JP2003026402A - 液化天然ガス受入基地での水素精製方法及びシステム - Google Patents
液化天然ガス受入基地での水素精製方法及びシステムInfo
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 効率の高い水素精製を可能にする。
【解決手段】 ＬＮＧ受入基地では、ＬＮＧタンク１０
のＬＮＧが洗浄塔１２を通ってからＬＮＧ気化器１４へ
圧送され、ＮＧとして需要地へ供給される。このＮＧの
一部を原料として水素ガス製造装置１６により富水素ガ
スを製造し、この富水素ガスを前記洗浄塔１２でＬＮＧ
と気液接触させて当該富水素ガス中の不純物をＬＮＧに
吸収させることにより、高純度の水素ガスを精製する。
のＬＮＧが洗浄塔１２を通ってからＬＮＧ気化器１４へ
圧送され、ＮＧとして需要地へ供給される。このＮＧの
一部を原料として水素ガス製造装置１６により富水素ガ
スを製造し、この富水素ガスを前記洗浄塔１２でＬＮＧ
と気液接触させて当該富水素ガス中の不純物をＬＮＧに
吸収させることにより、高純度の水素ガスを精製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高純度の水素ガス
を精製するための方法及びシステムに関するものであ
る。
を精製するための方法及びシステムに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、高純度水素ガスの需要が高まって
いる。例えば、自動車搭載用として開発が進められてい
る固体高分子電解質型燃料電池においては、その燃料と
して水素ガスが用いられ、しかも当該水素ガスについて
は、電池電極の白金触媒の被毒を防ぐため、不純物であ
る一酸化炭素の濃度を10ppm程度に抑えることが好まし
いとされている。
いる。例えば、自動車搭載用として開発が進められてい
る固体高分子電解質型燃料電池においては、その燃料と
して水素ガスが用いられ、しかも当該水素ガスについて
は、電池電極の白金触媒の被毒を防ぐため、不純物であ
る一酸化炭素の濃度を10ppm程度に抑えることが好まし
いとされている。
【０００３】従来、このような高純度の水素ガスを精製
するシステムとして、例えば図５に示すようなものが知
られている。図示の水蒸気改質装置９０は、原料ガス中
の炭化水素を水蒸気と触媒にて反応（改質反応）させる
ことにより水素ガスを含む混合ガスを生成する（スチー
ムリフォーミング）。この混合ガスは複数の吸着塔９４
を具備する水素ＰＳＡ装置９２に送られ、同装置９２に
て水素ガス以外の成分が吸着除去されることにより高純
度の水素ガスが精製分離される。
するシステムとして、例えば図５に示すようなものが知
られている。図示の水蒸気改質装置９０は、原料ガス中
の炭化水素を水蒸気と触媒にて反応（改質反応）させる
ことにより水素ガスを含む混合ガスを生成する（スチー
ムリフォーミング）。この混合ガスは複数の吸着塔９４
を具備する水素ＰＳＡ装置９２に送られ、同装置９２に
て水素ガス以外の成分が吸着除去されることにより高純
度の水素ガスが精製分離される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記水素ＰＳＡ装置９
２は、水素ガスの回収率が比較的低い（一般には８０〜
９０％）。また、同装置９２から排出される（水素を含
む）再生ガスを燃料として使用するにしても、当該再生
ガスは圧力が低いため、これを需要地へ給送するために
は新たな昇圧設備や燃料ライン設備が必要であり、既存
の設備を利用した効率の高い水素精製は望めない。
２は、水素ガスの回収率が比較的低い（一般には８０〜
９０％）。また、同装置９２から排出される（水素を含
む）再生ガスを燃料として使用するにしても、当該再生
ガスは圧力が低いため、これを需要地へ給送するために
は新たな昇圧設備や燃料ライン設備が必要であり、既存
の設備を利用した効率の高い水素精製は望めない。
【０００５】また、前記水蒸気改質装置９０では、その
規模の拡大によって水素製造量を約150,000Nm3/hまで増
やすことが可能であり、かかる規模の拡大によって相当
なコストメリットを享受することが可能であるのに対
し、水素ＰＳＡ装置９２においては、図示の４塔式のも
のでも総処理量は15,000〜20,000Nm3/hが限界であり、
それ以上の大容量化に対応するには吸着塔９４の塔数を
増やすしかない。従って、規模の拡大によるコストメリ
ットはほとんど生じない。
規模の拡大によって水素製造量を約150,000Nm3/hまで増
やすことが可能であり、かかる規模の拡大によって相当
なコストメリットを享受することが可能であるのに対
し、水素ＰＳＡ装置９２においては、図示の４塔式のも
のでも総処理量は15,000〜20,000Nm3/hが限界であり、
それ以上の大容量化に対応するには吸着塔９４の塔数を
増やすしかない。従って、規模の拡大によるコストメリ
