（Ｖ１）を加熱する。また、加熱器１３による熱交換後の脱水素反応物Ｖ４の熱エネルギーを用いて予熱器１１で蒸発器１２に供給されるＭＣＨ（Ｌ１）を予熱する。このように、脱水素反応物Ｖ３、Ｖ４の熱エネルギーを用いることで、熱媒体がＭＣＨを加熱するのに必要なエネルギーを低減し、装置全体のエネルギー効率を向上させることが可能になっている。   In the dehydrogenation reaction system 1A in the present embodiment, MCH (V1) supplied to the dehydrogenation reactor 10 is heated by the heater 13 using the thermal energy of the dehydrogenation reactant V3 discharged from the dehydrogenation reactor 10. To do. Further, the MCH (L1) supplied to the evaporator 12 is preheated by the preheater 11 using the heat energy of the dehydrogenation reactant V4 after heat exchange by the heater 13. Thus, by using the thermal energy of the dehydrogenation reactants V3 and V4, it is possible to reduce the energy required for the heat medium to heat the MCH and improve the energy efficiency of the entire apparatus. .

加熱器１３を通って予熱器１１から排出された脱水素反応物Ｖ５は、水素分離系１Ｂに供給される。脱水素反応物Ｖ５は、冷却器３１により例えば４０℃程度まで冷却され、気液分離器３５により気液分離される。気液分離器３５で液状物質から分離されて水素含有量が高められた気体成分である脱水素反応物Ｖ６は、コンプレッサＰ３により加圧される。脱水素反応物Ｖ６は、加圧されることで温度が上昇するが、冷却器３３により例えば９０℃程度まで冷却される。   The dehydrogenation reactant V5 discharged from the preheater 11 through the heater 13 is supplied to the hydrogen separation system 1B. The dehydrogenation reaction product V5 is cooled to, for example, about 40 ° C. by the cooler 31, and is gas-liquid separated by the gas-liquid separator 35. The dehydrogenation reactant V6, which is a gas component separated from a liquid substance by the gas-liquid separator 35 and having an increased hydrogen content, is pressurized by the compressor P3. Although the temperature of the dehydrogenation reactant V6 rises by being pressurized, it is cooled to, for example, about 90 ° C. by the cooler 33.

冷却器３３により冷却された脱水素反応物Ｖ３０は、精製器３０に供給される。精製器３０は、例えば膜分離機構等により、脱水素反応物Ｖ３０を水素濃度が基準値未満の第１水素含有物と水素濃度が基準値以上の第２水素含有物とに分離する。   The dehydrogenation reactant V30 cooled by the cooler 33 is supplied to the purifier 30. The purifier 30 separates the dehydrogenation reactant V30 into, for example, a first hydrogen-containing material having a hydrogen concentration less than a reference value and a second hydrogen-containing material having a hydrogen concentration not less than the reference value by a membrane separation mechanism or the like.

膜分離機構に採用される水素分離膜としては、コンプレッサＰ３から入力される圧力（例えば９００ｋＰａ以上）に耐え得るものが好ましく、例えば、カーボン膜、パラジウム膜、ゼオライト膜等が挙げられる。耐圧性や小さい差圧での実用化の観点ではカーボン膜及びゼオライト膜が比較的好ましく、振動に対する機械的強度の観点からカーボン膜が特に好ましい。カーボン膜は、分子量の小さい水素を透過させ、トルエンや未分解物質等の相対的に分子量の大きいものを透過させない機能を有する。   The hydrogen separation membrane employed in the membrane separation mechanism is preferably one that can withstand the pressure (for example, 900 kPa or more) input from the compressor P3, and examples thereof include a carbon membrane, a palladium membrane, and a zeolite membrane. Carbon membranes and zeolite membranes are relatively preferable in terms of pressure resistance and practical application with a small differential pressure, and carbon membranes are particularly preferable from the viewpoint of mechanical strength against vibration. The carbon film has a function of allowing hydrogen having a small molecular weight to permeate and not allowing relatively high molecular weight materials such as toluene and undecomposed substances to permeate.

