JP6493244B2 - アンモニア分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンモニア分離装置に関する。

従来、アンモニアを含有する合成ガスからアンモニアを分離するアンモニア分離装置として、特許文献１に示されるものが知られている。特許文献１に記載のアンモニア分離装置は、合成ガスが供給されるとアンモニアを選択的に吸着し、また、加熱されると吸着したアンモニアを放出する吸蔵材料を収容する吸蔵材料収容部と、吸蔵材料収容部の熱伝達面に隣り合う位置に配置され、吸蔵材料に熱を供給する熱供給部と、を備えている。アンモニア分離装置では、吸蔵材料収容部内を合成ガスが流通する際に、吸蔵材料が合成ガスからアンモニアを選択的に吸着する。そして、吸蔵材料は、熱供給部から熱を供給されることで、吸着したアンモニアを放出する。

特開２００２−３２６８１０号公報

ここで、上述のようなアンモニア分離装置においては、吸蔵材料収容部に収容された吸蔵材料の流通抵抗が高く、圧力損失が大きくなりすぎる場合があった。一方、吸蔵材料の流通抵抗を低くし過ぎると合成ガスが十分に吸蔵材料と接触せずに通り抜けてしまうことで、アンモニアの分離効率が低下してしまう場合があった。従って、本発明は、圧力損失を抑制すると共に、アンモニアの分離効率を向上できるアンモニア分離装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るアンモニア分離装置は、アンモニアを含有する合成ガスからアンモニアを分離するアンモニア分離装置であって、合成ガスが供給されるとアンモニアを選択的に吸着し、また、加熱されると吸着したアンモニアを放出する吸蔵材料を収容する吸蔵材料収容部と、吸蔵材料収容部の熱伝達面に隣り合う位置に配置され、吸蔵材料に熱を供給する熱供給部と、合成ガスを吸蔵材料収容部に供給するガス供給部と、吸蔵材料収容部を通過した合成ガス又は吸蔵材料から放出されるアンモニアを流出させるガス流出部と、を備え、吸蔵材料収容部は、吸蔵材料に接触配置されるとともに、合成ガスが流通する際の流通抵抗が吸蔵材料よりも低い流通部材を備え、流通部材は少なくとも一部が吸蔵材料収容部のガス供給部側に露出しており、吸蔵材料は、吸蔵材料収容部の熱伝達面と接して設けられており、吸蔵材料収容部の空隙率は、１．１〜４５％である。なお、「空隙率 = 吸蔵材料収容部中の流通部材割合（体積比） × 流通部材の気孔率」で定義される。また、「流通部材割合 ＝ 流通部材体積／吸蔵材料収容部体積」で定義される。

アンモニア分離装置は、合成ガスが供給されるとアンモニアを選択的に吸着し、また、加熱されると吸着したアンモニアを放出する吸蔵材料を収容する吸蔵材料収容部を備える。また、アンモニア分離装置は、合成ガスを吸蔵材料収容部に供給するガス供給部と、吸蔵材料収容部を通過した合成ガス又は吸蔵材料から放出されるアンモニアを流出させるガス流出部と、を備えている。従って、ガス供給部から吸蔵材料収容部へ供給された合成ガスは、吸蔵材料収容部内を流通する際に、吸蔵材料によってアンモニアが選択的に吸着される。そして、吸蔵材料収容部材を通過した合成ガスは、ガス流出部から流出する。このような構成を有するアンモニア分離装置において、吸蔵材料収容部は、吸蔵材料に接触配置されるとともに、合成ガスが流通する際の流通抵抗が吸蔵材料よりも低い流通部材を備えている。また、流通部材は少なくとも一部が吸蔵材料収容部のガス供給部側に露出している。従って、ガス供給部から供給された合成ガスの多くは、流通部材の当該露出した部分を介して吸蔵材料収容部の内部へと流入する。流通部材の露出した部分から吸蔵材収容部の内部へ流入した合成ガスは、主に、吸蔵材料よりも低い流通抵抗を有する材料で構成された流通部材内を流通する。そして、吸蔵材収容部の内部へ流入した合成ガスは、流通部材内を流通しながら、流通部材に接触配置された吸蔵材料へと拡散していき、合成ガスに含まれるアンモニアが吸蔵材料に吸蔵される。これにより、合成ガスが吸蔵材料収容部を流通する際の圧力損失を抑制することができる。また、吸蔵材料収容部の空隙率は、１．１〜４５％である。空隙率をこのように設定することで、圧力損失を抑制しつつも、合成ガスが十分に吸蔵材料と接触せずに通り抜けてしまうことを抑制し、アンモニアの分離効率を高めることができる。また、吸蔵材料は、吸蔵材料収容部の熱伝達面と接して設けられている。従って、流通部材が設けられている状態であっても、吸蔵材料に十分な熱を供給することができるため、吸蔵材料は十分にアンモニアを放出することができる。以上により、圧力損失を抑制すると共に、アンモニアの分離効率を向上できる。

本発明の他の側面に係るアンモニア分離装置では、吸蔵材料収容部は、合成ガスの流通方向と直交する第１の方向において一対の熱供給部に挟まれ、吸蔵材料は、第１の方向における一方側に配置される第１の層、及び第１の方向における他方側に配置される第２の層を備え、流通部材は、第１の層と第２の層との間に配置されてよい。これにより、流通部材を流通する合成ガスは、第１の方向において第１の層及び第２の層の両方へ拡散することができる。

本発明の他の側面に係るアンモニア分離装置では、吸蔵材料収容部は、合成ガスの流通方向に対して熱伝達面の両端に設けられる側壁部を備えており、流通部材は、側壁部側において吸蔵材料で封止されていてよい。これにより、吸蔵材料収容部の側壁部側に合成ガスが流出することを抑制できる。

本発明の他の側面に係るアンモニア分離装置では、流通部材は、吸蔵材料収容部のガス流出部側において吸蔵材料で封止されていてよい。これにより、合成ガスは、ガス流出部側において吸蔵材料を通過せざるを得ないため、合成ガスが十分に吸蔵材料と接触せずに通り抜けてしまうことを抑制できる。

本発明の他の側面に係るアンモニア分離装置では、流通部材は、網目構造を有していてよい。これにより、流通部材を流通する合成ガスの吸蔵材料との接触面積を増やすことができる。従って、合成ガスが十分に吸蔵材料と接触せずに通り抜けてしまうことを抑制できる。

本発明の他の側面に係るアンモニア分離装置では、流通部材は、吸蔵材料収容部内を合成ガスの流通方向に延びるように設けられるとともに、その少なくとも一部に合成ガスの流路面積が小さくなる絞り部を備えていてよい。これにより、合成ガスは、絞り部において吸蔵材料へ拡散し易くなるため、合成ガスが十分に吸蔵材料と接触せずに通り抜けてしまうことを抑制できる。

本発明の他の側面に係るアンモニア分離装置では、流通部材は、ガス供給部側に絞り部を備えていてよい。これにより、合成ガスは、ガス供給部側で十分に吸蔵材料と接触することができる。

