JPS6027602A - 高純度水素ガスの製造方法 - Google Patents
高純度水素ガスの製造方法Info
- Publication number
- JPS6027602A JPS6027602A JP13135283A JP13135283A JPS6027602A JP S6027602 A JPS6027602 A JP S6027602A JP 13135283 A JP13135283 A JP 13135283A JP 13135283 A JP13135283 A JP 13135283A JP S6027602 A JPS6027602 A JP S6027602A
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- hydrogen gas
- hydrogen
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高純度水素ガスの製造方法の改良に関し、詳し
くは、水素吸蔵含金への吸蔵お、１．び放出により水素
の精製を行４「うどど１〕に、吸蔵Ｌ１３よびＩＪＡ
ＩＩＩ ＝ １１’ 、／ ７シｎ＋ｖ ｌυ ｏ−Ｌ
／ ’１．Ｋ ｌ’ｉ’＋Ｊ リノ −イー／し −Ｌ
−’ｔＹ ｆｌ’ｌ ＩＩＩ する方法に関する。
くは、水素吸蔵含金への吸蔵お、１．び放出により水素
の精製を行４「うどど１〕に、吸蔵Ｌ１３よびＩＪＡ
ＩＩＩ ＝ １１’ 、／ ７シｎ＋ｖ ｌυ ｏ−Ｌ
／ ’１．Ｋ ｌ’ｉ’＋Ｊ リノ −イー／し −Ｌ
−’ｔＹ ｆｌ’ｌ ＩＩＩ する方法に関する。
たとえば半導体製品の材わ１どなる？：！Ｉ純川１１用
素の製造に、９９．９９９％ま１．：はそれ以」の、１
１左・１！度水素が必要とされ、イの需要は近年の一ル
り１−ロ二りス産業の発展に伴なっＣ増大しつ−）ある
。
素の製造に、９９．９９９％ま１．：はそれ以」の、１
１左・１！度水素が必要とされ、イの需要は近年の一ル
り１−ロ二りス産業の発展に伴なっＣ増大しつ−）ある
。
このような高純度の水素を製造りるには、水電解のよう
な比較的純度の高い原料ガスｊ）’ ６出イわ・するか
、５したは各種合成反応の刊刀スやＣＯＧ＜ 、、＋−
クス炉ガス）から分ＭＩ Ｌ、た粗製水素ガスを犯１ｊ
！ｊし゛Ｃ原料とし、活ｆ１炭や合成！！Δライトの
ようイ１吸着剤に不純物を吸着させて除去づるといった
Ｉ）ン人がどられてき１こ。 １１製水素カスの精１す
１こ（３１、吸収法、化学反応法、拡ｒＩＩ法、深冷分
Ｒ１法イ１どがある。 深冷分離法は、ガスを冷却し）
（含まれでいる不純物を凝縮させ、気液分離して水素を
ｌｒＮ ｆ：するプロセスである。 これを吸着法と組
み合わせて高純度化を行なうこと（よ、すでに提案され
ている（特開昭４９−１４８８号）。
な比較的純度の高い原料ガスｊ）’ ６出イわ・するか
、５したは各種合成反応の刊刀スやＣＯＧ＜ 、、＋−
クス炉ガス）から分ＭＩ Ｌ、た粗製水素ガスを犯１ｊ
！ｊし゛Ｃ原料とし、活ｆ１炭や合成！！Δライトの
ようイ１吸着剤に不純物を吸着させて除去づるといった
Ｉ）ン人がどられてき１こ。 １１製水素カスの精１す
１こ（３１、吸収法、化学反応法、拡ｒＩＩ法、深冷分
Ｒ１法イ１どがある。 深冷分離法は、ガスを冷却し）
（含まれでいる不純物を凝縮させ、気液分離して水素を
ｌｒＮ ｆ：するプロセスである。 これを吸着法と組
み合わせて高純度化を行なうこと（よ、すでに提案され
ている（特開昭４９−１４８８号）。
一方、特殊な合金による水素の吸蔵−放出の研究が進む
につれて、これを水素ガスの精製に利用することが試み
られたく特開昭５６−８８８０３号）。 開示された方
法↓よ、水素吸蔵合金の容器を２個、互いに熱交換可能
に連結し、一方に水素を吸蔵させ、それに伴なう発熱を
他方に伝え、水素の放出に際して起る吸熱を補うもので
ある。
につれて、これを水素ガスの精製に利用することが試み
られたく特開昭５６−８８８０３号）。 開示された方
