JP2008526657A - 水素製造装置の圧縮機用モーターの速度を制御する装置及び方法 - Google Patents

水素製造装置の圧縮機用モーターの速度を制御する装置及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2008526657A
JP2008526657A JP2007546785A JP2007546785A JP2008526657A JP 2008526657 A JP2008526657 A JP 2008526657A JP 2007546785 A JP2007546785 A JP 2007546785A JP 2007546785 A JP2007546785 A JP 2007546785A JP 2008526657 A JP2008526657 A JP 2008526657A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
product
hydrogen
motor
speed
adjusting
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.)
Granted
Application number
JP2007546785A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5225684B2 (ja
Inventor
ハジャグジャニ、マスード
Original Assignee
テキサコ ディベラップメント コーポレイション
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 テキサコ ディベラップメント コーポレイション filed Critical テキサコ ディベラップメント コーポレイション
Publication of JP2008526657A publication Critical patent/JP2008526657A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5225684B2 publication Critical patent/JP5225684B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382Multi-step processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16Hydrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/40Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/403Further details for adsorption processes and devices using three beds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0446Means for feeding or distributing gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047Pressure swing adsorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00628Controlling the composition of the reactive mixture
    • B01J2208/00637Means for stopping or slowing down the reaction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00628Controlling the composition of the reactive mixture
    • B01J2208/00646Means for starting up the reaction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002Chemical plants
    • B01J2219/00004Scale aspects
    • B01J2219/00006Large-scale industrial plants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002Chemical plants
    • B01J2219/00027Process aspects
    • B01J2219/0004Processes in series
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191Control algorithm
    • B01J2219/00193Sensing a parameter
    • B01J2219/00195Sensing a parameter of the reaction system
    • B01J2219/00202Sensing a parameter of the reaction system at the reactor outlet
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191Control algorithm
    • B01J2219/00193Sensing a parameter
    • B01J2219/00207Sensing a parameter other than of the reactor heat exchange system
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191Control algorithm
    • B01J2219/00211Control algorithm comparing a sensed parameter with a pre-set value
    • B01J2219/00216Parameter value calculated by equations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191Control algorithm
    • B01J2219/00222Control algorithm taking actions
    • B01J2219/00227Control algorithm taking actions modifying the operating conditions
    • B01J2219/0024Control algorithm taking actions modifying the operating conditions other than of the reactor or heat exchange system
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405Purification by membrane separation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042Purification by adsorption on solids
    • C01B2203/043Regenerative adsorption process in two or more beds, one for adsorption, the other for regeneration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/047Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/0475Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/048Composition of the impurity the impurity being an organic compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/0485Composition of the impurity the impurity being a sulfur compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/0495Composition of the impurity the impurity being water
    • 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
    • Y02E60/32Hydrogen storage
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00Technologies relating to oil refining and petrochemical industry

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Abstract

圧縮機モーターの速度制御装置を備えた水素製造装置である。この水素製造装置は、水素を含む製品を製造するための水素発生装置、及び製品を圧縮するための圧縮装置含む。この水素発生装置は、酸化器及び改質器を備えた燃料処理装置を含む。この圧縮装置は、誘導モーター及びモーターの速度を調節するための手段を備えている。モーターの速度を調節するための手段は、可変周波数駆動装置、又は複数のスイッチ及び調整可能なランプタイマーを有するソフトスタート装置を含むことができる。精製装置、第二圧縮装置、及び貯蔵装置の一つ以上を含む下流装置が、圧縮装置の下流に配置される。水素発生装置で水素を含む製品を発生させること、誘導モーターを備えた圧縮装置でこの製品を圧縮すること、及び水素発生装置の過渡的運転状態に応答してモーターの速度を調節することを含む水素製造方法が提供される。

