JP4088026B2

JP4088026B2 - Hydrogen generator

Info

Publication number: JP4088026B2
Application number: JP2000223397A
Authority: JP
Inventors: 浩一郎北河; 猛富澤; 邦弘鵜飼; 敏之庄野; 清田口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2020-07-25
Also published as: JP2002037602A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも硫黄化合物と炭化水素とを含有する原料から、水素リッチの改質ガスを生成する水素生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池などへ供給する水素としては、Ｎｉ系またはＲｕ系などの改質触媒で炭化水素原料の水蒸気改質を行う水素生成装置を用い、生成した水素リッチの改質ガスが一般に利用されている。
炭化水素原料としては、例えば天然ガスを主成分とした都市ガス、ＬＰＧ、ナフサおよび灯油などが用いられるが、これらの炭化水素には通常付臭剤または元々の含有成分として硫黄化合物が含まれている。例えば、天然ガスを原料とする都市ガスおよびＬＰＧには、付臭剤として硫黄化合物が数ｐｐｍの濃度で混合されている。
水素を生成するための原料に硫黄化合物が含まれていると、改質触媒が硫黄化合物によって被毒され触媒活性が低下する。したがって、炭化水素原料の前処理として、吸着式脱硫器を用いて脱硫を行うのが一般的である。
【０００３】
吸着式脱硫器では、原料を通過させていると、やがて吸着剤が飽和状態となり破過に達する。吸着剤が破過に達すると原料中に含まれている硫黄化合物が充分には除去されず、漏れ出してくる。その結果、改質触媒が被毒され触媒活性が低下するなどの弊害を招いてしまう。
したがって、吸着式脱硫器では、吸着剤が破過に達した場合、あるいは破過に達する前に定期的に新しい吸着剤と交換するか、熱や圧力によって再生処理を行う必要がある。なかでも、脱硫器ごと装置から取り外し、新しい脱硫器に交換したり、取り外した脱硫器を再生処理したりするのが一般的である。
【０００４】
また、一般に吸着式脱硫器に用いられる吸着剤は水を吸着しやすい。水が吸着剤に吸着すると、脱硫器の処理能力が低下してしまう。したがって、脱硫器の交換作業や再生処理作業においても、脱硫器内部への空気中の水分の流入を充分に防止する必要がある。
従来、脱硫器の交換や再生処理を行う場合には、ねじ式の配管継手などによって接続された脱硫器を、工具を用いて着脱していた。また、脱硫器の交換あるいは再生作業中における脱硫器内部への水分の流入を防ぐために、脱硫器の原料入口および原料出口に手動式の遮断弁を設け、脱硫器を取り外す際には手動で遮断弁を閉じていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ねじ式の配管継手などによって接続された脱硫部を、工具を用いて取り外す場合には、労力と時間を必要とするという問題があった。また、水の流入を防ぐために手動で遮断弁を開閉する場合には、操作が煩雑であること、および遮断弁の開閉を忘れてしまう恐れがあることなどの問題があった。
そこで、本発明は、このような水素生成装置の問題点を考慮し、脱硫器の交換時および再生処理作業時に、迅速かつ容易に脱硫器の交換を行なうことができ、かつその際に水分の流入を確実に防止することのできる水素生成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、少なくとも硫黄化合物と炭化水素とを含有する原料を供給する原料供給部と、前記原料供給部の下流側に設けた脱硫部と、前記脱硫部の下流側に設けられ、改質反応によって前記炭化水素から水素を生成する水素発生部とを具備し、前記原料供給部より前記脱硫部を経て前記水素発生部に前記原料を供給する水素生成装置であって、前記脱硫部の上流側に設けられた第一自閉式着脱継手、および前記脱硫部の下流側に設けられた第二自閉式着脱継手を具備することを特徴とする水素生成装置を提供する。
前記水素生成装置は、さらに前記原料供給部と前記脱硫部とを連結する流路に設けられた第一原料遮断弁、前記脱硫部と前記水素発生部とを連結する流路に設けられた第二原料遮断弁、および遮断弁制御装置を具備し、前記遮断弁制御装置が、原料供給時に第一原料遮断弁および第二原料遮断弁を同時に開き、原料供給停止時に第一原料遮断弁および第二原料遮断弁を同時に閉じるように制御することが有効である。
【０００７】
また、第一原料遮断弁が第一自閉式着脱継手と前記原料供給部との間に設けられ、第二原料遮断弁が第二自閉式着脱継手と前記水素発生部との間に設けられているのが有効である。
さらに第二原料遮断弁と前記水素発生部とを連結する流路に設けられた不活性ガス供給部を具備することが有効である。
さらに、前記脱硫部が、容器と前記容器内に充填された吸着剤からなり、前記吸着剤がゼオライトを主成分とすることが有効である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の水素生成装置は、少なくとも硫黄化合物と炭化水素とを含有する原料を供給する原料供給部と、原料供給部の下流側に設けた脱硫部と、脱硫部の下流側に設けられ、改質反応によって前記炭化水素から水素を発生させる水素発生部を具備し、原料供給部より脱硫部を経て水素発生部に原料を供給する水素生成装置において、脱硫部の上流側および下流側に、自動開閉弁をそれぞれ内蔵した一対のソケットとプラグから構成される自閉式着脱継手を設けたことを特徴とするものである。
まず、本発明において用いる自閉式着脱継手について説明する。
