JP2007314408A - Hydrogen production apparatus and hydrogen production method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヨウ素および二酸化硫黄を用いて水を熱分解することにより水素を製造する水素製造装置および水素製造方法に関するものである。 The present invention relates to a hydrogen production apparatus and a hydrogen production method for producing hydrogen by thermally decomposing water using iodine and sulfur dioxide.
水を熱分解することによって水素を製造する方法として、IS(Iodine Sulfur)法が知られている(特許文献1参照)。IS法は、以下の3つの工程から構成されている。
I ブンゼン反応工程
ヨウ素、二酸化硫黄および水から硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を生成する。
II ヨウ化水素濃縮分解工程
ブンゼン反応工程によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後に、ヨウ化水素を分解し、製品としての水素とブンゼン反応工程へ供給するヨウ素とを得る。
III 硫酸濃縮分解工程
ブンゼン反応装置によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に、硫酸を分解し、酸素とブンゼン反応工程へ供給する二酸化硫黄とを得る。この工程で得られる二酸化硫黄は、硫酸の分解により生成する三酸化硫黄をさらに三酸化硫黄分解工程によって分解することにより得られる。
上記I〜IIIの3つの工程はそれぞれが接続され、閉サイクルとされている。
An IS (Iodine Sulfur) method is known as a method for producing hydrogen by thermally decomposing water (see Patent Document 1). The IS method is composed of the following three steps.
I Bunsen reaction process An aqueous sulfuric acid solution and aqueous hydrogen iodide solution are produced from iodine, sulfur dioxide and water.
II Hydrogen iodide concentration and decomposition step After concentrating the hydrogen iodide aqueous solution obtained by the Bunsen reaction step, hydrogen iodide is decomposed to obtain hydrogen as a product and iodine to be supplied to the Bunsen reaction step.
III Sulfuric acid concentration and decomposition step After the sulfuric acid aqueous solution obtained by the Bunsen reactor is concentrated, sulfuric acid is decomposed to obtain oxygen and sulfur dioxide to be supplied to the Bunsen reaction step. The sulfur dioxide obtained in this step can be obtained by further decomposing sulfur trioxide produced by the decomposition of sulfuric acid by the sulfur trioxide decomposition step.
The three steps I to III are connected to each other to form a closed cycle.
ブンゼン反応は発熱反応であるが、ヨウ化水素濃縮分解工程におけるヨウ化水素の分解反応、硫酸濃縮分解工程における硫酸の分解反応および硫酸の分解によって生成した三酸化硫黄の分解反応は吸熱反応とされる。したがって、IS法を実現する場合には、ヨウ化水素濃縮分解工程および硫酸濃縮分解工程に熱エネルギーを投入する必要がある。 The Bunsen reaction is an exothermic reaction, but the decomposition reaction of hydrogen iodide in the hydrogen iodide concentration and decomposition process, the decomposition reaction of sulfuric acid in the concentration and decomposition process of sulfuric acid, and the decomposition reaction of sulfur trioxide produced by the decomposition of sulfuric acid are considered endothermic reactions. The Therefore, when realizing the IS method, it is necessary to supply thermal energy to the hydrogen iodide concentration and decomposition step and the sulfuric acid concentration and decomposition step.
ヨウ化水素濃縮分解工程においてヨウ化水素水溶液を濃縮する際に、ヨウ化水素と水とが共沸するので、単なる蒸留法では共沸点を超えてヨウ化水素を濃縮することが困難となる。そこで、ヨウ化水素水溶液を循環操作して共沸条件の下で濃縮する手法が行われる。しかし、循環操作を行えば、循環操作しない場合に比べて余分な熱エネルギーが必要となり、結果として投入エネルギーの低下を実現することができない。
このような蒸留法の問題を解決するために、特許文献1には、ヨウ化水素の濃縮工程において、ヨウ化水素水溶液を水選択透過膜によって透過処理し、室温下で透過水を蒸発させることにより高温熱エネルギー使用量を軽減する技術が提案されている。つまり、透過処理に必要なエネルギーを周囲環境より供給される低温熱エネルギーを使用してヨウ化水素水溶液を脱水濃縮処理し、得られた濃縮水溶液を熱化学分解して水素を得る技術が提案されている。
In order to solve such a problem of the distillation method, Patent Document 1 discloses that in a hydrogen iodide concentration step, a hydrogen iodide aqueous solution is permeabilized with a water selective permeable membrane and the permeated water is evaporated at room temperature. A technique for reducing the amount of high-temperature heat energy used has been proposed. In other words, a technology has been proposed in which hydrogen iodide aqueous solution is dehydrated and concentrated using low-temperature thermal energy supplied from the surrounding environment for the energy required for permeation treatment, and the resulting concentrated aqueous solution is subjected to thermochemical decomposition to obtain hydrogen. ing.
しかし、特許文献1記載の技術は、室温にて水選択透過膜を適用するので、水分膜分離効率が低下するという問題がある。なぜなら、室温にて濃縮を行った場合には、ヨウ素が固化して析出し、析出したヨウ素によって水選択透過膜が塞がれるため水分膜分離効率が低下するからである。また、蒸発潜熱によって下がった温度を室温の熱源により水素製造プロセス温度である約100℃まで昇温させることは不可能であるため、多くの熱エネルギーを投入することとなる。 However, since the technique described in Patent Document 1 uses a water selective permeable membrane at room temperature, there is a problem that the water membrane separation efficiency is lowered. This is because when concentration is performed at room temperature, iodine solidifies and precipitates, and the water selective permeable membrane is blocked by the precipitated iodine, so that the water membrane separation efficiency is lowered. Moreover, since it is impossible to raise the temperature lowered by the latent heat of vaporization to about 100 ° C., which is the hydrogen production process temperature, with a room temperature heat source, a large amount of heat energy is input.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、有効に水選択透過膜を適用してヨウ化水素水溶液を濃縮し、水素製造効率を向上させた水素製造装置及び水素製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and effectively applies a water selective permeable membrane to concentrate an aqueous hydrogen iodide solution to improve hydrogen production efficiency and a hydrogen production method. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明の水素製造装置及び水素製造方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる水素製造装置は、ヨウ素、二酸化硫黄および水から硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を生成するブンゼン反応装置と、前記ブンゼン反応装置によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応装置へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解装置と、前記ブンゼン反応装置によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応装置へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解装置と、を備え、前記ヨウ化水素濃縮分解装置には、ヨウ化水素水溶液を水選択透過膜によって水分膜分離する水分膜分離装置が設けられた、水素製造装置において、前記水分膜分離装置には、前記水選択透過膜によって処理されるヨウ化水素水溶液に対して、ヨウ素が析出する温度以上を維持するための熱を供給する熱供給器が設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the hydrogen production apparatus and the hydrogen production method of the present invention employ the following means.
That is, the hydrogen production apparatus according to the present invention includes a Bunsen reactor that generates a sulfuric acid aqueous solution and a hydrogen iodide aqueous solution from iodine, sulfur dioxide, and water, and a hydrogen iodide aqueous solution obtained by concentrating the hydrogen iodide aqueous solution obtained by the Bunsen reactor. Hydrogen iodide concentrating and decomposing apparatus for decomposing hydrogen iodide to obtain hydrogen as a product and iodine to be supplied to the Bunsen reactor, and concentrating the sulfuric acid aqueous solution obtained by the Bunsen reactor, decomposing sulfuric acid, and oxygen And a sulfuric acid concentration and decomposition apparatus for obtaining sulfur dioxide to be supplied to the Bunsen reactor, and the hydrogen iodide concentration and decomposition apparatus includes a water membrane separation apparatus for separating a hydrogen iodide aqueous solution through a water selective permeable membrane. In the hydrogen production apparatus, the water membrane separator is provided with hydrogen iodide water treated by the water selective permeable membrane. With respect to the liquid, characterized in that the heat supply heat for maintaining a higher temperature which iodine precipitates feeder is provided.
水分膜分離装置により、ヨウ化水素水溶液中の水分を膜分離することにより、ヨウ化水素水溶液を濃縮することとしたので、水とヨウ化水素との共沸条件によって濃縮の進行が妨げられることがない。したがって、蒸留法による共沸条件の下で濃縮する場合に比べて余分な熱エネルギーを必要としない。
また、室温で操作した場合には、水が水蒸気となる蒸発潜熱によって温度が下がり、ヨウ化水素水溶液中のヨウ素が析出する可能性がある。そうすると、析出したヨウ素が水選択透過膜を塞ぐこととなり、ヨウ化水素水溶液の水分膜分離効率が低下する。そこで、熱供給器によって、ヨウ素が析出する温度以上を維持するための熱を水分膜分離装置に供給することで、ヨウ素の析出を防いで濃縮を進行させることができる。
Since the hydrogen iodide aqueous solution is concentrated by membrane separation of the water in the hydrogen iodide aqueous solution by the moisture membrane separator, the progress of concentration is hindered by the azeotropic conditions of water and hydrogen iodide. There is no. Therefore, extra heat energy is not required as compared with the case of concentrating under the azeotropic condition by the distillation method.
Further, when operated at room temperature, there is a possibility that iodine in the hydrogen iodide aqueous solution is precipitated due to a decrease in temperature due to latent heat of evaporation in which water becomes water vapor. If it does so, the deposited iodine will block a water selective permeable membrane, and the water membrane separation efficiency of hydrogen iodide aqueous solution will fall. Therefore, by supplying heat to the moisture membrane separation device with the heat supply device so as to maintain a temperature equal to or higher than the temperature at which iodine precipitates, the precipitation can be prevented and the concentration can proceed.