法↓よ、水素吸蔵合金の容器を２個、互いに熱交換可能
に連結し、一方に水素を吸蔵させ、それに伴なう発熱を
他方に伝え、水素の放出に際して起る吸熱を補うもので
ある。
本発明者らは、深冷分離にＪ、る粗製水素ガスの精製と
水素吸蔵合金を用いる高度な精製とを組み合わせ、その
際に水素の吸蔵に伴なう発熱を水素の放出のための水素
吸蔵合金の加熱に使用Ｊるのではなく、熱機関により動
力に変換して、深冷分離のための粗製水素ガスの圧縮な
どに必要な動力の補助どづることを着想し、本発明に至
”’１１： 。
水素吸蔵合金を用いる高度な精製とを組み合わせ、その
際に水素の吸蔵に伴なう発熱を水素の放出のための水素
吸蔵合金の加熱に使用Ｊるのではなく、熱機関により動
力に変換して、深冷分離のための粗製水素ガスの圧縮な
どに必要な動力の補助どづることを着想し、本発明に至
”’１１： 。
すなわち、本発明の高純痘水素ガスの製造方法は、粗製
水素ガスの温度を低下させることによりガス中の不純物
を液化させ、気液分離して精製水素ガスを得、この精製
水素ガスをいつＩこΔ、水水成吸蔵合金吸蔵させてから
放出させることによつ（、より高いＩｔｌｉ度の水素ガ
スを得ることからなり、水素吸蔵合金への水素の吸蔵に
伴なう発熱を熱機関により動力に変換し、この動力を′
Ｖｊ製系のガス８１、Ｉこはその他のガスの圧縮などの
動力どして利用づることを特徴と覆る。 一 本発明の代表的な態様におい【は、Ｊ：’、 ｆｆＬ熱
（；４閏の低温源として、水素ガスを放出し−）つあり
、従って熱を吸収しつつある水素吸蔵合金を使用・する
。
水素ガスの温度を低下させることによりガス中の不純物
を液化させ、気液分離して精製水素ガスを得、この精製
水素ガスをいつＩこΔ、水水成吸蔵合金吸蔵させてから
放出させることによつ（、より高いＩｔｌｉ度の水素ガ
スを得ることからなり、水素吸蔵合金への水素の吸蔵に
伴なう発熱を熱機関により動力に変換し、この動力を′
Ｖｊ製系のガス８１、Ｉこはその他のガスの圧縮などの
動力どして利用づることを特徴と覆る。 一 本発明の代表的な態様におい【は、Ｊ：’、 ｆｆＬ熱
（；４閏の低温源として、水素ガスを放出し−）つあり
、従って熱を吸収しつつある水素吸蔵合金を使用・する
。
水素吸蔵合金は、ＭＣＩ系合金、−１−ｉ −１” ａ
系合金、ｌ−ａ Ｎｉ ５１”ｒｉ Ｍｎ ｓ系合金な
ど多種１’ｎ ｔｉｎ究されている。 各合金はそれぞ
れ湿ａ −ＩＦ力１）竹が異なっているので、本発明方
法の実施に当っては、それらの中から、系の湿度、１力
での他の条件に適したものを選択する。
系合金、ｌ−ａ Ｎｉ ５１”ｒｉ Ｍｎ ｓ系合金な
ど多種１’ｎ ｔｉｎ究されている。 各合金はそれぞ
れ湿ａ −ＩＦ力１）竹が異なっているので、本発明方
法の実施に当っては、それらの中から、系の湿度、１力
での他の条件に適したものを選択する。
熱機関としては、比較的低温の熱源の１−ネルギーを利
用Ｊるため、それに適しＩこもの、たとえばフレオンガ
スタービンなどを選択する。 最近ン町しい技術的進歩
をみせているスターリング１ンジンも利用できる。 そ
のほかに興味あるものとして、これも最近好んで研究さ
れている形状記憶合金を用いｌＣ１いわゆる熱駆動エン
ジンをとりあげることができる。 その概念はすでに知
られている（特開昭５６−１２９７７３号）。 熱駆動
エンジンの場合、形状記憶合金の変態温度が、水素吸蔵
合金の水素吸蔵温度の上限以下であって、水素放出温度
の下限どの間になければならないことは、容易に理解さ
れるであろう。 このほか、比較的低温の熱源により作
動づ゛るものであれば、任意の熱１幾関を使用できる。
用Ｊるため、それに適しＩこもの、たとえばフレオンガ
スタービンなどを選択する。 最近ン町しい技術的進歩
をみせているスターリング１ンジンも利用できる。 そ
のほかに興味あるものとして、これも最近好んで研究さ
れている形状記憶合金を用いｌＣ１いわゆる熱駆動エン
ジンをとりあげることができる。 その概念はすでに知
られている（特開昭５６−１２９７７３号）。 熱駆動
