JPH0912301A - Hydrogen gas production equipment - Google Patents
Hydrogen gas production equipmentInfo
- Publication number
- JPH0912301A JPH0912301A JP18624295A JP18624295A JPH0912301A JP H0912301 A JPH0912301 A JP H0912301A JP 18624295 A JP18624295 A JP 18624295A JP 18624295 A JP18624295 A JP 18624295A JP H0912301 A JPH0912301 A JP H0912301A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- endothermic
- hydrogen
- hydrogen gas
- permeable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成により水素ガスを低コストで製造
できる水素ガス製造装置を提供する。
【解決手段】 炭化水素系ガスを原料とし燃料ガスの燃
焼熱により吸熱形ガスを生成する吸熱形ガス発生装置１
００と、芳香族ポリイミドを素材とする透過膜により水
素ガスを選択透過させる水素セパレータ２００とからな
り、前記吸熱形ガス発生装置１００で生成された吸熱形
ガス中の水素ガスを該水素セパレータ２００を通して分
離回収する。また、透過膜の非透過ガスを吸熱形ガス発
生装置１００の燃料ガスとして使用する。
(57) Abstract: A hydrogen gas production apparatus capable of producing hydrogen gas at low cost with a simple configuration is provided. SOLUTION: An endothermic gas generator 1 for producing an endothermic gas by combustion heat of a fuel gas using a hydrocarbon gas as a raw material.
00 and a hydrogen separator 200 that selectively permeates hydrogen gas through a permeable membrane made of an aromatic polyimide. The hydrogen gas in the endothermic gas generated by the endothermic gas generator 100 is passed through the hydrogen separator 200. Separate and collect. The non-permeable gas of the permeable membrane is used as the fuel gas of the endothermic gas generator 100.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理炉等に用い
る水素ガスを製造する装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for producing hydrogen gas used in a heat treatment furnace or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般にステンレス鋼板の光輝焼鈍炉にお
いては、雰囲気ガスとして水素ガスが使用され、従来は
この水素ガスは製造工場からタンクローリー車によって
輸送されたものを貯蔵タンクに受け入れて使用していた
が、コストの低減化および交通障害等により円滑な炉の
操業が阻害されないようにするために自家製造すること
が望まれていた。しかし従来の水素ガス製造工場の製造
設備は、炭化水素のリフオーミング炉形式のものであっ
て、スチーム発生用のボイラを必要とするなど、大型で
複雑な大規模プラントであり、設備費および維持費がか
さむものであった。このため中小規模の水素ガス製造に
は不向であった。2. Description of the Related Art Generally, in a bright annealing furnace for stainless steel sheets, hydrogen gas is used as an atmospheric gas, and conventionally, this hydrogen gas was used by receiving it transported by a tank truck from a manufacturing plant into a storage tank. However, in order to reduce costs and prevent traffic obstacles from interfering with the smooth operation of the furnace, it was desired to make it in-house. However, the conventional hydrogen gas manufacturing plant's manufacturing equipment is a hydrocarbon refuming furnace type, and it is a large-scale and complicated large-scale plant that requires a boiler for steam generation. It was bulky. For this reason, it was not suitable for small-scale hydrogen gas production.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題点を解決しようとするもので、簡単な構成により水素
ガスを低コストで製造できる水素ガス製造装置を提供し
ようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a hydrogen gas production apparatus capable of producing hydrogen gas at a low cost with a simple structure.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】そのために本発明の水素
ガス製造装置は、炭化水素系ガスを原料とし燃料ガスの
燃焼熱により吸熱形ガスを生成する吸熱形ガス発生装置
と、芳香族ポリイミドを素材とする透過膜により水素ガ
スを選択透過させる水素セパレータとからなり、前記吸
熱形ガス発生装置で生成された吸熱形ガス中の水素ガス
を該水素セパレータを通して分離回収するようにしたこ
とを特徴とする。水素ガス等の分子量が小さいガスは芳
香族ポリイミドを素材とする透過膜（高分子膜）の分子
間の空隙を透過し、その他の分子量の大きいガスは該透
過膜により遮断される。このため吸熱形ガス中から水素
ガスを効率よく分離でき、熱処理炉等に使用できる。な
お、炭化水素系ガスとしては、メタン，エタン，プロパ
ン，ブタン，天然ガス等を用いることができる。To this end, a hydrogen gas production apparatus of the present invention comprises an endothermic gas generator for producing an endothermic gas from a hydrocarbon gas as a raw material by combustion heat of a fuel gas, and an aromatic polyimide. It is composed of a hydrogen separator that selectively permeates hydrogen gas through a permeable membrane as a material, and the hydrogen gas in the endothermic gas generated by the endothermic gas generator is separated and recovered through the hydrogen separator. To do. A gas having a small molecular weight, such as hydrogen gas, passes through the intermolecular spaces of a permeable membrane (polymer membrane) made of aromatic polyimide, and other gases having a large molecular weight are blocked by the permeable membrane. Therefore, hydrogen gas can be efficiently separated from the endothermic gas and can be used in a heat treatment furnace or the like. As the hydrocarbon gas, methane, ethane, propane, butane, natural gas or the like can be used.