図１は、本発明における自閉式着脱継手の構造を示す概略断面図である。本発明の自閉式着脱継手は、内部に流路１’または流路２’を有する一対の円筒状のソケット１および円筒状のプラグ２からなり、ソケット１およびプラグ２は、バネ３に接続された弁４からなる自動開閉弁を有する。図１はソケット１とプラグ２が接続されている状態を示し、２つの弁４の有する突起部分が互いに押し合って開口部６との間に間隙を形成し、流路１’と流路２’とを連通させている。
【０００９】
つぎに、図２に脱着したソケット１の概略断面図を示し、図３に脱着したプラグ２の概略断面図を示す。
図２に示すように、ソケット１が脱着された状態では、バネ３に押されている弁４が、Ｏリング５を介して開口部６を閉じている。また、ソケット１の端部外周部分の表面に設けられたスリーブ７は、バネ８を介してソケット１の端部外周面を、流路方向にスライドさせることができる構造となっている。
また、図２に示すように、ソケット１の端部外周部分には孔９’が設けられており、通常は、バネ８に押されているスリーブ７によってボール９が孔９’にはめ込まれている。このスリーブ７を、矢印の方向にスライドさせると、ボール９が孔９’から解放される仕組みになっている。図３に示すプラグ２もソケット１と同じ機構を備えた弁４を有する。
【００１０】
つぎに、図４に、ソケット１とプラグ２を接続する方法を説明するための模式図を示す。まず、図４の（ａ）に示すように、ソケット１のスリーブ７をスライドさせる。このとき、スリーブ７に力をかけてスライドさせることにより、ボール９は自由に動くことができるため、プラグ２はボール９に妨げられることなくソケット１に挿入させることができる。
そして、図４の（ｂ）に示すように、プラグ２の端面とソケット１の端面が接するまで、プラグ２をソケット１内に挿入する。このとき、２つの弁４の突起部分が互いに押し合ってバネ３を収縮させ、Ｏリング５と開口部６との間に間隙を形成する。
【００１１】
ついで、図４の（ｃ）に示すように、プラグ２の端面とソケット１の端面が接したときにスリーブ７にかけていた力を解放すると、バネ８によってスリーブ７が押されてプラグ２側にスライドし、孔９’にあるボール９がプラグ２の溝１０にはめ込まれ、スリーブ７によって固定される。これにより、ソケット１とプラグ２の接続が完了する。このとき、ソケット１とプラグ２の間はＯリング５’によってシールされており、流路１’および流路２’を流れるガスが漏れないようになっている。
逆に、ソケット１とプラグ２を脱着したい場合には、スリーブ７をソケット１側にスライドさせてボール９を溝１０から自由にした後、ソケット１とプラグ２を分離すればよい。
上述のような自閉式着脱継手は、一般のガス機器の配管接続用に使用されているものと同様な構造を有し、工具を用いることなく迅速かつ容易に接続あるいは取り外しが可能である。したがって、本発明においては、市販の自閉式着脱継手を用いることができる。
【００１２】
つぎに、本発明の水素生成装置は、原料供給部から脱硫部に原料を供給する流路および脱硫部から水素発生部に原料を供給する流路にそれぞれ第一原料遮断弁、第二原料遮断弁を設け、原料供給時に第一原料遮断弁および第二原料遮断弁を同時に開き、原料供給停止時に第一原料遮断弁および第二原料遮断弁を同時に閉じるように制御することが有効である。
このとき、脱硫部の上流側に設けた自閉式着脱継手と原料供給部との間に第一原料遮断弁を設け、脱硫部の下流側に設けた自閉式着脱継手と水素発生部との間に第二原料遮断弁を設けることも有効である。
このとき、原料遮断弁のうち脱硫部の下流側に設けられた一つと水素発生部の間の流路に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給部を設けることも有効である。
また、脱硫部が、硫黄化合物を吸着する吸着剤を内部に充填した構造であって、吸着剤がゼオライトを主成分とすることも有効である。
以下、本発明に係る水素生成装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
《実施の形態１》
図５は、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置の構成を示す模式図である。図５に示す水素生成装置は、少なくとも硫黄化合物と炭化水素とを含有する原料を供給する原料供給部１１、硫黄化合物を吸着する吸着剤１３を内部に充填した脱硫部１２、水と炭化水素から改質反応により水素リッチの改質ガスを発生させる改質触媒１５と、改質触媒１５を改質温度にまで加熱する加熱部１６から構成される水素発生部１４からなる。水素発生部１４の上流側には、水素発生部１４に水を供給する水供給部１７が設けられている。
原料供給部１１より供給された原料は、まず脱硫部１２に導入され、脱硫部１２の内部に充填された吸着剤１３によって硫黄化合物を除去した後に、水供給部１７より供給される水とともに水素発生部１４に供給される。
原料と水は、加熱部１６によって所定の改質温度にまで加熱された改質触媒１５によって水素リッチの改質ガスに改質される。生成した改質ガスは改質ガス出口１８から外部に供給される。
【００１４】
１９ａおよび１９ｂは自動開閉弁をそれぞれ内蔵した一対のソケットとプラグから構成される自閉式着脱継手である。自閉式着脱継手１９ａおよび１９ｂは、一般のガス機器の配管接続用に使用されているものと同様な構造を有している物で、工具を用いることなく迅速かつ容易に接続あるいは取り外しが可能である。ソケットとプラグのどちらにも自動開閉弁が内蔵されており、ソケットとプラグを接続した場合には自動開閉弁が開き、取り外した場合には自動開閉弁が閉じる。
脱硫部１２に充填された吸着剤１３は、原料を通過させているとやがて飽和状態となり破過に達する。吸着剤１３が破過に達すると原料中に含まれている硫黄化合物が十分除去されず、漏れ出してくる。その結果、改質触媒１５が被毒され触媒活性が低下するなどの弊害を招く。したがって、脱硫部１２は定期的に交換、あるいは熱や圧力によって再生処理を行う必要がある。
【００１５】
