JP2002255510A - 水素製造装置におけるｃｏ変成器のｃｏ除去率向上方法 - Google Patents
水素製造装置におけるｃｏ変成器のｃｏ除去率向上方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】都市ガス等の原料ガスを改質し高純度水素を生
成する水素製造システムで使用するＣＯ変成器におい
て、ＣＯ除去率を高める。 【解決手段】炭化水素ガスを水素リッチな改質ガスに改
質した後、ＣＯ変成器に通してＣＯを除去するに際し
て、該ＣＯ変成器の前段にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤
によるＣＯ2除去器を配してＣＯ2の除去を行うことを特
徴とするＣＯ変成器のＣＯ除去率向上方法、および、メ
ンブレンリフォーマによる高純度水素製造システム。
成する水素製造システムで使用するＣＯ変成器におい
て、ＣＯ除去率を高める。 【解決手段】炭化水素ガスを水素リッチな改質ガスに改
質した後、ＣＯ変成器に通してＣＯを除去するに際し
て、該ＣＯ変成器の前段にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤
によるＣＯ2除去器を配してＣＯ2の除去を行うことを特
徴とするＣＯ変成器のＣＯ除去率向上方法、および、メ
ンブレンリフォーマによる高純度水素製造システム。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素ガスやア
ルコール類を水素リッチな改質ガスに改質し、精製して
高純度の水素を製造する水素製造装置におけるＣＯ変成
器のＣＯ除去率向上方法及びメンブレンリフォーマによ
る高純度水素製造システムに関する。
ルコール類を水素リッチな改質ガスに改質し、精製して
高純度の水素を製造する水素製造装置におけるＣＯ変成
器のＣＯ除去率向上方法及びメンブレンリフォーマによ
る高純度水素製造システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】水素は各種用途に用いられる基礎原料で
あり、燃料電池の燃料としても利用される。水素の工業
的製造方法として天然ガスや都市ガス等の炭化水素ガス
やアルコール類の改質法がある。改質法には水蒸気改質
法や部分燃焼法があるが、水蒸気改質法はメタン、エタ
ン、プロパン、ブタン等の炭化水素（天然ガスや石油ガ
スなどの２種以上の炭化水素ガスの混合ガスを含む）や
アルコール類を水蒸気で改質して水素リッチな改質ガス
を生成する方法である。
あり、燃料電池の燃料としても利用される。水素の工業
的製造方法として天然ガスや都市ガス等の炭化水素ガス
やアルコール類の改質法がある。改質法には水蒸気改質
法や部分燃焼法があるが、水蒸気改質法はメタン、エタ
ン、プロパン、ブタン等の炭化水素（天然ガスや石油ガ
スなどの２種以上の炭化水素ガスの混合ガスを含む）や
アルコール類を水蒸気で改質して水素リッチな改質ガス
を生成する方法である。
【０００３】図１は水蒸気改質器を模式的に示す図であ
る。概略、バーナーあるいは燃焼触媒を配置した燃焼部
（加熱部）と改質触媒を配置した改質部により構成され
る。改質部では炭化水素やアルコール類が水蒸気と反応
して水素リッチな改質ガスに変えられる。改質部で起こ
る反応は大きな吸熱を伴うので、反応の進行のために外
部から熱の供給が必要で、６００℃程度以上の温度が必
要である。このため改質部に燃焼部における燃料ガスの
空気による燃焼により発生した燃焼熱（ΔＨ）が供給さ
れる。燃焼触媒としては例えば白金等の貴金属触媒が用
いられ、改質触媒としては例えばＮｉ系、Ｒｕ系等の触
媒が用いられる。
る。概略、バーナーあるいは燃焼触媒を配置した燃焼部
（加熱部）と改質触媒を配置した改質部により構成され
る。改質部では炭化水素やアルコール類が水蒸気と反応
して水素リッチな改質ガスに変えられる。改質部で起こ
る反応は大きな吸熱を伴うので、反応の進行のために外
部から熱の供給が必要で、６００℃程度以上の温度が必
要である。このため改質部に燃焼部における燃料ガスの
空気による燃焼により発生した燃焼熱（ΔＨ）が供給さ
れる。燃焼触媒としては例えば白金等の貴金属触媒が用
いられ、改質触媒としては例えばＮｉ系、Ｒｕ系等の触
媒が用いられる。
【０００４】図２（ａ）〜（ｂ）は、水蒸気改質器を用
い、都市ガスやＬＰガス等の炭化水素ガス（原料ガス）
から固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）又はリン酸型燃
料電池（ＰＡＦＣ）に至るまでの態様例を示す図であ
る。都市ガスやＬＰガスにはメルカプタン類、サルファ
イド類、あるいはチオフェンなどの付臭剤が添加されて
いる。改質触媒はこれら硫黄化合物により被毒し性能劣
化を来たすので、原料ガスはそれら硫黄化合物を除去す
るために脱硫器に導入される。次いで、別途設けられた
水蒸気発生器からの水蒸気を添加、混合して改質器の改
質部へ導入し、改質器中での原料ガスの水蒸気による改
質反応により水素リッチな改質ガスが生成される。
い、都市ガスやＬＰガス等の炭化水素ガス（原料ガス）
から固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）又はリン酸型燃
料電池（ＰＡＦＣ）に至るまでの態様例を示す図であ
る。都市ガスやＬＰガスにはメルカプタン類、サルファ
イド類、あるいはチオフェンなどの付臭剤が添加されて
いる。改質触媒はこれら硫黄化合物により被毒し性能劣
化を来たすので、原料ガスはそれら硫黄化合物を除去す
るために脱硫器に導入される。次いで、別途設けられた
水蒸気発生器からの水蒸気を添加、混合して改質器の改
質部へ導入し、改質器中での原料ガスの水蒸気による改
質反応により水素リッチな改質ガスが生成される。
【０００５】改質ガスには主成分である水素のほか、未
反応のメタン、未反応の水蒸気、生成炭酸ガスのほか、
一酸化炭素（ＣＯ）が副生して８〜１５％（容量、以下
同じ）程度含まれている。このため改質ガスを例えば燃
料電池にそのまま使用したのでは電池性能を阻害してし
まう。これを回避するため改質ガスは、その中の副生Ｃ
Ｏ成分を燃料電池へ導入する前に除去する必要があり、
このためＣＯ変成器にかけられる。
反応のメタン、未反応の水蒸気、生成炭酸ガスのほか、
一酸化炭素（ＣＯ）が副生して８〜１５％（容量、以下
同じ）程度含まれている。このため改質ガスを例えば燃
料電池にそのまま使用したのでは電池性能を阻害してし
まう。これを回避するため改質ガスは、その中の副生Ｃ
Ｏ成分を燃料電池へ導入する前に除去する必要があり、
このためＣＯ変成器にかけられる。
