JPH10120401A - 水素製造方法 - Google Patents

水素製造方法

Info

Publication number
JPH10120401A
JPH10120401A JP8291195A JP29119596A JPH10120401A JP H10120401 A JPH10120401 A JP H10120401A JP 8291195 A JP8291195 A JP 8291195A JP 29119596 A JP29119596 A JP 29119596A JP H10120401 A JPH10120401 A JP H10120401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
steam
raw material
flow rate
offgas
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
Application number
JP8291195A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryohei Kusaka
亮平 日下
Keiji Nakae
啓二 中江
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.)
Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd filed Critical Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Priority to JP8291195A priority Critical patent/JPH10120401A/ja
Publication of JPH10120401A publication Critical patent/JPH10120401A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】製油所で副生するオフガスを原料にして、水蒸
気改質法により水素を製造する方法において、原料オフ
ガス中のカーボン数を迅速に、且つ、維持管理が容易
で、少ない設備費で測定して水素を製造する方法を提供
する。 【解決手段】製油所で副生する主に炭化水素からなるオ
フガスを原料にして、水蒸気改質法により水素を製造す
る方法において、前記オフガスの流量及び密度を測定し
て、前記オフガスの密度と1モル当たりカーボン数の相
関関係から1モル当たりカーボン数を求め、この1モル
当たりカーボン数と前記流量から前記オフガス中のトー
タルカーボン数を演算し、このトータルカーボン数とス
チーム/カーボン比からプロセススチームの流量を求
め、プロセススチームの流量制御を行うことを特徴とす
る水素製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は水素製造方法に関し、さ
らに詳しくは製油所で副生する炭化水素からなるオフガ
スを原料にして、水蒸気改質法により水素を製造する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近の製油所においては、重質油の処理
に次の傾向が見られる。すなわち、限られた貴重な炭化
水素資源である石油を有効に活用するため、従来は火力
発電所の単なる燃料として消費していた重質油を水素化
分解してLPG,ガソリン,ナフサ,灯油等の軽質留分
に転換し、有効に活用することである。この水素化分解
は、多量に水素を消費するため、既に多く実施されてい
る軽油の深度脱硫とあいまって、今後製油所において、
水素の消費量を大巾に増加させる要因に成ると予想され
る。
【0003】他方、製油所においては、以上の重質油の
水素化分解処理量の増加にともなって、当然の結果とし
て炭化水素を主成分とする副生ガス(以下,オフガスと
いう)の発生量も多くなる。製油所におけるオフガス
は、炭素数が1〜6程度のパラフィン系を主成分とする
炭化水素及び水素からなる混合ガスであり、しかも発生
装置も複数であるため、組成は常時相当変動している。
従って、このオフガスの有効利用の一つとして、水蒸気
改質法による水素製造装置の原料ガスにする場合は、以
下のような問題がある。
【0004】石油系炭化水素を原料にして、水蒸気改質
法により水素を製造する方法は、一般に次の4工程から
構成される。 脱硫工程:原料炭化水素中の硫黄化合物を、水添して硫
化水素に転換して、酸化亜鉛で吸着して脱硫する工程。 改質工程:脱硫した炭化水素を、ニッケル系触媒上で高
温のスチーム(以下,プロセススチームという)で水蒸
気改質して、水素,一酸化炭素,炭酸ガス及びメタンの
混合ガス(以下,改質ガスという)に改質する工程。 変成工程:改質ガス中の一酸化炭素を、酸化鉄触媒上で
水蒸気との変成反応により、水素に変成する工程。 PSA工程:変成工程を出る水素濃度が70%以上の混
合ガスをPSA(Pressure Swing Adsorption)吸着装置
で処理して、水素以外の成分を吸着して除去し、高純度
の製品水素を得る工程。
【0005】前記4工程の中で、技術的にも経済的にも
最も重要な工程は、改質工程であり、特にプロセススチ
ームの流量制御は、次に述べる理由から非常に重要であ
る。水蒸気改質法による水素製造装置においては、改質