コンプレッサＰ３は、例えば２００ｋＰａの脱水素反応物Ｖ６を９００ｋＰａまで昇圧し、脱水素反応物Ｖ３０として精製器３０に供給する。精製器３０における分離時の差圧は例えば２００ｋＰａであり、精製器３０により例えば９０℃で７００ｋＰａの第２水素含有物Ｖ３１が精製される。精製器３０により精製された第２水素含有物Ｖ３１は、冷却器３４及びフローコントローラ１０１により、圧力及び温度が調整されて製品水素として水素製造装置１から外部に供給される。フローコントローラ１０１は、流量検出器の一例であり、冷却器３４から排出される第２水素含有物Ｖ３１の流量を検出し、外部に排出する製品水素の流量を調整する。   For example, the compressor P3 boosts the dehydrogenation reactant V6 of 200 kPa to 900 kPa and supplies the dehydrogenation reactant V30 to the purifier 30 as the dehydrogenation reactant V30. The differential pressure at the time of separation in the purifier 30 is, for example, 200 kPa, and the second hydrogen-containing material V31 of 700 kPa is purified by the purifier 30 at 90 ° C., for example. The second hydrogen-containing material V31 purified by the purifier 30 is adjusted in pressure and temperature by the cooler 34 and the flow controller 101, and supplied from the hydrogen production apparatus 1 to the outside as product hydrogen. The flow controller 101 is an example of a flow rate detector, detects the flow rate of the second hydrogen-containing material V31 discharged from the cooler 34, and adjusts the flow rate of product hydrogen discharged to the outside.

ここで、圧力コントローラ４００は、脱水素反応物Ｖ６を所定の圧力まで加圧するようにコンプレッサＰ３を制御する。所定の圧力は、例えば、圧力損失を考慮して精製器３０における水素分離により生じる差圧２００ｋＰａと、精製器３０により分離された第２水素含有物Ｖ３１の外部出力の圧力７００ｋＰａとを合わせた圧力９００ｋＰａ以上に設定される。   Here, the pressure controller 400 controls the compressor P3 so as to pressurize the dehydrogenation reactant V6 to a predetermined pressure. The predetermined pressure is, for example, a pressure obtained by combining a differential pressure of 200 kPa generated by hydrogen separation in the purifier 30 in consideration of a pressure loss and an external output pressure of 700 kPa of the second hydrogen-containing material V31 separated by the purifier 30. It is set to 900 kPa or higher.

コンプレッサＰ３が脱水素反応物Ｖ６を加圧する圧量を上記した所定の圧力に設定することで、精製器３０の後段に製品水素として必要な圧力に昇圧させるためのコンプレッサを設ける必要がなくなり、装置全体を小型化することができる。また、コンプレッサを分散配置することなく、大型のコンプレッサに集約することにより圧力効率を高めることができるため、精製器３０による水素精製処理に必要なエネルギー及び製品水素の供給処理に必要となるトータルエネルギーを削減することができる。   By setting the amount of pressure by which the compressor P3 pressurizes the dehydrogenation reactant V6 to the above-described predetermined pressure, it is not necessary to provide a compressor for increasing the pressure required as product hydrogen to the subsequent stage of the purifier 30. The whole can be reduced in size. In addition, the pressure efficiency can be increased by collecting the compressors in a large compressor without distributing the compressors. Therefore, the energy required for the hydrogen purification process by the purifier 30 and the total energy required for the supply process of the product hydrogen. Can be reduced.

なお、気液分離器３５及び精製器３０において液状物質として分離されたトルエン含有量の大きい液化物Ｌ２１、Ｌ２２は、タンクＴ３に回収される。タンクＴ３に回収された回収トルエンは、水素と反応させることにより水素化物（ＭＣＨ）として再び使用することができる。   The liquefied products L21 and L22 having a high toluene content separated as liquid substances in the gas-liquid separator 35 and the purifier 30 are collected in the tank T3. The recovered toluene recovered in the tank T3 can be used again as a hydride (MCH) by reacting with hydrogen.