Description

(発明の分野)
本発明は、一般的に水素製造の分野に関係する。本発明の装置及び方法は、水素及び一種以上の不純物を含む製品から不純物を除去することにより水素高濃度製品(hydrogen−enriched product)を製造する。不純物は、製品に比較的高圧の原材料であることを要求する圧力スイング吸着法、膜分離法などの種々の精製技術により除去できる。また、貯蔵の目的のために、精製品若しくは水素高濃度製品の圧縮にも焦点が当てられる。より具体的には、本発明は、水素高濃度改質油を製造するために、圧力スイング吸着装置を燃料処理装置に組み込み、運転することに関する。
(発明の背景)
水素は、航空宇宙から、食料製造、オイル及びガス製造並びに精製にわたる種々の産業で利用される。水素は、推進薬、雰囲気、キャリヤーガス、稀釈ガス、燃焼反応用の燃料成分、燃料電池用の燃料、並びに種々の化学反応及びプロセスにおける還元剤として、これらの産業で利用される。加えて、水素が、再生可能である、豊富である、効率的である、かつ他の代替物と異なり汚染物質無排出であるために、水素は、発電用代替燃料として考慮されている。広範囲な水素の消費、及び更なる大きな可能性が存在するが、水素消費の更なる増加を妨げる不都合は、水素の発生、貯蔵及び広範囲な配送を提供できる基礎基盤の欠如である。
この困難を克服する一つの方法は、燃料処理装置の使用により炭化水素系燃料を水素高濃度改質油へ転化するように、水素の分散形発生による。水蒸気改質、部分酸化、及びオートサーマル改質などの燃料改質法は、水素が必要とされる場所で、天然ガス、LPG、ガソリン、及びジーゼルなどの炭化水素系燃料を水素高濃度改質油に転化するために用いることができる。しかし、所望の水素製品に加えて、通常、燃料改質器は、改質油製品の価値を低下させる望ましくない不純物を生成する。例えば、従来型の水蒸気改質法においては、メタン、天然ガス、プロパン、ガソリン、ナフサ、又はジーゼルなどの炭化水素原材料が、気化され、水蒸気と混合されて、かつ水蒸気改質触媒上を通過させられる。炭化水素原材料の大部分は、水素、並びに一酸化炭素及び二酸化炭素などの不純物との改質油混合物に転化される。一酸化炭素含有量を低下させるために、改質油は、通常、水性ガスシフト反応にかけられ、そこで一酸化炭素は、水蒸気と反応して二酸化炭素及び水素を生成する。シフト反応後、追加の精製ステップが利用されて、水素純度を許容できる水準にする。この精製ステップは、メタン化、選択的酸化反応、膜分離技術、及び温度スイング吸着及び/又は圧力スイング吸着法などの選択的吸着を含むことができるが、これらに限定されない。
精製技術は、精製された水素製品を効果的に提供できるが、多くの技術は、初期高圧原材料に対して製品の圧縮を必要としている。同様に、水素固定材料及び高圧タンクの使用などの水素貯蔵の多くの形態は、高圧水素原材料を要求している。しかし、燃料処理装置などの水素発生装置から導かれる原材料は、特に、始動、停止及びその他の過渡状態にある時に、圧力及び/又は流速に変動を見ることができる。このような原材料を圧縮するために用いられる圧縮装置の速度を適切に制御することに対する失敗は、特に、水素発生装置の過渡的運転状態においては、システム内に真空を形成する恐れがある。更に、水素発生装置からの製品の流速が比較的安定している時であっても、関連する圧縮機が作動され及び/又は遮断される時に、このような真空が起きる恐れがある。真空の発生は、このシステムの成分にストレスを与え、水素発生装置内に混乱を起こす可能性があり、かつ雰囲気ガスがシステム内に吸引される可能性を生み出す。
(発明の概要)
本発明の一つの観点では、水素製造装置が提供される。この装置は、水素を含む製品を製造するための水素発生装置、及び製品を受け入れ、かつ圧縮製品を製造するために水素発生装置の下流に圧縮装置を含む。水素発生装置は、酸化器及び改質器を有する燃料処理装置を含むことができる。圧縮装置は、誘導モーター及びモーター速度の調節手段を備える。モーター速度の調節手段は、可変周波数駆動装置(variable frequency drive)又はソフトスタート装置を含むことができる。モーター速度の調節手段が、ソフトスタート装置を含む場合、ソフトスタート装置は、調整可能なファイアリング角(firing angle)及び調整可能なランプタイマー(ramp timer)をもつ複数のスイッチを備えることができる。下流の装置は、圧縮装置の下流に配置される。下流の装置は、圧縮製品の少なくとも一部を受け入れ、かつ水素高濃度製品を製造するための精製装置、圧縮製品又は水素高濃度製品を受け入れ、かつ圧縮するための第二圧縮装置、並びに圧縮製品、水素高濃度製品、又は圧縮水素高濃度製品を受け入れ、かつ貯蔵するための貯蔵装置の一つ以上を含む。
本発明の製造法の観点では、水素製造方法が提供される。この方法は、水素発生装置内で水素を含む製品を製造するステップ、誘導モーターを有する圧縮装置内で製品を圧縮して、圧縮製品を製造するステップ、及び水素発生装置の過渡的運転状態に応答してモーターの速度を調節するステップを含む。水素発生装置は、燃料処理装置を含むことができる。モーターの速度は、誘導モーターに適用された電圧の線周波数を調整することにより、又は誘導モーターに適用された電圧のRMSを調整することにより調節できる。
本発明は、付属する図面に関連して採用した下記の説明を参照することにより、理解されるに違いない。
図1は、水素発生装置、圧縮装置、及び精製装置を含む本発明の実施形態の略図である。
図2は、燃料処理装置、圧縮装置、及び精製装置を含む本発明の実施形態の略図である。
図3は、燃料処理装置、圧縮装置、精製装置、第二圧縮装置、及び貯蔵装置を含む本発明の実施形態の略図である。
図4は、燃料処理装置内のプロセスの流れを説明するブロック図である。
図5Aは、モーター速度を調節する手段の略図である。
図5Bは、本発明の装置に関する、始動時の圧縮機の圧力データを説明するグラフである。
一方、本発明は、種々の変更及び代替の方式が可能であるが、それらの独特の実施形態が、図面による実施例で示してあり、本明細書で詳細に説明する。しかし、特定の実施形態に関する本明細書の記述は、本発明を、開示された具体的な形に限定する意図はなく、しかも、これに反して、付属の特許請求の範囲により限定された本発明の精神及び範囲に含まれる、全ての変更、等価物、及び代替物をカバーすることを意図していることが理解されなければならない。
(好ましい形態の詳細な説明)
本発明の具体的な実施形態が、以下で説明される。明確にするために言えば、実際の実施形態の全ての特徴が、本明細書に述べられていない。このような全ての実際の実施形態の展開において、多くの実行‐特定の決定が、システム関連の及び業務関連の制約に関するコンプライアンスなど、開発者の特定の目標を達成するためになされるべきであり、これは一つの実施と相互に変わるであろうことが、当然理解されるであろう。更に、このような開発努力は複雑かつ時間が要る可能性があり、しかも、それにも拘らず、この開示の利益を受ける業界の当事者にとっては日常的業務であろうことは理解されるであろう。
本発明の装置は、水素を含む製品を製造するための水素発生装置を含む。本発明は、特に始動、停止、及びその他の過渡的運転状態の時に、水素発生装置に関連する圧縮装置の入口で起こりうる圧力の変動を低減又は減衰させることに関係する。この圧縮装置は、水素発生装置の下流に配置され、かつ誘導モーター及びモーター速度の調節手段を有している。下流の装置は、この圧縮装置の下流に配置される。この圧縮装置は、圧縮製品の少なくとも一部を受け入れ、かつ水素高濃度製品を製造するための精製装置、圧縮製品又は水素高濃度製品を受け入れ、かつ圧縮するための第二圧縮装置、及び圧縮製品、水素高濃度製品、又は圧縮水素高濃度製品を受け入れ、かつ貯蔵するための貯蔵装置の一つ以上を含んでいる。
本発明の装置は、本明細書に記載したように、水素及び一種以上の不純物を含む製品を製造することができる水素発生装置を含んでいる。適切な水素発生装置は、当業界でよく知られており、かつ結合水素が豊富な材料から遊離水素に富むガスを発生できる任意の機器又は装置を含むことができる。このような機器は、ガス化装置、燃料処理装置、電解装置などを含むことができる。好ましい実施形態において、水素発生装置は、水素及び一種以上の不純物を含む製品を製造できる燃料処理装置を含んでいる。本発明の装置の究極の目的は、任意の水素消費機器又はプロセスで安全かつ確実に用いることができる実質的に純粋な水素製品を製造することである。このように、本文脈の「不純物」は、水素消費機器又はプロセス又は水素貯蔵機器を汚染し、損傷し、又はさもなければ運転を妨害する可能性がある全ての材料含んでいる。このような不純物は、典型的には、硫黄含有化合物、窒素含有化合物、炭素酸化物、液体状の水、水蒸気、未反応炭化水素、及び不活性ガスを含んでいる。燃料処理装置の方式次第で、圧力、流速及び/又は製品の組成における変化又は変動が、定常運転時に、しかも特に過渡的状態で起きる可能性がある。
ある実施形態では、燃料処理装置は、燃料を水素及び一種以上の不純物を含む製品に転化するための酸化器及び改質器を含む。改質器は、燃料処理業界ではよく知られており、かつ水蒸気改質、部分酸化、及び中でもオートサーマル改質の一つ以上を実施するように設計することができる。燃料処理装置として使用に適した燃料処理装置は、任意の知られた改質器を用いることができるが、図4に関連した以下の説明は、Krauseらの米国特許出願10/006,963、発明の名称「水素高濃度ガスを製造するためのコンパクトな燃料処理装置」、2001年12月5日出願、かつ2002年7月18日公開(公開番号US2002/0094310A1)から適用される。この特許は、水蒸気改質及びオートサーマル改質の組み合わせを実施するための燃料処理装置を説明している。
図4で図解するように、燃料処理装置へ供給される原材料は、炭化水素系燃料、酸素、水、及びそれらの混合物を含むことができる。この処理装置で使用するに適した炭化水素系燃料は、天然ガス、LPG、ガソリン、ジーゼル、アルコール、及びそれらの混合物を含むことができる。天然ガスは、好ましい炭化水素系燃料である。酸素は、空気、酸素に富んだ空気、又は実質的に純粋な酸素の形であることができる。燃料及び水は、液体及び/又は蒸気として導入することができる。しかし、原材料の初期相、及び改質反応の性質に応じて、ある程度の原材料の調整が必要になるかもしれない。例えば、液体の水及び燃料の両者が気相に転化されことが好ましく、かつ反応体が、改質器内の反応領域に導入される前に予備加熱されることが更に好ましい。
図4のブロックAは、改質ステップを表し、一つの特別な実施形態で、二つの反応、部分酸化(式I、下記)及び水蒸気改質(式II、下記)が行われ、原材料を水素及び一酸化炭素を含む合成ガスに転化する。式I及びIIは、メタンが炭化水素として考えられる場合の代表的反応式である。
CH+1/2O→2H+CO (I)
CH+HO→3H+CO (II)
原材料流中の高濃度の酸素は、発熱性部分酸化を助長し、一方、高濃度の水蒸気は、吸熱性水蒸気改質反応を助長する。それ故、酸素と炭化水素の比率及び水と炭化水素の比率、並びに反応温度が、水素の収率に影響を与える特徴的な因子である。改質ステップAの反応温度は、原材料条件及び触媒に応じて、約550℃から約900℃までの範囲であることができる。部分酸化及び水蒸気改質触媒の例は、燃料改質業界ではよく知られており、詳細に説明しない。
ブロックBは、冷却ステップを表し、その際に、改質ステップAからの合成ガス流は、プロセスステップC(以下で説明される)のための合成ガスを調製するために、約200℃から約600℃までの温度、好ましくは約375℃から約425℃までの温度に冷却される。この冷却は、設計仕様、および熱が合成ガスから回収/再循環されるべき程度に応じて、ヒートシンク、ヒートパイプ、熱交換器又は同等物を用いて達成することができる。また、合成ガスの冷却は、業界で知られたその他の手段、例えば合成ガス流に低温水蒸気を注入、により達成できる。
ブロックCは、脱硫ステップを表す。多くの燃料の主な不純物の一つは、硫黄であり、これは、通常、改質ステップAで硫化水素に転化される。脱硫は、好ましくは、硫化水素を吸収及び転化できる酸化亜鉛及び/又は他の材料を、担体(例えば、モノリス、押出品、ペレットなど)と共に又は担体を用いることなく、使用する。脱硫は、下記の反応式IIIに従って、硫化水素を硫化亜鉛に転化することにより完成することができる。
S+ZnO→H+ZnS (III)
脱硫は、好ましくは、約300℃から約500℃までの温度、より好ましくは、約375℃から約425℃までの温度で実施される。
次に、脱硫化工程流は、混合ステップDに送られてもよく、そこで水サブシステムから受け入れられた水が、場合により添加される。水の添加は、プロセス流の温度の低下、及び続いて起きる水性ガスシフト反応用に追加する水の供給の二重の目的に役立つ。水蒸気及び別の流の成分が、効果的混合及び/又は水の蒸発に役立つ、セラミックビーズ又は別の類似の材料などの不活性材料のステージを通過することにより混合される。代わって、追加する水は、改質ステップAに先立って導入することができ、かつ混合ステップは、位置を変更できるか、又は省略できる。プロセス流が選択的酸化に曝される場合、混合ステップを利用して、酸化に先立って、酸化剤をプロセス流と混合することができる。
ブロックEは、式IVに従って、一酸化炭素を二酸化炭素に転化する水性ガスシフト反応を表す。
O+CO→H+CO (IV)
一般的に、水性ガスシフト反応は、触媒に応じて、150℃から600℃までの範囲の温度で起こる可能性がある。このような条件下で、ガス流中の一酸化炭素の多くが、二酸化炭素に転化される。燃料電池用の燃料として、水素高濃度製品が用いられる場合、燃料電池触媒により許容できるレベル、典型的には約50ppm未満に低減されなければならない。水性ガスシフト触媒の例は、低温及び高温触媒とも、燃料改質業界ではよく知られており、本明細書では詳細に説明しない。
ブロックFは、不活性ステージで行うことができる冷却ステップを表し、またその他にプロセス流の温度を、好ましくは約90℃から約150℃の範囲の温度に低下させる冷却ステップを表す。冷却ステップFに続いて選択的又は優先的酸化ステップが行われる場合、空気サブシステムからの酸素がプロセス流に添加できる。
ブロックGは、プロセス流中の残留一酸化炭素の大部分が二酸化炭素に転化される、任意の選択的又は優先的酸化ステップを表す。この酸化は、一酸化炭素の酸化に活性を有する触媒の存在下で実施されるが、通常は、二種の反応、即ち一酸化炭素の望ましい酸化(式V)、及び望ましくない水素の酸化(式VI)が起きる。
CO+1/2O→CO (V)
+1/2O→HO (VI)
両反応が熱を発生し、かつ一酸化炭素の好ましい酸化が低温で促進されるので、任意選択で、酸化反応領域内に冷却コイルなどの冷却要素を含むことが有利になるに違いない。酸化反応温度は、約90℃から約150℃の範囲に維持されることが好ましい。本発明の装置は、不純物から水素を分離するために、圧力スイング吸着法などの精製装置を任意選択で含むことができるので、選択的酸化ステップGの使用は省略することができる。
図4を参照して説明されるような燃料処理装置により製造される製品は、水素に富んでいるが、しかし一酸化炭素、二酸化炭素、水、水蒸気、窒素及びアルゴンなどの不活性成分、種々の硫黄及び窒素含有化合物、並びに未反応炭化水素などの一種以上の不純物を含有する恐れがある。したがって、この製品を精製装置又は浄化処理装置に曝して、このような不純物を除去又は低減することが望まれるかもしれない。更に、この製品は、典型的には低圧であり、およそ、約50psig未満、好ましくは約25psig未満、より好ましくは約10psig未満、かつ、なおより好ましくは5psig未満である。使用する精製技術の性質に応じて、精製装置に送り出されるに先立って、製品の圧力が高められる必要があるかもしれない。それ故、本発明の装置は、製品を受け入れ、かつ精製装置に送り出すよう圧縮製品を製造するために、燃料処理装置の下流に圧縮装置を含む。精製装置を出る水素高濃度製品が、高圧タンク内などの貯蔵装置に蓄えられることが予定されているような幾つかの実施例において、水素高濃度製品の圧力を高めるために、第二の加圧装置が、精製装置と貯蔵装置の中間に、任意選択で配置されることができる。