炉に供給する反応用のプロセススチームの流量制御は、
原料炭化水素中の炭素のトータルモル数に対するプロセ
ススチームのモル数の比率(以下,スチーム/カーボン
比という)を所定の一定値にすべき運転管理している。
【0006】これは、第1には、水蒸気改質反応におい
ては、スチーム/カーボン比が特定の限界値より少なく
なった場合には、炭化水素の熱分解による炭素析出が改
質触媒上に起り、改質触媒が使用不可能になるためであ
り、第2には、原料炭化水素に対する製品水素の収率
は、前記の各工程における設計条件により左右される
が、なかでも改質工程を出る改質ガス中のメタン濃度に
よって大きく左右される。
【0007】改質ガス中のメタン濃度は、次のメタン−
スチーム反応の平衡により定まる。 CH4 +H2 O=CO+3H2 この反応の平衡定数は、図3に図示される如く、温度と
ともに対数的に増加する。従って、改質温度は、メタン
濃度を少なくするため、できるだけ高いことが望ましい
が、反応管の耐熱強度等を考慮して850℃前後が採用
される。改質温度が定まれば、平衡定数は一定であり、
従ってプロセススチームの量が多ければメタンの濃度は
減少することが分かる。以上を総合的に考慮してスチー
ム/カーボン比は、最適値が採用される(一般的には3.
0 〜5.0 である) 。
【0008】以上から、水蒸気改質方法においては、原
料炭化水素中の炭素のモル数を迅速に測定し、スチーム
/カーボン比を常に最適値に維持することが必要である
ことが分かる。従来、この測定法としては、例えば、特
開昭59−146905号及び特開昭59−14690
7号で開示されているようにガスクロ分析計を用いて、
混合ガス中の各炭化水素化合物の含有量を分析し、得ら
れるガス組成に基づいて、炭素の含有量を求めている。
【0009】この方法は、実際に原料ガスの組成を求め
ている点で、精度は高いが反面、成分数が多い場合に
は、分析に相当時間(一般的には数十分)を要するた
め、サンプル時と測定終了時に時間差を生じること、成
分数が多い場合には、ガスクロ分析計の設備費が高価格
であること、さらにはガスクロ分析計の構造が複雑なた
め、その維持管理が容易でなく、多くの労力を要するこ
と等の不具合がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の従来
技術の問題点を背景にしてなされたものであって、製油
所で副生するオフガスを原料にして、水蒸気改質法によ
り水素を製造する方法において、原料オフガス中のカー
ボン数を迅速に、且つ、維持管理が容易で、少ない設備
費で測定して水素を製造する方法を提供することを課題
とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の要旨とするところは、製油所で副生する主に
炭化水素からなるオフガスを原料にして、水蒸気改質法
により水素を製造する方法において、前記オフガスの流
量及び密度を測定して、前記オフガスの密度と1モル当
たりカーボン数の相関関係から1モル当たりカーボン数
を求め、この1モル当たりカーボン数と前記流量から前
記オフガス中のトータルカーボン数を演算し、このトー
タルカーボン数とスチーム/カーボン比からプロセスス
チームの流量を求め、プロセススチームの流量制御を行
うことを特徴とする水素製造方法にある。
【0012】本出願人は、製油所で副生する数種類のオ
フガスの特性を鋭意検討した結果、図2に図示されるよ
うに、原料オフガスの密度(kg/Nm3 ) と1モル当たり
の平均カーボン数(kg Mol−C /kg Mol−Gas)との関係
にリニアな相関関係があることが分かった。従って、何
等かの方法で原料オフガスの密度を測定できれば、この
相関関係を用いて、次の(1) 式により原料オフガス中の
トータルカーボン数を求めることができる。 TC=AC×(F/22.4) (1) ここで、TC:原料オフガス中のトータルカーボンモル
数(kg Mol−C /H) AC:原料オフガスの平均カーボンモル数(kg Mol−C
/kg Mol−Gas) F:原料オフガスの流量(Nm3 /H )
【0013】(1) 式により、原料オフガス中の炭素の含
有量が分かれば、スチーム/カーボン比(S/C)から
次の(2) 式により、プロセススチームの流量(PS:kg
/H)が求められる。 PS=TC×(S/C)×18.01 (2) 本発明で用いる原料オフガスの密度測定法としては、迅
速で且つ正確に測定できる方法であれば、特に限定され
ないが、振動管式密度計が好適である。この密度計は被
測定ガス流路中に薄肉円筒体からなる振動体を設け、外
部から電磁気的に振動し、被測定ガスとの共振振動数を
測定する方法である。被測定ガスの密度が増加すると、
共振振動数は減少する現象を利用している。この振動管
式密度計は、測定時間の遅れが無いこと、構造が比較的
簡単であるため、信頼性が高く、且つ設備費も安価であ
るため、好適な測定方法であるが、この他には翼車式ガ
ス密度計等も使用可能である。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態を示
す制御系統図である。図において、1は原料オフガスの
加熱炉であり、原料オフガスを水添脱硫に必要な温度3
50℃前後まで予熱して脱硫塔2に供給する。脱硫塔2
においては、原料オフガス中の硫黄化合物は、水添され
て硫化水素になり、次いで酸化亜鉛触媒に吸着されるこ