また、精製器３０において分離された水素濃度が基準値未満の第１水素含有物Ｇ３１は、フローコントローラ１０２により圧力が調整されて加熱器１３を通って脱水素反応器１０に供給される。第１水素含有物Ｇ３１を脱水素反応器１０に供給することで、脱水素反応器１０内の脱水素触媒の劣化を抑制することができる。本実施形態では、第１水素含有物Ｇ３１を脱水素反応器１０の入力側（上流側）から入力することで、相対的に水素量が少ない入力側におけるコーキング現象の発生をより効果的に抑制することができる。なお、第１水素含有物Ｇ３１をＬＰガスと共に熱媒ボイラ２１に供給し、熱媒体Ｌ１３を加熱する燃料として用いてもよい。   Further, the first hydrogen-containing material G31 having a hydrogen concentration separated in the purifier 30 and less than the reference value is adjusted in pressure by the flow controller 102 and supplied to the dehydrogenation reactor 10 through the heater 13. By supplying the first hydrogen-containing material G31 to the dehydrogenation reactor 10, deterioration of the dehydrogenation catalyst in the dehydrogenation reactor 10 can be suppressed. In this embodiment, by inputting the first hydrogen-containing material G31 from the input side (upstream side) of the dehydrogenation reactor 10, the occurrence of the coking phenomenon on the input side with a relatively small amount of hydrogen is more effectively suppressed. can do. The first hydrogen-containing material G31 may be supplied to the heat medium boiler 21 together with the LP gas and used as a fuel for heating the heat medium L13.

水素製造装置１に設けられている温度コントローラ２０２、２０３は、冷却器３１、３３から排出される脱水素反応物Ｖ６、Ｖ３０の温度を検出し、各冷却器３１、３３に流入する冷却水の流量を調整することで温度制御を行っている。冷却器３１、３３は、必要冷却能力が小さいため、クーリングタワーを介して自然冷却した冷却水を用いている。   The temperature controllers 202 and 203 provided in the hydrogen production apparatus 1 detect the temperatures of the dehydrogenation reactants V6 and V30 discharged from the coolers 31 and 33, and the cooling water flowing into the coolers 31 and 33 is detected. Temperature control is performed by adjusting the flow rate. Since the required cooling capacity is small, the coolers 31 and 33 use cooling water naturally cooled through a cooling tower.

気液分離器３５において液化したトルエンの排出量は、レベルコントローラ３０１により制御される。レベルコントローラ３０１は、検出する液面が所定高さ以上となった場合にバルブを開いてトルエンをタンクＴ３に排出する。   The level controller 301 controls the amount of toluene liquefied in the gas-liquid separator 35. The level controller 301 opens the valve and discharges the toluene to the tank T3 when the liquid level to be detected exceeds a predetermined height.

図２は、本実施形態における水素製造装置１の制御装置５０を含む構成を例示する図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration including the control device 50 of the hydrogen production apparatus 1 in the present embodiment.

制御装置５０は、熱媒ボイラ２１、精製器３０、フローコントローラ１００〜１０２、温度コントローラ２００〜２０３、及び圧力コントローラ４００に接続され、各部の動作を制御する。   The control device 50 is connected to the heat medium boiler 21, the purifier 30, the flow controllers 100 to 102, the temperature controllers 200 to 203, and the pressure controller 400, and controls the operation of each unit.

制御装置５０は、制御部５１、温度変化算出部５２、及び記憶部５３を有する。制御装置５０が有する各部の機能は、例えば、ＣＰＵにより実行されるプログラムやメモリ、複数の回路等により実現される。   The control device 50 includes a control unit 51, a temperature change calculation unit 52, and a storage unit 53. The function of each unit included in the control device 50 is realized by, for example, a program executed by the CPU, a memory, a plurality of circuits, and the like.

