JP2005289652A - Method for producing hydrogen and reaction tube - Google Patents

Method for producing hydrogen and reaction tube Download PDF

Info

Publication number
JP2005289652A
JP2005289652A JP2004100678A JP2004100678A JP2005289652A JP 2005289652 A JP2005289652 A JP 2005289652A JP 2004100678 A JP2004100678 A JP 2004100678A JP 2004100678 A JP2004100678 A JP 2004100678A JP 2005289652 A JP2005289652 A JP 2005289652A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
reaction
membrane
catalyst
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004100678A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005289652A5 (en
Inventor
Takanari Matsumoto
隆也 松本
Toshiyuki Enomoto
敏行 榎本
Yukinori Kude
幸徳 久手
Yoshihiro Kobori
良浩 小堀
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.)
Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Oil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Oil Corp filed Critical Nippon Oil Corp
Priority to JP2004100678A priority Critical patent/JP2005289652A/en
Priority to PCT/JP2005/004397 priority patent/WO2005085127A1/en
Priority to US10/592,285 priority patent/US20080234527A1/en
Publication of JP2005289652A publication Critical patent/JP2005289652A/en
Publication of JP2005289652A5 publication Critical patent/JP2005289652A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a system for producing hydrogen, by which problems such as separation, low temperature facilities, heat supply or the like in the hydrogen production method based on dehydrogenation reaction of a raw material oil comprising hydrocarbons mainly having a cyclohexane ring can be solved, and hydrogen can be efficiently produced. <P>SOLUTION: Hydrogen and aromatic hydrocarbons are produced by subjecting hydrocarbons having a cyclohexane ring to dehydrogenation reaction in a reaction tube having a double tube structure composed of an inner tube comprising a hydrogen separation membrane and an outer tube which is made of metal and has a plurality of inside fins on each of which a metal oxide layer and a catalyst are supported. Hydrogen is removed mainly to a permeated side, and aromatic hydrocarbons are obtained mainly at a non-permeated side by performing selective membrane separation operation in a reaction system while advancing the dehyrogenation reaction. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水素製造の分野において、主としてシクロヘキサン環を有する炭化水素からなる原料油の脱水素反応で水素を発生させる水素製造方法及びシステムに関するものである。   The present invention relates to a hydrogen production method and system for generating hydrogen by dehydrogenation of a feedstock mainly composed of hydrocarbons having a cyclohexane ring in the field of hydrogen production.

水素は石油精製、化学産業などをはじめとしてあらゆる産業分野において広く用いられている。とくに近年、将来のエネルギーとして水素エネルギーが注目されてきており燃料電池を中心に研究が進められているが、水素ガスは熱量あたりの体積が大きく、また液化に必要なエネルギーも大きいため、水素の貯蔵、輸送のシステムが重要な課題となっている。また水素供給のためにあらたなインフラストラクチャーの整備が必要である(非特許文献1参照)。   Hydrogen is widely used in various industrial fields including the oil refining and chemical industries. In particular, in recent years, hydrogen energy has attracted attention as a future energy, and research is focused on fuel cells, but hydrogen gas has a large volume per calorie and also requires a large amount of energy for liquefaction. Storage and transport systems are an important issue. In addition, a new infrastructure is required for hydrogen supply (see Non-Patent Document 1).

一方、液状の炭化水素は水素ガスに比べてエネルギー密度が大きく取り扱いやすいことに加え、既存のインフラストラクチャーが利用できるという利点もあることから、炭化水素を貯蔵、輸送して、必要に応じ炭化水素から水素を製造する方法は重要である。
水素の製造はメタンや軽質パラフィンの水蒸気改質法、自己熱改質法、部分酸化法など公知の技術により広く行われているが、これらの反応は高温を必要とする。更に、燃料電池、特に固体高分子型燃料電池によるオンサイトでの発電を対象とした場合には、その後段にシフト反応器及び、CO選択酸化もしくはメタネーションによる一酸化炭素除去器が必要となり、非常に複雑なプロセスとなる。また、自動車用の水素ステーションを対象とした場合には、PSA(圧力スイング吸着)を用いて高純度の水素にしなければならない。これはメタノールの改質方式においても同様で、オンサイトの場合では一酸化炭素の除去器が必要であり、水素ステーションの場合PSAが必要となる。
Liquid hydrocarbons, on the other hand, have the advantage of being easy to handle and having a higher energy density than hydrogen gas, and also have the advantage of being able to use existing infrastructure. The method of producing hydrogen from methane is important.
Production of hydrogen is widely carried out by known techniques such as steam reforming of methane and light paraffin, autothermal reforming, and partial oxidation, but these reactions require high temperatures. Furthermore, when targeting on-site power generation using fuel cells, particularly polymer electrolyte fuel cells, a shift reactor and a carbon monoxide remover using CO selective oxidation or methanation are required in the subsequent stage. This is a very complex process. In addition, when an automobile hydrogen station is targeted, high purity hydrogen must be obtained using PSA (pressure swing adsorption). The same applies to the reforming system of methanol. In the case of on-site, a carbon monoxide remover is required, and in the case of a hydrogen station, PSA is required.

これに対し、液状の炭化水素を脱水素して水素を製造する方法では、反応が単純であることから製造プロセスも単純である。更に、生成物は気体である水素と、常温では液体である不飽和炭化水素であるため、両者の分離が比較的容易であるという特長がある。特にシクロヘキサン環を有する炭化水素を原料とし、そのシクロヘキサン環を脱水素し芳香族環にする反応は、脱水素触媒の存在下で容易に反応が進行し、生成物である水素と芳香族炭化水素の分離も比較的に容易であるために、小規模の水素製造に適した方法である(非特許文献2参照)。   On the other hand, in the method of producing hydrogen by dehydrogenating liquid hydrocarbons, the production process is simple because the reaction is simple. Furthermore, since the product is hydrogen, which is a gas, and unsaturated hydrocarbon, which is a liquid at room temperature, the product is relatively easy to separate. In particular, the reaction using a hydrocarbon having a cyclohexane ring as a raw material and dehydrogenating the cyclohexane ring into an aromatic ring proceeds easily in the presence of a dehydrogenation catalyst, and the product hydrogen and aromatic hydrocarbon Is relatively easy, and is suitable for small-scale hydrogen production (see Non-Patent Document 2).

しかしながら、生成した水素と芳香族炭化水素の温度を大気圧下、室温まで下げれば大部分の芳香族炭化水素は液化して水素と分離できるが、室温での蒸気圧に応じた量の芳香族炭化水素は水素ガス中に混入する。例えばトルエンの場合、15 ℃、大気圧下では約2.1 %の混入となる。従って、燃料電池用途などのように水素の純度を高くする必要がある場合、水素と芳香族炭化水素の分離に問題が生じてくる。   However, most of the aromatic hydrocarbons can be liquefied and separated from hydrogen if the temperature of the produced hydrogen and aromatic hydrocarbons is reduced to room temperature under atmospheric pressure, but the amount of aromatics depends on the vapor pressure at room temperature. Hydrocarbons are mixed in hydrogen gas. For example, in the case of toluene, it becomes about 2.1% contamination at 15 ° C. and atmospheric pressure. Therefore, when it is necessary to increase the purity of hydrogen as in fuel cell applications, a problem arises in the separation of hydrogen and aromatic hydrocarbons.

分離の方法としては、冷却して分離する方法があるが、水素濃度99.9%以上を達成するためには、常圧で−30℃程度の低温が必要となる。冷凍機を用いた−30 ℃への冷却は水素製造においてエネルギー効率の低下をもたらし、設備も大きくなるため、好ましい除去方法ではない。   As a separation method, there is a method of cooling and separating, but in order to achieve a hydrogen concentration of 99.9% or more, a low temperature of about −30 ° C. at normal pressure is required. Cooling to −30 ° C. using a refrigerator is not a preferred removal method because it results in a decrease in energy efficiency in hydrogen production and the equipment becomes large.

この他に、吸着剤に吸着させて分離する吸着分離方法がある。この方法では吸着後の吸着剤から芳香族炭化水素を脱離させて回収するとともに吸着剤を再生することが必要である。この中で、圧力の変動により吸着および脱離を行わせるPSA法(圧力スイング吸着法)がよく知られているが、水素ガスの回収率及び全体の効率が低く、また昇圧、降圧などの操作が必要でシステムとして大きなものとなる欠点がある。   In addition, there is an adsorptive separation method in which it is adsorbed by an adsorbent and separated. In this method, it is necessary to desorb and recover the aromatic hydrocarbon from the adsorbent after adsorption and to regenerate the adsorbent. Among them, the PSA method (pressure swing adsorption method) in which adsorption and desorption are performed by pressure fluctuation is well known, but the recovery rate and overall efficiency of hydrogen gas are low, and operations such as pressure increase and pressure decrease are performed. Is necessary and has the disadvantage of becoming a large system.

上記以外の分離方法として、膜分離法が挙げられる。膜分離法はエネルギー効率が良いという特徴をもっており、分離膜の種類としては、主に、パラジウム膜、高分子膜、セラミック膜、カーボン膜がある。水素の精製では、高純度水素精製の目的でパラジウム膜が実用化されている(非特許文献3参照)。   As a separation method other than the above, there is a membrane separation method. The membrane separation method is characterized by high energy efficiency, and the types of separation membranes are mainly palladium membranes, polymer membranes, ceramic membranes, and carbon membranes. In the purification of hydrogen, a palladium membrane has been put into practical use for the purpose of high-purity hydrogen purification (see Non-Patent Document 3).