とで所定濃度まで脱硫される。
【0015】一方、プロセスガスや燃焼ガスの廃熱を利
用して、廃熱ボイラーで発生したプロセススチームは、
過熱器12において、改質炉3の炉室を出る高温燃焼ガ
スで過熱されてから、前記の脱硫された原料オフガスと
合流して混合され、改質炉3の改質触媒が充填された反
応管4に入り、燃料Fの燃焼熱で反応熱が供給され、8
50℃前後まで加熱されて、水素,一酸化炭素,炭酸ガ
ス及びメタンからなる改質ガスになって、後段の変成工
程に移行する。
【0016】以上の脱硫工程及び改質工程におけるプロ
セススチームの流量制御方法について説明する。原料オ
フガスは、原料供給管路5を経由して加熱炉1に供給さ
れるが、管路5には温度補正用の温度計6及び圧力補正
用の圧力計7が取付けられている。8は前記した振動管
式密度計であり、供給管路5からサンプルガスを抜き出
し、前記の方法で密度を測定する。測定結果は演算器9
に入力され、温度,圧力が補正されて、カーボンモル数
演算用のガス密度(kg/Nm3 ) が求められる。
【0017】10は原料オフガス流量制御用の流量指示
調節計であり、装置負荷に応じて原料オフガスの流量を
制御し、その流量値は演算器9に入力される。演算器9
においては、以上の入力されたオフガスの密度及び流量
値と、図2に図示されるオフガスの密度とカーボンモル
数の相関関係を用いて、測定時点における改質炉3の反
応管4に入るトータルカーボンモル数を(1) 式により演
算する。
【0018】装置内の廃熱ボイラーで発生したプロセス
スチームは、図示はされないスチームドラムを出て、プ
ロセススチーム供給管路11を経て、過熱器12に入
り、改質炉3の炉室を出る高温の燃焼ガスで過熱されて
から、反応管4に入る。この際、管路11に取付けられ
る圧力計13及び温度計14で、プロセススチームの圧
力及び温度を測定し、演算器9に入力してスチームの流
量補正に用いられる。15はプロセススチーム用の流量
指示調節計であり、前記の(2) 式により計算された流量
が設定値として演算器9から入力されて、プロセススチ
ームを流量制御する
【0019】
【実施例】A製油所のオフガスの組成変動時に於ける最
大密度、中間密度、最小密度の密度とカーボン数の測定
結果は、次の通りである。 ガス組成 (mol%) 最小 中間 最大 H2 38.8 22.9 9.2 CH4 19.0 25.2 29.1 C2 6 22.8 29.4 35.9 C3 8 13.3 14.5 16.2 C4 10 4.4 5.6 6.6 C5 12 1.7 2.4 3.0 計 100.0 100.0 100.0 分子量 20.33 24.73 28.79 ガス密度 Kg/Nm3 0.91 1.10 1.28 平均カーボンモル数 Kg Mol-C/Kg Mol-Gas 1.31 1.62 1.91 備考;密度とC数の関係を図2に、A点、B点、C点と
して図示する。
【発明の効果】以上説明した構成と作用を有する本発明
によれば、原料オフガスの組成が変動しても、迅速に測
定できるオフガスの密度とカーボンモル数の相関関係を
利用して、原料オフガス中のカーボンモル数を容易に決
定できるので、水蒸気改質法の運転管理において、最も
重要であるスチーム/カーボン比の制御を時間遅れなく
行うことができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す制御系統図。
【図2】オフガスの密度とカーボンモル数の相関図。
【図3】スチーム−メタン反応の平衡定数。
【符号の説明】
1;加熱炉、2;脱硫塔、3;改質炉、4;反応管、
5;原料供給管路、6;温度計、7;圧力計、8;密度
計、9;演算器、10;原料ガス流量調節計、11;プ
ロセススチーム供給管路、12;過熱器、13;圧力
計、14;温度計、15;プロセススチーム流量調節
計。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】製油所で副生する主に炭化水素からなるオ
    フガスを原料にして、水蒸気改質法により水素を製造す
    る方法において、前記オフガスの流量及び密度を測定し
    て、前記オフガスの密度と1モル当たりカーボン数の相
    関関係から1モル当たりカーボン数を求め、この1モル
    当たりカーボン数と前記流量から前記オフガス中のトー
    タルカーボン数を演算し、このトータルカーボン数とス
    チーム/カーボン比からプロセススチームの流量を求
    め、プロセススチームの流量制御を行うことを特徴とす
    る水素製造方法。
JP8291195A 1996-10-15 1996-10-15 水素製造方法 Pending JPH10120401A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8291195A JPH10120401A (ja) 1996-10-15 1996-10-15 水素製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8291195A JPH10120401A (ja) 1996-10-15 1996-10-15 水素製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10120401A true JPH10120401A (ja) 1998-05-12