水素含有ガスの混合物を、分離技術及び/又は貯蔵をうけるに先立って、圧縮するための圧縮装置が業界で知られている。このような圧縮技術のより詳細な説明は、ペリーの化学技術便覧、第4版(マグローヒル社、1963年)などの化学技術文献、並びに1987年9月1日交付されたDoshiの米国特許第4,690,695号、2002年12月3日交付されたKeeferらの米国特許第6,488,747号、2003年9月18日公告されたMitlitskyらの米国特許出願公報US2003/0175564A1などの特許文献に見出すことができる。これらの記載を参考として本明細書に援用する。圧縮装置は、正確詳細に説明される必要はないが、適切な圧縮装置が、単独ステージで速度固定又は可変モーターにより駆動された一つの圧縮装置、又は多段圧縮装置で二つ以上の圧縮装置を含むことができることを理解すべきである。更に、適切な圧縮装置は、軸流式、遠心式、往復式、回転式圧縮機、及びそれらの組み合わせ含むことができる。好ましい実施形態では、圧縮装置は、約25hp未満、好ましくは約20hp未満、かつより好ましくは15hp未満の電力定格を有する誘導モーター含む。圧縮装置が選択された速度で操作される圧縮機モーターを含む場合、好ましくは、精製装置は、圧縮機モーターの選択された速度に関係なく、複数の吸着層に向かう製品の流れを制御することが好ましい。
圧縮装置が流体にかけることができる圧力は、圧縮が必要とされる装置の圧力要件により左右されるであろう。圧力スイング吸着装置を含む精製装置の場合には、PSAに供給される製品流として必要な圧力は、約1psigと約600psigの間で変動することができる。水素高濃度製品の貯蔵を容易にするために圧縮が必要である場合、水素高濃度製品の要求される圧力は、まさにゼロ超から10,000psig超まで変化してもよい。適切な圧縮装置の選択が、製品組成、製品の流速、圧力及び温度、下流装置の圧力要件などの因子、並びに圧縮装置の消費電力、保守性、コスト及び総合的効率などの因子に基づくであろうことを、当業者は理解するであろう。
精製装置が、圧力スイング吸着装置(「PSA」)を含む実施形態においては、PSA内の複数の吸着層に供給される製品流量、及び不純物が吸着層により製品流から吸着される吸着時間は、圧縮機の速度又は出力から独立した方法で制御される。より具体的には、精製装置が、吸着層に供給される材料流を制御するための回転式分配弁を備えた回転式PSAを含む場合、回転式分配弁は、圧縮装置の速度又は出力から独立して操作されることが好ましい。このような実施形態では、圧縮装置は、速度固定圧縮機を含むことができる。
また、圧縮装置が誘導モーターを含む実施形態において、圧縮装置は、モーターの速度を調節する手段を含むであろう。圧縮機モーターの速度は、水素発生装置の運転で起きる過渡的状態に応答して調節されるであろう。モーター速度の調節又は調整は、モーターに適用された電力を調整することにより、速度アップ又はダウンをランピング(ramping)することを含む。例えば、水素発生装置を始動する間に、圧縮機モーターに対する電力は、ゼロからフル電力にランプアップすることができ、好ましくは選択されたランプ(ramp)アップ時間の間に選択された速度でランプアップすることができる。停止の間も同様に、モーターに適用される電力は、選択されたランプダウン時間の間に、選択された速度でランプダウンされるであろう。また、水素発生装置が出力を下げる時のように、圧縮機の速度が中間的速度に維持される時、圧縮機モーターに適用された電力のある種の中間的調節が起きるかもしれないことが考えられる。このような手段を用いることにより、圧縮機モーターの速度は、圧縮装置に供給される製品流量を調整することができ、かつ圧縮機入口に真空の形成を防ぐことができる。
モーターの速度を調節する手段は、モーターに適用された電圧の線周波数を調整するために、可変周波数駆動装置(「VFD」)を含む。誘導モーターの速度は、適用された電圧の周波数に比例するので、VFDによる線周波数の調整は、作動装置又は制御装置が誘導モーターの速度を調節及び調整することを可能にする。代わって、モーターの速度を調節する手段は、始動及び/又は停止時にモーターに伝達される電圧の実効値(「RMS」)を調整するためにソフトスタート装置を含むことができる。誘導モーターに伝達される電圧のRMSを調整するために適したソフトスタート装置は、調節可能なファイアリング角及び調節可能なランプタイマーを有する複数のスイッチを含むことができる。このスイッチは、トライアック、ダイオード、及びSCRなどの固体ACスイッチを含むことができる。このソフトスターターは、好ましくは、逆並列に接続された三対のSCRスイッチを含む。スイッチのファイアリング角は、0℃から約120℃の範囲を超えて調節できるが、好ましくは、0℃と約75℃の間の角度に調節される。選択されたファイアリング角は、ソフトスターターの始動電圧に相当するであろう、かつモーター内で回転開始に必要な最小トルクに基づいて選択できる。ランプタイマーは、ランプ時間が望ましい任意の時間となるように調節することができる。本明細書に記載したような燃料処理装置により発生させられた製品流に対して、ランプタイマーは、約1分未満、好ましくは約30秒未満、より好ましくは約20秒未満、なおより好ましくは約10秒未満の時間をもつことができる。このソフトスタート装置は、その運転を制御するため、及びモーターに適用されるべき線間電圧のRMSを調整するために局所制御部又は処理装置をもつことができる。適切なソフトスタート装置は、よく知られており、フランス、パリのシュナイダーエレクトリックSAなどの製造業者から発売されている。本発明の開発に用いられたソフトスタート装置は、SquareD(登録商標)型式番号ATS01N232LUであった。
また、本明細書で説明するように、水素発生装置から出た製品の流れは、定常運転時に圧力及び/又は流速に変動を示すことができる。したがって、本発明の装置は、製品の流れが下流装置に到達する前に、場合によっては、このような変動を減少又は消滅させる手段を含むことができる。本明細書で用いるように「、圧力及び/又は流速の変動を減少する」は、下流装置に向かう製品の圧力及び/又は流速の変動の大きさ又は数のいずれかの減少を言うことを意図している。更に、このような手段は、製品を圧縮装置に運ぶライン内の圧縮装置の入口に真空が形成されることを防ぐために用いることができる。
このような変動を減少させる手段は、水素発生装置と下流装置の中間に配置された緩衝装置を含むことができる。このような緩衝装置は、水素発生装置と下流装置の任意の局所中間に配置することができるが、好ましくは、その緩衝装置は、製品のより均一な流れが、圧縮装置の入口に供給されるように、圧縮装置の上流に配置される。下流装置に送出される、より均一な流れを放出する間に、水素発生装置から供給される製品の可変の流れを受け入れるために、このような緩衝装置が、十分な容積を有することを当業者は理解するであろう。更に、緩衝装置が圧縮装置から上流に配置される実施形態においては、始動、停止又は定常運転のいずれかの状態で、圧縮装置入口に真空が形成されることを防ぐためには、緩衝装置からの製品の流量が十分でなければならない。
また、圧力及び/又は流速の変動を減少する手段は、圧縮装置の入口に供給する補助流体の制御された流れを提供するための導管含むことができる。補助流体は、圧縮装置の出口から導かれた圧縮された製品流、精製装置から導かれた水素高濃度製品、又はそれらの混合物を含むことができる。この導管は、製品を水素発生装置から圧縮装置に運ぶライン内に、補助流体を向かわせる出口を有する。
導管入口の数及び位置は、補助流体の組成により決められる。補助流体が圧縮製品を含む場合には、導管は圧縮装置の下流に入口を有する。補助流体が水素高濃度製品を含む場合には、導管は精製装置から下流に入口を有する。このような実施形態において、精製装置は、この精製装置から水素高濃度製品を導くための第一の出口、及び水素低濃度(hydrogen−depleted)製品を導くための第二の出口を、任意選択で含むことができ、導管の入口は、精製装置の第一の出口と流体でつながっている。加えて、この導管は、補助流体の組成に応じて2個以上の入口をもつことができる。特に、本発明の装置が、圧縮装置の下流に配置された精製装置を備える場合、導管は、この導管に圧縮製品を導くために、圧縮装置と精製装置の中間に入口を設けることができ、かつ導管に水素高濃度製品を導くために、精製装置の下流に第二の入口を設けることができる。
ある実施形態では、導管は、全体的に補助流体の流れを制御するために、可変オープニング弁を備えることができる。本発明の装置が、水素発生装置から圧縮装置へ流れる流体を検知するための任意のセンサーを含む場合、センサーにより作り出された検知データに応答して、可変オープニング弁が作動することができる。より具体的には、圧縮装置に入る流体に関するデータを得るために、センサーは、圧縮装置から上流で、しかもその入口のすぐ近傍に配置することができる。好ましくは、このセンサーは、圧縮装置の入口で、製品の圧力及び/又は流速を検知するためのセンサーを含むであろう。ある実施形態では、検知データに応答して弁を操作するために、検知データが制御部に中継できるように、センサーは制御部に連絡しているであろう。説明として、圧縮装置の入口に入る製品の圧力及び/又は流速が、予め決められた水準より低いことを制御部が測定した場合、信号又は命令が弁駆動部に送られて弁を開き、かつ圧縮装置の入口に補助流体の流れを増加させる。これに反して、圧縮装置の入口における製品の圧力及び/又は流速が、予め決められた水準であるか、若しくはそれを超えると検知される場合、制御部は、弁を締め付けるか又は閉じるように弁駆動部に指令することができる。この環境で、弁の操作を制御するために制御部が利用する予め決められた水準は、製品の圧力及び/又は流速であり、これが圧縮装置に送るライン内に真空の形成を防ぐであろう。更に、このセンサーにより得られた、検知された圧力及び/又は流速のデータは、本明細書に記載したように、圧縮機モーターの速度を調節するための入力として用いることができる。
本発明の装置は、圧縮製品の少なくとも一部を受け入れ、かつ水素高濃度製品を製造するための精製装置を含むことができる下流装置を含む。製品ガス流から不純物を除くための、及び/又は製品ガス流に水素を濃縮させるための技術は、業界によく知られており、かつメタン化法、選択的酸化法、膜分離技術、温度スイング吸着法、及び圧力スイング吸着法を含むことができる。説明として、多くの精製法は、加圧下で、吸着材料のカラム若しくは層に及び/又は水素選択膜に、水素含有流を通過させることにより、選択的吸着法によって不純物から水素を分離する。選択的吸着は、水素を吸着し、かつ水素低濃度流を通過させる吸着剤、又は不純物を吸着し、かつ水素高濃度流を通過させる吸着剤により実施できる。いずれの場合にも、吸着材料が、圧力スイング、温度スイングなどの技術の一つ以上により再生可能であることが極めて好ましい。本発明の一実施形態では、精製は、製品流から不純物を選択的に吸着し、かつ水素高濃度製品を通過させる吸着材料を用いて実施できる。
精製装置は、複数の吸着層を含み、それぞれの層は、層を通して流動する製品から一種以上の不純物を除去することができる。吸着層は、吸着材料を収納するための容器を含むことができる。吸着材料は、凝集物、ペレット、粒子、及び/又はビーズの充填層、一体式構造体、並びに吸着材料でコートされた種々の担体、例えばコーテッドシートを含む種々の形態をとることができる。幾つかの実施形態では、吸着材料は、多層の異なる吸着材料及び/又は異なる吸着材料の混合物を含む充填層として提供される。別の実施形態では、吸着層は、コートされた一体型、又は層を通る流体の通路を提供するために形作られたその他の構造を含む。複数の層を有する精製装置用として適した吸着材料は、プロセス流から吸着されるべき、及び除去されるべき物質に左右されるであろう。例として、水蒸気、二酸化炭素、及び炭化水素の除去用として知られた吸着材料は、アルミナゲル、活性炭、シリカゲル、及びゼオライトを含むことができる。更に、低シリカXゼオライト、及びカルシウム又はストロンチウム交換した菱弗石(chabazite)などのゼオライトが、一酸化炭素及び窒素の除去用として知られている。
用語「吸着期間」は、本明細書では、不純物除去の目的で、圧縮製品の流れが、吸着層を通って導かれる期間又は時間の長さを言うために用いられる。吸着期間から導かれる結論では、第一吸着層を通る製品の流れが中断され、かつこの流れが不純物除去及び水素高濃度製品の製造を続けるように第二吸着層に再び導かれ、一方で、第一吸着層の再生が可能になる。二つ以上の吸着層が吸着相で運転され、一方で、別の吸着層が種々の段階の再生を受けていることが考えられる。更に、適切な精製装置は、この装置に供給される製品の圧力及び/又は流速の変動を補償するように吸着時間を調整及び巧みに操作することができる吸着層を含むであろう。所望の純度を有する水素高濃度製品を達成する目的で、吸着期間を調整できる方法が、以下に追加して詳細に述べられる。
幾つかの実施形態では、精製装置は、圧力スイング吸着法(「PSA」)を含む。適切なPSA装置は、1980年12月9日交付されたPerryの米国特許第4,238,204号、1987年9月1日交付されたDoshiの米国特許第4,690,695号、1993年10月26日交付されたKaiらの米国特許第5,256,174号、1995年7月25日交付されたAnandらの米国特許第5,435,836号、1997年9月23日交付されたCoucheの米国特許第5,669,960号、1998年5月19日交付されたSircarらの米国特許第5,753,010号、2002年10月29日交付されたHillの米国特許第6,471,744号に記載されたような、プロセス流から水素を分離するための業界で知られた装置を含む。これらの記載は、参考文献として本明細書に援用する。幾つかの実施形態において、精製装置は、小型で経済的なPSAを含むであろう。適切な小型で経済的なPSAは、2000年5月16日交付されたKeeferらの米国特許第6,063,161号、及び2002年6月18日交付されたConnorらの米国特許第6,406,523号に記載されたような回転式PSAを含むことができる。これらの記載は、参考文献として本明細書に援用する。回転要素を含む小型で経済的なPSAは、Questair Technologies社、バーナビー、カナダから市場で入手できる。Questair社の回転式PSA、型式シリーズ番号H3200が、本発明の開発で用いられた。
精製装置は、以下に記載された検知された製品データに応答して少なくとも部分的に、複数ある吸着層の一つ以上に供給される製品の流れを選択的に制御できる弁アッセンブリーを含むことができる。弁アッセンブリーは、吸着層に供給される材料の流れを制御するために、開かれ及び閉じられる固定式又は可変式オープニング部を有する単一の又は多数の弁を含むことができる。弁アッセンブリーは、どの吸着層が製品流を受け入れるかを制御することにより、及び異なる材料が吸着層を通って導かれる順序を制御することにより、吸着層に供給される製品の流れ全体を選択的に制御することができる。このように、弁アッセンブリーの構成は、各吸着層の吸着及び再生相の両方にわたって制御する。吸着層内の吸着材料の性質に応じて、再生に対する制御は、圧力及び/又は温度スイング法を推進し、層を通して種々の材料を導くことなどを含むことができる。
精製装置が回転式PSAを含む場合、弁アッセンブリーが、分配弁を含むことが好ましく、その際、分配弁と複数の吸着層の間で回転が行われ、複数の層を吸着‐再生のサイクルを通して循環させる。このような分配弁は、1990年5月15日交付されたRabenauらの米国特許第4,925,464号、1997年1月14日交付されたHillらの米国特許第5,593,478号、1998年9月15日交付されたLemcoffらの米国特許第5,807,423号、2000年5月2日交付されたKeeferらの米国特許第6,056,804号、2002年4月16日交付されたTakemasaらの米国特許第6,372,026B1号、2002年9月17日交付されたKeeferらの米国特許第6,451,095号、及び2004年3月30日交付されたHillらの米国特許第6,712,087号に述べられている。これらの記載を参考文献として本明細書に援用する。弁アッセンブリーと吸着層の間の回転は、変速モーターにより行われることが好ましい。弁アッセンブリーは、複数の層の各相に対する運転の順序を制御するが、変速モーターは、これらの各々の運転の長さ、及び運転が変化する周波数を制御する。例えば、このようなモーターの速度を調整することにより、複数の層に対する吸着期間の増大、又は減少が可能になる。更に、回転速度の変化は、製品の流れが第一吸着層から第二吸着層に切り替えられる周波数を変更する。