【０００６】ＣＯ変成器では触媒（銅−亜鉛系触媒や白
金触媒等）が用いられ、シフト反応（＝変成反応）「Ｃ
Ｏ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2」に必要な水蒸気としては改質
器において未反応の水蒸気が利用される。ＣＯ変成器か
ら出る改質ガスは、ＣＯが１％程度以下まで除去され
る。燃料電池のうちＰＡＦＣで用いる水素ガス中のＣＯ
は１％程度が限度であるので、燃料電池がＰＡＦＣの場
合にはＣＯ変成器からの改質ガスが利用される。図２
（ｂ）はこの場合を示している。
金触媒等）が用いられ、シフト反応（＝変成反応）「Ｃ
Ｏ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2」に必要な水蒸気としては改質
器において未反応の水蒸気が利用される。ＣＯ変成器か
ら出る改質ガスは、ＣＯが１％程度以下まで除去され
る。燃料電池のうちＰＡＦＣで用いる水素ガス中のＣＯ
は１％程度が限度であるので、燃料電池がＰＡＦＣの場
合にはＣＯ変成器からの改質ガスが利用される。図２
（ｂ）はこの場合を示している。
【０００７】一方、燃料電池のうちＰＥＦＣでは１００
ｐｐｍ（燃料極等の構成材料如何によっては１０ｐｐ
ｍ）程度が限度であり、これを越えると電池性能が著し
く劣化するので、改質ガスはさらにＣＯ選択酸化器にか
けられる。ＣＯ選択酸化器では空気（酸素富化空気や酸
素でもよいが、本明細書中これらを含めて空気という）
が添加され、ＣＯの酸化反応（ＣＯ＋１／２Ｏ2→Ｃ
Ｏ2）により、ＣＯを１００ｐｐｍ以下、あるいは１０
ｐｐｍ以下というように低減させる。図２（ａ）はこの
場合を示している。
ｐｐｍ（燃料極等の構成材料如何によっては１０ｐｐ
ｍ）程度が限度であり、これを越えると電池性能が著し
く劣化するので、改質ガスはさらにＣＯ選択酸化器にか
けられる。ＣＯ選択酸化器では空気（酸素富化空気や酸
素でもよいが、本明細書中これらを含めて空気という）
が添加され、ＣＯの酸化反応（ＣＯ＋１／２Ｏ2→Ｃ
Ｏ2）により、ＣＯを１００ｐｐｍ以下、あるいは１０
ｐｐｍ以下というように低減させる。図２（ａ）はこの
場合を示している。
【０００８】しかし、上記ＣＯ変成器に続きＣＯ選択酸
化器を使用する場合、ＣＯ変成器でのシフト反応による
ＣＯ除去が不十分であるとＣＯ選択酸化器での負担が大
きくなる。上記ＣＯ選択酸化器の部分については、これ
に代えて、図３に示すようにＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ｓｗｉｎｇ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ；圧力スイング吸
着）による精製装置を適用することも考えられている。
この場合には、上記と同様の理由でＰＳＡ精製装置が大
容量となるという欠点がある。また、僅かではあるが残
るＣＯがＰＥＦＣの電極（＝触媒）劣化の要因となり、
さらには燃料に含まれるＣＯ2が電極部分で逆シフト反
応「ＣＯ2＋Ｈ2→ＣＯ＋Ｈ2Ｏ」を起こしてＣＯを発生
させ、電極劣化の要因となる。
化器を使用する場合、ＣＯ変成器でのシフト反応による
ＣＯ除去が不十分であるとＣＯ選択酸化器での負担が大
きくなる。上記ＣＯ選択酸化器の部分については、これ
に代えて、図３に示すようにＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ｓｗｉｎｇ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ；圧力スイング吸
着）による精製装置を適用することも考えられている。
この場合には、上記と同様の理由でＰＳＡ精製装置が大
容量となるという欠点がある。また、僅かではあるが残
るＣＯがＰＥＦＣの電極（＝触媒）劣化の要因となり、
さらには燃料に含まれるＣＯ2が電極部分で逆シフト反
応「ＣＯ2＋Ｈ2→ＣＯ＋Ｈ2Ｏ」を起こしてＣＯを発生
させ、電極劣化の要因となる。
【０００９】このほか、そのような高純度の水素を得る
ための水素の精製法の一つとして水素透過膜法がある。
水素透過膜法では、Ｐｄ膜やＰｄ合金膜などの水素透過
膜が水素以外のガスは透過せず、水素のみを選択的に透
過させる特性が利用される。水素含有ガスは水素透過膜
に通すことにより精製されるが、この場合、水素透過膜
の膜厚は０．５〜２０μｍ程度というように極薄のシー
ト（箔）であるため、水素透過膜を支持するための多孔
質の支持体が必要である。
ための水素の精製法の一つとして水素透過膜法がある。
水素透過膜法では、Ｐｄ膜やＰｄ合金膜などの水素透過
膜が水素以外のガスは透過せず、水素のみを選択的に透
過させる特性が利用される。水素含有ガスは水素透過膜
に通すことにより精製されるが、この場合、水素透過膜
の膜厚は０．５〜２０μｍ程度というように極薄のシー
ト（箔）であるため、水素透過膜を支持するための多孔
質の支持体が必要である。
【００１０】改質器による改質ガスの生成と改質ガスの
水素透過膜による精製とは別個に行ってもよいが、両者
を一つの装置で行うよう一体化した装置、すなわちメン
ブレンリフォーマ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｒｅｆｏｒｍｅ
ｒ：ＭＲＦ）も考案されている。図４はメンブレンリフ
ォーマの構成例を模式的に示す図である。原料ガスであ
る炭化水素ガスはバーナーでの発生熱が原料ガスの改質
用に利用されて触媒層で改質され、水素リッチな改質ガ
スとなる。改質ガス中の水素はＰｄ膜やＰｄ合金膜など
の水素透過膜を選択的に透過して精製水素として取り出
され、一方、水素透過膜で透過されない成分はオフガス
として排出される。オフガスにはＨ2、ＣＯ等の可燃性
ガスが含まれているので、バーナー用の燃料として利用
できるが、ＣＯ2等の不燃性ガスも含まれているので燃
焼性を低下させる。
水素透過膜による精製とは別個に行ってもよいが、両者
を一つの装置で行うよう一体化した装置、すなわちメン
ブレンリフォーマ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｒｅｆｏｒｍｅ
ｒ：ＭＲＦ）も考案されている。図４はメンブレンリフ
ォーマの構成例を模式的に示す図である。原料ガスであ
る炭化水素ガスはバーナーでの発生熱が原料ガスの改質
用に利用されて触媒層で改質され、水素リッチな改質ガ
スとなる。改質ガス中の水素はＰｄ膜やＰｄ合金膜など
の水素透過膜を選択的に透過して精製水素として取り出
され、一方、水素透過膜で透過されない成分はオフガス
として排出される。オフガスにはＨ2、ＣＯ等の可燃性
ガスが含まれているので、バーナー用の燃料として利用