ットはほとんど生じない。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑み、既存の
設備を有効に利用して効率の高い水素精製を可能にする
水素精製方法及びシステムを提供することを目的とす
る。
設備を有効に利用して効率の高い水素精製を可能にする
水素精製方法及びシステムを提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】近年、水素の原料ガスと
して天然ガスが注目を集めている。この天然ガスはメタ
ンを主成分とし、また硫黄分をほとんど含まないので、
脱硫処理を簡素化あるいは省略できるなどの利点があ
る。しかも、このような天然ガスの供給元である液化天
然ガス受入基地においては、低温でガス吸収性に優れた
液化天然ガスが豊富に存在しており、この液化天然ガス
のガス吸収能を活用して水素ガスの精製を行うようにす
れば、その精製効率の著しい向上が期待できる。
して天然ガスが注目を集めている。この天然ガスはメタ
ンを主成分とし、また硫黄分をほとんど含まないので、
脱硫処理を簡素化あるいは省略できるなどの利点があ
る。しかも、このような天然ガスの供給元である液化天
然ガス受入基地においては、低温でガス吸収性に優れた
液化天然ガスが豊富に存在しており、この液化天然ガス
のガス吸収能を活用して水素ガスの精製を行うようにす
れば、その精製効率の著しい向上が期待できる。
【０００８】本発明は、このような観点からなされたも
のであり、液化天然ガスを液化天然ガス気化器に圧送し
て気化し、これにより得られた天然ガスを需要先へ送出
する液化天然ガス受入基地において、前記天然ガスの一
部を原料として富水素ガスを製造し、この富水素ガスを
前記液化天然ガス気化器に圧送される液化天然ガスと気
液接触させて当該富水素ガス中に含まれる不純物を前記
液化天然ガスに吸収させることにより当該富水素ガスを
洗浄して水素ガスを精製することを特徴とする液化天然
ガス受入基地での水素精製方法である。
のであり、液化天然ガスを液化天然ガス気化器に圧送し
て気化し、これにより得られた天然ガスを需要先へ送出
する液化天然ガス受入基地において、前記天然ガスの一
部を原料として富水素ガスを製造し、この富水素ガスを
前記液化天然ガス気化器に圧送される液化天然ガスと気
液接触させて当該富水素ガス中に含まれる不純物を前記
液化天然ガスに吸収させることにより当該富水素ガスを
洗浄して水素ガスを精製することを特徴とする液化天然
ガス受入基地での水素精製方法である。
【０００９】また本発明は、液化天然ガスを液化天然ガ
ス気化器に圧送する圧送手段を備え、前記液化天然ガス
気化器で得られた天然ガスを需要先へ送出する液化天然
ガス受入基地において、前記天然ガスの一部を原料とし
て富水素ガスを製造する水素ガス製造装置と、その富水
素ガスと液化天然ガスとを気液接触させて当該富水素ガ
ス中に含まれる不純物を前記液化天然ガスに吸収させる
ことにより当該富水素ガスを洗浄して水素ガスを精製す
るための洗浄塔とを備え、前記圧送手段により圧送され
る液化天然ガスの少なくとも一部が前記洗浄塔を通って
から前記液化天然ガス気化器へ送られるように構成され
ていることを特徴とする液化天然ガス受入基地での水素
精製システムである。
ス気化器に圧送する圧送手段を備え、前記液化天然ガス
気化器で得られた天然ガスを需要先へ送出する液化天然
ガス受入基地において、前記天然ガスの一部を原料とし
て富水素ガスを製造する水素ガス製造装置と、その富水
素ガスと液化天然ガスとを気液接触させて当該富水素ガ
ス中に含まれる不純物を前記液化天然ガスに吸収させる
ことにより当該富水素ガスを洗浄して水素ガスを精製す
るための洗浄塔とを備え、前記圧送手段により圧送され
る液化天然ガスの少なくとも一部が前記洗浄塔を通って
から前記液化天然ガス気化器へ送られるように構成され
ていることを特徴とする液化天然ガス受入基地での水素
精製システムである。
【００１０】以上の構成では、液化天然ガス受入基地で
生成される天然ガスの一部を原料として富水素ガスを製
造するとともに、この富水素ガスを前記液化天然ガスと
気液接触させることにより、当該富水素ガスの洗浄、す
なわち不純物ガス吸収による水素ガスの精製を行うよう
にしているので、既存の液化天然ガス受入基地設備に洗
浄塔を加えるだけの簡素な構成で、水素ガスの精製を効
率良く行うことができる。
生成される天然ガスの一部を原料として富水素ガスを製
造するとともに、この富水素ガスを前記液化天然ガスと
気液接触させることにより、当該富水素ガスの洗浄、す
なわち不純物ガス吸収による水素ガスの精製を行うよう
にしているので、既存の液化天然ガス受入基地設備に洗
浄塔を加えるだけの簡素な構成で、水素ガスの精製を効
率良く行うことができる。
【００１１】そして、前記液化天然ガスによる洗浄で
は、適当な気液比の設定によって高い水素回収率を得る