本発明の他の側面に係るアンモニア分離装置では、流通部材は、ガス流出部側に絞り部を備えていてよい。これにより、合成ガスは、ガス流出部側で十分に吸蔵材料と接触することができる。

本発明の他の側面に係るアンモニア分離装置では、流通部材は、合成ガスの流通方向における中途位置に絞り部を備えてよい。これにより、合成ガスは、中途位置で十分に吸蔵材料と接触することができる。

本発明の他の側面に係るアンモニア分離装置では、流通部材は、複数の流路に分岐していてよい。これにより、合成ガスと吸蔵材料との接触面積を増やすことができる。また、網目構造に比して、圧力損失を抑制することができる。

本発明の他の側面に係るアンモニア分離装置では、流通部材は、第１の層と第２の層との間の境界面における全面にわたって形成されていてよい。これにより、容易に流通部材を形成することができる。

本発明によれば、圧力損失を抑制すると共に、アンモニアの分離効率を向上できる。

本発明の第１実施形態に係るアンモニア分離装置を備えるアンモニア合成装置の構成を示す概略構成図である。 アンモニア分離装置の断面図である。 アンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 第２実施形態に係るアンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 第３実施形態に係るアンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 第４実施形態に係るアンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 第５実施形態に係るアンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 第６実施形態に係るアンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 第７実施形態に係るアンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 第８実施形態に係るアンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 第９実施形態に係るアンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 第１０実施形態に係るアンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 第１１実施形態に係るアンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 第１２実施形態に係るアンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 第１３実施形態に係るアンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 第１４実施形態に係るアンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 第１４実施形態に係るアンモニア分離装置の構成を示す概略図である。 経過時間と吸蔵材料における吸蔵量の関係を示すグラフである。 空隙率と圧力損失及び有効吸蔵率との関係を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。

［第１実施形態］
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るアンモニア分離装置を備えたアンモニア合成装置１００の構成について説明する。アンモニア合成装置１００は、原料ガスからアンモニアを取得する装置である。アンモニア合成装置１００は、混合器１と、合成塔（反応部）２と、アンモニア分離装置３と、を備える。なお、本実施形態では、アンモニア分離装置３は一対設けられており、それぞれのアンモニア分離装置を「アンモニア分離装置３Ａ」、「アンモニア分離装置３Ｂ」と称する。

混合器１は、原料ガスを混合する容器である。原料ガスは、合成ガスを生成するための原料となるガスである。原料ガスとして、水素と窒素が採用される。また、混合器１には、アンモニア分離装置３Ａ，３Ｂから排出されるアンモニア回収後の循環ガスが供給される。混合器１からは、ラインＬ１が引き出され、当該ラインＬ１を介して下流側へ循環ガスを供給する。ラインＬ１上には、循環ガスを圧送するコンプレッサ４と、熱交換器６が設けられる。また、ラインＬ１は合成塔２に接続される。

合成塔２は、混合器１で混合された原料ガスを反応させて、発熱を伴ってアンモニアを含有する合成ガスを生成する容器である。合成塔２の内部には、アンモニア合成触媒が充填されている。これにより、ラインＬ１介して合成塔２内へ流入した（原料ガスを含む）循環ガスは、アンモニア合成触媒で反応することによって、合成ガスとして生成される。アンモニア合成触媒としては、酸化鉄‐アルミナ‐酸化カリウム触媒、ルテニウム系触媒等が採用される。合成塔２からはラインＬ２が引き出され、当該ラインＬ２を介して下流側へ循環ガスを供給する。ラインＬ２上には、熱交換器６が設けられる。これにより、合成塔２から排出された高温の合成ガスの熱は、熱交換器６にてＬ１との間で熱交換され、循環ガスを加熱する。ラインＬ２は、ラインＬ３，Ｌ４に分岐して、それぞれアンモニア分離装置３Ａ及びアンモニア分離装置３Ｂに接続される。また、ラインＬ２の熱交換器６より下流側で分岐点より上流側の位置にはバルブＣ４が設けられる。また、ラインＬ３にはバルブＡ３が設けられ、ラインＬ４にはバルブＢ３が設けられる。

合成ガスの種類は特に限定されないが、アンモニアを合成したガス、コークス炉副生ガス、硝酸プラントなどの余剰ガス等を例示することができる。アンモニアの含有率は０．０１〜９９モル％程度、例えばオンサイトでアンモニアを製造する装置の場合には、１〜２０モル％程度であってよく、不純物の例としてはその由来に応じ一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、水素、ヘリウム、アルゴン、メタン、エタンなどの炭化水素等が挙げられる。

アンモニア分離装置３Ａ，３Ｂは、アンモニアを含有する合成ガスからアンモニアを分離する装置である。アンモニア分離装置３Ａ，３Ｂは、合成ガスが供給されるとアンモニアを選択的に吸着し、また、加熱されると吸着したアンモニアを放出する吸蔵材料を有する。吸蔵材料は、塩化マグネシウム、塩化ストロンチウム、臭化マグネシウム等の金属ハロゲン化物又はこれらの混合物であってもよい。吸蔵材料として、その他、活性炭、ゼオライト、メソポーラスシリカなどの多孔体、イオン液体等を用いてよい。また、本実施形態に係るアンモニア分離装置３Ａ，３Ｂのアンモニアの吸蔵の手法として、温度スイング吸蔵法（ＴＳＡ）が用いられる。このとき、温度だけでなく、圧力も適宜スイングさせても良い。

この吸蔵法では、アンモニア分離装置３Ａ，３Ｂのうちの一方を、アンモニアを吸蔵できる温度に冷却しておいて、当該アンモニア分離装置にラインＬ３又はラインＬ４を介して合成ガスを送ることでアンモニアを吸蔵材料に吸蔵させ、残余のガスをラインＬ５又はラインＬ６から流出させる。なお、ラインＬ５及びラインＬ６は、ラインＬ７と合流し、当該ラインＬ７は混合器１に接続されている。また、ラインＬ５にはバルブＡ１が設けられ、ラインＬ６にはバルブＢ１が設けられる。

合成ガスが供給されている側のアンモニア分離装置を通過した残余のガスに所定量以上のアンモニアの漏出が検出されたら、アンモニア分離装置に収容された吸蔵材料が十分なアンモニアを吸蔵したと判定し、合成ガスの供給を停止してアンモニアの吸蔵を終了する。そして、アンモニアの吸蔵が終了したアンモニア分離装置は、アンモニアを十分に吸蔵した状態の吸蔵材料が、アンモニアを放出しうる温度まで加熱される。これにより、吸蔵材料がアンモニアを放出する。放出されたアンモニアは、ラインＬ５から分岐したラインＬ８又はラインＬ６から分岐したラインＬ９、及びラインＬ８，Ｌ９が合流したラインＬ１０を介して回収される。ラインＬ８にはバルブＡ２が設けられ、ラインＬ９にはバルブＢ２が設けられる。

