JP3035038B2 - 水素製造方法 - Google Patents
水素製造方法Info
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- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Description
に水素分離型リフォーマを用いて水素を製造する方法に
関する。
装置ではメタンやメタノール等の炭化水素や含酸素炭化
水素からなる原料ガスを、水蒸気改質反応とCOシフト
反応によって主に水素と二酸化炭素に分解し、発生した
水素をリフォーマに内蔵された水素分離膜を通して選択
的に分離するようにしている。水素分離は該分離膜の透
過側に不活性ガスを流すか、あるいは減圧にすることに
より実施されている。該水素分離膜として、例えばパラ
ジウム合金からなるものが利用される。
る。1は水素分離型リフォーマであり、改質触媒層3内
に水素分離膜4を有する。例えばメタン等の炭化水素か
らなる原料ガス8はガス中のイオウ分を脱硫器36で除
去後、脱硫原料ガス9は該リフォーマ1の燃焼器7での
燃焼用原料ガス10と前記触媒層3へ供給する原料ガス
11とに分割後、スチーム25と混合し混合ガス12と
する。該混合ガス12を熱交換器18で反応温度まで加
熱して高温反応ガス13とし、前記触媒層3に導入す
る。触媒層3では下記反応で原料ガス8が水素、一酸化
炭素及び二酸化炭素に分解される。 Cn Hm + nH2 O = nCO + (n+m/2)H2 (1) Cn Hm + 2nH2 O = nCO2 +(2n+m/2)H2 (2) Cn Hm + nCO2 = 2nCO + m/2H2 (3)
ラジウム合金からなる水素分離膜4を通して透過部5に
分離される。主に二酸化炭素からなる未反応ガス14は
熱交換器15において冷却水35によって冷却後低温未
反応ガス6となり、前記燃料用原料ガス10と混合後、
ストリーム16としてリフォーマ1の燃焼器7に導入さ
れ燃焼用の燃料にされる。燃焼器7からの燃焼ガスは燃
焼側2を通過し改質触媒層3へ反応熱を供給後、燃焼排
ガス17としてリフォーマ1から排出される。燃焼排ガ
ス17は熱交換器19で冷却されストリーム20となり
ベントへ送られる。
6で加熱後、高温不活性ガス27として供給される。リ
フォーマで分離された水素は該不活性ガス27によって
払い出される。水素ガスと不活性ガスとの混合ガス28
は熱交換器29において冷却水34によって冷却され水
素ガスと不活性ガスの混合ガス32として取り出され
る。
後、高温空気22となり燃焼器7へ送られる。
性ガス及び燃焼用空気を独立の熱交換器かあるいは水素
製造装置内の適当な温度レベルにあるストリームによっ
て加熱していた。また、残ガスや分離水素ガスの冷却に
主に冷却水を利用していた。
ス、スチーム、不活性ガス及び燃焼用空気の予熱用に独
立した熱交換器を用いていたために装置の熱効率が悪く
必要以上の原料ガスを燃焼させる必要があった。 (2)リフォーマから流出する高温のストリームによっ
て前記供給ガスを加熱する場合でも温度レベルから考え
た効率的な熱交換がなされていないために熱効率が悪い
例が多く、また、場合によっては分離水素のストリーム
を燃焼用空気で冷却するなど安全上問題となることもあ
った。 (3)リフォーマから流出する高温のストリームを主に
水で冷却する場合には必要水量が多くなり経済的でなか
った。
した反応管内に水素分離膜で区切られた水素透過部を有
し、かつ該反応管の外側に燃焼ガス通路を有するリフォ
ーマによって、炭化水素又は含酸素炭化水素を原料とし
て水蒸気改質反応を行わせて水素を製造する方法におい
て、前記燃焼ガス通路より排出される燃焼排ガスによ
り、先ずリフォーマに供給される炭化水素又は含酸素炭
化水素と水蒸気よりなる原料ガスを予熱し、次いでリフ
ォーマの燃焼器に供給される空気を予熱すると共に、前
記水素透過部に透過した水素を払い出すための不活性ガ
ス又は水蒸気を該透過部から払い出された高温の水素及
び不活性ガス又は水蒸気の混合ガスにより予熱するよう
にすることを特徴とする水素製造方法である。
ス、スチーム、不活性ガス及び燃焼用空気の予熱のため
にリフォーマから流出するストリーム、すなわち、分離
水素ガスと不活性ガスとの混合ガス、燃焼排ガスの排熱
を用いる。 (2)熱交換には各ストリームの温度レベルとストリー
ムの組成を考慮し燃焼排ガスによってまず、原料ガスと
スチームの混合ガスを加熱し、次に燃焼用の低温空気を
加熱する。さらに、リフォーマからの分離水素と不活性
ガスとの混合ガスによって分離水素払出しのための不活
性ガスを加熱する。また、リフォーマからの未反応ガス
によっても不活性ガスを加熱してもよい。 (3)高温ガスをさらに冷却するためには冷却水を用い
る。
る。メタン等の炭化水素からなる原料ガス8はガス中の
イオウ分を脱硫器36で除去後、脱硫原料ガス9はリフ
ォーマ1の燃焼器7へ供給するガス10と改質触媒層側
3へ供給するガス11とに分割後、ガス11はスチーム
25と混合する。該混合ガス12を混合ガス予熱器18
で反応温度まで加熱して高温反応ガス13とし、触媒層
3へ導入する。触媒層3では前記反応(1)〜(3)に
よって原料ガス8が水素、一酸化炭素及び二酸化炭素に
分解される。
ラジウム合金からなる水素分離膜4を通して透過部5に
分離される。主に二酸化炭素からなる未反応ガス14は
冷却器15において冷却水35によって冷却後、低温未
反応ガス6となり、前記燃料用原料ガス10と混合後、
ストリーム16としてリフォーマ1の燃焼器7に導入さ
れ燃焼用の燃料とされる。燃焼器7からの燃焼ガスは燃
焼側2を通過し改質触媒層3へ反応熱を供給後、燃焼排
ガス17としてリフォーマ1から排出される。燃焼排ガ
ス17はまず混合ガス予熱器18で熱交換し、次に空気
予熱器19で空気を加熱後、ストリーム20となりベン
