JPH0328361B2 - - Google Patents

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JPH0328361B2
JPH0328361B2 JP58158647A JP15864783A JPH0328361B2 JP H0328361 B2 JPH0328361 B2 JP H0328361B2 JP 58158647 A JP58158647 A JP 58158647A JP 15864783 A JP15864783 A JP 15864783A JP H0328361 B2 JPH0328361 B2 JP H0328361B2
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JP
Japan
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methanol
gas
steam
heat exchanger
heat
Prior art date
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Expired - Lifetime
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JP58158647A
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English (en)
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JPS6051605A (ja
Inventor
Kokichi Uematsu
Tsuneo Sugitani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd filed Critical Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority to JP58158647A priority Critical patent/JPS6051605A/ja
Publication of JPS6051605A publication Critical patent/JPS6051605A/ja
Publication of JPH0328361B2 publication Critical patent/JPH0328361B2/ja
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリフオーミングしたガスの一部をリサ
イクルし原料の液体メタノールと混合してメタノ
ールの気化をより効率的に行うようにしたスチー
ムリフオーミング方法に関するものである。
天然ガス、低級炭化水素等に水蒸気を添加し、
加熱して熱分解させ、水素等を製造するスチール
リフオーミング法が近年行なわれるようになつて
きているが、原料としてはいずれも気体のものが
使用されており、メタノール等の液体燃料を使用
する場合には、第1図に示す方法によりメタノー
ルを気化する必要がある。
メタノールタンクaから液体メタノールAをメ
タノールポンプbで昇圧し、熱交換器cで該メタ
ノールを蒸気Fによつて気化させ、次いで蒸気B
と混合して熱交換器dに送り、該熱交換器dでリ
フオーミングされたガスすなわちリフオームドガ
スEからの熱回収によつて更に予熱し、リフオー
マeに導く。該リフオーマeでは前記予熱された
メタノールと蒸気の混合ガスが触媒の存在下で蒸
気Cの凝縮熱によつて加熱され、リフオーミング
反応を起こす。リフオーミングされたH2リツチ
のリフオームドガスEは熱交換器dで原料系に熱
を与え、これでリフオーミングのプロセスを終了
する。図中、Dは凝縮水を示す。
しかし、斯かるプロセスでは熱交換器cにおい
てメタノールを気化するために蒸気Fを多量に消
費してしまいシステムの熱効率を著しく低下させ
る欠点がある。
本発明は、リフオーマに原料を供給する方法と
して、液体メタノールを単独で気化するのではな
く、リフオームドガスの一部をリサイクルし、そ
こに液体メタノールを混合し、メタノールの分圧
を下げた状態で気化させることにより、リフオー
ムドガスからの熱回収を効果的に行ない、システ
ムの熱効率を高めることのできるスチームリフオ
ーミング方法にかかるものである。
以下、本発明を図面を参照しつつ説明する。
第2図は本発明を実施するための設備の一例で
あり、メタノールタンク1から液体メタノールA
をリフオーマ2に供給するメタノール供給ライン
3にメタノールポンプ4、一次熱交換器5、二次
熱交換器6、三次熱交換器7を順次設け、該二次
熱交換器6と三次熱交換器7との間のメタノール
供給ライン3″に蒸気Bを供給する蒸気供給ライ
ン8を接続してある。
前記リフオーマ2には蒸気供給ライン13を接
続してあり、供給される蒸気Cによりリフオーミ
ングを行ないリフオームドガスEをリフオームド
ガスライン9により前記三次熱交換器7、二次熱
交換器6、一次熱交換器5を順次通して供給され