従来、脱硫部１２は、ねじ式の配管継手などによって接続されており、着脱には工具が必要であり、時間と労力を必要としていた。また、水が吸着剤１３に吸着すると脱硫部１２の処理能力が低下してしまう。吸着剤１２は水を吸着しやすい性質を有しており、脱硫部１２の交換作業や再生処理作業においても、脱硫部１２への空気中の水分の流入を充分に防止する必要がある。
さらに従来、脱硫部１２の着脱作業中における脱硫部１２の内部への水分の流入を防ぐためには、脱硫部１２の原料入口および原料出口に手動式の遮断弁を設け、脱硫部１２を取り外す際には手動で遮断弁を閉じていたわけであるが、操作が煩雑であること、および遮断弁の開閉を忘れる恐れがあることなどの問題があった。
【００１６】
本発明の水素生成装置では、自閉式着脱継手１９ａおよび１９ｂを設けることで、工具を用いることなく、脱硫部１２の交換あるいは再生処理作業時に、迅速かつ容易に脱硫部１２の着脱を行うことができる。自閉式着脱継手１９ａおよび１９ｂを構成しているソケットとプラグには自動開閉弁が内蔵されているため、脱硫部１２を取り外した際には自動的に脱硫部１２を密閉することができ、脱硫部の１２内部への水分の流入を確実に防止することができる。同時に、水素生成装置側の配管も自動的に閉止されるため、可燃ガスの存在する水素生成装置系内への空気の進入を防止でき、安全上も好ましい。なお、脱硫部１２に充填する吸着剤１３として、ゼオライトを主成分としたものを使用することが好ましい。
【００１７】
《実施の形態２》
図６は、本発明の実施の形態２に係る水素生成装置の構成を示す模式図である。本実施の形態では実施の形態１の構成に加えて、制御器２１と、原料供給部１１から脱硫部１２に原料を供給する流路および脱硫部１２から水素発生部１４に原料を供給する流路にそれぞれ第一原料遮断弁２０ａ、第二原料遮断弁２０ｂを設けたものであり、作用効果の大部分は実施の形態１と類似である。したがって、異なる点を中心に本実施の形態を説明する。
原料として水と炭化水素を用いるため、水素発生部１４および水素発生部１４近傍の流路には常に水が存在しており、そのため原料供給停止時には、拡散してきた水分が脱硫部１２に流入する可能性がある。一方、脱硫部１２に充填した吸着剤１３は水を吸着しやすい。そのため脱硫部１２の内部に水が流入した場合には、水が吸着剤１３に吸着する結果、硫黄化合物を吸着できる容量が減少し、破過に達する時間が本来より著しく短くなり、短い使用期間で吸着剤１３を交換する必要が生じる。
【００１８】
本実施の形態の水素生成装置では、制御器２１によって原料供給時に第一原料遮断弁２０ａおよび第二原料遮断弁２０ｂを同時に開き、原料供給停止時に第一原料遮断弁２０ａおよび第二原料遮断弁２０ｂを同時に閉じるように制御することで、原料供給停止時における脱硫部１２の内部への水分の流入を確実に防ぐことで、吸着剤１３の寿命短縮を回避でき、脱硫部１２を長期間安定して使用することができる。
なお、図６に示す本実施の形態の構成では、原料供給部１１と自閉式着脱継手１９ａの間および自閉式着脱継手１９ｂと水素発生部１４の間に、それぞれ第一原料遮断弁２０ａおよび第二原料遮断弁２０ｂを設けたが、自閉式着脱継手１９ａと脱硫部１２の間および脱硫部１２と自閉式着脱継手１９ｂの間に、それぞれ第一原料遮断弁２０ａおよび第二原料遮断弁２０ｂを設けても何ら問題はなく、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。しかし、脱硫部１２の取り外し作業時における作業性の点から、図６に示す本実施の形態の構成が好ましい。
【００１９】
《実施の形態３》
図７は、本発明の実施の形態３に係る水素生成装置の構成を示す模式図である。本実施の形態では、実施の形態２の構成に加えて、原料遮断弁２０ｂの下流側に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給部２２を接続した構成としたものであり、作用効果の大部分は実施の形態１および２と類似である。したがって、異なる点を中心に本実施の形態を説明する。
水素生成装置の立ち上げ操作時において原料供給開始に先立ち、あるいは水素生成装置の停止操作時において原料供給停止後、不活性ガス供給部２２より不活性ガスを供給しパージを行う。このとき、原料遮断弁２０ｂは閉じた状態にあり、原料遮断弁２０ｂの下流に存在する水蒸気や結露水を水素発生部へ押し出すことができる。したがって、より確実に脱硫部１２の内部への水分の流入を防ぐことができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、脱硫部の上流側および下流側に自動開閉弁をそれぞれ内蔵した一対のソケットとプラグから構成される自閉式着脱継手を設けることで、迅速かつ容易に脱硫部の交換または再生処理作業を行うことができ、またその際に脱硫部内部への水分の流入を確実に防止することができるような水素生成装置を提供することできる。
さらに、原料供給部から脱硫部に原料を供給する流路および脱硫部から水素発生部に原料を供給する流路にそれぞれ第一原料遮断弁および第二原料遮断弁を設け、原料供給時に第一原料遮断弁および第二原料遮断弁を同時に開き、原料供給停止時に第一原料遮断弁および第二原料遮断弁を同時に閉じるように制御することで、原料供給停止時における脱硫部内部への水の流入を確実に防止でき、脱硫部に充填した吸着剤を長期間安定して使用できるような水素生成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における自閉式着脱継手の接続状態を示す概略断面図
【図２】本発明における自閉式着脱継手のソケットの概略断面図
【図３】本発明における自閉式着脱継手のプラグの概略断面図
【図４】本発明における自閉式着脱継手のソケットとプラグを接続する方法を説明するための概略断面図
【図５】本発明の実施の形態１に係る水素生成装置の構成を示す模式図