上述のようにアンモニア分離装置３Ａ，３Ｂの一方のアンモニア分離装置でアンモニアの放出を行っているときは、その間に他方のアンモニア分離装置でアンモニアの吸蔵を行う。また、他方のアンモニア分離装置でアンモニアの放出を行っているときは、一方のアンモニア分離装置でアンモニアの吸蔵を行う。このように、アンモニア分離装置３Ａ，３Ｂ間でアンモニアの吸蔵と放出を交互に繰り返すことによって、アンモニアを連続的に分離することが可能となる。

ここで、図２を参照して、アンモニア分離装置３Ａ，３Ｂ（以下、両者をまとめて「アンモニア分離装置３」とする）の詳細な構成について説明する。なお、以降の説明においては、ＸＹＺ座標を設定して説明する。Ｚ軸方向が請求項における「第１の方向」に対応する。紙面上側をＺ軸正側とし、紙面下側をＺ軸負側とする。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向であって、請求項における「合成ガスの流通方向」に対応する。紙面右側をＹ軸正側とし、紙面左側をＹ軸負側とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向である。紙面前側をＸ軸正側とし、紙面後側をＸ軸負側とする。図２に示すように、アンモニア分離装置３は、吸蔵材料収容部２０と、熱供給部３０と、ガス供給部１２と、ガス流出部１４と、を備えている。

熱供給部３０は、吸蔵材料収容部２０の熱伝達面２５に隣り合う位置に配置され、吸蔵材料２１に熱を供給する。図２に示す例では、一の吸蔵材料収容部２０に対して、Ｚ軸正側及びＺ軸負側の両方に熱供給部３０が設けられている。すなわち、吸蔵材料収容部２０は、Ｚ軸方向において一対の熱供給部３０に挟まれている。例えば、熱供給部３０は、熱媒体を流通させるための流路によって構成されてよい。熱供給部３０の流路に流れる熱媒体は、例えば水、スチーム、オイル等である。なお、熱供給部３０は、吸蔵材料収容部２０に熱を供給することができる限り、どのような構造を採用してもよい。例えば、熱供給部３０は、ヒータ、プラント排熱利用等によって構成されてもよい。

ガス供給部１２は、合成ガスを吸蔵材料収容部２０に供給する。ガス供給部１２は、Ｙ軸方向における一端側（Ｙ軸負側）に設けられる。例えば、ガス供給部１２は、合成ガスを流通させる供給配管４１と、供給配管４１からの合成ガスを各吸蔵材料収容部２０へ分配するヘッダ部４２と、を備えている。ヘッダ部４２は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に広がっている。供給配管４１は、ヘッダ部４２に対してどの位置に設けられていてもよい。

ガス流出部１４は、吸蔵材料収容部２０を通過した合成ガス又は吸蔵材料２１から放出されるアンモニアを流出させる。ガス流出部１４は、Ｙ軸方向における他端側（Ｙ軸正側）に設けられる。例えば、ガス流出部１４は、各吸蔵材料収容部２０から排出された排出ガスを集約するヘッダ部５２と、ヘッダ部５２で集約された排出ガスを流通させる排出配管５１と、を備えている。ヘッダ部５２は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に広がっている。排出配管５１は、ヘッダ部５２に対してどの位置に設けられていてもよい。

吸蔵材料収容部２０は、吸蔵材料２１を収容する。吸蔵材料収容部２０は、吸蔵材料２１と、合成ガスの流通を促進する流通部材２２と、吸蔵材料２１及び流通部材２２を収容する容器２６と、Ｙ軸方向における一端側（Ｙ軸負側）に形成される合成ガスの入口部２０ａと、Ｙ軸方向における他端側（Ｙ軸正側）に形成される排出ガスの出口部２０ｂと、を備える。

流通部材２２は、吸蔵材料２１に接触配置されるとともに、合成ガスが流通する際の流通抵抗が吸蔵材料２１よりも低い部材である。流通部材２２は少なくとも一部が入口部２０ａにおいて露出している。すなわち、流通部材２２は、少なくとも一部が吸蔵材料収容部２０のガス供給部１２側に露出している。ここでは、流通部材２２は、ガス供給部１２のヘッダ部４２へ露出している。また、本実施形態では、流通部材２２は出口部２０ｂにおいて露出している。すなわち、流通部材２２は、少なくとも一部が吸蔵材料収容部２０のガス流出部１４側に露出している。ここでは、流通部材２２は、ガス流出部１４のヘッダ部５２へ露出している。

吸蔵材料２１は、吸蔵材料収容部２０の熱伝達面２５と接して設けられている。これにより、吸蔵材料２１は、熱伝達面２５から直接的に熱を供給される。ここでは、熱伝達面２５は、容器２６におけるＺ軸方向に対向する壁部２７の内周面によって構成される。

本実施形態では、図２及び図３に示すように、吸蔵材料２１は、Ｚ軸方向における一方側（Ｚ軸正方向）に配置される第１の層２１Ａ、及びＺ軸方向における他方側（Ｚ軸負方向）に配置される第２の層２１Ｂを備えている。流通部材２２は、第１の層２１Ａと第２の層２１Ｂとの間に配置される。第１の層２１ＡのＺ軸正側の面２１Ａａが、Ｚ軸正側に配置された熱伝達面２５に接触している。第２の層２１ＢのＺ軸負側の面２１Ｂａが、Ｚ軸負側に配置された熱伝達面２５に接触している。

また、流通部材２２は、第１の層２１Ａと第２の層２１Ｂとの間の境界面２１Ａｂ，２１Ｂｂにおける全面にわたって形成されている。これにより、流通部材２２は、入口部２０ａから露出し、出口部２０ｂから露出する。ここで、吸蔵材料収容部２０は、Ｙ軸方向に対して熱伝達面２５の両端に設けられる側壁部２８を備えている（図３（ｃ）参照）。流通部材２２は、側壁部２８側において吸蔵材料２１から露出している。すなわち、流通部材２２は、Ｘ軸方向における両端側において側壁部２８側で露出している。なお、流通部材２２のＸ軸方向における両端（及び吸蔵材料２１のＸ軸方向における両端）は、側壁部２８から離間していてもよく、接触していてもよい。

流通部材２２の圧縮強度は、上述の吸蔵材料２１が膨張しても潰れない程度の圧縮強度を有することが好ましい。具体的に、流通部材２２の圧縮強度は、０．１ＭＰａ以上であればよく、０．５ＭＰａ以上であってもよい。流通部材２２の耐薬品性として、アンモニア、窒素、水素、吸蔵材料と反応しないことが好ましい。流通部材２２の気孔率は、１０〜９８％であればよく、５０〜９８％であってもよい。流通部材２２の細孔径は、１．５ｍｍ以下であればよく、０．８ｍｍ以下であってもよい。なお、流通部材２２の細孔径を決定する際には、吸蔵材料２１が膨張した場合に、吸蔵材料２１の粉末（微粒子）が流通部材２２の内部へ進入することを防ぐことができるサイズとしてもよい。また、吸蔵材料収容部２０全体における、吸蔵材料２１の体積に対する、流通部材２２の割合（流通部材／吸蔵材料収容部の体積比）は、１〜５０％であればよく、１〜３０％であってもよい。