ことが可能である。さらに、液化天然ガス供給量を増や
すだけで大容量化にも難なく対応することが可能であ
る。
は、適当な気液比の設定によって高い水素回収率を得る
ことが可能である。さらに、液化天然ガス供給量を増や
すだけで大容量化にも難なく対応することが可能であ
る。
【００１２】また、液化天然ガスを富水素ガスと接触さ
せる際に圧力損失はほとんど生じないので、圧送手段を
増設しなくても（増設するとしても簡易なもののみ
で）、液化天然ガス受入基地の本来の機能である液化天
然ガスの気化及び天然ガスの給送（例えば火力発電所へ
の供給）も支障なく行うことができる。
せる際に圧力損失はほとんど生じないので、圧送手段を
増設しなくても（増設するとしても簡易なもののみ
で）、液化天然ガス受入基地の本来の機能である液化天
然ガスの気化及び天然ガスの給送（例えば火力発電所へ
の供給）も支障なく行うことができる。
【００１３】前記水素精製システムにおける水素ガス製
造装置は、液化天然ガスの気化により得られる天然ガス
から水素濃度に富んだ富水素ガスを製造できるものであ
ればよく、例えば、天然ガスを水蒸気と改質反応させる
改質炉を含んだものが好適である。
造装置は、液化天然ガスの気化により得られる天然ガス
から水素濃度に富んだ富水素ガスを製造できるものであ
ればよく、例えば、天然ガスを水蒸気と改質反応させる
改質炉を含んだものが好適である。
【００１４】また、前記富水素ガス中に比較的凝固点の
高い水分や二酸化炭素が多く含まれていると、これらが
液化天然ガスの冷熱により凍結して良好な精製工程を妨
げるおそれがあるが、前記富水素ガスを前記液化天然ガ
スに気液接触させる前に予め当該富水素ガスから水分及
び二酸化炭素を除去する前処理工程を行っておく（前記
水素精製システムでは前記洗浄塔へ送られる富水素ガス
から水分及び二酸化炭素を除去する前処理装置を備え
る）ことにより、良好な水素ガス精製が保証される。
高い水分や二酸化炭素が多く含まれていると、これらが
液化天然ガスの冷熱により凍結して良好な精製工程を妨
げるおそれがあるが、前記富水素ガスを前記液化天然ガ
スに気液接触させる前に予め当該富水素ガスから水分及
び二酸化炭素を除去する前処理工程を行っておく（前記
水素精製システムでは前記洗浄塔へ送られる富水素ガス
から水分及び二酸化炭素を除去する前処理装置を備え
る）ことにより、良好な水素ガス精製が保証される。
【００１５】ここで、液化天然ガス受入基地には液化天
然ガスが多量に存在するので、この液化天然ガスの冷熱
を利用して富水素ガス中の二酸化炭素を凝縮分離するこ
とにより、効率の高い前処理工程を行うことができる。
例えば、前記水素精製システムにおいては、前記富水素
ガスと液化天然ガスとを熱交換させて富水素ガス中の二
酸化炭素を凝縮させる熱交換器を含むようにすればよ
い。
然ガスが多量に存在するので、この液化天然ガスの冷熱
を利用して富水素ガス中の二酸化炭素を凝縮分離するこ
とにより、効率の高い前処理工程を行うことができる。
例えば、前記水素精製システムにおいては、前記富水素
ガスと液化天然ガスとを熱交換させて富水素ガス中の二
酸化炭素を凝縮させる熱交換器を含むようにすればよ
い。
【００１６】上述のように、前記水素精製システムにお
いて、圧送手段から液化天然ガス気化器に圧送される液
化天然ガスは元々温度が十分低いものであるが、さら
に、当該液化天然ガスを前記洗浄塔の手前側で予冷する
予冷手段を備え、洗浄塔に供給される液化天然ガス温度
を下げる（より好ましくは液化点より低い温度まで過冷
却する）ようにすれば、当該液化天然ガスによる不純物
の吸収率をさらに高めて製品水素ガスの純度をより向上
させることができる。
いて、圧送手段から液化天然ガス気化器に圧送される液
化天然ガスは元々温度が十分低いものであるが、さら
に、当該液化天然ガスを前記洗浄塔の手前側で予冷する
予冷手段を備え、洗浄塔に供給される液化天然ガス温度
を下げる（より好ましくは液化点より低い温度まで過冷
却する）ようにすれば、当該液化天然ガスによる不純物
の吸収率をさらに高めて製品水素ガスの純度をより向上
させることができる。
【００１７】その際、前記予冷手段として、前記圧送手
段から圧送される液化天然ガスと前記洗浄塔から導出さ
れる水素ガスとを熱交換させる熱交換器を含むようにす
れば、当該水素ガスのもつ冷熱を有効に利用して液化天
然ガスの予冷を効率良く行うことができる。
段から圧送される液化天然ガスと前記洗浄塔から導出さ
れる水素ガスとを熱交換させる熱交換器を含むようにす
れば、当該水素ガスのもつ冷熱を有効に利用して液化天
然ガスの予冷を効率良く行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を図
１〜図４に基づいて説明する。
１〜図４に基づいて説明する。
【００１９】図１は、本発明にかかる液化天然ガス（以
下、「ＬＮＧ」と称する）受入基地での水素精製システ
ムの一例を示したものである。図において、液化天然ガ