できるが、ＣＯ2等の不燃性ガスも含まれているので燃
焼性を低下させる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明におい
ては、都市ガス等の原料ガスを水素リッチな改質ガスに
改質し高純度水素を生成する過程において使用するＣＯ
変成器において、ＣＯ変成器の前段でＣＯ2の除去を行
い、ＣＯ変成器におけるＣＯ除去率を高めることによ
り、上記諸問題を解決する水素製造装置におけるＣＯ変
成器のＣＯ除去率向上方法を提供することを目的とし、
また、メンブレンリフォーマによる高純度水素製造シス
テムを提供することを目的とする。
ては、都市ガス等の原料ガスを水素リッチな改質ガスに
改質し高純度水素を生成する過程において使用するＣＯ
変成器において、ＣＯ変成器の前段でＣＯ2の除去を行
い、ＣＯ変成器におけるＣＯ除去率を高めることによ
り、上記諸問題を解決する水素製造装置におけるＣＯ変
成器のＣＯ除去率向上方法を提供することを目的とし、
また、メンブレンリフォーマによる高純度水素製造シス
テムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、（１）炭化水
素ガスを水素リッチな改質ガスに改質した後、ＣＯ変成
器に通してＣＯを除去するに際して、該ＣＯ変成器の前
段にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器を
配してＣＯ2の除去を行うことを特徴とするＣＯ変成器
のＣＯ除去率向上方法を提供する。また本発明は、
（２）炭化水素ガスを水素リッチな改質ガスに改質した
後、ＣＯ変成器に通してＣＯを除去し、さらにＣＯ選択
酸化器に通してＣＯを除去するに際して、該ＣＯ変成器
の前段にＣＯ 2吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去
器を配してＣＯ2の除去を行うことを特徴とするＣＯ変
成器のＣＯ除去率向上方法を提供する。
素ガスを水素リッチな改質ガスに改質した後、ＣＯ変成
器に通してＣＯを除去するに際して、該ＣＯ変成器の前
段にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器を
配してＣＯ2の除去を行うことを特徴とするＣＯ変成器
のＣＯ除去率向上方法を提供する。また本発明は、
（２）炭化水素ガスを水素リッチな改質ガスに改質した
後、ＣＯ変成器に通してＣＯを除去し、さらにＣＯ選択
酸化器に通してＣＯを除去するに際して、該ＣＯ変成器
の前段にＣＯ 2吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去
器を配してＣＯ2の除去を行うことを特徴とするＣＯ変
成器のＣＯ除去率向上方法を提供する。
【００１３】また、本発明は、（３）炭化水素ガスを水
素リッチな改質ガスに改質した後、二段のＣＯ変成器に
順次通してＣＯを除去するとともに、両ＣＯ変成器の間
にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器を配
してＣＯ2の除去を行うことを特徴とするＣＯ変成器の
ＣＯ除去率向上方法を提供する。また本発明は、（４）
炭化水素ガスを水素リッチな改質ガスに改質した後、二
段のＣＯ変成器に通してＣＯを除去し、さらにＣＯ選択
酸化器に通してＣＯを除去するとともに、両ＣＯ変成器
の間にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器
を配してＣＯ2の除去を行うことを特徴とするＣＯ変成
器のＣＯ除去率向上方法を提供する。
素リッチな改質ガスに改質した後、二段のＣＯ変成器に
順次通してＣＯを除去するとともに、両ＣＯ変成器の間
にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器を配
してＣＯ2の除去を行うことを特徴とするＣＯ変成器の
ＣＯ除去率向上方法を提供する。また本発明は、（４）
炭化水素ガスを水素リッチな改質ガスに改質した後、二
段のＣＯ変成器に通してＣＯを除去し、さらにＣＯ選択
酸化器に通してＣＯを除去するとともに、両ＣＯ変成器
の間にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器
を配してＣＯ2の除去を行うことを特徴とするＣＯ変成
器のＣＯ除去率向上方法を提供する。
【００１４】また、本発明は、（５）炭化水素ガスを水
素リッチな改質ガスに改質した後、ＣＯ変成器に通して
ＣＯを除去し、さらにＰＳＡ精製装置に通してＣＯを除
去するに際して、該ＣＯ変成器の前段にＣＯ2吸収剤又
はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器を配してＣＯ2の除去
を行うことを特徴とするＣＯ変成器のＣＯ除去率向上方
法を提供する。
素リッチな改質ガスに改質した後、ＣＯ変成器に通して
ＣＯを除去し、さらにＰＳＡ精製装置に通してＣＯを除
去するに際して、該ＣＯ変成器の前段にＣＯ2吸収剤又
はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器を配してＣＯ2の除去
を行うことを特徴とするＣＯ変成器のＣＯ除去率向上方
法を提供する。
【００１５】また、本発明は、（６）炭化水素ガスを原
料としメンブレンリフォーマにより水素リッチな改質ガ
スを生成し且つ精製して高純度水素を製造するに際し
て、メンブレンリフォーマのオフガスをＣＯ2吸収剤又
はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器に通してＣＯ2を除去
した後、メンブレンリフォーマのバーナー用燃料に使用
するようにしてなることを特徴とするメンブレンリフォ
ーマによる高純度水素製造システムを提供する。
料としメンブレンリフォーマにより水素リッチな改質ガ
スを生成し且つ精製して高純度水素を製造するに際し
て、メンブレンリフォーマのオフガスをＣＯ2吸収剤又
はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器に通してＣＯ2を除去
した後、メンブレンリフォーマのバーナー用燃料に使用
するようにしてなることを特徴とするメンブレンリフォ
ーマによる高純度水素製造システムを提供する。
【００１６】さらに、本発明は、（７）炭化水素ガスを
原料としメンブレンリフォーマにより水素リッチな改質
ガスを生成し且つ精製して高純度水素を製造するに際し
て、メンブレンリフォーマのオフガスをＣＯ2吸収剤又
はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器に通してＣＯ2を除去
