WO2024257735A1 - 生成システム - Google Patents

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WO2024257735A1
WO2024257735A1 PCT/JP2024/021085 JP2024021085W WO2024257735A1 WO 2024257735 A1 WO2024257735 A1 WO 2024257735A1 JP 2024021085 W JP2024021085 W JP 2024021085W WO 2024257735 A1 WO2024257735 A1 WO 2024257735A1
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path
gas
lock hopper
flammable gas
generation system
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PCT/JP2024/021085
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English (en)
French (fr)
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誠 當房
節男 大本
俊純 吉本
孝真 大宮
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 Heavy Industries Ltd
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Mitsubishi Power Ltd
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Publication date
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Priority claimed from JP2023175270A external-priority patent/JP2025065815A/ja
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd, Mitsubishi Power Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/745—Iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
    • C01B3/22—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • C01B3/24—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
    • C01B3/26—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons

Definitions

  • This disclosure relates to a generation system.
  • Patent Document 1 describes a dust collection device that removes solid matter generated when flammable gas is generated.
  • This dust collection device includes a filter device that removes solid matter from the flammable gas.
  • the filter device is connected to a lock hopper via a receiving valve. While the receiving valve is open, solid matter accumulates in the lock hopper from the filter. When the amount of solid matter accumulated in the lock hopper reaches a predetermined amount, the receiving valve is closed. Nitrogen is then supplied into the lock hopper as a non-flammable gas. The solid matter is then discharged from the lock hopper.
  • flammable gas flows into the lock hopper in addition to solids during the period when the receiving valve is open.
  • the flammable gas in the lock hopper cannot be effectively utilized.
  • a generation system that generates a target gas under pressure.
  • the target gas is a flammable gas
  • the system includes a lock hopper and a flammable gas path.
  • the lock hopper is configured to move solids from either inside or outside the generation system to the other, and is connected to the flammable gas path at a location other than the solid inlet and the solid outlet.
  • the flammable gas path is a path that takes the flammable gas in the lock hopper out of the lock hopper.
  • the downstream side of the flammable gas path is connected to an internal path in the generation system.
  • the internal path is a path from when the raw material for the target gas flows in to when the target gas flows out of the generation system.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a generation system according to a first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of the carbon discharge process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of the carbon discharge process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of the carbon discharge process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of the carbon discharge process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of the carbon discharge process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of the carbon discharge process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of the carbon discharge process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of the carbon discharge process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of the carbon discharge process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of the carbon discharge process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of a catalyst supply process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of a catalyst supply process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of a catalyst supply process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of a catalyst supply process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of a catalyst supply process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of a catalyst supply process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of a catalyst supply process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of a catalyst supply process according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing one step of a catalyst supply process according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a generation system according to a second embodiment.
  • FIG. 1 The configuration of a system for producing a target gas according to the present embodiment is shown in Fig. 1.
  • the system shown in Fig. 1 is a system for producing hydrogen using methane as a raw material.
  • methane supplied to the generation system is pressurized by a compressor 10 and supplied to a combustible gas supply path 50.
  • a raw gas path 12 is connected to the combustible gas supply path 50.
  • the methane in the raw gas path 12 is heated by a heat exchanger 14 and then supplied to a reactor 16.
  • the reactor 16 is a device that decomposes methane into hydrogen and carbon by thermal decomposition.
  • a catalyst is provided in the reactor 16.
  • the catalyst is iron.
  • the state of the catalyst is, as an example, a fluidized bed catalyst state.
  • the temperature of the reacting methane and catalyst is, for example, 750 to 900°C.
  • the pressure in the reactor 16 is higher than atmospheric pressure.
  • the pressure in the reactor 16 may be, for example, several ata to several tens of ata.
  • Hydrogen and carbon produced by pyrolysis in the reactor 16 and methane in the reactor 16 flow into the heat exchanger 14.
  • the mixture of methane and hydrogen and carbon flowing out of the heat exchanger 14 flow into a cyclone 20.
  • the cyclone 20 is a centrifugal separator that separates carbon from the mixture of the mixture and carbon.
  • the cyclone 20 is connected to a filter device 22. This is a device that captures carbon that could not be separated by the cyclone 20.
  • the mixture flowing out of the filter device 22 is compressed by a compressor 24 and then supplied to a hydrogen purification device 26.
  • the hydrogen purification device 26 is, for example, a PSA (Pressure Separation) device.
  • the hydrogen extracted from the mixture by the hydrogen purification device 26 is the hydrogen produced by the present system.
  • the hydrogen extracted by the hydrogen purification device 26 flows into the product gas path 25.
  • the methane separated by the hydrogen purification device 26 flows into the off-gas path 27.
  • An off-gas tank 29 is provided in the off-gas path 27.
  • the gas in the off-gas tank 29 is compressed by a compressor 28 and then returned to the raw gas path 12. Note that since hydrogen is used when separating methane in the hydrogen purification device 26, hydrogen flows into the compressor 28 in addition to methane.
  • the carbon separated from the mixture by the cyclone 20 and the filter device 22 flows into a feed hopper 30.
  • the feed hopper 30 is connected to a lock hopper 34 via an inlet valve 32.
  • the lock hopper 34 discharges the carbon into a storage tank 38 via a discharge valve 36.
  • the storage tank 38 is open to the atmosphere.
  • a flammable gas supply line 50 is connected to the lock hopper 34 via a flammable gas supply valve 52.
  • a non-flammable gas supply line 56 is also connected to the lock hopper 34 via a non-flammable gas supply valve 58. Nitrogen supplied to the system is pressurized by a compressor 54 and supplied to the non-flammable gas supply line 56.
  • the lock hopper 34 is connected to a product gas line 60 via a product gas valve 62.
  • the product gas line 60 is connected to an off-gas tank 29.
  • the lock hopper 34 is connected to a mixed gas line 64 via a mix valve 66.
  • a mixture of methane, hydrogen, and nitrogen is discharged from the lock hopper 34 to the mixed gas line 64. This mixture may be removed, for example, by combustion.
  • the lock hopper 34 is connected to a non-combustible gas discharge path 68 via a non-combustible gas discharge valve 70.
  • the non-combustible gas discharge path 68 is open to the atmosphere.
  • the solids discharged to the storage tank 38 contain not only carbon, but also a compound of iron and carbon, which acts as a catalyst.
  • the regenerator 40 extracts iron from this compound. The iron extracted by the regenerator 40 is combined with new iron being fed to the system and fed to the feed hopper 80.
  • the feed hopper 80 is connected to a lock hopper 84 via an inlet valve 82.
  • the lock hopper 84 is connected to the reactor 16 via a discharge valve 86.
  • a flammable gas supply path 90 is connected to the lock hopper 84 via a flammable gas supply valve 92.
  • the flammable gas supply path 90 is connected to the flammable gas supply path 50.
  • the lock hopper 84 is connected to a non-flammable gas supply path 94 via a non-flammable gas supply valve 96.
  • the non-flammable gas supply path 94 is connected to the non-flammable gas supply path 56.
  • the lock hopper 84 is connected to the produced gas path 100 via a produced gas valve 102.
  • the produced gas path 100 is connected to the off-gas tank 29.