スタンク１０内には例えば輸送船で運び込まれたＬＮＧ
が貯留されている。このＬＮＧが後述のＬＮＧポンプに
より洗浄塔１２を通してＬＮＧ気化器１４へ圧送され、
このＬＮＧ気化器１２で気化することにより、天然ガス
（以下、「ＮＧ」と称する。）が生成される。このＮＧ
は基本的に発電所その他の燃料需要先へ送られるが、そ
の一部が水素ガス原料として水素ガス製造装置１６へ導
入される。この水素ガス製造装置１６は、前記ＮＧから
富水素ガスを製造するものであり、例えば図２に示すよ
うなものが好適である。
下、「ＬＮＧ」と称する）受入基地での水素精製システ
ムの一例を示したものである。図において、液化天然ガ
スタンク１０内には例えば輸送船で運び込まれたＬＮＧ
が貯留されている。このＬＮＧが後述のＬＮＧポンプに
より洗浄塔１２を通してＬＮＧ気化器１４へ圧送され、
このＬＮＧ気化器１２で気化することにより、天然ガス
（以下、「ＮＧ」と称する。）が生成される。このＮＧ
は基本的に発電所その他の燃料需要先へ送られるが、そ
の一部が水素ガス原料として水素ガス製造装置１６へ導
入される。この水素ガス製造装置１６は、前記ＮＧから
富水素ガスを製造するものであり、例えば図２に示すよ
うなものが好適である。
【００２０】同図の改質炉２０は、触媒を収容する触媒
室と、前記ＮＧの一部を燃料とするバーナとを備え、こ
のバーナの放射熱により前記触媒室内が加熱された状態
で同室内に前記ＮＧと水蒸気とが導入されることにより
改質反応が起こり、改質ガスが生成されるようにしたも
のである（スチームリフォーミング）。この改質ガス
は、図略のガスボイラを通り、高温変成器２２及び低温
変成器２４で一酸化炭素変成反応（シフト反応）した
後、ガス冷却器２６で冷却されてガス中の水分が除去さ
れる。これにより、水素に富んだ（例えば水素７５％）
の富水素ガスが生成される。
室と、前記ＮＧの一部を燃料とするバーナとを備え、こ
のバーナの放射熱により前記触媒室内が加熱された状態
で同室内に前記ＮＧと水蒸気とが導入されることにより
改質反応が起こり、改質ガスが生成されるようにしたも
のである（スチームリフォーミング）。この改質ガス
は、図略のガスボイラを通り、高温変成器２２及び低温
変成器２４で一酸化炭素変成反応（シフト反応）した
後、ガス冷却器２６で冷却されてガス中の水分が除去さ
れる。これにより、水素に富んだ（例えば水素７５％）
の富水素ガスが生成される。
【００２１】このようなスチームリフォーミングを用い
た水素ガス製造プロセスについては周知のところであ
り、種々の公知手段が適用可能である（例えば特開２０
００−３２７３０７号公報や特開平９−３０９７０３号
公報参照）。また、富水素ガスを生成するための改質プ
ロセスは前記スチームリフォーミングに限らず、その他
の手段、例えば酸素を用いた酸化リフォーミング法（部
分酸化法）の適用も可能である。
た水素ガス製造プロセスについては周知のところであ
り、種々の公知手段が適用可能である（例えば特開２０
００−３２７３０７号公報や特開平９−３０９７０３号
公報参照）。また、富水素ガスを生成するための改質プ
ロセスは前記スチームリフォーミングに限らず、その他
の手段、例えば酸素を用いた酸化リフォーミング法（部
分酸化法）の適用も可能である。
【００２２】以上のようにして製造された富水素ガス
は、図1に示す前処理装置１８に送られ、ここでガス中
の水蒸気及び二酸化炭素が除去された後に前記洗浄塔１
２に導入される。そして、この洗浄塔１２で前記富水素
ガスとＬＮＧとが直接気液接触することにより当該富水
素ガス中の不純物ガスがＬＮＧに吸収され（すなわち富
水素ガスが洗浄され）、高純度の製品水素ガスが精製さ
れる。
は、図1に示す前処理装置１８に送られ、ここでガス中
の水蒸気及び二酸化炭素が除去された後に前記洗浄塔１
２に導入される。そして、この洗浄塔１２で前記富水素
ガスとＬＮＧとが直接気液接触することにより当該富水
素ガス中の不純物ガスがＬＮＧに吸収され（すなわち富
水素ガスが洗浄され）、高純度の製品水素ガスが精製さ
れる。
【００２３】図３は、前記前処理装置１８及び洗浄塔１
２を含む具体的な装置構成の好適例を示したものであ
る。図示の前処理装置１８は、吸着塔２８、圧縮機３
０、凝縮用熱交換器３２、および二酸化炭素分離器３４
を備えている。
２を含む具体的な装置構成の好適例を示したものであ
る。図示の前処理装置１８は、吸着塔２８、圧縮機３
０、凝縮用熱交換器３２、および二酸化炭素分離器３４
を備えている。
【００２４】まず、前記水素ガス製造装置１６から送出
された富水素ガスは、モレキュラシーブが装填された吸
着塔２８に導入され、ここでガス中の水蒸気が吸着除去
される。残りのガスは圧縮機３０で圧縮され、凝縮用熱
交換器３２でＬＮＧと熱交換することにより冷却され
る。この冷却により、ガス中の二酸化炭素が凝縮し、二
酸化炭素分離器３４において残りのガス成分と気液分離
