JPH01298001A - 水素及び水素同位体の回収装置 - Google Patents
水素及び水素同位体の回収装置Info
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- JPH01298001A JPH01298001A JP63128323A JP12832388A JPH01298001A JP H01298001 A JPH01298001 A JP H01298001A JP 63128323 A JP63128323 A JP 63128323A JP 12832388 A JP12832388 A JP 12832388A JP H01298001 A JPH01298001 A JP H01298001A
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- hydrogen
- reaction
- catalyst
- isotopes
- recovery equipment
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
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- C01B3/06—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen with inorganic reducing agents
- C01B3/12—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
- C01B3/16—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide using catalysts
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- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0405—Purification by membrane separation
- C01B2203/041—In-situ membrane purification during hydrogen production
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0465—Composition of the impurity
- C01B2203/047—Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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〕
本発明は重水素（Ｄ）−１−リチウム（Ｔ）を燃料とす
る核融合炉に係り、特に、燃料ガス循環系、増殖ブラン
ケット系や安全系など、気流中のトリチウムの回収に好
適な回収装置に関する。
る核融合炉に係り、特に、燃料ガス循環系、増殖ブラン
ケット系や安全系など、気流中のトリチウムの回収に好
適な回収装置に関する。
従来、気流中のトリチウムの回収には、化学形が水素で
あるトリチウムを、酸化触媒の働きで。
あるトリチウムを、酸化触媒の働きで。
水の形に酸化した後、モレキュラーシーブで回収する方
式がとられている。（特開昭５２−１４５６９７号公報
） 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術では、回収したトリチウム水を。
式がとられている。（特開昭５２−１４５６９７号公報
） 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術では、回収したトリチウム水を。
トリチウム燃料として再使用するため、モレキュラーシ
ーブから脱離した後、還元触媒塔や、電気分解法を用い
て、トリチウムを水素の化学形態、Ｔ２に還元する必要
があり、装置構成が複雑になる。
ーブから脱離した後、還元触媒塔や、電気分解法を用い
て、トリチウムを水素の化学形態、Ｔ２に還元する必要
があり、装置構成が複雑になる。
本発明の目的は、ガス中のトリチウムのうち、Ｔｏｏを
Ｔ２に還元させ１反応で生成したＴ２を同−装置内で分
離し、回収させることで、効率の高い回収装置を提供す
ることにある。
Ｔ２に還元させ１反応で生成したＴ２を同−装置内で分
離し、回収させることで、効率の高い回収装置を提供す
ることにある。
上記目的は、触媒層に接して、多孔質ガラス担体膜の一
方の側に水素及び水素同位体透過膜を担持することによ
り達成される。
方の側に水素及び水素同位体透過膜を担持することによ
り達成される。
キャリアーガスである、ヘリウムや窒素ガス中で、水素
及び水素同位体は、水及び水素の化学形態で存在してい
る。酸化鋼（ＣｕＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化クロ
ム（Ｃｒｚ○３）で代表される触媒上で、一酸化炭素Ｃ
Ｏと反応させると次式で、水素に転換する。
及び水素同位体は、水及び水素の化学形態で存在してい
る。酸化鋼（ＣｕＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化クロ
ム（Ｃｒｚ○３）で代表される触媒上で、一酸化炭素Ｃ
Ｏと反応させると次式で、水素に転換する。
Ｈｚ ○ ＋ ＣＯ３Ｈ２＋ Ｃ０２この反応は、い
わゆる水性ガス反応といわれ、低温はど水素が生成する