エンジンの場合、形状記憶合金の変態温度が、水素吸蔵
合金の水素吸蔵温度の上限以下であって、水素放出温度
の下限どの間になければならないことは、容易に理解さ
れるであろう。 このほか、比較的低温の熱源により作
動づ゛るものであれば、任意の熱１幾関を使用できる。
以下、図面のフローダイアグラムを参照して、本発明の
詳細な説明Ｊる。 図において、Ｔ１〜ＴＩ２は系の温
度を、またＰ１〜Ｐ５は系の圧力をあられず。 いずれ
も番号が進むほど、温度または圧力が高い。
詳細な説明Ｊる。 図において、Ｔ１〜ＴＩ２は系の温
度を、またＰ１〜Ｐ５は系の圧力をあられず。 いずれ
も番号が進むほど、温度または圧力が高い。
原料として、任意の供給源の粗製水素ガス、たとえばＣ
ＯＧから分離したガスを対象とする。
ＯＧから分離したガスを対象とする。
代表的な組成は、通常１−１２．５５％、（ＣＨ４＋Ｇ
ｏ）３５％、その他１０％である。 その楊度をＴ １
０ 、圧力をＰ５どする。
ｏ）３５％、その他１０％である。 その楊度をＴ １
０ 、圧力をＰ５どする。
粗製ガスは、低温のガスとの熱交換により温度をＴ４に
下げ、圧力もやや低下して］）４になる。
下げ、圧力もやや低下して］）４になる。
ついで、 断熱膨張のくり返しに一；す、その圧力をＰ
ｌに低下させるととｂに、温度を「１【こ低下させる。
ｌに低下させるととｂに、温度を「１【こ低下させる。
この］゛１は、分離Ｊべきガス成分がイの分圧におい
て示１沸点より低い、適当な温度である。
て示１沸点より低い、適当な温度である。
湿度がＴ１まで下がれば、粗製水素ガス中の水素以外の
成分は液化覆るから、気液分ｐｌＩｔ装同にかけて精製
水素と不純物とに分離りる。 これ’３ Ｉｔよ冷却す
べき粗製水素ガスと熱交換りる。 不純物（Ｃｔ−１４
＋ ＣＯはか）は、温度が−１−３か；’＞ ’ｌ’
Ｊ：ｌに上昇したのち、系外へ出る。
成分は液化覆るから、気液分ｐｌＩｔ装同にかけて精製
水素と不純物とに分離りる。 これ’３ Ｉｔよ冷却す
べき粗製水素ガスと熱交換りる。 不純物（Ｃｔ−１４
＋ ＣＯはか）は、温度が−１−３か；’＞ ’ｌ’
Ｊ：ｌに上昇したのち、系外へ出る。
精製水素ガスは、圧縮Ｉ幾によってＬＦ力を１）１から
Ｐ３に上昇させると、それにとｂなつ’ １Ｆｎｌ ｐ
３がＴ２からＴ５に高まる。 その後さらに粗製水系ガ
スとの熱交換により温度がＴ９に」−り、圧ツノ（より
ずかに低下してＰ２となる。 この状態ぐ合金２に接触
させて、これに吸蔵させる。 吸蔵の）μ行につれて合
金２は発熱し、その温度はＴ１２に痙する。
Ｐ３に上昇させると、それにとｂなつ’ １Ｆｎｌ ｐ
３がＴ２からＴ５に高まる。 その後さらに粗製水系ガ
スとの熱交換により温度がＴ９に」−り、圧ツノ（より
ずかに低下してＰ２となる。 この状態ぐ合金２に接触
させて、これに吸蔵させる。 吸蔵の）μ行につれて合
金２は発熱し、その温度はＴ１２に痙する。
一方、合金１からは高純僚水素が放出され、それにとも
なって熱の吸収が起り、合金１の温度はＴ５に低下する
。 合金２に発生した熱は、熱媒体を通じて熱機関に流
入する。 合金１は熱媒体を通じて熱機関から熱を吸収
し、これにＪ：つで熱憬関内に熱流が生じる。（熱機関
の高温側の温度はＴ１１、低温側のそれはＴ７どなる。
なって熱の吸収が起り、合金１の温度はＴ５に低下する
。 合金２に発生した熱は、熱媒体を通じて熱機関に流
入する。 合金１は熱媒体を通じて熱機関から熱を吸収
し、これにＪ：つで熱憬関内に熱流が生じる。（熱機関
の高温側の温度はＴ１１、低温側のそれはＴ７どなる。
） この熱流を利用して前記したようム熱機関を作動さ
せ、ＩＪられた動力を圧縮機の動力などとして利用する
わけである。
せ、ＩＪられた動力を圧縮機の動力などとして利用する
わけである。
この熱機関により発生Ｊ−る動力は、前記のフローダイ
アグラムの例に示すように深冷分１ｌｌｌ後の精製水素
ガスの圧力を上貸さμるために使用してもよいが、原料
ガスの圧力が低い場合は、その圧力の上昇のために使用