さらに、上記水素製造装置は、前記熱供給器の熱源として、当該水素製造装置内の排熱を用いることを特徴とする。 Furthermore, the hydrogen production apparatus uses exhaust heat in the hydrogen production apparatus as a heat source of the heat supply device.
熱供給器の熱源として、当該水素製造装置内の排熱を用いることとしたので、別途新たに熱源を設ける必要がない。したがって、水分膜分離装置に投入される熱エネルギーを低減することができる。これにより、蒸留法によって共沸条件の下で濃縮した場合に比べてヨウ化水素濃縮工程に投入される熱エネルギーを大幅に削減することができる。
用いられる排熱としては、例えば硫酸濃縮分解装置やヨウ化水素濃縮分解装置における排熱が用いられる。
Since the exhaust heat in the hydrogen production apparatus is used as the heat source of the heat supply device, it is not necessary to provide a separate heat source. Therefore, it is possible to reduce the thermal energy input to the moisture membrane separator. Thereby, compared with the case where it concentrates under azeotropic conditions by the distillation method, the thermal energy put into a hydrogen iodide concentration process can be reduced significantly.
As the exhaust heat used, for example, exhaust heat in a sulfuric acid concentration decomposition apparatus or a hydrogen iodide concentration decomposition apparatus is used.
また、本発明の水素製造装置は、ヨウ素、二酸化硫黄および水から硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を生成するブンゼン反応装置と、前記ブンゼン反応装置によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応装置へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解装置と、前記ブンゼン反応装置によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応装置へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解装置と、を備え、前記ヨウ化水素濃縮分解装置には、ヨウ化水素水溶液を水選択透過膜によって水分膜分離する水分膜分離装置が設けられた、水素製造装置において、前記水分膜分離装置の上流側には、ヨウ素を析出させ除去するヨウ素除去装置が設けられ、前記水分膜分離装置には、前記水選択透過膜によって処理されるヨウ化水素水溶液に対して、蒸発潜熱分の熱を供給する熱供給器が設けられていることを特徴とする。 In addition, the hydrogen production apparatus of the present invention includes a Bunsen reactor that generates an aqueous sulfuric acid solution and an aqueous hydrogen iodide solution from iodine, sulfur dioxide, and water, and an iodination after concentrating the aqueous hydrogen iodide solution obtained by the Bunsen reactor. Hydrogen iodide concentration and decomposition apparatus that decomposes hydrogen to obtain hydrogen as a product and iodine to be supplied to the Bunsen reactor; and after concentrating the sulfuric acid aqueous solution obtained by the Bunsen reactor, the sulfuric acid is decomposed and oxygen and A sulfuric acid concentration and decomposition device for obtaining sulfur dioxide to be supplied to the Bunsen reactor, and the hydrogen iodide concentration and decomposition device includes a water membrane separation device for separating a hydrogen iodide aqueous solution by a water selective permeable membrane. In the hydrogen production apparatus provided, an iodine removal apparatus for depositing and removing iodine is provided upstream of the moisture membrane separation apparatus. Wherein the water membrane separation apparatus for hydrogen iodide solution to be processed by the water permselective membrane, characterized in that the heat supply for supplying the vaporization latent heat of the heat is provided.
ヨウ素除去装置により、水選択透過膜によって水分膜分離する前のヨウ化水素水溶液の温度を下げて、あらかじめヨウ素を析出させて除去することとしたので、水分膜分離の段階で仮に室温まで溶液温度が低下したとしてもヨウ素が析出することがない。したがって、水選択膜透過膜による水分膜分離の進行が妨げられることがない。これによって、ヨウ化水素水溶液の水分膜分離効率を低下させることなく室温で濃縮を行うことができる。
また、室温で濃縮を進行させることができるので、水分膜分離装置に投入される熱エネルギーを低減することができる。
Iodine removal device lowers the temperature of the hydrogen iodide aqueous solution before water membrane separation by the water selective permeable membrane, so that iodine is precipitated and removed in advance. Even if it falls, iodine does not precipitate. Therefore, the progress of water membrane separation by the water selective membrane permeable membrane is not hindered. As a result, the concentration can be performed at room temperature without reducing the water membrane separation efficiency of the aqueous hydrogen iodide solution.
Further, since the concentration can proceed at room temperature, it is possible to reduce the thermal energy input to the moisture membrane separator.
また、本発明の水素製造装置は、ヨウ素、二酸化硫黄および水から硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を生成するブンゼン反応装置と、前記ブンゼン反応装置によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応装置へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解装置と、前記ブンゼン反応装置によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応装置へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解装置と、を備え、前記ヨウ化水素濃縮分解装置には、ヨウ化水素水溶液を水選択透過膜によって水分膜分離する水分膜分離装置が設けられた、水素製造装置において、前記水分膜分離装置の上流側には、ヨウ化水素水溶液を濃縮するとともに、該ヨウ化水素水溶液中のヨウ素を除去する電気透析器が設けられ、前記水分膜分離装置には、前記水選択透過膜によって処理されるヨウ化水素水溶液に対して、蒸発潜熱分の熱を供給する熱供給器が設けられていることを特徴とする。 In addition, the hydrogen production apparatus of the present invention includes a Bunsen reactor that generates an aqueous sulfuric acid solution and an aqueous hydrogen iodide solution from iodine, sulfur dioxide, and water, and an iodination after concentrating the aqueous hydrogen iodide solution obtained by the Bunsen reactor. Hydrogen iodide concentration and decomposition apparatus that decomposes hydrogen to obtain hydrogen as a product and iodine to be supplied to the Bunsen reactor; and after concentrating the sulfuric acid aqueous solution obtained by the Bunsen reactor, the sulfuric acid is decomposed and oxygen and A sulfuric acid concentration and decomposition device for obtaining sulfur dioxide to be supplied to the Bunsen reactor, and the hydrogen iodide concentration and decomposition device includes a water membrane separation device for separating a hydrogen iodide aqueous solution by a water selective permeable membrane. In the hydrogen production apparatus provided, the hydrogen iodide aqueous solution is concentrated on the upstream side of the moisture membrane separator, and the hydrogen iodide An electrodialyzer for removing iodine in the solution is provided, and the water membrane separator is a heat supply device that supplies heat for the latent heat of evaporation to the hydrogen iodide aqueous solution treated by the water selective permeable membrane. Is provided.
このような構成によれば、水分膜分離装置の上流側に設けた電気透析器により、水選択透過膜によって水分膜分離する前のヨウ化水素水溶液が濃縮されるとともに、ヨウ化水素水溶液中のヨウ素が除去される。したがって、水分膜分離装置において、さらに濃縮を進行させることができる。また、ヨウ化水素水溶液中のヨウ素が除去されているので、水分膜分離の段階で仮に室温まで溶液温度が低下したとしてもヨウ素が析出することがない。したがって、水選択膜透過膜による水分膜分離の進行が妨げられることがない。これにより、ヨウ化水素水溶液の水分膜分離効率を低下させることなく室温で濃縮を行うことができる。その結果、水分膜分離装置に投入される熱エネルギーを低減することができる。
また、電気透析器の作用により、ヨウ素が液体状態で生成されるので、除去したヨウ素を液体状態のままリサイクル溶液として用いることができる。このように、リサイクル溶液中には固化したヨウ素が存在しないので、リサイクル溶液を容易に利用することが可能となる。
According to such a configuration, the hydrogen iodide aqueous solution before the water membrane separation by the water selective permeable membrane is concentrated by the electrodialyzer provided on the upstream side of the water membrane separator, Iodine is removed. Therefore, the concentration can be further advanced in the water membrane separator. Further, since iodine in the hydrogen iodide aqueous solution has been removed, even if the solution temperature is lowered to room temperature at the stage of moisture membrane separation, iodine does not precipitate. Therefore, the progress of water membrane separation by the water selective membrane permeable membrane is not hindered. Thereby, it can concentrate at room temperature, without reducing the water membrane separation efficiency of hydrogen iodide aqueous solution. As a result, it is possible to reduce the thermal energy input to the moisture membrane separator.
Moreover, since iodine is produced | generated in a liquid state by the effect | action of an electrodialyzer, the removed iodine can be used as a recycle solution with a liquid state. Thus, since the solidified iodine does not exist in the recycle solution, the recycle solution can be easily used.
さらに、上記水素製造装置は、前記熱供給器の熱源として、海水を用いることを特徴とする。 Furthermore, the hydrogen production apparatus uses seawater as a heat source of the heat supply unit.
熱供給器の熱源として、海水を用いることとしたので、別途新たに熱源を設ける必要がない。したがって、水分膜分離装置に投入される熱エネルギーを大幅に削減することができる。 Since seawater is used as the heat source of the heat supply device, there is no need to provide a new heat source. Therefore, it is possible to greatly reduce the heat energy input to the moisture membrane separation device.
また、各上記水素製造装置は、前記水分膜分離装置の下流側には、ヨウ化水素水溶液の共沸濃度を超えてヨウ化水素水溶液を濃縮する電気透析器が設けられていることを特徴とする。 Each of the hydrogen production apparatuses is characterized in that an electrodialyzer for concentrating the hydrogen iodide aqueous solution exceeding the azeotropic concentration of the hydrogen iodide aqueous solution is provided on the downstream side of the moisture membrane separator. To do.
