JP2011213559A - Reformed gas or hydrogen production system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system which is not lowered in producing efficiency when a reformed gas or hydrogen is produced by using recovery heat from a corrosive gas such as waste combustion exhaust gas and a high-temperature fluid at such a temperature that the reforming temperature cannot be sufficiently high.SOLUTION: The reformed gas or hydrogen production system comprises a reformer 10 which is installed in a flow passage of a high-temperature fluid, into which a charging material containing at least one of a hydrocarbon, an ether and an alcohol, and steam are made to flow, and which generates a reformed gas including hydrogen by steam-reforming using the heat of the high-temperature fluid, wherein the system comprises a hydrogen separator 16 for separating hydrogen from exhaust gas of the reformer or gas modified from the exhaust gas, and a material after the hydrogen separation is made to flow into the reformer.

Description

本発明の実施形態は、廃棄物処理の排熱を利用して改質ガスあるいは水素を製造する改質ガスあるいは水素の製造システムに関する。   Embodiments described herein relate generally to a reformed gas or hydrogen production system that produces reformed gas or hydrogen using waste heat from waste treatment.

従来の水素製造システムに、廃棄物処理の排熱を利用するシステムがある。図25は、廃棄物処理の排熱を利用した水素製造システムの一例を示している。図25において、各物質の搬送に利用される機器等(ポンプ等)は図示を省略している。   Conventional hydrogen production systems include systems that use waste heat from waste treatment. FIG. 25 shows an example of a hydrogen production system using waste heat from waste treatment. In FIG. 25, illustrations of devices and the like (pumps and the like) used for conveying each substance are omitted.

図25を用いて、第1の従来例である水素製造システムについて説明する。図25に示す水素製造システムは、焼却炉1を備え、焼却炉1に一般廃棄物などの処理したい廃棄物2と燃焼用空気3を流入させ、廃棄物2を燃焼する。焼却炉1では、燃焼によって灰4と第1の燃焼排ガス23が発生し、灰4は焼却炉1から排出される。焼却炉1は、内部にボイラ6を有している。ボイラ6は、流入するボイラ給水7を第1の燃焼排ガス23によって加熱して蒸発させ、ボイラ蒸気5として流出させる。   A hydrogen production system as a first conventional example will be described with reference to FIG. The hydrogen production system shown in FIG. 25 includes an incinerator 1, and waste 2 to be treated such as general waste and combustion air 3 are introduced into the incinerator 1 to burn the waste 2. In the incinerator 1, the ash 4 and the first combustion exhaust gas 23 are generated by combustion, and the ash 4 is discharged from the incinerator 1. The incinerator 1 has a boiler 6 inside. The boiler 6 heats and evaporates the boiler feed water 7 that flows in by the first combustion exhaust gas 23, and flows it out as boiler steam 5.

このボイラ6は、節炭器、蒸発器、過熱器等から構成されており、ボイラ蒸気5は熱利用先に熱を渡すことで冷却されて水になり、循環して再びボイラ給水7とすることができるが、図示を省略している。なお、ボイラ蒸気5を発電機に接続した蒸気タービンに流すことで、発電してから圧力温度ともに低下した蒸気タービンの排気蒸気を河川水や大気を用いた復水器で冷却して水にしてボイラ給水7にする廃棄物発電の構成もあるが、図示を省略している。   The boiler 6 is composed of a economizer, an evaporator, a superheater, and the like. The boiler steam 5 is cooled by passing heat to a heat utilization destination to become water, and circulates again as boiler feed water 7. Although not shown, the illustration is omitted. By flowing the boiler steam 5 through the steam turbine connected to the generator, the steam steam exhaust steam, whose pressure and temperature has decreased since power generation, is cooled by a condenser using river water or air to form water. Although there is a configuration of waste power generation to be the boiler feed water 7, the illustration is omitted.

燃焼排ガス23は、熱を与えた分、温度低下し、焼却炉排ガス8となって流出し、バグフィルタ流入ガス9となるが、バグフィルタ以降については図示を用いた説明を省略する。   The temperature of the combustion exhaust gas 23 is decreased by the amount of heat applied, and flows out as the incinerator exhaust gas 8 and becomes the bag filter inflow gas 9.

焼却炉1は、内部に改質触媒を内蔵した改質器10を備えている。図25に示す水素製造システムでは、改質器10に、投入物である都市ガス12と蒸気13を混合した改質原料11を流入させる。都市ガス12は、ほとんどの成分がメタンをはじめとする炭化水素である。都市ガス12は、脱硫器によって脱硫された状態の都市ガスであるが、脱硫器の図示は省略している。改質原料11は、燃焼排ガス25により加熱され、水蒸気改質し、改質ガス17となって流出する。主な改質反応は、メタンと蒸気が、一酸化炭素と水素に変化する反応である。改質ガス17は、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、蒸気、メタン等から構成される。   The incinerator 1 includes a reformer 10 that incorporates a reforming catalyst therein. In the hydrogen production system shown in FIG. 25, the reforming raw material 11 in which the city gas 12 and the steam 13 which are the inputs are mixed is caused to flow into the reformer 10. Most of the components of the city gas 12 are hydrocarbons including methane. The city gas 12 is city gas that has been desulfurized by the desulfurizer, but the desulfurizer is not shown. The reforming raw material 11 is heated by the combustion exhaust gas 25, undergoes steam reforming, and flows out as reformed gas 17. The main reforming reaction is a reaction in which methane and steam are converted into carbon monoxide and hydrogen. The reformed gas 17 is composed of carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, steam, methane, and the like.

また、水素製造システムは、図25に示すように、一酸化炭素変成器19、二酸化炭素分離器15及び水素分離器16を備えている。   Moreover, the hydrogen production system includes a carbon monoxide converter 19, a carbon dioxide separator 15, and a hydrogen separator 16, as shown in FIG.

改質器10から流出した改質ガス17は、一酸化炭素変成器19に流入し、一酸化炭素変成器19にて適当な温度状態に調整される。図25に示す一酸化炭素変成器19は、温度調整機能を具備しているが、熱源については図示を省略している。一酸化炭素変成器19において、一酸化炭素の多くは蒸気と反応し、二酸化炭素に変化すると同時に、蒸気は水素に変化する。一酸化炭素と蒸気との反応で得られた変成ガス18は一酸化炭素変成器19から二酸化炭素分離器15に流出する。   The reformed gas 17 flowing out from the reformer 10 flows into the carbon monoxide converter 19 and is adjusted to an appropriate temperature state by the carbon monoxide converter 19. The carbon monoxide transformer 19 shown in FIG. 25 has a temperature adjustment function, but the illustration of the heat source is omitted. In the carbon monoxide converter 19, most of the carbon monoxide reacts with the steam and changes to carbon dioxide, and at the same time, the steam changes to hydrogen. The modified gas 18 obtained by the reaction of carbon monoxide and steam flows out from the carbon monoxide converter 19 to the carbon dioxide separator 15.

二酸化炭素分離器15は、変成ガス18から二酸化炭素21を分離し、二酸化炭素21以外の分離済みガス22を水素分離器16に流出させる。二酸化炭素分離器15にて二酸化炭素21を分離する方法は複数あるが、例えば熱炭酸カリウム方式を用いる。   The carbon dioxide separator 15 separates the carbon dioxide 21 from the modified gas 18 and causes the separated gas 22 other than the carbon dioxide 21 to flow out to the hydrogen separator 16. Although there are a plurality of methods for separating the carbon dioxide 21 by the carbon dioxide separator 15, for example, a hot potassium carbonate method is used.

水素分離器16は、分離済みガス22を水素14と水素以外のガス20に分離する。水素分離器16で分離された水素14は、燃料電池、水素エンジン、水素燃料タービンの燃料、冷媒水素として利用することができる。また、分離済みガス22から水素14を水素分離器16で分離せず、一酸化炭素や水素を含む混合ガスのままでも、エンジンや燃焼タービンの燃料に使用することもできる。   The hydrogen separator 16 separates the separated gas 22 into hydrogen 14 and a gas 20 other than hydrogen. The hydrogen 14 separated by the hydrogen separator 16 can be used as fuel for a fuel cell, a hydrogen engine, a hydrogen fuel turbine, or refrigerant hydrogen. Further, the hydrogen 14 is not separated from the separated gas 22 by the hydrogen separator 16 but can be used as a fuel for an engine or a combustion turbine as it is as a mixed gas containing carbon monoxide and hydrogen.

次に、図26を用いて、第2の従来例である水素製造システムについて説明する。図26に示す水素製造システムは、図25を用いて上述した水素製造システムの一部を改良した構成であるため、図25と同一の構成には同一の符号を付して説明し、異なる部分のみ説明する。また、図26においても、図25と同様に各物質の搬送に利用される機器等は図示を省略している。   Next, a hydrogen production system as a second conventional example will be described with reference to FIG. Since the hydrogen production system shown in FIG. 26 has a configuration obtained by improving a part of the hydrogen production system described above with reference to FIG. 25, the same components as those in FIG. Only explained. Also, in FIG. 26, as in FIG. 25, equipment and the like used for transporting each substance are not shown.

図26に示す水素製造システムは、ボイラ蒸気5を分岐し、分岐蒸気24を得た後、減圧弁25で、都市ガス12と同じ又は近い圧力まで減圧し、都市ガス12と混合する蒸気13とする。ボイラ蒸気5は、熱利用先に熱を渡すことで冷却されて水になり、循環しボイラ給水7の一部になる。ボイラ給水7に循環する水に、分岐蒸気24と同じ流量の補給水を合流させ、ボイラ給水7とするが、図示は省略する。   The hydrogen production system shown in FIG. 26 divides the boiler steam 5 to obtain the branched steam 24, and then the decompression valve 25 decompresses the steam to the same or close pressure as the city gas 12, and the steam 13 mixed with the city gas 12 To do. The boiler steam 5 is cooled by passing heat to a heat utilization destination, becomes water, circulates, and becomes part of the boiler feed water 7. Supply water having the same flow rate as that of the branch steam 24 is joined to the water circulating in the boiler feed water 7 to form the boiler feed water 7, but the illustration is omitted.

水蒸気改質反応を用いた水素製造では、軟水装置を通した水から発生させた蒸気が必要なので、水をポンプで搬送し、軟水装置を通し加熱によって発生させた蒸気が必要になる。図26に示す水素製造システムでは、軟水装置を通した水であるボイラ給水7から発生させたボイラ蒸気5の一部である、分岐蒸気24を用いることで、適切な蒸気を容易に導入することができる。   In hydrogen production using a steam reforming reaction, steam generated from water that has passed through a soft water device is necessary, and therefore, steam generated by heating through a soft water device by transporting water is required. In the hydrogen production system shown in FIG. 26, it is possible to easily introduce appropriate steam by using the branch steam 24 that is a part of the boiler steam 5 generated from the boiler feed water 7 that is water that has passed through the water softener. Can do.

続いて、図27を用いて、第3の従来例である圧力スイング吸着分離法を用いた水素製造システムの一例について説明する。図27に示す水素製造システムは、図26を用いて上述した水素製造システムの一部を改良した構成であるため、図26と同一の符号を付して説明し、異なる部分のみを説明する。また、図27においても、他と同様に各物質の搬送に利用される機器等は図示を省略している。   Subsequently, an example of a hydrogen production system using a pressure swing adsorption separation method as a third conventional example will be described with reference to FIG. Since the hydrogen production system shown in FIG. 27 has a configuration obtained by improving a part of the hydrogen production system described above with reference to FIG. 26, the same reference numerals as those in FIG. Also, in FIG. 27, the equipment and the like used for transporting each substance is not shown in the same manner as the others.

図27に示す水素製造システムの水素分離器16は、第1の気液分離器54、圧縮機30、冷却器32、第2の気液分離器38及び吸収塔である水素分離器40で構成されている。水素分離器40は吸収塔であり、複数の吸収塔を交換しながら水素を分離するが、図27では、便宜的に1つの装置として図示している。   The hydrogen separator 16 of the hydrogen production system shown in FIG. 27 includes a first gas-liquid separator 54, a compressor 30, a cooler 32, a second gas-liquid separator 38, and a hydrogen separator 40 that is an absorption tower. Has been. The hydrogen separator 40 is an absorption tower and separates hydrogen while exchanging a plurality of absorption towers. In FIG. 27, the hydrogen separator 40 is illustrated as one apparatus for convenience.

二酸化炭素分離器15から流出した分離済みガス22は、第1の気液分離器54に流入する。第1の気液分離器54は、分離済みガス22を第1の液体29と第1の気体55に分離し、第1の気体55は圧縮機30に流出する。   The separated gas 22 flowing out from the carbon dioxide separator 15 flows into the first gas-liquid separator 54. The first gas-liquid separator 54 separates the separated gas 22 into the first liquid 29 and the first gas 55, and the first gas 55 flows out to the compressor 30.

圧縮機30は、第1の気体55を例えば1MPa強まで昇圧し、昇圧ガス31にする。昇圧ガス31は、圧縮過程により高温になっており、圧縮機30は、昇圧ガス31を冷却器32に流出させる。冷却器32は、第1の冷媒33により、昇圧ガス31を例えば40℃まで冷却し、その後、昇圧ガス31は冷却済み気体34として第2の気液分離器38に流入する。   The compressor 30 raises the pressure of the first gas 55 to, for example, a little over 1 MPa, and turns it into a pressurized gas 31. The pressurization gas 31 becomes high temperature due to the compression process, and the compressor 30 causes the pressurization gas 31 to flow out to the cooler 32. The cooler 32 cools the pressurization gas 31 to, for example, 40 ° C. with the first refrigerant 33, and then the pressurization gas 31 flows into the second gas-liquid separator 38 as the cooled gas 34.

第2の気液分離器38は、冷却済み気体34を第2の液体56と第2の気体39に分離し、第2の気体39は高圧状態で吸収塔である水素分離器40に流入する。   The second gas-liquid separator 38 separates the cooled gas 34 into a second liquid 56 and a second gas 39, and the second gas 39 flows into the hydrogen separator 40, which is an absorption tower, in a high-pressure state. .

吸収塔である水素分離器40内の吸着剤には水素以外のガス20に含まれる物質が吸着し、水素14は通過する。水素分離器40で十分に水素以外のガス20中の物質を吸着した吸着剤から吸着した物質を脱着するため、第2の気体39を流通する吸着塔と流通しない吸着塔とを交換した後、吸着し終わった吸着塔の内部を、例えば大気圧といった低い圧力に低下させる。吸着された物質である、水素以外のガス20中の物質は吸着剤から脱着し放出される。脱着した後、第2の気体39を流通させる吸着塔と、第2の気体39を流通させずに脱着させる吸着塔とを交換する。これを繰り返し、第2の気体39から水素14を分離する。   Substances contained in the gas 20 other than hydrogen are adsorbed to the adsorbent in the hydrogen separator 40 which is an absorption tower, and the hydrogen 14 passes. In order to desorb the substance adsorbed from the adsorbent that has sufficiently adsorbed the substance in the gas 20 other than hydrogen by the hydrogen separator 40, the adsorption tower that circulates the second gas 39 and the adsorption tower that does not circulate are exchanged. The inside of the adsorption tower after adsorption is lowered to a low pressure such as atmospheric pressure. Substances in the gas 20 other than hydrogen, which are adsorbed substances, are desorbed and released from the adsorbent. After desorption, the adsorption tower for circulating the second gas 39 and the adsorption tower for desorption without circulating the second gas 39 are exchanged. This is repeated to separate the hydrogen 14 from the second gas 39.

第1の液体29と第2の液体56の多くは水(H2O)だが、水に溶解している可燃成分である水素、一酸化炭素、メタン等を未燃状態のまま外界に放出すべきでない。また、水素分離効率は100%でない事もあり、水素以外のガス20も一酸化炭素、メタン等の可燃成分を含んでおり同様である。そこで、第1の液体29と第2の液体56と水素以外のガス20を、戻り流体41として焼却炉1に流入させ燃焼する。 Although most of the first liquid 29 and the second liquid 56 are water (H 2 O), hydrogen, carbon monoxide, methane, etc., which are combustible components dissolved in water, are released to the outside in an unburned state. Should not. In addition, the hydrogen separation efficiency may not be 100%, and the gas 20 other than hydrogen also contains combustible components such as carbon monoxide and methane. Therefore, the first liquid 29, the second liquid 56, and the gas 20 other than hydrogen flow into the incinerator 1 as the return fluid 41 and burn.

さらに、図28を用いて、第4の従来例である改質ガス製造システムについて説明する。図28に示す水素製造システムは、水素の分離を必要とせず、一酸化炭素と水素の混合ガスを製造するシステムである。以下では、図26と同一の構成には同一の符号を付して説明し、異なる部分のみ説明する。また、図28においても、他と同様に各物質の搬送に利用されるライン等は図示を省略している。   Further, a reformed gas production system as a fourth conventional example will be described with reference to FIG. The hydrogen production system shown in FIG. 28 is a system for producing a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen without requiring separation of hydrogen. In the following description, the same components as those in FIG. 26 are denoted by the same reference numerals, and only different portions are described. Also in FIG. 28, lines and the like used for transporting each substance are omitted as in the other cases.

図28に示す改質ガス製造システムは、改質ガス17に対して処理をしない。改質ガス17は、一酸化炭素や水素ではない物質も含んでいる。水素の純度を上げる必要がなく水素製造のみが目的である場合は、一酸化炭素変成過程はなくてもよい。また、一酸化炭素変成過程がなければ、二酸化炭素分離過程もなくてもよい。転化率が100%で、かつ都市ガス12中の炭素原子と蒸気13のモル数比が適切であれば、改質ガス17は水素と一酸化炭素で構成されることになるが、蒸気13を多めとすると、改質ガス17に蒸気13の一部が含まれる。このとき、改質ガス17は蒸気13の一部を含んでいるが、一酸化炭素と水素を含むガス71であり、即ち製造ガスである。この蒸気13の一部を気液分離器によって水として分離する事もできるが、図28では図示を省略する。   The reformed gas production system shown in FIG. 28 does not process the reformed gas 17. The reformed gas 17 also contains substances that are not carbon monoxide or hydrogen. If it is not necessary to increase the purity of hydrogen and only hydrogen production is intended, there is no need for a carbon monoxide transformation process. Further, if there is no carbon monoxide transformation process, there may be no carbon dioxide separation process. If the conversion rate is 100% and the molar ratio of carbon atoms and steam 13 in the city gas 12 is appropriate, the reformed gas 17 will be composed of hydrogen and carbon monoxide. If it is larger, a part of the steam 13 is included in the reformed gas 17. At this time, the reformed gas 17 contains a part of the steam 13 but is a gas 71 containing carbon monoxide and hydrogen, that is, a production gas. A part of the vapor 13 can be separated as water by a gas-liquid separator, but the illustration is omitted in FIG.

なお、都市ガス12に相当する物質は、炭化水素、エーテル又はアルコールのいずれか1つ以上を含む流体であればよく、焼却炉1は、腐食性の有無と無関係に、高温流体の流路であればよい。   The substance corresponding to the city gas 12 may be a fluid containing any one or more of hydrocarbons, ethers, and alcohols. The incinerator 1 is a high-temperature fluid flow path regardless of the presence or absence of corrosiveness. I just need it.

ごみ焼却炉1内に設置した改質器10の表面は、ごみ燃焼排ガス23に曝されているが、ごみ燃焼排ガス23は腐食性ガスかつ高温ガスであるため、改質器10の材料が腐食しやすい。ごみ焼却炉環境における炭素鋼の腐食速度の温度依存性、例えばボイラ6の蒸発管に一般に使用されている金属における管壁温度と腐食による侵食度の関係を図29に示すが、改質器10も同様である。図29に示すように、500〜700℃は溶融塩腐食が激しい高温腐食温度域であり、表面温度が高温腐食温度域ならば、溶融塩腐食による減肉が極めて激しい。   The surface of the reformer 10 installed in the waste incinerator 1 is exposed to the waste combustion exhaust gas 23. Since the waste combustion exhaust gas 23 is a corrosive gas and a high temperature gas, the material of the reformer 10 is corroded. It's easy to do. FIG. 29 shows the temperature dependence of the corrosion rate of carbon steel in a waste incinerator environment, for example, the relationship between the tube wall temperature and the degree of erosion caused by corrosion in a metal generally used for the evaporator 6 of the boiler 6. Is the same. As shown in FIG. 29, the temperature range from 500 to 700 ° C. is a high temperature corrosion temperature range where the molten salt corrosion is severe, and if the surface temperature is the high temperature corrosion temperature range, the metal loss due to the molten salt corrosion is extremely severe.