が、触媒の活性は高温はど大きくなる。酸化銅一酸化亜
鉛系の低温触媒ではその温度範囲は１８０〜３００°Ｃ
が適当である。
わゆる水性ガス反応といわれ、低温はど水素が生成する
が、触媒の活性は高温はど大きくなる。酸化銅一酸化亜
鉛系の低温触媒ではその温度範囲は１８０〜３００°Ｃ
が適当である。
この反応は平衡反応なので、反応を右に進ませるには、
系内で生成したＨｚ（トリウム含む）を早急に取り除く
必要がある。そこで、触媒層中に、水素及び水素同位体
を選択的に透過する金属膜を担持した多孔質ガラス担体
の管群を設け、反応で生成した水素、及び水素同位体の
みを系外に排出して回収することができる。
系内で生成したＨｚ（トリウム含む）を早急に取り除く
必要がある。そこで、触媒層中に、水素及び水素同位体
を選択的に透過する金属膜を担持した多孔質ガラス担体
の管群を設け、反応で生成した水素、及び水素同位体の
みを系外に排出して回収することができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。トリ
チウムがＮ２ガスキャリアガス中に１゛２０、あるいは
、ＤＴＯ，ＨＴ○のように水の化学形態及び、Ｔ２．
Ｄ Ｔ 、 ＨＴのように水素の化学形態で存在してお
り、このトリチウムを含むガスを反応容器１に導びく。
チウムがＮ２ガスキャリアガス中に１゛２０、あるいは
、ＤＴＯ，ＨＴ○のように水の化学形態及び、Ｔ２．
Ｄ Ｔ 、 ＨＴのように水素の化学形態で存在してお
り、このトリチウムを含むガスを反応容器１に導びく。
反応容器１には、ＣＯ共存下で水を水素ガスに還元する
触媒粒子４、例えば、酸化鋼一酸化亜鉛（ＣｕＯ−Ｚｎ
Ｏ）触媒を充處しである。また、触媒粒子４の充填層内
に、多孔性ガラス担体管６に水素透過性金属、例えば、
パラジウム、及び、その合金、あるいは、ニッケル及び
その合金を薄膜状に担持した、水素分離回収管５を挿入
しておく。なお、多孔性ガラス担体管６には、約５０人
の平均細孔径の貫通孔をもつ二酸化硅３ｉＳｉＯ２を主
成分とするガラス管が適している。キャリアガス中で、
トリチウムが水の化学形態であるＴ２Ｃ，ＤＴＯ、ある
いは、ＨＴ Ｏは水素の化学形態、Ｔ２． Ｄ Ｔ 、
ＨＴに転換される。今、入口における水のモル分率が
０．００１ 水素のモル分率が０．００２．０００モ
ル分率が０．００５、温度２０４°Ｃの場合、Ｈ２０＋
ＣＯ−＋ Ｈ２＋ ＣＯｚの反応における平衡定数に、
は２０６．８である。
触媒粒子４、例えば、酸化鋼一酸化亜鉛（ＣｕＯ−Ｚｎ
Ｏ）触媒を充處しである。また、触媒粒子４の充填層内
に、多孔性ガラス担体管６に水素透過性金属、例えば、
パラジウム、及び、その合金、あるいは、ニッケル及び
その合金を薄膜状に担持した、水素分離回収管５を挿入
しておく。なお、多孔性ガラス担体管６には、約５０人
の平均細孔径の貫通孔をもつ二酸化硅３ｉＳｉＯ２を主
成分とするガラス管が適している。キャリアガス中で、
トリチウムが水の化学形態であるＴ２Ｃ，ＤＴＯ、ある
いは、ＨＴ Ｏは水素の化学形態、Ｔ２． Ｄ Ｔ 、
ＨＴに転換される。今、入口における水のモル分率が
０．００１ 水素のモル分率が０．００２．０００モ
ル分率が０．００５、温度２０４°Ｃの場合、Ｈ２０＋
ＣＯ−＋ Ｈ２＋ ＣＯｚの反応における平衡定数に、
は２０６．８である。
この場合の、Ｈｚ０からＨｚへの転換比は、水素分離回
収管５を挿入しない場合０．９９６ にとどまるのに
対し、水素分離回収管５を挿入して、共存する水素を強
制的に系内に排出することにより、転換比を０．９９９
まで向上させることができた。
収管５を挿入しない場合０．９９６ にとどまるのに
対し、水素分離回収管５を挿入して、共存する水素を強
制的に系内に排出することにより、転換比を０．９９９
まで向上させることができた。
この場合、水素分離回収管５における水素透過性金属の
薄膜７の透過性は膜Ｐ工に反比例するので、出来るだけ
薄い方が良く、１７ｚｍ以丁が適する。
薄膜７の透過性は膜Ｐ工に反比例するので、出来るだけ
薄い方が良く、１７ｚｍ以丁が適する。
水素分離回収管５で回収した水素は真空排気系３を作動
させ、水素吸蔵合金充填容器２を通気することで、はぼ
完全に回収することができる。この場合、水素の分圧を
できるだけ低く伴っため、吸蔵合金にはウラン、あるい
はチタンを使用する。
させ、水素吸蔵合金充填容器２を通気することで、はぼ
完全に回収することができる。この場合、水素の分圧を
できるだけ低く伴っため、吸蔵合金にはウラン、あるい
はチタンを使用する。
第２図は水素分離回収管５と触媒粒子４の関係を示す。
（Ａ）は触媒粒子充填層中に水素分離回収管を挿入した
形で１反応で生成した水素及び水素同位体は、外から内
側に移行し、水素分離回収管を通して回収する。（Ｂ）
は水素分離回収管Ｓ中に触媒粒子４を充填する方式で、
この場合、反応で生成した水素および水素同位体は内側
から外側に移行透過し、水素吸蔵合金充填容器２内に導
かれ、水素化物、あるいは、固溶体として、合金中に吸
蔵され、回収される。
形で１反応で生成した水素及び水素同位体は、外から内
側に移行し、水素分離回収管を通して回収する。（Ｂ）
は水素分離回収管Ｓ中に触媒粒子４を充填する方式で、
この場合、反応で生成した水素および水素同位体は内側
から外側に移行透過し、水素吸蔵合金充填容器２内に導
かれ、水素化物、あるいは、固溶体として、合金中に吸
蔵され、回収される。
図中、８はキャリアガス入口、９はキャリアガス出口、
１ｏは水素排出口、１１はＣ○供給１］である。
１ｏは水素排出口、１１はＣ○供給１］である。
本発明によれば、反応で生成する水素及び水素同位体を
