JP5416513B2 - 水素製造方法及び水素製造装置 - Google Patents
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Description
燃料を水蒸気存在下で加熱する加熱工程と、
加熱工程で得られた生成ガスのうち、一酸化炭素と水蒸気とを反応させることにより二酸化炭素と水素に転化する転化工程と、
前記転化工程後の生成ガスを水素と二酸化炭素に分離するガス分離工程と、
を有する水素製造方法であって、
前記ガス分離工程はアルカリ吸収装置によって水素と二酸化炭素を分離する工程であり、
前記アルカリ吸収装置においては、
吸収塔から再生塔へと吸収液が送液される際、吸収液が二酸化炭素の臨界圧力以上に加圧されることによって、再生塔内が二酸化炭素の臨界圧以上に維持されており、
再生塔から吸収塔へと吸収液が返送される際、吸収液が冷却され、さらに圧力調整装置によって減圧されており、
吸収塔内で生成ガスから分離された水素は、カーボンフリー水素として前記アルカリ吸収装置から取り出され、
再生塔内で生成ガスから分離された二酸化炭素は、超臨界状態のまま貯留装置へと供給されることを特徴とする水素製造方法に関する。
燃料をガス化して水素を発生させる水素製造装置であって、
前記燃料を水蒸気存在下で加熱する加熱手段と、
前記加熱手段によって得られた生成ガスのうち、一酸化炭素と水蒸気とを反応させることにより二酸化炭素と水素に転化する転化手段と、
前記転化手段によって得られた生成ガスを水素と二酸化炭素に分離するガス分離手段と、
を備える水素製造装置であって、
前記ガス分離手段はアルカリ吸収装置であり、
前記アルカリ吸収装置は、
吸収塔から再生塔へと吸収液を送液する経路に高圧ポンプを有し、吸収液を二酸化炭素の臨界圧力以上に加圧することによって、再生塔内が二酸化炭素の臨界圧以上に維持しており、
再生塔から吸収塔へと吸収液を返送する経路に冷却器及び圧力調整装置を順に有し、吸収塔へと返送する吸収液を冷却及び減圧しており、
吸収塔内で生成ガスから分離された水素は、カーボンフリー水素として前記アルカリ吸収装置から取り出され、
再生塔内で生成ガスから分離された二酸化炭素は、冷却された後、超臨界状態のまま貯留装置へと供給されることを特徴とする水素製造装置に関する。
燃料を水蒸気存在下で加熱する加熱工程と、
加熱工程で得られた生成ガスのうち、一酸化炭素と水蒸気とを反応させることにより二酸化炭素と水素に転化する転化工程と、
前記転化工程後の生成ガスを水素と二酸化炭素に分離するガス分離工程と、
を有する水素製造方法であって、
前記ガス分離工程は深冷分離装置によって水素と二酸化炭素とを分離する工程であり、
前記深冷分離装置においては、
生成ガスから分離された液化炭酸ガスは蒸留塔から取り出され後、二酸化炭素の臨界圧力以上に加圧されており、
加圧された液化炭酸ガスと蒸留塔へ供給される生成ガスとの間で熱交換が行われ、液化炭酸ガスは臨界圧以上に加圧された二酸化炭素となって、超臨界状態のまま貯留装置へと供給され、
蒸留塔内で生成ガスから分離された水素は、カーボンフリー水素として前記深冷分離装置から取り出されることを特徴とする水素製造方法に関する。
燃料をガス化して水素を発生させる水素製造装置であって、
前記燃料を水蒸気存在下で加熱する加熱手段と、
前記加熱手段によって得られた生成ガスのうち、一酸化炭素と水蒸気とを反応させることにより二酸化炭素と水素に転化する転化手段と、
前記転化手段によって得られた生成ガスを水素と二酸化炭素に分離するガス分離手段と、
を備える水素製造装置であって、
前記ガス分離手段は深冷分離装置であり、
前記深冷分離装置は、
蒸留塔から取り出された液化炭酸ガスを、二酸化炭素の臨界圧以上に加圧する高圧ポンプと、
