JPS63103801A - 水素の精製方法 - Google Patents
水素の精製方法Info
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- JPS63103801A JPS63103801A JP61249071A JP24907186A JPS63103801A JP S63103801 A JPS63103801 A JP S63103801A JP 61249071 A JP61249071 A JP 61249071A JP 24907186 A JP24907186 A JP 24907186A JP S63103801 A JPS63103801 A JP S63103801A
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Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、水素の精製方法に関し、特に純度９９．９
９９９％以上の高純水素を、安価にかつ容易に精製する
ことができるようにしたものである。
９９９％以上の高純水素を、安価にかつ容易に精製する
ことができるようにしたものである。
市販の純度９９．９９％の水素を精製して９９゜９９９
９％以上の高純水素を得る方法としては、現在低温吸着
法、パラジウム膜法が実用されているが、精製コスト、
操作性などの点で必ずしも満足なものではなく、これら
の改善が望まれている。
９％以上の高純水素を得る方法としては、現在低温吸着
法、パラジウム膜法が実用されているが、精製コスト、
操作性などの点で必ずしも満足なものではなく、これら
の改善が望まれている。
このような観点から、近時水素吸蔵合金を用いた水素精
製法が提案されている（特開昭５７−１５６３０４号公
報、特開昭６０−１６１３０５号公報等参照）。
製法が提案されている（特開昭５７−１５６３０４号公
報、特開昭６０−１６１３０５号公報等参照）。
しかしながら、これらの水素吸蔵合金を用いた水素精製
法にあっては、例えば特ｌ？ｉ昭５７−１５６３０４号
公報に示されたもののように水素吸蔵合金に吸蔵されな
い不純ガスを放出する際に、吸蔵水素の一部も同時に放
出されるため、原料ガス中の水素５〜３０％が失われ、
精製コストが高（なる点があり、また特開昭６０−１６
１３０５号公報の方法では不純ガスと水素ガスとからな
るパージガスを回収する方法をとっているが、回収方法
としてこのバーシジガスを再度水素吸蔵合金で精製し、
その精製水素を更に水素吸蔵合金に吸蔵させたのち加熱
して昇圧するか、水素圧縮機で昇圧して原料ガスに戻す
方式をとっている。このため、パージガスの回収工程が
複雑となり、設備費用が嵩み、運転操作もまた面倒とな
るなどの問題があった。
法にあっては、例えば特ｌ？ｉ昭５７−１５６３０４号
公報に示されたもののように水素吸蔵合金に吸蔵されな
い不純ガスを放出する際に、吸蔵水素の一部も同時に放
出されるため、原料ガス中の水素５〜３０％が失われ、
精製コストが高（なる点があり、また特開昭６０−１６
１３０５号公報の方法では不純ガスと水素ガスとからな
るパージガスを回収する方法をとっているが、回収方法
としてこのバーシジガスを再度水素吸蔵合金で精製し、
その精製水素を更に水素吸蔵合金に吸蔵させたのち加熱
して昇圧するか、水素圧縮機で昇圧して原料ガスに戻す
方式をとっている。このため、パージガスの回収工程が
複雑となり、設備費用が嵩み、運転操作もまた面倒とな
るなどの問題があった。
（問題点を解決するための手段）
そこで、この発明にあっては、パージガスのうち、不純
ガス濃度が原料ガスのそれよりも高い部分を系外に排出
し、残りの部分を回収し、原料ガスとともに吸蔵させる
ことにより水素ガスの損失を防止し、特別の設備を用い
ることなく容易’ｔＺ運転操作によって高純水素を低コ
ストで得られるようにした。
ガス濃度が原料ガスのそれよりも高い部分を系外に排出
し、残りの部分を回収し、原料ガスとともに吸蔵させる
ことにより水素ガスの損失を防止し、特別の設備を用い
ることなく容易’ｔＺ運転操作によって高純水素を低コ
