JP2000247604A - 水素製造装置及び方法 - Google Patents
水素製造装置及び方法Info
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- JP2000247604A JP2000247604A JP11047482A JP4748299A JP2000247604A JP 2000247604 A JP2000247604 A JP 2000247604A JP 11047482 A JP11047482 A JP 11047482A JP 4748299 A JP4748299 A JP 4748299A JP 2000247604 A JP2000247604 A JP 2000247604A
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- hydrogen
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- Y02P20/121—
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭酸ガスの回収を効率的に行え高効率で水素
製造ができ、システム全体のエネルギー効率の向上及び
各使用触媒の寿命を向上させることである。 【解決手段】 脱硫反応器１１で液化天然ガス中に含ま
れる硫黄分を除去したガスに水蒸気を混合し燃焼バーナ
ーからの熱源で水蒸気改質反応器１２により水素を主成
分とする改質ガスを得る。その改質ガス中に含まれる一
酸化炭素及び水分を一酸化炭素除去器１３及び冷却水分
離器１４でそれぞれ除去し、ガス分離器１５で改質ガス
から選択的に水素を分離する。分離した残りのガスは燃
焼バーナーに供給され、この燃焼バーナーのオフガスか
ら水蒸気を気液分離器１６で除去し、そのオフガスに含
まれる炭酸ガスを液化天然ガスの気化熱源として液化天
然ガスと熱交換する。これにより、回収器１０で炭酸ガ
スを固化して回収する。
製造ができ、システム全体のエネルギー効率の向上及び
各使用触媒の寿命を向上させることである。 【解決手段】 脱硫反応器１１で液化天然ガス中に含ま
れる硫黄分を除去したガスに水蒸気を混合し燃焼バーナ
ーからの熱源で水蒸気改質反応器１２により水素を主成
分とする改質ガスを得る。その改質ガス中に含まれる一
酸化炭素及び水分を一酸化炭素除去器１３及び冷却水分
離器１４でそれぞれ除去し、ガス分離器１５で改質ガス
から選択的に水素を分離する。分離した残りのガスは燃
焼バーナーに供給され、この燃焼バーナーのオフガスか
ら水蒸気を気液分離器１６で除去し、そのオフガスに含
まれる炭酸ガスを液化天然ガスの気化熱源として液化天
然ガスと熱交換する。これにより、回収器１０で炭酸ガ
スを固化して回収する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液化天然ガスを水
蒸気改質して水素を製造し、分離したオフガス中に含ま
れる炭酸ガスを回収するようにした水素製造装置及び方
法に関する。
蒸気改質して水素を製造し、分離したオフガス中に含ま
れる炭酸ガスを回収するようにした水素製造装置及び方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、燃料発電プラントでは液化天然
ガスを水蒸気改質反応器で改質して水素を得るようにし
ている。この場合、水蒸気改質反応器で必要とする改質
反応熱を得るために、水蒸気改質反応器で得られた改質
ガスの一部を燃焼させてその燃焼源として使用するよう
にしている。液化天然ガスには水素以外の成分が含まれ
るので、このような水蒸気改質反応により水素を製造す
る水素製造装置においては、水素以外のガスも生成され
る。
ガスを水蒸気改質反応器で改質して水素を得るようにし
ている。この場合、水蒸気改質反応器で必要とする改質
反応熱を得るために、水蒸気改質反応器で得られた改質
ガスの一部を燃焼させてその燃焼源として使用するよう
にしている。液化天然ガスには水素以外の成分が含まれ
るので、このような水蒸気改質反応により水素を製造す
る水素製造装置においては、水素以外のガスも生成され
る。
【０００３】すなわち、水蒸気改質反応器で得られた改
質ガスは水素を主成分としており、その一部が水蒸気改
質反応器での反応熱の燃料源として水蒸気改質反応器に
供給される。この水蒸気改質反応の燃料源として使用さ
れた改質ガスの排ガスは、二酸化炭素と水蒸気とを主成
分とするガスであり、このオフガスは大気排出もしくは
二酸化炭素と水蒸気とに分離されて回収される。
質ガスは水素を主成分としており、その一部が水蒸気改
質反応器での反応熱の燃料源として水蒸気改質反応器に
供給される。この水蒸気改質反応の燃料源として使用さ
れた改質ガスの排ガスは、二酸化炭素と水蒸気とを主成
分とするガスであり、このオフガスは大気排出もしくは
二酸化炭素と水蒸気とに分離されて回収される。
【０００４】このような水素製造装置において、炭化水
素燃料である液化天然ガスの気化に熱媒体として海水な
どを利用する。また、改質反応の反応熱は水素を主成分
とする改質ガスの一部を燃焼バーナーで燃焼して得るよ
うにしている。そして、これにより生成される炭酸ガス
の回収には、アルカリ吸収法、吸着剤による吸着法、圧
力スイング吸着法などが利用されている。
素燃料である液化天然ガスの気化に熱媒体として海水な
どを利用する。また、改質反応の反応熱は水素を主成分
とする改質ガスの一部を燃焼バーナーで燃焼して得るよ
うにしている。そして、これにより生成される炭酸ガス