した後、メンブレンリフォーマのバーナー用燃料に使用
するとともに、そのオフガスの一部を分岐してメンブレ
ンリフォーマにリサイクルさせるようにしてなることを
特徴とするメンブレンリフォーマによる高純度水素製造
システムを提供する。
原料としメンブレンリフォーマにより水素リッチな改質
ガスを生成し且つ精製して高純度水素を製造するに際し
て、メンブレンリフォーマのオフガスをＣＯ2吸収剤又
はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器に通してＣＯ2を除去
した後、メンブレンリフォーマのバーナー用燃料に使用
するとともに、そのオフガスの一部を分岐してメンブレ
ンリフォーマにリサイクルさせるようにしてなることを
特徴とするメンブレンリフォーマによる高純度水素製造
システムを提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明（１）においては、炭化水
素ガスすなわち原料ガスを水素リッチな改質ガスに改質
した後、ＣＯ変成器に通してＣＯを除去する。本発明
（２）においては、そのＣＯ変成器の後段にＣＯ選択酸
化器を配置してさらにＣＯを除去する。そして、該ＣＯ
変成器の前段にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ
2除去器を配してＣＯ2を除去することを特徴とする。
素ガスすなわち原料ガスを水素リッチな改質ガスに改質
した後、ＣＯ変成器に通してＣＯを除去する。本発明
（２）においては、そのＣＯ変成器の後段にＣＯ選択酸
化器を配置してさらにＣＯを除去する。そして、該ＣＯ
変成器の前段にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ
2除去器を配してＣＯ2を除去することを特徴とする。
【００１８】本発明（３）においては、原料ガスを水素
リッチな改質ガスに改質した後、二段のＣＯ変成器に順
次通してＣＯを除去する。本発明（４）においては、そ
の後段すなわち二段目のＣＯ変成器に続きＣＯ選択酸化
器を配置してさらにＣＯを除去する。そして、前段のＣ
Ｏ変成器と後段のＣＯ変成器の間にＣＯ2吸収剤又はＣ
Ｏ2吸着剤によるＣＯ2除去器を配してＣＯ2を除去する
ことを特徴とする。
リッチな改質ガスに改質した後、二段のＣＯ変成器に順
次通してＣＯを除去する。本発明（４）においては、そ
の後段すなわち二段目のＣＯ変成器に続きＣＯ選択酸化
器を配置してさらにＣＯを除去する。そして、前段のＣ
Ｏ変成器と後段のＣＯ変成器の間にＣＯ2吸収剤又はＣ
Ｏ2吸着剤によるＣＯ2除去器を配してＣＯ2を除去する
ことを特徴とする。
【００１９】本発明（５）においては、原料ガスを改質
して水素リッチな改質ガスにした後、ＣＯ変成器に通し
てＣＯを除去し、さらにＰＳＡ精製装置に通してＣＯを
除去する。そして、該ＣＯ変成器の前段にＣＯ2吸収剤
又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器を配してＣＯ2の除
去を行うことを特徴とする。
して水素リッチな改質ガスにした後、ＣＯ変成器に通し
てＣＯを除去し、さらにＰＳＡ精製装置に通してＣＯを
除去する。そして、該ＣＯ変成器の前段にＣＯ2吸収剤
又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器を配してＣＯ2の除
去を行うことを特徴とする。
【００２０】本発明（６）においては、炭化水素ガスを
原料とし、これをメンブレンリフォーマにより水素リッ
チな改質ガスを生成且つ精製して高純度水素を製造す
る。そして、メンブレンリフォーマのオフガスをＣＯ2
吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器に通してＣＯ
2の除去を行い、メンブレンリフォーマのバーナー用燃
料に使用することを特徴とする。
原料とし、これをメンブレンリフォーマにより水素リッ
チな改質ガスを生成且つ精製して高純度水素を製造す
る。そして、メンブレンリフォーマのオフガスをＣＯ2
吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器に通してＣＯ
2の除去を行い、メンブレンリフォーマのバーナー用燃
料に使用することを特徴とする。
【００２１】本発明（７）においては、炭化水素ガスを
原料とし、これをメンブレンリフォーマにより水素リッ
チな改質ガスを生成し且つ精製して高純度水素を製造す
る。そして、メンブレンリフォーマのオフガスをＣＯ2
吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器に通してＣＯ
2を除去した後、メンブレンリフォーマのバーナー用燃
料に使用するとともに、そのオフガスの一部を分岐して
メンブレンリフォーマにリサイクルさせるようにしてな
ることを特徴とする。
原料とし、これをメンブレンリフォーマにより水素リッ
チな改質ガスを生成し且つ精製して高純度水素を製造す
る。そして、メンブレンリフォーマのオフガスをＣＯ2
吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2除去器に通してＣＯ
2を除去した後、メンブレンリフォーマのバーナー用燃
料に使用するとともに、そのオフガスの一部を分岐して
メンブレンリフォーマにリサイクルさせるようにしてな
ることを特徴とする。
【００２２】本発明で使用するＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸
着剤としては、改質器からの改質ガス中のＣＯ2を吸収
又は吸着する吸収剤又は吸着剤であればいずれも使用さ
れるが、好ましくは改質器からの改質ガスの温度あるい
はその前後の温度でＣＯ2を吸収又は吸着する吸収剤又
は吸着剤が使用される。ＣＯ2等のガスが固体又は液体
に吸収される（吸われる）現象には、いわゆる吸収のほ
か、吸着、また吸着のうち反応あるいは溶解を伴う収着
があるが、本明細書中、それらを含めて吸収又は吸着と
いい、ＣＯ2を吸収又は吸着する物質をＣＯ2吸収剤又は
ＣＯ2吸着剤と指称している。
着剤としては、改質器からの改質ガス中のＣＯ2を吸収
又は吸着する吸収剤又は吸着剤であればいずれも使用さ
れるが、好ましくは改質器からの改質ガスの温度あるい
はその前後の温度でＣＯ2を吸収又は吸着する吸収剤又
は吸着剤が使用される。ＣＯ2等のガスが固体又は液体
に吸収される（吸われる）現象には、いわゆる吸収のほ
か、吸着、また吸着のうち反応あるいは溶解を伴う収着
があるが、本明細書中、それらを含めて吸収又は吸着と