される。これら一連の前処理工程により、ガス中の水分
含有率及び二酸化炭素含有率は大幅に削減される。
された富水素ガスは、モレキュラシーブが装填された吸
着塔２８に導入され、ここでガス中の水蒸気が吸着除去
される。残りのガスは圧縮機３０で圧縮され、凝縮用熱
交換器３２でＬＮＧと熱交換することにより冷却され
る。この冷却により、ガス中の二酸化炭素が凝縮し、二
酸化炭素分離器３４において残りのガス成分と気液分離
される。これら一連の前処理工程により、ガス中の水分
含有率及び二酸化炭素含有率は大幅に削減される。
【００２５】なお、前記前処理装置１８は、吸着塔２８
及び凝縮用熱交換器３２を含んだものに限られない。例
えば、水素ガス製造装置１６側で水分が十分に除去され
ている場合には吸着塔２８の省略が可能であるし、また
二酸化炭素除去手段についても、前記凝縮用熱交換器３
２による二酸化炭素の凝縮分離の他、例えばＭＤＥＡ
（Methyl di ethanol amine）溶液等を用いて二酸化炭
素を吸収除去するようにしてもよい。このような吸収に
よる二酸化炭素の除去は圧縮機３０の上流側で行うよう
にしてもよい。
及び凝縮用熱交換器３２を含んだものに限られない。例
えば、水素ガス製造装置１６側で水分が十分に除去され
ている場合には吸着塔２８の省略が可能であるし、また
二酸化炭素除去手段についても、前記凝縮用熱交換器３
２による二酸化炭素の凝縮分離の他、例えばＭＤＥＡ
（Methyl di ethanol amine）溶液等を用いて二酸化炭
素を吸収除去するようにしてもよい。このような吸収に
よる二酸化炭素の除去は圧縮機３０の上流側で行うよう
にしてもよい。
【００２６】前処理工程を経た富水素ガスは、洗浄塔１
２の下部に導入され、同塔１２内を上昇する間に同塔１
２内を降下するＬＮＧと直接気液接触する。この洗浄塔
１２は、前記富水素ガスとＬＮＧとを効率良く接触させ
ることができるものであればよく、一般のガス吸収塔
（例えば棚段塔や充填塔）を用いることが可能である。
２の下部に導入され、同塔１２内を上昇する間に同塔１
２内を降下するＬＮＧと直接気液接触する。この洗浄塔
１２は、前記富水素ガスとＬＮＧとを効率良く接触させ
ることができるものであればよく、一般のガス吸収塔
（例えば棚段塔や充填塔）を用いることが可能である。
【００２７】この洗浄塔１２でのＬＮＧとの気液接触に
より、前記富水素ガス中に含まれる不純物ガス（主にメ
タンガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス）が選択的
にＬＮＧ側へ物理吸収され、これにより高純度の水素ガ
スが精製される。この水素ガスは、予冷用熱交換器３６
でＬＮＧと熱交換することにより昇温し、製品水素ガス
としてサージタンク３８内に貯留される。
より、前記富水素ガス中に含まれる不純物ガス（主にメ
タンガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス）が選択的
にＬＮＧ側へ物理吸収され、これにより高純度の水素ガ
スが精製される。この水素ガスは、予冷用熱交換器３６
でＬＮＧと熱交換することにより昇温し、製品水素ガス
としてサージタンク３８内に貯留される。
【００２８】一方、ＬＮＧタンク１０内のＬＮＧは、こ
れに付設されたＬＮＧポンプ４０によりＬＮＧ気化器１
４へ向けて圧送される。その途中、前記ＬＮＧは、前記
予冷用熱交換器３６で精製水素ガスと熱交換することに
より第一次予冷され、さらに、液体窒素を利用した冷却
器４４で第二次予冷される。前記液体窒素は、ＬＮＧの
冷熱を利用した窒素冷凍機４２により生成される。
れに付設されたＬＮＧポンプ４０によりＬＮＧ気化器１
４へ向けて圧送される。その途中、前記ＬＮＧは、前記
予冷用熱交換器３６で精製水素ガスと熱交換することに
より第一次予冷され、さらに、液体窒素を利用した冷却
器４４で第二次予冷される。前記液体窒素は、ＬＮＧの
冷熱を利用した窒素冷凍機４２により生成される。
【００２９】予冷済ＬＮＧは、前記ＬＮＧポンプ４０の
吐出圧力と略同等の操作圧力で洗浄塔１２の頂部に導入
され、同塔１２を下降するうちに前記富水素ガスと気液
接触し、同ガス中の不純物（メタンガス等）を選択的に
物理吸収する。この洗浄塔１２においても、ＬＮＧの圧
力損失はほとんど生じないので、当該ＬＮＧをＬＮＧ気
化器１４で気化した後、ＮＧとしてそのまま（ポンプ等
を増設せずに、あるいは増設するとしても簡易なものの
みで）発電所燃料等として需要地へ給送することができ
る。
吐出圧力と略同等の操作圧力で洗浄塔１２の頂部に導入
され、同塔１２を下降するうちに前記富水素ガスと気液
接触し、同ガス中の不純物（メタンガス等）を選択的に
物理吸収する。この洗浄塔１２においても、ＬＮＧの圧
力損失はほとんど生じないので、当該ＬＮＧをＬＮＧ気
化器１４で気化した後、ＮＧとしてそのまま（ポンプ等
を増設せずに、あるいは増設するとしても簡易なものの