るメタノール・蒸気混合ガス又はメタノールと熱
交換するようにしてある。
更に、前記二次熱交換器6と一次熱交換器5と
の間のリフオームドガスライン9を分岐させ、メ
タノールポンプ4と一次熱交換器5との間のメタ
ノール供給ライン3′に接続し且つ該分岐管にリ
サイクルブロワー10を設けてリサイクルライン
11としてある。図中、12は凝縮水D排出ライ
ンである。
メタノールタンク1からの液体メタノールAを
メタノールポンプ4で昇圧し、リサイクルブロワ
ー10で昇圧されたリフオームドガスEの一部と
混合し、一次熱交換器5においてリフオームドガ
スEと熱交換しメタノールを気化させる。
次いで、二次熱交換器6によつてリフオームド
ガスEと熱交換して加熱した後、蒸気供給ライン
8から蒸気Bを混入し、更に三次熱交換器7でリ
フオームドガスEと熱交換して昇温した後リフオ
ーマ2に供給する。該リフオーマ2では触媒の存
在下で前記原料を高圧蒸気Cを凝縮熱によつて加
熱し、H2リツチのリフオームドガスEが生成す
る。
以上の方法において、液体メタノールにリフオ
ームドガスEを混合すると、メタノールの分圧が
低下し、蒸発の際の蒸発温度が下り、メタノール
蒸発のための熱源としてリフオームドガスEの持
つエネルギーを利用できることとなる。
以上述べたように本発明のスチームリフオーミ
ング方法によれば、メタノールを原料とするリフ
オーミングにおいて、リフオーミングガスの熱を
利用してメタノールを気化させることができるの
で、別途メタノール気化のための熱源を必要とせ
ず、システムの熱効率を高めることができる等の
効果を発揮する。
以下に、本発明の実施例を挙げ、更に具体的に
説明するが、本発明はこれらによつて何等限定さ
れるものではない。
実施例 第3図は本発明の一実施例を示すもので、燐酸
型燃料電池に応用した場合の熱・物質収支図であ
る。
メタノールタンク1から液体メタノールA98Kg
−mol/Hrをメタノールポンプ4で約10ata迄昇
圧する。一方、リサイクルブロワー10で昇圧し
たリフオームドガスE(188℃、8.5ata)88Kg7−
mol/Hrにメタノールポンプ4で昇圧したメタ
ノールを噴霧し、気液二相流の状態で一次熱交換
器5に導き加熱し、メタノールの分圧を下げた状
態で気化させる。これにより、リフオームドガス
からの効果的熱回収が可能となる。
次いで、二次熱交換器6で加熱した後、気液分
離ドラム14からの170℃飽和の水蒸気B294Kg−
mol/Hrと混合し、更に三次熱交換器7で加熱
してリフオーマ2に導く。
リフオーマ2では圧縮蒸気Cにより加熱され主
として下記の反応が起こり、直接N2リツチ
のリフオームドガスEが生成される。
CH3OH+H2O→CO2+3H2 …… CO2+H2→CO+H2O …… リフオールドガスの温度は240℃、圧力は7.84
Kg/cm2平均分子量は14.3、組成はCH3OH:0.2、
CO:1.5、CO2:96.3、H2:291.9、H2O:196.2
Kg−mol/Hrで、このガスを熱交換器7,6,
5でリフオーマ2へ供給する原料と順次熱交換し
て冷却し、更に熱交換器15で冷却水にて冷却
し、気液分離ドラム16でドレンを分離し、燃料
ガス中の水分を既定量に調整する。この時発生す
るドレンはポンプ17で前記気液分離ドラム14
に送られる。
水分量を調整された燃料ガスは熱交換器18,
19で加熱され、リサイクルブロワー20で昇圧
されたリサイクル燃料と混合された後、燃料電池
21に供給される。
一方、空気の方はエアーフイルタ22を通して
28000Kg/Hrの空気が低圧圧縮機23に導入さ
れ、圧縮後インタクーラ24で冷却され、再度高
圧圧縮機25で7.07ataまで圧縮され、調湿用蒸
気23.5Kg−mol/Hrを加えられ、燃料電池21に
導入される。
燃料電池21では電気化学的に次の反応が
起こり、直流の電気と熱を発生する。
燃料極:H2→2H++2e …… 空気極:2H++2e+1/2O2→H2O …… ここで、発生する電気の流れについては第3図
では省略してある。
燃料電池21では265.5Kg−mol/HrのH2を消
費し、10MWDCの電池と熱を発生し、この熱は
170℃飽和蒸気を682.8Kg−mol/Hr発生する。
燃料電池21を出た燃料ガスは一部はリサイク
ルされるが、残りは熱交換器19で燃料電池21
に供給する燃料ガスに熱を与えた後燃焼器26へ
燃料として送られる。
又、空気側については、燃料電池21を出た一
部酸素を消費された空気は交換器27,28で冷
却し、気液分離ドラム29で空気中の水分を回収
した後、燃焼器26に導かれる。この時発生した
ドレンはポンプ30で気液分離ドラム14に送ら
れる。
燃焼器26で燃焼し、365℃まで温度が上昇し
た燃焼ガスは高圧排気ガスエクスパンダ31及び
低圧排気ガスエクスパンダ32で圧力回収された
後大気に放出される 燃料電池21から発生した682.8Kg−mol/Hr
の蒸発は空気加湿用に23.5Kg−mol/Hr、リフオ
ーミング原料用に294Kg−mol/Hrが使用され
る。又、リフオーマ加熱用蒸気については、158
Kg−mol/Hrの蒸発圧縮機で48ataまで圧縮さ