  • the lock hopper 84 is connected to the mixed gas path 104 via a mixed valve 106.
  • a mixture of methane, hydrogen, and nitrogen is discharged from the lock hopper 84 to the mixed gas path 104.
  • the flammable gas in the mixture may be removed, for example, by combustion.
  • the lock hopper 84 is connected to the non-flammable gas discharge path 108 via a non-flammable gas discharge valve 110.
  • the non-flammable gas discharge path 108 is open to the atmosphere.
  • the control device 200 controls the above-mentioned generation system.
  • the control device 200 operates the inlet valve 32, the exhaust valve 36, the flammable gas supply valve 52, the non-flammable gas supply valve 58, the generated gas valve 62, the mixed valve 66, and the non-flammable gas exhaust valve 70.
  • the control device 200 also operates the inlet valve 82, the exhaust valve 86, the flammable gas supply valve 92, the non-flammable gas supply valve 96, the generated gas valve 102, the mixed valve 106, and the non-flammable gas exhaust valve 110.
  • the control device 200 includes a PU 202 and a storage device 204.
  • the PU 202 is a software processing device that includes at least one of a CPU, a GPU, and a TPU.
  • the storage device 204 stores a program that includes commands to open and close the above-mentioned 14 valves. The opening and closing control of the above-mentioned 14 valves is achieved by the PU 202 executing this program.
  • the pressure in the reactor 16 is higher than atmospheric pressure.
  • the pressure in the cyclone 20 and the pressure in the filter device 22 are also higher than atmospheric pressure.
  • the storage 38 is open to the atmosphere. Therefore, the lock hopper 34 is used to discharge carbon from the pressurized system, including the reactor 16, while maintaining the pressure in the pressurized system.
  • the carbon discharge process using the lock hopper 34 will be described below with reference to Figures 2 to 9. Note that the numbers in Figures 2 to 9 correspond to the chronological order of the steps.
  • FIG. 2 shows the state in which carbon 112 has accumulated in the lock hopper 34.
  • the open/closed states of the inlet valve 32, the exhaust valve 36, the flammable gas supply valve 52, the non-flammable gas supply valve 58, the product gas valve 62, the mixed valve 66, and the non-flammable gas exhaust valve 70 are shown in different colors. That is, the valves painted black indicate that they are closed, while the valves painted white indicate that they are open.
  • the valves painted black indicate that they are closed, while the valves painted white indicate that they are open.
  • the lock hopper 34 in the process of accumulating carbon 112 in the lock hopper 34, only the inlet valve 32 out of the seven valves is open. As a result, the carbon 112 that has flowed into the supply hopper 30 flows into the lock hopper 34.
  • the lock hopper 34 also receives a mixture of hydrogen and methane that has flowed out of the reactor 16.
  • FIG. 3 shows the process of depressurizing the lock hopper 34. This process is carried out on the condition that the state shown in FIG. 2 is reached. In this process, the PU 202 opens only the product gas valve 62 out of the seven valves. This causes the product gas, which is a mixture of hydrogen and methane in the lock hopper 34, to flow into the product gas path 60.
  • FIG. 4 shows the process of expelling the generated gas from the lock hopper 34.
  • This process follows the process shown in FIG. 3.
  • the PU 202 opens only the non-combustible gas supply valve 58 and the mixed gas valve 66 out of the seven valves. This causes nitrogen to flow from the non-combustible gas supply path 56 into the lock hopper 34. This causes the generated gas in the lock hopper 34 to flow out into the mixed gas path 64.
  • FIG. 5 shows the process of discharging carbon 112 from lock hopper 34. This process follows the process shown in FIG. 4. In this process, PU 202 opens only discharge valve 36 out of the seven valves. This causes carbon 112 to fall under the force of gravity into storage 38.
  • FIG. 6 shows the process of expelling oxygen from the lock hopper 34.
  • This process follows the process shown in FIG. 5.
  • the PU 202 opens only two of the seven valves, the non-flammable gas supply valve 58 and the non-flammable gas exhaust valve 70. This causes nitrogen to flow from the non-flammable gas supply path 56 into the lock hopper 34.
  • Oxygen flows into the lock hopper 34 from the exhaust port 34b in the process of FIG. 5. Therefore, this oxygen flows out into the non-flammable gas exhaust path 68 along with the flow of nitrogen into the lock hopper 34.
  • FIG. 7 shows the process of expelling nitrogen from the lock hopper 34. This process follows the process shown in FIG. 6. In this process, the PU 202 opens only two of the seven valves, the combustible gas supply valve 52 and the mixed gas valve 66. This causes methane to flow from the combustible gas supply valve 52 into the lock hopper 34. As a result, the nitrogen in the lock hopper 34 is discharged into the mixed gas path 64.
  • Figure 8 shows the process of pressurizing the lock hopper 34. This process follows the process shown in Figure 7.
  • the PU 202 opens only the combustible gas supply valve 52 out of the seven valves. This increases the methane loading concentration in the lock hopper 34, and the pressure in the lock hopper 34 increases. This process is for reducing the difference between the pressure in the lock hopper 34 and the pressure in the reactor 16. In this process, it is desirable to make the pressure in the supply hopper 30 equal to the pressure in the lock hopper 34.
  • FIG. 9 shows the process of depositing carbon in the lock hopper 34. This process follows the process shown in FIG. 8. In this process, the PU 202 opens only the inlet valve 32 out of the seven valves. This causes carbon to accumulate, resulting in the state shown in FIG. 2.
  • Catalyst supply processing Iron is supplied to the above-mentioned supply hopper 80 in a state open to the atmosphere.
  • a lock hopper 84 is used to supply the iron supplied under atmospheric pressure to a pressurized system including the reactor 16.
  • the catalyst supply process using the lock hopper 84 will be described below with reference to Figures 10 to 18. Note that the numbers in Figures 10 to 18 correspond to the chronological order of the steps.
  • Figure 10 shows the state in which iron 114 has been supplied as a catalyst into the supply hopper 80. In this state, all seven valves, the inlet valve 82, the exhaust valve 86, the combustible gas supply valve 92, the non-combustible gas supply valve 96, the product gas valve 102, the mixture valve 106, and the non-combustible gas exhaust valve 110, are closed.
  • FIG. 11 shows the process of supplying iron 114 to the lock hopper 84. This process is carried out on the condition that the state shown in FIG. 10 is met. In this process, the PU 202 opens only the inlet valve 82 out of the seven valves. This causes the iron 114 in the supply hopper 80 to fall by gravity into the inlet 84b of the lock hopper 84.
  • FIG. 12 shows the process of expelling oxygen from the lock hopper 84.
  • This process follows the process shown in FIG. 11.
  • the PU 202 opens only two of the seven valves, the non-flammable gas supply valve 96 and the non-flammable gas exhaust valve 110. This allows nitrogen to be supplied from the non-flammable gas supply valve 96 to the lock hopper 84.
  • Oxygen flows into the lock hopper 84 from the supply hopper 80 in the process shown in FIG. 11. This oxygen is exhausted from the non-flammable gas exhaust path 108 as nitrogen flows into the lock hopper 84.
  • FIG. 13 shows the process of expelling nitrogen from the lock hopper 84.