ストで得られるようにした。
第１図は、この発明の精製方法に用いられる精製装置の
一例を示すものである。純度９９．９９％程度の水素を
含む原料ガスが管１から送られ、圧力調整弁２で５〜１
０に９／ａｉＧ程麿の「力に調整されたのち、管３．弁
４を経で、第１精製筒５に送り込まれる。第１精製筒５
内には、ＩａＮＬ系。
一例を示すものである。純度９９．９９％程度の水素を
含む原料ガスが管１から送られ、圧力調整弁２で５〜１
０に９／ａｉＧ程麿の「力に調整されたのち、管３．弁
４を経で、第１精製筒５に送り込まれる。第１精製筒５
内には、ＩａＮＬ系。
Ｔｕ４ｎ系などの水素吸蔵合金（以下、合金と略称する
。）が充填されているとともに熱交換器６が配され、熱
交換器６に高温または低温熱媒を管７から流すことによ
り合金を加熱または冷却することができるようになって
いる。
。）が充填されているとともに熱交換器６が配され、熱
交換器６に高温または低温熱媒を管７から流すことによ
り合金を加熱または冷却することができるようになって
いる。
第１精ＩＩ筒５に送られた原料ガス中の水素は選択的に
合金に吸蔵され、原料ガス中の水素以外の不純ガスは筒
５内空間に残る（吸蔵工程）。この水素の合金への吸蔵
は発熱反応であるので、熱交換器６に低温熱媒を流し、
合金を冷却し吸蔵反応を促進させる。
合金に吸蔵され、原料ガス中の水素以外の不純ガスは筒
５内空間に残る（吸蔵工程）。この水素の合金への吸蔵
は発熱反応であるので、熱交換器６に低温熱媒を流し、
合金を冷却し吸蔵反応を促進させる。
この水素吸蔵工程が終了すると、弁４を閉じ、弁８を開
けて、第１精製ｎ５内を減圧し、第１精製筒５内の空間
中に残る不純ガスを、合金から離脱する水素とともに放
出し、管９，１０から系外に排出する（パージ工程）。
けて、第１精製ｎ５内を減圧し、第１精製筒５内の空間
中に残る不純ガスを、合金から離脱する水素とともに放
出し、管９，１０から系外に排出する（パージ工程）。
この時のパージガス中の不純ガス濃度は、放出初期にお
い′Ｃ高く、次第に低下してゆく。第２図は、このよう
なパージガス中の不純ガス濃度変化の一例を示すもので
、横軸は水素の放出団を水素の総吸蔵Ｍで割った百分率
の放出率を取っである。
い′Ｃ高く、次第に低下してゆく。第２図は、このよう
なパージガス中の不純ガス濃度変化の一例を示すもので
、横軸は水素の放出団を水素の総吸蔵Ｍで割った百分率
の放出率を取っである。
この発明では、このパージガス中の不純ガス濃度が原料
ガス中の不純ガス濃度よりも高い間は、パージガスを弁
８．ｆｒ９．１０から系外に排出し、不純ガス濃度が原
料ガス中の不純ガス濃度よりも低くなった時点（第２図
中Ｎ点）で、弁８を閉じ弁１１を同番プて残余のパージ
ガスを管１２から第２精製筒１３へ送り込み回収する。
ガス中の不純ガス濃度よりも高い間は、パージガスを弁
８．ｆｒ９．１０から系外に排出し、不純ガス濃度が原
料ガス中の不純ガス濃度よりも低くなった時点（第２図
中Ｎ点）で、弁８を閉じ弁１１を同番プて残余のパージ
ガスを管１２から第２精製筒１３へ送り込み回収する。
この時点での第１精製筒５内の圧力は吸蔵工程時の圧力
から徐々に低下し、約４〜８ Ｋ９ ／ ｃＩｌｉＧと
なっている。第２Ｍ製筒１３は第１蹟製筒５と同様に合
金が充填され、熱交換器１４が内蔵されて管１５から熱
媒を流すことにより合金を加熱、冷却できるようになっ
ている。この時点での第２精製筒１３は、先のＭ製水糸
を採取する採取工程を終えており、筒内圧力は２〜４
Ｋ９ ／ ｃｄ Ｇとなっていて第１精製筒５からの残
余のパージガスは容易に第２蹟製筒１３に、送り込まれ
る。
から徐々に低下し、約４〜８ Ｋ９ ／ ｃＩｌｉＧと
なっている。第２Ｍ製筒１３は第１蹟製筒５と同様に合
金が充填され、熱交換器１４が内蔵されて管１５から熱
媒を流すことにより合金を加熱、冷却できるようになっ
ている。この時点での第２精製筒１３は、先のＭ製水糸
を採取する採取工程を終えており、筒内圧力は２〜４
Ｋ９ ／ ｃｄ Ｇとなっていて第１精製筒５からの残
余のパージガスは容易に第２蹟製筒１３に、送り込まれ
る。
第１精製筒５からのパージガス中の不純ガスの濃度が十
