JPH0649561B2 - 高純度水素ガス精製方法 - Google Patents
高純度水素ガス精製方法Info
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- JPH0649561B2 JPH0649561B2 JP61021752A JP2175286A JPH0649561B2 JP H0649561 B2 JPH0649561 B2 JP H0649561B2 JP 61021752 A JP61021752 A JP 61021752A JP 2175286 A JP2175286 A JP 2175286A JP H0649561 B2 JPH0649561 B2 JP H0649561B2
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- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 80
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Classifications
-
- 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
- Y02E60/32—Hydrogen storage
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- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水素ガスの精製方法に関する。
最近水素吸蔵合金の特性を利用した高純度水素ガスの精
製方法が開発されている。その主な方法は第３図に示す
ように水素吸蔵合金２５に粗ガス２６（純度９９〜９
９．９％H2）を反応させて水素ガスのみを吸蔵させ、そ
の後合金の表面に吸着された不純物と容器空間に濃縮さ
せた不純物ガス（O2、N2、CO、CO2、CH4、他）を分離す
る訳であるが、この時容器の不純物ガス出口バルブ２７
を開放し、水素吸蔵合金の水素ガス解離圧以下にするこ
とにより若干の水素ガスを放出させると同時に不純物ガ
スを不純物ガスライン２８より放出させ、更にバルブを
閉鎖させることにより不純物ガスを容器内に均一に分散
させることを繰り返す操作を行い、その後精製ガスライ
ン２９より精製ガスを得るものである。
製方法が開発されている。その主な方法は第３図に示す
ように水素吸蔵合金２５に粗ガス２６（純度９９〜９
９．９％H2）を反応させて水素ガスのみを吸蔵させ、そ
の後合金の表面に吸着された不純物と容器空間に濃縮さ
せた不純物ガス（O2、N2、CO、CO2、CH4、他）を分離す
る訳であるが、この時容器の不純物ガス出口バルブ２７
を開放し、水素吸蔵合金の水素ガス解離圧以下にするこ
とにより若干の水素ガスを放出させると同時に不純物ガ
スを不純物ガスライン２８より放出させ、更にバルブを
閉鎖させることにより不純物ガスを容器内に均一に分散
させることを繰り返す操作を行い、その後精製ガスライ
ン２９より精製ガスを得るものである。
従来の方法であると、吸蔵終了時の不純物濃度は、水素
吸蔵合金層空間容積あるいは粗ガス中の不純物濃度及び
水素吸蔵量により差異はあるが、おおよそ１０Vol ％近
くまで濃縮されているのが通常である。この様な状態か
ら水素純度99.9999％以上に精製するには、前述の繰り
返し操作によって水素吸蔵量の約５％〜１０％の水素を
放出する必要がある。
吸蔵合金層空間容積あるいは粗ガス中の不純物濃度及び
水素吸蔵量により差異はあるが、おおよそ１０Vol ％近
くまで濃縮されているのが通常である。この様な状態か
ら水素純度99.9999％以上に精製するには、前述の繰り
返し操作によって水素吸蔵量の約５％〜１０％の水素を
放出する必要がある。
この繰り返し操作によって精製する為に放出しなければ
ならない吸蔵水素の量は、容器中の不純物濃度によって
大きく左右され、容器中の濃縮不純物濃度が低い程この
放出量は減少されるものである。そこで我々は吸蔵操作
を行っている時、ごく微量の充填ガスを外部に排出する
事により、吸蔵終了時に不純物濃度が減少する事を利用
し、精製操作の短縮された精製ガス歩留が向上する方法
を提供するものである。
ならない吸蔵水素の量は、容器中の不純物濃度によって
大きく左右され、容器中の濃縮不純物濃度が低い程この
放出量は減少されるものである。そこで我々は吸蔵操作
を行っている時、ごく微量の充填ガスを外部に排出する
事により、吸蔵終了時に不純物濃度が減少する事を利用