の回収には、アルカリ吸収法、吸着剤による吸着法、圧
力スイング吸着法などが利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、炭酸ガスを
回収する場合、アルカリ吸収法では回収媒体の供給およ
び回収後の処理が必要であり、また、吸着剤による吸着
法では吸着後のガスの処理が必要となる。圧力スイング
吸着法においては駆動源が必要となるためシステム全体
のエネルギー効率が低下する。
回収する場合、アルカリ吸収法では回収媒体の供給およ
び回収後の処理が必要であり、また、吸着剤による吸着
法では吸着後のガスの処理が必要となる。圧力スイング
吸着法においては駆動源が必要となるためシステム全体
のエネルギー効率が低下する。
【０００６】また、燃料源としての液化天然ガスを気化
する必要があり、その液化天然ガスの気化には熱媒体と
して海水を使用しているので、海水の汲み上げに動力源
が必要となり、システムのエネルギー効率が低下する。
する必要があり、その液化天然ガスの気化には熱媒体と
して海水を使用しているので、海水の汲み上げに動力源
が必要となり、システムのエネルギー効率が低下する。
【０００７】水蒸気改質反応器へ反応熱の供給は、改質
ガスを燃焼バーナーにより燃焼させることにより得るよ
うにしているので、燃焼状態が変化することがあり温度
分布に変化が生じることがある。この場合、改質効率お
よび改質触媒の寿命が低下する。また、燃焼条件によっ
ては不完全燃焼となるためエネルギーの高い成分も排出
されることがある。
ガスを燃焼バーナーにより燃焼させることにより得るよ
うにしているので、燃焼状態が変化することがあり温度
分布に変化が生じることがある。この場合、改質効率お
よび改質触媒の寿命が低下する。また、燃焼条件によっ
ては不完全燃焼となるためエネルギーの高い成分も排出
されることがある。
【０００８】一方、液化天然ガス中には硫黄分が存在す
るため、充分に脱硫反応器で除去されなければ硫黄分が
改質反応器に導かれ改質効率および改質触媒寿命の低下
をもたらすことがある。また、改質ガス中に一酸化炭素
が多量に存在する場合には、一酸化炭素除去器での一酸
化炭素低減反応が発熱反応であるために触媒寿命の低下
をもたらすことがある。
るため、充分に脱硫反応器で除去されなければ硫黄分が
改質反応器に導かれ改質効率および改質触媒寿命の低下
をもたらすことがある。また、改質ガス中に一酸化炭素
が多量に存在する場合には、一酸化炭素除去器での一酸
化炭素低減反応が発熱反応であるために触媒寿命の低下
をもたらすことがある。
【０００９】本発明の目的は、炭酸ガスの回収を効率的
に行え高効率で水素製造ができると共に、システム全体
のエネルギー効率の向上及び各使用触媒の寿命を向上で
きる水素製造装置及び方法を得ることである。
に行え高効率で水素製造ができると共に、システム全体
のエネルギー効率の向上及び各使用触媒の寿命を向上で
きる水素製造装置及び方法を得ることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
水素製造装置は、液化天然ガス中に含まれる硫黄分を除
去する脱硫反応器と、前記脱硫反応器で脱硫されたガス
に水蒸気を混合し燃焼バーナーからの熱源で水蒸気改質
反応を行い水素を主成分とする改質ガスを得る水蒸気改
質反応器と、前記水蒸気改質反応器で得られた改質ガス
中に含まれる一酸化炭素を低減する一酸化炭素除去器
と、前記一酸化炭素除去器からの改質ガス中に含まれる
水分を除去する冷却水分離器と、前記冷却水分離器から
の改質ガスから選択的に水素を分離すると共に分離した
残りのガスを前記水蒸気改質反応器の前記燃焼バーナー
に供給するガス分離器と、前記水蒸気改質反応器の燃焼
バーナーのオフガスから水蒸気を除去する気液分離器
と、前記気液分離器の通過後のオフガスに含まれる炭酸
ガスを前記液化天然ガスの気化熱源として前記液化天然
ガスと熱交換し前記炭酸ガスを固化して回収する回収器
とを備えたことを特徴とする。
水素製造装置は、液化天然ガス中に含まれる硫黄分を除
去する脱硫反応器と、前記脱硫反応器で脱硫されたガス
に水蒸気を混合し燃焼バーナーからの熱源で水蒸気改質
反応を行い水素を主成分とする改質ガスを得る水蒸気改
質反応器と、前記水蒸気改質反応器で得られた改質ガス
中に含まれる一酸化炭素を低減する一酸化炭素除去器
と、前記一酸化炭素除去器からの改質ガス中に含まれる
水分を除去する冷却水分離器と、前記冷却水分離器から
の改質ガスから選択的に水素を分離すると共に分離した
残りのガスを前記水蒸気改質反応器の前記燃焼バーナー
に供給するガス分離器と、前記水蒸気改質反応器の燃焼
バーナーのオフガスから水蒸気を除去する気液分離器
と、前記気液分離器の通過後のオフガスに含まれる炭酸
ガスを前記液化天然ガスの気化熱源として前記液化天然
ガスと熱交換し前記炭酸ガスを固化して回収する回収器
とを備えたことを特徴とする。
【００１１】請求項１の発明に係わる水素製造装置によ
ると、液化天然ガス中に含まれる硫黄分を脱硫反応器で
除去し、脱硫されたガスに水蒸気を混合し燃焼バーナー
からの熱源で水蒸気改質反応器により水蒸気改質反応を
行い水素を主成分とする改質ガスを得る。そして、その
改質ガス中に含まれる一酸化炭素を一酸化炭素除去器で
低減し、さらに改質ガス中に含まれる水分を冷却水分離
器で除去し、ガス分離器で改質ガスから選択的に水素を
分離する。分離した残りのガスは燃焼バーナーに供給さ
れ、この燃焼バーナーのオフガスから水蒸気を気液分離
器で除去し、そのオフガスに含まれる炭酸ガスを液化天
然ガスの気化熱源として液化天然ガスと熱交換する。こ