Family

ID=17765696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8291195A Pending JPH10120401A (ja) 1996-10-15 1996-10-15 水素製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10120401A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002099551A1 (en) * 2001-06-04 2002-12-12 Micro Motion, Inc. Steam to carbon ratio control in steam reforming of hydrocarbons
JP2004059337A (ja) * 2002-07-25 2004-02-26 Tokyo Gas Co Ltd 水素製造プラント制御装置および水素製造装置ならびに水素製造方法
CN102768168A (zh) * 2007-09-26 2012-11-07 气体产品与化学公司 含烃混合物碳含量的确定方法
WO2013002752A1 (en) 2011-06-27 2013-01-03 Air Products And Chemicals, Inc. Method of operating a catalytic steam-hydrocarbon reformer
US9409773B2 (en) 2014-11-10 2016-08-09 Air Products And Chemicals, Inc. Steam-hydrocarbon reforming process
US9933408B2 (en) 2014-11-10 2018-04-03 Air Products And Chemicals, Inc. Method for characterizing the hydrocarbon content of a reformate stream
JP2021150083A (ja) * 2020-03-17 2021-09-27 東京瓦斯株式会社 燃料電池システム、及び、燃料電池システム運転方法
US12478940B2 (en) 2022-03-14 2025-11-25 Hyundai Motor Company Methane cracking apparatus