膜分離法を用いる場合、非透過側を高圧にする必要があるため、水素生成反応(脱水素反応)を高圧化するか、反応後の生成ガスを昇圧する必要が生じる。生成ガスを昇圧する場合、水素製造においてエネルギー効率の低下をもたらす。また、脱水素反応は化学平衡の制約上の点から、反応圧力を高くした場合、反応温度を高くする必要が生じてしまう。   When the membrane separation method is used, it is necessary to increase the pressure on the non-permeate side. Therefore, it is necessary to increase the pressure of the hydrogen generation reaction (dehydrogenation reaction) or increase the pressure of the product gas after the reaction. When the pressure of the product gas is increased, energy efficiency is reduced in hydrogen production. Further, in the dehydrogenation reaction, it is necessary to increase the reaction temperature when the reaction pressure is increased from the viewpoint of restrictions on chemical equilibrium.

しかしながら、主としてシクロヘキサン環を有する炭化水素の脱水素反応は、副反応である分解反応を抑制するため、より低温で反応を行う必要がある。例えば、メチルシクロヘキサンの脱水素反応においては360℃以下の温度で反応を行う必要がある。平衡論的な制約により、この工程の低温化は困難であった。この問題を解決するため、水素分離膜を組み込んだ膜反応器を用い、脱水素工程で発生する水素を反応場から選択的に取り除き、水素収率の向上と反応の低温化を達成しようとする技術として、例えば特許文献1:特開平4−71638号公報には、水素を選択的に透過する多孔質セラミック膜を組み込みシクロヘキサンの脱水素反応を行う技術が開示されている。また、特許文献2、特許文献3の各公報には、パラジウム膜を用いた反応分離による水素製造技術が開示されている。
しかしながら、いずれもスイープガスとしてアルゴン等のイナートガスを用いており、生成した水素の純度の点から、実用的ではない。また、シクロヘキサン環の脱水素は大きな吸熱反応である。例えばシクロヘキサンの脱水素における反応エンタルピーは50kcal/molであり、置換基がついた炭化水素でもシクロヘキサン環あたりの反応エンタルピーはほぼ同じ値である。活性金属を酸化物に担持した通常の固体触媒(粒、ペレット、押出し成型体など)では伝熱が律速になってしまうため、反応器外部から触媒への熱供給の不足により、触媒の温度が低下し反応効率が低下する。特に反応分離においては、反応に関与しない水素分離膜の体積増加分だけ、伝面/触媒量の関係の点から熱供給が不利になる。この傾向はLHSVが大きくなるほど顕著になる。これに関連して、特許文献4には、連続状金属基体の表面に超微粒子の触媒物質を担持せしめた熱伝導性触媒体を使用することを特徴とするメタノールの水蒸気改質方法が開示され、高収率で水素と一酸化炭素を得ることができるという記載がある。
しかし、メタノールの改質反応は前述したとおり小規模の水素の製造方法として工程が多いという欠点があった。
小林紀,季報エネルギー総合工学,第25巻第4号,73〜87頁(2003) 市川勝,工業材料,第51巻第4号,62〜69頁(2003) 中垣正幸監修,膜処理技術体系(上巻),フジ・テクノシステム,661〜662頁および922〜925頁(1991) 特開平4−71638号公報 特開平3−217227号公報 特開平5−317708号公報 特開平5−116901号公報
However, the dehydrogenation reaction of hydrocarbons mainly having a cyclohexane ring needs to be performed at a lower temperature in order to suppress the decomposition reaction that is a side reaction. For example, in the dehydrogenation reaction of methylcyclohexane, it is necessary to perform the reaction at a temperature of 360 ° C. or lower. Due to equilibrium constraints, it was difficult to lower the temperature of this process. In order to solve this problem, a membrane reactor incorporating a hydrogen separation membrane is used to selectively remove hydrogen generated in the dehydrogenation process from the reaction field, thereby improving the hydrogen yield and lowering the reaction temperature. As a technique, for example, Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 4-71638 discloses a technique in which a porous ceramic membrane that selectively permeates hydrogen is incorporated to perform a dehydrogenation reaction of cyclohexane. Patent Documents 2 and 3 disclose hydrogen production technology by reaction separation using a palladium membrane.
However, any of them uses an inert gas such as argon as a sweep gas, and is not practical in terms of the purity of the produced hydrogen. Moreover, dehydrogenation of the cyclohexane ring is a large endothermic reaction. For example, the enthalpy of reaction in the dehydrogenation of cyclohexane is 50 kcal / mol, and the enthalpy of reaction per cyclohexane ring is almost the same even for hydrocarbons with substituents. In ordinary solid catalysts (particles, pellets, extruded products, etc.) with an active metal supported on an oxide, the heat transfer becomes rate-determined. The reaction efficiency decreases. Particularly in the reaction separation, the heat supply is disadvantageous from the viewpoint of the surface transfer / catalyst amount by the volume increase of the hydrogen separation membrane not involved in the reaction. This tendency becomes more prominent as LHSV increases. In this connection, Patent Document 4 discloses a method for steam reforming of methanol, characterized in that a thermally conductive catalyst body in which an ultrafine catalyst material is supported on the surface of a continuous metal substrate is used. There is a description that hydrogen and carbon monoxide can be obtained in a high yield.
However, as described above, the reforming reaction of methanol has a drawback that it has many steps as a small-scale hydrogen production method.
Kobayashi N, Seasonal Energy Engineering, Vol. 25, No. 4, pp. 73-87 (2003) Masaru Ichikawa, Industrial Materials, Vol. 51, No. 4, 62-69 (2003) Supervised by Masayuki Nakagaki, membrane processing technology system (first volume), Fuji Techno System, pages 661 to 662 and pages 922 to 925 (1991) JP-A-4-71638 JP-A-3-217227 JP-A-5-317708 Japanese Patent Laid-Open No. 5-116901

本発明の目的は、主としてシクロヘキサン環を有する炭化水素からなる原料油の脱水素反応による水素製造方法における分離、低温化、熱供給などの問題点を解決し、効率よく水素を製造する水素製造方法及び水素製造システムを提供することである。   An object of the present invention is to solve problems such as separation, temperature reduction, heat supply, etc. in a hydrogen production method by dehydrogenation of a feedstock mainly composed of hydrocarbons having a cyclohexane ring, and to efficiently produce hydrogen And providing a hydrogen production system.

本発明者らは上記の課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、炭化水素の脱水素反応により水素を発生させるに際し、熱伝導性支持体表面上の金属酸化物層に活性金属を担持した触媒を設置した、水素を選択的に除去可能な膜型反応器を用い、更にその反応条件を最適化したところ、効率的に水素を製造する方法を見出したものである。   As a result of intensive research to solve the above-mentioned problems, the present inventors supported active metal on the metal oxide layer on the surface of the thermally conductive support when generating hydrogen by hydrocarbon dehydrogenation. When a membrane reactor equipped with a catalyst and capable of selectively removing hydrogen was used and the reaction conditions were further optimized, a method for efficiently producing hydrogen was discovered.

すなわち、本発明の第1の態様は、金属酸化物層が表面に偏在する金属製の熱伝導性支持体からなる担体に担時させた触媒を存在させた流通式反応管内で、シクロヘキサン環を有する炭化水素を脱水素反応させて水素および芳香族炭化水素を製造する脱水素反応系内に、
水素分離膜による水素除去手段を内在させ、
該脱水素反応を進行させながら該水素分離膜により透過側に主として水素を除去し、非透過側には主として芳香族炭化水素を得ることを特徴とする水素の製造方法である。
触媒は金属支持体を使用するため脱水素の熱調節が容易であり、しかも脱水素と水素分離を同時に行なうので簡便な装置である。
That is, according to the first aspect of the present invention, a cyclohexane ring is formed in a flow-through reaction tube in which a catalyst supported on a support made of a metal heat conductive support having a metal oxide layer unevenly distributed on the surface is present. In the dehydrogenation reaction system in which hydrogen and aromatic hydrocarbons are produced by dehydrogenating the hydrocarbons possessed,
Incorporating hydrogen removal means by hydrogen separation membrane,
While the dehydrogenation reaction proceeds, the hydrogen separation membrane mainly removes hydrogen on the permeate side, and mainly obtains aromatic hydrocarbons on the non-permeate side.
Since the catalyst uses a metal support, it is easy to adjust the heat of dehydrogenation, and it is a simple apparatus because it performs dehydrogenation and hydrogen separation simultaneously.

本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様において、シクロヘキサン環を有する炭化水素がメチルシクロヘキサンを含み、その脱水素によって発生したトルエンを分離することを特徴とする水素の製造方法である。
本願の膜分離ではトルエンの分離も容易に行なうことができる。
A second aspect of the present invention is the method for producing hydrogen according to the first aspect of the present invention, wherein the hydrocarbon having a cyclohexane ring contains methylcyclohexane and toluene generated by the dehydrogenation is separated. is there.
In the membrane separation of the present application, toluene can also be easily separated.

本発明の第3の態様は、本発明の第1〜2の態様において、水素分離膜がセラミック膜であることを特徴とする水素の製造方法である。
特にセラミック膜分離で炭化水素の分離が容易である。
A third aspect of the present invention is the method for producing hydrogen according to the first or second aspect of the present invention, wherein the hydrogen separation membrane is a ceramic membrane.
In particular, separation of hydrocarbons is easy with ceramic membrane separation.

本発明の第4の態様は、本発明の第1〜3の態様において、水素分離膜がPdを100〜10 mass%含む金属膜であることを特徴とする水素の製造方法である。
このような金属膜による分離で炭化水素が容易に分離可能である。
A fourth aspect of the present invention is the method for producing hydrogen according to the first to third aspects of the present invention, wherein the hydrogen separation membrane is a metal membrane containing 100 to 10 mass% of Pd.
Hydrocarbons can be easily separated by such separation using a metal membrane.

本発明の第5の態様は、本発明の第1〜4の態様において、触媒における担体がアルミナを含む担体であることを特徴とする水素の製造方法である。
該担体は、熱伝導に有利である。
A fifth aspect of the present invention is the method for producing hydrogen according to the first to fourth aspects of the present invention, wherein the support in the catalyst is a support containing alumina.
The carrier is advantageous for heat conduction.