水分膜分離装置の下流側に、電気透析器を設けることとしたので、水分膜分離だけではヨウ化水素水溶液の濃度が上がらない場合であっても、共沸濃度を超えてヨウ化水素水溶液を濃縮することができる。 Since an electrodialyzer is installed on the downstream side of the moisture membrane separator, even if the concentration of the aqueous solution of hydrogen iodide does not rise only by the moisture membrane separation, the aqueous solution of hydrogen iodide exceeds the azeotropic concentration. It can be concentrated.
また、各上記水素製造装置は、前記水分膜分離装置の下流側には、共沸濃度を超えた濃度のヨウ化水素水溶液をさらに濃縮する蒸留塔が設けられていることを特徴とする。 Each of the hydrogen production apparatuses is characterized in that a distillation column for further concentrating a hydrogen iodide aqueous solution having a concentration exceeding the azeotropic concentration is provided on the downstream side of the moisture membrane separation apparatus.
水分膜分離装置、又は、水分膜分離装置および電気透析器により、ヨウ化水素水溶液の共沸点を越えさせ、その後は蒸留塔により、共沸組成を超えた濃度のヨウ化水素水溶液をさらに濃縮することとしたので、共沸条件の下で蒸留法により濃縮する場合に比べて余分な熱エネルギーを必要としない。つまり、ヨウ化水素濃縮工程に投入する熱エネルギーを可及的に低減することができる。 The water membrane separator, or the water membrane separator and the electrodialyzer are used to exceed the azeotropic point of the hydrogen iodide aqueous solution, and then the hydrogen iodide aqueous solution having a concentration exceeding the azeotropic composition is further concentrated using the distillation column. Therefore, no extra heat energy is required as compared with the case of concentration by distillation under azeotropic conditions. That is, the heat energy input to the hydrogen iodide concentration step can be reduced as much as possible.
さらに、上記水素製造装置は、前記蒸留塔の熱源として、当該水素製造装置内の排熱を用いることを特徴とする。 Furthermore, the hydrogen production apparatus uses exhaust heat in the hydrogen production apparatus as a heat source of the distillation column.
蒸留塔の熱源として、当該水素製造装置内の排熱を用いることとしたので、別途新たに熱源を設ける必要がない。したがって、蒸留塔に投入される熱エネルギーを低減することができる。これにより、蒸留法によって共沸条件の下で濃縮する場合に比べて大幅に投入熱エネルギーを削減することができる。
用いられる排熱としては、例えば硫酸濃縮分解装置やヨウ化水素濃縮分解装置における排熱が用いられる。
Since the exhaust heat in the hydrogen production apparatus is used as the heat source for the distillation column, there is no need to provide a separate heat source. Therefore, it is possible to reduce the heat energy input to the distillation column. Thereby, compared with the case where it concentrates under azeotropic conditions by a distillation method, input heat energy can be reduced significantly.
As the exhaust heat used, for example, exhaust heat in a sulfuric acid concentration decomposition apparatus or a hydrogen iodide concentration decomposition apparatus is used.
また、本発明の水素製造方法は、ヨウ素、二酸化硫黄および水から硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を生成するブンゼン反応工程と、前記ブンゼン反応工程によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応工程へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解工程と、前記ブンゼン反応工程によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応工程へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解工程と、を備え、前記ヨウ化水素濃縮分解工程には、ヨウ化水素水溶液を水選択透過膜によって水分膜分離する水分膜分離工程が設けられた、水素製造方法において、前記水分膜分離工程には、前記水選択透過膜によって処理されるヨウ化水素水溶液に対して、ヨウ素が析出する温度以上を維持するための熱を供給する熱供給工程が設けられていることを特徴とする。 Further, the hydrogen production method of the present invention includes a Bunsen reaction step for producing a sulfuric acid aqueous solution and a hydrogen iodide aqueous solution from iodine, sulfur dioxide, and water, and an iodination after concentrating the hydrogen iodide aqueous solution obtained by the Bunsen reaction step. Hydrogen iodide concentration and decomposition step for decomposing hydrogen to obtain hydrogen as a product and iodine to be supplied to the Bunsen reaction step; after concentrating the sulfuric acid aqueous solution obtained by the Bunsen reaction step, the sulfuric acid is decomposed and oxygen and A sulfuric acid concentration and decomposition step for obtaining sulfur dioxide to be supplied to the Bunsen reaction step, wherein the hydrogen iodide concentration and decomposition step includes a water membrane separation step of separating a hydrogen iodide aqueous solution with a water selective permeable membrane. In the hydrogen production method provided, in the water membrane separation step, a hydrogen iodide aqueous solution treated by the water selective permeable membrane is used. Characterized in that the heat supply step of supplying heat to maintain the higher temperature which iodine precipitates is provided.
水分膜分離工程により、ヨウ化水素水溶液中の水分を膜分離することにより、ヨウ化水素水溶液を濃縮することとしたので、水とヨウ化水素との共沸条件によって濃縮の進行が妨げられることがない。したがって、蒸留法による共沸条件の下で濃縮する場合に比べて余分な熱エネルギーを必要としない。
また、室温で操作した場合には、水が水蒸気となる蒸発潜熱によって温度が下がり、ヨウ化水素水溶液中のヨウ素が析出する可能性がある。そうすると、析出したヨウ素が水選択透過膜を塞ぐこととなり、ヨウ化水素水溶液の水分膜分離効率が低下する。そこで、熱供給工程によって、ヨウ素が析出する温度以上を維持するための熱を水分膜分離工程に供給することで、ヨウ素の析出を防いで濃縮を進行させることができる。
Since the hydrogen iodide aqueous solution was concentrated by separating the water in the hydrogen iodide aqueous solution through the water membrane separation step, the progress of concentration was hindered by the azeotropic conditions of water and hydrogen iodide. There is no. Therefore, extra heat energy is not required as compared with the case of concentrating under the azeotropic condition by the distillation method.
Further, when operated at room temperature, there is a possibility that iodine in the hydrogen iodide aqueous solution is precipitated due to a decrease in temperature due to latent heat of evaporation in which water becomes water vapor. If it does so, the deposited iodine will block a water selective permeable membrane, and the water membrane separation efficiency of hydrogen iodide aqueous solution will fall. Thus, by supplying heat to the moisture membrane separation step in the heat supply step so as to maintain a temperature equal to or higher than the temperature at which iodine precipitates, the iodine can be prevented from being precipitated and the concentration can proceed.
また、本発明の水素製造方法は、ヨウ素、二酸化硫黄および水から硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を生成するブンゼン反応工程と、前記ブンゼン反応工程によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応工程へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解工程と、前記ブンゼン反応工程によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応工程へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解工程と、を備え、前記ヨウ化水素濃縮分解工程には、ヨウ化水素水溶液を水選択透過膜によって水分膜分離する水分膜分離工程が設けられた、水素製造方法において、前記水分膜分離工程の上流側には、ヨウ素を析出させ除去するヨウ素除去工程が設けられ、前記水分膜分離工程には、前記水選択透過膜によって処理されるヨウ化水素水溶液に対して、蒸発潜熱分の熱を供給する熱供給工程が設けられていることを特徴とする。 Further, the hydrogen production method of the present invention includes a Bunsen reaction step for producing a sulfuric acid aqueous solution and a hydrogen iodide aqueous solution from iodine, sulfur dioxide, and water, and an iodination after concentrating the hydrogen iodide aqueous solution obtained by the Bunsen reaction step. Hydrogen iodide concentration and decomposition step for decomposing hydrogen to obtain hydrogen as a product and iodine to be supplied to the Bunsen reaction step; after concentrating the sulfuric acid aqueous solution obtained by the Bunsen reaction step, the sulfuric acid is decomposed and oxygen and A sulfuric acid concentration and decomposition step for obtaining sulfur dioxide to be supplied to the Bunsen reaction step, wherein the hydrogen iodide concentration and decomposition step includes a water membrane separation step of separating a hydrogen iodide aqueous solution with a water selective permeable membrane. In the provided hydrogen production method, an iodine removal step for depositing and removing iodine is provided upstream of the moisture membrane separation step. Wherein the water membrane separation step, to the aqueous solution of hydrogen iodide to be processed by the water permselective membrane, characterized in that the heat supply step of supplying a vaporization latent heat of the heat is provided.
ヨウ素除去工程により、水分膜分離工程によって水分膜分離する前のヨウ化水素水溶液の温度を下げて、あらかじめヨウ素を析出させて除去することとしたので、水分膜分離の段階で仮に室温まで溶液温度が低下したとしてもヨウ素が析出することがない。したがって、水選択膜透過膜による水分膜分離の進行を妨げられることがない。これによって、ヨウ化水素水溶液の水分膜分離効率を低下させることなく室温で濃縮を行うことができる。
また、室温で濃縮を進行させることができるので、水分膜分離工程に投入される熱エネルギーを低減することができる。
In the iodine removal step, the temperature of the hydrogen iodide aqueous solution before the water membrane separation by the water membrane separation step was lowered, so that iodine was precipitated and removed in advance. Even if it falls, iodine does not precipitate. Therefore, the progress of moisture membrane separation by the water selective membrane permeable membrane is not hindered. As a result, the concentration can be performed at room temperature without reducing the water membrane separation efficiency of the aqueous hydrogen iodide solution.
Further, since the concentration can proceed at room temperature, the thermal energy input to the moisture membrane separation process can be reduced.