いい、ＣＯ2を吸収又は吸着する物質をＣＯ2吸収剤又は
ＣＯ2吸着剤と指称している。
【００２３】ＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤の好ましい一
例として酸化物セラミックスであるリチウム化ジルコニ
ア（Ｌｉ2ＺｒＯ3やＬｉ4ＺｒＯ4等）を挙げることがで
きる。例えばＬｉ2ＺｒＯ3は下記式（１）によりＣＯ2
を吸収する。この反応は可逆反応であり、（圧力条件等
により異なるが）例えば７００℃付近を境に低温で右方
向に進み、高温では左方向に進む。しかも、これら温度
域の反応速度は十分に速く、６００℃あたりでは体積比
で該セラミックスの５２０倍というＣＯ2が吸収され
る。本発明においては、このような吸収剤又は吸着剤を
使用して、改質ガス中のＣＯ2、あるいはメンブレンリ
フォーマからのオフガス中のＣＯ2をそのような温度域
で除去することができる。ＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤
は、粒状や顆粒状として、あるいはハニカム状耐熱構造
基材に担持して容器内に配置するなど適宜の態様で使用
することができる。
例として酸化物セラミックスであるリチウム化ジルコニ
ア（Ｌｉ2ＺｒＯ3やＬｉ4ＺｒＯ4等）を挙げることがで
きる。例えばＬｉ2ＺｒＯ3は下記式（１）によりＣＯ2
を吸収する。この反応は可逆反応であり、（圧力条件等
により異なるが）例えば７００℃付近を境に低温で右方
向に進み、高温では左方向に進む。しかも、これら温度
域の反応速度は十分に速く、６００℃あたりでは体積比
で該セラミックスの５２０倍というＣＯ2が吸収され
る。本発明においては、このような吸収剤又は吸着剤を
使用して、改質ガス中のＣＯ2、あるいはメンブレンリ
フォーマからのオフガス中のＣＯ2をそのような温度域
で除去することができる。ＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤
は、粒状や顆粒状として、あるいはハニカム状耐熱構造
基材に担持して容器内に配置するなど適宜の態様で使用
することができる。
【００２４】
【化 １】
【００２５】本発明（１）〜（２）では、改質器（水蒸
気改質法や部分燃焼法による改質器、以下同じ）から導
出される例えば６００℃程度の改質ガスをＣＯ変成器の
前段に配したＣＯ2除去器に通してＣＯ2を吸収させる。
これにより、ＣＯ変成器におけるＣＯの除去率を高める
ことができる。すなわち、改質ガス中のＣＯ2がＣＯ変
成器に導入される前に除去されているので、ＣＯ変成器
におけるシフト反応（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2）をよ
り効果的に行えるだけでなく、ＣＯ変成器から出る改質
ガス中のＣＯ2濃度をより低減することができる。
気改質法や部分燃焼法による改質器、以下同じ）から導
出される例えば６００℃程度の改質ガスをＣＯ変成器の
前段に配したＣＯ2除去器に通してＣＯ2を吸収させる。
これにより、ＣＯ変成器におけるＣＯの除去率を高める
ことができる。すなわち、改質ガス中のＣＯ2がＣＯ変
成器に導入される前に除去されているので、ＣＯ変成器
におけるシフト反応（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2）をよ
り効果的に行えるだけでなく、ＣＯ変成器から出る改質
ガス中のＣＯ2濃度をより低減することができる。
【００２６】また、ＣＯ変成器におけるシフト反応をよ
り効果的に行えることから、ＣＯ変成器の後段にＣＯ選
択酸化器を配置する場合には、ＣＯ選択酸化器の負担を
軽減することができる。これにより、ＣＯ選択酸化用空
気の供給量を減らすことができるだけでなく、ＣＯ選択
酸化器から出る改質ガス中のＣＯ2濃度を低減させるこ
とができる。このため、ＣＯ選択酸化器からの改質ガス
をＰＥＦＣの燃料として使用する場合には、ＰＥＦＣの
電極（燃料極）における逆シフト反応（ＣＯ2＋Ｈ2→Ｃ
Ｏ＋Ｈ2Ｏ）により生成されるＣＯ量が低減され、ＣＯ
に起因する燃料極の劣化を防止することができる。
り効果的に行えることから、ＣＯ変成器の後段にＣＯ選
択酸化器を配置する場合には、ＣＯ選択酸化器の負担を
軽減することができる。これにより、ＣＯ選択酸化用空
気の供給量を減らすことができるだけでなく、ＣＯ選択
酸化器から出る改質ガス中のＣＯ2濃度を低減させるこ
とができる。このため、ＣＯ選択酸化器からの改質ガス
をＰＥＦＣの燃料として使用する場合には、ＰＥＦＣの
電極（燃料極）における逆シフト反応（ＣＯ2＋Ｈ2→Ｃ
Ｏ＋Ｈ2Ｏ）により生成されるＣＯ量が低減され、ＣＯ
に起因する燃料極の劣化を防止することができる。
【００２７】本発明（３）〜（４）では、改質器から導
出され、一段目のＣＯ変成器から出る例えば６００℃程
度の改質ガスを二段目のＣＯ変成器の前段に配したＣＯ
2除去器に通してＣＯ2を吸収させる。これにより、二段
目のＣＯ変成器におけるＣＯの除去率を高め、ＣＯを１
００ｐｐｍ程度まで除去することができる。すなわち、
改質ガス中のＣＯ2が二段目のＣＯ変成器に導入される
前に除去されているので、該ＣＯ変成器におけるシフト
反応（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2）をより効果的に行え
るだけでなく、該ＣＯ変成器から出る改質ガス中のＣＯ
2濃度をより低減することができる。
出され、一段目のＣＯ変成器から出る例えば６００℃程
度の改質ガスを二段目のＣＯ変成器の前段に配したＣＯ
2除去器に通してＣＯ2を吸収させる。これにより、二段
目のＣＯ変成器におけるＣＯの除去率を高め、ＣＯを１
００ｐｐｍ程度まで除去することができる。すなわち、
改質ガス中のＣＯ2が二段目のＣＯ変成器に導入される
前に除去されているので、該ＣＯ変成器におけるシフト
反応（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2）をより効果的に行え
るだけでなく、該ＣＯ変成器から出る改質ガス中のＣＯ
2濃度をより低減することができる。
【００２８】また、該二段目のＣＯ変成器におけるシフ
ト反応をより効果的に行えることから、該ＣＯ変成器の
後段にＣＯ選択酸化器を配置する場合には、ＣＯ選択酸
化器の負担を軽減することができる。これにより、ＣＯ
選択酸化用空気の供給量を減らすことができるだけでな
く、ＣＯ選択酸化器から出る改質ガス中のＣＯ2濃度を
低減させることができる。このため、ＣＯ選択酸化器か
らの改質ガスをＰＥＦＣの燃料として使用する場合に
は、ＰＥＦＣの燃料極（＝触媒）における逆シフト反応