  • the process shown in FIG. 13 is a process that follows the process shown in FIG. 12.
  • the PU 202 opens only two of the seven valves, the combustible gas supply valve 92 and the mixed gas valve 106. This causes methane to flow from the combustible gas supply path 90 into the lock hopper 84. As a result, the nitrogen in the lock hopper 84 is expelled into the mixed gas path 104.
  • Figure 14 shows the process of pressurizing the inside of the lock hopper 84.
  • This process follows the process shown in Figure 13.
  • the PU 202 opens only the combustible gas supply valve 92 out of the seven valves. This causes methane to flow from the combustible gas supply path 90 into the lock hopper 84. This increases the concentration of methane in the lock hopper 84, thereby pressurizing the inside of the lock hopper 84.
  • This process is provided to reduce the difference between the pressure in the lock hopper 84 and the pressure in the reactor 16. In this process, it is desirable to equalize the pressure in the lock hopper 84 and the pressure downstream of the discharge valve 86.
  • FIG. 15 shows the process of supplying iron 114 to the reactor 16. This process follows the process shown in FIG. 14. In this process, the PU 202 opens only the discharge valve 86 out of the seven valves. This causes the iron 114 in the lock hopper 84 to be discharged from the lock hopper 84 by the action of gravity.
  • FIG. 16 shows the process of reducing the pressure in the lock hopper 84.
  • This process follows the process shown in FIG. 15.
  • the PU 202 opens only the product gas valve 102 out of the seven valves. This causes the product gas in the lock hopper 84 to flow into the product gas path 100.
  • the product gas flows into the lock hopper 84 from the reactor 16 side. Therefore, product gas is present in the lock hopper 84 when the process in FIG. 16 is started.
  • FIG. 17 shows the process of expelling the generated gas from the lock hopper 84.
  • This process follows the process shown in FIG. 16.
  • the PU 202 opens only two of the seven valves, the non-combustible gas supply valve 96 and the mixed gas valve 106. This causes nitrogen to flow from the non-combustible gas supply path 94 into the lock hopper 84. This expels the generated gas from the lock hopper 84 into the mixed gas path 104.
  • FIG. 18 shows the process of depressurizing the lock hopper 84. This process follows the process shown in FIG. 17. In this process, the PU 202 opens only the non-combustible gas exhaust valve 110 out of the seven valves. This causes the nitrogen in the lock hopper 84 to flow out into the non-combustible gas exhaust path 108, and the pressure in the lock hopper 84 becomes equivalent to atmospheric pressure.
  • Carbon is separated from the hydrogen, carbon, and methane flowing out of the reactor 16 by a cyclone 20 and a filter device 22.
  • the mixture of hydrogen and methane from which carbon has been separated is pressurized by a compressor 24 and then taken into a hydrogen purification device 26.
  • the hydrogen purification device 26 extracts hydrogen from the mixture. Due to the nature of the process of extracting hydrogen, the pressure in the product gas path 25 of the hydrogen purification device 26 is higher than the pressure in the off-gas path 27.
  • the methane and hydrogen that flow out from the lock hopper 34 to the product gas path 60 are supplied to the off-gas tank 29 provided in the off-gas path 27. Also, the methane and hydrogen that flow out from the lock hopper 84 to the product gas path 100 are supplied to the off-gas tank 29 provided in the off-gas path 27.
  • the pressure in the product gas paths 60, 100 is lower than the pressure in the product gas path 25. Therefore, in order to supply the mixture in the product gas paths 60, 100 to the product gas path 25, a new compressor is required.
  • the gas in the product gas paths 60, 100 is supplied to the off-gas path 27, which has a lower pressure than the product gas path 25. This allows the mixture in the product gas paths 60, 100 to be supplied to the off-gas path 27 without providing a new compressor. The mixture thus supplied is compressed by the compressor 28 and then returned to the reactor 16. Therefore, the mixture in the product gas paths 60, 100 can be effectively used for hydrogen generation in the hydrogen generation system according to this embodiment.
  • FIG. 19 A system for generating a target gas according to this embodiment is shown in Fig. 19.
  • Fig. 19 members corresponding to those shown in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals for the sake of convenience.
  • the hydrogen purification device 120 is a device that includes a separation membrane and separates hydrogen from the mixture.
  • the hydrogen separated by the hydrogen purification device 120 flows into a product gas path 25.
  • a compressor 124 is provided in the product gas path 25.
  • the methane separated by the hydrogen purification device 120 flows into the off-gas path 27 .
  • the pressure in the off-gas passage 27 is higher than the pressure in the product gas passage 25.
  • the pressure in the off-gas passage 27 is higher than the pressure in the produced gas passages 60 and 100. Therefore, in order to supply the mixture in the produced gas passages 60 and 100 to the off-gas passage 27, a new compressor needs to be provided. Therefore, in this embodiment, the produced gas passages 60 and 100 are connected to the product gas passage 25. As a result, the gas in the product gas passage 25 becomes hydrogen mixed with a small amount of methane. Therefore, the production system for the target gas according to this embodiment is suitable for producing a product that allows hydrogen to be mixed with a small amount of methane. An example of such a case is when the target gas is used as fuel for a gas turbine.
  • the gas to be generated corresponds to hydrogen.
  • the lock hopper, the flammable gas path, the solids, the inlet, and the outlet correspond to the lock hopper 34, the generated gas path 60, the carbon 112, the inlet 34a, and the outlet 34b, respectively.
  • the lock hopper, the flammable gas path, the solids, the inlet, and the outlet correspond to the lock hopper 84, the generated gas path 100, the iron 114, the inlet 84b, and the outlet 84a, respectively.
  • the separation device corresponds to the hydrogen purification device 26 in FIG. 1 and the hydrogen purification device 120 in FIG. 19.
  • the first and second paths correspond to the product gas path 25 and the off-gas path 27, respectively.
  • Lock hopper corresponds to lock hopper 34.
  • Lock hopper corresponds to lock hopper 84.
  • the flammable gas path connected to the path for generating the target gas in the generation system is not limited to the generated gas path 60, 100.
  • it may be the mixed gas path 64, 104. In that case, however, it is preferable to provide a device for separating and removing nitrogen in the mixed gas path.
  • downstream of the produced gas passages 60 and 100 may be connected to the off-gas passage 27 via a compressor.
  • the downstream of the generated gas path 60, 100 may be connected to the product gas path 25 via a compressor.
  • "About Hydrocarbons" The hydrocarbons to be thermally cracked are not limited to methane. For example, propane may be used.
  • the gas to be generated does not necessarily have to be hydrogen. In short, if there is a process for transferring solids from either inside or outside the generation system to the other, and flammable gas is mixed into the lock hopper, the flammable gas can be recovered in the manner described in the above embodiment.
  • the control device is not limited to a device that executes software processing.
  • it may be equipped with a dedicated hardware circuit such as an ASIC that executes at least a part of the processing executed in the above embodiment.
  • the control device may include a processing circuit having any of the following configurations (a) to (c).
  • a processing circuit that includes a dedicated hardware circuit that executes all of the above processing there may be a plurality of software execution devices that include a processing device and a program storage device. Also, there may be a plurality of dedicated hardware circuits.