熱交換器と、
を備え、高圧ポンプによって加圧された液化炭酸ガスと、蒸留塔へ供給される生成ガスとが熱交換器に接続されており、
熱交換器を経た液化炭酸ガスは、臨界圧以上に加圧された二酸化炭素となって超臨界状態のまま貯留装置へと供給され、
蒸留塔内で生成ガスから分離された水素は、カーボンフリー水素として前記深冷分離装置から取り出されることを特徴とする水素製造装置に関する。
ここで、従来のアルカリ吸収装置の一例を、図3に示す。水素と二酸化炭素とを含む生成ガスは、吸収塔へと供給される。吸収塔の上部からは水酸化ナトリウム等のアルカリ性の吸収液が噴霧されており、二酸化炭素は吸収液へと溶解し、吸収される。二酸化炭素を吸収した吸収液は、ポンプによって再生塔へと供給(送液)される。
次に、本発明で使用するアルカリ吸収装置の一例を、図4に示す。基本的な装置構成は、図3に示した従来のアルカリ吸収装置と共通するので、ここでは相違点について説明する。
従来の深冷分離装置の一例を、図5に示す。水素と二酸化炭素とを含む生成ガスは、冷却器によって冷却され、ドライヤによって水分が分離され、乾燥される。乾燥後の混合ガスは、圧縮機で圧縮された後、冷却器によって再び冷却される。なお、生成ガスの圧力によっては、圧縮及び再冷却は省略することも可能である。
次に、本発明で使用する深冷分離装置の一例を、図6に示す。基本的な装置構成は、図5に示した従来の深冷分離装置と共通するので、ここでは相違点について説明する。
Claims (16)
- 燃料を水蒸気存在下で加熱する加熱工程と、
加熱工程で得られた生成ガスのうち、一酸化炭素と水蒸気とを反応させることにより二酸化炭素と水素に転化する転化工程と、
前記転化工程後の生成ガスを水素と二酸化炭素に分離するガス分離工程と、
を有する水素製造方法であって、
前記ガス分離工程はアルカリ吸収装置によって水素と二酸化炭素を分離する工程であり、
前記アルカリ吸収装置においては、
吸収塔から再生塔へと吸収液が送液される際、吸収液が二酸化炭素の臨界圧力以上に加圧されることによって、再生塔内が二酸化炭素の臨界圧以上に維持されており、
再生塔から吸収塔へと吸収液が返送される際、吸収液が冷却され、さらに圧力調整装置によって減圧されており、
吸収塔内で生成ガスから分離された水素は、カーボンフリー水素として前記アルカリ吸収装置から取り出され、
再生塔内で生成ガスから分離された二酸化炭素は、超臨界状態のまま貯留装置へと供給されることを特徴とする水素製造方法。 - 前記アルカリ吸収装置において、吸収塔から再生塔へと送液される加圧された吸収液と、再生塔から吸収塔へと返送される吸収液との間で熱交換を行う、請求項1に記載の水素製造方法。
- 前記転化工程後、生成ガスを一酸化炭素選択的酸化触媒と接触させて、生成ガス中に残存する一酸化炭素を二酸化炭素へと酸化させる工程をさらに有する、請求項1に記載の水素製造方法。
- 前記燃料が石炭、低品位炭又はバイオマスである請求項1に記載の水素製造方法。
- 燃料を水蒸気存在下で加熱する加熱工程と、
加熱工程で得られた生成ガスのうち、一酸化炭素と水蒸気とを反応させることにより二酸化炭素と水素に転化する転化工程と、
前記転化工程後の生成ガスを水素と二酸化炭素に分離するガス分離工程と、
を有する水素製造方法であって、
前記ガス分離工程は深冷分離装置によって水素と二酸化炭素とを分離する工程であり、
前記深冷分離装置においては、
生成ガスから分離された液化炭酸ガスは蒸留塔から取り出された後、二酸化炭素の臨界圧力以上に加圧されており、
加圧された液化炭酸ガスと蒸留塔へ供給される生成ガスとの間で熱交換が行われ、液化炭酸ガスは臨界圧以上に加圧された二酸化炭素となって、超臨界状態のまま貯留装置へと供給され、