し、精製操作の短縮された精製ガス歩留が向上する方法
を提供するものである。
本発明は、水素吸蔵合金を使用した水素ガス精製方法に
おいて、粗水素ガスを水素ガス精製容器に注入すると共
に、同容器の排出口から細孔を通して連続的に不純物を
含む水素ガスを放出しつつ吸蔵させ、その後水素ガスを
脱着させることを特徴とする水素ガス精製方法を提供す
るものである。
おいて、粗水素ガスを水素ガス精製容器に注入すると共
に、同容器の排出口から細孔を通して連続的に不純物を
含む水素ガスを放出しつつ吸蔵させ、その後水素ガスを
脱着させることを特徴とする水素ガス精製方法を提供す
るものである。
精製容器の一部、好ましくは粗水素ガス中の不純物の最
もたまり易い所（例えば円筒形容器の一端から粗水素ガ
スを導入する場合、他の一端）に細孔を有する配管を設
け、少量のガスを連続的に排出する。この排出量は粗水
素ガス中不純物濃度及び容器空間容積にもよるが、平均
吸蔵速度（粗水素ガス注入速度l/min）の１〜５％が好
ましい。吸蔵時、水素吸蔵合金に吸蔵されない不純物
は、次々と容器と導入される粗水素ガスにより先端方向
に濃縮され、この後、前述の細孔から放出されて行き無
限にこの操作を行うと、不純物濃度は粗水素ガスと同濃
度となる。しかしながら処理能力向上の観点からは、適
当な状態、すなわち吸蔵完了時の容器内不純物濃度が粗
水素ガス中不純物濃度の約５〜８倍となる様な状態から
精製（不純物放出）操作を行う必要がある。
もたまり易い所（例えば円筒形容器の一端から粗水素ガ
スを導入する場合、他の一端）に細孔を有する配管を設
け、少量のガスを連続的に排出する。この排出量は粗水
素ガス中不純物濃度及び容器空間容積にもよるが、平均
吸蔵速度（粗水素ガス注入速度l/min）の１〜５％が好
ましい。吸蔵時、水素吸蔵合金に吸蔵されない不純物
は、次々と容器と導入される粗水素ガスにより先端方向
に濃縮され、この後、前述の細孔から放出されて行き無
限にこの操作を行うと、不純物濃度は粗水素ガスと同濃
度となる。しかしながら処理能力向上の観点からは、適
当な状態、すなわち吸蔵完了時の容器内不純物濃度が粗
水素ガス中不純物濃度の約５〜８倍となる様な状態から
精製（不純物放出）操作を行う必要がある。
この様に吸蔵完了時の容器内不純物濃度を減少させる事
により、精製に必要な水素放出量が減少され、またその
操作時間も短縮されるものである。
により、精製に必要な水素放出量が減少され、またその
操作時間も短縮されるものである。
第１図は、３重管式精製容器を用いた水素ガス精製装置
に本発明の絞り配管を組み込んだ実施例の説明図であ
る。
に本発明の絞り配管を組み込んだ実施例の説明図であ
る。
第１図において精製容器１は水素吸吸蔵合金層２と、そ
れをはさむように水室(A)３、水室(B)４がある。この両
端には粗水素ガス導入口５及びガス排出口８が設けられ
ており、粗水素ガスは粗水素ガスライン７、粗水素ガス
バルブ６、粗水素ガス入口５を経て、水素吸蔵合金層２
に流入し、吸蔵される。ガス排出口８から出たガスは、
排出ガス切替バルブ９を経て、一方は、精製ガスライン
１０に、また他方は低純度ガスバルブ１２、または絞り
配管１１を経て不純物ガス分離容器１３に低純度ガス導
入口１４より導びかれる。不純物ガス分離容器１３は、
精製容器１と同様の構造を有している。不純物ガス分離
容器１３のガス排出口１８から排出されるガスは、排ガ
ス切替バルブ１５を経て一方は、不純物ガスバルブ１６
を介し不純物ガスライン１７に排出され、他方は分離粗
ガスライン１９を経て、粗ガスライン７に接続される。
精製容器１、不純物ガス分離容器１３には各々加熱及び
冷却の為の水あるいは温水、熱媒油等の循環の為の熱媒
入口２０、２２及び熱媒出口２１、２３が設けられてい
る。
れをはさむように水室(A)３、水室(B)４がある。この両
端には粗水素ガス導入口５及びガス排出口８が設けられ
ており、粗水素ガスは粗水素ガスライン７、粗水素ガス
バルブ６、粗水素ガス入口５を経て、水素吸蔵合金層２
に流入し、吸蔵される。ガス排出口８から出たガスは、
排出ガス切替バルブ９を経て、一方は、精製ガスライン
１０に、また他方は低純度ガスバルブ１２、または絞り
配管１１を経て不純物ガス分離容器１３に低純度ガス導
入口１４より導びかれる。不純物ガス分離容器１３は、
精製容器１と同様の構造を有している。不純物ガス分離
容器１３のガス排出口１８から排出されるガスは、排ガ
ス切替バルブ１５を経て一方は、不純物ガスバルブ１６
を介し不純物ガスライン１７に排出され、他方は分離粗
ガスライン１９を経て、粗ガスライン７に接続される。