制御部５１は、熱媒体が所定の温度に加熱されるように熱媒ボイラ２１を制御する。より具体的には、制御部５１は、熱媒ボイラ２１へのＬＰガスや空気の供給量、熱媒体の流量等を制御する。また、制御部５１は、脱水素反応物Ｖ３０から水素が精製されるように精製器３０に設けられているポンプや冷却器、凝縮器等を制御する。   The control unit 51 controls the heat medium boiler 21 so that the heat medium is heated to a predetermined temperature. More specifically, the control unit 51 controls the supply amount of LP gas and air to the heat medium boiler 21, the flow rate of the heat medium, and the like. The control unit 51 also controls a pump, a cooler, a condenser, and the like provided in the purifier 30 so that hydrogen is purified from the dehydrogenation reactant V30.

また、制御部５１は、フローコントローラ１００〜１０２、温度コントローラ２００〜２０３、及び圧力コントローラ４００を制御し、各部を流れるＭＣＨ、熱媒体、脱水素反応物、及び製品水素等の温度や流量、圧力を制御する。   The control unit 51 controls the flow controllers 100 to 102, the temperature controllers 200 to 203, and the pressure controller 400, and the temperature, flow rate, and pressure of the MCH, the heat medium, the dehydrogenation reactant, and the product hydrogen that flow through each unit. To control.

温度変化算出部５２は、温度コントローラ２００から制御装置５０に送信される脱水素反応器１０内の触媒温度から、脱水素触媒の温度変化を算出する。温度コントローラ２００は、水素製造装置１が水素を製造する運転中に脱水素反応器１０内の触媒温度を検出して制御装置５０に送信する。   The temperature change calculation unit 52 calculates the temperature change of the dehydrogenation catalyst from the catalyst temperature in the dehydrogenation reactor 10 transmitted from the temperature controller 200 to the control device 50. The temperature controller 200 detects the catalyst temperature in the dehydrogenation reactor 10 and transmits it to the control device 50 during the operation in which the hydrogen production device 1 produces hydrogen.

脱水素反応器１０内の脱水素触媒は、熱媒体により加熱されると共にＭＣＨとの脱水素反応により吸熱される。脱水素触媒が劣化していない初期状態では、脱水素反応の反応効率が高いため脱水素反応による吸熱量が大きくなる。これに対して、脱水素触媒が劣化した状態では、脱水素反応の反応効率が低下するため脱水素反応による吸熱量が小さくなる。したがって、脱水素反応器１０に同じ温度及び流量で熱媒体を供給し続けた場合、脱水素触媒の劣化に伴って触媒温度が上がっていくことになる。   The dehydrogenation catalyst in the dehydrogenation reactor 10 is heated by the heat medium and also absorbs heat by the dehydrogenation reaction with MCH. In the initial state where the dehydrogenation catalyst is not deteriorated, the reaction efficiency of the dehydrogenation reaction is high, so the endothermic amount due to the dehydrogenation reaction becomes large. On the other hand, in a state where the dehydrogenation catalyst is deteriorated, the reaction efficiency of the dehydrogenation reaction is lowered, so the endothermic amount due to the dehydrogenation reaction is reduced. Therefore, when the heat medium is continuously supplied to the dehydrogenation reactor 10 at the same temperature and flow rate, the catalyst temperature increases with the deterioration of the dehydrogenation catalyst.

そこで、制御部５１は、温度変化算出部５２により算出される触媒温度の変化に基づいて、製品水素を所定の流量で供給できるように水素製造装置１の運転条件を変更する。制御部５１は、例えば、脱水素反応器１０に供給するＭＣＨの流量、脱水素反応器１０に供給する熱媒体の温度及び流量等といった水素製造装置１の運転条件を変更する。   Therefore, the control unit 51 changes the operating condition of the hydrogen production apparatus 1 so that product hydrogen can be supplied at a predetermined flow rate based on the change in the catalyst temperature calculated by the temperature change calculation unit 52. The control unit 51 changes the operating conditions of the hydrogen production apparatus 1 such as the flow rate of MCH supplied to the dehydrogenation reactor 10, the temperature and flow rate of the heat medium supplied to the dehydrogenation reactor 10, and the like.