（ＣＯ2＋Ｈ2→ＣＯ＋Ｈ2Ｏ）により生成されるＣＯ量
が低減され、ＣＯに起因する燃料極の劣化を防止するこ
とができる。
ト反応をより効果的に行えることから、該ＣＯ変成器の
後段にＣＯ選択酸化器を配置する場合には、ＣＯ選択酸
化器の負担を軽減することができる。これにより、ＣＯ
選択酸化用空気の供給量を減らすことができるだけでな
く、ＣＯ選択酸化器から出る改質ガス中のＣＯ2濃度を
低減させることができる。このため、ＣＯ選択酸化器か
らの改質ガスをＰＥＦＣの燃料として使用する場合に
は、ＰＥＦＣの燃料極（＝触媒）における逆シフト反応
（ＣＯ2＋Ｈ2→ＣＯ＋Ｈ2Ｏ）により生成されるＣＯ量
が低減され、ＣＯに起因する燃料極の劣化を防止するこ
とができる。
【００２９】本発明（５）では、改質器から導出される
例えば６００℃程度の改質ガスをＣＯ変成器の前段に配
したＣＯ2除去器に通してＣＯ2を吸収させる。これによ
り、ＣＯ変成器におけるＣＯの除去率を高めることがで
きる。すなわち、改質ガス中のＣＯ2がＣＯ変成器に導
入される前に除去されているので、ＣＯ変成器における
シフト反応（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2）をより効果的
に行えるだけでなく、ＣＯ変成器から出る改質ガス中の
ＣＯ2濃度をより低減することができる。これにより、
ＣＯ変成器におけるシフト反応をより効果的に行えるこ
とから、ＣＯ変成器の後段に配置したＰＳＡ精製装置に
おけるＣＯの吸着、分離の負荷を低減させることができ
る。
例えば６００℃程度の改質ガスをＣＯ変成器の前段に配
したＣＯ2除去器に通してＣＯ2を吸収させる。これによ
り、ＣＯ変成器におけるＣＯの除去率を高めることがで
きる。すなわち、改質ガス中のＣＯ2がＣＯ変成器に導
入される前に除去されているので、ＣＯ変成器における
シフト反応（ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2）をより効果的
に行えるだけでなく、ＣＯ変成器から出る改質ガス中の
ＣＯ2濃度をより低減することができる。これにより、
ＣＯ変成器におけるシフト反応をより効果的に行えるこ
とから、ＣＯ変成器の後段に配置したＰＳＡ精製装置に
おけるＣＯの吸着、分離の負荷を低減させることができ
る。
【００３０】また、ＣＯ変成器でのＣＯ除去率を高める
ことができることからＰＳＡ精製装置での吸着剤の量を
少なくできる。その結果、ＰＳＡ精製装置を小型化で
き、水素製造システム全体としての純水素（高純度水
素）製造効率を高めることができる。併せて、ＰＳＡ精
製装置から出る改質ガス中のＣＯ2濃度を低減させるこ
とができる。このため、ＰＳＡ精製装置からの改質ガス
をＰＥＦＣの燃料として使用する場合には、ＰＥＦＣの
燃料極（＝触媒）における逆シフト反応（ＣＯ2＋Ｈ2→
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ）により生成されるＣＯ量が低減され、Ｃ
Ｏに起因する燃料極の劣化を防止することができる。
ことができることからＰＳＡ精製装置での吸着剤の量を
少なくできる。その結果、ＰＳＡ精製装置を小型化で
き、水素製造システム全体としての純水素（高純度水
素）製造効率を高めることができる。併せて、ＰＳＡ精
製装置から出る改質ガス中のＣＯ2濃度を低減させるこ
とができる。このため、ＰＳＡ精製装置からの改質ガス
をＰＥＦＣの燃料として使用する場合には、ＰＥＦＣの
燃料極（＝触媒）における逆シフト反応（ＣＯ2＋Ｈ2→
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ）により生成されるＣＯ量が低減され、Ｃ
Ｏに起因する燃料極の劣化を防止することができる。
【００３１】本発明（６）〜（７）では、メンブレンリ
フォーマ（ＭＲＦ）から出る例えば６００℃程度のオフ
ガスをＣＯ2除去器に通してＣＯ2を吸収させる。これに
より、ＭＲＦから出るオフガス中のＣＯ2を除去するこ
とができる。すなわち、オフガス中のＣＯ2が除去され
ているので、オフガスの単位体積当たりの発熱量を増加
させることができるため、ＭＲＦのバーナーの燃焼性が
良くなり、運転可能範囲を広げ、燃焼の制御性を高める
ことができる。また、オフガスの一部を分岐して原料ガ
スに混入しＭＲＦにリサイクルさせると、ＭＲＦでの水
素発生量を増加させ、ＭＲＦを用いる純水素（高純度水
素）製造システムの効率を向上させることができる。
フォーマ（ＭＲＦ）から出る例えば６００℃程度のオフ
ガスをＣＯ2除去器に通してＣＯ2を吸収させる。これに
より、ＭＲＦから出るオフガス中のＣＯ2を除去するこ
とができる。すなわち、オフガス中のＣＯ2が除去され
ているので、オフガスの単位体積当たりの発熱量を増加
させることができるため、ＭＲＦのバーナーの燃焼性が
良くなり、運転可能範囲を広げ、燃焼の制御性を高める
ことができる。また、オフガスの一部を分岐して原料ガ
スに混入しＭＲＦにリサイクルさせると、ＭＲＦでの水
素発生量を増加させ、ＭＲＦを用いる純水素（高純度水
素）製造システムの効率を向上させることができる。
【００３２】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないこと
はもちろんである。各実施例において、ＣＯ2除去器に
はＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤（一例としてＬｉ2Ｚｒ
Ｏ3）が充填されている。また、原料ガスとして都市ガ
スを用いているが、メタン、エタン、プロパン、ブタ
ン、あるいはこれらの混合ガス（天然ガス、石油ガス
等）を用いる場合についても同様である。
説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないこと
はもちろんである。各実施例において、ＣＯ2除去器に
はＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤（一例としてＬｉ2Ｚｒ
Ｏ3）が充填されている。また、原料ガスとして都市ガ
スを用いているが、メタン、エタン、プロパン、ブタ
ン、あるいはこれらの混合ガス（天然ガス、石油ガス
等）を用いる場合についても同様である。
【００３３】《実施例１》図５（ａ）は、都市ガスを水
蒸気改質器により改質し、改質ガス中のＣＯをＣＯ変成
器で除去する水素製造システムに対して本発明を適用し
た例である。ＣＯ変成器の前段にＣＯ2除去器を配置す
る。都市ガスは脱硫器で硫黄化合物を除去した後、改質
器に供給され、水は水蒸気として改質器に供給される。
改質ガスは約６００〜７００℃程度という温度で排出さ