また、本発明の水素製造方法は、ヨウ素、二酸化硫黄および水から硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を生成するブンゼン反応工程と、前記ブンゼン反応工程によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応工程へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解工程と、前記ブンゼン反応工程によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応工程へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解工程と、を備え、前記ヨウ化水素濃縮分解工程には、ヨウ化水素水溶液を水選択透過膜によって水分膜分離する水分膜分離工程が設けられた、水素製造方法において、前記水分膜分離工程の上流側には、ヨウ化水素水溶液を濃縮する工程とともに、該ヨウ化水素水溶液中のヨウ素を除去する工程が設けられ、前記水分膜分離工程には、前記水選択透過膜によって処理されるヨウ化水素水溶液に対して、蒸発潜熱分の熱を供給する熱供給工程が設けられていることを特徴とする。 Further, the hydrogen production method of the present invention includes a Bunsen reaction step for producing a sulfuric acid aqueous solution and a hydrogen iodide aqueous solution from iodine, sulfur dioxide, and water, and an iodination after concentrating the hydrogen iodide aqueous solution obtained by the Bunsen reaction step. Hydrogen iodide concentration and decomposition step for decomposing hydrogen to obtain hydrogen as a product and iodine to be supplied to the Bunsen reaction step; after concentrating the sulfuric acid aqueous solution obtained by the Bunsen reaction step, the sulfuric acid is decomposed and oxygen and A sulfuric acid concentration and decomposition step for obtaining sulfur dioxide to be supplied to the Bunsen reaction step, wherein the hydrogen iodide concentration and decomposition step includes a water membrane separation step of separating a hydrogen iodide aqueous solution with a water selective permeable membrane. In the hydrogen production method provided, the upstream side of the water membrane separation step includes a step of concentrating a hydrogen iodide aqueous solution and the iodination. A step of removing iodine in the aqueous solution is provided, and the water membrane separation step includes a heat supply step of supplying heat for the latent heat of evaporation to the hydrogen iodide aqueous solution treated by the water selective permeable membrane. It is provided.
このような構成によれば、水分膜分離工程の上流側において、水選択透過膜によって水分膜分離する前のヨウ化水素水溶液が濃縮されるとともに、ヨウ化水素水溶液中のヨウ素が除去される。したがって、水分膜分離工程において、さらに濃縮を進行させることができる。また、ヨウ化水素水溶液中のヨウ素が除去されているので、水分膜分離の段階で仮に室温まで溶液温度が低下したとしてもヨウ素が析出することがない。したがって、水選択膜透過膜による水分膜分離の進行が妨げられることがない。これにより、ヨウ化水素水溶液の水分膜分離効率を低下させることなく室温で濃縮を行うことができる。その結果、水分膜分離工程に投入される熱エネルギーを低減することができる。
また、電気透析工程において、ヨウ素が液体状態で生成されるので、除去したヨウ素を液体状態のままリサイクル溶液として用いることができる。このように、リサイクル溶液中には固化したヨウ素が存在しないので、リサイクル溶液を容易に利用することが可能となる。
According to such a configuration, on the upstream side of the moisture membrane separation step, the aqueous hydrogen iodide solution before the moisture membrane separation is concentrated by the water selective permeable membrane, and iodine in the aqueous hydrogen iodide solution is removed. Therefore, concentration can be further advanced in the moisture membrane separation step. Further, since iodine in the hydrogen iodide aqueous solution has been removed, even if the solution temperature is lowered to room temperature at the stage of moisture membrane separation, iodine does not precipitate. Therefore, the progress of water membrane separation by the water selective membrane permeable membrane is not hindered. Thereby, it can concentrate at room temperature, without reducing the water membrane separation efficiency of hydrogen iodide aqueous solution. As a result, it is possible to reduce the thermal energy input to the moisture membrane separation process.
Moreover, since iodine is produced | generated in a liquid state in an electrodialysis process, the removed iodine can be used as a recycle solution with a liquid state. Thus, since the solidified iodine does not exist in the recycle solution, the recycle solution can be easily used.
本発明によれば、熱供給器により、ヨウ素が析出する温度以上を維持するための熱を水分膜分離装置に供給し、ヨウ素の析出を防ぐこととしたので、水選択透過膜による水分膜分離効率を向上させてヨウ化水素水溶液を濃縮することができる。
また、ヨウ素除去装置により、あらかじめヨウ素を除去し、室温にて水選択透過膜を適用した場合にヨウ素が析出するのを回避することとしたので、水分膜分離効率を向上させて室温にて濃縮することができる。
According to the present invention, the heat supply device supplies heat for maintaining the temperature above the temperature at which iodine is deposited to the moisture membrane separation device to prevent iodine precipitation. The efficiency can be improved and the aqueous hydrogen iodide solution can be concentrated.
In addition, iodine is removed in advance by an iodine removal device, and when water selective permeable membrane is applied at room temperature, it is decided to avoid precipitation of iodine. can do.
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
[第一実施形態]
以下、本発明の第一実施形態について、図1〜図4を用いて説明する。
図1には、水素製造装置1の概略構成が示されている。
水素製造装置1は、原料である水を熱分解によって分解し、製品である水素(さらには酸素)を製造するものである。水素製造装置1は、IS(Iodine Sulfur)法を採用しており、ブンゼン反応装置2と、ヨウ化水素濃縮分解装置3と、硫酸濃縮分解装置4とを備えている。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a schematic configuration of the hydrogen production apparatus 1.
The hydrogen production apparatus 1 produces water (and oxygen) as a product by decomposing water as a raw material by thermal decomposition. The hydrogen production apparatus 1 employs an IS (Iodine Sulfur) method, and includes a
ヨウ化水素濃縮分解装置3および硫酸濃縮分解装置4へ供給される熱源としては、図示しない高温ガス炉の核熱が用いられる。すなわち、中間熱交換器10を介して得られる二次ヘリウムガスの顕熱を利用する。
中間熱交換器10は、高温ガス炉の核熱によって高温とされた一次ヘリウムガスと、水素製造装置1側に熱を与える二次ヘリウムガスとの間で熱交換を行わせるものである。中間熱交換器10には、一次ヘリウムガスが流れる一次側配管10aと、二次ヘリウムガスが流れる二次側配管10bとが接続されている。二次側配管10bを流れる二次ヘリウムガスは、中間熱交換器10において約880℃まで加熱され、その圧力は約4MPaとされる。
中間熱交換器10において加熱された二次ヘリウムガスは、後述する三酸化硫黄分解器17、硫酸分解器15及びヨウ化水素分解器11との間で熱交換を行う。
As a heat source supplied to the hydrogen iodide concentrating / decomposing
The
The secondary helium gas heated in the
ブンゼン反応装置2は、ブンゼン反応器5と、二相分離器7とを備えている。
ブンゼン反応器5には、原料である水(H2O)と、ヨウ化水素濃縮分解装置3から供給されるヨウ素(I2)と、硫酸濃縮分解装置4から供給される二酸化硫黄(SO2)が供給される。ブンゼン反応器5では、例えば0.1MPa(ゲージ圧),100℃の条件下で、下式によるブンゼン反応が行われ、ヨウ化水素水溶液および硫酸水溶液が生成される。なお、ブンゼン反応は発熱反応であるため、外部からエネルギーが投入されることはない。
SO2(g)+I2(L)+2H2O→H2SO4(aq)+2HI(aq) ・・・(1)
二相分離器7では、ブンゼン反応器5において得られた硫酸水溶液およびヨウ化水素水溶液を分離する。二相分離器7内は、例えば0.1MPa(ゲージ圧),100℃の条件とされる。二相分離器7において分離されたヨウ化水素水溶液および硫酸水溶液は、それぞれ、ヨウ化水素濃縮分解装置3および硫酸濃縮分解装置4へと導かれる。
The
In the
SO 2 (g) + I 2 (L) + 2H 2 O → H 2 SO 4 (aq) + 2HI (aq) (1)
In the two-
ヨウ化水素濃縮分解装置3は、ヨウ化水素精製濃縮器9と、ヨウ化水素分解器11とを備えている。