吸蔵材料収容部２０の空隙率は、１．１〜４５％であればよく、１．１〜２０％であってもよい。なお、「空隙率 = 吸蔵材料収容部中の流通部材割合（体積比） × 流通部材の気孔率」で定義される。また、「流通部材割合 ＝ 流通部材体積／吸蔵材料収容部体積」で定義される。

ここで、図１８及び図１９を参照して、吸蔵材料収容部２０の空隙率が１．１〜４５％であることが好適であることを示す実験について説明する。まず、吸蔵材料収容部２０と熱供給部３０とが互いに積層された構造を採用した。高さは１４ｍｍ、幅６８ｍｍ、長さ１２３ｍｍ、積層２段となっている。吸蔵材料２１はＭｇＣｌ_２である。また、流通部材２２は、図３に示す配置となっている。流通部材２２は、金属多孔体であり、圧力強度が０．１ＭＰａ以上である。入口部での合成ガスの流量はＮＨ_３が１ＮＬ／ｍｉｎ、Ｎ_２：２ＮＬ／ｍｉｎであり、入口圧力は５００ｋＰａであり、温度は室温である。図１８は、当該実験条件において行われた実験結果を示し、経過時間とアンモニアの吸蔵量を示すグラフである。図１８に示すように、吸蔵材料収容部２０によるアンモニアの吸蔵開始前、即ち、吸蔵材料収容部２０を通過させずに入口部と出口部とをバイパス接続した場合における出口部から流出するアンモニアは１００％である。そして、吸蔵材料収容部２０にアンモニアが供給されると吸蔵材料収容部２０によるアンモニアの吸蔵が開始となり、吸蔵材料収容部２０の出口部から流出するアンモニアは０％付近まで減少する。その後、暫くの間、出口部から流出するアンモニアは０％付近を推移し、所定の時間経過後、徐々にすり抜け量が増えてゆく。ここで、「すり抜け量」とは、入口部から供給されたアンモニアのうち吸蔵材料収容部２０に吸蔵されずに出口部から流出するアンモニアの量のことである。なお、図中、水平に延びる太線はすり抜け許容値を示す。図１９は、空隙率と圧力損失及び有効吸蔵率との関係を示すグラフである。

以上のような条件下において、吸蔵材料収容部２０における流通部材２２の割合と有効吸蔵率の関係、及び、吸蔵材料収容部２０における流通部材２２の割合と圧力損失の関係について説明する。空隙率と圧力損失との関係をグラフＧ１に示す。また、空隙率と有効吸蔵率との関係をグラフＧ２に示す。ここで、有効吸蔵率とは、「有効吸蔵率＝有効吸蔵量／総吸蔵量」で定義される値であり、吸蔵材料収容部２０に吸蔵されたアンモニアの総吸蔵量と吸蔵開始となってから出口部から流出するアンモニアのすり抜け量がすり抜け許容値を超えるまでに吸蔵材料収容部２０に吸蔵されたアンモニアの量との割合である（図１８参照）。アンモニア分離装置を構成する吸蔵材料収容部２０は、その圧力損失が高くなりすぎるとアンモニアを分離する効率が悪化するので、圧力損失の許容値（上限値）が１００ｋＰａに設定されている。グラフＧ１において圧力損失が１００ｋＰａのときの空隙率は１．１％となる。すなわち、空隙率の下限値は１．１％となる。また、空隙率が高くなりすぎると、圧力損失は小さくなるが、すり抜け量が大きくなって、吸蔵材料収容部２０での有効吸蔵率が低下してしまう。この吸蔵材料収容部２０での有効吸蔵率が低くなりすぎるとアンモニアを分離する効率が悪化するので、有効吸蔵率の許容値（下限値）は５０％に設定されている。グラフＧ２において有効吸蔵率が５０％のときの空隙率は４５．０％となる。すなわち、空隙率の上限値は４５％となる。

次に、図１を参照して、アンモニア合成装置１００における具体的な動作について説明する。アンモニア分離装置３Ａがアンモニアを放出し、アンモニア分離装置３Ｂがアンモニアを吸蔵する状態では、バルブＢ３，Ｂ１，Ａ２，Ｃ４が「開」の状態となり、バルブＡ３，Ａ１，Ｂ２が「閉」の状態となる。この場合、混合器１から供給される原料ガス（及びラインＬ７を流れてきた循環ガス）は、ラインＬ１を介して合成塔２へ供給される。合成塔２で生成された合成ガスは、ラインＬ２を通過し、また、ラインＬ４側へ分岐し、アンモニア分離装置３Ｂの吸蔵材料収容部２０の入口部２０ａへ流入する。アンモニア分離装置３Ｂの吸蔵材料２１によってアンモニアが吸蔵され、アンモニアの含有量が減った残存ガスが、ラインＬ６，Ｌ７を通過して混合器１へ流入する。一方、アンモニア分離装置３Ａでは熱供給部３０が吸蔵材料収容部２０へ熱を供給することで、吸蔵材料２１からアンモニアが放出される。従って、アンモニアがラインＬ５，Ｌ８，Ｌ１０を介して回収される。

アンモニア分離装置３Ｂがアンモニアを放出し、アンモニア分離装置３Ａがアンモニアを吸蔵する状態では、バルブＡ３，Ａ１，Ｂ２，Ｃ４が「開」の状態となり、バルブＢ３，Ｂ１，Ａ２が「閉」の状態となる。この場合、混合器１から供給される原料ガス（及びラインＬ７を流れてきた循環ガス）は、ラインＬ１を介して合成塔２へ供給される。合成塔２で生成された高温の合成ガスは、ラインＬ２を通過し、また、ラインＬ３側へ分岐し、アンモニア分離装置３Ａの吸蔵材料収容部２０の入口部２０ａへ流入する。アンモニア分離装置３Ａの吸蔵材料２１によってアンモニアが吸蔵され、アンモニアの含有量が減った残存ガスが、ラインＬ５，Ｌ７を通過して混合器１へ流入する。一方、アンモニア分離装置３Ｂでは熱供給部３０が吸蔵材料収容部２０へ熱を供給することで、吸蔵材料からアンモニアが放出される。従って、アンモニアがラインＬ６，Ｌ９，Ｌ１０を介して回収される。