表面温度を高温腐食温度域より低くなるように、ボイラ6により冷却され排ガス温度がより低くなっている排ガス流路部分に改質器10を設置したり、改質器10内を流通する作動流体すなわち改質原料11の流量を増やしたりすることは可能だが、表面温度が低いと改質器10内を流通する作動流体の温度も低くなる。ボイラ6の蒸発管では表面温度を高温腐食温度域より低温側に回避するので、製造蒸気温度が低くなるだけで済む。   The reformer 10 is installed in the exhaust gas flow path portion that is cooled by the boiler 6 and the exhaust gas temperature is lower so that the surface temperature becomes lower than the high temperature corrosion temperature range, or the working fluid that circulates in the reformer 10 That is, it is possible to increase the flow rate of the reforming raw material 11, but if the surface temperature is low, the temperature of the working fluid flowing through the reformer 10 is also low. In the evaporation pipe of the boiler 6, the surface temperature is avoided to be lower than the high temperature corrosion temperature range, so that only the production steam temperature needs to be lowered.

しかし、改質器10の場合は改質温度が低くなると、都市ガス12の転化率が低くなり、水素14の製造効率が低下する。また、高温腐食温度域より低温域に設置すると、都市ガス12が同じ流量の場合の製造水素量は数割低減する。   However, in the case of the reformer 10, when the reforming temperature is lowered, the conversion rate of the city gas 12 is lowered and the production efficiency of the hydrogen 14 is lowered. Moreover, if it installs in a low temperature range rather than a high temperature corrosion temperature range, the amount of hydrogen produced when the city gas 12 has the same flow rate is reduced by several tens.

金属とは異なりセラミックは腐食しないが、例えば代表的なセラミックであるSiCは燃焼排ガス23中のダストに含まれるNa2Oと化学反応するため使用できない。 Unlike metals, ceramics do not corrode. For example, SiC, which is a typical ceramic, cannot be used because it chemically reacts with Na 2 O contained in dust in the flue gas 23.

仮に表面温度が800〜950℃ならば、付着物であるごみ燃焼排ガス23中のダストが溶融しないので、溶融塩腐食が充分に小さい。しかし金属は高温状態のまま充分な時間が経つと、クリープ強度が激しく低下し、温度が高いほど顕著であり、900℃の領域にて充分な強度のある金属は極めて高価である。   If the surface temperature is 800 to 950 ° C., the dust in the waste combustion exhaust gas 23 which is an adhering substance does not melt, so that the molten salt corrosion is sufficiently small. However, when a sufficient amount of time passes while the metal is in a high temperature state, the creep strength decreases drastically, and the higher the temperature, the more remarkable. The metal having sufficient strength in the 900 ° C. region is extremely expensive.

適切な金属を、高温腐食温度域より高温域にて使用したとしても、腐食速度は充分大きく、寿命は短い。また、改質器10の表面の1箇所でも局所的に温度が低く高温腐食温度域であると、その部分から浸食が激しく進む。さらに、局所的に温度が高いとその部分の強度が低下し、不具合が発生することもある。よって、高温腐食温度域より高温域にて使用する方法も現実的ではない。   Even if a suitable metal is used at a temperature higher than the high temperature corrosion temperature range, the corrosion rate is sufficiently large and the life is short. Further, if the temperature is locally low at one place on the surface of the reformer 10 and is in the high temperature corrosion temperature range, the erosion proceeds violently from that portion. Furthermore, when the temperature is locally high, the strength of the portion is lowered and a defect may occur. Therefore, a method of using in a temperature range higher than the high temperature corrosion temperature range is not realistic.

特開2007−191370号公報JP 2007-191370 A 特開2008−179487号公報JP 2008-179487 A

上述したように、従来の改質ガス製造システムや水素製造システムでは、廃棄物燃焼排ガスなどの腐食性ガスを利用する場合、温度に制約があるため、改質ガスあるいは水素の製造効率が低下する問題があった。   As described above, in the conventional reformed gas production system and hydrogen production system, when corrosive gas such as waste combustion exhaust gas is used, the production efficiency of reformed gas or hydrogen is reduced due to temperature limitation. There was a problem.

さらに、腐食性の有無と無関係に改質温度を充分に高くできない程度の高温流体は多くの工業プロセス等で存在しているが、この熱を用いた製造効率の高い改良ガスあるいは水素の製造システムが所望されている。   Furthermore, high-temperature fluids that cannot sufficiently raise the reforming temperature regardless of the presence or absence of corrosiveness exist in many industrial processes, etc., but the production system of improved gas or hydrogen with high production efficiency using this heat Is desired.

本発明は、上記課題に鑑み、本発明は、廃棄物燃焼排ガスなど、腐食性ガスや、改質温度を充分に高くできない程度の温度の高温流体からの回収熱を利用して改質ガスあるいは水素を製造する際の製造効率を向上させる改質ガスあるいは水素の製造システムを提供することを目的とする。   In view of the above-mentioned problems, the present invention uses a recovered gas from corrosive gas such as waste combustion exhaust gas or high-temperature fluid at a temperature at which the reforming temperature cannot be raised sufficiently. An object of the present invention is to provide a reformed gas or hydrogen production system that improves production efficiency when producing hydrogen.

上記の課題を解決するために、本発明の実施形態に係る改質ガス製造システムは、高温流体の流路に配置され、炭化水素、エーテルまたはアルコールの内、1つ以上を含む投入物とともに蒸気を流入すると、前記流路の高温流体の熱を用いた水蒸気改質によって水素を含む改質ガスを発生する改質器と、改質ガスまたは改質ガスを変化させたガスから水素を分離する水素分離器とを具備し、水素が分離された後の物質を前記改質器に流入させる。   In order to solve the above-described problems, a reformed gas production system according to an embodiment of the present invention is disposed in a flow path of a high-temperature fluid and steam together with an input containing one or more of hydrocarbon, ether or alcohol. , The reformer that generates the reformed gas containing hydrogen by steam reforming using the heat of the high-temperature fluid in the flow path, and the hydrogen is separated from the reformed gas or the gas whose reformed gas has been changed. A hydrogen separator, and the substance after the hydrogen is separated flows into the reformer.

本発明の第1実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on 1st Example of this invention. 第1実施例の変形例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on the modification of 1st Example. 本発明の第2実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on 2nd Example of this invention. 第2実施例の第1変形例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on the 1st modification of 2nd Example. 第2実施例の第2変形例に係る改質ガス製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the reformed gas manufacturing system which concerns on the 2nd modification of 2nd Example. 第3実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on 3rd Example. 第3実施例の変形例に係る改質ガス製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the reformed gas manufacturing system which concerns on the modification of 3rd Example. 第4実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on 4th Example. 第4実施例の変形例に係る改質ガス製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the reformed gas manufacturing system which concerns on the modification of 4th Example. 第5実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on 5th Example. 第5実施例の第1変形例に係る改質ガス製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the reformed gas manufacturing system which concerns on the 1st modification of 5th Example. 第5実施例の第2変形例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on the 2nd modification of 5th Example. 第13実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on 13th Example. 第13実施例の変形例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on the modification of 13th Example. 第15実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system concerning 15th Example. 第16実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on 16th Example. 第17実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system based on 17th Example. 第18実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system based on 18th Example. 第19実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system based on 19th Example. 第20実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on 20th Example. 第21実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on 21st Example. 第22実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system based on 22nd Example. 第23実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on 23rd Example. 第24実施例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on 24th Example. 第1の従来例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on a 1st prior art example. 第2の従来例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on a 2nd prior art example. 第3の従来例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on a 3rd prior art example. 第4の従来例に係る水素製造システムの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the hydrogen production system which concerns on a 4th prior art example. 腐食速度の温度依存性について説明する図である。It is a figure explaining the temperature dependence of a corrosion rate.

以下に、図面を用いて本発明の実施例に係る水素製造システム及び改質ガス製造システムについて説明する。以下の説明において、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、各図において、各物質の搬送に利用される機器等(ポンプ等)は、図示を省略している。なお、図25乃至図28を用いて上述した構成と同一の構成についても同一の符号を用いて説明する。   Hereinafter, a hydrogen production system and a reformed gas production system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Moreover, in each figure, the apparatus etc. (pump etc.) utilized for conveyance of each substance are abbreviate | omitting illustration. Note that the same components as those described above with reference to FIGS. 25 to 28 will be described using the same reference numerals.

〈第1実施例〉
図1を用いて、本発明の第1実施例に係る水素製造システムについて説明する。図1に示す水素製造システムは、焼却炉1を備え、焼却炉1に廃棄物2と燃焼用空気3を流入させ、廃棄物2を燃焼する。焼却炉1では、燃焼によって灰4と第1の燃焼排ガス23が発生し、灰4は焼却炉1から排出される。焼却炉1はボイラ6を有し、ボイラ6はボイラ給水7をボイラ蒸気5として流出させる。また、燃焼排ガス23は、熱を与えて温度低下し、焼却炉排ガス8となって流出する。
<First embodiment>
A hydrogen production system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hydrogen production system shown in FIG. 1 includes an incinerator 1, and waste 2 and combustion air 3 are introduced into the incinerator 1 to burn the waste 2. In the incinerator 1, the ash 4 and the first combustion exhaust gas 23 are generated by combustion, and the ash 4 is discharged from the incinerator 1. The incinerator 1 has a boiler 6, and the boiler 6 causes boiler feed water 7 to flow out as boiler steam 5. Further, the combustion exhaust gas 23 is heated to lower the temperature and flows out as incinerator exhaust gas 8.

焼却炉1は、改質触媒を内蔵し、流入する都市ガス12及び蒸気13を混合した改質原料11を改質する改質器10を有している。図1に示すように、第1実施例に係る水素製造システムでは、都市ガス12に混合する蒸気13として、ボイラ6から流出するボイラ蒸気5を利用している。   The incinerator 1 has a reformer 10 that contains a reforming catalyst and reforms the reforming raw material 11 in which the city gas 12 and the steam 13 that flow in are mixed. As shown in FIG. 1, in the hydrogen production system according to the first embodiment, boiler steam 5 flowing out from the boiler 6 is used as the steam 13 mixed with the city gas 12.

また、第1実施例に係る水素製造システムは、図1に示すように、改質ガス17から一酸化炭素を二酸化炭素に変化させる一酸化炭素変成器19と、一酸化炭素変成器19で得られた変成ガス18から二酸化炭素21を分離する二酸化炭素分離器15と、二酸化炭素分離器15で二酸化炭素が分離された分離済みガス22から水素14を分離する水素分離器16を備えている。   Further, as shown in FIG. 1, the hydrogen production system according to the first embodiment is obtained by a carbon monoxide converter 19 that changes carbon monoxide from the reformed gas 17 to carbon dioxide, and a carbon monoxide converter 19. A carbon dioxide separator 15 that separates carbon dioxide 21 from the transformed gas 18 is provided, and a hydrogen separator 16 that separates hydrogen 14 from the separated gas 22 from which carbon dioxide has been separated by the carbon dioxide separator 15.

第1実施例に係る水素製造システムでは、水素分離器16で水素14が分離された水素以外のガス20を改質器10に流入させる。図1に示す例では、水素分離器16から流出する水素以外のガス20を都市ガス12に混合しているが、水素の混合はどの時点でもよく、都市ガス12と蒸気13とを混合した改質原料11にガス20を合流しても良いし、都市ガス12と混合前の蒸気13にガス20を混合してもよい。   In the hydrogen production system according to the first embodiment, a gas 20 other than hydrogen from which hydrogen 14 has been separated by the hydrogen separator 16 is caused to flow into the reformer 10. In the example shown in FIG. 1, the gas 20 other than hydrogen flowing out from the hydrogen separator 16 is mixed with the city gas 12, but the hydrogen may be mixed at any point in time, and the city gas 12 and the steam 13 may be mixed. The gas 20 may be merged with the raw material 11, or the gas 20 may be mixed with the city gas 12 and the steam 13 before mixing.

例えば、図26で図示した第2の従来例のままで改質器10における改質温度を充分低くすると、転化率が低下するため、改質ガス17中の水素は少ない。したがって、未転化のメタンが多く、炭化水素であるエタンも発生する。そのため、水素以外のガス20にも、メタンとエタンが多くなり、図27に示した第3の従来例のように焼却炉1に流入させるなど、水素製造に使用されないこととなる。   For example, if the reforming temperature in the reformer 10 is sufficiently lowered with the second conventional example shown in FIG. 26, the conversion rate decreases, so that the hydrogen in the reformed gas 17 is small. Therefore, there is a large amount of unconverted methane, and ethane, which is a hydrocarbon, is also generated. Therefore, methane and ethane also increase in the gas 20 other than hydrogen and are not used for hydrogen production, such as flowing into the incinerator 1 as in the third conventional example shown in FIG.

第1実施例に係る水素製造システムでは、水素以外のガス20を改質器10に戻す。この時、改質原料11が含む炭素原子のモル数は増えている。なお、水素以外のガス20のほとんどは炭化水素であり、一酸化炭素は微量なので、水蒸気改質反応が逆方向にシフトすることはない。また、水素以外のガス20に含まれる二酸化炭素は少ないので、一酸化炭素変成器19内部の反応の逆反応に相当する一酸化炭素発生もないとしてよい。   In the hydrogen production system according to the first embodiment, the gas 20 other than hydrogen is returned to the reformer 10. At this time, the number of moles of carbon atoms contained in the reforming raw material 11 is increasing. Since most of the gases 20 other than hydrogen are hydrocarbons and a small amount of carbon monoxide, the steam reforming reaction does not shift in the reverse direction. Further, since carbon dioxide contained in the gas 20 other than hydrogen is small, it may be considered that there is no generation of carbon monoxide corresponding to the reverse reaction of the reaction inside the carbon monoxide converter 19.

仮に、一酸化炭素変成器19や二酸化炭素分離器15が存在しなくても転化率が低い場合は、水素以外のガス20のほとんどは炭化水素なので、改質器10に流入する一酸化炭素や二酸化炭素は微量である。   If the conversion rate is low even if the carbon monoxide converter 19 and the carbon dioxide separator 15 are not present, most of the gases 20 other than hydrogen are hydrocarbons, so that carbon monoxide flowing into the reformer 10 Carbon dioxide is a trace amount.

水素分離器16の水素分離効率は100%ではないが、水素分離器16から流出する水素以外のガス20に含まれている水素はごく微量である。水素分離効率が低ければ、水素以外のガス20を改質器10に流入させることで、水素以外のガス20に含まれている水素を焼却炉1で燃焼させることがなくなるので、水素製造効率は向上する。   Although the hydrogen separation efficiency of the hydrogen separator 16 is not 100%, the amount of hydrogen contained in the gas 20 other than hydrogen flowing out from the hydrogen separator 16 is very small. If the hydrogen separation efficiency is low, the hydrogen contained in the gas 20 other than hydrogen is not combusted in the incinerator 1 by allowing the gas 20 other than hydrogen to flow into the reformer 10. improves.

改質器10における改質温度が低い分、転化率は低いが、図26に示した第2の従来例に係る水素製造システムと同じ量の水素14を製造するとき、必要になる都市ガス12の量は、ほぼ同一である。このとき、システム流路内を炭化水素が大量に循環することになる。なお、第2の従来例に係る水素製造システムと図1に示す第1実施例に係る水素製造システムとで、改質原料11が保有する炭素原子と蒸気13のモル流量比を同一とすると、都市ガス12と蒸気13のモル流量比は異なるため、蒸気13の流量を増やす事になる。   Since the reforming temperature in the reformer 10 is low, the conversion rate is low, but the necessary city gas 12 is required when producing the same amount of hydrogen 14 as the hydrogen production system according to the second conventional example shown in FIG. The amount of is approximately the same. At this time, a large amount of hydrocarbon circulates in the system flow path. In the hydrogen production system according to the second conventional example and the hydrogen production system according to the first embodiment shown in FIG. 1, if the molar flow rate ratio between the carbon atom and the steam 13 held in the reforming raw material 11 is the same, Since the molar flow rate ratio between the city gas 12 and the steam 13 is different, the flow rate of the steam 13 is increased.

例えば、図26に示した第2の従来例の水素製造システムでは、改質温度830℃で転化率0.95になり、図1に示す第1実施例に係る水素製造システムでは、改質温度420℃で転化率0.20となる。このとき、第1実施例に係る水素製造システムにおいて水素14の製造量に対する都市ガス12の必要量は、第2の従来例に係る水素製造システムの0.94倍となり、第2の従来技術の水素製造システムと同等あるいは低減され、改善される。さらに改質温度を低くしても、都市ガス12と蒸気13のモル流量比を調整すれば、都市ガス12の必要量は、第2の従来技術の水素製造システムとほとんど変わらない。ただし、第1実施例に係る水素製造システムでは、第2の従来技術の水素製造システムと比較して、システム流路内の炭化水素の循環量がより大量になる。   For example, in the second conventional hydrogen production system shown in FIG. 26, the conversion is 0.95 at the reforming temperature of 830 ° C., and in the hydrogen production system according to the first embodiment shown in FIG. The conversion becomes 0.20 at 420 ° C. At this time, in the hydrogen production system according to the first embodiment, the required amount of city gas 12 with respect to the production amount of hydrogen 14 is 0.94 times that of the hydrogen production system according to the second conventional example. Equivalent to, or reduced from, the hydrogen production system. Even if the reforming temperature is further lowered, if the molar flow ratio of the city gas 12 and the steam 13 is adjusted, the required amount of the city gas 12 is almost the same as that of the second conventional hydrogen production system. However, in the hydrogen production system according to the first embodiment, the circulation amount of hydrocarbons in the system flow path is larger than that in the second conventional hydrogen production system.

なお、図1に示す例では、改質器10を焼却炉1内部に設置し、燃焼排ガス23を利用するものとしているが、焼却炉1以外の場所に設置してもよい。即ち、燃焼排ガス23以外にも高温流体は多くの工業プロセス等で存在しているため、そのような高温流体の流路内部に改質器10を設置し、水素を製造しても同様である。   In the example shown in FIG. 1, the reformer 10 is installed inside the incinerator 1 and the combustion exhaust gas 23 is used, but it may be installed in a place other than the incinerator 1. That is, since the high-temperature fluid exists in many industrial processes other than the combustion exhaust gas 23, hydrogen is produced by installing the reformer 10 in the flow path of such a high-temperature fluid. .

上述したように、第1実施例に係る水素製造システムでは、改質器10を高温腐食しない程度の温度領域の燃焼排ガス23内に設置しても、水素14の製造効率を向上することができる。また、第1実施例に係る水素製造システムでは、改質温度が高くても低くても、水素の製造効率の差は少ないため、腐食性の有無と無関係に多くの工業プロセス等で存在している改質温度を充分に高くできない程度の温度の高温流体の熱を利用することができる。   As described above, in the hydrogen production system according to the first embodiment, the production efficiency of hydrogen 14 can be improved even if the reformer 10 is installed in the combustion exhaust gas 23 in a temperature range that does not cause high temperature corrosion. . Moreover, in the hydrogen production system according to the first embodiment, there is little difference in the production efficiency of hydrogen regardless of whether the reforming temperature is high or low. Therefore, it exists in many industrial processes regardless of the presence or absence of corrosiveness. The heat of the high-temperature fluid at a temperature at which the reforming temperature cannot be sufficiently raised can be used.

《変形例》
図2は、第1実施例の変形例に係る水素製造システムであって、水素分離器16に圧力スイング吸着分離法を用いた場合の一例である。図2に示す水素製造システムは、図1を用いて上述した水素製造システムと比較して、水素分離器16が分離済みガス22から第1の液体29と第1の気体55に分離する第1の気液分離器と、第1の気体55を昇圧ガス31に圧縮する圧縮機30と、昇圧ガス31を冷却する冷却器32と、冷却済み気体34から第2の液体56と第2の気体39に分離する第2の気液分離器38と、第2の気体39を水素14と水素以外のガス20とに分離する吸収塔である水素分離器40で構成されている。
<Modification>
FIG. 2 is an example of a hydrogen production system according to a modification of the first embodiment, in which a pressure swing adsorption separation method is used for the hydrogen separator 16. In the hydrogen production system shown in FIG. 2, compared to the hydrogen production system described above with reference to FIG. 1, the hydrogen separator 16 separates the separated gas 22 into the first liquid 29 and the first gas 55. The gas-liquid separator, the compressor 30 that compresses the first gas 55 into the pressurizing gas 31, the cooler 32 that cools the pressurizing gas 31, and the second liquid 56 and the second gas from the cooled gas 34. The second gas-liquid separator 38 is separated into 39 and the hydrogen separator 40 is an absorption tower that separates the second gas 39 into hydrogen 14 and gas 20 other than hydrogen.