分低下した時点（第２図中Ｐ点）で、弁１１を閉じ、弁
１６を開け、管１７．１８、圧力調整弁１９を経て、合
金から脱着した純度９９゜９９９９％以上の高純精製水
素を得る（採取工程）。この際、水素の合金からの脱離
は吸熱反応であるので、熱交換器６に高温熱媒を流し、
合金を４０〜６０℃に加熱し、脱着を促進する。
分低下した時点（第２図中Ｐ点）で、弁１１を閉じ、弁
１６を開け、管１７．１８、圧力調整弁１９を経て、合
金から脱着した純度９９゜９９９９％以上の高純精製水
素を得る（採取工程）。この際、水素の合金からの脱離
は吸熱反応であるので、熱交換器６に高温熱媒を流し、
合金を４０〜６０℃に加熱し、脱着を促進する。
第１精製筒５において精製高純水素を放出している問、
第２精製筒１３には管１．圧力調整弁２゜管３．弁２０
を経て原料ガスが供給され、熱交換器１４に低温熱媒を
流し、吸蔵工程が行われる。
第２精製筒１３には管１．圧力調整弁２゜管３．弁２０
を経て原料ガスが供給され、熱交換器１４に低温熱媒を
流し、吸蔵工程が行われる。
この際、第１精製筒５から先に供給された残余のパージ
ガスも原料ガスとして用いられ、これらガス中の水素が
合金に吸蔵される。
ガスも原料ガスとして用いられ、これらガス中の水素が
合金に吸蔵される。
第２粘製筒１３での水素の吸蔵が終ると、弁２０が閉じ
られ、弁２１が開りられて不純ガス濃度の高いパージガ
スが管２２．１０を経て系外に排出され、ついで弁２１
が閉じられ、弁１１が開けられて不純ガス濃度の低いパ
ージガスが第１精製筒５に送られる。この際、第１精製
筒５は精製水素の採取が終了し、内圧が２〜４ Ｋ’Ｊ
／ ｃｄ Ｇ程度となっているので、パージガスは容
易に第１精製筒５に流入する。次に、弁１１が閉とされ
、弁２３が開と＜１って、第２精製筒１３から高純精製
水素が管２４．１８、圧力調整弁１９を経て採取される
。
られ、弁２１が開りられて不純ガス濃度の高いパージガ
スが管２２．１０を経て系外に排出され、ついで弁２１
が閉じられ、弁１１が開けられて不純ガス濃度の低いパ
ージガスが第１精製筒５に送られる。この際、第１精製
筒５は精製水素の採取が終了し、内圧が２〜４ Ｋ’Ｊ
／ ｃｄ Ｇ程度となっているので、パージガスは容
易に第１精製筒５に流入する。次に、弁１１が閉とされ
、弁２３が開と＜１って、第２精製筒１３から高純精製
水素が管２４．１８、圧力調整弁１９を経て採取される
。
以下、同様に第１精製筒５および第２精製筒１３におい
て上記各工程が交互に繰り返され、連続的に精製水素を
得ることができる。
て上記各工程が交互に繰り返され、連続的に精製水素を
得ることができる。
このような運転操作の切替えの例を第３図のタイミング
チャートに図示する。
チャートに図示する。
このような水素の精製方法によれば、系外に排出される
パージガスを不純ガス濃度の高いもののみとしたので、
系外に排出されるパージガス債が少同となり、同時にパ
ージされる水素の量も少なくなり、高価な水素の無駄が
なく、精製コストの低減が計れる。また、運転操作は弁
の開閉のみでよく、自動化が容易であり、特別の設備も
不要である。
パージガスを不純ガス濃度の高いもののみとしたので、
系外に排出されるパージガス債が少同となり、同時にパ
ージされる水素の量も少なくなり、高価な水素の無駄が
なく、精製コストの低減が計れる。また、運転操作は弁
の開閉のみでよく、自動化が容易であり、特別の設備も
不要である。
なお、精製筒の数は２基に限られず、３基以上とするこ
ともでき、また１基の場合でも別に回収容器を設け、こ
れに回収用パージガスを一時的に収容し、原料ガスの供
給に先立ってこの回収容器から精製筒に回収用パージガ
スを送るようにしてもよい。また、パージガスの系外へ
の排出は２〜３回程度に区切って行うこともでき、この
方が不純ガスの排出効果がよくなって好ましい。また、
パージガスの回収も２〜３回程度に区切って行えば回収
効果が上がって好ましい。
ともでき、また１基の場合でも別に回収容器を設け、こ
れに回収用パージガスを一時的に収容し、原料ガスの供
給に先立ってこの回収容器から精製筒に回収用パージガ