【図６】本発明の実施の形態２に係る水素生成装置の構成を示す模式図
【図７】本発明の実施の形態３に係る水素生成装置の構成を示す模式図
【符号の説明】
１ソケット
１’ 流路
２プラグ
２’ 流路
３バネ
４弁
５Ｏリング
６開口部
７スリーブ
８バネ
９ボール
９’ 孔
１０溝
１１原料供給部
１２脱硫部
１３吸着剤
１４水素発生部
１５改質触媒
１６加熱部
１７水供給部
１８改質ガス出口
１９ａ自閉式着脱継手
１９ｂ自閉式着脱継手
２０ａ第一原料遮断弁
２０ｂ第二原料遮断弁
２１制御器
２２不活性ガス供給部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydrogen generator that generates a hydrogen-rich reformed gas from a raw material containing at least a sulfur compound and a hydrocarbon.
[0002]
[Prior art]
As hydrogen to be supplied to a fuel cell or the like, a hydrogen generating apparatus that uses a hydrogen generating device that performs steam reforming of a hydrocarbon raw material with a reforming catalyst such as a Ni-based or Ru-based one, and the generated hydrogen-rich reformed gas is generally used. .
As the hydrocarbon raw material, for example, city gas mainly composed of natural gas, LPG, naphtha and kerosene are used, and these hydrocarbons usually contain a sulfur compound as an odorant or an original component. Yes. For example, sulfur gas as a odorant is mixed in city gas and LPG made from natural gas as raw materials at a concentration of several ppm.
If the raw material for generating hydrogen contains a sulfur compound, the reforming catalyst is poisoned by the sulfur compound and the catalytic activity is reduced. Therefore, desulfurization is generally performed as a pretreatment of the hydrocarbon raw material using an adsorption desulfurizer.
[0003]
In the adsorptive desulfurizer, when the raw material is passed, the adsorbent eventually becomes saturated and reaches breakthrough. When the adsorbent reaches breakthrough, the sulfur compound contained in the raw material is not sufficiently removed and leaks out. As a result, the reforming catalyst is poisoned and the catalytic activity is deteriorated.
Therefore, in the adsorptive desulfurizer, when the adsorbent reaches breakthrough, or before reaching the breakthrough, it is necessary to replace the adsorbent periodically with new adsorbent, or to perform a regeneration treatment by heat or pressure. In particular, it is common to remove the desulfurizer from the apparatus and replace it with a new desulfurizer, or to regenerate the removed desulfurizer.
[0004]
In general, an adsorbent used in an adsorption-type desulfurizer tends to adsorb water. When water is adsorbed on the adsorbent, the processing capacity of the desulfurizer decreases. Therefore, it is necessary to sufficiently prevent the inflow of moisture in the air into the desulfurizer even in the desulfurizer replacement operation and regeneration treatment operation.