精製容器１、不純物ガス分離容器１３には各々加熱及び
冷却の為の水あるいは温水、熱媒油等の循環の為の熱媒
入口２０、２２及び熱媒出口２１、２３が設けられてい
る。
粗水素ガスライン７より、粗水素ガス導入口５を経て水
素吸蔵合金層２に導びかれた粗水素ガスは水素吸蔵合金
に吸蔵されると共に、水素ガスのみを選択的に吸蔵され
た残りの不純物を多く含む水素ガスは、ガス排出口８よ
り排出ガス切替バルブ９を介し、絞り配管１１より定流
量で、不純物ガス分離容器１３に導びかれる。吸蔵が完
了すると粗水素ガスバルブ６を閉じ低純度ガスバルブ１
２を間欠的に開、閉操作を行い、精製容器１空間部ガス
の放出と、吸蔵合金より放出される水素ガスによる希釈
を繰り返す事による不純物ガスの放出を行う。以上の操
作により、精製された水素ガスは精製ガスライン１０よ
り排出される。
素吸蔵合金層２に導びかれた粗水素ガスは水素吸蔵合金
に吸蔵されると共に、水素ガスのみを選択的に吸蔵され
た残りの不純物を多く含む水素ガスは、ガス排出口８よ
り排出ガス切替バルブ９を介し、絞り配管１１より定流
量で、不純物ガス分離容器１３に導びかれる。吸蔵が完
了すると粗水素ガスバルブ６を閉じ低純度ガスバルブ１
２を間欠的に開、閉操作を行い、精製容器１空間部ガス
の放出と、吸蔵合金より放出される水素ガスによる希釈
を繰り返す事による不純物ガスの放出を行う。以上の操
作により、精製された水素ガスは精製ガスライン１０よ
り排出される。
不純物ガス分離容器１３に導かれた不純物を多く含む水
素ガスは、水素吸蔵合金２に吸蔵される。所定量吸蔵さ
れたらガス排出口１８から排出ガス切替バルブ１５を介
し、不純物ガスバルブ１６を上記と同様、間欠的に開閉
操作を行い不純物ガスを不純物ガスライン１７より大気
中に放出する。粗水素ガス程度まで精製されたならば、
排出ガス切替バルブ１５を分離粗水素ガスライン１９に
切り替え、粗水素ガスライン７に合流させ、再び粗水素
ガスと共に精製容器１に導き同様の操作を行う。
素ガスは、水素吸蔵合金２に吸蔵される。所定量吸蔵さ
れたらガス排出口１８から排出ガス切替バルブ１５を介
し、不純物ガスバルブ１６を上記と同様、間欠的に開閉
操作を行い不純物ガスを不純物ガスライン１７より大気
中に放出する。粗水素ガス程度まで精製されたならば、
排出ガス切替バルブ１５を分離粗水素ガスライン１９に
切り替え、粗水素ガスライン７に合流させ、再び粗水素
ガスと共に精製容器１に導き同様の操作を行う。
水素吸蔵合金層２の両端には合金飛散防止の他のフィル
ター２４が設けられている。
ター２４が設けられている。
第２図は下記の装置仕様及び操作条件で、水素ガスを精
製した場合の不純物濃度と不純物含有水素ガス放出量と
の関係を示すグラフである。
製した場合の不純物濃度と不純物含有水素ガス放出量と
の関係を示すグラフである。
装置仕様及び操作条件 (1)装置形状及びタイプ：６０．５φ D×７００Ｌ３重管 (2)水素吸蔵合金：LaNi5 (3)粗水素ガス不純物成分：N2＝325ppm、CH4＝0.4ppm、
CO2＝1.2ppm、O2＝1.0ppm (4)吸蔵圧力・温度：10atm 30℃ (5)不純物分離：背圧５ａｔｍ下に80℃加熱 図中実線は本発明の場合、点線は従来法の場合を示す。
CO2＝1.2ppm、O2＝1.0ppm (4)吸蔵圧力・温度：10atm 30℃ (5)不純物分離：背圧５ａｔｍ下に80℃加熱 図中実線は本発明の場合、点線は従来法の場合を示す。
なお不純物は最も濃度の高い窒素についてその効果を説
明する。
明する。
従来の方法の場合、約１０5ppm程度まで濃縮された不純
物を１０3ppm程度まで減少させるのに要する不純物含有
水素ガスの放出量は水素吸蔵量３９０の内の約９％を
要していたが、本発明の方法によると約４％（約１５
）で同程度まで減少させる事が出来、99.9999％以上
の高純度水素とする場合、不純物含有水素ガス放出量は
従来の方法の約７０％でよい。また、吸蔵操作時に不純
物濃度が低減される為、精製容器１及び不純物ガス分離
容器１３を数器並列に組み込んだ連続精製システムで見
ると、それだけ時間削減が計られ合金活用度等効率向上
が計れる。
物を１０3ppm程度まで減少させるのに要する不純物含有
水素ガスの放出量は水素吸蔵量３９０の内の約９％を
要していたが、本発明の方法によると約４％（約１５
）で同程度まで減少させる事が出来、99.9999％以上
の高純度水素とする場合、不純物含有水素ガス放出量は
従来の方法の約７０％でよい。また、吸蔵操作時に不純
物濃度が低減される為、精製容器１及び不純物ガス分離
容器１３を数器並列に組み込んだ連続精製システムで見