してもよい。 また、精製水素ガスは、図示した例のよ
うに気液分子１１１ 装Ｗｌから出たところで圧縮する
ほか、粗製ガスど熱交換した後に圧縮してもよい。 こ
の場合、いずれを選択するかは、使用りる合金の種類に
よっ゛（決定りればよい。
アグラムの例に示すように深冷分１ｌｌｌ後の精製水素
ガスの圧力を上貸さμるために使用してもよいが、原料
ガスの圧力が低い場合は、その圧力の上昇のために使用
してもよい。 また、精製水素ガスは、図示した例のよ
うに気液分子１１１ 装Ｗｌから出たところで圧縮する
ほか、粗製ガスど熱交換した後に圧縮してもよい。 こ
の場合、いずれを選択するかは、使用りる合金の種類に
よっ゛（決定りればよい。
精製水素の冷却は、断熱膨賑のくりかえしにＪ、って行
なうことかできるが、ある温度までは、冷媒たとえばフ
レオンなどを用いた冷７ＪＩ Ｉｆｆによって行なって
もよく、この冷７Ｊ１１のフンダレツリー−の動力の一
部に、熱１幾関が発生する動力をｉｌＪ用してもよい。
なうことかできるが、ある温度までは、冷媒たとえばフ
レオンなどを用いた冷７ＪＩ Ｉｆｆによって行なって
もよく、この冷７Ｊ１１のフンダレツリー−の動力の一
部に、熱１幾関が発生する動力をｉｌＪ用してもよい。
なＪ３、熱機関の動力のつかいみらはこれに限らず、
水素吸蔵合金から放出された高ｌＫ！度水素ガスの圧縮
に、あるい【、（この水素精５９系以外の系におけるガ
スの圧縮そのほかに向け’Ｃ１）Ｊ：いことは、もらろ
Ｉυである。
水素吸蔵合金から放出された高ｌＫ！度水素ガスの圧縮
に、あるい【、（この水素精５９系以外の系におけるガ
スの圧縮そのほかに向け’Ｃ１）Ｊ：いことは、もらろ
Ｉυである。
合金２の水素吸蔵が限界に達し、イの間に合金１の水素
放出が終了したら、パル１操作にＪ、り合金１および２
を切り換えて、今度はＩ’ｉ製水素ガス゛を合金１に吸
蔵させ、合金２に吸蔵された水素をｈ支出させることは
いうまでもない。 このような操作をくり返すことによ
り、ａ’ｌｉ純麿ホ累ノＩスが製造できる。 この際、
合金１からＴ４に出される初Ｉ！ＩＪのガスには、不純
物が多く含まれ（いるのぐ、バルブＳから系外に放出づ
る。
放出が終了したら、パル１操作にＪ、り合金１および２
を切り換えて、今度はＩ’ｉ製水素ガス゛を合金１に吸
蔵させ、合金２に吸蔵された水素をｈ支出させることは
いうまでもない。 このような操作をくり返すことによ
り、ａ’ｌｉ純麿ホ累ノＩスが製造できる。 この際、
合金１からＴ４に出される初Ｉ！ＩＪのガスには、不純
物が多く含まれ（いるのぐ、バルブＳから系外に放出づ
る。
ぎわめて高側したとえは９９．９９９％以上の水素ガス
を得ることを望む場合は、水素吸蔵合金への吸蔵と放出
を、２段またはそれ以上、つまり２以上の合金の絹を用
意して、第一段から放出された水素ガスを第二段の合金
に吸蔵させてから放出させる、という１秤を重ねて処理
りるど好都合である。
を得ることを望む場合は、水素吸蔵合金への吸蔵と放出
を、２段またはそれ以上、つまり２以上の合金の絹を用
意して、第一段から放出された水素ガスを第二段の合金
に吸蔵させてから放出させる、という１秤を重ねて処理
りるど好都合である。
本発明によるときは、熱機関の効率にもよるが、粗製水
素ガスの圧縮に要する動力の、約３０％はどを水素吸蔵
に伴い発生ずるエネルギーで補充覆ることができる。
素ガスの圧縮に要する動力の、約３０％はどを水素吸蔵
に伴い発生ずるエネルギーで補充覆ることができる。
本発明には、さまざまな変更態様が可能であって、たと
えば熱交換後のＣＯ＋ ＣＨ４のもつ冷熱を圧縮後の１
］製水素ガスの冷７．ＩＩに使用Ｊることも有益である
し、他に利用できる排熱やＬＮＧなどの冷熱源が得られ
る場合、それらをとり入れて利用することにより、エネ
ルギー消費の節約の度合を高めることができる。
えば熱交換後のＣＯ＋ ＣＨ４のもつ冷熱を圧縮後の１
］製水素ガスの冷７．ＩＩに使用Ｊることも有益である
し、他に利用できる排熱やＬＮＧなどの冷熱源が得られ