本発明の装置は、水素高濃度製品及び/又は水素低濃度製品を検知することができ、並びにそれらから感知された製品データを発生することができる精製装置から下流に配置された製品センサーを任意に含むことができる。製品センサーにより発生させられた検知された製品データは、精製装置に中継され又は伝達される。精製装置内の弁アッセンブリーは、検知された製品データに応答して複数の吸着層に供給される製品の流れを制御する。好ましくは、製品センサーは、製品又は排出組成物の変化を迅速に検知し、かつ補償作用をとることができるように、精製装置の下流、かつ出口のすぐ近傍に配置される。水素高濃度製品を受け入れ、かつ貯蔵するために、精製装置の下流に、任意選択の貯蔵装置が配置される場合、製品センサーは、規格外の製品を検知しコースを変更できるように、貯蔵装置から上流に配置される。
検知された製品データは、温度、圧力、密度、流速、及び/又は組成上のデータを含むことができる。製品センサーは、ガスセンサーを含むことが好ましい。選択されるセンサーのタイプは、製品の流れを制御するために用いられるべきデータの性質により決められる。適切なセンサーは、温度、圧力、密度、流速、及び/又は組成上のデータを検知し、かつ中継することができるセンサーを含むことができる。幾つかの実施形態では、製品センサーは、水素高濃度製品、及び/又は水素低濃度製品内の成分の濃度を測定するための組成型センサーを含むことができる。例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素、水、硫黄含有化合物、及び窒素含有化合物の存在又は濃度を検知するために適したセンサーは、市場から入手できる。製品センサーが、組成上のデータを検知するためのセンサーを含む実施形態において、このセンサーは、水素高濃度製品、及び/又は水素低濃度製品中の遊離酸素濃度の検知には、むしろ適してない。
水素高濃度製品中の水素濃度に関するデータが必要となる実施形態では、センサーは、水素濃度を検知できるセンサー、又はより好ましくは、水素濃度が測定可能であるデータを検知できる一つ以上のセンサー含むことができる。燃料電池に供給される改質油流の水素濃度を間接的に測定する方法及び装置の記述は、2004年8月3日交付されたNelsonらの米国特許第6,770,391B2号に見出すことができる。この開示は、参考文献として本明細書に援用する。精製装置に存在する水素高濃度製品中の水素濃度は、約99.96%超、好ましくは約99.97%超、より好ましくは約99.98容量%超でなければならない。精製装置に中継された検知された製品データが、水素濃度が減少していることを指摘する場合には、精製装置は、製品の流れが一つの吸着層から次の吸着層に向けられる周波数を増大することができる。より具体的には、精製装置が変速モーターを備えた回転式PSA装置である場合、変速モーターの速度を高めて、吸着時間を短縮することができる。同様に、検知された製品データが、水素高濃度製品の圧力及び/又は流速が増していることを指摘する場合には、変速モーターの速度を高めて、吸着時間を短縮し、かつ水素高濃度製品の所望する水素濃度を維持することができる。
上で指摘したように、本発明の装置は、装置の構成部品の一つ以上の運転を計測管理し、かつ制御するための制御装置を任意選択で含むことができる。特に、この装置が、圧縮装置に向かって流れる製品の圧力、及び/又は流速を検知するためのセンサーを含む場合、制御装置は、検知した圧力、及び/又は流速に応答して、圧縮機モーターの速度を調節するための手段を制御することができる。また、このような実施形態が、圧縮装置の入口に補助流体の制御された流れを供給するための導管を含む場合、制御装置は、検知された圧力、及び/又は流速に応答して、導管を通る補助流体の流れを制御することができる。
また、幾つかの実施形態では、制御装置は、与えられた圧力で精製装置の吸着時間を、製造されるべき水素高濃度製品の組成及び流れと相互に関係付ける手段を含むことができる。このような手段は、精製装置の操作上の設定値、即ち所定の水素高濃度製品を製造するための種々の圧力で、吸着期間又はその他の循環時間を決めることができる精製装置のプロセスモデルを含むことができる。代替の実施形態では、このような手段は、制御装置がアクセスするための一組の蓄えられた関連データを、好ましくは表の形で含むことができる。用いる手段に関係なく、この手段は、種々の圧力で精製装置の運転を設定又は調整するために制御装置に指示を与え、選択された組成及び流速を有する水素高濃度製品を製造であろう。精製装置が、可変モーターを備えた回転式PSAである場合、関係付ける手段は、参照表を含むことができ、その際に、種々の圧力における水素高濃度製品の組成及び流速が、所望の水素高濃度製品組成を生成する種々のモーター速度と関係付けられる。制御装置は、所定の圧力で水素高濃度製品の検知された変化を調整又は実行するために、このような参照表を利用することができる。
幾つかの実施形態では、制御装置は、手動操作下に置かれていない装置の運転の各ファセット(facet)を制御するために、単一データ処理システム(computing system)について実施される。他の実施形態では、制御装置は、多くのデータ処理システム、本発明の装置を運転するある種の設計されたファセットを制御する各システムを含むことができる。この制御装置は、ラック支持されてもよく、又はデスクトップパソコン、ワークステーション、ノートブック又はラップトップコンピュータ、組込形プロセッサーなどとして実行されてもよい。実際に、任意の定められた処理系のこの面は、本発明の実施にとって重要ではない。
好ましくは、データ処理システムは、バス方式に関する記憶装置につながるプロセッサーを含む。この記憶装置は、ハードディスク、及び/又はランダムアクセスメモリ(「RAM」)、及び/又はフロッピー(登録商標)磁気ディスク及び/又は光ディスクなどの可換型記憶装置を含む。この記憶装置は、習得したデータを記憶するためのデータ構造、オペレーティングシステム、ユーザーインターフェースソフフトウエア、及びアプリケーションによりエンコードされる。このユーザーインターフェースソフトウエアは、ディスプレーとともに、ユーザーインターフェースを実行する。ユーザーインターフェースは、キーパッド又はキーボード、マウス、又はジョイスティックなどの周辺I/O機器を含むことができる。このプロセッサーは、オペレーティングシステムの制御下で実行し、このシステムは実際に業界に知られた任意のオペレーティングシステムであることができる。アプリケーションは、オペレーティングシステムの実行に応じて、パワーアップ、リセット、又はその両方の時に、オペレーティングシステムにより起動される。
ソフトウエアーが実施する本発明の断面は、典型的には、ある種の形のプログラム記憶媒体上にエンコードされるか、又はある種の伝送媒体上で実施される。伝送媒体は、撚対線、同軸ケーブル、光ファイバー、又は業界に知られたある種の別の適切な伝送媒体であることができる。本明細書の詳細な説明のある程度の部分は、データ処理システムの記憶装置内のビットデータに関するオペレーションのシンボリック表現を含むソフトウエアー実行プロセスの項で提供される。これらの説明及び表現は、当業者の業務の本質を同業他者に最も効果的に伝達するために、当業者が用いる手段である。このプロセス及びオペレーションは、物理量の物理的操作を必要とする。必ずしもそうとは言えないが、一般的に、これらの物理量は、記憶、転送、組み合わせ、比較、及びその他の方法で巧みに操作できる電気、磁気、又は光信号の形態をとる。これらの信号をビット、バリュー、データ、エレメント、シンボル、命令、キャラクター、ターム、ナンバーなどと呼ぶことは、基本的に共用の理由から、便利であると証明される。しかし、これらの全ての及び同様な用語が、適切な物理量と関係していること、及びこれらの量に適用された単なる便宜上の標識に過ぎないことが留意されなければならない。更に、ある種の電子装置の記憶装置内の物理(電子的、磁気的、又は光的)量として表現されたデータを巧みに操作しかつ物理量として同様に表現された別のデータに変換する電子装置の操作及び方法は、処理(processing)、データ処理(computing)、計算(calculating)、比較(comparing)、測定(determining)、表示(displaying)などの用語で説明されている。
本発明の装置が精製装置を含む場合、本発明の装置は、精製装置から供給される水素高濃度製品の流れの制御に用いる製品弁を任意選択で含むことができる。ある種の実施形態では、製品弁は、可変オープニング弁を含む。製品弁は、製品センサーが発生した検知された製品データに応じて、部分的に操作されてもよい。本発明の装置が、検知された製品データを受け入れることができる制御装置を含む場合、この制御装置は、検知された製品データに応答して製品弁を操作することができる。水素高濃度製品の変化を迅速に検知して、水素高濃度製品の組成を維持するために補償作用を実施できるように、製品弁が、製品センサーの下流に配置されることが好ましい。加えて、水素高濃度製品を貯蔵するために、任意選択の貯蔵装置、例えばタンクが、精製装置の下流に配置される場合、規格外製品を検出して、それがタンクに受け入れられる前にコースを変更できるように、製品弁はタンクから上流に配置される。また、精製装置内でより安定した圧力を維持するために、精製装置から供給される水素高濃度製品の流れの制御を行ない、精製装置内に背圧を生じさせることができる。更に、このような制御は、水素高濃度製品の組成を維持するために、精製装置を通る製品の流速の追加的制御を行うことができる。
また、本発明の下流の装置は、水素高濃度製品を貯蔵するための貯蔵装置、及び/又は選択された特定の貯蔵装置の圧力要件に応じて貯蔵するために、圧縮された水素高濃度製品の流れを製造する第二圧縮装置を含むことができる。更に、第二圧縮装置の入口に圧縮された水素高濃度製品の制御された流れを供給することができる第二導管が含まれてもよい。好ましくは、第二導管は、第二圧縮装置と貯蔵装置の中間に配置された入口、導管を通る圧縮された水素高濃度製品の流れを制御する弁、及び精製装置の出口と第二圧縮装置への入口の中間に配置された出口を有する。
本発明の装置用に適した貯蔵装置は、当業界に知られた水素貯蔵装置から選択することができる。好ましくは、水素貯蔵装置は、加圧ガス、液化ガス、又は固体を含む(しかし、これに限定されない)所望の形態で水素高濃度製品を含有するために適した貯蔵容器又はタンクを含むであろう。適切な貯蔵容器は、可搬式、組立式、適所に取り付けられた又は固定されたスキッド(skid)であることができる。更に、選択された貯蔵装置が十分な貯蔵能力をもち、貯蔵された製品を選択された速度で、燃料処理装置が作動していない期間、及び/又は燃料処理装置により製造された製品の容量が要求を満たすために補充されなければならない時、最高の要求の期間に、貯蔵された製品を出口に送出することを可能にすることが好ましい。
水素貯蔵装置は、圧縮された製品を貯蔵するための圧縮装置と液体でつながるように接続できる高圧容器を含むことができる。また、適切な貯蔵装置は、水素を可逆的に固定できる水素固定材料を利用することができる。この水素固定材料は、水素貯蔵では知られており、活性炭、炭素複合物、フラーレン系材料、金属水素化物、チタン、バナジン、クロム及びマンガンの合金で付加的元素を含む又は含まない合金、水素吸収性磁性材料、又は元素周期律表の第二及び第三列から選ばれた軽質元素から形成されたナノ構造物を含むことができる。圧縮された水素を貯蔵するための水素固定材料を含む容器の例は、1986年7月8日交付されたWesselの米国特許第4,598,836号、及び2002年8月13日交付されたKlosらの米国特許第6,432,176B1に開示されている。この開示を参考文献として本明細書に援用する。他の実施形態において、貯蔵装置は、極低温冷却又はその他の液化技術により水素高濃度製品を液化製品に転化することができる液化装置を含むことができる。
本発明の装置は、本発明の装置内の種々の位置において、流体の温度、組成、密度、圧力及び/又は流速を検知するために、装置全体にわたり配置された一つ以上のセンサーを任意選択で含むことができる。温度及び圧力などの検知されたデータが、2003年9月16日交付されたCohenらの米国特許第6,619,336号に記載された方法などの手段を用いて製品密度などのその他の液体条件を計算するために使用できることを、当業者は理解するであろう。加えて、2004年8月3日交付されたNelsonらの米国特許第6,770,391B2号に記載されたように、検知された組成に関する情報が、製品の水素濃度の評価を含む種々の目的のために用いることができる。本発明の装置及び温度、組成、圧力及び流速の流体条件を検知し、かつ監視するためのセンサーが、知られており、市場から入手できる。
本発明の製造法の観点で、水素製造方法が提供される。この方法は、水素発生装置で水素を含む製品を製造することを含む。好ましい実施形態では、水素発生装置は、燃料処理装置を含む。この製品は、誘導モーターを備えた圧縮装置内で圧縮されて、下流の装置に送出するための圧縮された製品を製造する。モーターの速度は、水素発生装置の過渡的運転に応答して調節される。
誘導モーターの速度は、このような過渡的運転時に、モーターに適用された電力をランプアップ又はダウンさせることにより水素発生装置の過渡的運転に応答して調節される。特に、「過渡的運転」は、始動及び停止の連発をいうことを意図している。しかし、緊急停止期間、又は水素発生装置が減量運転される、又は減量運転期間から水素発生に戻される時、圧縮機モーターのランピングが必要になるかもしれないと考えられる。このような過渡的状態にある間に、モーターの速度の調整に失敗することは、圧縮機の入口で真空を形成する結果を生む恐れがある。
このモーターの速度は、可変周波数駆動装置を用いて、モーターに適用されるべき電力の線周波数を調整することにより、又は本発明に記載したようにソフトスタート装置を用いて、始動及び/又は停止時に適用される電圧のRMSを調整することにより調節することができる。より具体的には、モーターの速度は、調整可能なファイアリング角、及び調整可能なランプタイマーを含む複数のスイッチを有するソフトスタート装置を用いて調節できる。したがって、このような方法は、ファイアリング角を0°と約120°の間の角度、好ましくは0°と約75°の間の角度に調整することを更に含むことができる。若し、存在するならば、調整可能なランプタイマーは、約1分未満、好ましくは約30秒未満、より好ましくは約20秒未満、更により好ましくは約10秒未満の時間になるように調節することができる。
水素発生装置により製造した製品は、組成、圧力、及び/又は流速に変動をもつことができ、またこの方法はこれらの変動を減少させることを含むことができる。このような変動は、燃料処理装置により製造された製品を緩衝することにより減少又は減衰させることができる。代わって、圧力及び/又は流速の変動は、圧縮装置の入口に補助流体の制御された流れを供給することにより、減少させることができる。このような方法は、検知された圧力及び/又は流速に応答して、製品を圧縮しかつ補助流体の流速を制御する前に、製品の圧力及び/又は流速を検知することを任意選択で含むことができる。更に、圧縮機モーターの速度は、選択された時間に基づいてモーター速度をランピングするよりはむしろ、検知された圧力及び/又は流速に応答して調節が可能である。この製品は、定速又は変速圧縮機で圧縮することができる。この方法が、選択された速度で運転された圧縮機内で製品を圧縮することを含む場合、圧縮機の速度に関係なく、吸着時間が設定又は調整されることが好ましい。
水素高濃度製品を製造するために、精製装置中の製品から不純物を除くことができる。好ましくは、選択的吸着法により製品から不純物が除去される。したがって、この方法は、製品から不純物を除去して、水素高濃度製品を製造するために、吸着期間の間、複数の吸着層の一つ以上に製品の流れを導くステップ含むことができる。使用する場合、第一吸着層を通る製品の流れが、遮断されかつ第二吸着層を通って再度導かれて、不純物の除去及び水素高濃度製品の生産を継続できるように、精製装置が複数の吸着層を備えることが好ましい。更に、第一吸着層を通る製品の流れの遮断及びその再導入は、第一吸着層の再生を可能にする。再生は、層及び層中の吸着材料の減圧、パージング、加熱、冷却及び再加圧の一つ以上を含むことができる。吸着層の再生は、吸着された不純物の放出を容易にして、排ガスの流れ又は予め吸着した不純物を含む水素低濃度製品の流れを作り出す。それ故、本発明の方法は、複数の吸着層の少なくとも一つを再生して水素低濃度製品を製造することを任意選択で含むことができ、一方で、製品の流れが、その他の層の一つ以上に導かれる。