【０００５】また、本発明は上記水素ガス製造装置にお
いて、透過膜の非透過ガスを吸熱形ガス発生装置の燃料
ガスとしたことにより、燃料ガスを節減でき、ランニン
グコストを軽減させる。Further, according to the present invention, in the above hydrogen gas producing apparatus, the non-permeable gas of the permeable membrane is used as the fuel gas of the endothermic gas generator, so that the fuel gas can be saved and the running cost can be reduced.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】次に本発明の具体例を図１に従い
説明する。図中、１００は吸熱形ガス発生装置、２００
は水素セパレータである。吸熱形ガス発生装置１００は
一側壁にガスバーナ１０１が設けられた炉殻１０２内に
レトルト１０３が配設され、給ガス口１０４に供給され
る炭化水素（ＣｎＨｍ）系ガスと、フィルタ１０５を通
して供給される空気とを夫々調節バルブ１１１，１１２
を介して空気比１以下の所定の割合で混合して、ブロワ
１０６によりレトルト１０３中にその一端より送給する
と共に、ガスバーナ１０１に燃料ガス（この実施例では
天然ガス）と空気とを夫々燃料ガス供給路１０７に設け
られた調節バルブ１０８および燃焼用空気供給路１０９
に設けられた調節バルブ１１０を介して空気比１以上の
割合で供給して炉殻１０２内で燃焼させることにより、
レトルト１０３をその燃焼熱により加熱し、レトルト１
０３内にて吸熱反応にて炭化水素を分解させ、Ｈ2 ，Ｃ
Ｏ，Ｎ2 の各ガスを主成分とし微量のＣＯ2 ，Ｈ2Ｏを
含んだ吸熱形ガスを生成させる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, a specific example of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, 100 is an endothermic gas generator, 200
Is a hydrogen separator. In the endothermic gas generator 100, a retort 103 is arranged in a furnace shell 102 having a gas burner 101 on one side wall, and a hydrocarbon (CnHm) -based gas supplied to a gas supply port 104 and a filter 105 are supplied. Control valves 111 and 112, respectively.
A predetermined ratio having an air ratio of 1 or less is mixed through the blower 106, and the blower 106 feeds the mixture into the retort 103 from one end thereof, and the gas burner 101 is supplied with fuel gas (natural gas in this embodiment) and air. Control valve 108 provided in gas supply path 107 and combustion air supply path 109
By supplying air at a ratio of 1 or more through a control valve 110 provided in
The retort 103 is heated by the heat of combustion, and the retort 1
The hydrocarbon is decomposed by an endothermic reaction in 03, H 2 , C
An endothermic gas containing O and N 2 as main components and containing a small amount of CO 2 and H 2 O is generated.
【０００７】また、水素セパレータ２００は、円筒形ケ
ース２０１内に芳香族ポリイミドを素材とする透過膜か
らなる中空糸膜２０２が多数本内蔵され、該円筒形ケー
ス２０１の一側に開設された原料ガス入口２０３にレト
ルト１０３の他端をコンプレッサ１０を介して連結して
レトルト１０３より排出される吸熱形ガスを円筒形ケー
ス２０１内に圧送すると共に、円筒形ケース２０１の一
端部に各中空糸膜２０２内と連通するヘッダ２０４を形
成し、該ヘッダ２０４に透過ガス出口２０５を設け、各
中空糸膜２０２の他端部２０６は閉塞させ該円筒形ケー
ス２０１の他端部には非透過ガス出口２０７を設ける。
そして透過ガス出口２０５に配管１１を介してコンプレ
ッサ１２を設けると共に該コンプレッサ１２の二次側の
配管１３に開閉バルブ１４，１５およびガスタンク１６
を設ける。また、非透過ガス出口２０７には配管１７を
介してコンプレッサ１８を設け該コンプレッサ１８の二
次側の配管１９に開閉バルブ２０，２１およびガスタン
ク２２を設け、該配管１９を前記燃料ガス供給路１０７
に接続する。なお、２４は配管１９に分岐状に配管２３
を設け該配管２３に設けられた開閉バルブである。In the hydrogen separator 200, a large number of hollow fiber membranes 202 made of a permeable membrane made of aromatic polyimide are built in a cylindrical case 201, and a raw material is provided on one side of the cylindrical case 201. The other end of the retort 103 is connected to the gas inlet 203 via the compressor 10 to pump the endothermic gas discharged from the retort 103 into the cylindrical case 201, and at the one end of the cylindrical case 201, each hollow fiber membrane. A header 204 communicating with the inside of 202 is formed, a permeated gas outlet 205 is provided in the header 204, the other end 206 of each hollow fiber membrane 202 is closed, and a non-permeated gas outlet is provided at the other end of the cylindrical case 201. 207 is provided.