Conventionally, when replacing or regenerating a desulfurizer, a desulfurizer connected by a screw-type pipe joint or the like has been attached and detached using a tool. In addition, in order to prevent moisture from flowing into the desulfurizer during replacement or regeneration of the desulfurizer, manual shutoff valves are provided at the raw material inlet and raw material outlet of the desulfurizer, and when the desulfurizer is removed, it is manually shut off. The valve was closed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when a desulfurization part connected by a threaded pipe joint or the like is removed using a tool, there is a problem that labor and time are required. In addition, when manually opening and closing the shut-off valve to prevent the inflow of water, there are problems such as complicated operations and the possibility of forgetting to open and close the shut-off valve.
Therefore, the present invention takes into consideration the problems of such a hydrogen generator, and the desulfurizer can be replaced quickly and easily at the time of replacement of the desulfurizer and at the time of regeneration treatment. It aims at providing the hydrogen generator which can prevent inflow reliably.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a raw material supply unit that supplies a raw material containing at least a sulfur compound and a hydrocarbon, a desulfurization unit provided on the downstream side of the raw material supply unit, and a downstream side of the desulfurization unit A hydrogen generator that generates hydrogen from the hydrocarbon by a reforming reaction, and supplies the raw material to the hydrogen generator through the desulfurization unit from the raw material supply unit. A hydrogen generator comprising a first self-closing detachable joint provided on the upstream side of the desulfurization section and a second self-closing detachable joint provided on the downstream side of the desulfurization section is provided.
The hydrogen generator further includes a first raw material shut-off valve provided in a flow path connecting the raw material supply section and the desulfurization section, and a first flow path provided in a flow path connecting the desulfurization section and the hydrogen generation section. Two raw material shut-off valves, and a shut-off valve control device, wherein the shut-off valve control device simultaneously opens the first raw material shut-off valve and the second raw material shut-off valve when the raw material is supplied and It is effective to control the two material shutoff valves so that they are closed simultaneously.
[0007]
Further, a first material shutoff valve is provided between the first self-closing detachable joint and the raw material supply unit, and a second material shutoff valve is provided between the second self-closed detachable joint and the hydrogen generating unit. It is effective.
Furthermore, it is effective to provide an inert gas supply section provided in a flow path connecting the second raw material shut-off valve and the hydrogen generation section.
Further, it is effective that the desulfurization part is composed of a container and an adsorbent filled in the container, and the adsorbent is mainly composed of zeolite.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The hydrogen generator of the present invention is provided with a raw material supply unit that supplies a raw material containing at least a sulfur compound and a hydrocarbon, a desulfurization unit provided on the downstream side of the raw material supply unit, and a downstream side of the desulfurization unit. In a hydrogen generator that includes a hydrogen generator that generates hydrogen from the hydrocarbon by a quality reaction and supplies the raw material to the hydrogen generator via the desulfurizer from the raw material supplier, an automatic is provided upstream and downstream of the desulfurizer. A self-closing detachable joint comprising a pair of sockets and plugs each incorporating an on-off valve is provided.
First, the self-closing detachable joint used in the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a self-closing detachable joint according to the present invention. The self-closing detachable joint of the present invention comprises a pair of cylindrical socket 1 and cylindrical plug 2 having a flow path 1 ′ or a flow path 2 ′ therein, and the socket 1 and plug 2 are connected to a spring 3. It has an automatic on-off valve consisting of the valve 4. FIG. 1 shows a state in which the socket 1 and the plug 2 are connected, and the protruding portions of the two valves 4 are pressed against each other to form a gap between the opening 6 and the flow path 1 ′ and the flow path 2. 'Communicating with.
[0009]
Next, FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the detached socket 1, and FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of the detached plug 2.
As shown in FIG. 2, in a state where the socket 1 is detached, the valve 4 pushed by the spring 3 closes the opening 6 via the O-ring 5. The sleeve 7 provided on the surface of the outer peripheral portion of the end portion of the socket 1 has a structure in which the outer peripheral surface of the end portion of the socket 1 can be slid in the flow path direction via a spring 8.
As shown in FIG. 2, a hole 9 ′ is provided in the outer peripheral portion of the end portion of the socket 1. Normally, the ball 9 is fitted into the hole 9 ′ by the sleeve 7 pressed by the spring 8. Yes. When the sleeve 7 is slid in the direction of the arrow, the ball 9 is released from the hole 9 '. The plug 2 shown in FIG. 3 also has a valve 4 having the same mechanism as the socket 1.
[0010]
Next, FIG. 4 shows a schematic diagram for explaining a method of connecting the socket 1 and the plug 2. First, as shown in FIG. 4A, the sleeve 7 of the socket 1 is slid. At this time, since the ball 9 can move freely by sliding the sleeve 7 with force, the plug 2 can be inserted into the socket 1 without being obstructed by the ball 9.