  • a generation system that generates a target gas under pressure, the target gas being a flammable gas, comprising a lock hopper and a flammable gas path, the lock hopper being configured to move solids from either inside or outside the generation system to the other, and a location other than the solid inlet and the solid outlet being connected to the flammable gas path, the flammable gas path being a path for taking the flammable gas in the lock hopper out of the lock hopper, the downstream side of the flammable gas path being connected to an internal path in the generation system, the internal path being a path from when the raw material for the target gas flows in to when the target gas flows out of the generation system.
  • the flammable gas that flows out from the lock hopper into the flammable gas path is supplied to the internal path. Therefore, the flammable gas that flows into the lock hopper can be contributed to the production volume of the target gas generated by the generation system. This makes it possible to increase the generation efficiency, which is the ratio of the target gas to the raw material supplied to the generation system.
  • Solution 2 The generation system according to Solution 1 above, comprising a separation device configured to separate the target gas from the supplied gas, and connected to a first path into which the target gas flows and a second path into which residual gas generated when separating the target gas flows, the downstream of the second path being connected to a path other than the first path among the internal paths, and the flammable gas path being connected to the path with the lower pressure among the first path and the second path.
  • a separation device configured to separate the target gas from the supplied gas, and connected to a first path into which the target gas flows and a second path into which residual gas generated when separating the target gas flows, the downstream of the second path being connected to a path other than the first path among the internal paths, and the flammable gas path being connected to the path with the lower pressure among the first path and the second path.
  • the pressure in either the first or second path becomes higher than the pressure in the other path.
  • a compressor is required to increase the pressure of the flammable gas in the flammable gas path in order to flow the flammable gas in the flammable gas path into that path.
  • the flammable gas path is connected to the path with the lower pressure between the first path and the second path. This makes it possible to supply the flammable gas in the flammable gas path to a specified path without providing a compressor for increasing the pressure of the flammable gas in the flammable gas path.
  • Solution 3 The generation system described in Solution 2 above, in which the pressure in the second path is lower than the pressure in the first path, the second path is connected to a compressor, and the compressor is configured to return the pressurized gas to a path upstream of the first path among the internal paths.
  • the flammable gas in the flammable gas path is returned to a path upstream of the first path among the internal paths. Therefore, the flammable gas in the flammable gas path can be used as a raw material for generating the target gas to be generated. Moreover, by utilizing the compressor for returning the residual gas discharged from the separation device to the upstream side of the generation system, the flammable gas in the flammable gas path can be returned to the upstream side of the generation system.
  • Solution 4 A generation system as described in Solution 2 above, in which the pressure in the first path is lower than the pressure in the second path, and the flammable gas flowing from the lock hopper to the flammable gas path contains the gas to be generated.
  • the flammable gas in the flammable gas path merges with the target gas separated by the separation device. Therefore, the production volume of the target gas generated by the generation system can be increased compared to when the flammable gas is not merged.
  • the generation system is a system that thermally decomposes hydrocarbons to generate hydrogen as the target gas