次に、本実施形態に係るアンモニア分離装置３の作用・効果について説明する。

本実施形態に係るアンモニア分離装置３は、合成ガスが供給されるとアンモニアを選択的に吸着し、また、加熱されると吸着したアンモニアを放出する吸蔵材料２１を収容する吸蔵材料収容部２０を備える。また、アンモニア分離装置３は、合成ガスを吸蔵材料収容部２０に供給するガス供給部１２と、吸蔵材料収容部２０を通過した合成ガス又は吸蔵材料２１から放出されるアンモニアを流出させるガス流出部１４と、を備えている。従って、ガス供給部１２から吸蔵材料収容部２０へ供給された合成ガスは、吸蔵材料収容部２０内を流通する際に、吸蔵材料２１によってアンモニアが選択的に吸着される。そして、吸蔵材料収容部２０を通過した合成ガスは、ガス流出部１４から流出する。このような構成を有するアンモニア分離装置３において、吸蔵材料収容部２０は、吸蔵材料２１に接触配置されるとともに、合成ガスが流通する際の流通抵抗が吸蔵材料２１よりも低い流通部材２２を備えている。また、流通部材２２は少なくとも一部が吸蔵材料収容部２０のガス供給部１２側に露出している。従って、ガス供給部１２から供給された合成ガスの多くは、流通部材２２の当該露出した部分を介して吸蔵材料収容部２０の内部へと流入する。流通部材２２の露出した部分から吸蔵材料収容部２０の内部へ流入した合成ガスは、主に、吸蔵材料２１よりも低い流通抵抗を有する材料で構成された流通部材２２内を流通する。そして、吸蔵材料収容部２０の内部へ流入した合成ガスは、流通部材２２内を流通しながら、流通部材２２に接触配置された吸蔵材料２１へと拡散していき、合成ガスに含まれるアンモニアが吸蔵材料２１に吸蔵される。これにより、合成ガスが吸蔵材料収容部２０を流通する際の圧力損失を抑制することができる。また、吸蔵材料収容部２０の空隙率は、１．１〜４５％である。空隙率をこのように設定することで、圧力損失を抑制しつつも、合成ガスが十分に吸蔵材料２１と接触せずに通り抜けてしまうことを抑制し、アンモニアの分離効率を高めることができる。また、吸蔵材料２１は、吸蔵材料収容部２０の熱伝達面２５と接して設けられている。従って、流通部材２２が設けられている状態であっても、吸蔵材料２１に十分な熱を供給することができるため、吸蔵材料２１は十分にアンモニアを放出することができる。以上により、圧力損失を抑制すると共に、アンモニアの分離効率を向上できる。

アンモニア分離装置３では、吸蔵材料収容部２０は、Ｚ軸方向において一対の熱供給部３０に挟まれる。吸蔵材料２１は、Ｚ軸方向における正側に配置される第１の層２１Ａ、及びＺ軸方向における負側に配置される第２の層２１Ｂを備える。流通部材２２は、第１の層２１Ａと第２の層２１Ｂとの間に配置されている。これにより、流通部材２２を流通する合成ガスは、Ｚ軸方向において第１の層２１Ａ及び第２の層２１Ｂの両方へ拡散することができる。

アンモニア分離装置３では、流通部材２２は、第１の層２１Ａと第２の層２１Ｂとの間の境界面２１Ａｂ，２１Ｂｂにおける全面にわたって形成されていている。これにより、容易に流通部材２２を形成することができる。

［第２実施形態］
図４を参照して、本発明の第２実施形態に係るアンモニア分離装置の流通部材の構成について説明する。図４に示すように、第２実施形態に係る流通部材２２は、Ｘ軸方向に分割された複数（ここでは３つ）の流通部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを有している。その他の構成については、図３に示すアンモニア分離装置と同趣旨であるため説明を省略する。

図４に示すように、流通部２２Ａは、吸蔵材料収容部２０のうち、Ｘ軸方向における中央位置において、Ｙ軸方向に延びる長方形状をなしている。流通部２２Ｂは、吸蔵材料収容部２０のうち、Ｘ軸方向におけるＸ軸正側の位置において、Ｙ軸方向に延びる長方形状をなしている。流通部２２Ｃは、吸蔵材料収容部２０のうち、Ｘ軸方向におけるＸ軸負側の位置において、Ｙ軸方向に延びる長方形状をなしている。流通部２２ＡのＹ軸負側の端部は入口部２０ａから露出している。流通部２２ＡのＹ軸正側の端部は出口部２０ｂから離間しており、その間を吸蔵材料２１の封止部５９によって封止されている。すなわち、流通部材２２のうちの流通部２２Ａは、吸蔵材料収容部２０のガス流出部１４側において吸蔵材料２１で封止されている。流通部２２Ｂ，２２ＣのＹ軸負側の端部は入口部２０ａから離間している。流通部２２Ｂ，２２ＣのＹ軸正側の端部は出口部２０ｂから露出している。

このような構成によれば、入口部２０ａから流通部２２Ａへ流入した合成ガスは、流通部２２Ａが出口側で封止部５９で封止されているため、Ｘ軸方向両側の流通部２２Ｂ，２２Ｃへ流れる。流通部２２Ｂ，２２Ｃへ流れた合成ガスは、流通部２２Ｂ，２２ＣのＹ軸正側の端部の出口部２０ｂから流出する。このような構成により、吸蔵材料収容部２０の全体にわたって合成ガスを流通させることができる。

また、流通部２２ＢのＸ軸正側の縁部は、側壁部２８側（図３（ｃ）参照）において吸蔵材料２１の封止部５８で封止されている。流通部２２ＣのＸ軸負側の縁部は、側壁部２８側（図３（ｃ）参照）において吸蔵材料２１の封止部５８で封止されている。これにより、吸蔵材料収容部２０の側壁部２８側に合成ガスが流出することを抑制できる。例えば、側壁部２８と吸蔵材料２１のＸ軸方向の端部との間に隙間が形成されていた場合に、流通部材が当該Ｘ軸方向の端部から露出していると、隙間側に合成ガスが流れてしまう。従って、封止部５８で流通部材２２が封止されていることで、このような隙間に合成ガスが流れてしまうことを抑制できる。

［第３実施形態］
図５を参照して、本発明の第３実施形態に係るアンモニア分離装置の流通部材の構成について説明する。図５に示すように、第３実施形態に係る流通部材２２は、網目構造を有している。その他の構成については、図３に示すアンモニア分離装置と同趣旨であるため説明を省略する。

図５の流通部材２２の網目構造は、Ｙ軸正方向に対してＸ軸負側へ傾斜する複数列の流路と、Ｙ軸正方向に対してＸ軸正側へ傾斜する複数列の流路と、を組み合わせることによって構成されている。交差する流路間には、吸蔵材料２１の境界面２１Ｂｂ（境界面２１Ａｂも同様）が露出しており、各境界面２１Ａｂ，２１Ｂｂが互いに接合される。このような網目構造により、流通部材２２を流通する合成ガスの吸蔵材料２１との接触面積を増やすことができる。従って、合成ガスが十分に吸蔵材料２１と接触せずに通り抜けてしまうことを抑制できる。なお、流通部材２２のＸ軸方向両側の縁部は、吸蔵材料２１の封止部５８で封止されているため、第２実施形態と同様な効果を得ることができる。