記憶部５３は、温度コントローラ２００から送信される触媒温度を記憶する。また、記憶部５３は、触媒温度の変化に応じて予め設定されている運転条件を記憶している。制御部５１は、温度変化算出部５２により算出される触媒温度の変化に対応する運転条件を記憶部５３から取得し、水素製造装置１の運転条件を変更する。   The storage unit 53 stores the catalyst temperature transmitted from the temperature controller 200. Moreover, the memory | storage part 53 has memorize | stored the driving conditions preset according to the change of catalyst temperature. The control unit 51 acquires the operation condition corresponding to the change in the catalyst temperature calculated by the temperature change calculation unit 52 from the storage unit 53 and changes the operation condition of the hydrogen production apparatus 1.

図３は、本実施形態における運転制御処理のフローチャートを例示する図である。本実施形態における水素製造装置１では、図３に例示される運転制御処理が所定の周期で実行される。   FIG. 3 is a diagram illustrating a flowchart of the operation control process in the present embodiment. In the hydrogen production apparatus 1 in the present embodiment, the operation control process illustrated in FIG. 3 is executed at a predetermined cycle.

まずステップＳ１０１では、温度コントローラ２００が脱水素反応器１０内の脱水素触媒の温度を検出し、検出した触媒温度を制御装置５０に送信する。次にステップＳ１０２では、温度変化算出部５２が、脱水素反応器１０内の脱水素触媒の温度変化として、触媒温度の変化率を算出する。   First, in step S <b> 101, the temperature controller 200 detects the temperature of the dehydrogenation catalyst in the dehydrogenation reactor 10 and transmits the detected catalyst temperature to the control device 50. Next, in step S102, the temperature change calculation unit 52 calculates the change rate of the catalyst temperature as the temperature change of the dehydrogenation catalyst in the dehydrogenation reactor 10.

図４は、実施形態における触媒温度の変化率の算出方法を説明するための図である。図４に例示されているグラフは、横軸が水素製造装置１の運転時間であり、縦軸が温度コントローラ２００により検出される触媒温度である。なお、運転時間は、水素製造装置１が稼働して製品水素を製造した累積時間である。   FIG. 4 is a diagram for explaining a method for calculating the rate of change of the catalyst temperature in the embodiment. In the graph illustrated in FIG. 4, the horizontal axis represents the operation time of the hydrogen production apparatus 1, and the vertical axis represents the catalyst temperature detected by the temperature controller 200. The operation time is an accumulated time during which the hydrogen production apparatus 1 is operated to produce product hydrogen.

脱水素反応器１０内の脱水素触媒が劣化すると脱水素反応の効率が低下して吸熱量が小さくなるため、図４に示されるように、触媒温度は運転時間と共に上昇していく。   When the dehydrogenation catalyst in the dehydrogenation reactor 10 deteriorates, the efficiency of the dehydrogenation reaction decreases and the endothermic amount decreases, so that the catalyst temperature rises with the operation time as shown in FIG.

ここで、温度変化算出部５２は、例えば運転時間ｔ_１における触媒温度の変化率を、以下の式（１）に基づいて求める。 Here, a temperature change calculation unit 52, for example, the rate of change of the catalyst temperature at operation time t _1, determined based on the following equation (1).

触媒温度の変化率＝ΔＴ_Ｃ１／ｔ_１ ・・・（１）
なお、運転時間ｔ_１における触媒温度の変化量ΔＴ_Ｃ１は、運転時間ｔ_１における触媒温度Ｔ_Ｃ１と運転開始時における触媒温度Ｔ_Ｃ０との差である。 Rate of change in catalyst temperature = ΔT _C1 / t ₁ (1)
Incidentally, the catalyst temperature variation [Delta] T _C1 of operating time _{t 1} is the difference between the catalyst temperature _{T C0} at the start of operation and the catalyst temperature _{T C1} of the operating time _{t 1.}

図３に示すフローチャートに戻り、ステップＳ１０３では、制御部５１が、温度変化算出部５２により算出された触媒温度の変化率に対応する運転条件を記憶部５３から取得し、運転条件を変更するか否かを判定する。   Returning to the flowchart shown in FIG. 3, in step S <b> 103, whether the control unit 51 acquires the operation condition corresponding to the change rate of the catalyst temperature calculated by the temperature change calculation unit 52 from the storage unit 53 and changes the operation condition. Determine whether or not.