本発明の第6の態様は、本発明の第1〜5の態様において、前記反応管が二重管構造であって、外側の管は金属製の熱伝導性支持体で、そして内側の管は水素分離膜でそれぞれ構成され、
該二重管の間隙には、流通方向に長くそして外側の管から内部に向かって金属製で熱伝導性の複数のフィン状突起が設けられており、
少なくとも該フィン状突起表面には金属酸化物層を偏在させて触媒を担時させてなる構造である水素の製造方法。
上記内部フィン付きの二重管により、脱水素の熱効率に優れ、しかも脱水素と膜分離が同時に行なえるので便利である。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first to fifth aspects of the present invention, the reaction tube has a double tube structure, the outer tube is a metal heat conductive support, and the inner tube. Are composed of hydrogen separation membranes,
The gap between the double pipes is provided with a plurality of fin-like protrusions that are long in the flow direction and made of metal and thermally conductive from the outer pipe toward the inside,
A method for producing hydrogen, which has a structure in which a metal oxide layer is unevenly distributed on at least the surface of the fin-like projections to support a catalyst.
The double pipe with the internal fin is convenient because it is excellent in thermal efficiency of dehydrogenation and can perform dehydrogenation and membrane separation at the same time.

本発明の第7の態様は、二重管の流通式反応管であって、外側の管は金属製の熱伝導性支持体であり、内側の管は水素分離膜で構成され、
該二重管の間隙には、流通方向に長くそして外側の管から管内部に向かって金属製で熱伝導性の複数のフィン状突起が設けられており、
少なくとも該フィン状突起表面には金属酸化物層を偏在させて触媒を担時させてなる構造である、
炭化水素を脱水素することと得られた水素を膜分離する事を同時に行なうための水素製造用反応管である。
本願に有利に採用できる二重管の膜反応器である。
A seventh aspect of the present invention is a double-pipe flow-type reaction tube, wherein the outer tube is a metal thermally conductive support, the inner tube is composed of a hydrogen separation membrane,
The gap between the double pipes is provided with a plurality of fin-like protrusions that are long in the flow direction and are made of metal and thermally conductive from the outer pipe toward the inside of the pipe.
At least the fin-like protrusion surface has a structure in which a metal oxide layer is unevenly distributed to support the catalyst.
This is a reaction tube for hydrogen production for simultaneously performing dehydrogenation of hydrocarbons and membrane separation of the obtained hydrogen.
This is a double-pipe membrane reactor that can be advantageously employed in the present application.

本発明の第8の態様は、流通式反応管内で炭化水素を反応させて水素および反応生成物を製造する反応系内に水素分離膜による水素除去手段を内在させ、
該脱水素反応を進行させながら、
該水素分離膜により該膜の透過側に主として水素を除去し、該膜の非透過側には主として反応生成物を得る水素の製造方法において、
該膜の透過側に水蒸気を流すことにより透過側の水素分圧を下げることを特徴とする水素の製造方法である。
水素分圧を下げるのに、水蒸気を使用すると、その後処理が容易である。
In an eighth aspect of the present invention, a hydrogen removal means using a hydrogen separation membrane is included in a reaction system in which hydrocarbons are reacted in a flow reaction tube to produce hydrogen and a reaction product.
While proceeding the dehydrogenation reaction,
In the hydrogen production method, hydrogen is mainly removed from the permeate side of the membrane by the hydrogen separation membrane, and a reaction product is mainly obtained from the non-permeate side of the membrane.
The hydrogen production method is characterized in that the hydrogen partial pressure on the permeate side is lowered by flowing water vapor on the permeate side of the membrane.
If water vapor is used to lower the hydrogen partial pressure, subsequent processing is easy.

本発明の第9の態様は、流通式反応管内の触媒層で炭化水素を反応させて水素および反応生成物を製造する反応系内に水素分離膜による水素除去手段を内在させ、
該脱水素反応を進行させながら、
該水素分離膜により該膜の透過側に主として水素を除去し、該膜の非透過側には主として反応生成物を得る水素の製造方法において、
反応圧力が絶対圧で0.4 MPa以上、水素分離膜の透過側圧力が絶対圧で 0.12 MPa以下、触媒層出口温度が 300℃以上360℃以下の範囲で水素を製造することにより、水素回収率が80%以上であることを特徴とする水素の製造方法である。
いわゆる膜反応器を使用しながら、上記反応条件を採用することで水素回収率を80%以上とすることができる。
According to a ninth aspect of the present invention, a hydrogen removal means using a hydrogen separation membrane is included in a reaction system for producing hydrogen and a reaction product by reacting hydrocarbons in a catalyst layer in a flow reaction tube,
While proceeding the dehydrogenation reaction,
In the hydrogen production method, hydrogen is mainly removed from the permeate side of the membrane by the hydrogen separation membrane, and a reaction product is mainly obtained from the non-permeate side of the membrane.
By producing hydrogen with a reaction pressure of 0.4 MPa or more in absolute pressure, a permeation pressure of the hydrogen separation membrane of 0.12 MPa or less in absolute pressure, and a catalyst layer outlet temperature in the range of 300 ° C to 360 ° C, The hydrogen production method is characterized in that the hydrogen recovery rate is 80% or more.
By using the above reaction conditions while using a so-called membrane reactor, the hydrogen recovery rate can be 80% or more.

本発明の第10の態様は、流通式反応管内の触媒層で炭化水素を反応させて水素および反応生成物を製造する反応系内に水素分離膜による水素除去手段を内在させ、
該脱水素反応を進行させながら、
該水素分離膜により該膜の透過側に主として水素を除去し、該膜の非透過側には主として反応生成物を得る水素の製造方法において、
反応圧力が絶対圧で0.4 MPa以上、水素分離膜の透過側圧力が絶対圧で0.1 2MPa以下、水素分離膜の透過側に水蒸気を流すことで透過側出口水素分圧が絶対圧で0.05 MPa以下、触媒層出口温度が270 ℃以上360 ℃以下の範囲で水素を製造することにより、水素回収率が80%以上であることを特徴とする水素の製造方法である。
いわゆる膜反応器を使用しながら、上記反応条件を採用することで水素回収率を80%以上とすることができる。
According to a tenth aspect of the present invention, a hydrogen removal means using a hydrogen separation membrane is included in a reaction system for producing hydrogen and a reaction product by reacting hydrocarbons in a catalyst layer in a flow reaction tube,
While proceeding the dehydrogenation reaction,
In the hydrogen production method, hydrogen is mainly removed from the permeate side of the membrane by the hydrogen separation membrane, and a reaction product is mainly obtained from the non-permeate side of the membrane.
The reaction pressure is 0.4 MPa or more in absolute pressure, the permeation side pressure of the hydrogen separation membrane is 0.12 MPa or less in absolute pressure, and the permeation side outlet hydrogen partial pressure is absolute pressure by flowing water vapor on the permeation side of the hydrogen separation membrane. The hydrogen recovery rate is 80% or more by producing hydrogen in the range of 0.05 MPa or less and the catalyst layer outlet temperature in the range of 270 ° C. or higher and 360 ° C. or lower.
By using the above reaction conditions while using a so-called membrane reactor, the hydrogen recovery rate can be 80% or more.

本発明の第11の態様は、流通式反応管内の触媒層で炭化水素を反応させて水素および反応生成物を製造する反応系内に水素分離膜による水素除去手段を内在させ、
該脱水素反応を進行させながら、
該水素分離膜により該膜の透過側に主として水素を除去し、該膜の非透過側には主として反応生成物を得る水素の製造方法において、
反応圧力が絶対圧で0.2 MPa以上、水素分離膜の透過側圧力が絶対圧で0.1 2MPa以下、水素分離膜の透過側に水蒸気を流すことで透過側出口水素分圧が絶対圧で0.01 MPa以下、触媒層出口温度が220 ℃以上360 ℃以下の範囲で水素を製造することにより、水素回収率が80%以上であることを特徴とする水素の製造方法である。
いわゆる膜反応器を使用しながら、上記反応条件を採用することで水素回収率を80%以上とすることができる。
In an eleventh aspect of the present invention, a hydrogen removal means using a hydrogen separation membrane is included in a reaction system for producing hydrogen and a reaction product by reacting hydrocarbons in a catalyst layer in a flow reaction tube,
While proceeding the dehydrogenation reaction,
In the hydrogen production method, hydrogen is mainly removed from the permeate side of the membrane by the hydrogen separation membrane, and a reaction product is mainly obtained from the non-permeate side of the membrane.
The reaction pressure is 0.2 MPa or more in absolute pressure, the permeation side pressure of the hydrogen separation membrane is 0.12 MPa or less in absolute pressure, and the permeation side outlet hydrogen partial pressure is absolute pressure by flowing water vapor on the permeation side of the hydrogen separation membrane. The hydrogen production method is characterized in that the hydrogen recovery rate is 80% or more by producing hydrogen in a range of 0.01 MPa or less and a catalyst layer outlet temperature of 220 ° C. or higher and 360 ° C. or lower.
By using the above reaction conditions while using a so-called membrane reactor, the hydrogen recovery rate can be 80% or more.