ると、それだけ時間削減が計られ合金活用度等効率向上
が計れる。
本発明の方法によれば、精製操作の時間の短縮ができ、
精製水素ガスの歩留が向上し、水素吸蔵合金の活用度等
効率が向上する。
精製水素ガスの歩留が向上し、水素吸蔵合金の活用度等
効率が向上する。
第１図は本発明の方法の実施例の説明図、第２図は不純
物濃度と不純物含有水素ガス放出量との関係を示すグラ
フ、第３図は従来の方法による高純度水素ガス精製方法
の説明図である。 １……精製容器、２……水素吸蔵合金層、３……水室
(A)、４……水室(B)、５……粗水素ガス導入口、６……
粗水素ガスバルブ、７……粗ガスライン、８……ガス排
出口、９……排出ガス切替バルブ（３方バルブ）、１０
……精製ガスライン、１１……絞り配管、１２……低純
度ガスバルブ、１３……不純物ガス分離容器、１４……
低純度ガス導入口、１５……排出ガス切替バルブ、１６
……不純物ガスバルブ、１７……不純物ガスライン、１
８……ガス排出口、１９……分離粗ガスライン、２０、
２２……熱媒入口、２１、２３……熱媒出口、２４……
フィルター
物濃度と不純物含有水素ガス放出量との関係を示すグラ
フ、第３図は従来の方法による高純度水素ガス精製方法
の説明図である。 １……精製容器、２……水素吸蔵合金層、３……水室
(A)、４……水室(B)、５……粗水素ガス導入口、６……
粗水素ガスバルブ、７……粗ガスライン、８……ガス排
出口、９……排出ガス切替バルブ（３方バルブ）、１０
……精製ガスライン、１１……絞り配管、１２……低純
度ガスバルブ、１３……不純物ガス分離容器、１４……
低純度ガス導入口、１５……排出ガス切替バルブ、１６
……不純物ガスバルブ、１７……不純物ガスライン、１
８……ガス排出口、１９……分離粗ガスライン、２０、
２２……熱媒入口、２１、２３……熱媒出口、２４……
フィルター
Claims (1)
- 【請求項１】水素吸蔵合金を使用した水素ガス精製方法
において、粗水素ガスを水素ガス精製容器に注入すると
共に、同容器の排出口から細孔を通して連続的に不純物
を含む水素ガスを放出しつつ吸蔵させ、その後水素ガス
を脱着させることを特徴とする水素ガス精製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61021752A JPH0649561B2 (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | 高純度水素ガス精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61021752A JPH0649561B2 (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | 高純度水素ガス精製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62182102A JPS62182102A (ja) | 1987-08-10 |
| JPH0649561B2 true JPH0649561B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=12063792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61021752A Expired - Lifetime JPH0649561B2 (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | 高純度水素ガス精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0649561B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6557591B2 (en) * | 2001-07-17 | 2003-05-06 | Air Products And Chemicals, Inc. | Bulk gas built-in purifier with dual valve bulk container |
-
1986
- 1986-02-03 JP JP61021752A patent/JPH0649561B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62182102A (ja) | 1987-08-10 |
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