蒸留塔内で生成ガスから分離された水素は、カーボンフリー水素として前記深冷分離装置から取り出されることを特徴とする水素製造方法。 - 前記深冷分離装置から取り出される水素の全部又は一部と、蒸留塔へ供給される生成ガスとの間で熱交換が行われる、請求項5に記載の水素ガス製造方法。
- 前記転化工程後、生成ガスを一酸化炭素選択的酸化触媒と接触させて、生成ガス中に残存する一酸化炭素を二酸化炭素へと酸化させる工程をさらに有する、請求項5に記載の水素製造方法。
- 前記燃料が石炭、低品位炭又はバイオマスである請求項5に記載の水素製造方法。
- 燃料をガス化して水素を発生させる水素製造装置であって、
前記燃料を水蒸気存在下で加熱する加熱手段と、
前記加熱手段によって得られた生成ガスのうち、一酸化炭素と水蒸気とを反応させることにより二酸化炭素と水素に転化する転化手段と、
前記転化手段によって得られた生成ガスを水素と二酸化炭素に分離するガス分離手段と、
を備える水素製造装置であって、
前記ガス分離手段はアルカリ吸収装置であり、
前記アルカリ吸収装置は、
吸収塔から再生塔へと吸収液を送液する経路に高圧ポンプを有し、吸収液を二酸化炭素の臨界圧力以上に加圧することによって、再生塔内が二酸化炭素の臨界圧以上に維持しており、
再生塔から吸収塔へと吸収液を返送する経路に冷却器及び圧力調整装置を順に有し、吸収塔へと返送する吸収液を冷却及び減圧しており、
吸収塔内で生成ガスから分離された水素は、カーボンフリー水素として前記アルカリ吸収装置から取り出され、
再生塔内で生成ガスから分離された二酸化炭素は、超臨界状態のまま貯留装置へと供給されることを特徴とする水素製造装置。 - 前記アルカリ吸収装置が、吸収塔から再生塔へと送液される加圧された吸収液と、再生塔から吸収塔へと返送される吸収液との間で熱交換を行うための熱交換手段をさらに備える、請求項9に記載の水素製造装置。
- 前記転化手段によって得られた生成ガスを、一酸化炭素選択的酸化触媒と接触させて、生成ガス中に残存する一酸化炭素を二酸化炭素へと酸化させる一酸化炭素選択的酸化手段をさらに備える、請求項9に記載の水素製造装置。
- 前記燃料が石炭、低品位炭又はバイオマスである請求項9に記載の水素製造装置。
- 燃料をガス化して水素を発生させる水素製造装置であって、
前記燃料を水蒸気存在下で加熱する加熱手段と、
前記加熱手段によって得られた生成ガスのうち、一酸化炭素と水蒸気とを反応させることにより二酸化炭素と水素に転化する転化手段と、
前記転化手段によって得られた生成ガスを水素と二酸化炭素に分離するガス分離手段と、
を備える水素製造装置であって、
前記ガス分離手段は深冷分離装置であり、
前記深冷分離装置は、
蒸留塔から取り出された液化炭酸ガスを、二酸化炭素の臨界圧以上に加圧する高圧ポンプと、
熱交換器と、
を備え、高圧ポンプによって加圧された液化炭酸ガスと、蒸留塔へ供給される生成ガスとが熱交換器に接続されており、
熱交換器を経た液化炭酸ガスは、臨界圧以上に加圧された二酸化炭素となって超臨界状態のまま貯留装置へと供給され、
蒸留塔内で生成ガスから分離された水素は、カーボンフリー水素として前記深冷分離装置から取り出される水素製造装置。 - 前記深冷分離装置から取り出される水素の全部又は一部を移送する経路が前記熱交換器に接続されている、請求項13に記載の水素製造装置。
- 前記転化手段によって得られた生成ガスを、一酸化炭素選択的酸化触媒と接触させて、生成ガス中に残存する一酸化炭素を二酸化炭素へと酸化させる一酸化炭素選択的酸化手段をさらに備える、請求項13に記載の水素製造装置。
- 前記燃料が石炭、低品位炭又はバイオマスである請求項13に記載の水素製造装置。
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