図2に示す水素製造システムの水素分離器16は、図27を用いて上述した第3の従来例に係る水素分離器16と同様であるが、図2に示す水素製造システムでは、水素分離器16で分離された水素以外のガス20は焼却炉1に流入するのではなく都市ガス12に混合して改質器10に流入している点で異なる。   The hydrogen separator 16 of the hydrogen production system shown in FIG. 2 is the same as the hydrogen separator 16 according to the third conventional example described above with reference to FIG. 27, but in the hydrogen production system shown in FIG. The difference is that the gas 20 other than hydrogen separated in 16 does not flow into the incinerator 1 but mixes with the city gas 12 and flows into the reformer 10.

〈第2実施例〉
図3を用いて、本発明の第2実施例に係る水素製造システムについて説明する。図3に示す水素製造システムは、図1を用いて上述した水素製造システムと比較して、炭化水素分離器42を備えている点で異なる。
<Second embodiment>
A hydrogen production system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hydrogen production system shown in FIG. 3 is different from the hydrogen production system described above with reference to FIG. 1 in that a hydrocarbon separator 42 is provided.

炭化水素分離器42は、水素分離器16で改質ガス17または改質ガス17を変化させたガスから分離された水素以外のガス20が流入し、炭化水素43(第2実施例では気体)と炭化水素以外のガス44に分離する。また、炭化水素43を都市ガス12に混合して混合都市ガス51とし、改質器10に流入させる。   The hydrocarbon separator 42 is supplied with a gas 20 other than hydrogen separated from the reformed gas 17 or a gas obtained by changing the reformed gas 17 in the hydrogen separator 16, and a hydrocarbon 43 (gas in the second embodiment). And gas 44 other than hydrocarbon. In addition, the hydrocarbon 43 is mixed with the city gas 12 to form a mixed city gas 51 and flows into the reformer 10.

水素分離器16の水素分離効率や炭化水素分離器42の炭化水素分離効率はそれぞれ100%でないこともあり、炭化水素以外のガス44は可燃成分である水素、一酸化炭素、メタン、エタン等を含んでいる場合がある。このように可燃成分を含むガス44を未燃状態のまま外界に放出するのは好ましくないため、焼却炉1に流入させて燃焼させる。   The hydrogen separation efficiency of the hydrogen separator 16 and the hydrocarbon separation efficiency of the hydrocarbon separator 42 may not be 100%, and the gas 44 other than the hydrocarbons may be composed of combustible components such as hydrogen, carbon monoxide, methane, and ethane. May contain. Thus, since it is not preferable to discharge the gas 44 containing a combustible component to the outside in an unburned state, it flows into the incinerator 1 and is burned.

図3に示す例では、水素以外のガス20の下流に炭化水素分離器42を設置しているが、炭化水素分離器42の設置位置は、改質器10と一酸化炭素変成器19の間、一酸化炭素変成器19と二酸化炭素分離器15の間、二酸化炭素分離器15と水素分離器16の間等、改質器10から改質ガス17が流出後であればいずれの位置でもよい。また、図3に示す例では、炭化水素分離器42で分離された炭化水素43を都市ガス12に合流しているが、改質器10に流入前であれば、改質原料11や蒸気13に炭化水素43を合流させてもよい。   In the example shown in FIG. 3, the hydrocarbon separator 42 is installed downstream of the gas 20 other than hydrogen, but the installation position of the hydrocarbon separator 42 is between the reformer 10 and the carbon monoxide converter 19. As long as the reformed gas 17 flows out from the reformer 10, such as between the carbon monoxide converter 19 and the carbon dioxide separator 15, or between the carbon dioxide separator 15 and the hydrogen separator 16, any position may be used. . In the example shown in FIG. 3, the hydrocarbon 43 separated by the hydrocarbon separator 42 is merged with the city gas 12, but before the flow into the reformer 10, the reforming raw material 11 and the steam 13 are combined. Alternatively, the hydrocarbon 43 may be merged.

なお、図3に示すように、水素分離器16の後段に炭化水素分離器42を設置し、水素分離器16で分離された水素以外のガス20から炭化水素43を分離することで、システムの本来の目的である水素の分離後に炭化水素43を分離している。   As shown in FIG. 3, a hydrocarbon separator 42 is installed at the subsequent stage of the hydrogen separator 16, and the hydrocarbon 43 is separated from the gas 20 other than hydrogen separated by the hydrogen separator 16. The hydrocarbon 43 is separated after the original purpose of separation of hydrogen.

例えば、改質器10における改質温度を充分低くすると、転化率が低下するため、改質ガス17中の水素は少ない。したがって、未転化のメタンが多く、炭化水素であるエタンも発生する。そのため、水素以外のガス20にも、メタンとエタンが多くなり、焼却炉1に流入させるなど、水素製造に使用されないこととなる。   For example, when the reforming temperature in the reformer 10 is sufficiently lowered, the conversion rate is lowered, so that the hydrogen in the reformed gas 17 is small. Therefore, there is a large amount of unconverted methane, and ethane, which is a hydrocarbon, is also generated. For this reason, the gas 20 other than hydrogen also increases in methane and ethane and is not used for hydrogen production, such as flowing into the incinerator 1.

第2実施例に係る水素製造システムでは、炭化水素43(第2実施例では炭化水素がほとんどであるガスである)を改質器10に戻す。この時、改質原料11が含む炭素原子のモル数は増えている。なお、炭化水素43のほとんどはメタンとエタンであり、一酸化炭素は微量なので、水蒸気改質反応が逆方向にシフトすることはない。また、炭化水素43に含まれる二酸化炭素は少ないので、一酸化炭素変成器19内部の反応の逆反応に相当する一酸化炭素発生もないとしてよい。   In the hydrogen production system according to the second embodiment, the hydrocarbon 43 (which is a gas that is mostly hydrocarbons in the second embodiment) is returned to the reformer 10. At this time, the number of moles of carbon atoms contained in the reforming raw material 11 is increasing. Since most of the hydrocarbons 43 are methane and ethane and the amount of carbon monoxide is very small, the steam reforming reaction does not shift in the reverse direction. Further, since the carbon dioxide contained in the hydrocarbon 43 is small, it may be assumed that there is no generation of carbon monoxide corresponding to the reverse reaction of the reaction inside the carbon monoxide converter 19.

仮に、一酸化炭素変成器19や二酸化炭素分離器15が存在しなくても、転化率が低い場合は、炭化水素43のほとんどはメタンとエタンなので、改質器10に流入する一酸化炭素や二酸化炭素はごく微量である。水素分離器16の水素分離効率は100%ではないが、水素分離器16から流出する水素以外のガス20に含まれている水素はごく微量である。仮に水素分離効率が低ければ、水素以外のガス20の下流に炭化水素分離器42を設置している図3においては、水素以外のガス20を改質器10に流入させることで、水素以外のガス20に含まれている水素を焼却炉1で燃焼させることがなくなるので、水素製造効率は向上する。   Even if the carbon monoxide converter 19 and the carbon dioxide separator 15 are not present, if the conversion rate is low, most of the hydrocarbons 43 are methane and ethane, so that the carbon monoxide flowing into the reformer 10 and Carbon dioxide is very small. Although the hydrogen separation efficiency of the hydrogen separator 16 is not 100%, the amount of hydrogen contained in the gas 20 other than hydrogen flowing out from the hydrogen separator 16 is very small. If the hydrogen separation efficiency is low, in FIG. 3 in which the hydrocarbon separator 42 is installed downstream of the gas 20 other than hydrogen, the gas 20 other than hydrogen is caused to flow into the reformer 10, so that other than hydrogen. Since hydrogen contained in the gas 20 is not combusted in the incinerator 1, the hydrogen production efficiency is improved.

改質器10における改質温度が低い分、転化率は低いが、図26に示した第2の従来技術に係る水素製造システムと同じ水素14を製造するとき、必要になる都市ガス12の量は、ほぼ同一である。この時、システム流路内を炭化水素が大量に循環することになる。なお、第2の従来技術に係る水素製造システムと図3に示す第2実施例に係る水素製造システムとで、改質原料11が保有する炭素原子と蒸気13のモル流量比を同一とすると、都市ガス12と蒸気13のモル流量比は異なるため、蒸気13の流量を増やす事になる。   Since the reforming temperature in the reformer 10 is low, the conversion rate is low, but the amount of city gas 12 required when producing the same hydrogen 14 as in the hydrogen production system according to the second prior art shown in FIG. Are almost identical. At this time, a large amount of hydrocarbon circulates in the system flow path. If the hydrogen production system according to the second prior art and the hydrogen production system according to the second embodiment shown in FIG. 3 have the same molar flow rate ratio between the carbon atoms and the steam 13 held in the reforming raw material 11, Since the molar flow rate ratio between the city gas 12 and the steam 13 is different, the flow rate of the steam 13 is increased.

例えば、図26に示した第2の従来技術の水素製造システムでは、改質温度830℃で転化率0.95になり、図3に示す第2実施例に係る水素製造システムでは、改質温度420℃で転化率0.20となる。このとき、第2実施例に係る水素製造システムにおいて水素14の製造量に対する都市ガス12の必要量は、第2の従来技術の水素製造システムの例えば約0.9倍となり第2の従来技術と同等あるいは低減され向上する。炭化水素分離効率の高い炭化水素分離器が開発されれば、さらに改質温度を低くしても、都市ガス12と蒸気13のモル流量比を調整すれば、都市ガス12の必要量は、改質温度を低くする前とほとんど変わらない。ただし、改質温度を低くする前と比較して、システム流路内の炭化水素の循環量がより大量になる。   For example, in the second prior art hydrogen production system shown in FIG. 26, the conversion rate becomes 0.95 at a reforming temperature of 830 ° C., and in the hydrogen production system according to the second embodiment shown in FIG. The conversion becomes 0.20 at 420 ° C. At this time, in the hydrogen production system according to the second embodiment, the required amount of city gas 12 with respect to the production amount of hydrogen 14 is, for example, about 0.9 times that of the second prior art hydrogen production system. Equal or reduced and improved. If a hydrocarbon separator with high hydrocarbon separation efficiency is developed, the required amount of city gas 12 can be improved by adjusting the molar flow ratio of city gas 12 and steam 13 even if the reforming temperature is further lowered. It is almost the same as before the quality temperature was lowered. However, the circulation amount of hydrocarbons in the system flow path becomes larger than before the reforming temperature is lowered.

なお、図3に示す例では、改質器10を焼却炉1内部に設置し、燃焼排ガス23を利用するものとしているが、焼却炉1以外に設置してもよい。即ち、燃焼排ガス23以外にも高温流体は多くの工業プロセス等で存在しているため、そのような高温流体の流路内部に改質器10を設置し、水素を製造しても同様である。   In the example shown in FIG. 3, the reformer 10 is installed inside the incinerator 1 and the combustion exhaust gas 23 is used. However, the reformer 10 may be installed other than the incinerator 1. That is, since the high-temperature fluid exists in many industrial processes other than the combustion exhaust gas 23, hydrogen is produced by installing the reformer 10 in the flow path of such a high-temperature fluid. .

上述したように、第2実施例に係る水素製造システムでは、高温腐食しない程度の温度領域の燃焼排ガス23内に改質器10を設置しても、水素14の製造効率を向上することができる。また、第2実施例に係る水素製造システムでは、改質温度が高くても低くても、水素の製造効率の差は少ないため、腐食性の有無と無関係に多くの工業プロセス等で発生する改質温度を充分に高くできない程度の温度の高温流体の熱を利用することができる。   As described above, in the hydrogen production system according to the second embodiment, the production efficiency of hydrogen 14 can be improved even if the reformer 10 is installed in the combustion exhaust gas 23 in a temperature range that does not cause high temperature corrosion. . Further, in the hydrogen production system according to the second embodiment, the difference in hydrogen production efficiency is small regardless of whether the reforming temperature is high or low. The heat of the hot fluid at a temperature at which the quality temperature cannot be raised sufficiently can be used.

《第1変形例》
図4は、第2実施例の第1変形例に係る水素製造システムであって、水素分離器16に圧力スイング吸着分離法を用いた場合の一例である。図4に示す水素製造システムは、図3を用いて上述した水素製造システムと比較して、水素分離器16が第1の気液分離器54、圧縮機30、冷却器32、第2の気液分離器38及び吸収塔である水素分離器40で構成されている。また、図4に示す水素製造システムでは、炭化水素分離器42で分離された炭化水素以外のガス44と、第1の気液分離器54で分離された第1の液体29と、第2の気液分離器で分離された第2の液体56とを戻り流体41として焼却炉1に流入させる。これにより、戻り流体41は、可燃成分である水素、一酸化炭素、メタン、エタン等を含んでおり、未燃焼状態のまま外界に放出する事を防ぐ。なお、図4に示すように、水素分離器16の後段に炭化水素分離器42を設置することで、第1の気液分離器15と第2の気液分離器38で大量の液体を分離後に炭化水素を分離することができるため、炭化水素の分離を容易にすることができる。
<< First Modification >>
FIG. 4 is an example of a hydrogen production system according to a first modification of the second embodiment, in which a pressure swing adsorption separation method is used for the hydrogen separator 16. In the hydrogen production system shown in FIG. 4, the hydrogen separator 16 includes the first gas-liquid separator 54, the compressor 30, the cooler 32, and the second gas, as compared with the hydrogen production system described above with reference to FIG. 3. It consists of a liquid separator 38 and a hydrogen separator 40 as an absorption tower. In the hydrogen production system shown in FIG. 4, the gas 44 other than hydrocarbons separated by the hydrocarbon separator 42, the first liquid 29 separated by the first gas-liquid separator 54, and the second The second liquid 56 separated by the gas-liquid separator is returned to the incinerator 1 as the return fluid 41. Thereby, the return fluid 41 contains hydrogen, carbon monoxide, methane, ethane, and the like, which are combustible components, and prevents them from being released to the outside in an unburned state. As shown in FIG. 4, a large amount of liquid is separated by the first gas-liquid separator 15 and the second gas-liquid separator 38 by installing a hydrocarbon separator 42 in the subsequent stage of the hydrogen separator 16. Since the hydrocarbon can be separated later, the separation of the hydrocarbon can be facilitated.

《第2変形例》
図5は、第2実施例の第2変形例に係る改質ガス製造システムであって、図3を用いて上述した第2実施例に係る水素製造システムと比較して、水素14の分離を必要とせず、一酸化炭素と水素の混合ガスを製造ガスとするシステムの一例である。
<< Second Modification >>
FIG. 5 shows a reformed gas production system according to a second modified example of the second embodiment, in which hydrogen 14 is separated as compared with the hydrogen production system according to the second embodiment described above with reference to FIG. This is an example of a system that uses a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen as a production gas without being necessary.

図5に示す改質製造システムでは、改質器10から流出する改質ガス17は、冷却器32に流入する。冷却器32は、冷媒33によって改質ガス17を冷却し、冷却済み気体34にする。また、冷却器32から、冷却済み気体34は第2の気液分離器38に流入する。   In the reforming production system shown in FIG. 5, the reformed gas 17 flowing out from the reformer 10 flows into the cooler 32. The cooler 32 cools the reformed gas 17 with the refrigerant 33 to make a cooled gas 34. Further, the cooled gas 34 flows from the cooler 32 into the second gas-liquid separator 38.

第2の気液分離器38は、冷却済み気体34を第2の液体56と第2の気体39に分離し、第2の気体39は炭化水素分離器42に流入する。   The second gas-liquid separator 38 separates the cooled gas 34 into the second liquid 56 and the second gas 39, and the second gas 39 flows into the hydrocarbon separator 42.

炭化水素分離器42は、第2の気体39を炭化水素43と炭化水素以外のガス44に分離し、炭化水素43(第2実施例では、炭化水素がほとんどであるガスである)を改質器10に流入させる。この時、炭化水素以外のガス44は、一酸化炭素と水素を含むガスであり、改質ガス製造システムの製造ガス71である。   The hydrocarbon separator 42 separates the second gas 39 into a hydrocarbon 43 and a gas 44 other than hydrocarbon, and reforms the hydrocarbon 43 (which is a gas that is mostly hydrocarbons in the second embodiment). Into the vessel 10. At this time, the gas 44 other than the hydrocarbon is a gas containing carbon monoxide and hydrogen, and is the production gas 71 of the reformed gas production system.

冷却器32と第2の気液分離器38によって製造ガス71中の蒸気を除くことができるが、冷却器32と第2の気液分離器38は改質ガス製造システムの必須の構成ではない。   Although the steam in the production gas 71 can be removed by the cooler 32 and the second gas-liquid separator 38, the cooler 32 and the second gas-liquid separator 38 are not essential components of the reformed gas production system. .

改質器10における改質温度が低い分、転化率が低いが、図28に示した第3の従来技術に係る改質ガス製造システムと同じ量の水素と一酸化炭素を製造するとき、必要になる都市ガス12の量は、ほぼ同一であり、同等あるいは低減され向上する。このとき、システム流路内を炭化水素が大量に循環することになる。   Although the conversion rate is low because the reforming temperature in the reformer 10 is low, it is necessary to produce the same amount of hydrogen and carbon monoxide as the reformed gas production system according to the third prior art shown in FIG. The amount of the city gas 12 to become is almost the same, and is equal or reduced and improved. At this time, a large amount of hydrocarbon circulates in the system flow path.

なお、図28を用いて上述した第4の従来例に係る改質ガス製造システムと図5に示す改質ガス製造システムとで、改質原料11が保有する炭素原子と蒸気13のモル流量比を同一とすると、都市ガス12と蒸気13のモル流量比は異なるため、蒸気13の流量を増やす事になる。水素14を分離せずに製造ガス71とすることができる図5の改質ガス製造システムの場合、水素分離過程がないが、炭化水素分離過程を具備した構成にする事で、水素と一酸化炭素を含む製造ガスの製造効率の高いシステムを実現することができる。   Note that, in the reformed gas production system according to the fourth conventional example described above with reference to FIG. 28 and the reformed gas production system shown in FIG. Since the molar flow rate ratio between the city gas 12 and the steam 13 is different, the flow rate of the steam 13 is increased. In the case of the reformed gas production system of FIG. 5 in which the hydrogen 14 can be made into the production gas 71 without being separated, there is no hydrogen separation process. A system with high production efficiency of production gas containing carbon can be realized.

なお、改質器10を焼却炉1内部に設置するとして説明しているが、焼却炉1である必要はなく、燃焼排ガス23ではない高温流体は多くの工業プロセス等で存在しており、その高温流体流路内部に設置してもよい。   Although the reformer 10 is described as being installed inside the incinerator 1, the reformer 10 does not have to be the incinerator 1, and a high-temperature fluid that is not the combustion exhaust gas 23 exists in many industrial processes. You may install in a high temperature fluid flow path.

このように、製造ガスを水素とするのではなく、一酸化炭素と水素を含むガスを製造ガス71とする場合にも、製造ガス71の製造効率を向上することができる。   Thus, the production efficiency of the production gas 71 can be improved even when the production gas 71 is a gas containing carbon monoxide and hydrogen, instead of using the production gas as hydrogen.

〈第3実施例〉
図6を用いて、本発明の第3実施例に係る水素製造システムについて説明する。図6に示す水素製造システムは、図2を用いて上述した水素製造システムと比較して、水素分離器16に変えて、深冷分離システム50を有している点で異なる。
<Third embodiment>
A hydrogen production system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hydrogen production system shown in FIG. 6 is different from the hydrogen production system described above with reference to FIG. 2 in that a cryogenic separation system 50 is provided instead of the hydrogen separator 16.