る場合、それらをとり入れて利用することにより、エネ
ルギー消費の節約の度合を高めることができる。
図面は本発明のへ純度水素ガスの製造方法の１稈を示す
フローダイアグラムである。 特許出願人 大同特殊鋼株式会礼 代理人 弁理士 須 賀 総 大
フローダイアグラムである。 特許出願人 大同特殊鋼株式会礼 代理人 弁理士 須 賀 総 大
Claims (2)
- （１） 粗製水素ガスの温度を低下さＶイ）ことにより
ガス中の不純物を液化させ、気液分離して精製水素ガス
をＩＪｌこの精製水素ノｆスをしｘつ１こん水素吸蔵合
金に吸蔵させてから放出させることにＪ：つて、にり高
い純度の水素ガスを・１１フイ）ことからなり、水素吸
蔵合金への水素Ｑ）吸蔵に（’ｌ′−なう発熱を熱（幾
関ににり動ツノに変換し、この動力をガスの圧縮などに
利用することを１寺徴とＪ′る高純度水素ガスの製造方
法。 - （２） 熱機関の低温源として、水素ガスを放８１しつ
つあり、従つ−Ｃ熱を吸収しつつある水素吸蔵合金を利
用する特許請求の範囲第１項の製３古方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13135283A JPS6027602A (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | 高純度水素ガスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13135283A JPS6027602A (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | 高純度水素ガスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6027602A true JPS6027602A (ja) | 1985-02-12 |
Family
ID=15055921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13135283A Pending JPS6027602A (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | 高純度水素ガスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6027602A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0442801A (ja) * | 1990-06-08 | 1992-02-13 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 凝縮性ガスの分離方法及び装置 |
| CN106874630A (zh) * | 2017-03-28 | 2017-06-20 | 上海理工大学 | 基于电量消纳的区域电网新能源开发潜力评估方法 |
-
1983
- 1983-07-19 JP JP13135283A patent/JPS6027602A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0442801A (ja) * | 1990-06-08 | 1992-02-13 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 凝縮性ガスの分離方法及び装置 |
| CN106874630A (zh) * | 2017-03-28 | 2017-06-20 | 上海理工大学 | 基于电量消纳的区域电网新能源开发潜力评估方法 |
| CN106874630B (zh) * | 2017-03-28 | 2020-04-21 | 上海理工大学 | 基于电量消纳的区域电网新能源开发潜力评估方法 |
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