Then, as shown in FIG. 4B, the plug 2 is inserted into the socket 1 until the end surface of the plug 2 and the end surface of the socket 1 are in contact with each other. At this time, the protruding portions of the two valves 4 are pressed against each other to contract the spring 3, and a gap is formed between the O-ring 5 and the opening 6.
[0011]
Next, as shown in FIG. 4C, when the force applied to the sleeve 7 when the end face of the plug 2 and the end face of the socket 1 are in contact with each other is released, the sleeve 7 is pushed by the spring 8 and slides toward the plug 2 side. Then, the ball 9 in the hole 9 ′ is fitted into the groove 10 of the plug 2 and fixed by the sleeve 7. Thereby, the connection between the socket 1 and the plug 2 is completed. At this time, the socket 1 and the plug 2 are sealed with an O-ring 5 ′ so that the gas flowing through the flow path 1 ′ and the flow path 2 ′ does not leak.
Conversely, when it is desired to detach the socket 1 and the plug 2, the socket 7 is slid to the socket 1 side to release the ball 9 from the groove 10, and then the socket 1 and the plug 2 are separated.
The self-closing detachable joint as described above has the same structure as that used for piping connection of general gas equipment, and can be connected or removed quickly and easily without using a tool. Therefore, in the present invention, a commercially available self-closing detachable joint can be used.
[0012]
Next, the hydrogen generator of the present invention includes a first raw material shut-off valve and a second raw material shut-off valve in a flow path for supplying raw material from the raw material supply section to the desulfurization section and a flow path for supplying raw material from the desulfurization section to the hydrogen generation section It is effective to provide a valve so that the first raw material shut-off valve and the second raw material shut-off valve are simultaneously opened when the raw material is supplied, and the first raw material shut-off valve and the second raw material shut-off valve are simultaneously closed when the raw material supply is stopped.
At this time, a first raw material shutoff valve is provided between the self-closing detachable joint provided upstream of the desulfurization section and the raw material supply section, and between the self-closing detachable joint provided downstream of the desulfurization section and the hydrogen generation section. It is also effective to provide a second raw material shut-off valve.
At this time, it is also effective to provide an inert gas supply unit for supplying an inert gas in a flow path between one of the raw material shutoff valves provided on the downstream side of the desulfurization unit and the hydrogen generation unit.
It is also effective that the desulfurization part has a structure in which an adsorbent that adsorbs a sulfur compound is filled therein, and the adsorbent is mainly composed of zeolite.
Hereinafter, specific embodiments of a hydrogen generator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
Embodiment 1
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the hydrogen generator according to Embodiment 1 of the present invention. The hydrogen generator shown in FIG. 5 includes a raw material supply unit 11 that supplies a raw material containing at least a sulfur compound and a hydrocarbon, a desulfurization unit 12 that is filled with an adsorbent 13 that adsorbs a sulfur compound, and water and hydrocarbons. It comprises a reforming catalyst 15 that generates a hydrogen-rich reformed gas by a reforming reaction, and a hydrogen generating unit 14 that includes a heating unit 16 that heats the reforming catalyst 15 to a reforming temperature. A water supply unit 17 that supplies water to the hydrogen generation unit 14 is provided on the upstream side of the hydrogen generation unit 14.
The raw material supplied from the raw material supply unit 11 is first introduced into the desulfurization unit 12, and after removing sulfur compounds by the adsorbent 13 filled in the desulfurization unit 12, hydrogen is supplied together with water supplied from the water supply unit 17. It is supplied to the generator 14.
The raw material and water are reformed to a hydrogen-rich reformed gas by the reforming catalyst 15 heated to a predetermined reforming temperature by the heating unit 16. The generated reformed gas is supplied to the outside from the reformed gas outlet 18.
[0014]
Reference numerals 19a and 19b denote self-closing detachable joints each composed of a pair of sockets and plugs each incorporating an automatic opening / closing valve. The self-closing detachable joints 19a and 19b have the same structure as that used for piping connection of general gas equipment, and can be connected or removed quickly and easily without using a tool. is there. Both the socket and the plug have a built-in automatic open / close valve. When the socket and the plug are connected, the automatic open / close valve opens. When the socket / plug is removed, the automatic open / close valve closes.
The adsorbent 13 filled in the desulfurization section 12 is eventually saturated and reaches breakthrough when the raw material is passed therethrough. When the adsorbent 13 reaches breakthrough, the sulfur compound contained in the raw material is not sufficiently removed and leaks out. As a result, the reforming catalyst 15 is poisoned and the catalytic activity is reduced. Therefore, the desulfurization unit 12 needs to be periodically replaced or regenerated by heat or pressure.
[0015]
Conventionally, the desulfurization part 12 is connected by a screw-type pipe joint or the like, and a tool is required for attachment and detachment, which requires time and labor. Moreover, when water adsorb | sucks to the adsorption agent 13, the processing capacity of the desulfurization part 12 will fall. The adsorbent 12 has a property of easily adsorbing water, and it is necessary to sufficiently prevent the inflow of moisture in the air to the desulfurization unit 12 even when the desulfurization unit 12 is replaced or regenerated.