主としてシクロヘキサン環を有する炭化水素から脱水素反応によって水素を発生させるに際し、熱伝導性支持体表面上の金属酸化物層に活性金属を担持した触媒を設置し、水素を選択的に除去可能な膜型反応器を用いることを特徴とする本発明の方法によれば、最適化した反応条件の範囲内で、水素を効率よく製造できる。   When hydrogen is mainly generated from hydrocarbons having a cyclohexane ring by a dehydrogenation reaction, a catalyst in which an active metal is supported on a metal oxide layer on the surface of a thermally conductive support is installed to selectively remove hydrogen. According to the method of the present invention characterized in that a type reactor is used, hydrogen can be efficiently produced within the range of optimized reaction conditions.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明では、いわゆる膜型反応器を用いる。本発明でいう膜反応器は、より正確には、流通式の反応管であって、水素分離膜による水素除去手段が該反応管内に設けられているものである。通常は、水素分離膜は反応管の内管を構成し、全体は二重管構造であることが多い。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, a so-called membrane reactor is used. More precisely, the membrane reactor referred to in the present invention is a flow-type reaction tube, and a hydrogen removing means using a hydrogen separation membrane is provided in the reaction tube. Usually, the hydrogen separation membrane constitutes the inner tube of the reaction tube, and the whole has a double tube structure in many cases.

このような反応管を用いて脱水素して水素を製造するには以下のようにして行なう。
すなわち、二重管の間隙を脱水素の反応場として、流通式反応管の一方から基質を流通させ、該間隙内に存在する触媒により基質を脱水素して水素と反応生成物を生成させ、発生した水素を、同時に、in situで、内管を構成する水素分離膜により膜分離して、二重管の内管内へと水素を選択的に透過させて、水素を系外へ排出させ、これにより高純度な水素を得るものである。
これにより、水素は迅速に分離され、しかも吸熱反応である脱水素反応が遂行される二重管間隙は、管外部からの適宜の加熱手段することにより容易に熱が供給可能であり、脱水素反応が進行しやすい。管外部からの適宜の加熱は、加熱媒体による加熱など公知の方法を適宜に採用できる。
Production of hydrogen by dehydrogenation using such a reaction tube is performed as follows.
That is, using the gap between the double tubes as a dehydrogenation reaction field, the substrate is circulated from one of the flow-type reaction tubes, and the substrate is dehydrogenated by the catalyst present in the gap to generate hydrogen and a reaction product, At the same time, the generated hydrogen is membrane-separated by a hydrogen separation membrane that constitutes the inner pipe, selectively allowing hydrogen to permeate into the inner pipe of the double pipe, and discharging the hydrogen out of the system. Thereby, high-purity hydrogen is obtained.
As a result, the double pipe gap in which the hydrogen is separated quickly and the dehydrogenation reaction, which is an endothermic reaction, can be easily supplied with heat by appropriate heating means from the outside of the pipe. The reaction is likely to proceed. As the appropriate heating from the outside of the tube, a known method such as heating with a heating medium can be appropriately employed.

水素分離膜としては、炭化水素と水素の混合ガスから水素を選択的に分離できる金属膜もしくは多孔質無機膜などが好ましい。金属膜の場合、管状で細孔を有する多孔質金属支持体もしくは管状で細孔を有する多孔質セラミック支持体の内表面もしくは外表面に金属薄膜を形成させた水素分離膜であり、金属薄膜として、Pdを100〜10 mass%含む金属膜、もしくは、Ag、Cu、V、Nb、Taより選ばれる少なくとも一種の金属を80〜10 mass%含む金属膜が好ましい。   The hydrogen separation membrane is preferably a metal membrane or a porous inorganic membrane that can selectively separate hydrogen from a mixed gas of hydrocarbon and hydrogen. In the case of a metal membrane, it is a hydrogen separation membrane in which a metal thin film is formed on the inner surface or outer surface of a tubular porous metal support having pores or a porous ceramic support having pores. A metal film containing 100 to 10 mass% of Pd or a metal film containing 80 to 10 mass% of at least one metal selected from Ag, Cu, V, Nb, and Ta is preferable.

金属薄膜の形成方法は任意の方法を選択できるが、具体的には、無電解メッキ法、蒸着法、圧延法などが挙げられる。多孔質無機膜の場合、管状で細孔を有する多孔質セラミック支持体の内表面もしくは外表面に、細孔孔径の制御されたセラミック薄膜を形成させた水素分離膜である。多孔質無機膜は分子篩作用により選択的分離を行うため、薄膜部分の孔径は0.3nm以上、0.7nm以下が好ましく、0.3nm以上、0.5nm以下がさらに好ましい。セラミック膜の材質は、公知のセラミック材料が使えるが、シリカ、アルミナ、チタニア、ガラス、炭化ケイ素、窒化ケイ素が好ましい。   Although any method can be selected as the method for forming the metal thin film, specific examples include electroless plating, vapor deposition, and rolling. In the case of a porous inorganic membrane, it is a hydrogen separation membrane in which a ceramic thin film having a controlled pore size is formed on the inner surface or outer surface of a porous porous ceramic support having pores. Since the porous inorganic membrane is selectively separated by molecular sieve action, the pore diameter of the thin film portion is preferably 0.3 nm or more and 0.7 nm or less, and more preferably 0.3 nm or more and 0.5 nm or less. A known ceramic material can be used as the material of the ceramic film, but silica, alumina, titania, glass, silicon carbide, and silicon nitride are preferable.

本発明の脱水素触媒における触媒活性主成分は脱水素活性を有する成分であり、任意に選択することができるが、好ましくは周期律表中VII族、VIII族、IB族元素であり、具体的には鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金である。さらに好ましくはニッケル、パラジウム、白金、レニウムである。またこれらの元素の2種類以上を組み合わせても良い。これらの触媒活性主成分を成形触媒に含有させる調製法は任意であるが、含浸法が好ましく挙げられる。具体的には、Incipient Wetness法、蒸発乾固法などが挙げられる。用いる元素の化合物は水溶性の塩が好ましく、水溶液として含浸することが好ましい。水溶性の化合物としては、塩化物、硝酸塩、炭酸塩が好ましく挙げられる。   The main component of catalytic activity in the dehydrogenation catalyst of the present invention is a component having dehydrogenation activity, and can be arbitrarily selected, but is preferably a group VII, VIII, or IB element in the periodic table, and specifically Are iron, cobalt, nickel, copper, ruthenium, rhodium, palladium, silver, rhenium, osmium, iridium, platinum and gold. More preferred are nickel, palladium, platinum and rhenium. Two or more of these elements may be combined. A preparation method for incorporating these catalytically active main components into the molded catalyst is arbitrary, but an impregnation method is preferred. Specific examples include the Incipient Wetness method and the evaporation to dryness method. The elemental compound used is preferably a water-soluble salt, and is preferably impregnated as an aqueous solution. Preferred examples of the water-soluble compound include chlorides, nitrates and carbonates.

触媒には必要に応じ添加物を共存させても良い。好ましい添加物として、塩基性物質が挙げられる。塩基性物質が共存することにより、酸性に起因する分解などの副反応が抑制されるとともに、炭素質析出による触媒の劣化が抑制される。塩基性物質の種類は任意であるが、IA族元素およびIIA族元素の化合物が好ましく、具体的にはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムの化合物が好ましい。これらの化合物としては、水溶性の物質が好ましい。塩化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩がさらに好ましい。塩基性物質の含有量は触媒活性主成分に対して重量比で0.1〜100の範囲が好ましい。これらの塩基性物質を触媒体に含有させる調製法は任意であるが、含浸法が好ましく挙げられる。具体的には、Incipient Wetness法、蒸発乾固法などが挙げられる。   Additives may coexist in the catalyst if necessary. Preferable additives include basic substances. The coexistence of the basic substance suppresses side reactions such as decomposition caused by acidity, and suppresses deterioration of the catalyst due to carbonaceous deposition. The type of basic substance is arbitrary, but compounds of Group IA and IIA elements are preferred, and specifically, compounds of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, beryllium, magnesium, calcium, strontium, and barium are preferred. . These compounds are preferably water-soluble substances. More preferred are chlorides, sulfates, nitrates and carbonates. The content of the basic substance is preferably in the range of 0.1 to 100 by weight ratio with respect to the catalytically active main component. The preparation method for incorporating these basic substances into the catalyst body is optional, but an impregnation method is preferred. Specific examples include the Incipient Wetness method and the evaporation to dryness method.

脱水素には触媒を使用する。本発明の触媒には脱水素活性を有する固体触媒を用いて反応を行うことが好ましい。この固体触媒としては担体に触媒活性主成分を担持した触媒を好適に用いることができる。
従来公知の粒状、ペレット状形状の担体に担持させた触媒も使用することができる。これらの従来の粒状、ペレット状触媒は例えば二重管間隙に単純に充填する態様で使用することができる。
担体には機械的強度が高く熱的に安定で表面積が大きい点から、安定な金属酸化物を用いるのが好ましい。さらに好ましくは、熱伝導性の良好な支持体(熱伝導性支持体)の表面に金属酸化物を形成させたものが好ましい。
A catalyst is used for dehydrogenation. The catalyst of the present invention is preferably reacted using a solid catalyst having dehydrogenation activity. As this solid catalyst, a catalyst having a catalytically active main component supported on a carrier can be suitably used.
A catalyst supported on a conventionally known granular or pellet-shaped carrier can also be used. These conventional granular and pellet-like catalysts can be used, for example, in such a manner that they are simply filled in a double pipe gap.
A stable metal oxide is preferably used for the support because it has high mechanical strength, is thermally stable, and has a large surface area. More preferably, a metal oxide is formed on the surface of a support having good thermal conductivity (thermal conductive support).

この担体としての金属酸化物としては具体的にはアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、シリカアルミナが挙げられる。さらに好ましくはアルミナ、シリカまたはこれらの混合物である。   Specific examples of the metal oxide as the carrier include alumina, silica, titania, zirconia, and silica alumina. More preferred is alumina, silica or a mixture thereof.