［第４実施形態］
図６を参照して、本発明の第４実施形態に係るアンモニア分離装置の流通部材の構成について説明する。図６に示すように、第４実施形態に係る流通部材２２は、網目構造を有している。その他の構成については、図３に示すアンモニア分離装置と同趣旨であるため説明を省略する。

図６の流通部材２２の網目構造は、入口部２０ａから出口部２０ｂまで延びる長方形状の流通部材２２に対して、複数の矩形状の開口部を形成することによって構成されている。開口部はＸ軸方向に複数個並べられることで列をなし、当該開口部の列がＹ軸方向に複数列形成されている。また、Ｙ軸方向において隣り合う列の間では、開口部が互い違いに千鳥状に配置されている。これらの開口部からは、吸蔵材料２１の境界面２１Ｂｂ（境界面２１Ａｂも同様）が露出しており、各境界面２１Ａｂ，２１Ｂｂが互いに接合される。このような網目構造により、流通部材２２を流通する合成ガスの吸蔵材料２１との接触面積を増やすことができる。従って、合成ガスが十分に吸蔵材料２１と接触せずに通り抜けてしまうことを抑制できる。なお、流通部材２２のＸ軸方向両側の縁部は、吸蔵材料２１の封止部５８で封止されているため、第２実施形態と同様な効果を得ることができる。

［第５実施形態］
図７を参照して、本発明の第５実施形態に係るアンモニア分離装置の流通部材の構成について説明する。図７に示すように、第５実施形態に係る流通部材２２は、絞り部を有している。その他の構成については、図３に示すアンモニア分離装置と同趣旨であるため説明を省略する。

図７の流通部材２２は、吸蔵材料収容部２０内を合成ガスの流通方向に延びるように設けられるとともに、その少なくとも一部に合成ガスの流路面積が小さくなる絞り部を備えている。ここでは、流通部材２２は、入口部２０ａに形成されたガス供給部１２側の絞り部６１Ａと、Ｙ軸方向における中途位置の絞り部６１Ｂ，６１Ｃと、出口部２０ｂに形成されたガス流出部１４側の絞り部６１Ｄと、を備えている。具体的には、流通部材２２は、入口部２０ａ側から順に、Ｘ軸負側の縁部付近に形成されてＹ軸正側へ延びる流路部６３ａと、当該流路部６３ａのＹ軸正側の端部からＸ軸正側へ延びる流路部６３ｂと、当該流路部６３ｂのＸ軸正側の端部からＹ軸正側へ延びる流路部６３ｃと、当該流路部６３ｃのＹ軸正側の端部からＸ軸負側へ延びる流路部６３ｄと、当該流路部６３ｄのＸ軸負側の端部からＹ軸正側へ延びる流路部６３ｅと、当該流路部６３ｅのＹ軸正側の端部からＸ軸正側へ延びる流路部６３ｆと、当該流路部６３ｆのＸ軸正側の端部からＹ軸正側へ出口部２０ｂまで延びる流路部６３ｇと、を備える。各流路部の流路幅は同一であってもよい。流路部６３ｂ，６３ｄ，６３ｆをＺＸ平面で切断した断面積（以下、単に「断面積」と称する）が流通部材２２の基準の流路面積とする。この場合、絞り部６１Ａでは、流路部６３ａの断面積が流路面積となる。絞り部６１Ｂでは、流路部６３ｃの断面積が流路面積となる。絞り部６１Ｃでは、流路部６３ｅの断面積が流路面積となる。絞り部６１Ｄでは、流路部６３ｇの断面積が流路面積となる。絞り部のいずれの流路部の流路面積も、基準の流路面積より小さい。

以上より、合成ガスは、各絞り部において吸蔵材料２１へ拡散し易くなるため、合成ガスが十分に吸蔵材料２１と接触せずに通り抜けてしまうことを抑制できる。具体的には、流通部材２２は、ガス供給部１２側に絞り部６１Ａを備えているため、合成ガスは、ガス供給部１２側で十分に吸蔵材料２１と接触することができる。また、流通部材２２は、ガス流出部１４側に絞り部６１Ｄを備えていているため、合成ガスは、ガス流出部１４側で十分に吸蔵材料２１と接触することができる。また、流通部材２２は、Ｙ軸方向における中途位置に絞り部６１Ｂ，６１Ｃを備えている。これにより、合成ガスは、中途位置で十分に吸蔵材料２１と接触することができる。なお、流通部材２２のＸ軸方向両側の縁部は、吸蔵材料２１の封止部５８で封止されているため、第２実施形態と同様な効果を得ることができる。

［第６実施形態］
図８を参照して、本発明の第６実施形態に係るアンモニア分離装置の流通部材の構成について説明する。図８に示すように、第６実施形態に係る流通部材２２は、絞り部を有している。その他の構成については、図３に示すアンモニア分離装置と同趣旨であるため説明を省略する。

図８の流通部材２２は、吸蔵材料収容部２０内を合成ガスの流通方向に延びるように設けられるとともに、その少なくとも一部に合成ガスの流路面積が小さくなる絞り部を備えている。ここでは、流通部材２２は、Ｙ軸方向における中途位置の絞り部６５Ａ，６５Ｂを備えている。具体的には、流通部材２２は、入口部２０ａ側から順に、入口部２０ａに沿ってＸ軸方向へ広がる流路部６４ａと、当該流路部６４ａのＸ軸正側の端部からＹ軸正側へ延びる流路部６４ｂと、当該流路部６４ｂのＸ軸正側の端部からＹ軸正側及びＸ軸負側へ広がる流路部６４ｃと、当該流路部６４ｃのＸ軸負側の端部からＹ軸正側へ延びる流路部６４ｄと、当該流路部６４ｄのＹ軸正側の端部から出口部２０ｂに沿ってＸ軸正側へ延びる流路部６４ｅと、を備える。流路部６４ａ，６４ｃ，６４ｅをＺＸ平面で切断した断面積（以下、単に「断面積」と称する）が流通部材２２の基準の流路面積とする。この場合、絞り部６５Ａでは、流路部６４ｂの断面積が流路面積となる。絞り部６５Ｂでは、流路部６４ｄの断面積が流路面積となる。絞り部のいずれの流路部の流路面積も、基準の流路面積より小さい。

以上より、合成ガスは、各絞り部において吸蔵材料２１へ拡散し易くなるため、合成ガスが十分に吸蔵材料２１と接触せずに通り抜けてしまうことを抑制できる。具体的には、流通部材２２は、Ｙ軸方向における中途位置に絞り部６５Ａ，６５Ｂを備えている。これにより、合成ガスは、中途位置で十分に吸蔵材料２１と接触することができる。なお、流通部材２２のＸ軸方向両側の縁部は、吸蔵材料２１の封止部５８で封止されているため、第２実施形態と同様な効果を得ることができる。

［第７実施形態］
図９を参照して、本発明の第７実施形態に係るアンモニア分離装置の流通部材の構成について説明する。図９に示すように、第７実施形態に係る流通部材２２は、絞り部を有している。その他の構成については、図３に示すアンモニア分離装置と同趣旨であるため説明を省略する。