トから排出される。
加熱後の温度レベルの順序によって決まり、より高温ま
で加熱されるストリームを初めに加熱した方が熱効率上
有利となる。この装置では原料ガスとスチームの混合ガ
ス12をほぼ500度Cまで、燃焼用空気21を100
〜400度Cまで加熱する必要がある。このため、まず
混合ガス12を加熱し、次に燃焼用空気21を加熱して
いる。
6で加熱され、高温不活性ガス27として供給される。
リフォーマ1で発生する水素は該不活性ガス27によっ
て払い出される。この分離水素ガスと不活性ガスとの混
合ガス28は前記のごとく、熱交換器26において不活
性ガス24を加熱し、次に、冷却器29で冷却水34に
よって冷却され水素ガスと不活性ガスの混合ガス32と
して取り出される。
を用いることも考えられるが、ストリーム28中に水素
を含むことから安全上問題となる。このため、冷却用の
ストリームとしては不活性ガス24かあるいは冷却水3
4が適切なものとなる。
後、高温空気22となり燃焼器7へ送られる。
0〜600度Cである。このストリームは一旦冷却後、
燃焼用燃料として利用される。このストリーム中には水
素等の可燃ガスが含まれているために不活性ガスか冷却
水で冷却する必要がある。この実施例では、冷却器15
において冷却水35によって冷却し原料ガス10と混合
後、燃焼用燃料としてリフォーマの燃焼器7へ供給され
る。
ば、燃焼排ガスと分離水素ガスの排熱を効率よくかつ安
全に回収できるため、水素製造装置の熱効率を向上させ
ることができる。
る。この実施例では、分離水素払い出し用の不活性ガス
の代わりにスチーム24を利用するものである。この装
置では冷却器29でスチームが凝縮し発生した水を水分
離器31でドレン33として分離後、水素を回収する。
ガスの排熱を安全に効率よく回収できるため、水素製造
装置の熱効率を向上させることができる。
熱を回収し燃焼用空気、原料ガス及びスチームを予熱す
ることによって水素製造装置の熱効率を向上させること
ができる。 (2)水素を含むストリームをスチームや不活性ガスの
ような酸素を含まないストリームと熱交換することによ
って安全性が向上する。 (3)リフォーマからの高温ストリームを冷却するため
に、リフォーマへ供給する低温ストリームの一部を利用
するために冷却水量を低減することができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 改質触媒を充填した反応管内に水素分離
膜で区切られた水素透過部を有し、かつ該反応管の外側
に燃焼ガス通路を有するリフォーマによって、炭化水素
又は含酸素炭化水素を原料として水蒸気改質反応を行わ
せて水素を製造する方法において、前記燃焼ガス通路よ
り排出される燃焼排ガスにより、先ずリフォーマに供給
される炭化水素又は含酸素炭化水素と水蒸気よりなる原
料ガスを予熱し、次いでリフォーマの燃焼器に供給され
る空気を予熱すると共に、前記水素透過部に透過した水
素を払い出すための不活性ガス又は水蒸気を該透過部か
ら払い出された高温の水素及び不活性ガス又は水蒸気の
混合ガスにより予熱するようにすることを特徴とする水
素製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3309265A JP3035038B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 水素製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3309265A JP3035038B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 水素製造方法 |
Publications (2)
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JPH05147902A JPH05147902A (ja) | 1993-06-15 |
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ID=17990920
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3309265A Expired - Lifetime JP3035038B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 水素製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3035038B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9061909B2 (en) | 2009-09-10 | 2015-06-23 | The University Of Tokyo | Method for simultaneously producing carbon nanotubes and hydrogen, and device for simultaneously producing carbon nanotubes and hydrogen |
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-
1991
- 1991-11-25 JP JP3309265A patent/JP3035038B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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---|---|
JPH05147902A (ja) | 1993-06-15 |
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