Further, conventionally, in order to prevent moisture from flowing into the inside of the desulfurization unit 12 during the attaching / detaching operation of the desulfurization unit 12, manual shut-off valves are provided at the raw material inlet and the raw material outlet of the desulfurization unit 12, and the desulfurization unit 12 is removed. Although the shut-off valve was manually closed, there were problems such as complicated operation and the possibility of forgetting to open and close the shut-off valve.
[0016]
In the hydrogen generator of the present invention, by providing the self-closing detachable joints 19a and 19b, the desulfurization part 12 can be attached and detached quickly and easily at the time of replacement or regeneration processing of the desulfurization part 12 without using a tool. it can. Since the sockets and plugs constituting the self-closing detachable joints 19a and 19b have built-in automatic open / close valves, the desulfurization part 12 can be automatically sealed when the desulfurization part 12 is removed. It is possible to reliably prevent the inflow of moisture into the portion 12. At the same time, the piping on the hydrogen generator side is also automatically closed, so that it is possible to prevent the ingress of air into the hydrogen generator system where the combustible gas exists, which is preferable in terms of safety. In addition, it is preferable to use what has a zeolite as a main component as the adsorbent 13 with which the desulfurization part 12 is filled.
[0017]
<< Embodiment 2 >>
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the hydrogen generator according to Embodiment 2 of the present invention. In the present embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, the controller 21, the flow path for supplying the raw material from the raw material supply unit 11 to the desulfurization unit 12, and the flow for supplying the raw material from the desulfurization unit 12 to the hydrogen generation unit 14. The first raw material shutoff valve 20a and the second raw material shutoff valve 20b are provided on the road, respectively, and most of the operational effects are similar to those of the first embodiment. Therefore, this embodiment will be described focusing on the different points.
Since water and hydrocarbons are used as raw materials, water is always present in the hydrogen generation unit 14 and the flow path in the vicinity of the hydrogen generation unit 14, so that the diffused water flows into the desulfurization unit 12 when the raw material supply is stopped. there is a possibility. On the other hand, the adsorbent 13 filled in the desulfurization part 12 is easy to adsorb water. Therefore, when water flows into the desulfurization part 12, the capacity for adsorbing sulfur compounds decreases as a result of water adsorbing to the adsorbent 13, and the time to reach breakthrough becomes significantly shorter than the original, resulting in a short service period. Therefore, the adsorbent 13 needs to be replaced.
[0018]
In the hydrogen generator of the present embodiment, the controller 21 opens the first raw material shut-off valve 20a and the second raw material shut-off valve 20b simultaneously when the raw material is supplied, and the first raw material shut-off valve 20a and the second raw material shut-off valve when the raw material supply is stopped. By controlling 20b to be closed at the same time, it is possible to avoid the shortening of the life of the adsorbent 13 by reliably preventing the inflow of moisture into the desulfurization unit 12 when the raw material supply is stopped, and to stabilize the desulfurization unit 12 for a long period of time. Can be used.
In the configuration of the present embodiment shown in FIG. 6, the first raw material shutoff valve 20a and the first raw material shutoff valve 20a and the hydrogen generator 14 are provided between the raw material supply unit 11 and the self-closing detachable joint 19a and between the self-closing detachable joint 19b and the hydrogen generating unit 14, respectively. Although the two raw material shutoff valves 20b are provided, the first raw material shutoff valve 20a and the second raw material shutoff valve 20b are respectively provided between the self closing detachable joint 19a and the desulfurization section 12 and between the desulfurization section 12 and the self closing detachable joint 19b. Even if it provides, there is no problem and the same effect as this embodiment can be obtained. However, the configuration of the present embodiment shown in FIG. 6 is preferable from the viewpoint of workability when the desulfurization unit 12 is removed.
[0019]
<< Embodiment 3 >>
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the hydrogen generator according to Embodiment 3 of the present invention. In the present embodiment, in addition to the configuration of the second embodiment, an inert gas supply unit 22 that supplies an inert gas is connected to the downstream side of the raw material shutoff valve 20b. Most of them are similar to the first and second embodiments. Therefore, this embodiment will be described focusing on the different points.
Prior to starting the supply of raw materials when starting up the hydrogen generator, or after stopping the supply of raw materials during stopping operation of the hydrogen generator, an inert gas is supplied from the inert gas supply unit 22 and purged. At this time, the raw material shutoff valve 20b is in a closed state, and water vapor and dew condensation water existing downstream of the raw material shutoff valve 20b can be pushed out to the hydrogen generation unit. Therefore, the inflow of moisture into the desulfurization unit 12 can be prevented more reliably.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, desulfurization can be performed quickly and easily by providing a self-closing detachable joint composed of a pair of sockets and plugs each incorporating an automatic on-off valve on the upstream side and downstream side of the desulfurization section. It is possible to provide a hydrogen generator that can perform replacement or regeneration treatment of a part and reliably prevent the inflow of moisture into the desulfurization part.