図９の流通部材２２は、吸蔵材料収容部２０内を合成ガスの流通方向に延びるように設けられるとともに、その少なくとも一部に合成ガスの流路面積が小さくなる絞り部を備えている。ここでは、流通部材２２は、入口部２０ａに形成されたガス供給部１２側の絞り部６７Ａと、Ｙ軸方向における中途位置の絞り部６７Ｂ，６７Ｃと、出口部２０ｂに形成されたガス流出部１４側の絞り部６７Ｄと、を備えている。具体的には、流通部材２２は、入口部２０ａ側から順に、Ｘ軸負側の縁部付近に形成されて入口部２０ａからＹ軸正側へ延びて、出口部２０ｂから離間している流路部６６ａと、Ｘ軸正側の縁部付近に形成されて入口部２０ａから離間した位置から出口部２０ｂまで延びる流路部６６ｂと、当該流路部６６ｂのＹ軸負側の端部からＸ軸負側へ向かって流路部６６ａまで延びる流路部６６ｃと、当該流路部６６ｂのＹ軸方向における略中央位置からＸ軸負側へ向かって流路部６６ａまで延びる流路部６６ｄと、流路部６６ａのＹ軸正側の端部からＸ軸正側へ向かって流路部６６ｂまで延びる流路部６６ｅと、を備える。各流路部の流路幅は同一であってもよい。流路部６６ｃ，６６ｄ，６６ｅをＺＸ平面で切断した断面積（以下、単に「断面積」と称する）が流通部材２２の基準の流路面積とする。この場合、絞り部６７Ａでは、流路部６６ａの断面積が流路面積となる。絞り部６７Ｂでは、流路部６６ａ及び流路部６６ｂの断面積の合計が流路面積となる。絞り部６７Ｃでは、流路部６６ａ及び流路部６６ｂの断面積の合計が流路面積となる。絞り部６７Ｄでは、流路部６６ｂの断面積が流路面積となる。絞り部のいずれの流路部の流路面積も、基準の流路面積より小さい。

以上より、合成ガスは、各絞り部において吸蔵材料２１へ拡散し易くなるため、合成ガスが十分に吸蔵材料２１と接触せずに通り抜けてしまうことを抑制できる。具体的には、流通部材２２は、ガス供給部１２側に絞り部６７Ａを備えているため、合成ガスは、ガス供給部１２側で十分に吸蔵材料２１と接触することができる。また、流通部材２２は、ガス流出部１４側に絞り部６７Ｄを備えていているため、合成ガスは、ガス流出部１４側で十分に吸蔵材料２１と接触することができる。また、流通部材２２は、Ｙ軸方向における中途位置に絞り部６７Ｂ，６７Ｃを備えている。これにより、合成ガスは、中途位置で十分に吸蔵材料２１と接触することができる。なお、流通部材２２のＸ軸方向両側の縁部は、吸蔵材料２１の封止部５８で封止されているため、第２実施形態と同様な効果を得ることができる。

［第８実施形態］
図１０を参照して、本発明の第８実施形態に係るアンモニア分離装置の流通部材の構成について説明する。図１０に示すように、第８実施形態に係る流通部材２２は、絞り部を有している。その他の構成については、図３に示すアンモニア分離装置と同趣旨であるため説明を省略する。

図１０の流通部材２２は、吸蔵材料収容部２０内を合成ガスの流通方向に延びるように設けられるとともに、その少なくとも一部に合成ガスの流路面積が小さくなる絞り部を備えている。ここでは、流通部材２２は、出口部２０ｂに形成されたガス流出部１４側の絞り部６８を備えている。具体的には、流通部材２２は、入口部２０ａ側の端部２２ａのＸ軸方向の幅が十分に広く、出口部２０ｂ側の端部２２ｂのＸ軸方向の幅が小さく構成されている。流通部材２２は、入口部２０ａに係る端部２２ａから出口部２０ｂに係る端部２２ｂまで順次狭まるように、Ｘ軸両側の縁部が傾斜している。流通部材２２における入口部２０ａ側の端部２２ａの断面積（以下、単に「断面積」と称する）が流通部材２２の基準の流路面積とする。この場合、絞り部６８では、端部２２ｂの断面積が流路面積となる。絞り部６８の端部２２ｂの流路面積も、基準の流路面積より小さい。

以上より、合成ガスは、絞り部６８において吸蔵材料２１へ拡散し易くなるため、合成ガスが十分に吸蔵材料２１と接触せずに通り抜けてしまうことを抑制できる。具体的には、流通部材２２は、ガス流出部１４側に絞り部６８を備えていているため、合成ガスは、ガス流出部１４側で十分に吸蔵材料２１と接触することができる。なお、流通部材２２のＸ軸方向両側の縁部は、吸蔵材料２１の封止部５８で封止されているため、第２実施形態と同様な効果を得ることができる。

［第９実施形態］
図１１を参照して、本発明の第９実施形態に係るアンモニア分離装置の流通部材の構成について説明する。図１１に示すように、第９実施形態に係る流通部材２２は、ガス流出部側において吸蔵材料２１で封止されている。その他の構成については、図３に示すアンモニア分離装置と同趣旨であるため説明を省略する。

図１１に示す流通部材２２は、入口部２０ａからＹ軸正側へ向けて真っ直ぐに延びており、Ｙ軸正側の端部は出口部２０ｂから離間しており、その間を吸蔵材料２１の封止部５９によって封止されている。これにより、合成ガスは、ガス流出部１４側において吸蔵材料２１を通過せざるを得ないため、合成ガスが十分に吸蔵材料２１と接触せずに通り抜けてしまうことを抑制できる。なお、流通部材２２のＸ軸方向両側の縁部は、吸蔵材料２１の封止部５８で封止されているため、第２実施形態と同様な効果を得ることができる。

［第１０実施形態］
図１２を参照して、本発明の第１０実施形態に係るアンモニア分離装置の流通部材の構成について説明する。図１２に示すように、第１０実施形態に係る流通部材２２は、網目構造を有している。その他の構成については、図３に示すアンモニア分離装置と同趣旨であるため説明を省略する。

図１２の流通部材２２の網目構造は、Ｙ軸方向に真っ直ぐ延びる複数列の流路と、Ｘ軸方向に真っ直ぐ延びる複数列の流路と、を組み合わせることによって構成されている。交差する流路間には、吸蔵材料２１の境界面２１Ｂｂ（境界面２１Ａｂも同様）が露出しており、各境界面２１Ａｂ，２１Ｂｂが互いに接合される。このような網目構造により、流通部材２２を流通する合成ガスの吸蔵材料２１との接触面積を増やすことができる。従って、合成ガスが十分に吸蔵材料２１と接触せずに通り抜けてしまうことを抑制できる。なお、流通部材２２のＸ軸方向両側の縁部は、吸蔵材料２１の封止部５８で封止されているため、第２実施形態と同様な効果を得ることができる。