深冷分離とは、他成分系混合ガスを圧縮、冷却、膨張させることによって液化し、蒸留や凝縮操作を用いて混合ガス中の各成分に分離する方法である。図6に示す例では、深冷分離システム50は、深冷分離式水分離器46、深冷分離式二酸化炭素分離器27、深冷分離式炭化水素分離器72、深冷分離式一酸化炭素分離器45を有している。   The cryogenic separation is a method of liquefying by compressing, cooling, and expanding another component mixed gas, and separating it into each component in the mixed gas using distillation or condensation operation. In the example shown in FIG. 6, the cryogenic separation system 50 includes a cryogenic separation water separator 46, a cryogenic separation carbon dioxide separator 27, a cryogenic separation hydrocarbon separator 72, and a cryogenic separation carbon monoxide. A separator 45 is included.

深冷分離式水分離器46は、変成ガス18を流入すると、分離水48と第1の深冷分離ガス47とに分離する。深冷分離式二酸化炭素分離器27は、第1の深冷分離ガス47が流入すると、液体または固体の二酸化炭素21と第2の深冷分離ガス28とに分離する。深冷分離式炭化水素分離器72は、第2の深冷分離ガス28を流入すると、液体としてメタンやエタンといった炭化水素43を分離する。なお、炭化水素43は、上述した第1及び第2実施例では気体であるのに対し、深冷分離式炭化水素分離器72直後では液体であるが、加熱されて容易に気体になる。   The cryogenic separation type water separator 46 separates into the separated water 48 and the first cryogenic separation gas 47 when the transformed gas 18 flows. The cryogenic separation type carbon dioxide separator 27 separates the liquid or solid carbon dioxide 21 and the second cryogenic separation gas 28 when the first cryogenic separation gas 47 flows in. When the second cryogenic separation gas 28 flows in, the cryogenic separation type hydrocarbon separator 72 separates the hydrocarbon 43 such as methane or ethane as a liquid. Although the hydrocarbon 43 is a gas in the first and second embodiments described above, it is a liquid immediately after the cryogenic separation type hydrocarbon separator 72, but is easily heated to become a gas.

深冷分離式一酸化炭素分離器45は、炭化水素以外のガス44が流入し、液体として一酸化炭素49を分離する。また、一酸化炭素49が分離された残りのガスは水素14である。   The cryogenic separation type carbon monoxide separator 45 receives a gas 44 other than hydrocarbons and separates the carbon monoxide 49 as a liquid. The remaining gas from which the carbon monoxide 49 is separated is hydrogen 14.

第3の実施形態に係る水素製造システムでは、深冷分離式炭化水素分離器72で分離した炭化水素43を改質器10に流出する。   In the hydrogen production system according to the third embodiment, the hydrocarbon 43 separated by the cryogenic separation type hydrocarbon separator 72 flows out to the reformer 10.

二酸化炭素21が固体であっても温度や圧力を調整すれば、容易に液体あるいは気体にすることができ、搬送できる。図6では、分離水48と一酸化炭素49は、戻し流体41として焼却炉1に流入させる。   Even if the carbon dioxide 21 is solid, it can be easily converted into a liquid or gas by adjusting the temperature and pressure, and can be transported. In FIG. 6, the separated water 48 and the carbon monoxide 49 are caused to flow into the incinerator 1 as the return fluid 41.

実施例3に係る水素製造システムは、図3を用いて上述した第2実施例に係る水素製造システムと同様に、改質器10を高温腐食しない程度の温度領域の燃焼排ガス23内に設置しても、水素14の製造効率の高いシステムを実現することができ、従来技術より製造効率を向上させる事もできる。また、改質温度にかかわらず、水素14の製造効率は変わらないため、腐食性の有無と無関係に多くの工業プロセスで存在している改質温度を充分に高くできない程度の高温流体の熱を利用した、水素14の製造効率の高いシステムを実現することができる。さらに、分離しにくい炭化水素まで分離する機能を備えた深冷分離システム50であれば、二酸化炭素の分離機能は比較的容易に具備することができる。   Similar to the hydrogen production system according to the second embodiment described above with reference to FIG. 3, the hydrogen production system according to the third embodiment is installed in the combustion exhaust gas 23 in a temperature range that does not cause high temperature corrosion. However, a system with high production efficiency of hydrogen 14 can be realized, and the production efficiency can be improved as compared with the prior art. In addition, since the production efficiency of hydrogen 14 does not change regardless of the reforming temperature, the heat of the high-temperature fluid that cannot sufficiently increase the reforming temperature existing in many industrial processes regardless of the presence or absence of corrosiveness. A system that uses hydrogen 14 with high production efficiency can be realized. Furthermore, if the cryogenic separation system 50 has a function of separating even hydrocarbons that are difficult to separate, the function of separating carbon dioxide can be provided relatively easily.

《変形例》
図7は、第3実施例の変形例に係る改質ガス製造システムであって、図6を用いて上述した第3実施例にかかる水素製造システムと比較して、水素14の分離を必要とせず、一酸化炭素と水素の混合ガスを製造ガスとするシステムの一例である。
<Modification>
FIG. 7 shows a reformed gas production system according to a modification of the third embodiment, which requires separation of hydrogen 14 as compared with the hydrogen production system according to the third embodiment described above with reference to FIG. 1 is an example of a system using a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen as a production gas.

図7に示す改質ガス製造システムの深冷分離システム50は、深冷分離式水分離器46、深冷分離式二酸化炭素分離器27及び深冷分離式炭化水素分離器72を有し、図6に示す水素製造システムの深冷分離システム50と比較して、深冷分離式一酸化炭素分離器45を有していない点で異なる。   A cryogenic separation system 50 of the reformed gas production system shown in FIG. 7 includes a cryogenic separation type water separator 46, a cryogenic separation type carbon dioxide separator 27, and a cryogenic separation type hydrocarbon separator 72. 6 is different from the cryogenic separation system 50 of the hydrogen production system shown in FIG. 6 in that the cryogenic separation type carbon monoxide separator 45 is not provided.

この図7に示す改質ガス製造システムでは、深冷分離式炭化水素分離器72が分離する炭化水素以外のガス44は、一酸化炭素と水素を含むガスであり、即ち製造ガス71である。図7の改質ガス製造システムでは、深冷分離式一酸化炭素分離器45を有していないため、深冷分離式水分離器46で分離される分離水48のみを焼却炉1に流入させる。   In the reformed gas production system shown in FIG. 7, the non-hydrocarbon gas 44 separated by the cryogenic separation type hydrocarbon separator 72 is a gas containing carbon monoxide and hydrogen, that is, the production gas 71. Since the reformed gas production system of FIG. 7 does not have the cryogenic separation type carbon monoxide separator 45, only the separated water 48 separated by the cryogenic separation type water separator 46 flows into the incinerator 1. .

このように、製造ガス71が水素14を分離しないで一酸化炭素と水の混合ガスのままでよい場合の改質ガス製造システムにおいても、製造ガス71の製造効率の高いシステムが実現できる。   Thus, even in the reformed gas production system in which the production gas 71 may be a mixed gas of carbon monoxide and water without separating the hydrogen 14, a system with high production efficiency of the production gas 71 can be realized.

〈第4実施例〉
図8を用いて、本発明の第4実施例に係る水素製造システムについて説明する。図8に示す水素製造システムは、図2を用いて上述した水素製造システムと比較して、第1の液体29及び第2の液体56を再利用している点で異なる。即ち、第1の液体29と第2の液体56は、それぞれほとんどが水であるため、焼却炉1に戻さずに、戻り流体52として改質器10又は蒸気13に流入させる。なお、図8に示す例では、第1の液体29及び第2の液体56を蒸気13に流入しているが、都市ガス12に流入してもよい。
<Fourth embodiment>
A hydrogen production system according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hydrogen production system shown in FIG. 8 is different from the hydrogen production system described above with reference to FIG. 2 in that the first liquid 29 and the second liquid 56 are reused. That is, since most of the first liquid 29 and the second liquid 56 are water, they do not return to the incinerator 1 but flow into the reformer 10 or the steam 13 as the return fluid 52. In the example shown in FIG. 8, the first liquid 29 and the second liquid 56 flow into the vapor 13, but may flow into the city gas 12.

このとき、戻り流体52が含む水の分だけ、分岐蒸気24の流量を低減することになる。特に改質温度を低くすると転化率は低くなり、反応せずに改質器10を通過する蒸気13が多くなるので、システム流路内を水が大量に循環することになり、分岐蒸気24の流量を低減する効果は大きい。   At this time, the flow rate of the branch steam 24 is reduced by the amount of water contained in the return fluid 52. In particular, when the reforming temperature is lowered, the conversion rate is lowered, and the steam 13 passing through the reformer 10 without reacting increases, so that a large amount of water circulates in the system flow path, and the branch steam 24 The effect of reducing the flow rate is great.

なお、第1の液体29と第2の液体56に含まれる一酸化炭素は微量なので、水蒸気改質反応が逆方向にシフトすることはない。また、第1の液体29と第2の液体56に含まれる二酸化炭素も少ないので、一酸化炭素変成器19内部の反応の逆反応に相当する一酸化炭素の発生もないとしてよい。仮に、一酸化炭素変成器19、二酸化炭素分離器15がそれぞれ存在しなくても同様である。   Note that since the amount of carbon monoxide contained in the first liquid 29 and the second liquid 56 is very small, the steam reforming reaction does not shift in the reverse direction. Further, since the carbon dioxide contained in the first liquid 29 and the second liquid 56 is also small, it is possible that there is no generation of carbon monoxide corresponding to the reverse reaction of the reaction inside the carbon monoxide converter 19. Even if the carbon monoxide transformer 19 and the carbon dioxide separator 15 do not exist, the same applies.

第4実施例に係る水素製造システムでは、消費される蒸気の流量を低減することができる。   In the hydrogen production system according to the fourth embodiment, the flow rate of the consumed steam can be reduced.

《変形例》
図9は、第4実施例の変形例に係る改質ガス製造システムであって、図8を用いて上述した第4実施例にかかる水素製造システムと比較して、水素14の分離を必要とせず、一酸化炭素と水素の混合ガスを製造ガスとするシステムの一例である。
<Modification>
FIG. 9 shows a reformed gas production system according to a modification of the fourth embodiment, which requires separation of hydrogen 14 as compared with the hydrogen production system according to the fourth embodiment described above with reference to FIG. 1 is an example of a system using a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen as a production gas.

図9に示す改質ガス製造システムは、一酸化炭素を水素から分離する必要がないため、図8に示す水素分離システムと比較して、一酸化炭素変成器19、二酸化炭素分離器15、第1の気液分離器54、圧縮機30及び水素分離器40を有していない点で異なる。   The reformed gas production system shown in FIG. 9 does not need to separate carbon monoxide from hydrogen, and therefore, compared with the hydrogen separation system shown in FIG. 1 in that the gas-liquid separator 54, the compressor 30 and the hydrogen separator 40 are not provided.

図9に示す改質ガス製造システムでは、改質器10から流出する改質ガス17は、冷却器32に流入する。冷却器32は、冷媒33によって改質ガス17を冷却し、冷却済み気体34を流出させる。第2の気液分離器38は、冷却器32から流入する冷却済み気体34を第2の液体56と第2の気体39に分離する。この第2の気体39は、一酸化炭素と水素を含むガスであり、即ち、製造ガス71である。   In the reformed gas production system shown in FIG. 9, the reformed gas 17 flowing out from the reformer 10 flows into the cooler 32. The cooler 32 cools the reformed gas 17 with the refrigerant 33 and causes the cooled gas 34 to flow out. The second gas-liquid separator 38 separates the cooled gas 34 flowing from the cooler 32 into a second liquid 56 and a second gas 39. The second gas 39 is a gas containing carbon monoxide and hydrogen, that is, the production gas 71.

また、図9に示す改質ガス製造システムでは、第2の液体56を、改質器10あるいは蒸気13に流入させる。図8に示す例では、第2の液体56を都市ガス12に流入しているが、都市ガス12又は蒸気13のいずれに流入させてもよい。   Further, in the reformed gas production system shown in FIG. 9, the second liquid 56 is caused to flow into the reformer 10 or the steam 13. In the example shown in FIG. 8, the second liquid 56 flows into the city gas 12, but it may flow into either the city gas 12 or the steam 13.

第2の液体56はほとんど水であり、その水の分だけ分岐蒸気24の流量を低減する事になる。   The second liquid 56 is almost water, and the flow rate of the branch vapor 24 is reduced by that amount of water.

〈第5実施例〉
図10を用いて、本発明の第5実施例に係る水素製造システムについて説明する。図10に示す水素製造システムは、図8を用いて上述した第4実施例に係る水素製造システムと比較して、水素分離器40で分離された水素以外のガス20を、第1の液体29及び第2の液体56とともに戻り流体52として改質器10に流入させている点で異なる。
<Fifth embodiment>
A hydrogen production system according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Compared with the hydrogen production system according to the fourth embodiment described above with reference to FIG. 8, the hydrogen production system shown in FIG. 10 uses the first liquid 29 for the gas 20 other than hydrogen separated by the hydrogen separator 40. And the second liquid 56 is different from the second liquid 56 in that it flows into the reformer 10 as the return fluid 52.

上述したように、第5実施例に係る水素製造システムでは、高温腐食しない程度の温度領域の燃焼排ガス23内に改質器10を設置しても、水素の製造効率を向上することができる。また、第2実施例に係る水素製造システムでは、改質温度が高くても低くても、水素の製造効率の差は少ないため、腐食性の有無と無関係に多くの工業プロセス等で発生する改質温度を充分に高くできない程度の温度の高温流体の熱を利用することができる。   As described above, in the hydrogen production system according to the fifth embodiment, the hydrogen production efficiency can be improved even if the reformer 10 is installed in the combustion exhaust gas 23 in a temperature range that does not cause high temperature corrosion. Further, in the hydrogen production system according to the second embodiment, the difference in hydrogen production efficiency is small regardless of whether the reforming temperature is high or low. The heat of the hot fluid at a temperature at which the quality temperature cannot be raised sufficiently can be used.

また、第5実施例に係る水素製造システムでは、消費される蒸気の流量を低減することができる。   In the hydrogen production system according to the fifth embodiment, the flow rate of the consumed steam can be reduced.

《第1変形例》
図11は、第5実施例の第1変形例に係る改質ガス製造システムであって、図10を用いて上述した第5実施例に係る水素製造システムと比較して、水素14の分離を必要とせず、一酸化炭素と水素の混合ガスを製造ガスとする改質ガス製造システムの一例である。
<< First Modification >>
FIG. 11 shows a reformed gas production system according to a first modification of the fifth embodiment. Compared with the hydrogen production system according to the fifth embodiment described above with reference to FIG. This is an example of a reformed gas production system that uses a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen as a production gas.

図11に示す改質ガス製造システムは、一酸化炭素を水素から分離する必要がないため、図10に示す改質ガス製造システムと比較して、一酸化炭素変成器19、二酸化炭素分離器15、第1の気液分離器54、圧縮機30及び水素分離器40を有していない点で異なる。   Since the reformed gas production system shown in FIG. 11 does not need to separate carbon monoxide from hydrogen, the carbon monoxide converter 19 and the carbon dioxide separator 15 are compared with the reformed gas production system shown in FIG. The first gas-liquid separator 54, the compressor 30 and the hydrogen separator 40 are not provided.

図11に示す改質ガス製造システムでは、焼却炉1から流出する改質ガス17は、冷却器32に流入する。冷却器32は、冷媒33によって改質ガス17を冷却し、冷却済み気体34を流出させる。第2の気液分離器38は、冷却器32から流入する冷却済み気体34を第2の液体56と第2の気体39に分離する。第2の気体39は炭化水素分離器42に流入する。炭化水素分離器42は、第2の気体39を炭化水素ガス43と炭化水素以外のガス44に分離し、炭化水素ガス43を改質器10に流入させる。この時、炭化水素以外のガス44は、一酸化炭素と水素を含むガスであり、即ち、製造ガス71である。   In the reformed gas production system shown in FIG. 11, the reformed gas 17 flowing out from the incinerator 1 flows into the cooler 32. The cooler 32 cools the reformed gas 17 with the refrigerant 33 and causes the cooled gas 34 to flow out. The second gas-liquid separator 38 separates the cooled gas 34 flowing from the cooler 32 into a second liquid 56 and a second gas 39. The second gas 39 flows into the hydrocarbon separator 42. The hydrocarbon separator 42 separates the second gas 39 into a hydrocarbon gas 43 and a gas 44 other than hydrocarbon, and causes the hydrocarbon gas 43 to flow into the reformer 10. At this time, the gas 44 other than the hydrocarbon is a gas containing carbon monoxide and hydrogen, that is, the production gas 71.

炭化水素ガス43と第2の液体56を、戻り流体52として改質器10に流入させる。   The hydrocarbon gas 43 and the second liquid 56 are caused to flow into the reformer 10 as the return fluid 52.

《第2変形例》
図12は、第5実施例の第2変形例に係る水素分離システムであって、図10を用いて上述した第5実施例に係る水素製造システムと比較して、二酸化炭素分離器15及び水素分離器16を有さず、深冷分離システム50を有している点で異なる。
<< Second Modification >>
FIG. 12 shows a hydrogen separation system according to a second modification of the fifth embodiment. Compared with the hydrogen production system according to the fifth embodiment described above with reference to FIG. The difference is that the separator 16 is not provided and the cryogenic separation system 50 is provided.

図12に示す水素製造システムでは、炭化水素43と水48を戻り流体52として改質器10に流入させる。なお、炭化水素43は、深冷分離式炭化水素分離器72直後では液体だが、加熱されて容易に気体になる。   In the hydrogen production system shown in FIG. 12, hydrocarbon 43 and water 48 are allowed to flow into reformer 10 as return fluid 52. The hydrocarbon 43 is liquid immediately after the cryogenic separation type hydrocarbon separator 72 but is easily heated to become a gas.

〈第6実施例〉
第6実施例に係る水素製造システムは、図1等を用いて上述したような構成で実現することができるため、図示は省略する。図1等で示した水素製造システムでは、改質器10を焼却炉1内に設置していたが、第6実施例に係る水素製造システムは、改質器10を焼却炉1の内部ではなく、外部の高温腐食しない程度の温度領域の燃焼排ガス流路に設置する。
<Sixth embodiment>
The hydrogen production system according to the sixth embodiment can be realized with the configuration as described above with reference to FIG. In the hydrogen production system shown in FIG. 1 and the like, the reformer 10 is installed in the incinerator 1, but the hydrogen production system according to the sixth embodiment is not equipped with the reformer 10 in the incinerator 1. Install in the flue gas flow path in a temperature range that does not corrode outside.

上述したように、改質器10を高温腐食しない程度の温度領域の燃焼排ガス流路に設置することで、他の場合と同様に水素の製造効率を向上することができる。また、第6実施例に係る水素製造システムでは、改質温度が高くても低くても、水素の製造効率の差は少ないため、腐食性の有無と無関係に多くの工業プロセス等で存在している改質温度を充分に高くできない高温流体の熱を利用することができる。   As described above, by installing the reformer 10 in the combustion exhaust gas flow path in a temperature range that does not cause high temperature corrosion, the production efficiency of hydrogen can be improved as in other cases. Further, in the hydrogen production system according to the sixth example, there is little difference in hydrogen production efficiency regardless of whether the reforming temperature is high or low, and therefore it exists in many industrial processes regardless of the presence or absence of corrosiveness. It is possible to use the heat of a high-temperature fluid that cannot raise the reforming temperature sufficiently high.

〈第7実施例〉
第7実施例に係る水素製造システムは、図4を用いて上述したような構成で実現することができるため、図示は省略する。第7実施例に係る水素製造システムでは、炭化水素分離器42にて炭化水素43を分離した後の炭化水素以外のガス44を、焼却炉1に流入する。
<Seventh embodiment>
The hydrogen production system according to the seventh embodiment can be realized with the configuration described above with reference to FIG. In the hydrogen production system according to the seventh embodiment, the non-hydrocarbon gas 44 after the hydrocarbon 43 is separated by the hydrocarbon separator 42 flows into the incinerator 1.

水素分離効率、炭化水素分離効率は、それぞれ100%でないこともあり、炭化水素以外のガス44は可燃成分である水素、一酸化炭素、メタン、エタン等を含んでおり、未燃焼状態のまま外界に放出すべきでないので、焼却炉1に流入させ燃焼することができる。   The hydrogen separation efficiency and the hydrocarbon separation efficiency may not be 100%, respectively, and the gas 44 other than the hydrocarbon contains combustible components such as hydrogen, carbon monoxide, methane, and ethane. Since it should not be discharged into the incinerator 1, it can flow into the incinerator 1 and burn.