みで）発電所燃料等として需要地へ給送することができ
る。
【００３０】なお、洗浄塔１２での富水素ガスとＬＮＧ
のモル比は、各種条件を考慮して決定すればよい。ＬＮ
Ｇの比率が過小であると洗浄塔１２内の温度が上がって
吸収効率が下がり、水素ガス純度が低下する一方、ＬＮ
Ｇの比率が過大であると水素ガスの吸収量が増えてその
分回収効率が下がるため、一般には前記モル比（富水素
ガス／ＬＮＧ）を０．８〜１．０、より好ましくは約
０．９に設定するのが好ましい。
のモル比は、各種条件を考慮して決定すればよい。ＬＮ
Ｇの比率が過小であると洗浄塔１２内の温度が上がって
吸収効率が下がり、水素ガス純度が低下する一方、ＬＮ
Ｇの比率が過大であると水素ガスの吸収量が増えてその
分回収効率が下がるため、一般には前記モル比（富水素
ガス／ＬＮＧ）を０．８〜１．０、より好ましくは約
０．９に設定するのが好ましい。
【００３１】また、ＬＮＧポンプ４０から圧送されるＬ
ＮＧはすべて洗浄塔１２に通さなくてもよく、その一部
は洗浄塔１２をバイパスして直接ＬＮＧ気化器１４へ送
るようにしてもよい。かかるバイパス量を操作すること
によって前記洗浄塔１２でのモル比の調節も容易にな
る。
ＮＧはすべて洗浄塔１２に通さなくてもよく、その一部
は洗浄塔１２をバイパスして直接ＬＮＧ気化器１４へ送
るようにしてもよい。かかるバイパス量を操作すること
によって前記洗浄塔１２でのモル比の調節も容易にな
る。
【００３２】また、本発明は従来の水素ＰＳＡ装置の併
用を除外するものではない。このように水素ＰＳＡ装置
を併用する場合でも、本発明にかかる富水素ガスの洗浄
によって前記ＰＳＡ装置における吸着剤の必要量を従来
よりも飛躍的に削減できる効果が得られる。
用を除外するものではない。このように水素ＰＳＡ装置
を併用する場合でも、本発明にかかる富水素ガスの洗浄
によって前記ＰＳＡ装置における吸着剤の必要量を従来
よりも飛躍的に削減できる効果が得られる。
【００３３】
【実施例】前記図１〜図３に示すシステムにおいて、Ｎ
Ｇを原料とし、水素ガス製造装置１６において、ドライ
ベースで水素が約75％の水素、二酸化炭素が約19.5％、
一酸化炭素が約0.5％、メタンが約5％の組成をもつ圧力
富水素ガスを製造する。このガスを前処理装置１８に導
入してガス中の水分及び二酸化炭素を除去し、-150℃の
ガス温度で洗浄塔１２へ導入する。
Ｇを原料とし、水素ガス製造装置１６において、ドライ
ベースで水素が約75％の水素、二酸化炭素が約19.5％、
一酸化炭素が約0.5％、メタンが約5％の組成をもつ圧力
富水素ガスを製造する。このガスを前処理装置１８に導
入してガス中の水分及び二酸化炭素を除去し、-150℃の
ガス温度で洗浄塔１２へ導入する。
【００３４】一方、ＬＮＧタンク１０内のＬＮＧは、予
冷用熱交換器３６及び冷却器４４により予冷した後、Ｌ
ＮＧポンプ４０の吐出圧と略同等の60kg/cm2Gの圧力で
洗浄塔１２へ供給する。この洗浄塔１２での洗浄処理に
より、富水素ガス中の一酸化炭素及び二酸化炭素はほと
んどすべて除去され、メタンガス含有率も0.5〜1.5％の
レベルまで低下する。このメタンガスの除去度合いは、
ＬＮＧ温度によって大きく左右される。
冷用熱交換器３６及び冷却器４４により予冷した後、Ｌ
ＮＧポンプ４０の吐出圧と略同等の60kg/cm2Gの圧力で
洗浄塔１２へ供給する。この洗浄塔１２での洗浄処理に
より、富水素ガス中の一酸化炭素及び二酸化炭素はほと
んどすべて除去され、メタンガス含有率も0.5〜1.5％の
レベルまで低下する。このメタンガスの除去度合いは、
ＬＮＧ温度によって大きく左右される。
【００３５】図４は、前記洗浄塔１２における富水素ガ
スとＬＮＧとのモル比を０．９としたときの、ＬＮＧの
予冷温度と製品水素ガス中の水素モル分率（すなわち製
品水素純度）との関係を示したものである。図示のよう
に、ＬＮＧ温度を下げるほど製品水素ガスの純度が上が
り、最低でも約-175℃までＬＮＧを予冷すれば、モル分
率にして約98.4％の純度をもつ製品水素ガスを得ること
が可能である。
スとＬＮＧとのモル比を０．９としたときの、ＬＮＧの
予冷温度と製品水素ガス中の水素モル分率（すなわち製
品水素純度）との関係を示したものである。図示のよう
に、ＬＮＧ温度を下げるほど製品水素ガスの純度が上が
り、最低でも約-175℃までＬＮＧを予冷すれば、モル分
率にして約98.4％の純度をもつ製品水素ガスを得ること
が可能である。
【００３６】なお、このような温度レベルでは、前記富
水素ガス中の二酸化炭素が固体となって析出されるが、
その量が少なくてＬＮＧ中に分散していれば、そのまま
支障なく固液混相流としてＬＮＧ気化器１４へ導入する
ことが可能である。
水素ガス中の二酸化炭素が固体となって析出されるが、
その量が少なくてＬＮＧ中に分散していれば、そのまま
支障なく固液混相流としてＬＮＧ気化器１４へ導入する
ことが可能である。
【００３７】