A compressor 12 is provided at the permeated gas outlet 205 via a pipe 11, and opening / closing valves 14 and 15 and a gas tank 16 are provided in a pipe 13 on the secondary side of the compressor 12.
Is provided. Further, a compressor 18 is provided at the non-permeate gas outlet 207 via a pipe 17, and opening / closing valves 20, 21 and a gas tank 22 are provided at a secondary pipe 19 of the compressor 18, and the pipe 19 is connected to the fuel gas supply passage 107.
Connect to In addition, 24 is a pipe 23 branched to the pipe 19.
Is an opening / closing valve provided in the pipe 23.
【０００８】しかしてこの装置では吸熱形ガス発生装置
１００により生成された吸熱形ガスがコンプレッサ１０
により円筒形ケース２０１内に導入されると該吸熱形ガ
ス中の分子量の小さい水素ガスが中空糸膜２０２の透過
膜を透過しヘッダ２０４を通り透過ガス出口２０５に排
出され、さらにコンプレッサ１２により加圧されてガス
タンク１６に回収貯留される。このため必要に応じ開閉
バルブ１５を開くことにより光輝燃鈍炉等の熱処理炉の
雰囲気ガスとしてこの水素ガスを主成分とするガスを使
用することができる。また、分子量の大きい非透過ガス
は非透過ガス出口２０７に排出されコンプレッサ１８に
より加圧されてガスタンク２２に一時貯留される。そし
てこの非透過ガスは開閉バルブ２１を開くことにより前
記燃料ガス供給路１０７に供給され、燃料ガスとともに
調節バルブ１１０を通ってガスバーナ１０１に供給され
燃焼する。この非透過ガス中には残存Ｈ2 ，ＣＯ、或い
は未反応の炭化水素系ガス等の可燃性ガスが含まれてい
るので、ガスバーナ１０１において充分な燃焼用空気と
混って燃焼し得る。なお、開閉バルブ２４を開くことに
よりこの非透過性ガスを燃鈍炉等の熱処理炉の雰囲気ガ
スとして使用することもできる。In this apparatus, however, the endothermic gas generated by the endothermic gas generator 100 is the compressor 10
When the hydrogen gas having a small molecular weight in the endothermic gas passes through the permeable membrane of the hollow fiber membrane 202 through the header 204 and is discharged to the permeable gas outlet 205 by the compressor 12, the hydrogen gas is further added by the compressor 12. It is pressurized and collected and stored in the gas tank 16. Therefore, by opening the open / close valve 15 as needed, the gas containing hydrogen gas as a main component can be used as the atmosphere gas in the heat treatment furnace such as the bright annealing furnace. Further, the non-permeable gas having a large molecular weight is discharged to the non-permeable gas outlet 207, pressurized by the compressor 18, and temporarily stored in the gas tank 22. Then, this non-permeable gas is supplied to the fuel gas supply passage 107 by opening the open / close valve 21, and is supplied to the gas burner 101 through the control valve 110 together with the fuel gas and burned. Since this non-permeable gas contains combustible gas such as residual H 2 , CO, or unreacted hydrocarbon-based gas, it can be combusted in the gas burner 101 while being mixed with sufficient combustion air. By opening the open / close valve 24, this non-permeable gas can be used as an atmosphere gas in a heat treatment furnace such as an annealing furnace.