〈第8実施例〉
第8実施例に係る水素製造システムは、図1等を用いて上述したような構成で実現することができるため、図示は省略するが、焼却炉1を廃棄物を燃焼処理する廃棄物燃焼炉である。
<Eighth embodiment>
Since the hydrogen production system according to the eighth embodiment can be realized by the configuration as described above with reference to FIG. 1 and the like, although not shown, the waste combustion furnace that incinerates the waste in the incinerator 1 It is.

廃棄物の燃焼ガスは腐食性ガスであることが多いため、腐食性ガス内に設置しながら、水素の製造効率の低下を防止することができる。   Since the combustion gas of waste is often a corrosive gas, it is possible to prevent a reduction in hydrogen production efficiency while being installed in the corrosive gas.

また、水素製造システムと同様、図5や図7等に示したような改質ガス製造システムの場合にも、焼却炉1を廃棄物燃焼炉とすることで、水素製造システムの場合と同様の効果を得ることができる。   Similarly to the hydrogen production system, in the case of the reformed gas production system as shown in FIGS. 5 and 7, etc., the incinerator 1 is a waste combustion furnace, so that it is the same as in the case of the hydrogen production system. An effect can be obtained.

〈第9実施例〉
第9実施例に係る水素製造システムは、図1等を用いて上述したような構成で実現することができるため、図示は省略するが、燃焼排ガス23に相当する熱源の高温流体が腐食性流体であって、改質器10を流体の高温腐食温度以下である領域に設置している。
<Ninth embodiment>
Since the hydrogen production system according to the ninth embodiment can be realized with the configuration as described above with reference to FIG. 1 and the like, the high-temperature fluid of the heat source corresponding to the combustion exhaust gas 23 is a corrosive fluid although illustration is omitted. And the reformer 10 is installed in the area | region which is below the high temperature corrosion temperature of the fluid.

このように改質器10を高温腐食温度以下である領域内に設置することで、改質器10の腐食を防止するとともに、水素14の製造効率を低下させないシステムを実現することができる。   Thus, by installing the reformer 10 in a region that is equal to or lower than the high temperature corrosion temperature, it is possible to realize a system that prevents the reformer 10 from being corroded and does not reduce the production efficiency of the hydrogen 14.

また、水素製造システムと同様、図5や図7等に示したような改質ガス製造システムの場合にも、高温流体に腐食性流体が腐食性流体であって、改質器10を流体の高温腐食温度以下である領域に設置することで、同様の効果を得ることができる。   Similarly to the hydrogen production system, in the case of the reformed gas production system as shown in FIGS. 5 and 7, etc., the corrosive fluid is a corrosive fluid in the high temperature fluid, and the reformer 10 A similar effect can be obtained by installing in a region that is below the high temperature corrosion temperature.

〈第10実施例〉
第10実施例に係る水素製造システムは、図1等を用いて上述したような構成で実現することができるため、図示は省略するが、燃焼排ガス23に相当する熱源の高温流体が腐食性流体であって、改質器10を腐食性流体の温度が160℃以上420℃以下である領域内に設置する。
<Tenth embodiment>
Since the hydrogen production system according to the tenth embodiment can be realized with the configuration described above with reference to FIG. 1 and the like, although not shown, the high-temperature fluid of the heat source corresponding to the combustion exhaust gas 23 is a corrosive fluid. And the reformer 10 is installed in the area | region where the temperature of a corrosive fluid is 160 degreeC or more and 420 degrees C or less.

このように改質器10を腐食流体の温度が160℃以上420℃以下である位置に設置することで、腐食の程度軽減して現実的な改質器10の寿命を確保することができるとともに、水素14の製造効率を低下させないシステムを実現することができる。   Thus, by installing the reformer 10 at a position where the temperature of the corrosive fluid is 160 ° C. or higher and 420 ° C. or lower, the degree of corrosion can be reduced and a practical life of the reformer 10 can be secured. A system that does not reduce the production efficiency of hydrogen 14 can be realized.

また、水素製造システムと同様、図5や図7等に示したような改質ガス製造システムの場合にも、腐食性流体の温度が160℃以上420℃以下である領域内に設置することで、同様の効果を得ることができる。   Similarly to the hydrogen production system, in the case of the reformed gas production system as shown in FIGS. 5 and 7, etc., the temperature of the corrosive fluid is set in an area where the temperature is 160 ° C. or higher and 420 ° C. or lower. The same effect can be obtained.

〈第11実施例〉
第11実施例に係る水素製造システムは、図1等を用いて上述したような構成で実現することができるため、図示は省略するが、燃焼排ガス23に相当する熱源の高温流体が腐食性流体であって、改質原料11を流通させている状態で改質器10の表面温度が高温腐食温度域以下となる領域内に、改質器10を設置する。この場合、改質器10が接している腐食性流体の温度は、高温腐食温度域であってもよい。即ち、改質器10自体は改質原料11によって内部から冷却されているため、改質器10が接している腐食性流体の温度が高温腐食温度域であっても、改質器10の表面温度を高温腐食温度以下にすることができる。
<Eleventh embodiment>
Since the hydrogen production system according to the eleventh embodiment can be realized with the configuration described above with reference to FIG. 1 and the like, although not shown, the high-temperature fluid of the heat source corresponding to the combustion exhaust gas 23 is a corrosive fluid. And the reformer 10 is installed in the area | region where the surface temperature of the reformer 10 becomes below a high temperature corrosion temperature range in the state which is distribute | circulating the reforming raw material 11. FIG. In this case, the temperature of the corrosive fluid in contact with the reformer 10 may be a high temperature corrosion temperature range. That is, since the reformer 10 itself is cooled from the inside by the reforming raw material 11, even if the temperature of the corrosive fluid in contact with the reformer 10 is in the high temperature corrosion temperature range, the surface of the reformer 10. The temperature can be below the high temperature corrosion temperature.

改質原料11の流通の停止は、例えば腐食性流体の温度を高温腐食温度域より下げてから実施する。   For example, the flow of the reforming raw material 11 is stopped after the temperature of the corrosive fluid is lowered from the high temperature corrosion temperature range.

このように、第11実施例に係る水素製造システムでは、高温流体が腐食性流体であって、改質器10を改質原料11を流通させている状態で改質器10の表面温度が高温腐食温度域以下となる領域内に、改質器10を設置することで、改質器10の腐食を防止するとともに、水素の製造効率の低下を防止する水素製造システムを実現することができる。   Thus, in the hydrogen production system according to the eleventh embodiment, the high-temperature fluid is a corrosive fluid, and the surface temperature of the reformer 10 is high while the reforming raw material 11 is circulated through the reformer 10. By installing the reformer 10 in a region that is equal to or lower than the corrosion temperature range, it is possible to realize a hydrogen production system that prevents the reformer 10 from being corroded and also prevents a reduction in hydrogen production efficiency.

また、第11実施例に係る水素製造システムでは、第8実施例に係る水素製造システムより改質温度が高くなり転化率も高くなるので、改質ガスを処理するプロセスにおいて機器サイズを縮小することができるとともに、圧縮機動力や搬送動力を低減することもできる。   Further, in the hydrogen production system according to the eleventh embodiment, the reforming temperature is higher and the conversion rate is higher than in the hydrogen production system according to the eighth embodiment, so that the equipment size is reduced in the process of processing the reformed gas. In addition, the compressor power and the conveyance power can be reduced.

また、水素製造システムと同様、図5や図7等に示したような改質ガス製造システムの場合にも、高温流体が腐食性流体であって、改質器10を改質原料11を流通させている状態で改質器10の表面温度が高温腐食温度域以下となる領域内に、改質器10を設置することで、同様の効果を得ることができる。   Similarly to the hydrogen production system, in the case of the reformed gas production system as shown in FIGS. 5 and 7, etc., the high-temperature fluid is a corrosive fluid, and the reformer 10 is circulated through the reforming raw material 11. A similar effect can be obtained by installing the reformer 10 in a region where the surface temperature of the reformer 10 is equal to or lower than the high-temperature corrosion temperature range in the state where the reformer 10 is being used.

〈第12実施例〉
第12実施例に係る水素製造システムは、図1等を用いて上述したような構成で実現することができるため、図示は省略するが、燃焼排ガス23に相当する熱源の高温流体が腐食性流体であって、改質原料11を流通させている状態にて改質器10の表面温度が160℃以上420℃以下である領域内に、改質器10を設置する。この場合、改質器10自体は改質原料11により内部から冷却されているので、改質器10の表面温度は高温腐食温度以下にすることができる。
<Twelfth embodiment>
Since the hydrogen production system according to the twelfth embodiment can be realized with the configuration described above with reference to FIG. 1 and the like, the high-temperature fluid of the heat source corresponding to the combustion exhaust gas 23 is a corrosive fluid although illustration is omitted. And the reformer 10 is installed in the area | region whose surface temperature of the reformer 10 is 160 degreeC or more and 420 degrees C or less in the state which has distribute | circulated the reforming raw material 11. FIG. In this case, since the reformer 10 itself is cooled from the inside by the reforming raw material 11, the surface temperature of the reformer 10 can be made lower than the high temperature corrosion temperature.

改質原料11の流通の停止は、例えば腐食性流体の温度を高温腐食温度域より下げてから実施する。  For example, the flow of the reforming raw material 11 is stopped after the temperature of the corrosive fluid is lowered from the high temperature corrosion temperature range.

このように、第12実施例に係る水素製造システムでは、燃焼排ガス23に相当する熱源の高温流体が腐食性流体であって、改質原料11を流通させている状態にて改質器10の表面温度が160℃以上420℃以下である領域内に、改質器10を設置することで、改質器10の腐食を防止するとともに、水素の製造効率の低下を防止する水素製造システムを実現することができる。  Thus, in the hydrogen production system according to the twelfth embodiment, the high-temperature fluid of the heat source corresponding to the combustion exhaust gas 23 is a corrosive fluid, and the reformer 10 is in a state where the reforming raw material 11 is circulated. By installing the reformer 10 in a region where the surface temperature is 160 ° C. or higher and 420 ° C. or lower, a hydrogen production system that prevents corrosion of the reformer 10 and prevents reduction in hydrogen production efficiency is realized. can do.

また、第12実施例に係る水素製造システムでは、第8実施例に係る水素製造システムより改質温度が高くなり転化率も高くなるので、改質ガスを処理するプロセスにおいて機器サイズを縮小することができるとともに、圧縮機動力や搬送動力を低減することもできる。  Further, in the hydrogen production system according to the twelfth embodiment, the reforming temperature is higher and the conversion rate is higher than in the hydrogen production system according to the eighth embodiment, so that the equipment size is reduced in the process of processing the reformed gas. In addition, the compressor power and the conveyance power can be reduced.

〈第13実施例〉
図13を用いて、本発明の第13実施例に係る水素製造システムについて説明する。図13に示す水素製造システムは、図1を用いて上述した水素製造システムと比較して、都市ガスの流入を遮断する弁26と、一酸化炭素変成器19への流体の流入を遮断する弁37と、改質器10から流出した流体がボイラ蒸気5と合流するラインと、ボイラ蒸気5への合流ラインを遮断する弁35とを備えている点で異なる。なお、第13実施例に係る水素製造システムでも、一酸化炭素変成器19、二酸化炭素分離器15及び水素分離器16を備えているが、図13ではこれらの図示を省略している。
<Thirteenth embodiment>
A hydrogen production system according to a thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The hydrogen production system shown in FIG. 13 is different from the hydrogen production system described above with reference to FIG. 1 in that the valve 26 shuts off the inflow of city gas and the valve shuts off the inflow of fluid to the carbon monoxide transformer 19. 37 and a line where the fluid flowing out from the reformer 10 joins the boiler steam 5 and a valve 35 which shuts off the joining line to the boiler steam 5 are different. The hydrogen production system according to the thirteenth embodiment also includes the carbon monoxide converter 19, the carbon dioxide separator 15, and the hydrogen separator 16, but these are not shown in FIG.

図13に示す水素製造システムでは、熱源とする高温流体は腐食性流体である。この水素製造システムでは、水素製造運転中は改質器10の内部を流通する改質原料11が、熱を受ける事で改質器10の材料は冷却され表面温度の上昇が抑えられている。一方、水素製造非運転時に改質原料11の流通を停止すると、改質器10の材料温度は燃焼排ガス23の温度と同じ温度まで上昇する。そのため、改質器10の材料温度が高温腐食温度域であれば、改質器10は腐食する問題がある。また、改質器10の材料温度が高いほどクリープ強度が低下し許容応力以下になるまでの時間が充分に短くなる。   In the hydrogen production system shown in FIG. 13, the high-temperature fluid used as a heat source is a corrosive fluid. In this hydrogen production system, during the hydrogen production operation, the reforming raw material 11 that circulates inside the reformer 10 receives heat so that the material of the reformer 10 is cooled and the rise in surface temperature is suppressed. On the other hand, when the flow of the reforming raw material 11 is stopped during non-operation of hydrogen production, the material temperature of the reformer 10 rises to the same temperature as the temperature of the combustion exhaust gas 23. Therefore, if the material temperature of the reformer 10 is in the high temperature corrosion temperature range, there is a problem that the reformer 10 corrodes. In addition, the higher the material temperature of the reformer 10, the lower the creep strength and the time until it becomes less than the allowable stress is sufficiently short.

そこで、水素製造システムは、燃焼排ガス23により加熱し、かつ、改質原料11を流通させないときは、改質原料11の流路に冷却用流体として蒸気13を流通させる。改質原料11を流通せず、代わりに蒸気13を流通するときには、弁26及び弁37を閉じて、弁25及び弁35を開く。したがって、内部を流通する蒸気13により改質器10の材料は冷却される。蒸気13の流入量は弁25,35の開度で調節し、改質器10を流出した蒸気13は、弁37を閉じることで一酸化炭素変成器19には流入させない。一方、水素製造システムでは、運転中は、弁25及び弁35を閉じて、弁26及び弁37を開く。   Therefore, when the hydrogen production system is heated by the combustion exhaust gas 23 and the reforming material 11 is not circulated, the steam 13 is circulated as a cooling fluid in the flow path of the reforming material 11. When the reforming raw material 11 is not circulated and instead the steam 13 is circulated, the valve 26 and the valve 37 are closed, and the valve 25 and the valve 35 are opened. Therefore, the material of the reformer 10 is cooled by the steam 13 flowing inside. The inflow amount of the steam 13 is adjusted by the opening degree of the valves 25 and 35, and the steam 13 flowing out of the reformer 10 is not allowed to flow into the carbon monoxide converter 19 by closing the valve 37. On the other hand, in the hydrogen production system, during operation, the valve 25 and the valve 35 are closed, and the valve 26 and the valve 37 are opened.

このように、第13実施例に係る水素製造システムでは、蒸気13を冷却用流体として使用することで、改質器10の表面温度の上昇を抑えることができ、改質器10の腐食を防止することができる。また、第13実施例に係る水素製造システムでは、改質器10の冷却用流体に、ボイラ6において燃焼排ガス23の熱を利用して製造した蒸気の全部又は一部を蒸気13として利用することで、適当な冷却用気体を容易に確保することができる。   Thus, in the hydrogen production system according to the thirteenth embodiment, by using the steam 13 as a cooling fluid, an increase in the surface temperature of the reformer 10 can be suppressed, and corrosion of the reformer 10 can be prevented. can do. In the hydrogen production system according to the thirteenth embodiment, all or part of the steam produced by using the heat of the combustion exhaust gas 23 in the boiler 6 is used as the steam 13 for the cooling fluid of the reformer 10. Thus, an appropriate cooling gas can be easily secured.

なお、図5や図7等に示したような改質ガス製造システムの場合にも、改質器10をボイラで発生した蒸気を利用することで、同様の効果を得ることができる。   In the case of the reformed gas production system as shown in FIGS. 5 and 7 and the like, the same effect can be obtained by using the steam generated in the boiler in the reformer 10.

《変形例》
図14は、第13実施例の変形例に係る水素製造システムである。図14に示す水素製造システムは、図13を用いて上述した水素製造システムと比較して、ボイラ給水7を改質原料11の流路の冷却に用いる点で異なる。
<Modification>
FIG. 14 shows a hydrogen production system according to a modification of the thirteenth embodiment. The hydrogen production system shown in FIG. 14 differs from the hydrogen production system described above with reference to FIG. 13 in that the boiler feed water 7 is used for cooling the flow path of the reforming raw material 11.

この図13に示す水素製造システムでは、燃焼排ガス23により加熱し、かつ、改質原料11を流通しないときは、改質原料11の流路に冷却用流体として蒸気13、あるいはボイラ給水7の一部を分岐水78として流通させる。蒸気13と分岐水78は同時に用いてもよい。分岐水78のみを流す時は、弁26、弁37及び弁25を閉じて、弁77及び弁35を開く。   In the hydrogen production system shown in FIG. 13, when heated by the combustion exhaust gas 23 and the reforming raw material 11 is not circulated, the steam 13 or the boiler feed water 7 is used as a cooling fluid in the flow path of the reforming raw material 11. The part is circulated as branch water 78. The steam 13 and the branch water 78 may be used simultaneously. When only the branch water 78 is allowed to flow, the valve 26, the valve 37 and the valve 25 are closed, and the valve 77 and the valve 35 are opened.

内部を流通する分岐水78により改質器10の材料は冷却される。分岐水78は改質器10内部で沸騰し、水と蒸気の混合状態あるいは蒸気のみの状態になって流出する場合もある。分岐水78の流入量は弁77及び弁35の開度で調節し、改質器10を流出した蒸気13は、一酸化炭素変成器19には流入させない。水素製造運転中は、弁25及び弁35を閉じて、弁26及び弁37を開く。蒸気13のみを流したり、分岐水78と蒸気13の両方を流したい場合は、それが実現されるように弁26、弁37、弁25、弁77及び弁35を開閉する。   The material of the reformer 10 is cooled by the branched water 78 flowing through the inside. The branched water 78 boils inside the reformer 10 and may flow out in a mixed state of water and steam or only in a steam state. The inflow amount of the branch water 78 is adjusted by the opening degree of the valve 77 and the valve 35, and the steam 13 flowing out of the reformer 10 is not allowed to flow into the carbon monoxide converter 19. During the hydrogen production operation, the valve 25 and the valve 35 are closed, and the valve 26 and the valve 37 are opened. When it is desired to flow only the steam 13 or both the branch water 78 and the steam 13, the valve 26, the valve 37, the valve 25, the valve 77 and the valve 35 are opened and closed so as to be realized.

なお、冷却用流体は、蒸気13やボイラ給水7の一部に限られず、改質原料11の流路を冷却する流体であればよい。   The cooling fluid is not limited to a part of the steam 13 or the boiler feed water 7, and may be a fluid that cools the flow path of the reforming raw material 11.

このように図14に示す水素製造システムでは、蒸気13あるいは分岐水78とを冷却用流体として使用し、改質器10の表面温度の上昇が抑えることができ、改質器の腐食を防止することができる。また、図14に示す水素製造システムでは、改質器10の冷却用流体に、ボイラ給水7の一部である分岐水78を用いることで、適当な冷却用流体を容易に確保することができるとともに、改質器10の材料との温度差がより大きくなる気化潜熱が存在する事で、より容易に改質器10を冷却することができる。   As described above, in the hydrogen production system shown in FIG. 14, the steam 13 or the branched water 78 is used as a cooling fluid, so that an increase in the surface temperature of the reformer 10 can be suppressed and corrosion of the reformer is prevented. be able to. Further, in the hydrogen production system shown in FIG. 14, an appropriate cooling fluid can be easily secured by using the branch water 78 that is a part of the boiler feed water 7 as the cooling fluid of the reformer 10. At the same time, the presence of latent heat of vaporization that increases the temperature difference from the material of the reformer 10 makes it possible to cool the reformer 10 more easily.

〈第14実施例〉
第14実施例に係る水素製造システムは、図13及び図14等を用いて上述したような構成で実現することができるため、図示は省略するが、非運転時に改質器10から流出した「蒸気または水」36の圧力が、ボイラ6の製造蒸気の圧力より高く、改質器10から流出した「蒸気または水」36を製造蒸気流路に流す例である。
<14th Example>
Since the hydrogen production system according to the fourteenth embodiment can be realized by the configuration as described above with reference to FIGS. 13 and 14 and the like, the illustration is omitted, but it flows out of the reformer 10 when not in operation. In this example, the pressure of the “steam or water” 36 is higher than the pressure of the production steam of the boiler 6, and the “steam or water” 36 that has flowed out of the reformer 10 flows into the production steam channel.