れるので、これをＣＯ2除去器に通してＣＯ2を吸収除去
する。これにより、ＣＯ変成器においてＣＯの除去率を
高めることができる。
蒸気改質器により改質し、改質ガス中のＣＯをＣＯ変成
器で除去する水素製造システムに対して本発明を適用し
た例である。ＣＯ変成器の前段にＣＯ2除去器を配置す
る。都市ガスは脱硫器で硫黄化合物を除去した後、改質
器に供給され、水は水蒸気として改質器に供給される。
改質ガスは約６００〜７００℃程度という温度で排出さ
れるので、これをＣＯ2除去器に通してＣＯ2を吸収除去
する。これにより、ＣＯ変成器においてＣＯの除去率を
高めることができる。
【００３４】《実施例２》図５（ｂ）は、実施例１〔図
５（ａ）〕の水素製造システムにおいて、ＣＯ変成器に
続きＣＯ選択酸化器を配置した例である。改質器からの
改質ガス中のＣＯ 2はＣＯ2除去器で吸収除去され、改質
ガス中のＣＯ変成器におけるＣＯの除去率を高めること
ができる。この改質ガスをＰＥＦＣの燃料として使用す
る場合には、ＣＯ2も低減しているので、ＰＥＦＣの燃
料極（＝触媒）における逆シフト反応（ＣＯ2＋Ｈ2→Ｃ
Ｏ＋Ｈ2Ｏ）により生成されるＣＯ量も低減され、燃料
極の劣化を防止することができる。
５（ａ）〕の水素製造システムにおいて、ＣＯ変成器に
続きＣＯ選択酸化器を配置した例である。改質器からの
改質ガス中のＣＯ 2はＣＯ2除去器で吸収除去され、改質
ガス中のＣＯ変成器におけるＣＯの除去率を高めること
ができる。この改質ガスをＰＥＦＣの燃料として使用す
る場合には、ＣＯ2も低減しているので、ＰＥＦＣの燃
料極（＝触媒）における逆シフト反応（ＣＯ2＋Ｈ2→Ｃ
Ｏ＋Ｈ2Ｏ）により生成されるＣＯ量も低減され、燃料
極の劣化を防止することができる。
【００３５】《実施例３》図６（ａ）は、都市ガスを水
蒸気改質器により改質し、改質ガス中のＣＯをＣＯ変成
器で除去する水素製造システムに対して本発明を適用し
た例である。その際、ＣＯ変成器をＣＯ変成器１とＣＯ
変成器２の二段にし、その間にＣＯ2除去器を配置す
る。改質ガスは、改質器から約６００〜７００℃程度と
いう温度で排出され、ＣＯ変成器１を経てＣＯ2除去器
に通され、ＣＯ2が吸収除去される。これにより、ＣＯ
変成器２においてＣＯの除去率を高めることができる。
蒸気改質器により改質し、改質ガス中のＣＯをＣＯ変成
器で除去する水素製造システムに対して本発明を適用し
た例である。その際、ＣＯ変成器をＣＯ変成器１とＣＯ
変成器２の二段にし、その間にＣＯ2除去器を配置す
る。改質ガスは、改質器から約６００〜７００℃程度と
いう温度で排出され、ＣＯ変成器１を経てＣＯ2除去器
に通され、ＣＯ2が吸収除去される。これにより、ＣＯ
変成器２においてＣＯの除去率を高めることができる。
【００３６】《実施例４》図６（ｂ）は、実施例３〔図
６（ａ）〕の水素製造システムにおいて、ＣＯ変成器２
に続きＣＯ選択酸化器を配置した例である。改質器から
の改質ガス中のＣＯ2はＣＯ2除去器で吸収除去され、こ
れにより改質ガス中のＣＯ変成器２におけるＣＯの除去
率を高めることができる。この改質ガスをＰＥＦＣの燃
料として使用する場合には、ＣＯ2も低減しているの
で、ＰＥＦＣの電極（燃料極）における逆シフト反応
（ＣＯ2＋Ｈ2→ＣＯ＋Ｈ2Ｏ）により生成されるＣＯ量
も低減され、燃料極の劣化を防止することができる。
６（ａ）〕の水素製造システムにおいて、ＣＯ変成器２
に続きＣＯ選択酸化器を配置した例である。改質器から
の改質ガス中のＣＯ2はＣＯ2除去器で吸収除去され、こ
れにより改質ガス中のＣＯ変成器２におけるＣＯの除去
率を高めることができる。この改質ガスをＰＥＦＣの燃
料として使用する場合には、ＣＯ2も低減しているの
で、ＰＥＦＣの電極（燃料極）における逆シフト反応
（ＣＯ2＋Ｈ2→ＣＯ＋Ｈ2Ｏ）により生成されるＣＯ量
も低減され、燃料極の劣化を防止することができる。
【００３７】《実施例５》図７は、都市ガスを水蒸気改
質器により改質し、改質ガス中のＣＯをＣＯ変成器で除
去した後、ＰＳＡ精製装置に通して精製する水素製造シ
ステムに対して本発明を適用した例である。ＣＯ変成器
の前段にＣＯ2除去器を配置する。改質ガスは約６００
〜７００℃程度という温度で排出されるので、これをＣ
Ｏ2除去器に通してＣＯ2を吸収除去する。これにより、
ＣＯ変成器におけるＣＯの除去率を高めることができ、
ＰＳＡ精製装置におけるＣＯの吸着、分離の負荷を低減
させることができる。また、ＣＯ変成器でのＣＯ除去率
を高めることができることからＰＳＡ精製装置で使用す
る吸着剤の量を少なくでき、その結果、ＰＳＡ精製装置
を小型化でき、水素製造システム全体として高純度水素
の製造効率を高めることができる。
質器により改質し、改質ガス中のＣＯをＣＯ変成器で除
去した後、ＰＳＡ精製装置に通して精製する水素製造シ
ステムに対して本発明を適用した例である。ＣＯ変成器
の前段にＣＯ2除去器を配置する。改質ガスは約６００
〜７００℃程度という温度で排出されるので、これをＣ
Ｏ2除去器に通してＣＯ2を吸収除去する。これにより、
ＣＯ変成器におけるＣＯの除去率を高めることができ、
ＰＳＡ精製装置におけるＣＯの吸着、分離の負荷を低減
させることができる。また、ＣＯ変成器でのＣＯ除去率
を高めることができることからＰＳＡ精製装置で使用す
る吸着剤の量を少なくでき、その結果、ＰＳＡ精製装置
を小型化でき、水素製造システム全体として高純度水素
の製造効率を高めることができる。
【００３８】《実施例６》図８は、都市ガスをメンブレ
ンリフォーマ（ＭＲＦ）により水素リッチな改質ガスを
生成し且つ精製して高純度水素を製造する水素製造シス
テムに対して本発明を適用した例である。ＭＲＦのオフ
ガスをＣＯ2除去器に通してＣＯ2の吸収除去を行い、Ｍ
ＲＦのバーナー用燃料に使用する。オフガス中のＣＯ2
が除去されているので、オフガスの単位体積当たりの発
熱量を増加させることができる。このため、バーナーの
燃焼性が良くなり、運転可能範囲を広げ、燃焼の制御性
を高めることができる。また、オフガスの一部を分岐し
てＭＲＦにリサイクルさせる。これにより、ＭＲＦでの
水素発生量を増加させ、ＭＲＦを用いる高純度水素製造
システムの効率を向上させることができる。
ンリフォーマ（ＭＲＦ）により水素リッチな改質ガスを
生成し且つ精製して高純度水素を製造する水素製造シス
テムに対して本発明を適用した例である。ＭＲＦのオフ
ガスをＣＯ2除去器に通してＣＯ2の吸収除去を行い、Ｍ
ＲＦのバーナー用燃料に使用する。オフガス中のＣＯ2
が除去されているので、オフガスの単位体積当たりの発
熱量を増加させることができる。このため、バーナーの
燃焼性が良くなり、運転可能範囲を広げ、燃焼の制御性
を高めることができる。また、オフガスの一部を分岐し