熱伝導性支持体とは、本発明においては300Kにおける熱伝導率が10W/m・K以上の物質を基体とする触媒体と定義する。この熱伝導性触媒体の基体は金属が好ましく、表面に酸化物などの皮膜を有するものを含む。具体的には、基体の金属には通常用いられる任意の金属および合金を用いることができるが、特にアルミニウムまたは表面にアルミニウムを有する金属および合金が好ましい。   In the present invention, the thermally conductive support is defined as a catalyst body based on a substance having a thermal conductivity at 300 K of 10 W / m · K or more. The base of the thermally conductive catalyst body is preferably a metal, and includes a substrate having a film such as an oxide on the surface. Specifically, any metal and alloy that are usually used can be used as the metal of the substrate, but aluminum or a metal or alloy having aluminum on the surface is particularly preferable.

金属を基体とすることにより触媒体の熱伝導性が高まって熱供給が速くなり反応効率が向上する効果がある。すなわち、脱水素反応は吸熱反応であるために、前記したように二重管自体を金属基体としての金属管を用い、該二重管の外側から適宜の加熱手段により熱を供給し、二重管間隙内の脱水素反応に熱を付与することにより、かかる脱水素反応への熱の付与が容易となるものである。
また触媒体の金属としての導電性を利用して直接通電することにより、たとえば迅速に反応管を加熱し反応装置の起動時間を著しく短縮させることも可能である。
By using a metal as a base, the thermal conductivity of the catalyst body is increased, so that the heat supply is accelerated and the reaction efficiency is improved. That is, since the dehydrogenation reaction is an endothermic reaction, as described above, the double tube itself is a metal tube as a metal base, and heat is supplied from the outside of the double tube by an appropriate heating means. By applying heat to the dehydrogenation reaction in the tube gap, it is easy to apply heat to the dehydrogenation reaction.
Further, by directly energizing using the conductivity of the catalyst body as a metal, for example, the reaction tube can be heated quickly to significantly shorten the start-up time of the reaction apparatus.

この金属基体の表面には触媒活性主成分の担体としての機能を持たせるべく、高表面積になるよう処理されたものが好ましい。この処理の方法については公知の方法が採用できるが、たとえば特開2002−119856号公報に記載されているように、陽極酸化の処理をベースに高表面積化する方法が好ましい。また、基体表面、例えば、高表面積化した基体表面は、アルミナなどの安定で高表面積の金属酸化物の層を形成することが好ましい。このためには、たとえば、高表面化した基体表面に、アルミナ水和物ゾルを塗布・乾燥後、焼成して金属酸化物層を形成させることができる。
前記金属基体も含めて触媒担体の形状は任意であり、板状、管状、網状、ハニカム状、もしくは反応管内部に直接設置されたフィン形状の突起とすることができる。
The surface of the metal substrate is preferably treated so as to have a high surface area so as to have a function as a carrier having a catalytically active main component. As this treatment method, a known method can be adopted. For example, as described in JP-A No. 2002-119856, a method of increasing the surface area based on the anodization treatment is preferable. Further, it is preferable that a stable and high surface area metal oxide layer such as alumina is formed on the surface of the base, for example, the surface of the base having a high surface area. For this purpose, for example, an alumina hydrate sol can be applied to the surface of the substrate having a high surface, dried and then fired to form a metal oxide layer.
The shape of the catalyst carrier including the metal substrate is arbitrary, and can be a plate-like, tubular, net-like, honeycomb-like, or fin-like protrusion directly installed inside the reaction tube.

前記二重管間隙内に触媒を存在させ、また該間隙内の反応は脱水素反応であって吸熱反応であるために、脱水素反応熱の供給を効率的に行うためには、熱供給源と触媒担体が直接接触することが好ましい。このため触媒担体の形状を二重管外側管に直接接する板状、管状、もしくは内部フィンとして、基質と接触する面積を大とする熱交換器のような形式とすることが好ましい。加熱源と直接接触し、しかも基質と接触する面積を大とすることが可能であるならば何れの形状も採用できる。たとえば、内部フィン型としては、二重管構造の外側管を金属基体の一部とし、基質の流通方向に長く、そしてこの外側の管から内管に向かって伸びる複数のフィン状突起を設ける構造とし、該フィン表面には、金属酸化物層を形成させて触媒を担持させることができる。またこの金属基体は、アルミニウム等の金属により構成し、前記した方法で高表面化することもできる。触媒は、たとえば外管の内面等のフィン以外の部分にも上述の方法により適宜に担持させることができる。内管は別に支持されることが可能であるので、外管から内管へ向かって伸びる複数のフィンは、内管を構成する水素分離膜に接触してもしなくとも良い。   Since the catalyst is present in the gap between the double pipes and the reaction in the gap is a dehydrogenation reaction and an endothermic reaction, in order to efficiently supply the dehydrogenation reaction heat, a heat supply source It is preferred that the catalyst carrier is in direct contact. For this reason, it is preferable that the shape of the catalyst carrier is a plate-like shape, a tubular shape, or an internal fin that is in direct contact with the double-pipe outer tube, and a heat exchanger having a large area in contact with the substrate. Any shape can be adopted as long as it can directly contact the heating source and increase the area in contact with the substrate. For example, as an internal fin type, a structure in which an outer tube having a double-pipe structure is a part of a metal substrate and is provided with a plurality of fin-like projections that are long in the flow direction of the substrate and extend from the outer tube toward the inner tube. And a catalyst can be supported on the fin surface by forming a metal oxide layer. In addition, the metal substrate can be made of a metal such as aluminum and the surface can be increased by the method described above. The catalyst can be appropriately supported on a portion other than the fins such as the inner surface of the outer tube by the above-described method. Since the inner tube can be supported separately, the plurality of fins extending from the outer tube toward the inner tube may or may not contact the hydrogen separation membrane constituting the inner tube.

例えば具体的に図1に示す、内部フィン型反応器を例示できる。図1は二重管の外側管を示すものであり、図示はしていないが、内部に水素分離膜からなる内管が挿入されて脱水素反応に供される。複数のフィンは内管の水素分離膜に接触してもしなくとも良い。フィンの数、その高さ、厚み等は強度等から制限されない限り適宜に選択できる。またフィン形状も、図1では、外管面から直接垂直に伸びる板状であるが、表面積を大とするべく開口を設けたり適宜の形状とすることができる。
かかる内部フィン型は、管外側に配置される加熱源に直接接触することが可能で、しかも間隙を流通する基質との接触面積が大であるので加熱が容易となり好ましい。
For example, an internal fin reactor shown in FIG. 1 can be exemplified. FIG. 1 shows an outer tube of a double tube. Although not shown, an inner tube made of a hydrogen separation membrane is inserted into the inner tube and used for a dehydrogenation reaction. The plurality of fins may or may not contact the hydrogen separation membrane of the inner tube. The number of fins, their height, thickness, and the like can be selected as appropriate as long as they are not limited by strength or the like. Further, in FIG. 1, the fin shape is also a plate shape extending directly perpendicularly from the outer tube surface, but an opening can be provided or an appropriate shape can be used to increase the surface area.
Such an internal fin type is preferable because it can be in direct contact with a heating source disposed outside the tube and has a large contact area with the substrate flowing through the gap, which facilitates heating.

触媒は必ずしも水素分離膜に接して配置する必要はなく、要は、触媒の作用で発生させた水素を直ちに、同時に、in situで水素膜分離操作にかけ、脱水素の反応系外へ水素を選択的に排出することが肝要である。   The catalyst does not necessarily have to be placed in contact with the hydrogen separation membrane. In short, the hydrogen generated by the action of the catalyst is immediately and simultaneously subjected to the hydrogen membrane separation operation in situ, and the hydrogen is selected outside the dehydrogenation reaction system. It is important to discharge the wastewater.

本発明における脱水素の原料は、好ましくは炭化水素であり、さらに好ましくはシクロヘキサン環を有する炭化水素である。具体的にはシクロヘキサンおよびシクロヘキサンのアルキル置換体、デカリンおよびデカリンのアルキル置換体、テトラリンおよびテトラリンのアルキル置換体が挙げられる。もっとも好ましくはメチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン類、デカリン、メチルデカリン類である。これらのシクロヘキサン環を有する炭化水素は複数の炭化水素の混合物であっても良い。さらに反応に支障のない限り、適宜に他の化合物、たとえばシクロヘキサン環を持たない炭化水素などを含んでいても良い。   The raw material for dehydrogenation in the present invention is preferably a hydrocarbon, and more preferably a hydrocarbon having a cyclohexane ring. Specific examples include cyclohexane and cyclohexane alkyl-substituted products, decalin and decalin alkyl-substituted products, and tetralin and tetralin alkyl-substituted products. Most preferred are methylcyclohexane, dimethylcyclohexanes, decalin and methyldecalins. The hydrocarbon having a cyclohexane ring may be a mixture of a plurality of hydrocarbons. Furthermore, as long as the reaction is not hindered, other compounds such as hydrocarbons having no cyclohexane ring may be appropriately contained.

シクロヘキサン環を有する炭化水素を原料とする場合、脱水素の生成物は、水素と不飽和炭化水素であり、不飽和炭化水素は主として芳香族炭化水素である。これらは回収して水素化することにより、原料の炭化水素に戻すことができる。あるいは必要に応じて脱水素反応に必要な熱源の燃料としても用いることができる。また芳香族炭化水素は一般にオクタン価が高いので、沸点が好適な物質はガソリン基材として用いることもできる。あるいは化学製品として用いることもできる。   When a hydrocarbon having a cyclohexane ring is used as a raw material, the product of dehydrogenation is hydrogen and an unsaturated hydrocarbon, and the unsaturated hydrocarbon is mainly an aromatic hydrocarbon. These can be recovered and hydrogenated to return to the starting hydrocarbon. Alternatively, it can also be used as a heat source fuel necessary for the dehydrogenation reaction, if necessary. In addition, since aromatic hydrocarbons generally have a high octane number, substances having a suitable boiling point can also be used as a gasoline base material. Alternatively, it can be used as a chemical product.