ヨウ化水素精製濃縮器9は、例えば1MPa(ゲージ圧),100〜234℃の条件下で、ヨウ化水素水溶液を精製するとともに、ヨウ化水素水溶液を濃縮する。ヨウ化水素は、ヨウ化水素精製濃縮器9において気化され、ヨウ化水素分解器11へと導かれる。ヨウ化水素精製濃縮器9には、精製濃縮過程に必要な熱エネルギーが投入される。
The hydrogen iodide concentrating and
The hydrogen
ヨウ化水素分解器11は、例えば1MPa(ゲージ圧),450℃の条件下で、下式によるヨウ化水素の分解を行う。
2HI(g)→H2(g)+I2(g) ・・・(2)
上記ヨウ化水素分解反応は吸熱反応とされ、したがって、熱エネルギーが投入される。つまり、中間熱交換器10において加熱された二次ヘリウムガスが流通するガス配管13との熱交換によって(2)式のヨウ化水素分解反応が進行する。
ヨウ化水素分解器11において分解された水素は、製品として取り出される。また、ヨウ化水素分解器11において分解されたヨウ素は、ブンゼン反応器5へと導かれる。未反応のヨウ化水素は、ヨウ化水素精製濃縮器9へと返送される。
The
2HI (g) → H 2 (g) + I 2 (g) (2)
The hydrogen iodide decomposition reaction is an endothermic reaction, and therefore heat energy is input. That is, the hydrogen iodide decomposition reaction of formula (2) proceeds by heat exchange with the
Hydrogen decomposed in the
硫酸濃縮分解装置4は、硫酸精製濃縮器14と、硫酸分解器15と、三酸化硫黄分解器17とを備えている。
硫酸精製濃縮器14は、例えば0.1MPa(ゲージ圧),100〜391℃の条件下で、硫酸を精製するとともに、硫酸水溶液を濃縮する。硫酸精製濃縮器14には、精製濃縮過程に必要な熱エネルギーが投入される。硫酸精製濃縮器14において硫酸水溶液から分離された水は、ブンゼン反応器5へと送られる。硫酸精製濃縮器14において精製濃縮された硫酸(液体)は、硫酸分解器15へと導かれる。
The sulfuric acid concentration and decomposition apparatus 4 includes a sulfuric acid purification and
The sulfuric
硫酸分解器15は、例えば2MPa(ゲージ圧),391〜527℃の条件下で、下式による硫酸の分解を行う。
H2SO4(L)→H20(g)+SO3(g) ・・・(3)
上記硫酸分解反応は吸熱反応とされ、したがって、熱エネルギーが投入される。つまり、中間熱交換器10において加熱された二次ヘリウムガスが流通するガス配管19との熱交換によって(3)式の硫酸分解反応が進行する。
硫酸分解器15において分解された三酸化硫黄と水蒸気は、三酸化硫黄分解器17へと導かれる。
The
H 2 SO 4 (L) → H 2 0 (g) + SO 3 (g) (3)
The sulfuric acid decomposition reaction is an endothermic reaction, and therefore heat energy is input. That is, the sulfuric acid decomposition reaction of formula (3) proceeds by heat exchange with the
The sulfur trioxide and water vapor decomposed in the
三酸化硫黄分解器17は、例えば2MPa(ゲージ圧),527〜850℃の条件下で、下式による三酸化硫黄の分解を行う。
SO3(g)→SO2(g)+1/2O2(g) ・・・(4)
上記三酸化硫黄分解反応は吸熱反応とされ、したがって、熱エネルギーが投入される。つまり、中間熱交換器10において加熱された二次ヘリウムガスが流通するガス配管20との熱交換によって(4)式の三酸化硫黄分解反応が進行する。図1に示されているように、三酸化硫黄分解器17には最も高い温度を導くために、中間熱交換器10において加熱された二次ヘリウムガスは最初に三酸化硫黄分解器17に導かれるようになっている。三酸化硫黄分解器17において熱交換を終えた二次ヘリウムガスは、硫酸分解器15及びヨウ化水素分解器11において熱交換を行う。
三酸化硫黄分解器17において生成した酸素は、製品として系外に取り出される。また、三酸化硫黄分解器17において生成した二酸化硫黄は、少量の水蒸気とともに、ブンゼン反応器5へと導かれる。
The
SO 3 (g) → SO 2 (g) + 1 / 2O 2 (g) (4)
The sulfur trioxide decomposition reaction is an endothermic reaction, and therefore heat energy is input. That is, the sulfur trioxide decomposition reaction of formula (4) proceeds by heat exchange with the
Oxygen generated in the
このように、本実施形態にかかる水素製造装置1によれば、原料として水をブンゼン反応装置2へ投入することにより、製品としての水素がヨウ化水素濃縮分解装置3から、酸素が硫酸濃縮分解装置4から得ることができる。
Thus, according to the hydrogen production apparatus 1 according to the present embodiment, by supplying water as a raw material to the
図2には、ヨウ化水素濃縮分解装置3のヨウ化水素精製濃縮器9が示されている。
ヨウ化水素精製濃縮器9は、ブンゼン反応装置2から供給されたヨウ化水素水溶液を水分膜分離によって濃縮する水分膜分離装置6と、この水分膜分離装置6へ熱を供給する熱供給器26と、水分膜分離装置6の下流側に配置された蒸留塔24とを主として備えている。
FIG. 2 shows a hydrogen iodide refining and concentrating
The hydrogen
水分膜分離装置6は、ブンゼン反応装置2から供給されたヨウ化水素水溶液中の水分を膜分離し、その透過水に乾燥ガスを流通させて湿りガスとして取り除くことでヨウ化水素水溶液を濃縮する。
このとき、熱供給器26により、ヨウ素が析出する温度以上を維持するための熱を水分膜分離装置6へ供給する。熱供給器26の熱源は、例えばヨウ化水素濃縮装置3や硫酸濃縮分解装置4といったISプロセス排熱が用いられる。
なお、ブンゼン反応装置2から供給されたヨウ化水素水溶液には、ブンゼン反応装置2において未反応とされたヨウ素(I2)も含まれている。
The
At this time, the
The aqueous hydrogen iodide solution supplied from the Bunsen reactor 2 also contains iodine (I 2 ) that has not been reacted in the
水分膜分離装置6によって、共沸濃度である16mol%(HI−H20)程度を超える濃度(例えば19mol%(HI−H20))まで濃縮されたヨウ化水素水溶液は、蒸留塔24へと送られる。蒸留塔24に送られたヨウ化水素水溶液は、蒸留法によりさらに濃縮され、ヨウ化水素濃縮液(又はガス)となってヨウ化水素分解器11(図1参照)に送られる。このとき、ヨウ化水素水溶液は共沸濃度を超えているので、水とヨウ化水素との共沸条件によって蒸留法による濃縮の進行が妨げられることはない。また、蒸留法によって生じた水は、リサイクル溶液としてブンゼン反応器5(図1参照)に送られ、原料の水として再利用される。蒸留塔24の熱源は、例えばヨウ化水素濃縮装置3や硫酸濃縮分解装置4といったISプロセス排熱が用いられる。
なお、水分膜分離装置6による水分膜分離によってヨウ化水素水溶液が十分に濃縮される場合には、蒸留塔24を省略して、直接ヨウ化水素分解器11に送ることとしてもよい。
The hydrogen iodide aqueous solution concentrated to a concentration exceeding the azeotropic concentration of about 16 mol% (HI-H 2 0) (for example, 19 mol% (HI-H 2 0)) by the
When the hydrogen iodide aqueous solution is sufficiently concentrated by the water membrane separation by the
図3には、上述の水分膜分離装置6の詳細が示されている。
水分膜分離装置6は、水選択透過膜8によってヨウ化水素水溶液供給室21と透過室23とに仕切られている。
本実施形態では、水選択透過膜8として固体高分子イオン交換膜であるナフィオン膜(「ナフィオン」はデュポン株式会社の登録商標)を用いた。ナフィオン膜は、蒸気や液相から容易に水を吸収する性質をもち、主に水を透過しヨウ化水素をほとんど透過しない。
ブンゼン反応装置2から供給されたヨウ化水素水溶液を水分膜分離装置6のヨウ化水素水溶液供給室21に供給し、水選択透過膜8によって水分膜分離させる。水選択透過膜8を透過した水は、透過室23に乾燥ガスを流通させることで蒸発させ、湿りガスとして排気する。これにより、ヨウ化水素水溶液は濃縮され、ヨウ化水素濃縮液(又はガス)となって蒸留塔24に送られる。
FIG. 3 shows details of the above-described moisture
The moisture
In this embodiment, a Nafion membrane (“Nafion” is a registered trademark of DuPont), which is a solid polymer ion exchange membrane, is used as the water selective permeable membrane 8. The Nafion membrane has the property of easily absorbing water from the vapor or liquid phase, and mainly transmits water and hardly transmits hydrogen iodide.
The hydrogen iodide aqueous solution supplied from the
図4には、I2のヨウ化水素溶液(HI−I2)中のI2の溶解度が示されている。
同図から、ヨウ化水素溶液の温度が下がると、I2の溶解度が下がり、さらにヨウ素が析出することがわかる。例えば、I2が80wt%の濃度のヨウ化水素溶液の場合、95℃付近でヨウ素が析出する。
本実施形態の場合、HIが11wt%、I2が81wt%、H20が8wt%の水溶液なので、例えば90℃程度まで温度が低下するとヨウ素が析出する。つまり、特許文献1のように室温で水分膜分離の操作をした場合には、水が水蒸気となる蒸発潜熱によってヨウ化水素水溶液の温度が下がるため、ヨウ化水素水溶液中のヨウ素が析出する。
したがって、本実施形態では、ヨウ素が析出する温度以上を維持するための熱(例えば、110℃程度)を水分膜分離装置6に供給する。
4, the solubility of I 2 in hydrogen iodide solutions of I 2 (HI-I 2) is shown.
From the figure, it can be seen that when the temperature of the hydrogen iodide solution is lowered, the solubility of I 2 is lowered and iodine is further precipitated. For example, in the case of a hydrogen iodide solution having a concentration of I 2 of 80 wt%, iodine precipitates at around 95 ° C.
In the case of the present embodiment, since the aqueous solution is 11 wt% HI, 81 wt% I 2 , and 8
Therefore, in this embodiment, heat (for example, about 110 ° C.) for maintaining the temperature above the temperature at which iodine is deposited is supplied to the moisture
このように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
熱供給器26によって、ヨウ素が析出する温度以上を維持するための熱を水分膜分離装置6に供給することとしたので、ヨウ素の析出を防いで濃縮を進行させることができる。
さらに、熱供給器26で用いる熱をISプロセス排熱を用いることとしたので、熱エネルギーを削減することができる。
Thus, according to the present embodiment, the following operational effects are obtained.