現状の運転条件と記憶部５３から取得した運転条件とが異なり、運転条件を変更する場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、制御部５１が、記憶部５３から取得した運転条件に基づいて、例えば、脱水素反応器１０に供給するＭＣＨの流量、脱水素反応器１０に供給する熱媒体の温度及び流量等の何れか１つ以上を変更する。   If the current operating conditions are different from the operating conditions acquired from the storage unit 53 and the operating conditions are to be changed (step S103: YES), the process proceeds to step S104. In step S104, based on the operating conditions acquired from the storage unit 53, the control unit 51, for example, the flow rate of MCH supplied to the dehydrogenation reactor 10, the temperature and flow rate of the heat medium supplied to the dehydrogenation reactor 10, etc. Change one or more of these.

例えば、脱水素触媒が劣化して触媒温度の変化率が上昇した場合には、脱水素反応器１０に供給するＭＣＨの流量を上げる、および／または脱水素反応器１０に供給する熱媒体の温度及び流量を上げるように運転条件を変更する。制御部５１は、フローコントローラ１００及び温度コントローラ２００、２０１を介して、ＭＣＨの流量や熱媒体の温度及び流量を制御する。   For example, when the dehydrogenation catalyst deteriorates and the rate of change of the catalyst temperature increases, the flow rate of MCH supplied to the dehydrogenation reactor 10 is increased and / or the temperature of the heat medium supplied to the dehydrogenation reactor 10 And change the operating conditions to increase the flow rate. The control unit 51 controls the flow rate of the MCH and the temperature and flow rate of the heat medium via the flow controller 100 and the temperature controllers 200 and 201.

本実施形態における水素製造装置１は、上記した運転制御処理を所定の周期で実行し、脱水素反応器１０内の脱水素触媒の劣化により変化する触媒温度の変化率に応じて運転条件を変更することで、水素を安定して製造し続けることができる。   The hydrogen production apparatus 1 in the present embodiment executes the above-described operation control process at a predetermined cycle, and changes the operation conditions according to the rate of change of the catalyst temperature that changes due to deterioration of the dehydrogenation catalyst in the dehydrogenation reactor 10. By doing so, hydrogen can be stably produced.

なお、脱水素反応器１０にＭＣＨ（Ｖ２）が供給される供給口付近では、脱水素反応が急激に進行するため脱水素触媒が他の部分よりも早く劣化していく。そこで、脱水素触媒の劣化に応じて感度良く運転条件を変更するために、温度コントローラ２００は、脱水素反応器１０にＭＣＨ（Ｖ２）が供給される供給口付近の触媒温度を検出することが好ましい。例えば、ＭＣＨ供給口の入口から５０ｍｍ程度内部の所の触媒温度を検出してもよい。または、加熱器１３と反応器１０の間にあるＭＣＨ（Ｖ２）の温度より低い温度となっている触媒温度を示す場所が好ましい。また、温度コントローラ２００は、脱水素反応器１０の供給口付近を含む複数箇所で触媒温度を検出してもよい。   In the vicinity of the supply port where MCH (V2) is supplied to the dehydrogenation reactor 10, the dehydrogenation reaction proceeds rapidly, so that the dehydrogenation catalyst deteriorates faster than the other parts. Therefore, in order to change the operating conditions with high sensitivity according to the deterioration of the dehydrogenation catalyst, the temperature controller 200 can detect the catalyst temperature in the vicinity of the supply port to which MCH (V2) is supplied to the dehydrogenation reactor 10. preferable. For example, the catalyst temperature inside about 50 mm from the inlet of the MCH supply port may be detected. Or the place which shows the catalyst temperature used as the temperature lower than the temperature of MCH (V2) between the heater 13 and the reactor 10 is preferable. Further, the temperature controller 200 may detect the catalyst temperature at a plurality of locations including the vicinity of the supply port of the dehydrogenation reactor 10.