水素透過薄膜を担持した水素分離回収管内に透過させる
ことにより、反応系外に排除させることができるので、
触媒の反応効率を高める効果がある。
水素透過薄膜を担持した水素分離回収管内に透過させる
ことにより、反応系外に排除させることができるので、
触媒の反応効率を高める効果がある。
第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は本発明の
水素分離回収管と触媒粒子の位置間（ｌｖＩを示す断面
図である。 １・・・反応容器、２・・・水素吸蔵合金充填容器、３
・真空排気系、４・・・触媒粒子、５・・水素分離回
収管、６・・・多孔性ガラス担体管、７ ・水素透過性
金ｉ薄膜、８・・・キャリアガス入口、９・・キャリア
ガス出口、１０ 水素排出口、１１・・・ＣＯ供給口。 第１２ めＺ図
水素分離回収管と触媒粒子の位置間（ｌｖＩを示す断面
図である。 １・・・反応容器、２・・・水素吸蔵合金充填容器、３
・真空排気系、４・・・触媒粒子、５・・水素分離回
収管、６・・・多孔性ガラス担体管、７ ・水素透過性
金ｉ薄膜、８・・・キャリアガス入口、９・・キャリア
ガス出口、１０ 水素排出口、１１・・・ＣＯ供給口。 第１２ めＺ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ガス中において、化学形が水で存在する水素および
水素同位体を、一酸化炭素を共存させて、触媒存在下で
化学形態を水素に還元する装置において、 触媒層に接して、化学形態が水素である水素、および水
素同位体を透過し易い透過膜を担持した多孔性ガラス担
体を設け、反応で生成した前記水素および水素同位体を
選択的に透過させることを特徴とする水素及び水素同位
体還元回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63128323A JPH01298001A (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 水素及び水素同位体の回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63128323A JPH01298001A (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 水素及び水素同位体の回収装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01298001A true JPH01298001A (ja) | 1989-12-01 |
Family
ID=14981937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63128323A Pending JPH01298001A (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 水素及び水素同位体の回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01298001A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5661038A (en) * | 1995-05-16 | 1997-08-26 | Cornell Research Foundation, Inc. | Interface system for isotopic analysis of hydrogen |
| US5895519A (en) * | 1996-03-28 | 1999-04-20 | Saes Pure Gas, Inc. | Method and apparatus for purifying hydrogen gas |
| US6824592B2 (en) * | 2001-04-30 | 2004-11-30 | Battelle Memorial Institute | Apparatus for hydrogen separation/purification using rapidly cycled thermal swing sorption |
-
1988
- 1988-05-27 JP JP63128323A patent/JPH01298001A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5661038A (en) * | 1995-05-16 | 1997-08-26 | Cornell Research Foundation, Inc. | Interface system for isotopic analysis of hydrogen |
| US5895519A (en) * | 1996-03-28 | 1999-04-20 | Saes Pure Gas, Inc. | Method and apparatus for purifying hydrogen gas |
| US6824592B2 (en) * | 2001-04-30 | 2004-11-30 | Battelle Memorial Institute | Apparatus for hydrogen separation/purification using rapidly cycled thermal swing sorption |
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