Since the
Furthermore, since the IS process exhaust heat is used as the heat used in the
また、水分膜分離装置6内の水選択透過膜8を適用して、ヨウ化水素水溶液中の水分を膜分離することにより、ヨウ化水素水溶液を濃縮することとしたので、水とヨウ化水素との共沸条件によって濃縮の進行が妨げられることがない。したがって、蒸留法による共沸条件の下で濃縮する場合に比べて余分な熱エネルギーを必要としない。
In addition, since the water selective permeable membrane 8 in the moisture
さらに、水分膜分離装置6によって共沸濃度である16mol%(HI−H20)程度を超えた濃度まで濃縮することにより、その後はISプロセス排熱を熱源とする蒸留塔24で、共沸条件によって進行を妨げられることなくさらに濃縮させることができる。したがって、水分膜分離装置6によって同一の濃度範囲を濃縮した場合に比べて、水分膜分離装置6に投入する熱エネルギーを低減することができる。また、共沸条件の下で蒸留法により同一の濃度範囲を濃縮する場合に比べて投入する熱エネルギーを大幅に削減することができる。つまりヨウ化水素濃縮工程に投入する熱エネルギーを可及的に低減することができ、結果として水素製造効率を向上させることができる。
Furthermore, by concentrating to a concentration exceeding the azeotropic concentration of about 16 mol% (HI-H 2 0) by the water
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について、図5を用いて説明する。
なお、本実施形態は、第一実施形態に対して、水分膜分離装置6周りの構成が異なる。したがって、第一実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他については第一実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
図5に示すように、水分膜分離装置6の上流側には、ヨウ素除去装置28が配置されている。
ヨウ素除去装置28は、容器の底面から上方に立設する壁体25によって、前室27と後室29とに分けられている。
ブンゼン反応装置2から供給されたヨウ化水素水溶液を、ヨウ素除去装置28の前室27へと供給する。ヨウ化水素水溶液を冷却水によって室温程度まで冷やすことにより、水溶液中のヨウ素を固化させて前室27に析出させる。なお、冷却水は、図5に破線矢印で示すように、ヨウ素除去装置28の図において上方から注入し、リサイクル溶液とは異なる流路を通って図において下方から取り出される。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In addition, this embodiment differs in the structure of the surroundings of the
As shown in FIG. 5, an
The
The aqueous hydrogen iodide solution supplied from the
析出したヨウ素は下方へと沈降し、上澄みのみが壁体25を越えて後室29へと移るので、後室29内の水溶液は、析出したヨウ素が除去されたヨウ化水素水溶液となる。後室29内のヨウ化水素水溶液は、水分膜分離装置6へと送られる。また、析出したヨウ素は、前室27の下方から一部の水溶液とともに取り出され、図示しないポンプによってブンゼン反応器5(図1参照)に送られて原料の水とヨウ素として再利用される。
なお、ヨウ素除去装置28の熱源として海水を用いてヨウ素を析出させることができる場合には、冷却水として海水を用いる。
The precipitated iodine settles downward, and only the supernatant moves over the
In addition, when seawater can be deposited using seawater as a heat source of the
水分膜分離装置6では、析出したヨウ素をあらかじめ除去したヨウ化水素水溶液を水分膜分離によって濃縮する。例えばヨウ化水素水溶液を室温程度に冷やすことによって析出したヨウ素を除去した水溶液は、室温にて水分膜分離を行ってもヨウ素が析出することがないので、室温にて濃縮を進行させることができる。
In the moisture
しかし、水分膜分離の際に水が水蒸気となる蒸発潜熱によって、ヨウ化水素水溶液が室温以下に冷却されてしまうおそれがある。そこで、ヨウ化水素水溶液の温度を室温程度に維持するために、蒸発潜熱分の熱エネルギーを熱供給器26によって供給する。本実施形態の場合、蒸発潜熱分の熱エネルギーを供給することで足りるので、熱供給器26の熱源は、海水が用いられる。
However, there is a risk that the aqueous hydrogen iodide solution may be cooled to room temperature or lower due to latent heat of evaporation in which water becomes water vapor during moisture membrane separation. Therefore, in order to maintain the temperature of the hydrogen iodide aqueous solution at about room temperature, the heat energy for the latent heat of vaporization is supplied by the
このように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ヨウ素除去装置28によって、あらかじめヨウ化水素水溶液中のヨウ素を除去することとしたので、水分膜分離の段階でヨウ素が析出することなく室温にて濃縮を進行させることができる。
また、水が水蒸気になる蒸発潜熱分の熱を海水の熱源を用いて供給することとしたので、熱供給器26で用いる熱エネルギーを削減することができる。
これにより、蒸留法によって共沸条件の下で濃縮した場合に比べて投入する熱エネルギーを大幅に削減することができる。つまりヨウ化水素濃縮工程に投入する熱エネルギーを可及的に低減することができ、結果として水素製造効率を向上させることができる。
Thus, according to the present embodiment, the following operational effects are obtained.
Since the iodine in the hydrogen iodide aqueous solution is previously removed by the
In addition, since the heat of evaporation latent heat that turns water into water vapor is supplied using the heat source of seawater, the heat energy used in the
Thereby, compared with the case where it concentrates under azeotropic conditions by the distillation method, the thermal energy supplied can be reduced significantly. That is, the thermal energy input to the hydrogen iodide concentration step can be reduced as much as possible, and as a result, the hydrogen production efficiency can be improved.
なお、上述した第一実施形態および第二実施形態は、以下のように変形することができる。すなわち、図6に示すように、水分膜分離装置6と蒸留塔24との間に、電気透析器22を配置する。
水分膜分離装置6によって水分膜分離するだけではヨウ化水素水溶液の濃度が上がらない場合には、補助的に電気透析器22を使用することによって、共沸濃度を超えてヨウ化水素水溶液を濃縮する。共沸濃度を超える濃度まで濃縮されたヨウ化水素水溶液は、その後蒸留塔24へと送られてさらに濃縮される。
なお、電気透析器22によって、ヨウ化水素水溶液が十分に濃縮される場合には、蒸留塔24を省略して、直接ヨウ化水素分解器11に送ることとしてもよい。
The first embodiment and the second embodiment described above can be modified as follows. That is, as shown in FIG. 6, the
If the concentration of the aqueous hydrogen iodide solution cannot be increased by simply performing the water membrane separation with the
When the hydrogen iodide aqueous solution is sufficiently concentrated by the
このように、水分膜分離装置6だけでは共沸濃度である16mol%(HI−H20)程度を超える濃度までヨウ化水素水溶液の濃度が上がらない場合であっても、電気透析器22によって共沸濃度を超えて濃縮させ、その後はISプロセス排熱を熱源とする蒸留塔24で、共沸条件によって進行を妨げられることなくさらに濃縮させることができる。
これにより、水分膜分離装置6によって同一の濃度範囲を濃縮した場合に比べて、水分膜分離装置6に投入する熱エネルギーを大幅に削減することができる。つまりヨウ化水素濃縮工程に投入する熱エネルギーを可及的に低減することができ、結果として水素製造効率を向上することができる。
Thus, even when the concentration of the hydrogen iodide aqueous solution does not increase to a concentration exceeding the azeotropic concentration of about 16 mol% (HI-H 2 0) with the
Thereby, compared with the case where the same concentration range is concentrated by the
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態に係る水素製造装置30について、図7および図8を参照して説明する。
本実施形態に係る水素製造装置30は、図7に示すように、ヨウ化水素精製濃縮器9が、第二実施形態のヨウ素除去装置28に替えて、水分膜分離装置6の上流側に電気透析器32を備えている点で、第二実施形態と異なる。
以下、第二実施形態に係る水素製造装置と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
[Third embodiment]
Next, a
As shown in FIG. 7, in the
In the following, parts having the same configuration as those of the hydrogen production apparatus according to the second embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
電気透析器32は、ブンゼン反応装置2から供給されたヨウ化水素水溶液を濃縮するとともに、ヨウ化水素水溶液中のヨウ素を除去する。
具体的に、図8に電気透析器32の詳細を示して説明する。
電気透析器32は、陽極室Aと陰極室Bとを仕切る陽イオン交換膜34と、陽極室Aに設置される陽極36と、陰極室Bに設置される陰極38とを備えている。
電気透析器32は、陽極36と、陰極38との間に電圧をかけることにより、ヨウ化水素水溶液を電気分解するようになっている。
The
Specifically, the
The
The
陽イオン交換膜34は、陽極室A側の陽イオンを、陰極室B側へ選択的に透過するようになっている。
陽極36では、電気分解の際に酸化反応が起こり、陰極38では、電気分解の際に還元反応が起こるようになっている。
なお、第一実施形態において述べたように、ブンゼン反応装置2から供給されるヨウ化水素水溶液には、ブンゼン反応装置2において未反応とされたヨウ素(I2)も含まれているので、図8において、電気透析器32に供給されるヨウ化水素水溶液は、HI−I2−H2O混合液となっている。
The
The
As described in the first embodiment, the hydrogen iodide aqueous solution supplied from the Bunsen reactor 2 also contains iodine (I 2 ) that has not been reacted in the
陽極室Aおよび陰極室Bには、それぞれHI−I2−H2O混合液が供給される。陽極36と陰極38との間に電圧をかけると、HI−I2−H2O混合液が電気分解されて、陽イオン交換膜34により分離される。陽極36では、イオン化したHIのI−がI2に酸化され、陰極38では、I2がI−に還元される。このとき、陽極室Aの溶液(以下、単に「陽極液」という。)中のイオン化したHIのH+が、陽イオン交換膜34を透過して、陰極室Bの溶液(以下、単に「陰極液」という。)へ移動する。このH+は、陰極液においてI−と結合することにより、HIとなる。その結果、陽極液においては、HI成分が希釈され、I2成分が濃縮される。一方、陰極液においては、HI成分が濃縮され、I2成分が希釈される。
The HI-I 2 -H 2 O mixed solution is supplied to the anode chamber A and the cathode chamber B, respectively. When a voltage is applied between the
すなわち、陰極室Bにおいては、ヨウ化水素水溶液中のヨウ化水素の濃度を高められるとともに、ヨウ素が除去されるようになっている。このヨウ化水素水溶液は、水分膜分離装置6へ送られる。
また、陽極室Aにおいては、ヨウ素が液体状態で生成されるようになっている。このヨウ素は、一部の水溶液とともに液体状態のまま取り出されて、図示しないポンプによってブンゼン反応器5(図1参照)に送られる。
That is, in the cathode chamber B, the concentration of hydrogen iodide in the hydrogen iodide aqueous solution can be increased, and iodine is removed. This hydrogen iodide aqueous solution is sent to the
In the anode chamber A, iodine is generated in a liquid state. This iodine is taken out in a liquid state together with a part of the aqueous solution, and sent to the Bunsen reactor 5 (see FIG. 1) by a pump (not shown).