この第14実施例に係る水素製造システムでは、「蒸気または水」36は、利用可能蒸気75の一部になり熱利用先に熱を渡すことで冷却され水になり、循環しボイラ給水7になる。「蒸気または水」36がボイラ蒸気5と合流する事になる。改質器10内を通過した「蒸気または水」36が蒸気のみの状態でなくても、流量がボイラ蒸気5より充分に小さいので、合流すると全てが蒸気になるので、合流後の蒸気により駆動する蒸気タービンを設けたシステムも可能であり、この場合は、タービン蒸気流量が減少しない。   In the hydrogen production system according to the fourteenth embodiment, the “steam or water” 36 becomes a part of the usable steam 75 and is cooled by passing heat to the heat utilization destination, becomes water, circulates into the boiler feed water 7. Become. “Steam or water” 36 joins the boiler steam 5. Even if the “steam or water” 36 that has passed through the reformer 10 is not in a state of only steam, the flow rate is sufficiently smaller than that of the boiler steam 5, so that when combined, all becomes steam, so it is driven by the steam after joining. A system with a steam turbine is also possible, in which case the turbine steam flow is not reduced.

〈第15実施例〉
図15を用いて、本発明の第15実施例に係る水素製造システムについて説明する。図15に示す水素製造システムは、図14を用いて上述した水素製造システムと比較して、ボイラ蒸気5から分岐蒸気24を除いた蒸気である利用可能蒸気75により駆動する蒸気タービン76と、蒸気タービン76からの蒸気タービン排気74を冷却する復水器73と、「蒸気または水」36が復水器73に流入するラインを備えている点で異なる。蒸気タービン排気74は復水器73によって冷却され水になりボイラ給水7となって循環するが、改質器10内を通過した「蒸気または水」36も復水器73で冷却されてボイラ給水7として利用される。
<15th Example>
A hydrogen production system according to the fifteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Compared with the hydrogen production system described above with reference to FIG. 14, the hydrogen production system illustrated in FIG. 15 includes a steam turbine 76 that is driven by an available steam 75 that is steam obtained by removing the branch steam 24 from the boiler steam 5, and steam. The difference is that a condenser 73 that cools the steam turbine exhaust 74 from the turbine 76 and a line through which “steam or water” 36 flows into the condenser 73 are provided. The steam turbine exhaust 74 is cooled by the condenser 73 to become water and circulates as boiler feed water 7, but the “steam or water” 36 that has passed through the reformer 10 is also cooled by the condenser 73 and supplied to the boiler feed water. 7 is used.

この第15実施例に係る水素製造システムは、第14実施例に係る水素製造システムと異なり、改質器10から流出した「蒸気または水」36の圧力が、ボイラ蒸気5の圧力より低くても流れる。   The hydrogen production system according to the fifteenth embodiment differs from the hydrogen production system according to the fourteenth embodiment even if the pressure of the “steam or water” 36 flowing out of the reformer 10 is lower than the pressure of the boiler steam 5. Flowing.

なお、図5や図7等に示したような改質ガス製造システムの場合にも、復水器73で蒸気を冷却して再利用することで同様の効果を得ることができる。   In the case of the reformed gas production system as shown in FIGS. 5 and 7, the same effect can be obtained by cooling the steam with the condenser 73 and reusing it.

〈実施例16〉
図16を用いて、本発明の第16実施例に係る水素製造システムについて説明する。図16では、図1と重複する部分は省略している。図1に示した水素製造システムでは、水素分離器16から流出する水素以外のガス20を直接、都市ガス12に混合していた。これに対し図16に示すように、第16実施例に係る水素製造システムでは、水素以外のガス20を減圧弁53で減圧してから、都市ガス12と混合して改質器10に流入する。なお、水素分離器16は、図2で示したような圧力スイング吸着分離法を利用することもできるし、他の方式を利用してもよい。
<Example 16>
A hydrogen production system according to the sixteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 16, portions overlapping those in FIG. 1 are omitted. In the hydrogen production system shown in FIG. 1, the gas 20 other than hydrogen flowing out from the hydrogen separator 16 is directly mixed with the city gas 12. On the other hand, as shown in FIG. 16, in the hydrogen production system according to the sixteenth embodiment, the gas 20 other than hydrogen is decompressed by the decompression valve 53 and then mixed with the city gas 12 and flows into the reformer 10. . Note that the hydrogen separator 16 can use the pressure swing adsorption separation method as shown in FIG. 2 or other methods.

水素分離器16の方式によるが、水素以外のガス20が、都市ガス12より高圧であれば、搬送機器を用いて改質器10に流入させる事ができるが、都市ガス12より低圧であれば、搬送機器を用いずに流入できる。しかし、改質器10内部での改質反応は圧力が低いほど進むので、減圧弁53は、水素以外のガス20を都市ガス12と同等あるいはやや高い圧力まで減圧する。   Depending on the method of the hydrogen separator 16, if the gas 20 other than hydrogen is higher in pressure than the city gas 12, it can be introduced into the reformer 10 using a transfer device. , Can flow in without using transport equipment. However, since the reforming reaction inside the reformer 10 proceeds as the pressure decreases, the pressure reducing valve 53 depressurizes the gas 20 other than hydrogen to a pressure equal to or slightly higher than the city gas 12.

この時、改質反応がより進み転化率が向上し、水素14の製造量を増加することができる。   At this time, the reforming reaction proceeds further, the conversion rate is improved, and the production amount of hydrogen 14 can be increased.

〈第17実施例〉
図17を用いて、本発明の第17実施例に係る水素製造システムについて説明する。図17では、図3乃至図7と重複する部分は省略している。図3乃至図7に示した水素製造システムでは、炭化水素分離器42または深冷分離式炭化水素分離器72から流出する炭化水素43を直接、都市ガス12に混合していた。これに対し、図17に示すように、第17実施例に係る水素製造システムでは、炭化水素43を減圧弁53で減圧してから、都市ガス12と混合して改質器10に流入する。なお、炭化水素分離器42は圧力スイング吸着分離法を利用することもできるし、他の方式を利用してもよい。なお、深冷分離式炭化水素分離器72を用いる方式の場合、炭化水素43 は、深冷分離式炭化水素分離器72直後では液体だが、容易に加熱され気体になる。
<Seventeenth embodiment>
A hydrogen production system according to the seventeenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 17, portions overlapping those in FIGS. 3 to 7 are omitted. In the hydrogen production system shown in FIGS. 3 to 7, the hydrocarbon 43 flowing out from the hydrocarbon separator 42 or the cryogenic separation hydrocarbon separator 72 is directly mixed with the city gas 12. On the other hand, as shown in FIG. 17, in the hydrogen production system according to the seventeenth embodiment, the hydrocarbon 43 is decompressed by the decompression valve 53 and then mixed with the city gas 12 and flows into the reformer 10. The hydrocarbon separator 42 can use a pressure swing adsorption separation method, or other methods. In the case of the system using the cryogenic separation type hydrocarbon separator 72, the hydrocarbon 43 is liquid immediately after the cryogenic separation type hydrocarbon separator 72, but is easily heated to become a gas.

炭化水素分離器42の方式によるが、炭化水素43が、都市ガス12より高圧であれば、搬送機器を用いて改質器10に流入させる事ができるが、都市ガス12より低圧であれば、搬送機器を用いずに流入できる。しかし、改質器10内部での改質反応は圧力が低いほど進むので、減圧弁53により、都市ガス12と同等あるいはやや高い圧力まで減圧する。   Depending on the system of the hydrocarbon separator 42, if the hydrocarbon 43 is at a higher pressure than the city gas 12, it can be introduced into the reformer 10 using a transfer device, but if it is lower than the city gas 12, Inflow without using transport equipment. However, since the reforming reaction inside the reformer 10 proceeds as the pressure decreases, the pressure is reduced to a pressure equal to or slightly higher than that of the city gas 12 by the pressure reducing valve 53.

この時、改質反応がより進み転化率が向上し、水素の製造量を増加させることができる。   At this time, the reforming reaction proceeds further, the conversion rate is improved, and the production amount of hydrogen can be increased.

〈第18実施例〉
図18を用いて、本発明の第18実施例に係る水素製造システムについて説明する。図18では、図8乃至図12と重複する部分は省略している。
<Eighteenth embodiment>
A hydrogen production system according to the eighteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 18, portions overlapping those in FIGS. 8 to 12 are omitted.

図8乃至図11に示した水素製造システムでは、第2の気液分離器38から流出する第2の液体56を直接、蒸気13に混合していた。これに対し、図18に示すように、第18実施例に係る水素製造システムでは、第2の液体56を減圧弁53で減圧してから、蒸気13と混合して改質器10に流入する。なお、図18では第2の液体56を蒸気13に流入させているが、改質ガス17または改質ガス17が変化したガスから分離した水であれば、第2の液体56でなくてもよく、また、水分離の方式は気液分離器38でなくてもよい。   In the hydrogen production system shown in FIGS. 8 to 11, the second liquid 56 flowing out from the second gas-liquid separator 38 is directly mixed with the vapor 13. On the other hand, as shown in FIG. 18, in the hydrogen production system according to the eighteenth embodiment, the second liquid 56 is decompressed by the decompression valve 53 and then mixed with the steam 13 and flows into the reformer 10. . In FIG. 18, the second liquid 56 is allowed to flow into the vapor 13. However, the reformed gas 17 or the reformed gas 17 is not necessarily the second liquid 56 as long as the water is separated from the changed gas. Moreover, the water separation method may not be the gas-liquid separator 38.

また、図12に示した水素製造システムでは、深冷分離式水分離器46から流出する分離水48を直接、蒸気13に混合していた。これに対し、図17に示すように、第18実施例に係る水素製造システムでは、分離水48を減圧弁53で減圧してから、蒸気13と混合して改質器10に流入する。   Further, in the hydrogen production system shown in FIG. 12, the separated water 48 flowing out from the cryogenic separation type water separator 46 is directly mixed with the steam 13. In contrast, as shown in FIG. 17, in the hydrogen production system according to the eighteenth embodiment, the separated water 48 is decompressed by the decompression valve 53 and then mixed with the steam 13 and flows into the reformer 10.

水分離器(気液分離器38、深冷分離式水分離器46)の方式によるが、分離した水(第2の液体56、分離水48)が、都市ガス12より高圧であれば、搬送機器を用いて改質器10に流入させる事ができるが、都市ガス12より低圧であれば、搬送機器を用いずに流入できる。しかし、改質器10内部での改質反応は圧力が低いほど進むので、都市ガス12と同等あるいはやや高い圧力まで減圧する。   Depending on the method of the water separator (gas-liquid separator 38, cryogenic separation type water separator 46), if the separated water (second liquid 56, separated water 48) is higher in pressure than the city gas 12, it is transported. Although it can be made to flow into reformer 10 using equipment, if it is low pressure from city gas 12, it can flow in without using transportation equipment. However, since the reforming reaction inside the reformer 10 progresses as the pressure decreases, the pressure is reduced to a pressure equal to or slightly higher than that of the city gas 12.

この時、改質反応がより進み転化率が向上し、水素の製造量を増加させることができる。   At this time, the reforming reaction proceeds further, the conversion rate is improved, and the production amount of hydrogen can be increased.

〈第19実施例〉
図19を用いて、本発明の第19実施例に係る水素製造システムについて説明する。図19では、図1と重複する部分は省略している。
<Nineteenth embodiment>
A hydrogen production system according to a nineteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 19, portions overlapping with FIG. 1 are omitted.

図1に示した水素製造システムでは、水素分離器16から流出する水素以外のガス20を処理していない。これに対し、図19に示すように、第19実施例に係る水素製造システムでは、水素以外のガス20を加熱する第1の加熱器57を備えている。具体的には、第1の加熱器57は、改質ガス17または改質ガス17を変化させたガスから回収した熱によって水素以外のガス20を加熱する。   In the hydrogen production system shown in FIG. 1, the gas 20 other than hydrogen flowing out from the hydrogen separator 16 is not processed. On the other hand, as shown in FIG. 19, the hydrogen production system according to the nineteenth embodiment includes a first heater 57 for heating the gas 20 other than hydrogen. Specifically, the first heater 57 heats the gas 20 other than hydrogen by heat recovered from the reformed gas 17 or a gas obtained by changing the reformed gas 17.

例えば図19に示すように、第1の加熱器57は、水素分離器16で分離された水素以外のガス20を第1の加熱器57に流入させると、改質ガス17又は改質ガス17を変化させたガスから熱回収した第2の冷媒58により、水素以外のガス20を加熱する。   For example, as shown in FIG. 19, when the first heater 57 causes the gas 20 other than hydrogen separated by the hydrogen separator 16 to flow into the first heater 57, the reformed gas 17 or the reformed gas 17. The gas 20 other than hydrogen is heated by the second refrigerant 58 that is heat-recovered from the gas that has been changed.

第19実施例に係る水素製造システムでは、水素以外のガス20を加熱することで、改質温度がより高くなり、改質反応がより進み転化率が向上し、水素14の製造量を増加することができる。改質温度一定とするならば改質原料11が温度上昇するのに必要な熱量が小さくなるので、改質原料11が燃焼排ガス23から受け取る熱量が低減される。これによりボイラ蒸気5が増えるので仮に蒸気タービン76を接続した場合は発電量が増加し、接続しない場合は熱利用先へ与える熱量が増える。  In the hydrogen production system according to the nineteenth embodiment, by heating the gas 20 other than hydrogen, the reforming temperature becomes higher, the reforming reaction proceeds further, the conversion rate is improved, and the production amount of hydrogen 14 is increased. be able to. If the reforming temperature is kept constant, the amount of heat necessary for the temperature of the reforming raw material 11 to rise is reduced, so that the amount of heat received by the reforming raw material 11 from the combustion exhaust gas 23 is reduced. As a result, the boiler steam 5 increases, so that the amount of power generation increases if the steam turbine 76 is connected, and the amount of heat given to the heat utilization destination increases if the steam turbine 76 is not connected.

また、加熱には熱源が必要だが、第1の加熱器57は、水素以外のガス20の加熱に第2の冷媒58が回収した改質ガス17からの熱を利用することができるため、新たに熱源を用意する必要がなく、適当な加熱源を容易に導入できる効果もある。なお、図19では、第2の冷媒58が熱回収する構成については、図示を省略している。  In addition, although a heat source is required for heating, the first heater 57 can use the heat from the reformed gas 17 recovered by the second refrigerant 58 for heating the gas 20 other than hydrogen. There is no need to prepare a heat source, and an appropriate heating source can be easily introduced. In FIG. 19, illustration of the configuration in which the second refrigerant 58 recovers heat is omitted.

〈第20実施例〉
図20を用いて、本発明の第20実施例に係る水素製造システムについて説明する。図20では、図3乃至図6と重複する部分は省略している。
<20th embodiment>
A hydrogen production system according to a twentieth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 20, portions overlapping with FIGS. 3 to 6 are omitted.

図3乃至図6に示した水素製造システムでは、炭化水素分離器42から流出する炭化水素43を処理していない。これに対し、図20に示すように、第20実施例に係る水素製造システムでは、炭化水素43を加熱する第2の加熱器59を備えている。具体的には、第2の加熱器59は、改質ガス17または改質ガス17を変化させたガスから回収した熱によって炭化水素43を加熱する。   In the hydrogen production system shown in FIGS. 3 to 6, the hydrocarbon 43 flowing out from the hydrocarbon separator 42 is not treated. On the other hand, as shown in FIG. 20, the hydrogen production system according to the twentieth embodiment includes a second heater 59 that heats the hydrocarbon 43. Specifically, the second heater 59 heats the hydrocarbon 43 with heat recovered from the reformed gas 17 or a gas obtained by changing the reformed gas 17.

例えば図20に示すように、第2の加熱器59は、炭化水素分離器42で分離された炭化水素43を流入させると、改質ガス17又は改質ガス17を変化させたガスから熱回収した第3の冷媒60により、炭化水素43を加熱する。   For example, as shown in FIG. 20, when the second heater 59 flows in the hydrocarbon 43 separated by the hydrocarbon separator 42, the second heater 59 recovers heat from the reformed gas 17 or the gas obtained by changing the reformed gas 17. The hydrocarbon 43 is heated by the third refrigerant 60 thus obtained.

第20実施例に係る水素製造システムでは、炭化水素分離器42の方式は圧力スイング吸着分離法でなくてもよい。また、図6に示す例では、炭化水素43 は、深冷分離式炭化水素分離器72直後では液体だが、加熱され容易に気体になっている。   In the hydrogen production system according to the twentieth embodiment, the method of the hydrocarbon separator 42 may not be the pressure swing adsorption separation method. In the example shown in FIG. 6, the hydrocarbon 43 is liquid immediately after the cryogenic separation type hydrocarbon separator 72, but is easily heated to become a gas.

第20実施例に係る水素製造システムでは、炭化水素43を加熱することで、改質温度がより高くなり、改質反応がより進み転化率が向上し、水素14の製造量を増加することができる。改質温度一定とするならば改質原料11が温度上昇するのに必要な熱量が小さくなるので、改質原料11が燃焼排ガス23から受け取る熱量が低減される。これによりボイラ蒸気5が増えるので仮に蒸気タービン76を接続した場合は発電量が増加し、接続しない場合は熱利用先へ与える熱量が増える。   In the hydrogen production system according to the twentieth embodiment, heating the hydrocarbon 43 may increase the reforming temperature, further proceeding with the reforming reaction, improving the conversion rate, and increasing the production amount of hydrogen 14. it can. If the reforming temperature is kept constant, the amount of heat necessary for the temperature of the reforming raw material 11 to rise is reduced, so that the amount of heat received by the reforming raw material 11 from the combustion exhaust gas 23 is reduced. As a result, the boiler steam 5 increases, so that the amount of power generation increases if the steam turbine 76 is connected, and the amount of heat given to the heat utilization destination increases if the steam turbine 76 is not connected.

また、加熱には熱源が必要だが、第2の加熱器59は、炭化水素43の加熱に第3の冷媒60が回収した熱を利用することができるため、新たに熱源を用意する必要がなく、適当な加熱源を容易に導入することができる効果もある。なお、図20では、第3の冷媒60が熱回収する構成については、図示を省略している。   In addition, although a heat source is required for heating, the second heater 59 can use the heat recovered by the third refrigerant 60 for heating the hydrocarbon 43, so there is no need to prepare a new heat source. There is also an effect that a suitable heating source can be easily introduced. In addition, in FIG. 20, about the structure which the 3rd refrigerant | coolant 60 collect | recovers heat, illustration is abbreviate | omitted.

〈第21実施例〉
図21を用いて、本発明の第21実施例に係る水素製造システムについて説明する。図21では、図8乃至図12と重複する部分は省略している。
<Twenty-first embodiment>
A hydrogen production system according to the twenty-first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 21, portions overlapping with FIGS. 8 to 12 are omitted.

図8乃至図12に示した水素製造システムでは、戻り流体52を処理していない。これに対し、図21に示すように、第21実施例に係る水素製造システムでは、戻り流体52を加熱する第3の加熱器61を備えている。具体的には、第3の加熱器61は、改質ガス17または改質ガス17を変化させたガスから回収した熱によって戻り流体52を加熱する。   In the hydrogen production system shown in FIGS. 8 to 12, the return fluid 52 is not processed. On the other hand, as shown in FIG. 21, the hydrogen production system according to the 21st embodiment includes a third heater 61 for heating the return fluid 52. Specifically, the third heater 61 heats the return fluid 52 with heat recovered from the reformed gas 17 or a gas obtained by changing the reformed gas 17.

例えば図21に示すように、第3の加熱器61は、戻り流体52を流入させると、改質ガス17または改質ガス17を変化させたガスから熱回収した第4の冷媒62により、戻り流体52を加熱する。   For example, as shown in FIG. 21, when the return heater 52 flows in, the third heater 61 returns by the fourth refrigerant 62 that has recovered heat from the reformed gas 17 or the gas that has changed the reformed gas 17. The fluid 52 is heated.