反応条件は原料の種類、反応の種類に応じて適宜選択することになる。反応圧力は好ましくは0.1 MPa以上、2.0 MPa以下であり、さらに好ましくは0.1 MPa以上、1.0 MPa以下である。なお、本明細書では特に断らないかぎり圧力は絶対圧で示す。反応温度は化学平衡上高温が好ましいが、エネルギー効率の点では低温のほうが好ましい。好ましい反応温度は200 ℃以上、400 ℃以下であり、さらに好ましくは270℃以上、360℃以下、もっとも好ましくは220 ℃以上、360 ℃以下である。また化学平衡上は不利であるが、触媒の失活を防ぐ目的あるいは装置の運転上の理由で原料に水素を加えても良い。原料に水素を加える場合、水素と原料の比は、モル比で0.01 以上、 1 以下が好ましい。   The reaction conditions are appropriately selected according to the type of raw material and the type of reaction. The reaction pressure is preferably 0.1 MPa or more and 2.0 MPa or less, more preferably 0.1 MPa or more and 1.0 MPa or less. In the present specification, unless otherwise specified, the pressure is expressed as an absolute pressure. The reaction temperature is preferably a high temperature in terms of chemical equilibrium, but a low temperature is preferable in terms of energy efficiency. A preferable reaction temperature is 200 ° C. or more and 400 ° C. or less, more preferably 270 ° C. or more and 360 ° C. or less, and most preferably 220 ° C. or more and 360 ° C. or less. Although it is disadvantageous in terms of chemical equilibrium, hydrogen may be added to the raw material for the purpose of preventing the deactivation of the catalyst or for operating the apparatus. When hydrogen is added to the raw material, the molar ratio of hydrogen to the raw material is preferably 0.01 or more and 1 or less.

LHSV(液空間速度)の好ましい範囲は、触媒の活性に依存するが、通常は0.2 v/v/hr以上、20 v/v/hr以下である。
脱水素反応により生成した水素は、芳香族炭化水素等の反応生成物と混在した状態であるが、本発明においては、直ちに、in situで水素分離膜による膜分離操作にかけられる。二重管の内管を水素分離膜で構成する場合は、二重管の最内部を水素の透過側とし、二重管の間隙を非透過側として操作する。
A preferable range of LHSV (liquid hourly space velocity) depends on the activity of the catalyst, but is usually 0.2 v / v / hr or more and 20 v / v / hr or less.
The hydrogen produced by the dehydrogenation reaction is in a state of being mixed with reaction products such as aromatic hydrocarbons, but in the present invention, it is immediately subjected to a membrane separation operation using a hydrogen separation membrane in situ. When the inner pipe of the double pipe is constituted by a hydrogen separation membrane, the innermost part of the double pipe is operated as the hydrogen permeation side, and the double pipe gap is operated as the non-permeation side.

ここで、膜分離反応器における水素分離膜の透過側圧力は、0.2 MPa以下が好ましく、0.12MPa以下がさらに好ましい。また、水素分離膜の透過側には、透過側水素分圧を低下させる目的で不活性ガスを供給することが好ましい。透過側水素分圧は、0.1 MPa以下が好ましく、0.05 MPa以下がさらに好ましい。不活性ガスとしては、凝縮させることで容易に分離できるスチームが好ましい。また、固体高分子型燃料電池用途を目的とする場合、スチームならば除去することなく導入可能な点からも、かかる目的にはスチームがさらに好ましい。スチームを透過側に添加することにより、透過側の水素分圧は0.05 MPa以下でも高純度な水素を製造することができる。   Here, the pressure on the permeation side of the hydrogen separation membrane in the membrane separation reactor is preferably 0.2 MPa or less, and more preferably 0.12 MPa or less. Further, it is preferable to supply an inert gas to the permeation side of the hydrogen separation membrane for the purpose of reducing the permeation side hydrogen partial pressure. The permeate hydrogen partial pressure is preferably 0.1 MPa or less, and more preferably 0.05 MPa or less. The inert gas is preferably steam that can be easily separated by condensation. Moreover, when the purpose is a polymer electrolyte fuel cell application, steam is more preferable for this purpose because it can be introduced without being removed if it is steam. By adding steam to the permeate side, high-purity hydrogen can be produced even if the hydrogen partial pressure on the permeate side is 0.05 MPa or less.

膜反応器を使用する本発明の上述の反応条件を採用すれば、外管として図1の内部フィン型を採用する場合はもちろん、後記の図3に示される単純な触媒充填構造の反応管、すなわち、単純な二重管間隙に従来公知の粒状、ペレット状担体に担時されてなる触媒を充填した反応管を採用する場合であって、膜分離過程における水素回収率として80%以上を達成することが可能である。   If the above-described reaction conditions of the present invention using a membrane reactor are employed, a reaction tube having a simple catalyst-packed structure shown in FIG. That is, when a reaction tube in which a conventionally known granular or pellet carrier is packed in a simple double tube gap is used, a hydrogen recovery rate of 80% or more is achieved in the membrane separation process. Is possible.

上記に従う、本発明の水素製造システムの概念図を図2に示す。図において反応基質の原料油、好ましくはシクロヘキサン環を含む炭化水素は膜型反応器に導入され、脱水素触媒上で水素と芳香族炭化水素等の不飽和炭化水素に変換される。生成した水素は水素分離膜により膜分離され、その大部分は透過ガスとして系外へ分離され、高純度な水素として製品水素となる。残った水素の一部と芳香族炭化水素等の不飽和炭化水素は非透過ガスとして回収される。また、必要に応じて水素分離膜の透過側にスチームを導入し、透過側における水素分圧を下げることが膜分離操作上好ましい。   A conceptual diagram of the hydrogen production system of the present invention according to the above is shown in FIG. In the figure, a raw material oil for a reaction substrate, preferably a hydrocarbon containing a cyclohexane ring, is introduced into a membrane reactor and converted to hydrogen and an unsaturated hydrocarbon such as an aromatic hydrocarbon on a dehydrogenation catalyst. The produced hydrogen is membrane-separated by a hydrogen separation membrane, most of which is separated out of the system as a permeate gas and becomes product hydrogen as high-purity hydrogen. Part of the remaining hydrogen and unsaturated hydrocarbons such as aromatic hydrocarbons are recovered as non-permeate gas. In addition, it is preferable in terms of membrane separation operation to introduce steam on the permeation side of the hydrogen separation membrane as necessary and lower the hydrogen partial pressure on the permeation side.

以下、実験例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実験例の範囲に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples, but the present invention is not limited to the scope of these experimental examples.

[分離膜]
外径10 mm, 内径8.4 mm, 長さ300 mmの多孔質セラミックのチューブ状支持体内表面にα-アルミナ層を1層形成させた後、γ-アルミナ層を3層形成させる。更にシリカ層を1層形成させ、その後、最終表面にシリカ薄膜を形成したもので、水素透過係数4.2 X 10-7 mol/m2/sec/Pa、トルエン透過係数2.8 X 10-10 mol/m2/sec/Paであるセラミック膜を分離膜Aとする。
外径10 mm, 内径8.4 mm, 長さ300 mmの多孔質セラミックのチューブ状支持体外表面に無電解メッキによりパラジウムと銀(Pd : Ag = 85 : 15)をコーティングした、水素透過係数200 cc/cm2/min/atm1/2、膜厚2.5 μmであるパラジウム膜を分離膜Bとする。
[Separation membrane]
One α-alumina layer is formed on the surface of a porous ceramic tube-shaped support body having an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 8.4 mm, and a length of 300 mm, and then three γ-alumina layers are formed. Further, one silica layer was formed, and then a silica thin film was formed on the final surface. The hydrogen permeability coefficient was 4.2 × 10 −7 mol / m 2 / sec / Pa, and the toluene permeability coefficient was 2.8 × 10 −. A ceramic membrane of 10 mol / m 2 / sec / Pa is referred to as a separation membrane A.
Hydrogen permeation coefficient of 200, with the outer surface of a porous ceramic tubular support having an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 8.4 mm, and a length of 300 mm coated with palladium and silver (Pd: Ag = 85: 15) by electroless plating A palladium membrane having a thickness of cc / cm 2 / min / atm 1/2 and a thickness of 2.5 μm is referred to as a separation membrane B.

[触媒]
γ−アルミナ担体に0.3 mass%の白金を担持した平均直径1.5 mmの球状市販触媒を触媒Aとする。
内径24 mm, 長さ300 mm、フィン長6 mmの図1に示すアルミニウム製内部フィン型反応管のフィン部分を希硝酸で洗浄し、水洗、乾燥した後、クロム酸水溶液中で陽極酸化を行う。フィン部分に市販の擬ベーマイトゾルを塗布し乾燥させる操作を4回繰り返した後、450 ℃で2時間焼成し、塩化白金酸の水溶液を用いて含浸法によりフィン部分に0.2504 gの白金を担持する。その後、300 ℃で2時間焼成したものを触媒Bとする。
[catalyst]
A spherical commercial catalyst having an average diameter of 1.5 mm, in which 0.3 mass% of platinum is supported on a γ-alumina carrier, is referred to as Catalyst A.
The fin portion of the aluminum internal fin-type reaction tube shown in FIG. 1 having an inner diameter of 24 mm, a length of 300 mm, and a fin length of 6 mm is washed with dilute nitric acid, washed with water, dried, and then anodized in an aqueous chromic acid solution. . The operation of applying and drying a commercially available pseudo boehmite sol on the fin portion was repeated four times, followed by baking at 450 ° C. for 2 hours, and 0.2504 g of platinum was added to the fin portion by an impregnation method using an aqueous solution of chloroplatinic acid. Carry. Thereafter, the catalyst B was calcined at 300 ° C. for 2 hours.