【０００９】[0009]
【実施例】次に上記水素ガス製造装置におけるガス生成
例を説明する。原料の炭化水素系ガスとしてプロパンガ
スを１５．６ｋｇ／Ｈの割合で給ガス口１０４に供給
し、吸熱形ガス発生装置１００により、Ｈ2 ：３９％，
ＣＯ：２０％，ＣＯ2 ：０．２％，Ｈ2Ｏ：０．８％，
Ｎ2：残り（ただし容量％）の組成の吸熱形ガスを１０
０Ｎｍ3／Ｈ生成し、この吸熱形ガスをコンプレッサ１
０によって８ｋｇ／ｃｍ2のゲージ圧力で吸熱形ガス発
生装置１００に送給した。その結果、透過ガス出口２０
５にＨ2：８３％，ＣＯ：７．０％，ＣＯ2：０．４％，
Ｈ2Ｏ：２．０％，Ｎ2：７．６％の組成からなる透過ガ
スを４０Ｎｍ3 ／Ｈ得ることができた。また、非透過ガ
ス出口２０７にはＨ2：１０％，ＣＯ：３０％，ＣＯ2：
０．２％，Ｈ2Ｏ：０．１％，Ｎ2：５９．７％の組成か
らなる非透過ガスが６０Ｎｍ3／Ｈ得られた。そしてこ
の非透過ガスを燃料ガス供給路１０７に合流させガスバ
ーナ１０１にてレトルト１０３の加熱用燃料として燃焼
させたところ吸熱形ガスを生成させるのに充分な熱量が
得られ、燃料ガスとしての天然ガスは殆んど消費するこ
となく吸熱形ガス発生装置１００を運転することができ
た。水素セパレータ２００は構造が簡単で駆動部がな
く、メンテナンスも容易であることからランニングコス
トが軽減される。EXAMPLE Next, an example of gas generation in the hydrogen gas production apparatus will be described. Propane gas as a raw material hydrocarbon-based gas was supplied to the gas supply port 104 at a rate of 15.6 kg / H, and H 2 was 39% by the endothermic gas generator 100.
CO: 20%, CO 2 : 0.2%, H 2 O: 0.8%,
N 2 : 10 (volume%) of the endothermic gas having the composition
0 Nm 3 / H is generated, and this endothermic gas is used by the compressor 1
0 was fed to the endothermic gas generator 100 at a gauge pressure of 8 kg / cm 2 . As a result, the permeated gas outlet 20
5 to H 2: 83%, CO: 7.0%, CO 2: 0.4%,
It was possible to obtain a permeated gas having a composition of H 2 O: 2.0% and N 2 : 7.6% of 40 Nm 3 / H. Further, H 2 : 10%, CO: 30%, CO 2 :
60 Nm 3 / H of non-permeable gas having a composition of 0.2%, H 2 O: 0.1%, and N 2 : 59.7% was obtained. Then, when this non-permeable gas is merged with the fuel gas supply path 107 and burned by the gas burner 101 as a fuel for heating the retort 103, a sufficient amount of heat to generate an endothermic gas is obtained, and a natural gas as a fuel gas is obtained. It was possible to operate the endothermic gas generator 100 with almost no consumption. Since the hydrogen separator 200 has a simple structure, has no driving part, and is easy to maintain, running costs are reduced.
【００１０】[0010]
【発明の効果】このように本発明の水素ガス製造装置
は、吸熱形ガスを透過膜により分離させて水素ガスを簡
易に製造することができ、設備費，維持費がかさまない
ので中小規模の熱処理工場において水素ガスを自家製造
するのに好適であり、コスト低減と円滑な操業に寄与で
きる有益な効果がある。As described above, in the hydrogen gas production apparatus of the present invention, the endothermic gas can be separated by the permeable membrane to easily produce hydrogen gas, and the facility cost and maintenance cost are not involved. It is suitable for home-made hydrogen gas in the heat treatment factory, and has a beneficial effect that can contribute to cost reduction and smooth operation.
【図１】本発明に係る水素ガス製造装置の実施の形態を
示した配管系統図である。FIG. 1 is a piping system diagram showing an embodiment of a hydrogen gas production apparatus according to the present invention.