【発明の効果】以上のように本発明は、水素ガスを精製
するにあたり、ＬＮＧ受入基地で生成されるＮＧの一部
を原料として富水素ガスを製造し、この富水素ガスをＬ
ＮＧ気化器へ圧送されるＬＮＧと気液接触させて当該富
水素ガスを洗浄するようにしたものであるので、ＬＮＧ
受入基地に備えられる既存の設備を有効に利用して効率
の高い水素ガス精製を行うことができる効果がある。
するにあたり、ＬＮＧ受入基地で生成されるＮＧの一部
を原料として富水素ガスを製造し、この富水素ガスをＬ
ＮＧ気化器へ圧送されるＬＮＧと気液接触させて当該富
水素ガスを洗浄するようにしたものであるので、ＬＮＧ
受入基地に備えられる既存の設備を有効に利用して効率
の高い水素ガス精製を行うことができる効果がある。
【図１】本発明にかかる水素精製システムの一例を示す
概略構成図である。
概略構成図である。
【図２】前記水素精製システムに設けられる水素ガス製
造装置の具体例を示す構成図である。
造装置の具体例を示す構成図である。
【図３】前記水素精製システムの要部の装置構成例を示
すフローシートである。
すフローシートである。
【図４】前記水素精製システムにおける洗浄塔でのＬＮ
Ｇ温度と製品水素純度との関係を示すフローシートであ
る。
Ｇ温度と製品水素純度との関係を示すフローシートであ
る。
【図５】従来の水素精製システムの一例を示す概略構成
図である。
図である。
１０ ＬＮＧタンク
１２ 洗浄塔
１４ ＬＮＧ気化器
１６ 水素ガス製造装置
１８ 前処理装置
２０ 改質炉
３２ 凝縮用熱交換器
３６ 予冷用熱交換器
４０ ＬＮＧポンプ（圧送手段）
フロントページの続き
(72)発明者 中村 亘
大阪市西区江戸堀１丁目６番14号 株式会
社神戸製鋼所大阪支社内
(72)発明者 田中 正幸
大阪市西区江戸堀１丁目６番14号 株式会
社神戸製鋼所大阪支社内
(72)発明者 新開 光一
大阪市西区江戸堀１丁目６番14号 株式会
社神戸製鋼所大阪支社内
Ｆターム(参考） 3E073 DB04 DC31
4D047 AA07 AB07 BA02 BB08 CA07
DA01 DA17
4G040 AB03
Claims (9)
- 【請求項１】 受け入れた液化天然ガスを液化天然ガス
気化器に圧送して気化し、これにより得られた天然ガス
を需要先へ送出する液化天然ガス受入基地において、前
記天然ガスの一部を原料として富水素ガスを製造し、こ
の富水素ガスを前記液化天然ガス気化器に圧送される液
化天然ガスと気液接触させて当該富水素ガス中に含まれ
る不純物を前記液化天然ガスに吸収させることにより当
該富水素ガスを洗浄して水素ガスを精製することを特徴
とする液化天然ガス受入基地での水素精製方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の液化天然ガス受入基地で
の水素精製方法において、前記富水素ガスを前記液化天
然ガスに気液接触させる前に当該富水素ガスから水分及
び二酸化炭素を除去する前処理工程を行うことを特徴と
する液化天然ガス受入基地での水素精製方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の液化天然ガス受入基地で
の水素精製方法において、前記前処理工程は、液化天然
ガスの冷熱を利用して富水素ガス中の二酸化炭素を凝縮
分離する工程を含むことを特徴とする液化天然ガス受入
基地での水素精製方法。 - 【請求項４】 液化天然ガスを液化天然ガス気化器に圧
送する圧送手段を備え、前記液化天然ガス気化器で得ら
れた天然ガスを需要先へ送出する液化天然ガス受入基地
において、前記天然ガスの一部を原料として富水素ガス
を製造する水素ガス製造装置と、その富水素ガスと液化
天然ガスとを気液接触させて当該富水素ガス中に含まれ
る不純物を前記液化天然ガスに吸収させることにより当
該富水素ガスを洗浄して水素ガスを精製するための洗浄
塔とを備え、前記圧送手段により圧送される液化天然ガ
スの少なくとも一部が前記洗浄塔を通ってから前記液化
天然ガス気化器へ送られるように構成されていることを
特徴とする液化天然ガス受入基地での水素精製システ
ム。 - 【請求項５】 請求項４記載の液化天然ガス受入基地で
の水素精製システムにおいて、前記水素ガス製造装置
は、前記天然ガスを水蒸気と改質反応させる改質炉を含
んでいることを特徴とする液化天然ガス受入基地での水
素精製システム。 - 【請求項６】 請求項４または５記載の液化天然ガス受
入基地での水素精製システムにおいて、前記洗浄塔へ送
られる富水素ガス中の水分及び二酸化炭素を除去する前
処理装置を備えたことを特徴とする液化天然ガス受入基
地での水素精製システム。 - 【請求項７】 請求項６記載の液化天然ガス受入基地で
の水素精製システムにおいて、前記前処理装置は、前記
富水素ガスと液化天然ガスとを熱交換させて富水素ガス
中の二酸化炭素を凝縮させる凝縮用熱交換器を含むこと
を特徴とする液化天然ガス受入基地での水素精製システ