図8に示す例の場合、戻り流体52は第1の液体29と第2の液体56を混合した液体であり、図9に示す例の場合、戻り流体52は第2の液体56に相当する。また、改質ガス17または改質ガス17が変化したガスから分離した水であれば、第1の液体29や第2の液体56に限らず、水分離の方式は気液分離器15,38と同じ方式でなくてもよい。また、図11に示す例の場合、深冷分離式水分離器46からの分離水48を、第3の加熱器61で加熱してから改質器10に流入させる。   In the example shown in FIG. 8, the return fluid 52 is a liquid obtained by mixing the first liquid 29 and the second liquid 56. In the example shown in FIG. 9, the return fluid 52 corresponds to the second liquid 56. . Further, the water separation method is not limited to the first liquid 29 and the second liquid 56 as long as the reformed gas 17 or the reformed gas 17 is water separated from the changed gas. It does not have to be the same method. In the case of the example shown in FIG. 11, the separated water 48 from the cryogenic separation type water separator 46 is heated by the third heater 61 and then flows into the reformer 10.

戻り流体52を加熱することで、改質温度がより高くなり、改質反応がより進み転化率が向上し、水素の製造量が増加する。改質温度一定とするならば改質原料11が温度上昇するのに必要な熱量が小さくなるので、改質原料11が燃焼排ガス23から受け取る熱量が低減される。これによりボイラ蒸気5が増えるので仮に蒸気タービン76を接続した場合は発電量が増加し、接続しない場合は熱利用先へ与える熱量が増える。   By heating the return fluid 52, the reforming temperature becomes higher, the reforming reaction proceeds further, the conversion rate is improved, and the production amount of hydrogen increases. If the reforming temperature is kept constant, the amount of heat necessary for the temperature of the reforming raw material 11 to rise is reduced, so that the amount of heat received by the reforming raw material 11 from the combustion exhaust gas 23 is reduced. As a result, the boiler steam 5 increases, so that the amount of power generation increases if the steam turbine 76 is connected, and the amount of heat given to the heat utilization destination increases if the steam turbine 76 is not connected.

加熱には熱源が必要だが、第21実施例に係る水素製造システムでは、戻り流体52の加熱に、第4の冷媒62が回収した熱を利用することができるため、新たに熱源を設ける必要がなく、適当な加熱源を容易に導入することもできる。なお、図21では、第4の冷媒62が熱回収する構成については、図示を省略している。   Although a heat source is required for heating, in the hydrogen production system according to the twenty-first embodiment, since the heat recovered by the fourth refrigerant 62 can be used for heating the return fluid 52, it is necessary to newly provide a heat source. In addition, a suitable heating source can be easily introduced. In FIG. 21, the illustration of the configuration in which the fourth refrigerant 62 recovers heat is omitted.

〈第22実施例〉
図22を用いて、第22実施例に係る水素製造システムについて説明する。図22では、図1乃至図4、図8及び図10と重複する構成は図示を省略している。
<Twenty-second embodiment>
A hydrogen production system according to the 22nd embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 22, illustrations of the same components as those in FIGS. 1 to 4, 8, and 10 are omitted.

図1乃至図4、図8及び図10に示した水素製造システムの二酸化炭素分離器15は、冷却工程を備えているが、これに対し、図22に示す水素製造システムの二酸化炭素分離器15は冷却工程によって回収された熱を、改質ガス17又は改質ガス17を変化させたガスから回収した熱として利用する
二酸化炭素分離器15の方式によって、冷却方法は異なるが、二酸化炭素分離の工程の中に、変成ガス18の温度調整のための冷却や、熱炭酸カリウム方式における冷却がある。二酸化炭素分離器15は、第5の冷媒69を二酸化炭素分離器15内に流通させ、例えば、変成ガス18の熱を回収する。そこで、第22実施例に係る水素製造システムでは、図22に示すように、二酸化炭素分離器15にて第5の冷媒69により熱回収し、第6の冷媒69が回収した熱をシステム内の加熱工程で利用する。第19乃至第21実施例の加熱工程等で利用してもよい。
The carbon dioxide separator 15 of the hydrogen production system shown in FIG. 1 to FIG. 4, FIG. 8 and FIG. 10 includes a cooling step, whereas the carbon dioxide separator 15 of the hydrogen production system shown in FIG. Uses the heat recovered by the cooling process as the heat recovered from the reformed gas 17 or the gas obtained by changing the reformed gas 17, although the cooling method differs depending on the method of the carbon dioxide separator 15. In the process, there are cooling for adjusting the temperature of the modified gas 18 and cooling in a hot potassium carbonate system. The carbon dioxide separator 15 circulates the fifth refrigerant 69 in the carbon dioxide separator 15 and recovers the heat of the modified gas 18, for example. Therefore, in the hydrogen production system according to the twenty-second embodiment, as shown in FIG. 22, heat is recovered by the fifth refrigerant 69 in the carbon dioxide separator 15, and the heat recovered by the sixth refrigerant 69 is stored in the system. Used in the heating process. You may utilize in the heating process of the 19th thru | or 21st Example.

加熱には熱源が必要だが、第22実施例に係る水素製造システムでは、被加熱流体の加熱に、第5の冷媒69が回収した熱を利用することができるため、新たに熱源を設ける必要がなく、適当な加熱源を容易に導入することができる。なお、図22では、第5の冷媒69で回収した熱を利用して被加熱流体を加熱する構成については、図示を省略している。   Although a heat source is required for heating, in the hydrogen production system according to the twenty-second embodiment, the heat recovered by the fifth refrigerant 69 can be used for heating the heated fluid. Therefore, it is necessary to newly provide a heat source. And an appropriate heating source can be easily introduced. In FIG. 22, illustration of the configuration for heating the fluid to be heated using the heat recovered by the fifth refrigerant 69 is omitted.

〈第23実施例〉
図23を用いて、本発明の第23実施例に係る水素製造システムについて説明する。図23では図2、図4、図8及び図10と重複する構成は省略している。
<Twenty-third example>
A hydrogen production system according to the 23rd embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 23, the same configuration as in FIGS. 2, 4, 8 and 10 is omitted.

例えば、図2等に示すように、冷却器32では、圧縮機30で圧縮した昇圧ガス31が流入すると、第1の冷媒33により熱回収し、冷却している。第23実施例に係る水素製造システムでは、第1の冷媒33が回収した熱をシステム内の加熱工程で利用する。第19乃至第21実施例の加熱工程で利用してもよい。   For example, as shown in FIG. 2 and the like, in the cooler 32, when the pressurized gas 31 compressed by the compressor 30 flows in, heat is recovered by the first refrigerant 33 and cooled. In the hydrogen production system according to the twenty-third embodiment, the heat recovered by the first refrigerant 33 is used in the heating process in the system. You may utilize in the heating process of the 19th thru | or 21st Example.

また、図23に示すように、第23実施例に係る水素製造システムは、生成された水素14を圧縮して貯蔵する構成を有している。具体的には、第23実施例に係る水素製造システムは、水素14を圧縮する水素圧縮機63と、圧縮工程で高温になった圧縮水素ガス64を流入して冷却する水素冷却器65と、冷却済み水素67を流入して貯蔵する水素タンク68を備えている。また、水素冷却器65において、第6の冷媒66により熱回収する。第23実施例に係る水素製造システムでは、第6の冷媒66が回収した熱をこのシステム内の加熱工程で利用する。第19乃至第21実施例の加熱工程で利用してもよい。   As shown in FIG. 23, the hydrogen production system according to the twenty-third embodiment has a configuration in which the generated hydrogen 14 is compressed and stored. Specifically, the hydrogen production system according to the twenty-third embodiment includes a hydrogen compressor 63 that compresses hydrogen 14, a hydrogen cooler 65 that flows in and cools compressed hydrogen gas 64 that has become hot during the compression process, A hydrogen tank 68 for storing cooled hydrogen 67 is provided. In the hydrogen cooler 65, heat is recovered by the sixth refrigerant 66. In the hydrogen production system according to the twenty-third embodiment, the heat recovered by the sixth refrigerant 66 is used in the heating process in this system. You may utilize in the heating process of the 19th thru | or 21st Example.

なお、気体の分離方式によっては、圧縮、分離、冷却の順に実施する工程があるので、水素以外の気体分離の工程で熱回収してもよい。   Note that, depending on the gas separation method, there is a process that is performed in the order of compression, separation, and cooling. Therefore, heat recovery may be performed in a gas separation process other than hydrogen.

加熱には熱源が必要だが、第23実施例に係る水素製造システムでは、被加熱流体の加熱に、第1の冷媒33や第6の冷媒66が回収した熱を利用することができるため、新たに熱源を設ける必要がなく、適当な加熱源を容易に導入することができる。なお、図23では、第1の冷媒33や第6の冷媒66で回収した熱を利用して被加熱流体を加熱する構成については、図示を省略している。   Although a heat source is required for heating, in the hydrogen production system according to the 23rd embodiment, the heat recovered by the first refrigerant 33 and the sixth refrigerant 66 can be used for heating the heated fluid. Therefore, it is not necessary to provide a heat source, and an appropriate heating source can be easily introduced. In FIG. 23, the illustration of the configuration for heating the fluid to be heated using the heat recovered by the first refrigerant 33 and the sixth refrigerant 66 is omitted.

〈第24実施例〉
図24を用いて、第24実施例に係る水素製造システムについて説明する。図24では、図6及び図12と重複する構成は図示を省略している。
<Twenty-fourth embodiment>
A hydrogen production system according to the twenty-fourth embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 24, illustration of the same configuration as in FIGS. 6 and 12 is omitted.

深冷分離システム50は、一酸化炭素変成器19から流入する変成ガス18から、分離水48、二酸化炭素21、炭化水素43及び一酸化炭素49を分離し、水素14を製造するが、このシステムにはプロセスガスの冷却工程がある。そこで第24実施例に係る水素製造システムでは、図24に示すように、深冷分離システム50にて第7の冷媒70により熱回収し、第7の冷媒70が回収した熱を水素製造システム内の加熱工程で利用する。第19乃至第21実施例の加熱工程で利用してもよい。   The cryogenic separation system 50 separates the separated water 48, the carbon dioxide 21, the hydrocarbon 43, and the carbon monoxide 49 from the conversion gas 18 flowing from the carbon monoxide converter 19 to produce hydrogen 14. Has a process gas cooling step. Accordingly, in the hydrogen production system according to the twenty-fourth embodiment, as shown in FIG. 24, heat is recovered by the seventh refrigerant 70 in the cryogenic separation system 50, and the heat recovered by the seventh refrigerant 70 is stored in the hydrogen production system. It is used in the heating process. You may utilize in the heating process of the 19th thru | or 21st Example.

加熱には熱源が必要だが、第24実施例に係る水素製造システムでは、被加熱流体の加熱に、第7の冷媒70が回収した熱を利用することができるため、新たに熱源を設ける必要がなく、適当な加熱源を容易に導入することができる。なお、図24では、第7の冷媒70で回収した熱源を利用して被加熱流体を加熱する構成については、図示を省略している。   Although a heat source is required for heating, in the hydrogen production system according to the twenty-fourth embodiment, since the heat recovered by the seventh refrigerant 70 can be used for heating the heated fluid, it is necessary to newly provide a heat source. And an appropriate heating source can be easily introduced. In addition, in FIG. 24, illustration is abbreviate | omitted about the structure which heats a to-be-heated fluid using the heat source collect | recovered with the 7th refrigerant | coolant 70. FIG.

〈第25実施例〉
第25実施例に係る水素製造システムは、図6及び図20を用いて上述したような構成であるため、図示は省略するが、深冷分離法により炭化水素43を分離し、分離した炭化水素43を、大気79によって加熱してから改質器10に流入させる。
<Twenty-fifth embodiment>
Since the hydrogen production system according to the twenty-fifth embodiment is configured as described above with reference to FIGS. 6 and 20, illustration is omitted, but the hydrocarbon 43 is separated by the cryogenic separation method and separated hydrocarbons. 43 is heated by the atmosphere 79 and then flows into the reformer 10.

具体的には、第2の加熱器59は、炭化水素43を加熱する第3の冷媒60に大気79を利用する。炭化水素分離器42から流出する炭化水素43は大気79より充分に低温であるため、第2の加熱器59は、大気79によって炭化水素43を加熱することができる。また、第2の加熱器59では、大気79による加熱と他の冷媒による加熱とを同時に実施してもよい。なお、炭化水素43は、深冷分離式炭化水素分離器72直後では液体だが、加熱され容易に気体になる。   Specifically, the second heater 59 uses the atmosphere 79 for the third refrigerant 60 that heats the hydrocarbons 43. Since the hydrocarbon 43 flowing out from the hydrocarbon separator 42 is sufficiently cooler than the atmosphere 79, the second heater 59 can heat the hydrocarbon 43 by the atmosphere 79. Further, in the second heater 59, heating by the air 79 and heating by another refrigerant may be performed simultaneously. The hydrocarbon 43 is liquid immediately after the cryogenic separation type hydrocarbon separator 72, but is easily heated to become a gas.

加熱には熱源が必要だが、第25実施例に係る水素製造システムでは、炭化水素43を加熱する冷媒に大気79を利用するため、新たに熱源を設ける必要がなく、適当な加熱源を容易に導入することができる。なお、図5や図7等に示したような改質ガス製造システムの場合にも、炭化水素43を加熱する冷媒に大気を利用することで、同様の効果を得ることができる。   Although a heat source is required for heating, the hydrogen production system according to the 25th embodiment uses the atmosphere 79 as a refrigerant for heating the hydrocarbon 43, so there is no need to provide a new heat source, and an appropriate heating source can be easily provided. Can be introduced. In the case of the reformed gas production system as shown in FIGS. 5 and 7 and the like, the same effect can be obtained by using the atmosphere as the refrigerant for heating the hydrocarbon 43.

〈第26実施例〉
第26実施例に係る水素製造システムは、図12及び図21を用いて上述したような構成であるため、図示は省略するが、深冷分離法により水を分離し、分離された分離水48を、大気79によって加熱してから改質器10に流入する。
<Twenty-sixth embodiment>
Since the hydrogen production system according to the twenty-sixth embodiment is configured as described above with reference to FIGS. 12 and 21, illustration is omitted, but water is separated by a cryogenic separation method, and separated separated water 48 is separated. Is heated by the atmosphere 79 and then flows into the reformer 10.

具体的には、第3の加熱器61は、分離水48を加熱する第4の冷媒62に大気79を利用する。深冷分離式水分離器46から流出する分離水48は大気79より充分に低温であるため、第3の加熱器61は、大気79によって分離水48を加熱することができる。また、第3の加熱器61では、大気79による加熱と他の冷媒による加熱とを同時に実施してもよい。   Specifically, the third heater 61 uses the atmosphere 79 as the fourth refrigerant 62 that heats the separated water 48. Since the separated water 48 flowing out from the cryogenic separation type water separator 46 is sufficiently lower in temperature than the atmosphere 79, the third heater 61 can heat the separated water 48 by the atmosphere 79. Moreover, in the 3rd heater 61, you may implement simultaneously the heating by the air | atmosphere 79, and the heating by another refrigerant | coolant.

加熱には熱源が必要だが、第26実施例に係る水素製造システムでは、分離水48を加熱する冷媒に大気79を利用するため、新たに熱源を設ける必要がなく、適当な加熱源を容易に導入することができる。   Although a heat source is required for heating, in the hydrogen production system according to the twenty-sixth embodiment, since the atmosphere 79 is used as a refrigerant for heating the separated water 48, it is not necessary to newly provide a heat source, and an appropriate heating source can be easily provided. Can be introduced.

〈第27実施例〉
第27実施例に係る水素製造システムは、図1乃至図15を用いて上述したような構成で実現することができるため、図示は省略するが、ボイラ蒸気5による熱を外部に供給したり、蒸気タービン76を用いて発電した電力を外部に供給する等、システム内で得られるエネルギを外部に供給する際、エネルギ需要に応えることができる。
<Twenty-seventh embodiment>
Since the hydrogen production system according to the twenty-seventh embodiment can be realized with the configuration described above with reference to FIGS. 1 to 15, illustration is omitted, but heat from the boiler steam 5 is supplied to the outside, When supplying the energy obtained in the system to the outside, such as supplying the electric power generated using the steam turbine 76 to the outside, it is possible to meet the energy demand.

第27実施例に係る水素製造システムでは、電力供給先のエネルギ需要が所定値以下である時に、水素製造を実行する。一方、第27実施例に係る水素製造システムでは、エネルギ需要が所定値を越える時に水素製造運転を停止する。すなわち、昼間等の電力等のエネルギが多く使用され、エネルギ需要が高い場合には水素製造を停止し、夜間等のエネルギ供給が低く、エネルギが余る場合に水素製造を実行する。   In the hydrogen production system according to the twenty-seventh embodiment, hydrogen production is executed when the energy demand of the power supply destination is equal to or less than a predetermined value. On the other hand, in the hydrogen production system according to the 27th embodiment, the hydrogen production operation is stopped when the energy demand exceeds a predetermined value. That is, when a lot of energy such as electric power is used during the daytime and the energy demand is high, the hydrogen production is stopped, and when the energy supply is low at the nighttime or the like and the energy is left, the hydrogen production is executed.

水素製造システムは蒸気13を使用しているため、ボイラ蒸気5から分岐蒸気24を除いた蒸気を熱供給源に送っている場合は、熱供給量が減り、蒸気タービン76で発電している場合は、蒸気タービン76への利用可能蒸気75が減るため、発電量が減り、電力供給量が減るので、水素製造中はエネルギ供給先へのエネルギ供給量が低下する。また電力を供給している場合は、圧縮機動力や搬送動力が消費されて、外部への電力供給量が低下する。そこで、水素製造システムは、エネルギ需要が所定値以下である時のみに運転することで、供給先のエネルギ需要に応える。   Since the hydrogen production system uses the steam 13, when the steam obtained by removing the branch steam 24 from the boiler steam 5 is sent to the heat supply source, the heat supply amount is reduced and the steam turbine 76 generates power. Since the available steam 75 to the steam turbine 76 decreases, the power generation amount decreases and the power supply amount decreases, so that the energy supply amount to the energy supply destination decreases during hydrogen production. Moreover, when supplying electric power, compressor power and conveyance power are consumed, and the amount of electric power supplied to the outside decreases. Therefore, the hydrogen production system responds to the energy demand of the supplier by operating only when the energy demand is below a predetermined value.

高温流体温度のより低い場所に改質器10を配置する事ができる技術により、水素製造停止時の改質器10の処置や、水素製造運転の発停切り替えが実施し易くなっており、実現可能になっている。なお、図5や図7等に示したような改質ガス製造システムの場合にも、エネルギ需要に合わせて運転することで、同様の効果を得ることができる。   The technology that can arrange the reformer 10 in a place where the temperature of the high-temperature fluid is lower facilitates the treatment of the reformer 10 when the hydrogen production is stopped and the start / stop switching of the hydrogen production operation. It is possible. In the case of the reformed gas production system as shown in FIGS. 5 and 7 and the like, the same effect can be obtained by operating according to the energy demand.