れ、源温器33で飽和蒸気とされ、リフオーマ2
の加熱用蒸気Cとして供給される。なお、リフオ
ーミングの温度は高い程触媒の活性が高く、且つ
平衡上未反応メタノールの量が減少するので好ま
しいが、熱源である蒸気の圧力が高くなり、蒸気
圧縮機35の消費動力が大きくなるので、実用的
には200〜270℃の範囲が適当である。本実施例で
は240℃を選定した。
更に、蒸気圧縮機35を駆動するために蒸気タ
ービン34を蒸気圧縮機35と同軸上に配置し、
蒸気タービン34に207.3Kg−mol/Hrの蒸気を
供給する。
蒸気タービン34を出た蒸気は凝縮器36で復
水され、ポンプ37で気液分離ドラム14に戻さ
れる。
第4図は熱交換5を通るリフオームドガスの温
度−エンタルピ線図であり、又第5図はメタノー
ルの温度−エンタルピ線図である。8.5ataではメ
タノールの蒸発温度が約131℃と高く、リフオー
ムドガスの熱によつてメタノールを気化させるこ
とができない。これに対し、第3図に示すとおり
リフオームドガスを87.9Kg−mol/Hrリサイクル
し、該リサイクルガス中に液体メタノールを噴霧
し、二相流の状態で熱交換器5に導いた場合、メ
タノールの分圧は4.5ata迄下り、蒸発温度が下る
ためリフオームドガスの熱によつてメタノールを
気化させることができる。
なお、メタノール及び水の露点とリサイクルガ
ス量との関係は第6図に示すように、リサイクル
ガスの量を多くするとメタノールの分圧は下り、
メタノールを気化させ易くなるが、逆に水の分圧
が上りドレンが発生する。従つて、メタノールの
分圧と水の分圧をもとにある範囲内としてドレン
が発生しないようにすることが好ましく、リフオ
ームガスから効果的に熱回収をするためにはメタ
ノールと水の露点が共に125℃以下であることが
望ましい。従つて、リサイクルガス量はリフオー
マ2出口のガスからリサイクルガスを差し引いた
ガス量を100%とするとき、リサイクルガス量を
5〜90%の範囲とすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の液体燃料使用のスチームリフオ
ーミング方法の系統説明図、第2図は本発明のス
チームリフオーミング方法の系統説明図、第3図
は本発明のスチームリフオーミング方法を燐酸型
燃料電池発電システムに応用した例の系統説明
図、第4図はリフオームドガスの温度−エンタル
ピ線図、第5図はメタノールの温度−エンタルピ
線図、第6図はメタノール及び水の露点とリサイ
クルガス量の関係を示す線図である。 1はメタノールタンク、2はリフオーマ、3,
3′,3″はメタノール供給ライン、4はメタノー
ルポンプ、5,6,7は熱交換器、8は蒸気供給
ライン、11はリサイクルライン、14は気液分
離ドラム、21は燃料電池、23,25は夫々高
圧、低圧圧縮機、26は燃焼器、31,32は
夫々高圧、低圧排気ガスエクスパンダ、34は蒸
気タービン、35は蒸気圧縮機を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 リフオームドガスの一部を原料供給系統にリ
    サイクルし、該リサイクルガス中に液体メタノー
    ルを混合し、メタノールの分圧を低下した状態で
    加熱して気化し、更に蒸気を混合してリフオーマ
    に送給することを特徴とするスチームリフオーミ
    ング方法。
JP58158647A 1983-08-30 1983-08-30 スチ−ムリフオ−ミング方法 Granted JPS6051605A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58158647A JPS6051605A (ja) 1983-08-30 1983-08-30 スチ−ムリフオ−ミング方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58158647A JPS6051605A (ja) 1983-08-30 1983-08-30 スチ−ムリフオ−ミング方法

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Publication Number Publication Date
JPS6051605A JPS6051605A (ja) 1985-03-23
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JP58158647A Granted JPS6051605A (ja) 1983-08-30 1983-08-30 スチ−ムリフオ−ミング方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS627602A (ja) * 1985-07-05 1987-01-14 Jgc Corp メタノ−ルの水蒸気改質法
JP3614110B2 (ja) 2001-02-21 2005-01-26 日産自動車株式会社 燃料電池システム

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