以上で説明したように、本実施形態における水素製造装置１によれば、触媒温度の変化に応じて運転条件を変更することで、所定の流量で水素を安定して製造し続けることができる。   As described above, according to the hydrogen production apparatus 1 of the present embodiment, it is possible to continue producing hydrogen stably at a predetermined flow rate by changing the operation conditions according to the change in the catalyst temperature.

なお、上記した実施形態では、触媒温度の変化率に基づいて運転条件を変更したが、例えば、運転開始時からの触媒温度の変化量（図４に示されるΔＴ_Ｃ１）や、単位時間当たりの触媒温度の変化率等といった脱水素触媒の温度変化に基づいて運転条件を変更してもよい。 In the above-described embodiment, the operating conditions are changed based on the rate of change of the catalyst temperature. For example, the amount of change in the catalyst temperature from the start of operation (ΔT _C1 shown in FIG. 4), the unit per unit time The operating conditions may be changed based on the temperature change of the dehydrogenation catalyst such as the rate of change of the catalyst temperature.

また、脱水素触媒の温度変化に加えて、精製器３０により精製された水素の流量に基づいて運転条件を変更してもよい。例えば、フローコントローラ１０１において検出される第２水素含有物Ｖ３１の流量を精製器３０により精製された水素の流量として、フローコントローラ１０１により検出される流量に基づいて運転条件を変更してもよい。   In addition to the temperature change of the dehydrogenation catalyst, the operating conditions may be changed based on the flow rate of hydrogen purified by the purifier 30. For example, the operation condition may be changed based on the flow rate detected by the flow controller 101, with the flow rate of the second hydrogen-containing material V31 detected by the flow controller 101 as the flow rate of hydrogen purified by the purifier 30.

この場合には、精製された水素の流量に応じた運転条件が記憶部５３に記憶され、制御部５１が水素の流量に対応する運転条件を記憶部５３から取得して各部を制御する。制御部５１は、例えば、フローコントローラ１００〜１０２、温度コントローラ２００〜２０３、及び圧力コントローラ４００を水素の流量に基づいて制御し、各部を流れるＭＣＨ、熱媒体、脱水素反応物、及び製品水素等の温度や流量、圧力を制御する。   In this case, the operation condition corresponding to the flow rate of the purified hydrogen is stored in the storage unit 53, and the control unit 51 acquires the operation condition corresponding to the flow rate of hydrogen from the storage unit 53 and controls each unit. The control unit 51 controls, for example, the flow controllers 100 to 102, the temperature controllers 200 to 203, and the pressure controller 400 based on the flow rate of hydrogen, and the MCH, the heat medium, the dehydrogenation reactant, the product hydrogen, and the like flowing through each unit. Control the temperature, flow rate and pressure.

例えば、精製器３０により精製された水素の流量が低下した場合には、脱水素反応器１０に供給するＭＣＨの流量を上げると共に、脱水素反応器１０に供給する熱媒体の温度や流量を上げるように各部を制御する。また、制御部５１は、精製器３０に設けられているポンプや冷却器、凝縮器等の運転条件を変更してもよい。   For example, when the flow rate of hydrogen purified by the purifier 30 decreases, the flow rate of MCH supplied to the dehydrogenation reactor 10 is increased, and the temperature and flow rate of the heat medium supplied to the dehydrogenation reactor 10 are increased. Control each part. Further, the control unit 51 may change operating conditions such as a pump, a cooler, and a condenser provided in the purifier 30.

以上、実施形態に係る水素製造装置及び水素製造方法について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。なお、上記した実施形態の各部における温度や圧力等は、例示した値に限定されるものではない。   The hydrogen production apparatus and the hydrogen production method according to the embodiments have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and improvements can be made within the scope of the present invention. In addition, the temperature, pressure, etc. in each part of above-described embodiment are not limited to the illustrated value.