Furthermore, a first raw material shutoff valve and a second raw material shutoff valve are respectively provided in the flow path for supplying the raw material from the raw material supply section to the desulfurization section and the flow path for supplying the raw material from the desulfurization section to the hydrogen generation section. By opening the raw material shut-off valve and the second raw material shut-off valve at the same time and controlling the first raw material shut-off valve and the second raw material shut-off valve at the same time when the raw material supply is stopped, water inside the desulfurization section when the raw material supply is stopped It is possible to provide a hydrogen generator capable of reliably preventing inflow and capable of stably using the adsorbent filled in the desulfurization section for a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a connection state of a self-closing detachable joint according to the present invention. FIG. 2 is a schematic sectional view of a socket of a self-closing detachable joint according to the present invention. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a method of connecting a socket and a plug of a self-closing detachable joint according to the present invention. FIG. 5 shows a configuration of a hydrogen generator according to Embodiment 1 of the present invention. Schematic diagram [FIG. 6] A schematic diagram showing a configuration of a hydrogen generator according to Embodiment 2 of the present invention. [FIG. 7] A schematic diagram showing a configuration of a hydrogen generator according to Embodiment 3 of the present invention. ]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Socket 1 'Channel 2 Plug 2' Channel 3 Spring 4 Valve 5 O-ring 6 Opening 7 Sleeve 8 Spring 9 Ball 9 'Hole 10 Groove 11 Raw material supply part 12 Desulfurization part 13 Adsorbent 14 Hydrogen generation part 15 Modification Catalyst 16 Heating unit 17 Water supply unit 18 Reformed gas outlet 19a Self-closing detachable joint 19b Self-closing detachable joint 20a First material shutoff valve 20b Second material shutoff valve 21 Controller 22 Inert gas supply unit

Claims

少なくとも硫黄化合物と炭化水素とを含有する原料を供給する原料供給部と、前記原料供給部の下流側に設けた脱硫部と、前記脱硫部の下流側に設けられ、改質反応によって前記炭化水素から水素を生成する水素発生部とを具備し、前記原料供給部より前記脱硫部を経て前記水素発生部に前記原料を供給する水素生成装置であって、
前記脱硫部の上流側に設けられた第一自閉式着脱継手、および前記脱硫部の下流側に設けられた第二自閉式着脱継手を具備することを特徴とする水素生成装置。A raw material supply unit for supplying a raw material containing at least a sulfur compound and a hydrocarbon, a desulfurization unit provided on the downstream side of the raw material supply unit, and provided on the downstream side of the desulfurization unit, and the hydrocarbon by reforming reaction A hydrogen generator for generating hydrogen from the raw material supply unit, and supplying the raw material from the raw material supply unit to the hydrogen generation unit via the desulfurization unit,
A hydrogen generator comprising: a first self-closing detachable joint provided on the upstream side of the desulfurization part; and a second self-closing detachable joint provided on the downstream side of the desulfurization part.

さらに前記原料供給部と前記脱硫部とを連結する流路に設けられた第一原料遮断弁、前記脱硫部と前記水素発生部とを連結する流路に設けられた第二原料遮断弁、および遮断弁制御装置を具備し、
前記遮断弁制御装置が、原料供給時に第一原料遮断弁および第二原料遮断弁を同時に開き、原料供給停止時に第一原料遮断弁および第二原料遮断弁を同時に閉じるように制御することを特徴とする請求項１記載の水素生成装置。Furthermore, a first raw material shut-off valve provided in a flow path connecting the raw material supply section and the desulfurization section, a second raw material shut-off valve provided in a flow path connecting the desulfurization section and the hydrogen generation section, and Equipped with a shut-off valve control device,
The shut-off valve control device controls the first raw material shut-off valve and the second raw material shut-off valve to be simultaneously opened when the raw material is supplied, and the first raw material shut-off valve and the second raw material shut-off valve are simultaneously closed when the raw material supply is stopped. The hydrogen generator according to claim 1.

第一原料遮断弁が第一自閉式着脱継手と前記原料供給部との間に設けられ、第二原料遮断弁が第二自閉式着脱継手と前記水素発生部との間に設けられていることを特徴とする請求項２記載の水素生成装置。A first raw material shutoff valve is provided between the first self-closing detachable joint and the raw material supply unit, and a second raw material shutoff valve is provided between the second self-closed detachable joint and the hydrogen generating unit. The hydrogen generator according to claim 2.

さらに第二原料遮断弁と前記水素発生部とを連結する流路に不活性ガス供給部が設けられたことを特徴とする請求項２または３記載の水素生成装置。4. The hydrogen generation apparatus according to claim 2, further comprising an inert gas supply unit provided in a flow path connecting the second raw material cutoff valve and the hydrogen generation unit.

前記脱硫部に吸着剤が充填され、前記吸着剤がゼオライトを主成分とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水素生成装置。The hydrogen generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the desulfurization part is filled with an adsorbent, and the adsorbent is mainly composed of zeolite.