1…焼却炉
2…廃棄物
3…燃焼用空気
4…灰
5…ボイラ蒸気
6…ボイラ
7…ボイラ給水
8…焼却炉排ガス
9…バグフィルタ流入ガス
10…改質器
11…改質原料
12…都市ガス
13…蒸気
14…水素
15…二酸化炭素分離器
16…水素分離器
17…改質ガス
18…変成ガス
19…一酸化炭素変成器
20…水素以外のガス(物質)
21…二酸化炭素
22…分離済みガス
23…燃焼排ガス(第1の燃焼排ガス)
24…分岐蒸気
25…弁(減圧弁)
26…弁
27…深冷分離式二酸化炭素分離器
28…第2の深冷分離ガス
29…第1の液体
30…圧縮機
31…昇圧ガス
32…冷却器
33…冷媒(第1の冷媒)
34…冷却済みガス
35…弁
36…蒸気または水
37…弁
38…気液分離器(第2の気液分離器)
39…第2の気体
40…水素分離器
41…戻り流体
42…炭化水素分離器
43…炭化水素
44…炭化水素以外のガス
45…深冷分離式一酸化炭素分離器
46…深冷分離式水分離器
47…第1の深冷分離ガス
48…分離水
49…一酸化炭素
50…深冷分離システム
51…混合都市ガス
52…戻り流体
53…減圧弁
54…第1の気液分離器
55…第1の気体
56…第2の液体
57…第1の加熱器
58…第2の冷媒
59…第2の加熱器
60…第3の冷媒
61…第3の加熱器
62…第4の冷媒
63…水素圧縮機
64…圧縮水素
65…水素冷却器
66…第6の冷媒
67…冷却済み水素
68…水素タンク
69…第5の冷媒
70…第7の冷媒
71…製造ガス
72…深冷分離式炭化水素分離器
73…復水器
74…蒸気タービン排気
75…利用可能蒸気
76…蒸気タービン
77…弁
78…分岐水
79…大気
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Incinerator 2 ... Waste 3 ... Combustion air 4 ... Ash 5 ... Boiler steam 6 ... Boiler 7 ... Boiler feed water 8 ... Incinerator exhaust gas 9 ... Bag filter inflow gas 10 ... Reformer 11 ... Reforming raw material 12 ... City gas 13 ... Steam 14 ... Hydrogen 15 ... Carbon dioxide separator 16 ... Hydrogen separator 17 ... Reformed gas 18 ... Modified gas 19 ... Carbon monoxide converter 20 ... Gas (substance) other than hydrogen
21 ... carbon dioxide 22 ... separated gas 23 ... combustion exhaust gas (first combustion exhaust gas)
24 ... Branch steam 25 ... Valve (pressure reducing valve)
26 ... Valve 27 ... Cryogenic separation type carbon dioxide separator 28 ... Second cryogenic separation gas 29 ... First liquid 30 ... Compressor 31 ... Pressurized gas 32 ... Cooler 33 ... Refrigerant (first refrigerant)
34 ... Cooled gas 35 ... Valve 36 ... Steam or water 37 ... Valve 38 ... Gas-liquid separator (second gas-liquid separator)
39 ... Second gas 40 ... Hydrogen separator 41 ... Return fluid 42 ... Hydrocarbon separator 43 ... Hydrocarbon 44 ... Gas other than hydrocarbon 45 ... Deep cold separation type carbon monoxide separator 46 ... Deep cold separation type water Separator 47: first cryogenic separation gas 48 ... separation water 49 ... carbon monoxide 50 ... cryogenic separation system 51 ... mixed city gas 52 ... return fluid 53 ... pressure reducing valve 54 ... first gas-liquid separator 55 ... 1st gas 56 ... 2nd liquid 57 ... 1st heater 58 ... 2nd refrigerant | coolant 59 ... 2nd heater 60 ... 3rd refrigerant | coolant 61 ... 3rd heater 62 ... 4th refrigerant | coolant 63 ... Hydrogen compressor 64 ... Compressed hydrogen 65 ... Hydrogen cooler 66 ... Sixth refrigerant 67 ... Cooled hydrogen 68 ... Hydrogen tank 69 ... Fifth refrigerant 70 ... Seventh refrigerant 71 ... Production gas 72 ... Deep cooling separation type Hydrocarbon separator 73 ... condenser 74 ... steam turbine exhaust 7 ... available steam 76 ... steam turbine 77 ... valve 78 ... branch water 79 ... Air

Claims (33)

高温流体の流路に配置され、炭化水素、エーテルまたはアルコールの内、1つ以上を含む投入物とともに蒸気を流入させると、前記高温流体の熱を用いた水蒸気改質によって水素を含む改質ガスを発生する改質器を具備する改質ガスあるいは水素の製造システムであって、
前記改質器の排出ガスまたは前記排出ガスを変化させたガスから水素を分離する水素分離器を具備し、
前記水素分離器で水素を分離した後の物質を前記改質器に流入させる事を特徴とする改質ガスあるいは水素の製造システム。
A reformed gas containing hydrogen by steam reforming using the heat of the high-temperature fluid when the steam flows together with an input containing one or more of hydrocarbon, ether or alcohol, disposed in the flow path of the high-temperature fluid A reformed gas or hydrogen production system comprising a reformer that generates
Comprising a hydrogen separator for separating hydrogen from the exhaust gas of the reformer or a gas obtained by changing the exhaust gas;
A reformed gas or hydrogen production system, wherein a substance after hydrogen is separated by the hydrogen separator is caused to flow into the reformer.
高温流体の流路に配置され、炭化水素、エーテルまたはアルコールの内、1つ以上を含む投入物とともに蒸気を流入させると、前記高温流体の熱を用いた水蒸気改質によって水素を含む改質ガスを発生する改質器を具備する改質ガスあるいは水素の製造システムであって、
前記改質器の排出ガスまたは前記排出ガスを変化させたガスから炭化水素を分離する炭化水素分離器を備え、
前記炭化水素分離器で分離した炭化水素を含む物質を前記改質器に流入させる事を特徴とする改質ガスあるいは水素の製造システム。
A reformed gas containing hydrogen by steam reforming using the heat of the high-temperature fluid when the steam flows together with an input containing one or more of hydrocarbon, ether or alcohol, disposed in the flow path of the high-temperature fluid A reformed gas or hydrogen production system comprising a reformer that generates
A hydrocarbon separator for separating hydrocarbons from the exhaust gas of the reformer or a gas obtained by changing the exhaust gas;
A reformed gas or hydrogen production system, wherein a substance containing hydrocarbons separated by the hydrocarbon separator is caused to flow into the reformer.
前記改質器の排出ガスまたは前記排出ガスを変化させたガスから水素を分離する水素分離器を具備し、
前記水素分離器で水素を分離した後の物質を前記炭化水素分離器に流入させる事を特徴とする請求項2に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
Comprising a hydrogen separator for separating hydrogen from the exhaust gas of the reformer or a gas obtained by changing the exhaust gas;
The reformed gas or hydrogen production system according to claim 2, wherein the substance after hydrogen is separated by the hydrogen separator is caused to flow into the hydrocarbon separator.
前記改質器の排出ガスまたは前記排出ガスを変化させたガスを流入させ、一酸化炭素と水蒸気を反応させて二酸化炭素と水素を発生させる変成器と、
前記変成器を通過したガスから二酸化炭素を分離するとともに、二酸化炭素が分離されたガスを前記水素分離器に流入させる二酸化炭素分離器と、
を具備する事を特徴とする請求項1または3に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
A transformer for generating carbon dioxide and hydrogen by causing the reformer exhaust gas or a gas obtained by changing the exhaust gas to flow and reacting carbon monoxide and water vapor;
A carbon dioxide separator that separates carbon dioxide from the gas that has passed through the transformer and that causes the gas from which carbon dioxide has been separated to flow into the hydrogen separator;
The reformed gas or hydrogen production system according to claim 1 or 3, characterized by comprising:
前記改質器の排出ガスまたは前記排出ガスを変化させたガスを流入させ、一酸化炭素と水蒸気を反応させて二酸化炭素と水素を発生させる変成器と、
前記変成器を通過したガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離器と、
前記二酸化炭素分離器を通過したガスから水素を分離する水素分離器と、
を具備する事を特徴とする請求項2に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
A transformer for generating carbon dioxide and hydrogen by causing the reformer exhaust gas or a gas obtained by changing the exhaust gas to flow and reacting carbon monoxide and water vapor;
A carbon dioxide separator that separates carbon dioxide from the gas that has passed through the transformer;
A hydrogen separator for separating hydrogen from the gas passed through the carbon dioxide separator;
The reformed gas or hydrogen production system according to claim 2, comprising:
前記炭化水素分離器は、圧力スイング吸着法により炭化水素を分離する事を特徴とする請求項2、3または5に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。   6. The reformed gas or hydrogen production system according to claim 2, 3 or 5, wherein the hydrocarbon separator separates hydrocarbons by a pressure swing adsorption method. 前記炭化水素分離装置は、深冷分離法により炭化水素を分離する事を特徴とする請求項2、3または5に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。   6. The reformed gas or hydrogen production system according to claim 2, wherein the hydrocarbon separation device separates hydrocarbons by a cryogenic separation method. 高温流体の流路に設置され、炭化水素、エーテルまたはアルコールの内、1つ以上を含む投入物とともに蒸気を流入させると、前記高温流体の熱を用いた水蒸気改質によって水素を含む改質ガスを発生させる改質器を具備する改質ガスあるいは水素の製造システムであって、
前記改質器の排出ガスまたは前記排出ガスを変化させたガスから水を分離する水分離器を具備し、
前記水分離器で離した水を前記改質器または前記改質器へ蒸気を供給する流路に流入させる事を特徴とする改質ガスあるいは水素の製造システム。
A reformed gas containing hydrogen by steam reforming using the heat of the high-temperature fluid when the steam is introduced together with an input containing one or more of hydrocarbon, ether or alcohol, installed in the flow path of the high-temperature fluid A reformed gas or hydrogen production system comprising a reformer for generating
Comprising a water separator for separating water from the reformer exhaust gas or a gas obtained by changing the exhaust gas;
A system for producing reformed gas or hydrogen, wherein water separated by the water separator is introduced into the reformer or a flow path for supplying steam to the reformer.
前記改質器の排出ガスまたは前記排出ガスを変化させたガスから水を分離する水分離器を具備し、
前記水分離器で分離した水を前記改質器または前記改質器へ蒸気を供給する流路に流入させる事を特徴とする請求項1乃至7に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
Comprising a water separator for separating water from the reformer exhaust gas or a gas obtained by changing the exhaust gas;
The system for producing reformed gas or hydrogen according to claim 1, wherein water separated by the water separator is caused to flow into the reformer or a flow path for supplying steam to the reformer.
前記高温流体の流路が、焼却炉の燃焼排ガス流路である事を特徴とする請求項1乃至9に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。   10. The reformed gas or hydrogen production system according to claim 1, wherein the high-temperature fluid flow path is a combustion exhaust gas flow path of an incinerator. 前記高温流体の流路が、焼却炉の燃焼排ガス流路であり、
前記炭化水素分離器は、炭化水素を分離した後の物質を、前記焼却炉に流入させる
事を特徴とする請求項2、3、5、6または7に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
The flow path of the high-temperature fluid is a combustion exhaust gas flow path of an incinerator;
The reformed gas or hydrogen production system according to claim 2, 3, 5, 6, or 7, wherein the hydrocarbon separator causes the substance after separating hydrocarbons to flow into the incinerator. .
前記焼却炉は、廃棄物を燃焼処理する炉である事を特徴とする請求項10または11に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。   The system for producing reformed gas or hydrogen according to claim 10 or 11, wherein the incinerator is a furnace for combusting waste. 前記高温流体は腐食性流体であり、
前記改質器は、前記高温流体が高温腐食温度域以下である領域内に配置される、
事を特徴とする請求項1乃至12に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
The hot fluid is a corrosive fluid;
The reformer is disposed in a region where the high temperature fluid is below a high temperature corrosion temperature range,
The reformed gas or hydrogen production system according to claim 1, wherein:
前記高温流体は腐食性流体であり、
前記改質器は、前記高温流体の温度が160℃以上420℃以下である領域内に配置される、
事を特徴とする請求項1乃至12に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
The hot fluid is a corrosive fluid;
The reformer is disposed in a region where the temperature of the hot fluid is 160 ° C. or higher and 420 ° C. or lower.
The reformed gas or hydrogen production system according to claim 1, wherein:
前記高温流体は腐食性流体であり、
前記改質器は、投入物を流通させている状態の時に前記改質器の表面温度が高温腐食温度域以下となる領域内に設置される、
事を特徴とする請求項1乃至14に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
The hot fluid is a corrosive fluid;
The reformer is installed in a region where the surface temperature of the reformer is equal to or lower than the high temperature corrosion temperature range when the input is in circulation.
The reformed gas or hydrogen production system according to claim 1, wherein:
前記高温流体は腐食性流体であり、
前記改質器は、投入物を流通させている状態にて前記改質器の表面温度が160℃以上420℃以下である領域内に設置される、
事を特徴とする請求項1乃至14に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
The hot fluid is a corrosive fluid;
The reformer is installed in a region in which the surface temperature of the reformer is 160 ° C. or higher and 420 ° C. or lower in a state where the input is being circulated.
The reformed gas or hydrogen production system according to claim 1, wherein:
前記高温流体は腐食性流体であり、
前記改質器に投入物を流通させない状態にて前記改質器の表面温度が高温腐食温度域以上になる場合は、前記投入物の流路に冷却流体を流通させる、
事を特徴とする請求項15または16に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
The hot fluid is a corrosive fluid;
When the surface temperature of the reformer is not less than the high temperature corrosion temperature range without flowing the input to the reformer, the cooling fluid is circulated through the flow path of the input.
The system for producing a reformed gas or hydrogen according to claim 15 or 16, characterized in that:
前記高温流体の流路は焼却炉の燃焼排ガス流路であり、
前記冷却流体が、前記焼却炉内に設置したボイラで前記燃焼排ガスの熱を利用して製造した蒸気の一部または全部を含む、
事を特徴とする請求項17に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
The flow path of the high temperature fluid is a combustion exhaust gas flow path of an incinerator,
The cooling fluid includes a part or all of the steam produced by utilizing the heat of the combustion exhaust gas in a boiler installed in the incinerator.
The reformed gas or hydrogen production system according to claim 17, wherein:
前記高温流体の流路は焼却炉の燃焼排ガス流路であり、
前記冷却流体が、前記焼却炉内に設置したボイラの給水の一部または全部を含む、
事を特徴とする請求項17記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
The flow path of the high temperature fluid is a combustion exhaust gas flow path of an incinerator,
The cooling fluid includes a part or all of the feed water of a boiler installed in the incinerator.
The reformed gas or hydrogen production system according to claim 17.
前記高温流体の流路は焼却炉の燃焼排ガス流路であり、
前記投入物の流路に冷却流体を流通させる時、前記改質器から流出した冷却流体の圧力が前記焼却炉に設置したボイラの製造蒸気の圧力より高く、かつ、前記改質器から流出した冷却流体を前記製造蒸気の流路に供給する、
事を特徴とする請求項17乃至19記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
The flow path of the high temperature fluid is a combustion exhaust gas flow path of an incinerator,
When circulating the cooling fluid through the flow path of the input, the pressure of the cooling fluid flowing out of the reformer is higher than the pressure of the boiler production steam installed in the incinerator and flows out of the reformer. Supplying a cooling fluid to the flow path of the production steam;
20. The system for producing reformed gas or hydrogen according to claim 17 or 19, characterized in that:
前記高温流体の流路は焼却炉の燃焼排ガス流路であり、
前記焼却炉内に設置したボイラの製造蒸気により駆動する蒸気タービンを具備し、
前記改質器に投入物を流入させない状態にて前記改質器の表面温度が高温腐食温度域以上になる場合は、前記蒸気タービンの排気の流路または前記排気が流入する復水器に、前記改質器から流出した蒸気または水を流入させる、
事を特徴とする請求項17乃至19に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
The flow path of the high temperature fluid is a combustion exhaust gas flow path of an incinerator,
Comprising a steam turbine driven by steam produced by a boiler installed in the incinerator;
When the surface temperature of the reformer is higher than the high temperature corrosion temperature range without letting the input flow into the reformer, the steam flow path of the steam turbine or the condenser into which the exhaust flows, Injecting steam or water flowing out of the reformer,
The reformed gas or hydrogen production system according to any one of claims 17 to 19, characterized by things.
前記水素分離器で水素を分離した水素以外の物質を減圧してから、前記改質器に流入させる事を特徴とする請求項1または3に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。   4. The reformed gas or hydrogen production system according to claim 1 or 3, wherein a substance other than hydrogen separated from hydrogen by the hydrogen separator is decompressed and then introduced into the reformer. 前記炭化水素分離器で分離した炭化水素を含む物質を減圧してから、前記改質器に流入させる事を特徴とする請求項2、3、5、6または7に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。   8. The reformed gas or hydrogen according to claim 2, 3, 5, 6 or 7, wherein the hydrocarbon-containing substance separated by the hydrocarbon separator is decompressed and then introduced into the reformer. Manufacturing system. 前記水分離器で分離した水を減圧してから、前記改質器または前記改質器への蒸気流路に流入させる事を特徴とする請求項9または10に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。   11. The reformed gas or hydrogen gas according to claim 9, wherein the water separated by the water separator is depressurized and then introduced into the reformer or a steam flow path to the reformer. Manufacturing system. 前記水素分離器で分離した水素以外の物質を、前記排出ガスまたは前記排出ガスを変化させたガスから回収した熱によって加熱してから、前記改質器に流入させる事を特徴とする請求項1または3に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。   2. The substance other than hydrogen separated by the hydrogen separator is heated by heat recovered from the exhaust gas or a gas obtained by changing the exhaust gas, and then flows into the reformer. Or the reformed gas or hydrogen production system according to 3. 前記炭化水素分離器で分離した炭化水素を含む物質を、前記排出ガスまたは前記排出ガスを変化させたガスから回収した熱によって加熱してから、前記改質器に流入させる事を特徴とする請求項2乃至7に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。   The substance containing hydrocarbons separated by the hydrocarbon separator is heated by heat recovered from the exhaust gas or a gas obtained by changing the exhaust gas, and then flows into the reformer. Item 8. The reformed gas or hydrogen production system according to Item 2 to 7. 前記水分離器で分離した水を、前記排出ガスまたは前記排出ガスを変化させたガスから回収した熱によって加熱し、前記改質器に流入させる事を特徴とする請求項9または10に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。   The water separated by the water separator is heated by heat recovered from the exhaust gas or a gas obtained by changing the exhaust gas, and flows into the reformer. Reformed gas or hydrogen production system. 前記排出ガスまたは前記排出ガスを変化させたガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離器を具備し、
回収した前記熱が、前記二酸化炭素分離器における冷却工程によって回収された熱である事を特徴とする請求項25乃至27に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
Comprising a carbon dioxide separator for separating carbon dioxide from the exhaust gas or a gas obtained by changing the exhaust gas;
28. The reformed gas or hydrogen production system according to claim 25, wherein the recovered heat is heat recovered by a cooling step in the carbon dioxide separator.
前記排出ガスまたは前記排出ガスを変化させたガスを圧縮する圧縮手段を具備し、
回収した前記熱が、圧縮したガスの冷却によって回収された熱である事を特徴とする請求項25乃至27に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
Comprising compression means for compressing the exhaust gas or a gas obtained by changing the exhaust gas;
28. The reformed gas or hydrogen production system according to claim 25, wherein the recovered heat is heat recovered by cooling the compressed gas.
深冷分離法を用いた分離器を具備し、
回収した前記熱が、深冷分離法における冷却工程によって回収された熱である事を特徴とする請求項25乃至27に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
Equipped with a separator using a cryogenic separation method,
28. The reformed gas or hydrogen production system according to claim 25, wherein the recovered heat is heat recovered by a cooling step in a cryogenic separation method.
前記炭化水素分離器は、深冷分離法により炭化水素を分離し、
分離した前記炭化水素を含む物質を、大気によって加熱してから前記改質器または前記改質器への蒸気流路に流入させる事を特徴とする請求項7に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
The hydrocarbon separator separates hydrocarbons by a cryogenic separation method,
The reformed gas or hydrogen gas according to claim 7, wherein the separated hydrocarbon-containing substance is heated by the atmosphere and then flows into the reformer or a steam flow path to the reformer. Manufacturing system.
前記水分離器は、深冷分離法により水を分離し、
分離した前記水を、大気によって加熱してから前記改質器または前記改質器への蒸気流路に流入させる事を特徴とする請求項8または9に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
The water separator separates water by a cryogenic separation method,
The system for producing a reformed gas or hydrogen according to claim 8 or 9, wherein the separated water is heated by the atmosphere and then flows into the reformer or a steam flow path to the reformer. .
前記高温流体から得られるエネルギをシステム外に供給する供給手段を備え、
エネルギ供給先のエネルギ需要が所定値以下である場合、改質ガスあるいは水素を製造する運転を実施し、エネルギ需要が所定値を越える時に改質ガスあるいは水素を製造する運転を停止する事を特徴とする請求項1乃至32に記載の改質ガスあるいは水素の製造システム。
Supply means for supplying energy obtained from the high-temperature fluid to the outside of the system;
When the energy demand of the energy supply destination is below a predetermined value, the operation for producing reformed gas or hydrogen is performed, and the operation for producing the reformed gas or hydrogen is stopped when the energy demand exceeds the predetermined value. A system for producing a reformed gas or hydrogen according to claim 1.
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