図7に戻り、水分膜分離装置6は、電気透析器32にて濃縮されたヨウ化水素水溶液を、水分膜分離によってさらに濃縮する。水分膜分離装置6によって濃縮されたヨウ化水素水溶液は、その後、蒸留塔24へと送られて、さらに濃縮される。
この場合に、蒸留塔24に送られるヨウ化水素水溶液が、共沸濃度を超えて濃縮されていればよい。例えば、電気透析器32により、ヨウ化水素水溶液を共沸濃度を超える濃度まで濃縮することとしてもよく、あるいは、水分膜分離装置6により、ヨウ化水素水溶液を共沸濃度を超える濃度まで濃縮することとしてもよい。
Returning to FIG. 7, the
In this case, the hydrogen iodide aqueous solution sent to the
このように構成された本実施形態に係る水素製造装置30の作用について説明する。
ブンゼン反応装置2から送られるヨウ化水素水溶液は、先ず、電気透析器32に供給される。電気透析器32では、図8に示す陰極室Bにおいて、ヨウ化水素水溶液が、濃縮されるとともにヨウ素が除去される。このヨウ化水素水溶液は、電気透析器32から取り出されて、水分膜分離装置6へと送られる。一方、陽極室Aにおいて、液体状態のヨウ素が生成される。このヨウ素は、一部の水溶液とともに取り出され、図示しないポンプによって、ブンゼン反応器5(図1参照)にリサイクル溶液として送られて、原料の水とヨウ素として再利用される。この場合に、リサイクル溶液には、ヨウ素が液体状態で含まれるので、リサイクル溶液には固化したヨウ素が存在しない。したがって、リサイクル溶液の利用が容易となる。
The operation of the
The aqueous hydrogen iodide solution sent from the
電気透析器32から水分膜分離装置6に送られたヨウ化水素水溶液は、水分膜分離によってさらに濃縮される。このヨウ化水素水溶液は、濃縮されるとともに、ヨウ素が除去されているので、室温にて水分膜分離を行ったとしてもヨウ素が析出することがない。したがって、室温にてさらに濃縮を進行させることができる。
The aqueous hydrogen iodide solution sent from the
水分膜分離装置6により、濃縮されたヨウ化水素水溶液は、蒸留塔24に送られる。
このヨウ化水素水溶液は、電気透析器32および水分膜分離装置6を通過することにより、共沸濃度を超えて濃縮されているので、蒸留塔24において、共沸条件によって進行を妨げられることなく、さらに濃縮することができる。
なお、水分膜分離装置6から蒸留塔24に送られるヨウ化水素水溶液が、十分に濃縮されている場合には、蒸留塔24に代えて、公知の気液分離器等を代用することとしてもよい。
The concentrated hydrogen iodide aqueous solution is sent to the
Since this aqueous hydrogen iodide solution passes through the
In addition, when the hydrogen iodide aqueous solution sent from the
以上説明したように、本実施形態に係るヨウ素製造装置30によれば、水分膜分離装置6による水分膜分離の段階でヨウ素が析出しないので、水分膜分離装置6の作動温度を低下させることができる。したがって、ヨウ化水素濃縮工程に投入する熱エネルギーを可及的に低減させることができ、結果として水素製造効率を向上させることができる。
さらに、電気透析器32の作用により、ヨウ化水素水溶液から除去したヨウ素を、液体状態のままリサイクル溶液として用いることができるので、リサイクル溶液を容易に利用することが可能となる。
As described above, according to the
Furthermore, since the iodine removed from the hydrogen iodide aqueous solution can be used as a recycled solution in a liquid state by the action of the
なお、上述した各実施形態では、圧力や温度の条件を具体的に示したが、これらはあくまでも一例であって、本発明がこれらの数値に限定されるものではない。
また、水分膜分離装置6の下流側に設置する蒸留塔24は、本実施形態のように1つに限定されるものではなく、2以上であっても良い。
In addition, in each embodiment mentioned above, although conditions of pressure and temperature were shown concretely, these are an example to the last, and this invention is not limited to these numerical values.
Further, the number of
1 水素製造装置
2 ブンゼン反応装置
3 ヨウ化水素濃縮分解装置
4 硫酸濃縮分解装置
6 水分膜分離装置
8 水選択透過膜
22 電気透析器
24 蒸留塔
26 熱供給器
28 ヨウ素除去装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (11)
前記ブンゼン反応装置によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応装置へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解装置と、
前記ブンゼン反応装置によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応装置へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解装置と、を備え、
前記ヨウ化水素濃縮分解装置には、ヨウ化水素水溶液を水選択透過膜によって水分膜分離する水分膜分離装置が設けられた、水素製造装置において、
前記水分膜分離装置には、前記水選択透過膜によって処理されるヨウ化水素水溶液に対して、ヨウ素が析出する温度以上を維持するための熱を供給する熱供給器が設けられていることを特徴とする水素製造装置。 A Bunsen reactor for producing an aqueous sulfuric acid solution and an aqueous hydrogen iodide solution from iodine, sulfur dioxide and water;
A hydrogen iodide concentrating and decomposing apparatus for decomposing hydrogen iodide after concentrating the hydrogen iodide aqueous solution obtained by the Bunsen reactor and obtaining hydrogen as a product and iodine to be supplied to the Bunsen reactor;
A sulfuric acid concentration and decomposition apparatus that decomposes sulfuric acid after concentrating the sulfuric acid aqueous solution obtained by the Bunsen reactor, and obtains oxygen and sulfur dioxide to be supplied to the Bunsen reactor.
In the hydrogen production apparatus, the hydrogen iodide concentration and decomposition apparatus is provided with a moisture membrane separation device for separating a hydrogen iodide aqueous solution by a water selective permeable membrane.
The moisture membrane separation device is provided with a heat supply device for supplying heat for maintaining a temperature higher than a temperature at which iodine is precipitated with respect to an aqueous hydrogen iodide solution treated by the water selective permeable membrane. Characteristic hydrogen production equipment.
前記ブンゼン反応装置によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応装置へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解装置と、
前記ブンゼン反応装置によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応装置へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解装置と、を備え、
前記ヨウ化水素濃縮分解装置には、ヨウ化水素水溶液を水選択透過膜によって水分膜分離する水分膜分離装置が設けられた、水素製造装置において、
前記水分膜分離装置の上流側には、ヨウ素を析出させ除去するヨウ素除去装置が設けられ、
前記水分膜分離装置には、前記水選択透過膜によって処理されるヨウ化水素水溶液に対して、蒸発潜熱分の熱を供給する熱供給器が設けられていることを特徴とする水素製造装置。 A Bunsen reactor for producing an aqueous sulfuric acid solution and an aqueous hydrogen iodide solution from iodine, sulfur dioxide and water;
A hydrogen iodide concentrating and decomposing apparatus for decomposing hydrogen iodide after concentrating the hydrogen iodide aqueous solution obtained by the Bunsen reactor and obtaining hydrogen as a product and iodine to be supplied to the Bunsen reactor;
A sulfuric acid concentration and decomposition apparatus that decomposes sulfuric acid after concentrating the sulfuric acid aqueous solution obtained by the Bunsen reactor, and obtains oxygen and sulfur dioxide to be supplied to the Bunsen reactor.
In the hydrogen production apparatus, the hydrogen iodide concentration and decomposition apparatus is provided with a moisture membrane separation device for separating a hydrogen iodide aqueous solution by a water selective permeable membrane.
On the upstream side of the moisture membrane separator, an iodine removing device for depositing and removing iodine is provided,
2. The hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the moisture membrane separation device is provided with a heat supply device for supplying heat corresponding to latent heat of evaporation to the hydrogen iodide aqueous solution treated by the water selective permeable membrane.