ム。 - 【請求項８】 請求項４〜７のいずれかに記載の液化天
然ガス受入基地での水素精製システムにおいて、前記圧
送手段から圧送される液化天然ガスを前記洗浄塔の手前
側で予冷する予冷手段を備えたことを特徴とする液化天
然ガス受入基地での水素精製システム。 - 【請求項９】 請求項８記載の液化天然ガス受入基地で
の水素精製システムにおいて、前記予冷手段は、前記圧
送手段から圧送される液化天然ガスと前記洗浄塔から導
出される水素ガスとを熱交換させる予冷用熱交換器を含
むことを特徴とする液化天然ガス受入基地での水素精製
システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001215169A JP4091755B2 (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 液化天然ガス受入基地での水素精製方法及びシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001215169A JP4091755B2 (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 液化天然ガス受入基地での水素精製方法及びシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003026402A true JP2003026402A (ja) | 2003-01-29 |
| JP4091755B2 JP4091755B2 (ja) | 2008-05-28 |
Family
ID=19049860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001215169A Expired - Lifetime JP4091755B2 (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 液化天然ガス受入基地での水素精製方法及びシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4091755B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010209215A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | ガス分離方法 |
| JP2012526962A (ja) * | 2009-05-15 | 2012-11-01 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 合成ガス又は燃焼排ガスからｃｏ２を分離するための方法及びシステム |
| JP2014073923A (ja) * | 2012-10-03 | 2014-04-24 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 水素精製システム及び水素供給システム |
| CN108799824A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-11-13 | 中海石油气电集团有限责任公司 | 一种以lng为原料现场制氢的加注方法及装置 |
-
2001
- 2001-07-16 JP JP2001215169A patent/JP4091755B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010209215A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | ガス分離方法 |
| JP2012526962A (ja) * | 2009-05-15 | 2012-11-01 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 合成ガス又は燃焼排ガスからｃｏ２を分離するための方法及びシステム |
| JP2014073923A (ja) * | 2012-10-03 | 2014-04-24 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 水素精製システム及び水素供給システム |
| CN108799824A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-11-13 | 中海石油气电集团有限责任公司 | 一种以lng为原料现场制氢的加注方法及装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4091755B2 (ja) | 2008-05-28 |
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