れにより、回収器で炭酸ガスを固化して回収する。
ると、液化天然ガス中に含まれる硫黄分を脱硫反応器で
除去し、脱硫されたガスに水蒸気を混合し燃焼バーナー
からの熱源で水蒸気改質反応器により水蒸気改質反応を
行い水素を主成分とする改質ガスを得る。そして、その
改質ガス中に含まれる一酸化炭素を一酸化炭素除去器で
低減し、さらに改質ガス中に含まれる水分を冷却水分離
器で除去し、ガス分離器で改質ガスから選択的に水素を
分離する。分離した残りのガスは燃焼バーナーに供給さ
れ、この燃焼バーナーのオフガスから水蒸気を気液分離
器で除去し、そのオフガスに含まれる炭酸ガスを液化天
然ガスの気化熱源として液化天然ガスと熱交換する。こ
れにより、回収器で炭酸ガスを固化して回収する。
【００１２】請求項２の発明に係わる水素製造装置は、
請求項１の発明において、前記水蒸気改質反応器の燃焼
バーナーに代えて燃焼触媒を設け、前記ガス分離器で水
素を選択的に分離した残りのガスを前記燃焼触媒に供給
することを特徴とする。
請求項１の発明において、前記水蒸気改質反応器の燃焼
バーナーに代えて燃焼触媒を設け、前記ガス分離器で水
素を選択的に分離した残りのガスを前記燃焼触媒に供給
することを特徴とする。
【００１３】請求項２の発明に係わる水素製造装置によ
ると、請求項１の発明の作用に加え、燃焼バーナーに代
えて設けられた燃焼触媒は、ガス分離器で水素を選択的
に分離した残りのガスにより発熱し水蒸気改質反応を生
じさせる。
ると、請求項１の発明の作用に加え、燃焼バーナーに代
えて設けられた燃焼触媒は、ガス分離器で水素を選択的
に分離した残りのガスにより発熱し水蒸気改質反応を生
じさせる。
【００１４】請求項３の発明に係わる水素製造装置は、
請求項１または請求項２の発明において、前記ガス分離
器は、圧力スイング吸着法もしくはパラジウム膜による
膜分離法により選択的に水素を分離することを特徴とす
る。
請求項１または請求項２の発明において、前記ガス分離
器は、圧力スイング吸着法もしくはパラジウム膜による
膜分離法により選択的に水素を分離することを特徴とす
る。
【００１５】請求項３の発明に係わる水素製造装置によ
ると、請求項１または請求項２の発明の作用に加え、ガ
ス分離器では、圧力スイング吸着法もしくはパラジウム
膜による膜分離法により選択的に水素を分離する。
ると、請求項１または請求項２の発明の作用に加え、ガ
ス分離器では、圧力スイング吸着法もしくはパラジウム
膜による膜分離法により選択的に水素を分離する。
【００１６】請求項４の発明に係わる水素製造装置は、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項の発明において、
前記一酸化炭素除去器は、少なくともCuを含有した触媒
反応器を有したことを特徴とする。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項の発明において、
前記一酸化炭素除去器は、少なくともCuを含有した触媒
反応器を有したことを特徴とする。
【００１７】請求項４の発明に係わる水素製造装置によ
ると、請求項１乃至請求項３のいずれか１項の発明の作
用に加え、一酸化炭素除去器では、Cuを含有した触媒反
応器により一酸化炭素が除去される。反応温度が分散さ
れる。
ると、請求項１乃至請求項３のいずれか１項の発明の作
用に加え、一酸化炭素除去器では、Cuを含有した触媒反
応器により一酸化炭素が除去される。反応温度が分散さ
れる。
【００１８】請求項５の発明に係わる水素製造装置は、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明において、
前記脱硫反応器は、少なくともCuを含有した触媒反応器
を有したことを特徴とする。
請求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明において、
前記脱硫反応器は、少なくともCuを含有した触媒反応器
を有したことを特徴とする。
【００１９】請求項５の発明に係わる水素製造装置によ
ると、請求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明にお
いて、脱硫反応器では、Cuを含有した触媒反応器により
脱硫される。従って、水蒸気改質反応器に流入する硫黄
分が低減される。
ると、請求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明にお
いて、脱硫反応器では、Cuを含有した触媒反応器により
脱硫される。従って、水蒸気改質反応器に流入する硫黄
分が低減される。
【００２０】請求項６の発明に係わる水素製造方法は、
液化天然ガス中に含まれる硫黄分を除去し、硫黄分を除
去されたガスに水蒸気を混合し燃焼バーナーからの熱源
で水蒸気改質反応を行い水素を主成分とする改質ガスを
生成し、前記改質ガス中に含まれる一酸化炭素を低減
し、一酸化炭素を除去した改質ガス中に含まれる水分を
除去し、水分を除去した改質ガスから選択的に水素を分
離して水素を生成し、水素を分離した残りのガスを前記
燃焼バーナーに供給し、前記燃焼バーナーのオフガスか
ら水蒸気を除去し、水蒸気を除去したオフガスに含まれ
る炭酸ガスを前記液化天然ガスの気化熱源として前記液
化天然ガスと熱交換し前記炭酸ガスを固化して回収する
ようにしたことを特徴とする。
液化天然ガス中に含まれる硫黄分を除去し、硫黄分を除
去されたガスに水蒸気を混合し燃焼バーナーからの熱源
で水蒸気改質反応を行い水素を主成分とする改質ガスを
生成し、前記改質ガス中に含まれる一酸化炭素を低減