  • the lock hopper is configured to move the carbon generated by the thermal decomposition outside the generation system
  • the flammable gas flowing into the flammable gas path is a mixture of the hydrogen and the hydrocarbons.
  • the generation system is described in any one of Solutions 1 to 4 above.
  • the generation system is a system that thermally decomposes hydrocarbons to generate hydrogen as the target gas
  • the lock hopper is configured to move a catalyst for the thermal decomposition from outside the generation system to a reactor that performs the thermal decomposition
  • the combustible gas that flows into the combustible gas path is a mixture of the hydrogen that has flowed back from the reactor side and the hydrocarbons.
  • the generation system is described in any one of Solutions 1 to 4 above.
  • the hydrocarbons and hydrogen in the reactor flow back into the lock hopper.
  • the recovered mixture can contribute to increasing the production volume of the target gas produced by the production system.

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Abstract

生成システムは、加圧された状態で生成対象ガスを生成する。生成対象ガスは、可燃性のガスである。生成システムは、ロックホッパ（３４）と、可燃性ガス経路と、を備える。ロックホッパは、生成システム内および生成システム外のいずれか一方から他方に固体を移動させるように構成されて且つ、固体の導入口および固体の排出口とは別の箇所が可燃性ガス経路に接続されている。可燃性ガス経路は、ロックホッパ内の可燃性ガスをロックホッパの外に取り出す経路である。可燃性ガス経路の下流側は、生成システムにおける内部経路に接続されている。

Description

生成システム
　本開示は、生成システムに関する。
　たとえば下記特許文献１には、可燃性ガスを生成する際に生成される固形物を除去する集塵装置が記載されている。この集塵装置は、可燃性ガスから固形物を取り除くフィルタ装置を備える。そしてフィルタ装置は、受け入れ弁を介してロックホッパに接続されている。受け入れ弁が開状態となっている期間に、フィルタからロックホッパに固形物が蓄積する。ロックホッパに蓄積された固形物が所定量に達すると、受け入れ弁が閉じられる。そしてロックホッパ内に不燃性ガスとしての窒素が供給される。その後、ロックホッパから固形物が排出される。
特開２０１７－１１０１６６号公報
　上記装置では、受け入れ弁が開状態となる期間に、ロックホッパに固形物に加えて可燃性ガスが流入する。しかし、上記装置の場合、ロックホッパ内の可燃性ガスを有効利用できない。
　本開示の一態様では、加圧された状態で生成対象ガスを生成する生成システムを提供する。前記生成対象ガスは、可燃性のガスであり、ロックホッパと、可燃性ガス経路と、を備える。前記ロックホッパは、前記生成システム内および前記生成システム外のいずれか一方から他方に固体を移動させるように構成されて且つ、前記固体の導入口および前記固体の排出口とは別の箇所が可燃性ガス経路に接続されている。前記可燃性ガス経路は、前記ロックホッパ内の可燃性ガスを前記ロックホッパの外に取り出す経路である。前記可燃性ガス経路の下流側は、前記生成システムにおける内部経路に接続されている。前記内部経路は、前記生成システムにおいて前記生成対象ガスの原料が流入してから前記生成対象ガスが流出するまでの経路である。
第１の実施形態にかかる生成システムの構成を示す図である。 同実施形態にかかる炭素排出処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる炭素排出処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる炭素排出処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる炭素排出処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる炭素排出処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる炭素排出処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる炭素排出処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる炭素排出処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる触媒供給処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる触媒供給処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる触媒供給処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる触媒供給処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる触媒供給処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる触媒供給処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる触媒供給処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる触媒供給処理の一工程を示す図である。 同実施形態にかかる触媒供給処理の一工程を示す図である。 第２の実施形態にかかる生成システムの構成を示す図である。
　＜第１の実施形態＞
　以下、第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
　「システム構成」
　図１に、本実施形態にかかる生成対象ガスの生成システムの構成を示す。図１に示すシステムは、メタンを原料として水素を生成するシステムである。
　図１に示すように、生成システムに供給されるメタンは圧縮機１０にて昇圧されて可燃性ガス供給経路５０に供給される。可燃性ガス供給経路５０には、原料ガス経路１２が接続されている。原料ガス経路１２内のメタンは、熱交換器１４によって加熱された後、反応器１６に供給される。反応器１６は、熱分解によってメタンを水素と炭素とに分解する装置である。反応器１６には、触媒が設けられている。触媒は、一例として、鉄である。反応器１６において、触媒の状態は、一例として流動床触媒の状態とされる。反応器１６内において、反応するメタンおよび触媒の温度は、たとえば、７５０～９００°Ｃとされる。また、反応器１６内の圧力は、大気圧よりも高い。反応器１６内の圧力は、たとえば数ａｔａ～数十ａｔａであってもよい。
　反応器１６において熱分解により生成された水素および炭素と、反応器１６内のメタンとは、熱交換器１４へと流入する。熱交換器１４から流出したメタンおよび水素の混合気と、炭素とは、サイクロン２０に流入する。サイクロン２０は、混合気と炭素との混合物から炭素を分離する遠心分離装置である。サイクロン２０は、フィルタ装置２２に接続されている。これは、サイクロン２０によっては分離できなかった炭素を捕捉する装置である。フィルタ装置２２から流出する混合気は、圧縮機２４によって圧縮された後、水素精製装置２６に供給される。水素精製装置２６は、一例として、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
　Ｓｗｉｎｇ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）である。水素精製装置２６によって混合気から抽出された水素が、本システムによって生成される水素である。水素精製装置２６によって抽出された水素は、製品ガス経路２５に流出する。
　水素精製装置２６によって分離されたメタンは、オフガス経路２７に流出する。オフガス経路２７には、オフガスタンク２９が設けられている。オフガスタンク２９内の気体は、圧縮機２８によって圧縮された後、原料ガス経路１２に戻される。なお、水素精製装置２６においてメタンを分離する際に水素が利用されることから、圧縮機２８には、メタンに加えて水素が流入する。
　サイクロン２０およびフィルタ装置２２によって混合気から分離された炭素は、供給ホッパ３０へと流入する。供給ホッパ３０は、導入バルブ３２を介してロックホッパ３４に接続されている。ロックホッパ３４は、排出バルブ３６を介して炭素を貯蔵庫３８に排出する。貯蔵庫３８は、大気開放されている。