精製装置がPSAを含む実施形態では、PSA装置内の製品の流れから不純物を除去する効果は、PSAの設計及び材料、製品の流速及び組成、並びにPSA内の圧力に依存する。適切なPSAの設計及び材料は、上に詳細に述べている。典型的には、燃料処理装置からPSA装置の吸収層への製品の流れは、約150slpmと約370slpmの間であり、その際、標準単位は1気圧で25℃を表す。この製品の組成は、様々であってもよいが、典型的には1%未満のCO、2%未満のCH、15%超のCO、40%超のHを含むであろう。PSA装置内の圧力は、約70psigと約350psigの間であるべきであり、好ましくは約200psig未満である。更に、PSA装置が、製品から不純物を除去する間に、PSA装置内の圧力が、固定されているか又は安定であることが好ましい。PSA装置が適切に調整される場合、少なくとも約99.90容量%の水素濃度を有する水素高濃度製品が、約40slpmと約120slpmの間の速度で製造することができる。
水素高濃度製品又は水素低濃度製品は、任意選択で検知されて、検知された製品データを発生することができる。水素高濃度製品組成中の変化の検知データ指標が検出され、かつ補償操作を迅速にとることができるように、水素高濃度製品又は水素低濃度製品は、精製装置の近傍下流で検知される。検知された製品データは、温度、圧力、密度、流速、及び/又は組成データを含むことができる。
吸着期間は、検知された製品データに応答して調整可能である。精製装置が、複数の吸着層、弁アッセンブリー、複数の吸着層と弁アッセンブリーの間に回転を作り出すことができる変速モーターを含む圧力スイング吸着装置を含む場合、変速モーターの速度を調整することにより、この吸着期間を調整することができる。所望の純度及び流量を有する水素製品を製造するためのモーター速度は、設計仕様である。Questair H3200系型式PSAの場合、変速モーターの速度は、上記の組成及び流速を達成するために、約3から約11rpmの間の範囲内で選択され、調整されることが好ましい。精製装置のプロセスモデル又は参照表の関連データは、吸着期間を調整し、かつそれにより精製装置の運転を調整するために用いることができる。例として、水素高濃度製品中の水素濃度が測定され、又は減少していると測定される場合、製品の流れが一つの層から次の層へ向けられる周波数を増大するために、変速モーターの速度を増加することができる。このような方法で周波数を増加させることにより、製品の流れが吸着層の一つ以上を通って流れる吸着期間が短縮される。任意選択の、しかも好ましい実施形態では、吸着期間は、圧縮機の速度に関係なく調整される。
本発明の方法は、検知された製品データに応答して、少なくとも一部で、精製装置からの水素高濃度製品の流れを制御することを場合により含むことができる。精製装置からの水素高濃度製品の流れは、可変オープニング製品弁により制御することができる。この弁は、上記のように、製品センサーから又は任意の制御装置から、検知された製品データを直接受け入れることにより制御することができる。
本発明の方法は、貯蔵装置に水素高濃度製品を貯蔵することを任意選択で含むことができる。水素高濃度製品が、製品に高められた圧力であることを要求する貯蔵装置に貯蔵されるべきである場合、精製装置からの水素高濃度製品の流れが、上記の圧縮装置と同様の第二圧縮装置で圧縮されてもよい。
(図面の詳細な説明)
図1で説明するように、本発明の装置100は、供給路102をもつ水素発生装置110を含む。水素発生装置の特性は、供給材料の数量及び性質を制御するであろう。例えば、水素発生装置110が電解装置を含む場合、供給路102は、水供給源、電力供給源、及びそれを電解装置に送出するための適切な導管との接続点を含む必要があるであろう。水素発生装置110が、酸化器及び改質器を有する燃料処理装置を含む場合、供給路102は、実施される燃料処理反応の特性に応じて、燃料、酸化剤、及び場合により水又は水蒸気などの反応体を送出するための導管を含むであろう。水素発生装置110の特性に関係なく、供給原料は、水素及び一種以上の不純物を含む製品に転化される。水素発生装置110により製造された製品は、過渡的運転及び定常運転の間に、圧力、流速及び/又は組成に変動をきたす可能性がある。
製品の流れは、ライン112を経由して、水素発生装置110から圧縮装置130へ導かれる。製品の圧力及び/又は流速の変動を減少させるために、手段120は、圧縮装置と水素発生装置の中間に設けられる。説明されたように、手段120は、製品の変化する流れを受け入れ、かつより均一な圧力、流速及び組成を有する圧縮装置に製品の流れを供給することを可能にする十分な能力をもつ緩衝装置である。圧縮装置130は、圧縮装置を駆動し、かつライン132を経て精製装置140に送出される圧縮された製品の流れを作り出すための、誘導モーターである、圧縮機モーター135を含む。圧縮装置は、圧縮機モーターの速度を調節するために線周波数を調整する可変周波数駆動装置190を更に有する。可変周波数駆動装置190は、電源(図示しない)から線間電圧191を受け入れ、電圧の周波数を調整し、かつ調整された周波数の電圧を、ライン192を経て、圧縮装置に導く。
精製装置140は、選択的吸着法を用いて、不純物を優先的に吸着する吸着材料の層を通して圧縮された製品を導くことにより製品から不純物を除去し、かつ水素濃度に富んだ製品を層から流出させる。図1で説明するように、精製装置140は、複数の吸着層150及び弁アッセンブリー145を備えた圧力スイング吸着装置である。複数の吸着層150のそれぞれに対する材料の流れは、弁アッセンブリー145により制御される。精製装置は、弁アッセンブリー145と吸収層150の間に回転を作り出すための変速モーター141を更に含む。弁アッセンブリー145の構成、及び変速モーター141の速度は、吸着層の使用する相を決め、かつ層が吸着と再生の循環を通して進行する速度を決める。このような循環の間に、吸着層は、製品の流れ、パージガスの流れを受け入れることができ、その他の可能な操作の中でも、減圧、真空、加熱、冷却及び/又は再加圧することができる。加圧、パージガスなどの源及びシンク並びに弁アッセンブリー145に関する詳細は、本発明を混乱させないように、図1で説明されない。
始動時に、圧縮機モーター135が先ず付勢されて製品の圧縮を開始する場合、可変周波数駆動装置190が圧縮機モーターに適用された線周波数を調整して、モーターの始動速度を調節する。このように、モーターを短時間に全出力にランプアップすることができるように、圧縮機モーターの速度が調節される。同様に、停止時及びその他の過渡状態の時に、線周波数を調整して圧縮機モーター135の速度を調節するために、可変周波数駆動装置を用いることができる。
圧縮された製品は、精製装置140に導かれ、ここで製品は、吸着期間に吸着層150の一つ以上を通って導かれる。吸着期間の長さは、弁アッセンブリー145の構成及びモーター141の速度により決まる。吸着期間中、製品の流れ内にある不純物が吸着層内で除去されて、水素高濃度製品の流れを生成し、この製品流はライン142を通って精製装置外に導かれる。本明細書に指摘したように、水素高濃度製品の純度は、吸着材料の種類、層の構成及び配置、製品の組成及び流速、並びに圧力及び温度条件を含む多くの因子に依存する。特定の層及び吸着材料にとっては、吸着期間の長さは、水素高濃度製品の純度に直接関係するものであり、かつ水素高濃度製品の組成を操作するために、又は水素発生装置110により製造された製品の圧力及び/又は流速の変動を補償するために調節することができる。
製品センサー160は、ライン142を通って流れる水素高濃度製品を検知するために、かつ検知された製品データを発生させるために、精製装置140の下流に配置される。検知された製品データは、水素高濃度製品に関する組成の情報を含むことができる。破線Aで示されるように、検知された製品データは、変速モーター141に中継又は伝達される。このモーターは、検知された製品データに応答して、少なくとも部分的に運転される。水素高濃度製品の組成の検知された変化に応答してモーター141の速度を調整することにより、水素高濃度製品の純度に悪影響を与える恐れがある製品組成、流速、圧力、及びその他の因子の変化を補償するために、吸着期間を調整することができる。更に、このような検知されたデータは、規格外水素高濃度製品が貯蔵装置又はエンドユーザーに送出される前に、ライン142からこの規格外製品のコースを変更するために用いることができる。
吸着層150の一つ以上が再生される時、水素低濃度製品が製造される。図1に説明されるように、水素低濃度製品はライン143を通って精製装置の外へ導かれる。ライン143は、このライン143を通って流れる水素低濃度製品を検知するための製品センサー161を備えている。破線A’により指摘されるように、検知された製品データは、変速モーター141に中継又は伝達される。このモーターは、検知された製品データに応答して、少なくとも部分的に運転される。
図2は、酸化器213及び改質器211を有する燃料処理装置210を含む、本発明の実施形態200を説明する。供給路202は、燃料処理装置210において改質するために燃料、酸化剤及び水を送出する。燃料処理装置210で製造された製品は、ライン212を経由して緩衝装置220に導かれ、次に、ライン222を経由して圧縮装置230に導かれる。製品の流れは、精製装置240に導かれる前に、誘導モーターである圧縮機モーター235を備えた圧縮装置230内で圧縮される。圧縮装置230は、特に始動及び停止時に、モーターの速度を調節するために圧縮モーター235に送出される電圧291のRMSを調整するためのソフトスタート装置290を備えている。スタート装置290の詳細な説明は、図5Aに関係して以下に提供される。
精製装置240は、図1で説明した精製装置に類似しており、複数の吸収層250、弁アッセンブリー245、及び吸収層と弁アッセンブリーの間に回転を作り出すための変速モーター241を備えている。製品センサー260は、ライン242を通って精製装置から流出する水素高濃度製品を検知するために、精製装置の下流に配置される。製品センサー261は、ライン243を通って精製装置から流出する水素低濃度製品を検知するために、精製装置の下流に配置される。検知された製品データは、制御装置(図示せず)に中継され、制御装置は、変速モーター241の速度が調整を必要としているか否かを測定し、必要である場合には、調整することを決定し、かつモーター241に適切な指令を伝達する。
図3で説明する実施形態300は、燃料処理装置310、圧縮装置330、精製装置340、第二圧縮装置370、及びタンク380を備えている。図示したように、供給路302は、燃料処理装置310で改質を行うために、燃料、酸化剤及び水を送り込む。燃料処理装置310は、燃料及び酸化剤が予熱され、水が蒸気に変換される酸化器313を含む。また、燃料処理装置は、予熱された反応体が水素及び一種以上の不純物を含む製品に転化される、改質反応器311を含む。
本明細書で説明するように、燃料処理装置310からの製品の流れは、組成、圧力、及び/又は流速について、ばらつき又は変動を有することがある。これらの変動を減少させるために、入口321及び可変オープニング弁323を有する導管320が、圧縮された製品の制御された流れをライン312に導く狙いで設けられる。ライン312中の圧力及び/又は製品の流速を検知するために、センサー325が、圧縮装置330の上流に設けられる。センサー325から検知された圧力及び/又は流速データは、破線Eで示されるように、弁の位置を制御するために可変オープニング弁323に直接中継することができる。代替の実施形態において、センサー325により発せられたデータは操作弁323用に制御装置(図示せず)に中継することができる。導管320を経由してライン312に供給される圧縮された製品の流れは、圧縮装置に送出される製品の圧力及び/又は流速の変動を減衰する役割を果たし、かつライン312内に、雰囲気のガスを引き込み製品と混合する恐れがある真空の形成を防止する。
燃料処理装置310で製造された製品は、ライン312を経由して圧縮装置330に導かれる。圧縮装置は、この製品を受け入れ、かつライン332を通って精製装置340に向かわせる圧縮製品の流れを製造する。圧縮装置330は、誘導モーターである圧縮機モーター335、及びソフトスタート装置390を備えている。ソフトスタート装置390は、特に始動及び停止時に、モーター速度を調節するために圧縮機モーター335に送り込まれる電圧391のRMSを調整する。センサー325から得られた検知された圧力及び/又は流速データは、圧縮機モーター335の速度を制御するために、ソフトスタート装置390に中継することができる。
精製装置340は、複数の吸収層350、弁アッセンブリー345、及び吸収層と弁アッセンブリーの間に回転を作り出すための変速モーター341を備えている。精製装置340の運転は、図1及び図2で説明した精製装置の運転に類似している。製品センサー360は、ライン342を通り精製装置から流出する水素高濃度製品を検知するために、精製装置の下流に配置される。製品センサー361は、ライン343を通り精製装置から流出する水素低濃度製品を検知するために、精製装置の下流に配置される。検知された製品データは、製品センサー360及び361から制御装置(図示せず)に中継される。少なくとも部分的に検知された製品データに基づいて、制御装置は、変速モーター341の速度が調整を必要としているか否かを測定し、必要である場合には、調整することを決定し、かつモーター341に適切な指令を伝達する。
製品弁365が、規格外製品が貯蔵装置380に向かわないように、規格外製品のコースを変更するために、製品センサー360の下流に設けられる。精製装置から水素高濃度製品を受け入れ、かつ圧縮された水素高濃度製品を製造して、タンク380に貯蔵するために、第二圧縮装置370が、精製装置と貯蔵装置の中間に配置される。
図4は、燃料処理操作における種々のプロセスのステップを説明するブロック図である。図4に示されたステップは、上で詳細に説明したので、ここでは繰り返さない。
図5Aは、図2のソフトスタート装置290及び圧縮機モーター235を示す略図である。示されたように、ソフトスタート装置は、調整可能なファイアリング角511〜516を有する複数のスイッチ501〜503を含む。加えて、圧縮機モーター295のランプアップ又はダウンの時間を制御するために、調整可能なランプタイマー520が備えられる。見出し文字A、B及びCは、それぞれスイッチ501〜503に向かう線間電圧291の3つの相を表す。
図5Bは、圧縮機モーターのシミュレートされた始動から得られた圧縮機吸引圧力を、時間の関数として説明するグラフである。圧縮機の入口における圧力は、第一の例ではソフトスタート装置を用いて圧縮機モーターの速度を調節する間に測定され、第二の例では圧縮機モーターの速度を調節することなく測定された。圧縮機モーターの速度を調節する間に観察されたシミュレートされた圧力は、ライン550と参照付記され、一方、圧縮機モーターの速度を調節することなく観察されたシミュレートされた圧力は、ライン560と参照付記される。示されたように、ソフトスタート装置を用いて、圧縮機モーターの速度が調節された時、圧縮機の入口における負の圧力が回避された。圧縮機モーターの速度が始動時に調節されなかった時、製品の十分な流れが確立される迄は、−0.80単位に近い負の圧力が観察された。
上に開示した特定の実施形態は、例示に過ぎず、本明細書の教示の利益を受ける当業者に明らかである、異なるけれども相当する方法で、本発明を変更及び実施できる。更に、添付の特許請求の範囲の記載以外には、本明細書に示した構成又は設計の細部に、本発明を限定する意図を全くもたない。したがって、上に開示した特定の実施形態は、変更され、又は変性されることが可能であり、これらの全ての変更は、本発明の範囲及び観点に属すると考えることは明らかである。したがって、本発明で得ようとした保護は、添付の特許請求の範囲で説明される。
水素発生装置、圧縮装置、及び精製装置を含む実施形態を示した説明図である。 燃料処理装置、圧縮装置、及び精製装置を含む実施形態を示した説明図である。 燃料処理装置、圧縮装置、精製装置、第二圧縮装置、及び貯蔵装置を含む実施形態を示した説明図である。 燃料処理装置内のプロセスの流れを示した説明図である。 モーター速度を調節する手段を示した説明図である。 始動時の圧縮機の圧力を示した説明図である。