し、一酸化炭素を除去した改質ガス中に含まれる水分を
除去し、水分を除去した改質ガスから選択的に水素を分
離して水素を生成し、水素を分離した残りのガスを前記
燃焼バーナーに供給し、前記燃焼バーナーのオフガスか
ら水蒸気を除去し、水蒸気を除去したオフガスに含まれ
る炭酸ガスを前記液化天然ガスの気化熱源として前記液
化天然ガスと熱交換し前記炭酸ガスを固化して回収する
ようにしたことを特徴とする。
【００２１】請求項６の発明に係わる水素製造方法によ
ると、液化天然ガス中に含まれる硫黄分が除去されたガ
スに水蒸気を混合して、燃焼バーナーからの熱源で水蒸
気改質反応を行い水素を主成分とする改質ガスを生成す
る。次に、その改質ガス中に含まれる一酸化炭素及び水
分を除去し、さらに、選択的に水素を分離して水素を生
成し、水素を分離した残りのガスを燃焼バーナーに供給
する。燃焼バーナーのオフガスは水蒸気が除去され、そ
こに含まれる炭酸ガスを液化天然ガスの気化熱源として
液化天然ガスと熱交換する。これにより、炭酸ガスを固
化して回収する。
ると、液化天然ガス中に含まれる硫黄分が除去されたガ
スに水蒸気を混合して、燃焼バーナーからの熱源で水蒸
気改質反応を行い水素を主成分とする改質ガスを生成す
る。次に、その改質ガス中に含まれる一酸化炭素及び水
分を除去し、さらに、選択的に水素を分離して水素を生
成し、水素を分離した残りのガスを燃焼バーナーに供給
する。燃焼バーナーのオフガスは水蒸気が除去され、そ
こに含まれる炭酸ガスを液化天然ガスの気化熱源として
液化天然ガスと熱交換する。これにより、炭酸ガスを固
化して回収する。
【００２２】請求項７の発明に係わる水素製造方法は、
液化天然ガス中に含まれる硫黄分を除去し、硫黄分を除
去されたガスに水蒸気を混合し燃焼触媒からの熱源で水
蒸気改質反応を行い水素を主成分とする改質ガスを生成
し、前記改質ガス中に含まれる一酸化炭素を低減し、一
酸化炭素を除去した改質ガス中に含まれる水分を除去
し、水分を除去した改質ガスから選択的に水素を分離し
て水素を生成し、水素を分離した残りのガスを前記燃焼
触媒に供給し、前記燃焼触媒のオフガスから水蒸気を除
去し、水蒸気を除去したオフガスに含まれる炭酸ガスを
前記液化天然ガスの気化熱源として前記液化天然ガスと
熱交換し前記炭酸ガスを固化して回収するようにしたこ
とを特徴とする。
液化天然ガス中に含まれる硫黄分を除去し、硫黄分を除
去されたガスに水蒸気を混合し燃焼触媒からの熱源で水
蒸気改質反応を行い水素を主成分とする改質ガスを生成
し、前記改質ガス中に含まれる一酸化炭素を低減し、一
酸化炭素を除去した改質ガス中に含まれる水分を除去
し、水分を除去した改質ガスから選択的に水素を分離し
て水素を生成し、水素を分離した残りのガスを前記燃焼
触媒に供給し、前記燃焼触媒のオフガスから水蒸気を除
去し、水蒸気を除去したオフガスに含まれる炭酸ガスを
前記液化天然ガスの気化熱源として前記液化天然ガスと
熱交換し前記炭酸ガスを固化して回収するようにしたこ
とを特徴とする。
【００２３】請求項７の発明に係わる水素製造方法によ
ると、液化天然ガス中に含まれる硫黄分が除去されたガ
スに水蒸気を混合して、燃焼触媒での熱源で水蒸気改質
反応を行い水素を主成分とする改質ガスを生成する。次
に、その改質ガス中に含まれる一酸化炭素及び水分を除
去し、さらに、選択的に水素を分離して水素を生成し、
水素を分離した残りのガスを燃焼触媒に供給する。燃焼
触媒のオフガスは水蒸気が除去され、そこに含まれる炭
酸ガスを液化天然ガスの気化熱源として液化天然ガスと
熱交換する。これにより、炭酸ガスを固化して回収す
る。
ると、液化天然ガス中に含まれる硫黄分が除去されたガ
スに水蒸気を混合して、燃焼触媒での熱源で水蒸気改質
反応を行い水素を主成分とする改質ガスを生成する。次
に、その改質ガス中に含まれる一酸化炭素及び水分を除
去し、さらに、選択的に水素を分離して水素を生成し、
水素を分離した残りのガスを燃焼触媒に供給する。燃焼
触媒のオフガスは水蒸気が除去され、そこに含まれる炭
酸ガスを液化天然ガスの気化熱源として液化天然ガスと
熱交換する。これにより、炭酸ガスを固化して回収す
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる水素製
造装置の構成図である。水素の原料である液化天然ガス
（ＬＮＧ）はガス供給配管１７を通り回収器１０を介し
て脱硫反応器１１に供給される。脱硫器１１では水素の
原料である液化天然ガス中の硫黄分を除去し、脱硫反応
器１１で脱硫されたガスには水蒸気供給配管１８からの
水蒸気が加えられる。水蒸気を混合されたガスは水蒸気
改質反応器１２に導かれ、ここで水素を主成分とする改
質ガスが生成される。
する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる水素製
造装置の構成図である。水素の原料である液化天然ガス
（ＬＮＧ）はガス供給配管１７を通り回収器１０を介し
て脱硫反応器１１に供給される。脱硫器１１では水素の
原料である液化天然ガス中の硫黄分を除去し、脱硫反応
器１１で脱硫されたガスには水蒸気供給配管１８からの
水蒸気が加えられる。水蒸気を混合されたガスは水蒸気
改質反応器１２に導かれ、ここで水素を主成分とする改
質ガスが生成される。
【００２５】この水蒸気改質反応器１２で生成された改
質ガスは、一酸化炭素除去器１３に導かれる。一酸化炭
素除去器１３では、改質ガス中の一酸化炭素をシフト反
応により二酸化炭素に変換し低減する。一酸化炭素除去
器１３で一酸化炭素を低減された改質ガスは、冷却水分