(実験例1)
図3に概略を示す膜型反応器における内径24 mm, 長さ300 mmである反応管と水素分離膜の間隙に触媒Aを110 cc充填し、メチルシクロヘキサンを原料として導入し、反応圧 0.5MPa(絶対圧),透過側圧力 0.1 MPa(絶対圧),反応温度300 ℃,LHSV 0.5、 1.0、 2.0 h-1 の条件下で脱水素反応を行った。水素分離膜として、分離膜A 及び 分離膜Bを用いた結果を表1に示す。LHSVは流速であり、(メチルシクロヘキサン液体体積(cc)/触媒(cc)/時間(h))で表される。水素回収率は、(膜型反応器透過側から回収された水素(mol)/導入したメチルシクロヘキサンからの理論水素発生量(mol)×100)で表される。
(Experimental example 1)
In the membrane reactor schematically shown in FIG. 3, 110 cc of catalyst A was filled in the gap between the reaction tube having an inner diameter of 24 mm and a length of 300 mm and the hydrogen separation membrane, and methylcyclohexane was introduced as a raw material. The dehydrogenation reaction was performed under the conditions of 5 MPa (absolute pressure), permeate pressure 0.1 MPa (absolute pressure), reaction temperature 300 ° C., LHSV 0.5, 1.0, 2.0 h −1 . Table 1 shows the results of using separation membrane A and separation membrane B as the hydrogen separation membrane. LHSV is a flow rate and is expressed as (methylcyclohexane liquid volume (cc) / catalyst (cc) / hour (h)). The hydrogen recovery rate is expressed by (hydrogen recovered from the membrane reactor permeate side (mol) / theoretical hydrogen generation amount from introduced methylcyclohexane (mol) × 100).

ここで、図3において、反応管は二重管であり、外管は熱伝導性が良好な材料、例えば金属等からなり、内管は水素分離膜(水素透過膜1)からなる。図示はしていないが、二重管の外側は、熱媒体による加熱等適宜の加熱手段を講じている。内管と外管の間隙には、例えば粒状の適宜の担体に担時された触媒2が充填されている。原料ガス3は二重管の一方の端から上記間隙内へ導入され、他端から非透過ガス4として一部の水素と反応生成物が排出される。脱水素の温度は、間隙内に熱電対5を挿入して測定・調節する。内管内部には選択的に膜分離された水素が透過ガス6として流れ、二重管の一端からは透過側ガス6中の水素分圧の低減のためにスチームを流すことができる。二重管の他端からは、透過ガス6として高純度な水素(スチーム成分を除いて)を取り出す。   Here, in FIG. 3, the reaction tube is a double tube, the outer tube is made of a material having good thermal conductivity, such as metal, and the inner tube is made of a hydrogen separation membrane (hydrogen permeable membrane 1). Although not shown, an appropriate heating means such as heating with a heat medium is provided outside the double tube. The gap between the inner tube and the outer tube is filled with, for example, a catalyst 2 carried on an appropriate granular carrier. The raw material gas 3 is introduced into the gap from one end of the double pipe, and a part of hydrogen and reaction products are discharged from the other end as a non-permeating gas 4. The temperature of dehydrogenation is measured and adjusted by inserting a thermocouple 5 in the gap. Hydrogen selectively separated by membrane flows into the inner pipe as permeate gas 6, and steam can flow from one end of the double pipe to reduce the hydrogen partial pressure in permeate side gas 6. From the other end of the double tube, high-purity hydrogen (excluding the steam component) is taken out as the permeating gas 6.

(実験例2)
膜型反応器に触媒Aの代わりに、触媒Bを反応管として設置した以外は実験例1と同様に水素を製造した。結果を表1に示す。
(Experimental example 2)
Hydrogen was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that catalyst B was installed as a reaction tube instead of catalyst A in the membrane reactor. The results are shown in Table 1.

(実験例3)
図3に概略を示す膜型反応器における内径24 mm, 長さ300 mmである反応管と水素分離膜(水素透過膜1)の間隙に触媒2として触媒Aを110 cc充填し、メチルシクロヘキサンを原料ガス3として導入し、反応圧 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 MPa(絶対圧),透過ガス6側圧力 0.1 MPa(絶対圧)、反応温度(触媒層出口温度)300, 270, 240 ℃、LHSV 0.5 h-1 の条件下で脱水素反応を行った。水素分離膜(水素透過膜1)として、分離膜Bを用いた結果を表2に示す。
(Experimental example 3)
In the membrane reactor schematically shown in FIG. 3, 110 cc of catalyst A as catalyst 2 is filled in the gap between a reaction tube having an inner diameter of 24 mm and a length of 300 mm and a hydrogen separation membrane (hydrogen permeable membrane 1). Introduced as source gas 3, reaction pressure 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 MPa (absolute pressure), permeate gas 6 side pressure 0.1 MPa (absolute pressure), reaction temperature (catalyst layer outlet) (Temperature) 300, 270, 240 ° C., LHSV 0.5 h −1 The dehydrogenation reaction was performed. Table 2 shows the results of using the separation membrane B as the hydrogen separation membrane (hydrogen permeable membrane 1).

(実験例4)
膜型反応器に触媒Aの代わりに、触媒Bを反応管として設置した以外は実験例3と同様に水素を製造した。結果を表3に示す。
(Experimental example 4)
Hydrogen was produced in the same manner as in Experimental Example 3 except that catalyst B was installed as a reaction tube instead of catalyst A in the membrane reactor. The results are shown in Table 3.

(実験例5)
水素分離膜透過側にスチームを導入し、透過側水素分圧を 0.05 MPaとして反応を行った以外は実験例3と同様に水素を製造した。結果を表4に示す。
(Experimental example 5)
Hydrogen was produced in the same manner as in Experimental Example 3, except that steam was introduced on the permeation side of the hydrogen separation membrane and the reaction was carried out at a permeation-side hydrogen partial pressure of 0.05 MPa. The results are shown in Table 4.

(実験例6)
反応温度(触媒層出口温度)300, 270, 240, 220 ℃の条件下、水素分離膜透過側にスチームを導入し、透過側水素分圧を 0.01 MPaとして反応を行った以外は実験例3と同様に水素を製造した。結果を表5に示す。

Figure 2005289652
Figure 2005289652
Figure 2005289652
Figure 2005289652
Figure 2005289652
(Experimental example 6)
Experimental example, except that the reaction was carried out at a reaction temperature (catalyst layer outlet temperature) of 300, 270, 240, 220 ° C, with steam introduced on the permeate side of the hydrogen separation membrane and a permeate side hydrogen partial pressure of 0.01 MPa. Hydrogen was produced as in 3. The results are shown in Table 5.
Figure 2005289652
Figure 2005289652
Figure 2005289652
Figure 2005289652
Figure 2005289652

表1に示すとおり、触媒Aを用いた実験例1では原料のLHSVが0.5から2.0 h-1に大きくなるに従って水素回収率が低下するのに対し、伝熱に優れた触媒Bを用いた実験例2、4ではLHSV 0.5から2.0 h-1の範囲で水素回収率はほぼ変化しないことから、触媒Bは触媒Aよりもはるかに高い性能示した。また、水素透過膜A,Bともこの反応条件においては、十分な性能を発揮している。 As shown in Table 1, in Experimental Example 1 using the catalyst A, the hydrogen recovery rate decreases as the raw material LHSV increases from 0.5 to 2.0 h −1 , whereas the catalyst B excellent in heat transfer. In Experimental Examples 2 and 4 using NO, the hydrogen recovery rate hardly changed in the range of LHSV 0.5 to 2.0 h −1 , so that the catalyst B showed much higher performance than the catalyst A. In addition, both hydrogen permeable membranes A and B exhibit sufficient performance under these reaction conditions.

表2,3に示すとおり、透過側圧力0.1 MPaにおいては、反応温度300℃以上で且つ、反応圧力0.4 MPa以上の領域で、水素回収率80%以上を実現することが可能である。水素回収率80%以上を実現する範囲は、触媒Aよりも性能の高い触媒Bを用いた場合も同様である。
更に、表4に示すとおり、スチーム導入による透過側の水素分圧0.05 MPaの条件においては、反応温度270 ℃以上で且つ、反応圧力0.4 MPa以上の領域で、水素回収率80%以上を実現することが可能である。また、表5に示すとおり、スチーム導入による透過側の水素分圧0.01 MPaの条件においては、反応温度220 ℃以上で且つ、反応圧力0.2 MPa以上の領域で、水素回収率80%以上を実現することが可能である。
As shown in Tables 2 and 3, at a permeate pressure of 0.1 MPa, it is possible to achieve a hydrogen recovery rate of 80% or higher in a reaction temperature of 300 ° C. or higher and a reaction pressure of 0.4 MPa or higher. is there. The range in which the hydrogen recovery rate is 80% or more is the same when the catalyst B having higher performance than the catalyst A is used.
Furthermore, as shown in Table 4, under the condition of a hydrogen partial pressure of 0.05 MPa on the permeate side by the introduction of steam, a hydrogen recovery rate of 80% in the region where the reaction temperature is 270 ° C. or higher and the reaction pressure is 0.4 MPa or higher. The above can be realized. Further, as shown in Table 5, under the condition of a hydrogen partial pressure of 0.01 MPa on the permeate side by the introduction of steam, a hydrogen recovery rate of 80% in a region where the reaction temperature is 220 ° C. or higher and the reaction pressure is 0.2 MPa or higher. The above can be realized.

図1は、内部フィン型の膜型反応器の斜視図であり、左側にはその断面図を示す。なお、何れも内管は図示していない。FIG. 1 is a perspective view of an internal fin type membrane reactor, and a cross-sectional view is shown on the left side. In both cases, the inner pipe is not shown. 図2は、本発明の水素製造システムの概念図を示す。FIG. 2 shows a conceptual diagram of the hydrogen production system of the present invention. 図3は、実験例1で用いた、内管が水素膜分離からなる二重管構造の間隙に触媒粒子を充填してなる構造の膜型反応器の概略図である。FIG. 3 is a schematic view of a membrane reactor used in Experimental Example 1 having a structure in which catalyst particles are packed in a gap of a double tube structure in which an inner tube is formed by hydrogen membrane separation.