　ロックホッパ３４には、可燃性ガス供給バルブ５２を介して可燃性ガス供給経路５０が接続されている。また、ロックホッパ３４には、不燃性ガス供給バルブ５８を介して不燃性ガス供給経路５６が接続されている。不燃性ガス供給経路５６には、システムに供給される窒素が圧縮機５４によって昇圧されて供給される。
　ロックホッパ３４は、生成ガスバルブ６２を介して生成ガス経路６０に接続されている。生成ガス経路６０は、オフガスタンク２９に接続されている。ロックホッパ３４は、混在バルブ６６を介して混在ガス経路６４に接続されている。混在ガス経路６４には、ロックホッパ３４から、メタン、水素、および窒素の混合気が排出される。この混合気は、たとえば燃焼によって除去してもよい。
　ロックホッパ３４は、不燃性ガス排出バルブ７０を介して不燃性ガス排出経路６８に接続されている。不燃性ガス排出経路６８は、大気開放されている。
　貯蔵庫３８に排出される固体には、厳密には、炭素のみならず、触媒である鉄と炭素との化合物が含まれる。再生装置４０は、この化合物から鉄を抽出する。再生装置４０によって抽出された鉄は、システムに新たに供給される鉄と合流して供給ホッパ８０に供給される。
　供給ホッパ８０は、導入バルブ８２を介してロックホッパ８４に接続されている。ロックホッパ８４は、排出バルブ８６を介して反応器１６に接続されている。
　ロックホッパ８４には、可燃性ガス供給バルブ９２を介して可燃性ガス供給経路９０が接続されている。可燃性ガス供給経路９０は可燃性ガス供給経路５０に接続されている。ロックホッパ８４は、不燃性ガス供給バルブ９６を介して不燃性ガス供給経路９４に接続されている。不燃性ガス供給経路９４は、不燃性ガス供給経路５６に接続されている。
　ロックホッパ８４は、生成ガスバルブ１０２を介して生成ガス経路１００に接続されている。生成ガス経路１００は、オフガスタンク２９に接続されている。ロックホッパ８４は、混在バルブ１０６を介して混在ガス経路１０４に接続されている。混在ガス経路１０４には、ロックホッパ８４から、メタン、水素、および窒素の混合気が排出される。なお、これら混合気内の可燃性ガスは、たとえば燃焼除去してもよい。ロックホッパ８４は、不燃性ガス排出バルブ１１０を介して不燃性ガス排出経路１０８に接続されている。不燃性ガス排出経路１０８は、大気開放されている。
　制御装置２００は、上述の生成システムを制御対象とする。制御装置２００は、導入バルブ３２、排出バルブ３６、可燃性ガス供給バルブ５２、不燃性ガス供給バルブ５８、生成ガスバルブ６２、混在バルブ６６、および不燃性ガス排出バルブ７０を操作する。また、制御装置２００は、導入バルブ８２、排出バルブ８６、可燃性ガス供給バルブ９２、不燃性ガス供給バルブ９６、生成ガスバルブ１０２、混在バルブ１０６および不燃性ガス排出バルブ１１０を操作する。
　制御装置２００は、ＰＵ２０２および記憶装置２０４を備えている。ＰＵ２０２は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、およびＴＰＵ等の少なくとも１つを備えるソフトウェア処理装置である。記憶装置２０４には、上記１４個のバルブを開閉する指令を含んだプログラムが記憶されている。このプログラムをＰＵ２０２が実行することにより、上記１４個のバルブの開閉制御が実現される。
　「炭素排出処理」
　上述したように、反応器１６内の圧力は、大気圧よりも高い。これにより、サイクロン２０内の圧力およびフィルタ装置２２内の圧力も大気圧よりも高い。一方、貯蔵庫３８は、大気開放されている。そのため、反応器１６を含む加圧系内の圧力を維持しつつ、炭素を加圧系から排出するために、上記ロックホッパ３４が利用される。以下では、ロックホッパ３４を用いた炭素の排出処理について図２～図９を用いて説明する。なお、図２～図９の図番は、工程の時系列に従っている。
　図２は、ロックホッパ３４に炭素１１２が蓄積された状態を示す。図２には、導入バルブ３２、排出バルブ３６、可燃性ガス供給バルブ５２、不燃性ガス供給バルブ５８、生成ガスバルブ６２、混在バルブ６６、および不燃性ガス排出バルブ７０の開閉状態を色分けして示している。すなわち、黒塗りのバルブは、閉状態であることを示す一方、白塗りのバルブは、開状態であることを示す。図２に示すように、ロックホッパ３４に炭素１１２を蓄積する工程においては、上記７個のバルブのうちの導入バルブ３２のみが開状態となっている。これにより、供給ホッパ３０に流入した炭素１１２は、ロックホッパ３４に流入する。なお、ロックホッパ３４には、さらに、反応器１６から流出した水素およびメタンの混合気も流入する。
　図３は、ロックホッパ３４内を減圧する工程を示す。この工程は、図２に示した状態となることを条件に実行される工程である。この工程では、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの生成ガスバルブ６２のみが開状態とされる。これにより、ロックホッパ３４内の水素およびメタンの混合気である生成ガスが生成ガス経路６０に流出する。
　図４は、ロックホッパ３４から上記生成ガスを追い出す工程を示す。この工程は、図３に示した工程に続く工程である。この工程では、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの不燃性ガス供給バルブ５８および混在バルブ６６のみが開状態とされる。これにより、不燃性ガス供給経路５６からロックホッパ３４に窒素が流入する。これにより、ロックホッパ３４内の生成ガスが混在ガス経路６４へと流出する。
　図５は、炭素１１２をロックホッパ３４から排出する工程である。この工程は、図４に示した工程に続く工程である。この工程では、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの排出バルブ３６のみが開状態とされる。これにより、炭素１１２は、重力の作用に従って、貯蔵庫３８へと落下する。
　図６に、ロックホッパ３４内の酸素を追い出す工程を示す。この工程は、図５に示した工程に続く工程である。この工程では、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの不燃性ガス供給バルブ５８と不燃性ガス排出バルブ７０との２つのみが開状態とされる。これにより、不燃性ガス供給経路５６からロックホッパ３４に窒素が流入する。ロックホッパ３４には、図５の工程において排出口３４ｂから酸素が流入している。そのため、この酸素は、ロックホッパ３４への窒素の流入に伴って不燃性ガス排出経路６８へと流出する。
　図７に、ロックホッパ３４から窒素を追い出す工程を示す。この工程は、図６に示した工程に続く工程である。この工程では、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの可燃性ガス供給バルブ５２と混在バルブ６６との２つのみが開状態とされる。これにより、可燃性ガス供給バルブ５２からロックホッパ３４へとメタンが流入する。そのため、ロックホッパ３４内の窒素が混在ガス経路６４に排出される。
　図８に、ロックホッパ３４内を加圧する工程を示す。この工程は、図７に示した工程に続く工程である。この工程では、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの可燃性ガス供給バルブ５２のみが開状態とされる。これにより、ロックホッパ３４内のメタンの充填濃度が上昇し、ロックホッパ３４内の圧力が上昇する。この工程は、ロックホッパ３４内の圧力と反応器１６内の圧力との差を低減するための工程である。この工程では、供給ホッパ３０内の圧力とロックホッパ３４内の圧力とを等しくすることが望ましい。
　図９に、ロックホッパ３４に炭素を堆積する工程を示す。この工程は、図８に示した工程に続く工程である。この工程では、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの導入バルブ３２のみが開状態とされる。これにより、炭素が蓄積されることにより、図２に示した状態となる。
　「触媒の供給処理」
　上述した供給ホッパ８０には、大気開放された状態で、鉄が供給される。大気圧下で供給される鉄を反応器１６を備える加圧系に供給するために、ロックホッパ８４が利用される。以下では、ロックホッパ８４を用いた触媒の供給処理について図１０～図１８を用いて説明する。なお、図１０～図１８の図番は、工程の時系列に従っている。
　図１０は、供給ホッパ８０内に触媒としての鉄１１４が供給された状態を示す。この状態では、導入バルブ８２、排出バルブ８６、可燃性ガス供給バルブ９２、不燃性ガス供給バルブ９６、生成ガスバルブ１０２、混在バルブ１０６および不燃性ガス排出バルブ１１０の７個のバルブの全てが閉状態とされている。
　図１１は、鉄１１４をロックホッパ８４に供給する工程を示す。この工程は、図１０の状態となることを条件に実行される。この工程では、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの導入バルブ８２のみが開状態とされる。これにより、供給ホッパ８０内の鉄１１４は、重力の作用によってロックホッパ８４の導入口８４ｂへと落下する。
　図１２は、ロックホッパ８４内の酸素を追い出す工程を示す。この工程は、図１１に示した工程に続く工程である。この工程では、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの不燃性ガス供給バルブ９６および不燃性ガス排出バルブ１１０の２つのバルブのみが開状態とされる。これにより、不燃性ガス供給バルブ９６からロックホッパ８４へと窒素が供給される。ロックホッパ８４には、図１１に示した工程において供給ホッパ８０から酸素が流入している。この酸素は、ロックホッパ８４への窒素の流入に伴って、不燃性ガス排出経路１０８から排出される。