スを送るようにしてもよい。また、パージガスの系外へ
の排出は２〜３回程度に区切って行うこともでき、この
方が不純ガスの排出効果がよくなって好ましい。また、
パージガスの回収も２〜３回程度に区切って行えば回収
効果が上がって好ましい。
また、採取工程での精製水素採取時間を長くするととも
に採取水素量を絞ることにより水素精製量を小さくする
ことができる。すなわち、採取時間を変化させることに
より、精製能力を変更することができる。しかし、採取
時間を長くしても、吸蔵工程をこれに応じて長くする必
要はなり１，５００〜１０００秒程度を限度とし、その
後、パージして他方の精製筒の精製工程が終了するまで
休止する。これは、吸蔵工程においては濃縮された不純
ガス、特に酸素により合金が汚染され、性能劣化の原因
になるため、出来るだけ短時間のうちにパージ工程まで
終了させることが重要となるからである。
に採取水素量を絞ることにより水素精製量を小さくする
ことができる。すなわち、採取時間を変化させることに
より、精製能力を変更することができる。しかし、採取
時間を長くしても、吸蔵工程をこれに応じて長くする必
要はなり１，５００〜１０００秒程度を限度とし、その
後、パージして他方の精製筒の精製工程が終了するまで
休止する。これは、吸蔵工程においては濃縮された不純
ガス、特に酸素により合金が汚染され、性能劣化の原因
になるため、出来るだけ短時間のうちにパージ工程まで
終了させることが重要となるからである。
以下の操作条件で、第１図の装置を運転した。
使用合金 ＴＬ ｇ、 ７Ｚｒ Ｏ，３Ｈｎ□、 ａｏ
ｒｌ、０°ＵＯ０２吸蔵条件 ９．５に９／ｃｉＧ１３
０℃放出条件 ２．０Ｋｙ／ｒ−ｄＧ、５０℃切替時間
第３図に示した通り パージガス排出率 ３％ パージガス回収率 １５％ 水素精製収率 ９７％ 原料ガス水素純度＞９９．９９％ ０２ ５ｐｐｍ Ｎ ２ ３５ ＤＤＩ ＣＨ４０，５ｐｐｍ 他 ＜ １０ ｐｆ）Ｉｌｌ 精製ガス水素純度＞９９．９９９９％ ０２ ＜０．１ＣＤＩ１１ Ｎ ２ ＜ ０ 、 ０５ ＤＤＩＩＣＨａ ＜Ｑ
、ｉｆ）Ｉ）１ｍ 他 ＜ｏ、 ５ｐｐｍ 一方、パージガスの回収を行わない場合、水素精製収率
は８５％となった。
ｒｌ、０°ＵＯ０２吸蔵条件 ９．５に９／ｃｉＧ１３
０℃放出条件 ２．０Ｋｙ／ｒ−ｄＧ、５０℃切替時間
第３図に示した通り パージガス排出率 ３％ パージガス回収率 １５％ 水素精製収率 ９７％ 原料ガス水素純度＞９９．９９％ ０２ ５ｐｐｍ Ｎ ２ ３５ ＤＤＩ ＣＨ４０，５ｐｐｍ 他 ＜ １０ ｐｆ）Ｉｌｌ 精製ガス水素純度＞９９．９９９９％ ０２ ＜０．１ＣＤＩ１１ Ｎ ２ ＜ ０ 、 ０５ ＤＤＩＩＣＨａ ＜Ｑ
、ｉｆ）Ｉ）１ｍ 他 ＜ｏ、 ５ｐｐｍ 一方、パージガスの回収を行わない場合、水素精製収率
は８５％となった。
以上説明したように、この発明の水素の精製方法は、水
素吸蔵合金を用いて水素を精製する際に、パージガスの
うち不純ガス濃度が原料ガスの不純ガス濃度よりも高い
ものを系外に排出し、残りのパージガスを水素吸蔵に回
収利用するようにしたものであるので、水素精製収率が
高くなり、精製コストの低減が達成される。
素吸蔵合金を用いて水素を精製する際に、パージガスの
うち不純ガス濃度が原料ガスの不純ガス濃度よりも高い
ものを系外に排出し、残りのパージガスを水素吸蔵に回
収利用するようにしたものであるので、水素精製収率が
高くなり、精製コストの低減が達成される。
第１図はこの発明の精製方法を実施するに好適な精製装
置の一例を示すフロー図、第２図はパージガス中の不純
ガス濃度の変化を示すグラフ、第３図は運転操作の一例
を示すタイミングチャ−トである。 ５・・・第１１ｉ’ｉ製筒、１２・・・管、１３・・・
第２精製筒、１６・・・弁。
置の一例を示すフロー図、第２図はパージガス中の不純
ガス濃度の変化を示すグラフ、第３図は運転操作の一例
を示すタイミングチャ−トである。 ５・・・第１１ｉ’ｉ製筒、１２・・・管、１３・・・
第２精製筒、１６・・・弁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 原料ガスを水素吸蔵合金に接触させて原料ガス中の水素