［第１１実施形態］
図１３を参照して、本発明の第１１実施形態に係るアンモニア分離装置の流通部材の構成について説明する。図１３に示すように、第１１実施形態に係る流通部材２２は、複数の流路に分岐している。

図１３の流通部材２２は、入口部２０ａから出口部２０ｂへ至るまでＹ軸方向に真っ直ぐに延びた複数の流路部７１がＸ軸方向に互いに離間して分岐している。これにより、合成ガスと吸蔵材料２１との接触面積を増やすことができる。また、網目構造に比して、圧力損失を抑制することができる。なお、流通部材２２のＸ軸方向両側の縁部は、吸蔵材料２１の封止部５８で封止されているため、第２実施形態と同様な効果を得ることができる。

［第１２実施形態］
図１４を参照して、本発明の第１２実施形態に係るアンモニア分離装置の流通部材の構成について説明する。図１４に示すように、第１２実施形態に係る流通部材２２は、絞り部を有すると共に、複数の流路に分岐している。

図１４の流通部材２２は、入口部２０ａにおいて絞り部を有している。流通部材２２は、入口部２０ａにおいて幅狭に構成された流路部７２と、流路部７２からＸ軸方向へ広がる流路部７３と、を有している。また、流路部７３から出口部２０ｂへ至るまでＹ軸方向に真っ直ぐに延びた複数の流路部７１がＸ軸方向に互いに離間して分岐している。これにより、合成ガスと吸蔵材料２１との接触面積を増やすことができる。また、網目構造に比して、圧力損失を抑制することができる。また、合成ガスは、絞り部８１において吸蔵材料２１へ拡散し易くなるため、合成ガスが入口部２０ａにおいて十分に吸蔵材料２１と接触せずに通り抜けてしまうことを抑制できる。なお、流通部材２２のＸ軸方向両側の縁部は、吸蔵材料２１の封止部５８で封止されているため、第２実施形態と同様な効果を得ることができる。

［第１３実施形態］
図１５を参照して、本発明の第１３実施形態に係るアンモニア分離装置の流通部材の構成について説明する。図１５に示すように、第１３実施形態に係る流通部材２２は、吸蔵材料収容部２０内にて、３次元的に螺旋を描くように設けられている。すなわち、流通部材２２は、吸蔵材料の第１の層及び第２の層に挟まれていなくともよい。

［第１４実施形態］
図１６を参照して、本発明の第１４実施形態に係るアンモニア分離装置の流通部材の構成について説明する。図１６に示すように、第１４実施形態に係る流通部材２２は、吸蔵材料収容部２０の中で３次元的に屈曲しながら波形状を描くように配置されている。あるいは、図１７に示すように、流通部材２２は、吸蔵材料収容部２０の中で３次元的に湾曲しながら波形状を描くように配置されている。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、アンモニア分離装置を２つ設けた場合を例にして説明したが、アンモニア分離装置は３つであってもよく、４つ以上あってもよい。

例えば、図１に示すラインの構成は一例にすぎず、同様の効果を得ることができる限り、ライン及びバルブの構成をどのように変更してもよい。

また、吸蔵材料収容部内の構造は、上述の各図に示したものに限らず、あらゆる構成を採用することができる。例えば、上述の実施形態では、流通部材はＸＹ平面に広がる形態が主に例示されていたが、例えば流通部材がＹＸ平面に広がる形態を採用してもよい。この場合であっても、吸蔵材料は熱伝達面と接している必要がある。

２…合成塔（反応部）、３Ａ，３Ｂ，３…アンモニア分離装置、１２…ガス供給部、１４…ガス流出部、２０…吸蔵材料収容部、２１…吸蔵材料、２１Ａ…第１の層、２１Ｂ…第２の層、２２…流通部材、２５…熱伝達面、３０…熱供給部、５８，５９…封止部、６１，６５，６７，６８，８１…絞り部、１００…アンモニア合成装置。

Claims (11)

1. アンモニアを含有する合成ガスからアンモニアを分離するアンモニア分離装置であって、
   前記合成ガスが供給されるとアンモニアを選択的に吸着し、また、加熱されると吸着したアンモニアを放出する吸蔵材料を収容する吸蔵材料収容部と、
   前記吸蔵材料収容部の熱伝達面に隣り合う位置に配置され、前記吸蔵材料に熱を供給する熱供給部と、
   前記合成ガスを前記吸蔵材料収容部に供給するガス供給部と、
   前記吸蔵材料収容部を通過した前記合成ガス又は前記吸蔵材料から放出されるアンモニアを流出させるガス流出部と、を備え、
   前記吸蔵材料収容部は、
   前記吸蔵材料に接触配置されるとともに、前記合成ガスが流通する際の流通抵抗が前記吸蔵材料よりも低い流通部材を備え、
   前記流通部材は少なくとも一部が前記吸蔵材料収容部の前記ガス供給部側に露出しており、
   前記吸蔵材料は、前記吸蔵材料収容部の前記熱伝達面と接して設けられており、
   前記吸蔵材料収容部の空隙率は、１．１〜４５％である、アンモニア分離装置。
2. 前記吸蔵材料収容部は、前記合成ガスの流通方向と直交する第１の方向において一対の前記熱供給部に挟まれ、
   前記吸蔵材料は、前記第１の方向における一方側に配置される第１の層、及び前記第１の方向における他方側に配置される第２の層を備え、
   前記流通部材は、前記第１の層と前記第２の層との間に配置される、請求項１に記載のアンモニア分離装置。
3. 前記吸蔵材料収容部は、前記合成ガスの流通方向に対して前記熱伝達面の両端に設けられる側壁部を備えており、
   前記流通部材は、前記側壁部側において前記吸蔵材料で封止されている、請求項１又は２に記載のアンモニア分離装置。
4. 前記流通部材は、前記吸蔵材料収容部の前記ガス流出部側において前記吸蔵材料で封止されている、請求項１〜３の何れか一項に記載のアンモニア分離装置。
5. 前記流通部材は、網目構造を有している、請求項１〜４の何れか一項に記載のアンモニア分離装置。
6. 前記流通部材は、前記吸蔵材料収容部内を前記合成ガスの流通方向に延びるように設けられるとともに、その少なくとも一部に前記合成ガスの流路面積が小さくなる絞り部を備えている、請求項１〜５の何れか一項に記載のアンモニア分離装置。
7. 前記流通部材は、前記ガス供給部側に前記絞り部を備えている、請求項６に記載のアンモニア分離装置。
8. 前記流通部材は、前記ガス流出部側に前記絞り部を備えている、請求項６又は７に記載のアンモニア分離装置。
9. 前記流通部材は、前記合成ガスの流通方向における中途位置に前記絞り部を備えている、請求項６〜８の何れか一項に記載のアンモニア分離装置。
10. 前記流通部材は、複数の流路に分岐している、請求項１〜９の何れか一項に記載のアンモニア分離装置。
11. 前記流通部材は、前記第１の層と前記第２の層との間の境界面における全面にわたって形成されている、請求項２に記載のアンモニア分離装置。