前記ブンゼン反応装置によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応装置へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解装置と、
前記ブンゼン反応装置によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応装置へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解装置と、を備え、
前記ヨウ化水素濃縮分解装置には、ヨウ化水素水溶液を水選択透過膜によって水分膜分離する水分膜分離装置が設けられた、水素製造装置において、
前記水分膜分離装置の上流側には、ヨウ化水素水溶液を濃縮するとともに、該ヨウ化水素水溶液中のヨウ素を除去する電気透析器が設けられ、
前記水分膜分離装置には、前記水選択透過膜によって処理されるヨウ化水素水溶液に対して、蒸発潜熱分の熱を供給する熱供給器が設けられていることを特徴とする水素製造装置。 A Bunsen reactor for producing an aqueous sulfuric acid solution and an aqueous hydrogen iodide solution from iodine, sulfur dioxide and water;
A hydrogen iodide concentrating and decomposing apparatus for decomposing hydrogen iodide after concentrating the hydrogen iodide aqueous solution obtained by the Bunsen reactor and obtaining hydrogen as a product and iodine to be supplied to the Bunsen reactor;
A sulfuric acid concentration and decomposition apparatus that decomposes sulfuric acid after concentrating the sulfuric acid aqueous solution obtained by the Bunsen reactor, and obtains oxygen and sulfur dioxide to be supplied to the Bunsen reactor.
In the hydrogen production apparatus, the hydrogen iodide concentration and decomposition apparatus is provided with a moisture membrane separation device for separating a hydrogen iodide aqueous solution by a water selective permeable membrane.
An upstream side of the moisture membrane separator is provided with an electrodialyzer for concentrating the hydrogen iodide aqueous solution and removing iodine in the hydrogen iodide aqueous solution,
2. The hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the moisture membrane separation device is provided with a heat supply device for supplying heat corresponding to latent heat of evaporation to the hydrogen iodide aqueous solution treated by the water selective permeable membrane.
前記ブンゼン反応工程によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応工程へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解工程と、
前記ブンゼン反応工程によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応工程へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解工程と、を備え、
前記ヨウ化水素濃縮分解工程には、ヨウ化水素水溶液を水選択透過膜によって水分膜分離する水分膜分離工程が設けられた、水素製造方法において、
前記水分膜分離工程には、前記水選択透過膜によって処理されるヨウ化水素水溶液に対して、ヨウ素が析出する温度以上を維持するための熱を供給する熱供給工程が設けられていることを特徴とする水素製造装方法。 A Bunsen reaction step for producing an aqueous sulfuric acid solution and an aqueous hydrogen iodide solution from iodine, sulfur dioxide and water;
Hydrogen iodide concentration and decomposition step of decomposing hydrogen iodide after concentrating the hydrogen iodide aqueous solution obtained by the Bunsen reaction step to obtain hydrogen as a product and iodine to be supplied to the Bunsen reaction step;
A sulfuric acid concentration and decomposition step for decomposing sulfuric acid after concentrating the aqueous sulfuric acid solution obtained by the Bunsen reaction step to obtain oxygen and sulfur dioxide to be supplied to the Bunsen reaction step,
In the hydrogen production method, wherein the hydrogen iodide concentration and decomposition step includes a moisture membrane separation step of separating a hydrogen iodide aqueous solution by a moisture selective permeable membrane.
The moisture membrane separation step is provided with a heat supply step for supplying heat for maintaining a temperature equal to or higher than the temperature at which iodine is precipitated, to the hydrogen iodide aqueous solution treated by the water permselective membrane. A hydrogen production method characterized.
前記ブンゼン反応工程によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応工程へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解工程と、
前記ブンゼン反応工程によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応工程へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解工程と、を備え、
前記ヨウ化水素濃縮分解工程には、ヨウ化水素水溶液を水選択透過膜によって水分膜分離する水分膜分離工程が設けられた、水素製造方法において、
前記水分膜分離工程の上流側には、ヨウ素を析出させ除去するヨウ素除去工程が設けられ、
前記水分膜分離工程には、前記水選択透過膜によって処理されるヨウ化水素水溶液に対して、蒸発潜熱分の熱を供給する熱供給工程が設けられていることを特徴とする水素製造方法。 A Bunsen reaction step for producing an aqueous sulfuric acid solution and an aqueous hydrogen iodide solution from iodine, sulfur dioxide and water;
Hydrogen iodide concentration and decomposition step of decomposing hydrogen iodide after concentrating the hydrogen iodide aqueous solution obtained by the Bunsen reaction step to obtain hydrogen as a product and iodine to be supplied to the Bunsen reaction step;
A sulfuric acid concentration and decomposition step for decomposing sulfuric acid after concentrating the aqueous sulfuric acid solution obtained by the Bunsen reaction step to obtain oxygen and sulfur dioxide to be supplied to the Bunsen reaction step,
In the hydrogen production method, wherein the hydrogen iodide concentration and decomposition step includes a moisture membrane separation step of separating a hydrogen iodide aqueous solution by a moisture selective permeable membrane.
On the upstream side of the moisture membrane separation step, an iodine removal step for depositing and removing iodine is provided,
The method for producing hydrogen according to claim 1, wherein the moisture membrane separation step includes a heat supply step for supplying heat corresponding to latent heat of evaporation to the hydrogen iodide aqueous solution treated by the water selective permeable membrane.
前記ブンゼン反応工程によって得られたヨウ化水素水溶液を濃縮した後にヨウ化水素を分解し、製品としての水素と前記ブンゼン反応工程へ供給するヨウ素とを得るヨウ化水素濃縮分解工程と、
前記ブンゼン反応工程によって得られた硫酸水溶液を濃縮した後に硫酸を分解し、酸素と前記ブンゼン反応工程へ供給する二酸化硫黄とを得る硫酸濃縮分解工程と、を備え、
前記ヨウ化水素濃縮分解工程には、ヨウ化水素水溶液を水選択透過膜によって水分膜分離する水分膜分離工程が設けられた、水素製造方法において、
前記水分膜分離工程の上流側には、ヨウ化水素水溶液を濃縮する工程と、該ヨウ化水素水溶液中のヨウ素を除去する工程が設けられ、
前記水分膜分離工程には、前記水選択透過膜によって処理されるヨウ化水素水溶液に対して、蒸発潜熱分の熱を供給する熱供給工程が設けられていることを特徴とする水素製造方法。 A Bunsen reaction step for producing an aqueous sulfuric acid solution and an aqueous hydrogen iodide solution from iodine, sulfur dioxide and water;
Hydrogen iodide concentration and decomposition step of decomposing hydrogen iodide after concentrating the hydrogen iodide aqueous solution obtained by the Bunsen reaction step to obtain hydrogen as a product and iodine to be supplied to the Bunsen reaction step;
A sulfuric acid concentration and decomposition step for decomposing sulfuric acid after concentrating the aqueous sulfuric acid solution obtained by the Bunsen reaction step to obtain oxygen and sulfur dioxide to be supplied to the Bunsen reaction step,
In the hydrogen production method, wherein the hydrogen iodide concentration and decomposition step includes a moisture membrane separation step of separating a hydrogen iodide aqueous solution by a moisture selective permeable membrane.
An upstream side of the moisture membrane separation step is provided with a step of concentrating a hydrogen iodide aqueous solution and a step of removing iodine in the hydrogen iodide aqueous solution,
The method for producing hydrogen according to claim 1, wherein the moisture membrane separation step includes a heat supply step for supplying heat corresponding to latent heat of evaporation to the hydrogen iodide aqueous solution treated by the water selective permeable membrane.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014015344A (en) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Toyota Motor Corp | Hydrogen production method |
JP2017145297A (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | Manufacturing method of cation exchange membrane used for membrane bunsen reactor in thermochemical hydrogen manufacturing iodine-sulfur (is) process |
GB2611319A (en) * | 2021-09-29 | 2023-04-05 | Catagen Ltd | Hydrogen production system and method |
JP7432178B2 (en) | 2020-01-31 | 2024-02-16 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | Method and apparatus for adjusting process solution concentration in IS process of thermochemical hydrogen production method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004107115A (en) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Japan Atom Energy Res Inst | Method for producing hydrogen by thermochemical decomposition of water |
JP2005289740A (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Toshiba Corp | Thermochemical hydrogen producing equipment |
JP2005289736A (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Toshiba Corp | Method and apparatus for removing iodine in polyhydriodic acid in thermochemical-method hydrogen manufacturing |
-
2007
- 2007-03-19 JP JP2007070979A patent/JP4936454B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004107115A (en) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Japan Atom Energy Res Inst | Method for producing hydrogen by thermochemical decomposition of water |
JP2005289740A (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Toshiba Corp | Thermochemical hydrogen producing equipment |
JP2005289736A (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Toshiba Corp | Method and apparatus for removing iodine in polyhydriodic acid in thermochemical-method hydrogen manufacturing |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014015344A (en) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Toyota Motor Corp | Hydrogen production method |
JP2017145297A (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | Manufacturing method of cation exchange membrane used for membrane bunsen reactor in thermochemical hydrogen manufacturing iodine-sulfur (is) process |
JP7432178B2 (en) | 2020-01-31 | 2024-02-16 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 | Method and apparatus for adjusting process solution concentration in IS process of thermochemical hydrogen production method |
GB2611319A (en) * | 2021-09-29 | 2023-04-05 | Catagen Ltd | Hydrogen production system and method |
WO2023052550A1 (en) * | 2021-09-29 | 2023-04-06 | Catagen Limited | Hydrogen production system and method |
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