　図１３は、ロックホッパ８４内の窒素を追い出す工程を示す。図１３に示す工程は、図１２に示した工程に続く工程である。この工程では、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの可燃性ガス供給バルブ９２および混在バルブ１０６の２つバルブのみが開状態とされる。これにより、可燃性ガス供給経路９０からロックホッパ８４にメタンが流入する。そのため、ロックホッパ８４内の窒素が混在ガス経路１０４に追い出される。
　図１４に、ロックホッパ８４内を加圧する工程を示す。この工程は、図１３に示した工程に続く工程である。この工程では、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの可燃性ガス供給バルブ９２のみが開状態とされる。これにより、可燃性ガス供給経路９０からロックホッパ８４にメタンが流入する。これにより、ロックホッパ８４内のメタンの濃度が上昇することによって、ロックホッパ８４内が加圧される。この工程は、ロックホッパ８４内の圧力と反応器１６内の圧力との差を低減するために設けられている。この工程において、ロックホッパ８４内の圧力と排出バルブ８６の下流の圧力とを等しくすることが望ましい。
　図１５に、鉄１１４を反応器１６に供給する工程を示す。この工程は、図１４に示した工程に続く工程である。この工程では、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの排出バルブ８６のみが開状態とされる。これにより、ロックホッパ８４内の鉄１１４が重力の作用によりロックホッパ８４から排出される。
　図１６に、ロックホッパ８４内の圧力を低下させる工程を示す。この工程は、図１５に示した工程に続く工程である。この工程においては、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの生成ガスバルブ１０２のみが開状態とされる。これにより、ロックホッパ８４内の生成ガスが生成ガス経路１００に流出する。なお、図１５に示した工程では、反応器１６側から生成ガスがロックホッパ８４内に流入する。そのため、図１６の工程が開始される時点においてロックホッパ８４には、生成ガスが存在する。
　図１７に、ロックホッパ８４内の生成ガスを追い出す工程を示す。この工程は、図１６に示した工程に続く工程である。この工程では、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの不燃性ガス供給バルブ９６および混在バルブ１０６の２つのバルブのみが開状態とされる。これにより、不燃性ガス供給経路９４からロックホッパ８４へと窒素が流入する。これにより、ロックホッパ８４内の生成ガスが混在ガス経路１０４に追い出される。
　図１８に、ロックホッパ８４内を減圧する工程を示す。この工程は、図１７に示した工程に続く工程である。この工程では、ＰＵ２０２により、７個のバルブのうちの不燃性ガス排出バルブ１１０のみが開状態とされる。これにより、ロックホッパ８４内の窒素が不燃性ガス排出経路１０８へと流出することによって、ロックホッパ８４内の圧力が大気圧相当となる。
　「本実施形態の作用および効果」
　反応器１６から流出する水素、炭素およびメタンから、サイクロン２０およびフィルタ装置２２によって、炭素が分離される。そして、炭素が分離された後の水素およびメタンの混合気は、圧縮機２４によって昇圧された後、水素精製装置２６に取り込まれる。水素精製装置２６は、混合気から水素を抽出する。水素精製装置２６は、水素を抽出する処理の性質上、製品ガス経路２５内の圧力の方が、オフガス経路２７内の圧力よりも高くなる。
　一方、ロックホッパ３４から生成ガス経路６０に流出したメタンおよび水素は、オフガス経路２７に設けられたオフガスタンク２９に供給される。また、ロックホッパ８４から生成ガス経路１００に流出したメタンおよび水素は、オフガス経路２７に設けられたオフガスタンク２９に供給される。
　ここで、生成ガス経路６０，１００内の圧力は、製品ガス経路２５内の圧力よりも低い。そのため、生成ガス経路６０，１００内の混合気を製品ガス経路２５に供給するためには、新たに圧縮機が必要となる。これに対し、本実施形態では、生成ガス経路６０，１００内の気体を、製品ガス経路２５と比較して圧力が低いオフガス経路２７に供給する。これにより、圧縮機を新たに設けることなく、生成ガス経路６０，１００内の混合気をオフガス経路２７へと供給できる。こうして供給された混合気は、圧縮機２８によって圧縮された後、反応器１６に戻される。そのため、生成ガス経路６０，１００内の混合気を、本実施形態にかかる水素の生成システムにおける水素の生成に有効利用できる。
　＜第２の実施形態＞
　以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
　図１９に、本実施形態にかかる生成対象ガスの生成システムを示す。なお、図１９において、図１に示した部材に対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。
　本実施形態では、フィルタ装置２２から流出した水素とメタンとの混合気は、圧縮機２４によって昇圧された後、水素精製装置１２０に供給される。水素精製装置１２０は、分離膜を備えて混合気から水素を分離する装置である。水素精製装置１２０によって分離された水素は、製品ガス経路２５に流出する。製品ガス経路２５には、圧縮機１２４が設けられている。
　また、水素精製装置１２０によって分離されたメタンは、オフガス経路２７に流出する。
　オフガス経路２７内の圧力は、製品ガス経路２５内の圧力と比較して高い。特に、オフガス経路２７内の圧力は、生成ガス経路６０，１００内の圧力よりも高い。そのため、生成ガス経路６０，１００内の混合気をオフガス経路２７に供給するためには、新たに圧縮機を設ける必要がある。そこで本実施形態では、生成ガス経路６０，１００を製品ガス経路２５に接続する。これにより、製品ガス経路２５内の気体は、水素に微量のメタンが混入したものとなる。そのため、本実施形態にかかる生成対象ガスの生成システムは、水素に微量のメタンが混ざることを許容する製品を製造する場合に適している。なお、こうした場合としては、たとえば生成対象ガスが、ガスタービンの燃料となる場合等がある。
　＜対応関係＞
　上記実施形態における事項と、下記「付記」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「付記」の欄に記載した解決策の番号毎に、対応関係を示している。
　［１］生成対象ガスは、水素に対応する。ロックホッパ、可燃性ガス経路、固体、導入口および排出口は、それぞれ、ロックホッパ３４、生成ガス経路６０、炭素１１２、導入口３４ａおよび排出口３４ｂに対応する。また、ロックホッパ、可燃性ガス経路、固体、導入口および排出口は、それぞれ、ロックホッパ８４、生成ガス経路１００、鉄１１４、導入口８４ｂおよび排出口８４ａに対応する。
　［２］分離装置は、図１の水素精製装置２６および図１９の水素精製装置１２０に対応する。第１経路、および第２経路は、それぞれ、製品ガス経路２５、およびオフガス経路２７に対応する。
　［３］解決策３に記載した事項は、図１に対応する。「内部経路のうちの前記第１経路よりも上流側の経路」は、原料ガス経路１２に対応する。
　［４］解決策４に記載した事項は、図１９に対応する。
　［５］ロックホッパは、ロックホッパ３４に対応する。
　［６］ロックホッパは、ロックホッパ８４に対応する。
　＜その他の実施形態＞
　なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
　「可燃性ガス経路について」
　・生成システムにおいて生成対象ガスを生成する経路に接続される可燃性ガス経路としては、生成ガス経路６０，１００に限らない。たとえば混在ガス経路６４，１０４であってもよい。ただし、その場合、混在ガス経路の途中に窒素を分離して除去する装置を備えることが望ましい。
　「可燃性ガス経路の下流側の接続先について」
　・図１９において、生成ガス経路６０，１００の下流を、圧縮機を介してオフガス経路２７に接続してもよい。
　・図１において、生成ガス経路６０，１００の下流を、圧縮機を介して製品ガス経路２５に接続してもよい。
　「炭化水素について」
　・熱分解の対象とされる炭化水素としては、メタンに限らない。たとえばプロパンであってもよい。
　「生成対象ガスについて」
　・生成対象ガスが水素であることも必須ではない。要は、生成システム内および生成システム外のいずれか一方から他方に固体を移動させる工程を有して且つ、ロックホッパ内に可燃性ガスが混入する場合には、上記実施形態の要領で可燃性ガスを回収できる。
　「制御装置について」
　制御装置としては、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態において実行される処理の少なくとも一部を実行するたとえばＡＳＩＣ等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成を備える処理回路を含んでいればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶する記憶装置等のプログラム格納装置とを備える処理回路。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える処理回路。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える処理回路。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置は、複数であってもよい。また、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。
　＜付記＞