を水素吸蔵合金に吸蔵させる吸蔵工程、水素吸蔵合金に
吸蔵されない不純ガスと吸蔵された水素の一部をパージ
ガスとして放出するパージ工程および 吸蔵された水素の残部を精製水素として採取する採取工
程とからなる水素の精製方法において、上記パージ工程
で放出されるパージガスのうち、不純ガス濃度が原料ガ
スの不純ガス濃度よりも高い部分を系外に排出し、その
残りの部分を上記吸蔵工程における水素吸蔵に回収する
ことを特徴とする水素の精製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61249071A JP2511906B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 水素の精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61249071A JP2511906B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 水素の精製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63103801A true JPS63103801A (ja) | 1988-05-09 |
| JP2511906B2 JP2511906B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=17187572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61249071A Expired - Fee Related JP2511906B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 水素の精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2511906B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5875789A (en) * | 1995-05-12 | 1999-03-02 | Eroica Corporation | Ultra-sonic perming device and method |
| EP0921097A1 (en) * | 1996-06-04 | 1999-06-09 | The Kansai Electric Power Co., Inc. | Method and apparatus for the purification of hydrogen |
-
1986
- 1986-10-20 JP JP61249071A patent/JP2511906B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5875789A (en) * | 1995-05-12 | 1999-03-02 | Eroica Corporation | Ultra-sonic perming device and method |
| EP0921097A1 (en) * | 1996-06-04 | 1999-06-09 | The Kansai Electric Power Co., Inc. | Method and apparatus for the purification of hydrogen |
| US5956970A (en) * | 1996-06-04 | 1999-09-28 | The Kansai Electric Power Company, Inc. | Hydrogen purify improving method and the apparatus for the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2511906B2 (ja) | 1996-07-03 |
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