Claims (19)

  1. 水素を含む製品を製造する水素発生装置;と
    製品を受け入れ、かつ圧縮製品を製造するための、前記水素発生装置の下流に配置された圧縮装置であって、誘導モーター及びモーターの速度を調節する手段を備えた圧縮装置;と
    圧縮製品の少なくとも一部を受け入れ、かつ水素高濃度製品を製造する精製装置、
    圧縮製品又は水素高濃度製品を受け入れ、かつ圧縮する第二の圧縮装置、と
    圧縮製品、水素高濃度製品又は圧縮水素高濃度製品を受け入れ、かつ貯蔵する貯蔵装置
    の、一つ以上を含む下流の装置:と
    を含む水素製造装置。
  2. モーターの速度を調節する手段が、可変周波数駆動装置を含む請求項1に記載の装置。
  3. モーターの速度を調節する手段が、ソフトスタート装置を含む請求項1に記載の装置。
  4. ソフトスタート装置が、複数のスイッチ及び調整可能なランプタイマーを含み、複数のスイッチが調整可能なファイアリング角を有する請求項3に記載の装置。
  5. 水素発生装置が、酸化器及び改質器を有する燃料処理装置を含む請求項1に記載の装置。
  6. 下流の装置が、精製装置、この精製装置の下流に貯蔵装置、精製装置と貯蔵装置の中間に第二の圧縮装置を含む請求項1に記載の装置。
  7. 精製装置が、水素選択膜及び圧力スイング吸着装置の一つ以上を含む請求項1に記載の装置。
  8. 貯蔵装置が、高圧容器及び水素固定材料の一つ以上を含む請求項1に記載の装置。
  9. この製品が、圧力及び/又は流速の変動を含み、かつ圧力及び/又は流速の変動を低減させる手段を含む請求項1に記載の装置。
  10. 圧力及び/又は流速の変動を低減させる手段が、水素発生装置と圧縮装置の中間に配置された緩衝装置、及び圧縮装置の入り口に制御された補助流体の流れを提供することができる導管の一つ以上を含み、その際に、補助流体が、圧縮製品、水素高濃度製品又はそれらの混合物含む請求項9に記載の装置。
  11. 水素を製造する方法であって、
    水素発生装置で水素を含む製品を作成する工程;
    誘導モーターを有する圧縮装置内で前記製品を圧縮して、圧縮製品を製造する工程;及び
    前記水素発生装置の過渡的運転状態に応答してモーターの速度を調節する工程:
    を包含する、水素を製造する方法。
  12. 水素発生装置が、燃料処理装置を含む請求項11に記載の方法。
  13. モーターの速度が、誘導モーターに適用された線周波数を調整することにより、調節される請求項11に記載の方法。
  14. モーターに適用された線周波数が、可変周波数駆動装置により調整される請求項13に記載の方法。
  15. モーターの速度が、誘導モーターに適用された電圧のRMSを調整することにより、調節される請求項11に記載の方法。
  16. 誘導モーターに適用された電圧のRMSが、複数のスイッチ及び調整可能なランプタイマーを含むソフトスタート装置により、調節され、その際に複数のスイッチが調整可能なファイアリング角をもつ請求項15に記載の方法。
  17. 複数のスイッチのファイアリング角を0°と約75°の間の角度に調整することを更に含む請求項16に記載の方法。
  18. 約0から約20秒の時間をもつようにランプタイマーを調整することを更に含む請求項16に記載の方法。
  19. 水素発生装置の過渡的運転状態が、始動、停止、降下及び上昇の1つ以上を含む請求項11に記載の方法。
JP2007546785A 2004-12-17 2005-12-09 水素製造装置の圧縮機用モーターの速度を制御する方法 Expired - Fee Related JP5225684B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/015,359 US7892304B2 (en) 2004-12-17 2004-12-17 Apparatus and method for controlling compressor motor speed in a hydrogen generator
US11/015,359 2004-12-17
PCT/US2005/044733 WO2006065672A2 (en) 2004-12-17 2005-12-09 Apparatus and method for controlling compressor motor speed in a hydrogen generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008526657A true JP2008526657A (ja) 2008-07-24
JP5225684B2 JP5225684B2 (ja) 2013-07-03