符号の説明Explanation of symbols

1: 水素透過膜
2: 触媒
3: 原料ガス
4: 非透過ガス
5: 熱電対
6: 透過ガス
1: Hydrogen permeable membrane 2: Catalyst 3: Material gas 4: Non-permeate gas 5: Thermocouple 6: Permeate gas

Claims (7)

金属酸化物層が表面に偏在する金属製の熱伝導性支持体からなる担体に担時させた触媒を存在させた流通式反応管内で、シクロヘキサン環を有する炭化水素を脱水素反応させて水素および芳香族炭化水素を製造する脱水素反応系内に、
水素分離膜による水素除去手段を内在させ、
該脱水素反応を進行させながら該水素分離膜により透過側に主として水素を除去し、非透過側には主として芳香族炭化水素を得ることを特徴とする水素の製造方法。
A hydrocarbon having a cyclohexane ring is subjected to a dehydrogenation reaction in a flow-through reaction tube in which a catalyst supported by a support made of a metal heat conductive support having a metal oxide layer unevenly distributed on the surface, and hydrogen and In the dehydrogenation reaction system for producing aromatic hydrocarbons,
Incorporating hydrogen removal means by hydrogen separation membrane,
A process for producing hydrogen, characterized in that hydrogen is mainly removed on the permeate side by the hydrogen separation membrane while the dehydrogenation reaction proceeds, and mainly aromatic hydrocarbons are obtained on the non-permeate side.
シクロヘキサン環を有する炭化水素がメチルシクロヘキサンを含み、その脱水素によって発生したトルエンを分離することを特徴とする請求項1に記載の水素の製造方法。   2. The method for producing hydrogen according to claim 1, wherein the hydrocarbon having a cyclohexane ring contains methylcyclohexane, and toluene generated by the dehydrogenation is separated. 水素分離膜がセラミック膜であることを特徴とする請求項1〜2に記載の水素の製造方法。   The method for producing hydrogen according to claim 1, wherein the hydrogen separation membrane is a ceramic membrane. 水素分離膜がPdを100〜10 mass%含む金属膜であることを特徴とする請求項1〜3に記載の水素の製造方法。   The method for producing hydrogen according to claim 1, wherein the hydrogen separation membrane is a metal membrane containing 100 to 10 mass% of Pd. 触媒における担体がアルミナを含む担体であることを特徴とする請求項1〜4に記載の水素の製造方法。   The method for producing hydrogen according to claim 1, wherein the carrier in the catalyst is a carrier containing alumina. 前記反応管が二重管構造であって、外側の管は金属製の熱伝導性支持体で、そして内側の管は水素分離膜でそれぞれ構成され、
該二重管の間隙には、流通方向に長くそして外側の管から内部に向かって金属製で熱伝導性の複数のフィン状突起が設けられており、
少なくとも該フィン状突起表面には金属酸化物層を偏在させて触媒を担時させてなる構造である請求項1から5のいずれかの水素の製造方法。
The reaction tube has a double tube structure, the outer tube is made of a metal heat conductive support, and the inner tube is made of a hydrogen separation membrane.
The gap between the double pipes is provided with a plurality of fin-like protrusions that are long in the flow direction and made of metal and thermally conductive from the outer pipe toward the inside,
6. The method for producing hydrogen according to claim 1, wherein the metal oxide layer is unevenly distributed on at least the surface of the fin-like projections to support the catalyst.
二重管の流通式反応管であって、外側の管は金属製の熱伝導性支持体であり、内側の管は水素分離膜で構成され、
該二重管の間隙には、流通方向に長くそして外側の管から管内部に向かって金属製で熱伝導性の複数のフィン状突起が設けられており、
少なくとも該フィン状突起表面には金属酸化物層を偏在させて触媒を担時させてなる構造である、
炭化水素を脱水素と得られた水素の膜分離を同時に行うための水素製造用反応管。
A double-pipe flow-type reaction tube, the outer tube is a metal thermal conductive support, the inner tube is made of a hydrogen separation membrane,
The gap between the double pipes is provided with a plurality of fin-like protrusions that are long in the flow direction and are made of metal and thermally conductive from the outer pipe toward the inside of the pipe.
At least the fin-like protrusion surface has a structure in which a metal oxide layer is unevenly distributed to support the catalyst.
A reaction tube for hydrogen production for simultaneously dehydrogenating hydrocarbons and membrane separation of the obtained hydrogen.
JP2004100678A 2004-03-09 2004-03-30 Method for producing hydrogen and reaction tube Pending JP2005289652A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004100678A JP2005289652A (en) 2004-03-09 2004-03-30 Method for producing hydrogen and reaction tube
PCT/JP2005/004397 WO2005085127A1 (en) 2004-03-09 2005-03-08 Method for producing hydrogen and system therefor
US10/592,285 US20080234527A1 (en) 2004-03-09 2005-03-08 Method for Producing Hydrogen and System Therefor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004065894 2004-03-09
JP2004100678A JP2005289652A (en) 2004-03-09 2004-03-30 Method for producing hydrogen and reaction tube

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005289652A true JP2005289652A (en) 2005-10-20
JP2005289652A5 JP2005289652A5 (en) 2007-01-18

Family

ID=35323040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004100678A Pending JP2005289652A (en) 2004-03-09 2004-03-30 Method for producing hydrogen and reaction tube

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005289652A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007238341A (en) * 2006-03-06 2007-09-20 Hrein Energy:Kk Hydrogen generation apparatus and hydrogenation reaction apparatus
JP2008044812A (en) * 2006-08-15 2008-02-28 Ngk Insulators Ltd Permselective membrane type reactor and method for producing hydrogen gas using the same
JP2008050210A (en) * 2006-08-25 2008-03-06 Ngk Insulators Ltd Permselective membrane reactor and method of manufacturing hydrogen gas
JP2008081385A (en) * 2006-09-29 2008-04-10 Petroleum Energy Center Method for producing hydrogen and reaction tube for it
JP2008297160A (en) * 2007-05-31 2008-12-11 Petroleum Energy Center Method for producing hydrogen and reaction tube for hydrogen production
JP2008307530A (en) * 2007-05-15 2008-12-25 Ihi Corp Hydrogen separation membrane
JP2009234799A (en) * 2008-03-25 2009-10-15 Ngk Spark Plug Co Ltd Hydrogen production apparatus
JP2016040217A (en) * 2014-08-13 2016-03-24 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Dehydrogenation system, and operating method of dehydrogenation system

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007238341A (en) * 2006-03-06 2007-09-20 Hrein Energy:Kk Hydrogen generation apparatus and hydrogenation reaction apparatus
JP2008044812A (en) * 2006-08-15 2008-02-28 Ngk Insulators Ltd Permselective membrane type reactor and method for producing hydrogen gas using the same
JP2008050210A (en) * 2006-08-25 2008-03-06 Ngk Insulators Ltd Permselective membrane reactor and method of manufacturing hydrogen gas
JP2008081385A (en) * 2006-09-29 2008-04-10 Petroleum Energy Center Method for producing hydrogen and reaction tube for it
JP2008307530A (en) * 2007-05-15 2008-12-25 Ihi Corp Hydrogen separation membrane
JP2008297160A (en) * 2007-05-31 2008-12-11 Petroleum Energy Center Method for producing hydrogen and reaction tube for hydrogen production
JP2009234799A (en) * 2008-03-25 2009-10-15 Ngk Spark Plug Co Ltd Hydrogen production apparatus
JP2016040217A (en) * 2014-08-13 2016-03-24 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Dehydrogenation system, and operating method of dehydrogenation system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2005085127A1 (en) Method for producing hydrogen and system therefor
US20060013759A1 (en) Systems and methods for hydrogen production
Marcano et al. Catalytic membranes and membrane reactors
US6992112B2 (en) Selective removal of oxygen from syngas
Kang et al. Recent trends in the development of reactor systems for hydrogen production via methanol steam reforming
AU2012243063B2 (en) Metal supported silica based catalytic membrane reactor assembly
Iulianelli et al. Hydrogen production from ethanol via inorganic membrane reactors technology: a review
CN107073427A (en) The method that synthesis gas or hydrogen are prepared for the shell-tube type reactor of reforming natural gas and using it
JP2008081385A (en) Method for producing hydrogen and reaction tube for it
JP2010006653A (en) Method for producing hydrogen
JP2005035842A (en) Hydrogen production system
Basov et al. Membrane catalysis in the dehydrogenation and hydrogen production processes
Lytkina et al. Methanol steam reforming in membrane reactors
Kong et al. Catalytic dehydrogenation of ethylbenzene to styrene in a zeolite silicalite-1 membrane reactor
Yin et al. Generation and extraction of hydrogen from low-temperature water-gas-shift reaction by a ZIF-8-based membrane reactor
JP2005289652A (en) Method for producing hydrogen and reaction tube
JP4431338B2 (en) Method for producing hydrogen using thermally conductive catalyst body
JP5102932B2 (en) High purity hydrogen production method
JP2007076982A (en) Hydrogen production system and power generation system
JP2007084378A (en) Method for producing hydrogen and apparatus used in the same
JP5243859B2 (en) Hydrogen production apparatus and hydrogen production method
JP2007076992A (en) Apparatus for producing hydrogen and fuel cell system using the same
JP5108387B2 (en) Hydrogen production method and hydrogen production reaction tube
JP2005281103A (en) Manufacturing method for hydrogen and hydrogen manufacturing system
JP5127516B2 (en) Raw material composition for hydrogen generation and method for producing hydrogen

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061127

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091110

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100108

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100302