　解決策１．加圧された状態で生成対象ガスを生成する生成システムにおいて、前記生成対象ガスは、可燃性のガスであり、ロックホッパと、可燃性ガス経路と、を備え、前記ロックホッパは、前記生成システム内および前記生成システム外のいずれか一方から他方に固体を移動させるように構成されて且つ、前記固体の導入口および前記固体の排出口とは別の箇所が可燃性ガス経路に接続されており、前記可燃性ガス経路は、前記ロックホッパ内の可燃性ガスを前記ロックホッパの外に取り出す経路であり、前記可燃性ガス経路の下流側は、前記生成システムにおける内部経路に接続されており、前記内部経路は、前記生成システムにおいて前記生成対象ガスの原料が流入してから前記生成対象ガスが流出するまでの経路である生成システム。
　上記構成では、ロックホッパから可燃性ガス経路に流出した可燃性ガスは、内部経路に供給される。そのため、ロックホッパに流入した可燃性ガスを、生成システムによって生成される生成対象ガスの生産量に寄与させることができる。そのため、生成システムに供給される原料に対する生成対象ガスの比率である生成効率を高めることができる。
　解決策２．分離装置を備え、前記分離装置は、供給された気体から前記生成対象ガスを分離するように構成されて且つ、前記生成対象ガスが流入する第１経路と、前記生成対象ガスを分離する際に生じた残余ガスが流入する第２経路と、に接続されており、前記第２経路の下流は、前記内部経路のうちの前記第１経路とは別の経路に接続されており、前記可燃性ガス経路は、前記第１経路および前記第２経路のうちの圧力が低い方の経路に接続されている上記解決策１記載の生成システム。
　分離装置において生成対象ガスを分離することに起因して、第１経路と第２経路とのいずれか一方の経路の圧力が他方の経路の圧力よりも高くなる。ここで、可燃性ガス経路を圧力の高い方の経路に接続する場合には、可燃性ガス経路内の可燃性ガスをその経路に流出させるには、可燃性ガス経路内の可燃性ガスを昇圧する圧縮機が必要となる。
　そこで上記構成では、可燃性ガス経路を、第１経路および第２経路のうちの圧力が低い方の経路に接続する。これにより、可燃性ガス経路内の可燃性ガスを昇圧するための圧縮機を設けることなく、可燃性ガス経路内の可燃性ガスを所定の経路に供給できる。
　解決策３．前記第２経路内の圧力は、前記第１経路内の圧力よりも低く、前記第２経路は、圧縮機に接続されており、前記圧縮機は、昇圧したガスを前記内部経路のうちの前記第１経路よりも上流側の経路に戻すように構成されている上記解決策２記載の生成システム。
　上記構成では、可燃性ガス経路内の可燃性ガスが、内部経路のうちの第１経路よりも上流側の経路に戻される。そのため、可燃性ガス経路内の可燃性ガスを、生成対象ガスを生成する原料とすることができる。しかも、分離装置から排出される残余ガスを生成システムの上流側に戻すための圧縮機を流用することによって、可燃性ガス経路内の可燃性ガスを生成システムの上流側に戻すことができる。
　解決策４．前記第１経路内の圧力は、前記第２経路内の圧力よりも低く、前記ロックホッパから前記可燃性ガス経路に流出する前記可燃性ガスは、前記生成対象ガスを含む上記解決策２記載の生成システム。
　上記構成では、可燃性ガス経路内の可燃性ガスが、分離装置によって分離された生成対象ガスに合流する。そのため、合流させない場合と比較して、生成システムによって生成される生成対象ガスの生産量を増やせる。
　解決策５．前記生成システムは、炭化水素を熱分解して前記生成対象ガスとしての水素を生成するシステムであり、前記ロックホッパは、前記熱分解して生じた炭素を前記生成システムの外に移動させるように構成され、前記可燃性ガス経路に流入する前記可燃性ガスは、前記水素と前記炭化水素との混合気である上記解決策１～４のいずれか１つに記載の生成システム。
　熱分解して生じた炭素をロックホッパを介して生成システムの外部に移動させる際には、ロックホッパ内に炭化水素と水素との混合気が流入する。その混合気を可燃性ガス経路を介して回収することにより、ロックホッパ内の混合気を、生成システムによって生成される生成対象ガスの生産量の増加に寄与させることができる。
　解決策６．前記生成システムは、炭化水素を熱分解して前記生成対象ガスとしての水素を生成するシステムであり、前記ロックホッパは、前記熱分解のための触媒を前記生成システムの外から前記熱分解を行う反応器へと移動させるように構成され、前記可燃性ガス経路に流入する前記可燃性ガスは、前記反応器側から逆流した前記水素と前記炭化水素との混合気である上記解決策１～４のいずれか１つに記載の生成システム。
　触媒を反応器に供給する際には、ロックホッパに反応器内の炭化水素および水素が逆流する。この炭化水素および水素を可燃性ガス経路を介して回収することにより、回収された混合気を、生成システムによって生成される生成対象ガスの生産量の増加に寄与させることができる。

Claims (6)

  1. 　加圧された状態で生成対象ガスを生成する生成システムにおいて、
    　前記生成対象ガスは、可燃性のガスであり、
    　ロックホッパと、可燃性ガス経路と、を備え、
    　前記ロックホッパは、前記生成システム内および前記生成システム外のいずれか一方から他方に固体を移動させるように構成されて且つ、前記固体の導入口および前記固体の排出口とは別の箇所が可燃性ガス経路に接続されており、
    　前記可燃性ガス経路は、前記ロックホッパ内の可燃性ガスを前記ロックホッパの外に取り出す経路であり、
    　前記可燃性ガス経路の下流側は、前記生成システムにおける内部経路に接続されており、
    　前記内部経路は、前記生成システムにおいて前記生成対象ガスの原料が流入してから前記生成対象ガスが流出するまでの経路である生成システム。
  2. 　分離装置を備え、
    　前記分離装置は、供給された気体から前記生成対象ガスを分離するように構成されて且つ、前記生成対象ガスが流入する第１経路と、前記生成対象ガスを分離する際に生じた残余ガスが流入する第２経路と、に接続されており、
    　前記第２経路の下流は、前記内部経路のうちの前記第１経路とは別の経路に接続されており、
    　前記可燃性ガス経路は、前記第１経路および前記第２経路のうちの圧力が低い方の経路に接続されている請求項１記載の生成システム。
  3. 　前記第２経路内の圧力は、前記第１経路内の圧力よりも低く、
    　前記第２経路は、圧縮機に接続されており、
    　前記圧縮機は、昇圧したガスを前記内部経路のうちの前記第１経路よりも上流側の経路に戻すように構成されている請求項２記載の生成システム。
  4. 　前記第１経路内の圧力は、前記第２経路内の圧力よりも低く、
    　前記ロックホッパから前記可燃性ガス経路に流出する前記可燃性ガスは、前記生成対象ガスを含む請求項２記載の生成システム。
  5. 　前記生成システムは、炭化水素を熱分解して前記生成対象ガスとしての水素を生成するシステムであり、
    　前記ロックホッパは、前記熱分解して生じた炭素を前記生成システムの外に移動させるように構成され、
    　前記可燃性ガス経路に流入する前記可燃性ガスは、前記水素と前記炭化水素との混合気である請求項１記載の生成システム。
  6. 　前記生成システムは、炭化水素を熱分解して前記生成対象ガスとしての水素を生成するシステムであり、
    　前記ロックホッパは、前記熱分解のための触媒を前記生成システムの外から前記熱分解を行う反応器へと移動させるように構成され、
    　前記可燃性ガス経路に流入する前記可燃性ガスは、前記反応器側から逆流した前記水素と前記炭化水素との混合気である請求項１記載の生成システム。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1025483A (ja) * 1996-07-11 1998-01-27 Babcock Hitachi Kk ロックホッパ装置とその運転方法
JP2000319671A (ja) * 1999-03-11 2000-11-21 Ebara Corp 廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法
JP2010254382A (ja) * 2009-04-21 2010-11-11 Electric Power Dev Co Ltd ロックホッパ装置及び石炭ガス化複合発電システム並びにそれらの運転方法
WO2019177149A1 (ja) * 2018-03-16 2019-09-19 三菱日立パワーシステムズ株式会社 固体燃料のガス化システム

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6700773B2 (ja) 2015-12-18 2020-05-27 三菱日立パワーシステムズ株式会社 チャー排出装置、これを有するチャー回収装置及びチャー排出方法、ガス化複合発電設備

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1025483A (ja) * 1996-07-11 1998-01-27 Babcock Hitachi Kk ロックホッパ装置とその運転方法
JP2000319671A (ja) * 1999-03-11 2000-11-21 Ebara Corp 廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法
JP2010254382A (ja) * 2009-04-21 2010-11-11 Electric Power Dev Co Ltd ロックホッパ装置及び石炭ガス化複合発電システム並びにそれらの運転方法
WO2019177149A1 (ja) * 2018-03-16 2019-09-19 三菱日立パワーシステムズ株式会社 固体燃料のガス化システム

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