１００ 吸熱形ガス発生装置 １０１ ガスバーナ １０２ 炉殻 １０３ レトルト １０４ 給ガス口 １０７ 燃料ガス供給路 １０９ 燃焼用空気供給路 ２００ 水素セパレータ ２０１ 円筒形ケース ２０２ 中空糸膜 ２０３ 原料ガス入口 ２０５ 透過ガス出口 ２０７ 非透過ガス出口 １０ コンプレッサ １２ コンプレッサ １６ ガスタンク １８ コンプレッサ ２２ ガスタンク 100 Endothermic Gas Generator 101 Gas Burner 102 Furnace Shell 103 Retort 104 Supply Gas Port 107 Fuel Gas Supply Channel 109 Combustion Air Supply Channel 200 Hydrogen Separator 201 Cylindrical Case 202 Hollow Fiber Membrane 203 Raw Material Gas Inlet 205 Permeate Gas Outlet 207 Impermeable Gas outlet 10 Compressor 12 Compressor 16 Gas tank 18 Compressor 22 Gas tank
Claims (2)
焼熱により吸熱形ガスを生成する吸熱形ガス発生装置
と、芳香族ポリイミドを素材とする透過膜により水素ガ
スを選択透過させる水素セパレータとからなり、前記吸
熱形ガス発生装置で生成された吸熱形ガス中の水素ガス
を該水素セパレータを通して分離回収するようにしたこ
とを特徴とする水素ガス製造装置。1. An endothermic gas generator that uses hydrocarbon gas as a raw material to generate an endothermic gas by combustion heat of a fuel gas, and a hydrogen separator that selectively permeates hydrogen gas with a permeable membrane made of aromatic polyimide. And a hydrogen gas in the endothermic gas produced by the endothermic gas generator is separated and recovered through the hydrogen separator.
置の燃料ガスとして使用するようにした請求項１に記載
の水素ガス製造装置。2. The hydrogen gas production apparatus according to claim 1, wherein the non-permeable gas of the permeable membrane is used as the fuel gas of the endothermic gas generator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18624295A JPH0912301A (en) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | Hydrogen gas production equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18624295A JPH0912301A (en) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | Hydrogen gas production equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0912301A true JPH0912301A (en) | 1997-01-14 |
Family
ID=16184844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18624295A Pending JPH0912301A (en) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | Hydrogen gas production equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0912301A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002243100A (en) * | 2001-02-14 | 2002-08-28 | Tokyo Gas Co Ltd | City gas supply method and system |
| JP2018162195A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 東京瓦斯株式会社 | Hydrogen production equipment |
-
1995
- 1995-06-28 JP JP18624295A patent/JPH0912301A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002243100A (en) * | 2001-02-14 | 2002-08-28 | Tokyo Gas Co Ltd | City gas supply method and system |
| JP2018162195A (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | 東京瓦斯株式会社 | Hydrogen production equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8402766B2 (en) | Process for production of electric energy and CO2 from a hydrocarbon feedstock | |
| CN117751089A (en) | Recovery of renewable hydrogen products from ammonia cracking process | |
| EP0116531B1 (en) | Membrane gas separation processes | |
| AU768779B2 (en) | Process for preparing a H2-rich gas and a CO2-rich gas at high pressure | |
| AU2018389971B2 (en) | Process for producing a hydrogen-containing synthesis gas | |
| EA039539B1 (en) | POWER GENERATION METHOD WITH INTEGRATED HYDROGEN PRODUCTION | |
| JP2006522588A (en) | Self-contained streamline methane and / or high purity hydrogen generation system | |
| RU2001105617A (en) | METHOD FOR PRODUCING SYNTHESIS GAS, APPLICABLE FOR SYNTHESIS OF GASOLINE, KEROSIN AND GAS OIL (OPTIONS) | |
| CN101309857B (en) | Method for producing synthesis gas using oxygen-containing gas produced by at least one gas turbine | |
| JP2024514378A5 (en) | ||
| JPH0912301A (en) | Hydrogen gas production equipment | |
| KR101472767B1 (en) | Apparatus and method for producing carbon monoxide gas | |
| GB1567022A (en) | Production of deuterium-enriched water and hydrogen | |
| AU725579B2 (en) | Air separation | |
| JP4682403B2 (en) | CO removing device and fuel cell power generator using the same | |
| JP6602941B1 (en) | Hydrogen production apparatus and hydrogen production method | |
| GB2381533A (en) | Supercritical reformer | |
| JPH09310082A (en) | Production of town gas | |
| WO2006112724A2 (en) | Process for production of electric energy and co2 from a hydrocarbon feedstock | |
| CN222305731U (en) | Methanol hydrogen production system | |
| JP4227801B2 (en) | Hydrogen production apparatus and hydrogen production method | |
| JP3504781B2 (en) | Operation control method for city gas equipment | |
| JP2026016944A (en) | Method for increasing fuel gas heat and method for producing raw material | |
| CN105600750A (en) | Plant for production of hydrogen and method for operating this plant | |
| JP2002114501A (en) | Hydrogen manufacturing apparatus |