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002099551A1 (en) * 2001-06-04 2002-12-12 Micro Motion, Inc. Steam to carbon ratio control in steam reforming of hydrocarbons
US6758101B2 (en) 2001-06-04 2004-07-06 Micro Motion, Inc. Steam to carbon ratio control in steam reforming of hydrocarbons
JP2004059337A (ja) * 2002-07-25 2004-02-26 Tokyo Gas Co Ltd 水素製造プラント制御装置および水素製造装置ならびに水素製造方法
CN102768168A (zh) * 2007-09-26 2012-11-07 气体产品与化学公司 含烃混合物碳含量的确定方法
EP2042850A3 (en) * 2007-09-26 2014-10-15 Air Products and Chemicals, Inc. Method for determining carbon content of a hydrocarbon-containing mixture
CN102768168B (zh) * 2007-09-26 2015-05-06 气体产品与化学公司 含烃混合物碳含量的确定方法
WO2013002752A1 (en) 2011-06-27 2013-01-03 Air Products And Chemicals, Inc. Method of operating a catalytic steam-hydrocarbon reformer
CN103619753A (zh) * 2011-06-27 2014-03-05 气体产品与化学公司 操作催化蒸汽-烃重整器的方法
US9409773B2 (en) 2014-11-10 2016-08-09 Air Products And Chemicals, Inc. Steam-hydrocarbon reforming process
US9933408B2 (en) 2014-11-10 2018-04-03 Air Products And Chemicals, Inc. Method for characterizing the hydrocarbon content of a reformate stream
JP2021150083A (ja) * 2020-03-17 2021-09-27 東京瓦斯株式会社 燃料電池システム、及び、燃料電池システム運転方法
US12478940B2 (en) 2022-03-14 2025-11-25 Hyundai Motor Company Methane cracking apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sunny et al. Syngas production from regasified liquefied natural gas and its simulation using Aspen HYSYS
Fowles et al. Steam reforming of hydrocarbons for synthesis gas production
Christensen Adiabatic prereforming of hydrocarbons—an important step in syngas production
US10703629B2 (en) Method and apparatus for producing a hydrogen-containing product
US20100152900A1 (en) Optimizing refinery hydrogen gas supply, distribution and consumption in real time
KR101753425B1 (ko) 스팀 메탄 개질기를 갖는 수소 플랜트로의 원료로서 사용하기 위한 처리된 탄화수소 함유 스트림을 생성하기 위한 방법 및 장치
Lee et al. Effect of excess oxygen in plasma reforming of diesel fuel
CN101398420A (zh) 含烃混合物碳含量的确定方法
Loipersböck et al. Hydrogen production from biomass: The behavior of impurities over a CO shift unit and a biodiesel scrubber used as a gas treatment stage
JPH10120401A (ja) 水素製造方法
Parvasi et al. A novel recovery loop for reducing greenhouse gas emission: Simultaneous production of syngas and pure hydrogen in a membrane reformer
Capocelli et al. Post-combustion CO2 capture by RVPSA in a large-scale steam reforming plant
CN101014686B (zh) 气体重整设备
CN103619753A (zh) 操作催化蒸汽-烃重整器的方法
Zannah et al. Refinery off-gas as feed to a hydrogen production facility: performance lifting of the steam reforming technique
EP3241805B1 (en) Method and apparatus for producing a hydrogen-containing product
Krótki et al. Advancements in CO2 hydrogenation–Investigating a CNG pilot plant in Poland
Waller et al. Operating envelope of a short contact time fuel reformer for propane catalytic partial oxidation
JP4162938B2 (ja) 水素製造プラント制御装置および水素製造装置ならびに水素製造方法
JP2002179404A (ja) 燃料改質器の運転制御システム
Murgrabia et al. Regeneration of bifunctional Fe/C catalyst for microwave-assisted methane pyrolysis by coke gasification with CO2
JP7617755B2 (ja) 燃料ガスの製造方法
Ay et al. Design studies for monolithic high temperature shift catalysts: Effect of operational parameters
CN103901331B (zh) 基于可控等值比法的烟草燃烧co释放量分析方法
Crews et al. Hydrogen production

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040212

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040420

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040609

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040727

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040825

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080903

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080903

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 5

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090903

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090903

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100903

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110903

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110903

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 8

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120903

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 9

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903