Family

ID=36588405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007546785A Expired - Fee Related JP5225684B2 (ja) 2004-12-17 2005-12-09 水素製造装置の圧縮機用モーターの速度を制御する方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7892304B2 (ja)
EP (1) EP1835989B1 (ja)
JP (1) JP5225684B2 (ja)
CN (2) CN104085856A (ja)
AU (1) AU2005316725B2 (ja)
CA (1) CA2590485C (ja)
WO (1) WO2006065672A2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012147317A1 (ja) * 2011-04-26 2012-11-01 パナソニック株式会社 水素生成装置、燃料電池システム、及びその運転方法
JP2021088481A (ja) * 2019-12-04 2021-06-10 東京瓦斯株式会社 水素製造装置

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7354463B2 (en) * 2004-12-17 2008-04-08 Texaco Inc. Apparatus and methods for producing hydrogen
US7402287B2 (en) * 2004-12-17 2008-07-22 Texaco Inc. Apparatus and methods for producing hydrogen
US7785405B2 (en) * 2008-03-27 2010-08-31 Praxair Technology, Inc. Systems and methods for gas separation using high-speed permanent magnet motors with centrifugal compressors
US8940660B2 (en) * 2008-12-04 2015-01-27 Uop Llc Simultaneous warm gas desulfurization and complete CO-shift for improved syngas cleanup
US8529665B2 (en) 2010-05-12 2013-09-10 Praxair Technology, Inc. Systems and methods for gas separation using high-speed induction motors with centrifugal compressors
EP2628520B1 (de) * 2012-02-14 2015-08-12 ultra air gmbh Verfahren und Vorrichtung zur zyklischen Adsorption einer Komponente aus einem Ausgangsgas mit einem Verdichter mit variabler Leistung
JP6279340B2 (ja) * 2014-02-14 2018-02-14 株式会社神戸製鋼所 ガス供給装置、水素ステーション及びガス供給方法
US20160298616A1 (en) * 2015-04-09 2016-10-13 Clean Energy Fuels Corp. Increasing compressor peak flow via higher-pressure gas injection
US10948225B2 (en) 2016-04-15 2021-03-16 Carrier Corporation Compressor unit, refrigeration circuit comprising the same and method of operating a compressor unit
JP6651172B2 (ja) * 2016-08-23 2020-02-19 株式会社ジャパンブルーエナジー バイオマス熱分解ガスからの水素回収方法
US20180062544A1 (en) * 2016-09-01 2018-03-01 Eaton Corporation Motor starters using pulse sequences with subfundamental modulation
JP6823000B2 (ja) * 2018-03-20 2021-01-27 株式会社東芝 二酸化炭素電解装置
CN109915352A (zh) * 2019-04-30 2019-06-21 天津锦美碳材科技发展有限公司 一种变流量氢气压缩机工况的跟踪调控系统
US11994135B2 (en) 2021-06-14 2024-05-28 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for compressing a gas feed with a variable flow rate
US20220397118A1 (en) * 2021-06-14 2022-12-15 Air Products And Chemicals, Inc. Process and apparatus for compressing hydrogen gas in a hybrid compression system
CN113562697A (zh) * 2021-08-26 2021-10-29 上海优华系统集成技术股份有限公司 适应宽流量波动的氢气提纯系统

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3236221A (en) * 1963-11-12 1966-02-22 Lear Jet Corp Fuel supply control system
JPS5340601A (en) * 1976-08-16 1978-04-13 World Energy System Method of operating collecting apparatus for hydrocarbon or other matters
JPS6419986A (en) * 1987-07-10 1989-01-24 Mitsubishi Electric Corp Soft starting circuit for motor
JPH08116676A (ja) * 1994-10-17 1996-05-07 Ebara Densan:Kk 可変周波数電源装置
JPH08317680A (ja) * 1995-04-04 1996-11-29 Switched Reluctance Drives Ltd 切り換えリラクタンス機械用制御システムおよび制御方法
JPH09503375A (ja) * 1993-07-15 1997-03-31 イーコンエレクトリック・オブ・ノース・アメリカ・インコーポレーテッド 電気モータのための効率的制御システム
JPH10504177A (ja) * 1994-08-11 1998-04-14 ウェスチングハウス・エレクトリック・コーポレイション 普及型高速電力潮流コントローラ
JP2000272901A (ja) * 1999-01-18 2000-10-03 Osaka Gas Co Ltd オンサイト型水素製造装置
JP2000281308A (ja) * 1999-03-30 2000-10-10 Fuji Electric Co Ltd 水素発生装置とその運転方法
JP2003293962A (ja) * 2002-03-26 2003-10-15 Copeland Corp 燃料ガス圧縮システム
US20040020188A1 (en) * 2002-08-05 2004-02-05 Kramer Dennis A. Method and apparatus for generating pressurized air by use of reformate gas from a fuel reformer
JP2004124148A (ja) * 2002-10-01 2004-04-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発生水素の圧力制御方法及び水素発生装置
JP2004247290A (ja) * 2003-01-21 2004-09-02 Honda Motor Co Ltd 水素供給装置
JP2004352510A (ja) * 2003-05-26 2004-12-16 Honda Motor Co Ltd 純水素製造装置
JP2005008434A (ja) * 2003-06-16 2005-01-13 Honda Motor Co Ltd 燃料ガス発生方法及び装置
JP2006501416A (ja) * 2002-10-04 2006-01-12 フュエルメーカー・コーポレイション 気体燃料で作動する自動車に燃料補給するための住宅用圧縮器