離器１４により改質ガス中の残存する水分が分離され、
さらに、ガス分離器１５により改質ガス中の水素が選択
的に効率良く分離される。このようにして、ガス分離器
１５から水素が生成される。
質ガスは、一酸化炭素除去器１３に導かれる。一酸化炭
素除去器１３では、改質ガス中の一酸化炭素をシフト反
応により二酸化炭素に変換し低減する。一酸化炭素除去
器１３で一酸化炭素を低減された改質ガスは、冷却水分
離器１４により改質ガス中の残存する水分が分離され、
さらに、ガス分離器１５により改質ガス中の水素が選択
的に効率良く分離される。このようにして、ガス分離器
１５から水素が生成される。
【００２６】一方、ガス分離器１５で水素を分離した残
りのオフガスは、バーナ燃料ガス供給配管１９を介して
水蒸気改質反応器１２の燃焼バーナーに導かれ、空気供
給配管２０からの空気と混合されて燃焼バーナーにより
オフガスを燃焼し改質に必要な熱量を得る。つまり、水
蒸気改質反応器１２で生成された改質ガスの一部の燃焼
により水蒸気改質反応を行うようにしている。このよう
に、水蒸気改質反応器１２は、水蒸気改質触媒を充填し
た改質管と水蒸気改質反応に必要な反応熱を供給する燃
料バーナーとを有している。
りのオフガスは、バーナ燃料ガス供給配管１９を介して
水蒸気改質反応器１２の燃焼バーナーに導かれ、空気供
給配管２０からの空気と混合されて燃焼バーナーにより
オフガスを燃焼し改質に必要な熱量を得る。つまり、水
蒸気改質反応器１２で生成された改質ガスの一部の燃焼
により水蒸気改質反応を行うようにしている。このよう
に、水蒸気改質反応器１２は、水蒸気改質触媒を充填し
た改質管と水蒸気改質反応に必要な反応熱を供給する燃
料バーナーとを有している。
【００２７】水蒸気改質反応器１２での燃焼で発生した
オフガスは燃焼ガス配管２１を通って気液分離器１６に
導かれる。水蒸気改質反応器１２での燃焼で発生したオ
フガスは、水蒸気と炭酸ガスとを含んでいるので気液分
離器１６にてそれらを分離する。
オフガスは燃焼ガス配管２１を通って気液分離器１６に
導かれる。水蒸気改質反応器１２での燃焼で発生したオ
フガスは、水蒸気と炭酸ガスとを含んでいるので気液分
離器１６にてそれらを分離する。
【００２８】気液分離器１６で分離された炭酸ガスは、
排気ガス配管２２を通り回収器１０に導かれる。回収器
１０では炭酸ガスと液化天然ガスとの熱交換を行う。す
なわち、オフガス中の炭酸ガスと冷熱媒体となる液化天
然ガスとの熱交換により、回収器１０で炭酸ガスを固化
しドライアイスとして回収すると共に、液化天然ガスの
気化を同時に行う。
排気ガス配管２２を通り回収器１０に導かれる。回収器
１０では炭酸ガスと液化天然ガスとの熱交換を行う。す
なわち、オフガス中の炭酸ガスと冷熱媒体となる液化天
然ガスとの熱交換により、回収器１０で炭酸ガスを固化
しドライアイスとして回収すると共に、液化天然ガスの
気化を同時に行う。
【００２９】これにより、炭酸ガスの回収において、回
収媒体や回収後の処理が不要となり、また、回収器１０
の駆動源が必要ないため、システム全体のエネルギー効
率が向上する。また、液化天然ガスの気化において、気
化するための熱媒体（海水）および熱媒体（海水）を供
給する動力源が必要ないため、システム全体のエネルギ
ー効率が向上する。
収媒体や回収後の処理が不要となり、また、回収器１０
の駆動源が必要ないため、システム全体のエネルギー効
率が向上する。また、液化天然ガスの気化において、気
化するための熱媒体（海水）および熱媒体（海水）を供
給する動力源が必要ないため、システム全体のエネルギ
ー効率が向上する。
【００３０】図２は本発明の第１の実施の形態における
ガス分離器１５の説明図である。水蒸気改質反応器１２
で水蒸気改質反応により生成された改質ガスは、一酸化
炭素除去器１３さらに冷却水分離器１４を経てガス分離
器１５に導かれる。ガス分離器１５では、圧力スイング
吸着法もしくはパラジウム膜を用いた膜分離法により、
水素とそれ以外ガスに分離され、水素を得ると共に、そ
れ以外のガスを水蒸気改質反応器の燃焼バーナーの燃焼
燃料としてバーナ燃焼ガス供給配管１９を介して燃焼バ
ーナに供給する。
ガス分離器１５の説明図である。水蒸気改質反応器１２
で水蒸気改質反応により生成された改質ガスは、一酸化
炭素除去器１３さらに冷却水分離器１４を経てガス分離
器１５に導かれる。ガス分離器１５では、圧力スイング
吸着法もしくはパラジウム膜を用いた膜分離法により、
水素とそれ以外ガスに分離され、水素を得ると共に、そ
れ以外のガスを水蒸気改質反応器の燃焼バーナーの燃焼
燃料としてバーナ燃焼ガス供給配管１９を介して燃焼バ
ーナに供給する。
【００３１】つまり、改質ガスは水素を選択的に分離す
る圧力スイング吸着法もしくはパラジウム膜を用いた膜
分離法により水素とそれ以外のオフガスに分離されるの
で、水素を選択的にかつ高純度で回収できる。このた
め、システム全体の水素製造効率が向上する。
る圧力スイング吸着法もしくはパラジウム膜を用いた膜
分離法により水素とそれ以外のオフガスに分離されるの
で、水素を選択的にかつ高純度で回収できる。このた
め、システム全体の水素製造効率が向上する。
【００３２】図３は本発明の第１の実施の形態における
一酸化炭素除去器１３の説明図である。図３（ａ）には
高温反応器１３ａと低温反応器１３ｂとの間にCu（銅）
を含有した触媒反応器１３ｃを設けたものを示してお
り、図３（ｂ）には高温反応器１３ａの後段に低温反応
器１３ｂとCu（銅）を含有した触媒反応器１３ｃとを並
列に設けたものを示している。
一酸化炭素除去器１３の説明図である。図３（ａ）には
高温反応器１３ａと低温反応器１３ｂとの間にCu（銅）
を含有した触媒反応器１３ｃを設けたものを示してお
り、図３（ｂ）には高温反応器１３ａの後段に低温反応
器１３ｂとCu（銅）を含有した触媒反応器１３ｃとを並
列に設けたものを示している。
【００３３】図３（ａ）において、水蒸気改質反応器１
２で水蒸気改質反応により生成した改質ガスは、一酸化
炭素除去器１３の高温反応器１３ａに導かれ、ここで一
酸化炭素が除去され、高温反応器１３ａで除去しきれな
かった一酸化炭素は触媒反応器１３ｃに導入され、さら
に低温反応器１３ｂに導入され除去される。
２で水蒸気改質反応により生成した改質ガスは、一酸化
炭素除去器１３の高温反応器１３ａに導かれ、ここで一
酸化炭素が除去され、高温反応器１３ａで除去しきれな
かった一酸化炭素は触媒反応器１３ｃに導入され、さら
に低温反応器１３ｂに導入され除去される。
【００３４】図３（ｂ）において、水蒸気改質反応器１
２で水蒸気改質反応により生成した改質ガスは、一酸化
炭素除去器１３の高温反応器１３ａに導かれ、ここで一
酸化炭素が除去され、高温反応器１３ａで除去しきれな
かった一酸化炭素は、触媒反応器１３ｃ及び低温反応器
１３ｂに導入され除去される。
２で水蒸気改質反応により生成した改質ガスは、一酸化
炭素除去器１３の高温反応器１３ａに導かれ、ここで一
酸化炭素が除去され、高温反応器１３ａで除去しきれな
かった一酸化炭素は、触媒反応器１３ｃ及び低温反応器
１３ｂに導入され除去される。
【００３５】このように、一酸化炭素除去器１３は高温
反応器１３ａ及び低温反応器１３ｂに分けられ、少なく
ともCuを含有する触媒反応器１３ｃを図３（ａ）に示す
ように、高温反応器１３ａと低温反応器１３ｂとの間に
直列に、もしくは図３（ｂ）に示すように低温反応器１
３ｂと並列に付設する。従って、一酸化炭素除去器１３
の低温反応部１３ｂに導かれる改質ガス中の一酸化炭素
が減少するため、一酸化炭素除去器１３の低温反応部１
３ｂに使用される低温変成触媒の寿命が向上する。
反応器１３ａ及び低温反応器１３ｂに分けられ、少なく
ともCuを含有する触媒反応器１３ｃを図３（ａ）に示す
ように、高温反応器１３ａと低温反応器１３ｂとの間に
直列に、もしくは図３（ｂ）に示すように低温反応器１
３ｂと並列に付設する。従って、一酸化炭素除去器１３
の低温反応部１３ｂに導かれる改質ガス中の一酸化炭素
が減少するため、一酸化炭素除去器１３の低温反応部１
３ｂに使用される低温変成触媒の寿命が向上する。
【００３６】図４は本発明の第１の実施の形態における
脱硫反応器１１の説明図である。原料である液化天然ガ
スは、回収器１０で気化され脱硫反応器１１の脱硫器１
１ａに導かれる。脱硫反応器１１はガス中の硫黄分を低
減するための脱硫器１１ａの後段に、少なくともCuを含
有する触媒反応器１１ｂを直列に付設して構成され、脱
硫器１１ａにおいてリークした硫黄分を触媒反応器１１
ｂでさらに低減するようになっている。
脱硫反応器１１の説明図である。原料である液化天然ガ
スは、回収器１０で気化され脱硫反応器１１の脱硫器１
１ａに導かれる。脱硫反応器１１はガス中の硫黄分を低
減するための脱硫器１１ａの後段に、少なくともCuを含
有する触媒反応器１１ｂを直列に付設して構成され、脱
硫器１１ａにおいてリークした硫黄分を触媒反応器１１
ｂでさらに低減するようになっている。
【００３７】これにより、水蒸気改質反応器１２の改質
管に導かれるガス中の硫黄分が低減されるため、改質効
率および改質触媒の寿命が向上する。
管に導かれるガス中の硫黄分が低減されるため、改質効
率および改質触媒の寿命が向上する。
【００３８】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図５は本発明の第２の実施の形態に係わる水素製造
装置の構成図である。図１に示した第１の実施の形態に
対し、水蒸気改質反応器１２の燃焼バーナーに代えて燃
焼触媒２３を設け、ガス分離器１５で水素を選択的に分
離した残りのガスを燃焼触媒２３に供給し、この燃焼触
媒２３により水蒸気改質反応の反応熱を得るようにした
ものである。その他の構成は、図１に示す第１の実施の
形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付しそ
の説明は省略する。
る。図５は本発明の第２の実施の形態に係わる水素製造
装置の構成図である。図１に示した第１の実施の形態に
対し、水蒸気改質反応器１２の燃焼バーナーに代えて燃
焼触媒２３を設け、ガス分離器１５で水素を選択的に分
離した残りのガスを燃焼触媒２３に供給し、この燃焼触
媒２３により水蒸気改質反応の反応熱を得るようにした
ものである。その他の構成は、図１に示す第１の実施の
形態と同一であるので、同一要素には同一符号を付しそ
の説明は省略する。
【００３９】図５において、水蒸気改質反応器１２での
水蒸気改質反応の熱源として、燃焼触媒２３により触媒
燃焼を行いその熱を用いる。燃焼触媒２３での触媒燃焼
では完全燃焼が行われ、燃焼ガス配管２１に排出された
オフガスは炭酸ガスと水蒸気のみの組成となる。
水蒸気改質反応の熱源として、燃焼触媒２３により触媒
燃焼を行いその熱を用いる。燃焼触媒２３での触媒燃焼
では完全燃焼が行われ、燃焼ガス配管２１に排出された
オフガスは炭酸ガスと水蒸気のみの組成となる。
【００４０】このように、燃焼触媒２３による触媒燃焼
により改質反応に必要な反応熱を供給するので、水蒸気
改質反応器１２の改質管が均一に加熱され、改質効率お
よび改質触媒の寿命が向上する。また、残存する高エネ
ルギーガス成分の排出を低減できる。
により改質反応に必要な反応熱を供給するので、水蒸気
改質反応器１２の改質管が均一に加熱され、改質効率お
よび改質触媒の寿命が向上する。また、残存する高エネ
ルギーガス成分の排出を低減できる。
【００４１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、液
化天然ガスの気化および炭酸ガスの回収において媒体や
駆動源を必要としないので、システム全体のエネルギー
効率が向上する。また、脱硫反応器の付設と触媒燃焼に
よる改質器への熱の供給さらには一酸化炭素除去器の付
設により各使用触媒の効率および寿命が向上する。
化天然ガスの気化および炭酸ガスの回収において媒体や
駆動源を必要としないので、システム全体のエネルギー
効率が向上する。また、脱硫反応器の付設と触媒燃焼に
よる改質器への熱の供給さらには一酸化炭素除去器の付
設により各使用触媒の効率および寿命が向上する。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる水素製造装
置の構成図。
置の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるガス分離器
の説明図。
の説明図。
【図３】本発明の第１の実施の形態における一酸化炭素
除去器の説明図。
除去器の説明図。
【図４】本発明の第１の実施の形態における脱硫反応器
の説明図。
の説明図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係わる水素製造装
置の構成図。
置の構成図。
１０ 回収器 １１ 脱硫反応器 １２ 水蒸気改質反応器 １３ 一酸化炭素除去器 １４ 冷却水分離器 １５ ガス分離器 １６ 気液分離器 １７ ガス供給配管 １８ 水蒸気供給配管 １９ バーナ燃料ガス供給配管 ２０ 空気供給配管 ２１ 燃焼ガス配管 ２２ 排気ガス配管 ２３ 燃焼触媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 亮 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 肥塚 淳次 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 東芝アイテック株式会社内 Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA06 EB01 EB33 EC02 EC03
Claims (7)
- 【請求項１】 液化天然ガス中に含まれる硫黄分を除去
する脱硫反応器と、前記脱硫反応器で脱硫されたガスに
水蒸気を混合し燃焼バーナーからの熱源で水蒸気改質反
応を行い水素を主成分とする改質ガスを得る水蒸気改質
反応器と、前記水蒸気改質反応器で得られた改質ガス中
に含まれる一酸化炭素を低減する一酸化炭素除去器と、
前記一酸化炭素除去器からの改質ガス中に含まれる水分
を除去する冷却水分離器と、前記冷却水分離器からの改
質ガスから選択的に水素を分離すると共に分離した残り
のガスを前記水蒸気改質反応器の前記燃焼バーナーに供
給するガス分離器と、前記水蒸気改質反応器の燃焼バー
ナーのオフガスから水蒸気を除去する気液分離器と、前
記気液分離器の通過後のオフガスに含まれる炭酸ガスを
前記液化天然ガスの気化熱源として前記液化天然ガスと
熱交換し前記炭酸ガスを固化して回収する回収器とを備
えたことを特徴とする水素製造装置。 - 【請求項２】 前記水蒸気改質反応器の燃焼バーナーに
代えて燃焼触媒を設け、前記ガス分離器で水素を選択的
に分離した残りのガスを前記燃焼触媒に供給することを
特徴とする請求項１に記載の水素製造装置。 - 【請求項３】 前記ガス分離器は、圧力スイング吸着法
もしくはパラジウム膜による膜分離法により選択的に水
素を分離することを特徴とする請求項１または請求項２
に記載の水素製造装置。 - 【請求項４】 前記一酸化炭素除去器は、少なくともCu
を含有した触媒反応器を有したことを特徴とする請求項
１乃至請求項３のいずれか１項に記載の水素製造装置。 - 【請求項５】 前記脱硫反応器は、少なくともCuを含有
した触媒反応器を有したことを特徴とする請求項１乃至
請求項４のいずれか１項に記載の水素製造装置。 - 【請求項６】 液化天然ガス中に含まれる硫黄分を除去
し、硫黄分を除去されたガスに水蒸気を混合し燃焼バー
ナーからの熱源で水蒸気改質反応を行い水素を主成分と
する改質ガスを生成し、前記改質ガス中に含まれる一酸
化炭素を低減し、一酸化炭素を除去した改質ガス中に含
まれる水分を除去し、水分を除去した改質ガスから選択
的に水素を分離して水素を生成し、水素を分離した残り
のガスを前記燃焼バーナーに供給し、前記燃焼バーナー
のオフガスから水蒸気を除去し、水蒸気を除去したオフ
ガスに含まれる炭酸ガスを前記液化天然ガスの気化熱源
として前記液化天然ガスと熱交換し前記炭酸ガスを固化
して回収するようにしたことを特徴とする水素製造方
法。 - 【請求項７】 液化天然ガス中に含まれる硫黄分を除去
し、硫黄分を除去されたガスに水蒸気を混合し燃焼触媒
からの熱源で水蒸気改質反応を行い水素を主成分とする
改質ガスを生成し、前記改質ガス中に含まれる一酸化炭
素を低減し、一酸化炭素を除去した改質ガス中に含まれ
る水分を除去し、水分を除去した改質ガスから選択的に
水素を分離して水素を生成し、水素を分離した残りのガ
スを前記燃焼触媒に供給し、前記燃焼触媒のオフガスか
ら水蒸気を除去し、水蒸気を除去したオフガスに含まれ
る炭酸ガスを前記液化天然ガスの気化熱源として前記液
化天然ガスと熱交換し前記炭酸ガスを固化して回収する
ようにしたことを特徴とする水素製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11047482A JP2000247604A (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 水素製造装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11047482A JP2000247604A (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 水素製造装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000247604A true JP2000247604A (ja) | 2000-09-12 |
Family
ID=12776359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11047482A Pending JP2000247604A (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 水素製造装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000247604A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003002601A (ja) * | 2001-06-15 | 2003-01-08 | Air Liquide Japan Ltd | 水素ガスの製造方法および水素ガスの製造設備 |
| JP2003081605A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-19 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 液化ｃｏ２回収を伴う水素製造方法 |
| JP2005000827A (ja) * | 2003-06-12 | 2005-01-06 | Toshiba Corp | 二酸化炭素回収装置および回収方法 |
| JP2007077019A (ja) * | 2006-11-13 | 2007-03-29 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料改質装置 |
| JP2007254270A (ja) * | 2006-02-01 | 2007-10-04 | Air Products & Chemicals Inc | 水素及び二酸化炭素を含むガス混合物の処理方法 |
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| JP2010235358A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Tokyo Gas Co Ltd | 酸素燃焼技術を利用した水素分離型水素製造システム |
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| JP2011106295A (ja) * | 2009-11-12 | 2011-06-02 | Tokyo Gas Co Ltd | 熱電気水素供給システム |
| JP2012025642A (ja) * | 2010-07-27 | 2012-02-09 | Hitachi Ltd | 石炭ガス化ガスのｃｏ２分離回収装置 |
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| JP6951613B1 (ja) * | 2021-02-25 | 2021-10-20 | 株式会社 ユーリカ エンジニアリング | Ｌｎｇを活用する炭酸ガス回収式水素製造システム |
| CN114776407A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-22 | 福州大学 | 一种液化天然气冷能发电与重整制氢联合系统 |
-
1999
- 1999-02-25 JP JP11047482A patent/JP2000247604A/ja active Pending
Cited By (16)
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| WO2022180740A1 (ja) * | 2021-02-25 | 2022-09-01 | 株式会社 ユーリカ エンジニアリング | Ｌｎｇを活用する炭酸ガス回収式水素製造システム |
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| CN114776407B (zh) * | 2022-03-31 | 2023-11-03 | 福州大学 | 一种液化天然气冷能发电与重整制氢联合系统 |
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|---|---|---|---|
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|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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