１ 水素製造装置
１Ａ 脱水素反応系
１Ｂ 水素分離系
１０ 脱水素反応器
２１ 熱媒ボイラ（加熱器）
３０ 精製器
３５ 気液分離器
５０ 制御装置
５１ 制御部
５２ 温度変化算出部
５３ 記憶部
１００、１０１、１０２ フローコントローラ
２００、２０１、２０２、２０３ 温度コントローラ（温度検出器）
３０１ レベルコントローラ
４００ 圧力コントローラ
Ｃ１ コンプレッサ（圧縮機）
Ｐ１、Ｐ２ ポンプ
Ｐ３ コンプレッサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen production apparatus 1A Dehydrogenation reaction system 1B Hydrogen separation system 10 Dehydrogenation reactor 21 Heat-medium boiler (heater)
30 Purifier 35 Gas-Liquid Separator 50 Controller 51 Controller 52 Temperature Change Calculator 53 Storage Units 100, 101, 102 Flow Controllers 200, 201, 202, 203 Temperature Controller (Temperature Detector)
301 level controller 400 pressure controller C1 compressor (compressor)
P1, P2 Pump P3 Compressor

Claims (4)

有機ハイドライドを脱水素反応により分解する脱水素触媒を有する脱水素反応器と、
前記脱水素反応器において分解された脱水素反応物を気液分離する気液分離器と、
前記気液分離器により分離された気体成分を精製して水素を分離する精製器と、
前記脱水素反応器内の前記脱水素触媒の温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器により検出される前記脱水素触媒の温度変化に基づいて運転条件を変更する制御部と、を有する
ことを特徴とする水素製造装置。 A dehydrogenation reactor having a dehydrogenation catalyst for decomposing organic hydride by a dehydrogenation reaction;
A gas-liquid separator that gas-liquid separates the dehydrogenated reactant decomposed in the dehydrogenation reactor;
A purifier that purifies the gas component separated by the gas-liquid separator and separates hydrogen;
A temperature detector for detecting the temperature of the dehydrogenation catalyst in the dehydrogenation reactor;
And a controller that changes operating conditions based on a temperature change of the dehydrogenation catalyst detected by the temperature detector. 前記精製器により精製された水素の流量を検出する流量検出器を有し、
前記制御部は、前記流量検出器により検出された流量に基づいて前記運転条件を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の水素製造装置。 A flow rate detector for detecting the flow rate of hydrogen purified by the purifier;
The hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the control unit changes the operation condition based on a flow rate detected by the flow rate detector. 前記運転条件は、前記脱水素反応器に供給する前記有機ハイドライドの流量、前記脱水素反応器に供給する熱媒の温度、及び前記熱媒の流量の少なくとも１つを含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の水素製造装置。 The operating condition includes at least one of a flow rate of the organic hydride supplied to the dehydrogenation reactor, a temperature of a heating medium supplied to the dehydrogenation reactor, and a flow rate of the heating medium. Item 3. The hydrogen production apparatus according to Item 1 or 2. 有機ハイドライドを脱水素反応により分解する脱水素触媒を有する脱水素反応器と、
前記脱水素反応器において分解された脱水素反応物を気液分離する気液分離器と、
前記気液分離器により分離された気体成分を精製して水素を分離する精製器と、を有する水素製造装置における水素製造方法であって、
前記脱水素反応器内の前記脱水素触媒の温度を検出する温度検出ステップと、
前記温度検出ステップにより検出される前記脱水素触媒の温度変化に基づいて運転条件を変更する制御ステップと、を有する
ことを特徴とする水素製造方法。 A dehydrogenation reactor having a dehydrogenation catalyst for decomposing organic hydride by a dehydrogenation reaction;
A gas-liquid separator that gas-liquid separates the dehydrogenated reactant decomposed in the dehydrogenation reactor;
A purifier that purifies a gas component separated by the gas-liquid separator and separates hydrogen, and a hydrogen production method in a hydrogen production apparatus,
A temperature detection step of detecting the temperature of the dehydrogenation catalyst in the dehydrogenation reactor;
And a control step of changing operating conditions based on a temperature change of the dehydrogenation catalyst detected by the temperature detection step.

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