てＭＲＦにリサイクルさせる。これにより、ＭＲＦでの
水素発生量を増加させ、ＭＲＦを用いる高純度水素製造
システムの効率を向上させることができる。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、都市ガス等の原料ガス
を改質し高純度水素を生成する水素製造システムで使用
するＣＯ変成器において、ＣＯ変成器におけるＣＯ除去
率を高めることができる。また、本発明によれば、メン
ブレンリフォーマから排出されるオフガス中のＣＯ2を
除去することにより、オフガスの単位体積当たりの発熱
量を増加させることができる。これにより、メンブレン
リフォーマでのバーナーの燃焼性を良好にし、運転可能
範囲を広げ、燃焼制御性を高めることができるなど各種
有用な効果が得られる。
を改質し高純度水素を生成する水素製造システムで使用
するＣＯ変成器において、ＣＯ変成器におけるＣＯ除去
率を高めることができる。また、本発明によれば、メン
ブレンリフォーマから排出されるオフガス中のＣＯ2を
除去することにより、オフガスの単位体積当たりの発熱
量を増加させることができる。これにより、メンブレン
リフォーマでのバーナーの燃焼性を良好にし、運転可能
範囲を広げ、燃焼制御性を高めることができるなど各種
有用な効果が得られる。
【図１】水蒸気改質器を模式的に示す図
【図２】水蒸気改質器を用い、原料ガスからＰＥＦＣに
至るまでの態様例を示す図
至るまでの態様例を示す図
【図３】ＣＯ変成器に続きＰＳＡ精製装置を使用する態
様例を示す図
様例を示す図
【図４】メンブレンリフォーマの構成例を模式的に示す
図
図
【図５】実施例１、２を示す図
【図６】実施例３、４を示す図
【図７】実施例５を示す図
【図８】実施例６を示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA06 EB01 EB32 EB33 FA02 FB04 FC02 FC03 FC04 FD07 FE01 4G140 EA03 EA06 EB01 EB32 EB37 FA02 FB04 FC02 FC03 FC04 FD07 FE01 4H060 AA01 BB07 BB08 BB12 BB22 BB23 BB31 DD01 DD02 EE03 GG02 5H027 AA02 AA06 BA01 BA16 BA17 BA19
Claims (10)
- 【請求項１】炭化水素ガスを水素リッチな改質ガスに改
質した後、ＣＯ変成器に通してＣＯを除去するに際し
て、該ＣＯ変成器の前段にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤
によるＣＯ2除去器を配してＣＯ2の除去を行うことを特
徴とするＣＯ変成器のＣＯ除去率向上方法。 - 【請求項２】炭化水素ガスを水素リッチな改質ガスに改
質した後、ＣＯ変成器に通してＣＯを除去し、さらにＣ
Ｏ選択酸化器に通してＣＯを除去するに際して、該ＣＯ
変成器の前段にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ
2除去器を配してＣＯ2の除去を行うことを特徴とするＣ
Ｏ変成器のＣＯ除去率向上方法。 - 【請求項３】炭化水素ガスを水素リッチな改質ガスに改
質した後、二段のＣＯ変成器に順次通してＣＯを除去す
るとともに、両ＣＯ変成器の間にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2
吸着剤によるＣＯ2除去器を配してＣＯ2の除去を行うこ
とを特徴とするＣＯ変成器のＣＯ除去率向上方法。 - 【請求項４】炭化水素ガスを水素リッチな改質ガスに改
質した後、二段のＣＯ変成器に通してＣＯを除去し、さ
らにＣＯ選択酸化器に通してＣＯを除去するとともに、
両ＣＯ変成器の間にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤による
ＣＯ2除去器を配してＣＯ2の除去を行うことを特徴とす
るＣＯ変成器のＣＯ除去率向上方法。 - 【請求項５】炭化水素ガスを水素リッチな改質ガスに改
質した後、ＣＯ変成器に通してＣＯを除去し、さらにＰ
ＳＡ精製装置に通してＣＯを除去するに際して、該ＣＯ
変成器の前段にＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ
2除去器を配してＣＯ2の除去を行うことを特徴とするＣ
Ｏ変成器のＣＯ除去率向上方法。 - 【請求項６】上記炭化水素ガスがメタン、エタン、プロ
パン、ブタン、あるいはこれらの混合ガスである請求項
１〜５のいずれかに記載のＣＯ変成器のＣＯ除去率向上
方法。 - 【請求項７】炭化水素ガスを原料としメンブレンリフォ
ーマにより水素リッチな改質ガスを生成し且つ精製して
高純度水素を製造するに際して、メンブレンリフォーマ
のオフガスをＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2
除去器に通してＣＯ2を除去した後、メンブレンリフォ
ーマのバーナー用燃料に使用するようにしてなることを
特徴とするメンブレンリフォーマによる高純度水素製造
システム。 - 【請求項８】炭化水素ガスを原料としメンブレンリフォ
ーマにより水素リッチな改質ガスを生成し且つ精製して
高純度水素を製造するに際して、メンブレンリフォーマ
のオフガスをＣＯ2吸収剤又はＣＯ2吸着剤によるＣＯ2
除去器に通してＣＯ2を除去した後、メンブレンリフォ
ーマのバーナー用燃料に使用するとともに、そのオフガ
スの一部を分岐してメンブレンリフォーマにリサイクル
させるようにしてなることを特徴とするメンブレンリフ
ォーマによる高純度水素製造システム。 - 【請求項９】上記炭化水素ガスがメタン、エタン、プロ
パン、ブタン、あるいはこれらの混合ガスである請求項
７〜８のいずれかに記載のメンブレンリフォーマによる
高純度水素製造システム。 - 【請求項１０】上記メンブレンリフォーマによる高純度
水素製造システムが燃料電池用の高純度水素製造システ
ムである請求項７〜９のいずれかに記載のメンブレンリ
フォーマによる高純度水素製造システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001049004A JP4357756B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | メンブレンリフォーマによる高純度水素製造システム |
Applications Claiming Priority (1)
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