Family Cites Families (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2041833A (en) * 1936-05-26 Fuel supply and control system
US3561557A (en) * 1968-05-20 1971-02-09 Lee T Magnuson Vehicular drive system with electric assist
US3724435A (en) * 1970-01-29 1973-04-03 Holley Carburetor Co Remote metering system
GB1464859A (en) * 1973-02-20 1977-02-16 Lucas Electrical Ltd Fuel control systems
US4024912A (en) * 1975-09-08 1977-05-24 Hamrick Joseph T Hydrogen generating system
US4193111A (en) * 1978-06-08 1980-03-11 California Institute Of Technology Unity power factor converter
US4238204A (en) * 1979-06-18 1980-12-09 Monsanto Company Selective adsorption process
US4406950A (en) * 1981-07-06 1983-09-27 Precise Power Corporation Greatly prolonged period non-interruptible power supply system
DE3338879C2 (de) * 1983-10-24 1986-11-13 Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf Druckgasbehälter
US4690695A (en) * 1986-04-10 1987-09-01 Union Carbide Corporation Enhanced gas separation process
US4925464A (en) * 1988-11-17 1990-05-15 Ryder International Corporation Fluid flow switching valve assembly and system
US4971522A (en) * 1989-05-11 1990-11-20 Butlin Duncan M Control system and method for AC motor driven cyclic load
EP0525521A1 (en) * 1991-08-01 1993-02-03 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Gas separator system
US5495160A (en) * 1993-12-06 1996-02-27 Reliance Electric Company Digital sine wave generator and motor controller
US5435836A (en) * 1993-12-23 1995-07-25 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen recovery by adsorbent membranes
US5631545A (en) * 1994-06-29 1997-05-20 Electric Power Research Institute, Inc. Apparatus and method for regulating a power line using frequency domain self-synchronization control
US5593478A (en) * 1994-09-28 1997-01-14 Sequal Technologies, Inc. Fluid fractionator
US5668457A (en) * 1995-06-30 1997-09-16 Martin Marietta Corporation Variable-frequency AC induction motor controller
US5669960A (en) * 1995-11-02 1997-09-23 Praxair Technology, Inc. Hydrogen generation process
US6063161A (en) * 1996-04-24 2000-05-16 Sofinoy Societte Financiere D'innovation Inc. Flow regulated pressure swing adsorption system
US5808441A (en) * 1996-06-10 1998-09-15 Tecumseh Products Company Microprocessor based motor control system with phase difference detection
US5807423A (en) * 1996-09-27 1998-09-15 The Boc Group, Inc. Process and apparatus for gas separation
US5753010A (en) * 1996-10-28 1998-05-19 Air Products And Chemicals, Inc. Hydrogen recovery by pressure swing adsorption integrated with adsorbent membranes
US6056804A (en) * 1997-06-30 2000-05-02 Questor Industries Inc. High frequency rotary pressure swing adsorption apparatus
JP3612175B2 (ja) * 1997-07-15 2005-01-19 株式会社日立製作所 筒内噴射エンジンの燃料圧力制御装置
US6013385A (en) * 1997-07-25 2000-01-11 Emprise Corporation Fuel cell gas management system
JP4708562B2 (ja) * 1997-12-01 2011-06-22 ウエストエアー・テクノロジーズ・インコーポレイテッド モジュール圧力スイング吸収装置
JP3997318B2 (ja) * 1998-02-16 2007-10-24 株式会社サタコ ポンプの制御方法及び制御装置
US5986438A (en) * 1998-04-21 1999-11-16 Heller-Dejulio Corporation Rotary induction machine having control of secondary winding impedance
US6066898A (en) * 1998-08-14 2000-05-23 Alliedsignal Inc. Microturbine power generating system including variable-speed gas compressor
DE19859654A1 (de) * 1998-12-15 2000-06-29 Mannesmann Ag Vorrichtung zum Speichern von Druckgas
EP1029577B1 (en) * 1999-02-19 2006-04-26 Teijin Limited Apparatus for producing oxygen enhanced gas from air
WO2000076628A1 (en) * 1999-06-09 2000-12-21 Questair Technologies Inc. Rotary pressure swing adsorption apparatus
CA2274318A1 (en) * 1999-06-10 2000-12-10 Questor Industries Inc. Pressure swing adsorption with axial or centrifugal compression machinery
US6311719B1 (en) * 1999-08-10 2001-11-06 Sequal Technologies, Inc. Rotary valve assembly for pressure swing adsorption system
JP3721947B2 (ja) * 2000-05-30 2005-11-30 日産自動車株式会社 燃料電池システムの制御装置
US6572837B1 (en) * 2000-07-19 2003-06-03 Ballard Power Systems Inc. Fuel processing system
AU2603902A (en) * 2000-12-05 2002-06-18 Texaco Development Corp Apparatus and method for heating catalyst for start-up of a compact fuel processor
US6471744B1 (en) * 2001-08-16 2002-10-29 Sequal Technologies, Inc. Vacuum-pressure swing absorption fractionator and method of using the same
US6770391B2 (en) 2001-09-04 2004-08-03 General Motors Corporation Hydrogen sensor for fuel processors of a fuel cell
US6595757B2 (en) * 2001-11-27 2003-07-22 Kuei-Hsien Shen Air compressor control system
US7128103B2 (en) * 2002-01-22 2006-10-31 Proton Energy Systems, Inc. Hydrogen fueling system
US6619336B2 (en) * 2002-02-14 2003-09-16 Air Products And Chemicals, Inc. System and method for dispensing pressurized gas
US20030182944A1 (en) * 2002-04-02 2003-10-02 Hoffman John S. Highly supercharged gas-turbine generating system
US7037483B2 (en) * 2002-04-23 2006-05-02 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Process for producing high-pressure hydrogen and system for producing high-pressure hydrogen
CA2389116A1 (en) * 2002-06-05 2003-12-05 Kodjo Agbossou Control system for a renewable energy system
JP2004079262A (ja) * 2002-08-13 2004-03-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水素供給システム及び移動式水素製造装置
JP2004116544A (ja) 2002-09-24 2004-04-15 Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd 水素供給ステーション及びその制御方法
US20040166746A1 (en) * 2003-02-25 2004-08-26 Krietzman Mark H. Electric personal water craft
JP4036197B2 (ja) * 2003-04-03 2008-01-23 株式会社デンソー 燃料供給ポンプ
JP4629683B2 (ja) * 2004-02-05 2011-02-09 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 電気式ブーストアプリケーション用電動機制御およびドライバ
US7028671B2 (en) * 2004-08-20 2006-04-18 General Motors Corporations Fuel return systems

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3236221A (en) * 1963-11-12 1966-02-22 Lear Jet Corp Fuel supply control system
JPS5340601A (en) * 1976-08-16 1978-04-13 World Energy System Method of operating collecting apparatus for hydrocarbon or other matters
JPS6419986A (en) * 1987-07-10 1989-01-24 Mitsubishi Electric Corp Soft starting circuit for motor
JPH09503375A (ja) * 1993-07-15 1997-03-31 イーコンエレクトリック・オブ・ノース・アメリカ・インコーポレーテッド 電気モータのための効率的制御システム
JPH10504177A (ja) * 1994-08-11 1998-04-14 ウェスチングハウス・エレクトリック・コーポレイション 普及型高速電力潮流コントローラ
JPH08116676A (ja) * 1994-10-17 1996-05-07 Ebara Densan:Kk 可変周波数電源装置
JPH08317680A (ja) * 1995-04-04 1996-11-29 Switched Reluctance Drives Ltd 切り換えリラクタンス機械用制御システムおよび制御方法
JP2000272901A (ja) * 1999-01-18 2000-10-03 Osaka Gas Co Ltd オンサイト型水素製造装置
JP2000281308A (ja) * 1999-03-30 2000-10-10 Fuji Electric Co Ltd 水素発生装置とその運転方法
JP2003293962A (ja) * 2002-03-26 2003-10-15 Copeland Corp 燃料ガス圧縮システム
US20040020188A1 (en) * 2002-08-05 2004-02-05 Kramer Dennis A. Method and apparatus for generating pressurized air by use of reformate gas from a fuel reformer
JP2004124148A (ja) * 2002-10-01 2004-04-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発生水素の圧力制御方法及び水素発生装置
JP2006501416A (ja) * 2002-10-04 2006-01-12 フュエルメーカー・コーポレイション 気体燃料で作動する自動車に燃料補給するための住宅用圧縮器
JP2004247290A (ja) * 2003-01-21 2004-09-02 Honda Motor Co Ltd 水素供給装置
JP2004352510A (ja) * 2003-05-26 2004-12-16 Honda Motor Co Ltd 純水素製造装置
JP2005008434A (ja) * 2003-06-16 2005-01-13 Honda Motor Co Ltd 燃料ガス発生方法及び装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012147317A1 (ja) * 2011-04-26 2012-11-01 パナソニック株式会社 水素生成装置、燃料電池システム、及びその運転方法
JP5230849B2 (ja) * 2011-04-26 2013-07-10 パナソニック株式会社 水素生成装置、燃料電池システム、及びその運転方法
JP2021088481A (ja) * 2019-12-04 2021-06-10 東京瓦斯株式会社 水素製造装置
JP7269161B2 (ja) 2019-12-04 2023-05-08 東京瓦斯株式会社 水素製造装置

Also Published As

Publication number Publication date
AU2005316725B2 (en) 2011-08-18
US20080005964A1 (en) 2008-01-10
CN101443110A (zh) 2009-05-27
CA2590485A1 (en) 2006-06-22
CN104085856A (zh) 2014-10-08
JP5225684B2 (ja) 2013-07-03
EP1835989A4 (en) 2011-05-25
WO2006065672A2 (en) 2006-06-22
WO2006065672A3 (en) 2009-04-23
EP1835989A2 (en) 2007-09-26
AU2005316725A1 (en) 2006-06-22
EP1835989B1 (en) 2014-01-15
CA2590485C (en) 2013-11-05
US7892304B2 (en) 2011-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5225684B2 (ja) 水素製造装置の圧縮機用モーターの速度を制御する方法
US7988751B2 (en) Method for producing hydrogen
JP2008524106A (ja) 水素を製造する装置及び方法
US7763085B2 (en) Apparatus for producing hydrogen
JP5134532B2 (ja) 水素製造システムおよび当該システムにおけるオフガスの流量制御方法
MXPA06013098A (es) Proceso de generacion de hidrogeno usando oxidacion parcial/reforma de vapor.
CA2829539C (en) Hydrogen generation processes and apparatus and control system
AU2011203500B2 (en) Apparatus and method for producing hydrogen
US7427304B2 (en) Fuel gas manufacturing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111020

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111101

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120201

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120208

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120301

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120308

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120402

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120409

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120501

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120724

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121126

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20130128

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130215

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130313

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160322

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees