JP2015157735A - Hydrogen supply system, and hydrogen supply method - Google Patents

Hydrogen supply system, and hydrogen supply method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress hydrogenation reaction heat while stabilizing a hydrogen supply amount, in a configuration for supplying hydrogen to hydrogen users from an off gas generated in petroleum plants or the like, by an organic chemical hydride method.SOLUTION: A hydrogen supply system 1 includes: an off gas storage device 11 for storing an off gas collected from a plurality of plants 2A-2C, as a mixed off gas; a hydrogenation apparatus 13 for adding hydrogen contained in the mixed off gas to an aromatic compound by a hydrogenation reaction to produce a hydrogenated aromatic compound; and a hydrogen supply body storage device 15 for storing the hydrogenated aromatic compound as a hydrogen supply body. A lower hydrocarbon generated as the off gas from at least one of the plurality of plants is contained in the mixed off gas at a predetermined ratio.

Description

本発明は、石油プラント等から発生する副生ガスに含まれる水素を回収し、この水素を水素需要先に対して供給する水素供給システムおよび水素供給方法に関する。   The present invention relates to a hydrogen supply system and a hydrogen supply method for recovering hydrogen contained in a by-product gas generated from an oil plant or the like and supplying the hydrogen to a hydrogen demand destination.

石油プラントや石油化学プラントでは、化石燃料由来の水素や低級炭化水素(メタン、エタン、プロパン及びブタン等の低沸点炭化水素)を主成分とする副生ガス(以下、オフガスという。)が生成される。この種のオフガスについては、プラントの操業状況に応じてその発生量が大きく変動し、また、特定の用途に用いるには量的にも十分でないため、自家燃料として消費されるのが一般である。   Oil and petrochemical plants produce by-product gas (hereinafter referred to as off-gas) mainly composed of hydrogen derived from fossil fuels and lower hydrocarbons (low-boiling hydrocarbons such as methane, ethane, propane and butane). The About this type of off-gas, the generation amount varies greatly depending on the operation status of the plant, and it is not sufficient in quantity to be used for a specific application, so it is generally consumed as private fuel. .

従来、オフガスのように水素を主成分とする混合ガスから高純度の水素を得るための水素精製技術が開発されており、例えば、水素化触媒の存在下において、水素含有混合ガスと芳香族化合物とを接触させることにより芳香族化合物を水素化し、この水素化で得られた水素化反応混合物を気液分離することにより水素化芳香族化合物(有機ハイドライド)を回収する一方、脱水素触媒の存在下において、その水素化芳香族化合物の脱水素を実施し、この脱水素で得られた水素を回収するようにした水素精製方法が存在する(特許文献1参照)。   Conventionally, a hydrogen purification technology for obtaining high purity hydrogen from a mixed gas containing hydrogen as a main component such as off-gas has been developed. For example, in the presence of a hydrogenation catalyst, a hydrogen-containing mixed gas and an aromatic compound The hydrogenated aromatic compound (organic hydride) is recovered by gas-liquid separation of the hydrogenated reaction mixture obtained by hydrogenation of the aromatic compound by contacting with hydrogen, and the presence of a dehydrogenation catalyst. Below, there is a hydrogen purification method in which the hydrogenated aromatic compound is dehydrogenated and the hydrogen obtained by the dehydrogenation is recovered (see Patent Document 1).

芳香族化合物を水素化することにより水素化芳香族化合物の状態で水素の貯蔵や輸送を行う技術は、有機ケミカルハイドライド法として知られている。この手法によれば、水素は、水素化芳香族化合物の形態で輸送され、都市等の水素使用地に隣接したプラントや水素ステーション等において、水素化芳香族化合物の脱水素反応により水素と芳香族化合物とが生成される。脱水素反応によって生じた芳香族化合物は、再び水素生産地に輸送され、水素化反応(水添反応)に利用される。   A technique for storing and transporting hydrogen in the state of a hydrogenated aromatic compound by hydrogenating the aromatic compound is known as an organic chemical hydride method. According to this method, hydrogen is transported in the form of hydrogenated aromatic compounds, and hydrogen and aromatics are dehydrogenated by hydrogenated aromatic compounds at a plant or hydrogen station adjacent to a hydrogen use site in a city or the like. A compound is produced. The aromatic compound produced by the dehydrogenation reaction is transported again to the hydrogen production site and used for the hydrogenation reaction (hydrogenation reaction).

また従来、有機ケミカルハイドライド法などの水素化反応において、製油所や製鉄所等のオフガス中に含まれる水素を利用するための技術が開発されており、例えば、副生ガス中の硫黄化合物や一酸化炭素等に対して高い抗毒性を有する水素化触媒を用いる技術が存在する(特許文献2参照)。   In addition, in the past, technologies for utilizing hydrogen contained in off-gas from refineries and steelworks in hydrogenation reactions such as organic chemical hydride methods have been developed. There is a technique using a hydrogenation catalyst having high anti-toxicity to carbon oxide or the like (see Patent Document 2).

特許第4740564号公報Japanese Patent No. 4740564 特開2011−83701号公報JP 2011-83701 A

しかしながら、上記特許文献1、2に記載の従来技術では、オフガスを発生するプラントの操業状況が変化(例えば、操業を停止)して水素供給量が不足する場合や、水素の需要が一時的に低下して水素供給量が過剰となる場合があった。   However, in the conventional techniques described in Patent Documents 1 and 2, when the operation status of the plant that generates off-gas changes (for example, the operation is stopped) and the hydrogen supply amount is insufficient, or the demand for hydrogen is temporarily There was a case where the hydrogen supply amount became excessive due to the decrease.

また、上記特許文献2に記載の従来技術では、大きな発熱を伴う水素化反応の温度を制御するために、希釈用の不活性ガス(窒素等)が原料の水素に混合されるが、そのような水素の希釈を安定的に行うためには、不活性ガスの製造装置をプラントに別途併設するなどして十分な不活性ガスを確保する必要があった。   In the conventional technique described in Patent Document 2, an inert gas (such as nitrogen) for dilution is mixed with the raw material hydrogen in order to control the temperature of the hydrogenation reaction with a large exotherm. In order to perform stable dilution of hydrogen, it is necessary to secure a sufficient inert gas by separately providing an inert gas production apparatus in the plant.

さらに、上記特許文献1、2に記載の従来技術によれば、オフガス中の水素の有効利用が可能となるものの、上記特許文献1では高純度の水素を得ることを主目的としており、また、上記特許文献2では水素源不純物に対する触媒の抗被毒特性の向上を主目的としているため、オフガスにおける水素以外の成分(低級炭化水素等)の利用については特段考慮されていなかった。   Furthermore, according to the prior art described in Patent Documents 1 and 2, the hydrogen can be effectively used in off-gas. However, Patent Document 1 mainly aims to obtain high-purity hydrogen, Since the above-mentioned Patent Document 2 mainly aims to improve the anti-poisoning properties of the catalyst against hydrogen source impurities, the use of components other than hydrogen (such as lower hydrocarbons) in the off-gas has not been specifically considered.

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、石油プラント等から発生するオフガスに含まれる水素を、有機ケミカルハイドライド法に基づき水素需要先に供給する構成において、水素供給量を安定化しつつ、希釈用の不活性ガス等を必要とすることなく水素化反応熱を抑制可能とする水素供給システムおよび水素供給方法を提供することを主目的とする。   The present invention was devised in view of such problems of the prior art, and in a configuration for supplying hydrogen contained in off-gas generated from a petroleum plant or the like to a hydrogen customer based on an organic chemical hydride method, The main object is to provide a hydrogen supply system and a hydrogen supply method that can suppress the heat of hydrogenation reaction without requiring an inert gas for dilution while stabilizing the hydrogen supply amount.

本発明の第1の側面では、石油プラントを含む複数のプラント(2A〜2C)から発生するオフガスに含まれる水素を、有機ケミカルハイドライド法に基づき水素需要先に対して供給する水素供給システム(1)であって、前記複数のプラントから収集されたオフガスを混合オフガスとして貯蔵するオフガス貯蔵装置(11)と、前記混合オフガスに含まれる水素を水素化反応により芳香族化合物に付加することにより、水素化芳香族化合物を生成する水素化反応装置(13)と、前記水素化芳香族化合物を水素供給体として貯蔵する水素供給体貯蔵装置(15)とを備え、前記混合オフガスには、前記複数のプラントの少なくとも1つからオフガスとして発生する低級炭化水素が所定の割合で含有されていることを特徴とする。   In the first aspect of the present invention, a hydrogen supply system (1) that supplies hydrogen contained in off-gas generated from a plurality of plants (2A to 2C) including an oil plant to a hydrogen demand destination based on an organic chemical hydride method. An off-gas storage device (11) for storing off-gas collected from the plurality of plants as a mixed off-gas, and adding hydrogen contained in the mixed off-gas to the aromatic compound by a hydrogenation reaction, A hydrogenation reaction device (13) for producing a fluorinated aromatic compound, and a hydrogen supplier storage device (15) for storing the hydrogenated aromatic compound as a hydrogen supplier. It is characterized in that lower hydrocarbons generated as off-gas from at least one of the plants are contained in a predetermined ratio.

この第1の側面による水素供給システムでは、石油プラント等から発生するオフガスに含まれる水素を、有機ケミカルハイドライド法に基づき水素需要先に供給する構成において、複数のプラントから発生するオフガスを利用することにより水素供給量を安定化しつつ、オフガス中の低級炭化水素の含有割合を定めることにより希釈用の不活性ガスを必要とすることなく(すなわち、希釈用の不活性ガスを低級炭化水素で代替して)水素化反応熱を抑制することが可能となる。   In the hydrogen supply system according to the first aspect, hydrogen contained in off-gas generated from an oil plant or the like is supplied to a hydrogen demand destination based on the organic chemical hydride method, and off-gas generated from a plurality of plants is used. The amount of lower hydrocarbons in the off-gas is determined by stabilizing the hydrogen supply amount without the need for an inert gas for dilution (that is, the inert gas for dilution is replaced with lower hydrocarbons). It is possible to suppress the heat of hydrogenation reaction.

本発明の第2の側面では、上記第1の側面に関し、前記水素化反応装置における前記水素化反応の後に前記低級炭化水素を回収する低級炭化水素回収装置(14)を更に備えたことを特徴とする。   The second aspect of the present invention relates to the first aspect, further comprising a lower hydrocarbon recovery device (14) for recovering the lower hydrocarbon after the hydrogenation reaction in the hydrogenation reaction device. And

この第2の側面による水素供給システムでは、オフガスに含まれる低級炭化水素により水素化反応における反応熱を抑制しつつ、水素化反応後の低級炭化水素を有効利用することが可能となる。   In the hydrogen supply system according to the second aspect, it is possible to effectively utilize the lower hydrocarbon after the hydrogenation reaction while suppressing the heat of reaction in the hydrogenation reaction by the lower hydrocarbon contained in the offgas.

本発明の第3の側面では、上記第2の側面に関し、前記回収された低級炭化水素の改質反応により、水素および一酸化炭素を含む改質ガスを生成する改質装置(22)を更に備えたことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is further provided a reformer (22) for generating a reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide by a reforming reaction of the recovered lower hydrocarbon, with respect to the second aspect. It is characterized by having.

この第3の側面による水素供給システムでは、オフガスに含まれる低級炭化水素を改質して改質ガス(水素および一酸化炭素を含む混合ガス)を取得することにより、オフガスに含まれる低級炭化水素を化学工業の原料として利用(例えば、C1化学製品の製造等に利用)することが可能となる。   In the hydrogen supply system according to the third aspect, the lower hydrocarbon contained in the offgas is obtained by reforming the lower hydrocarbon contained in the offgas to obtain a reformed gas (a mixed gas containing hydrogen and carbon monoxide). Can be used as a raw material for the chemical industry (for example, for the production of C1 chemical products, etc.).

本発明の第4の側面では、上記第3の側面に関し、前記改質ガスにおける一酸化炭素を炭酸ガスにシフトするシフト反応により、炭酸ガスおよび水素を含むシフトガスを生成するシフト反応装置(23)を更に備えたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, with respect to the third aspect, a shift reaction apparatus (23) that generates a shift gas containing carbon dioxide and hydrogen by a shift reaction that shifts carbon monoxide in the reformed gas to carbon dioxide. Is further provided.

この第4の側面による水素供給システムでは、オフガスに含まれる低級炭化水素を水素および炭酸ガスとして有効利用することが可能となる。   In the hydrogen supply system according to the fourth aspect, it is possible to effectively use lower hydrocarbons contained in the offgas as hydrogen and carbon dioxide.

本発明の第5の側面では、上記第4の側面に関し、前記シフトガス中の炭酸ガスを分離する炭酸ガス分離装置(25)を更に備え、前記水素化反応装置は、前記炭酸ガスが分離されたシフトガス中の水素を前記水素化反応に使用することを特徴とする。   The fifth aspect of the present invention further relates to the fourth aspect, further comprising a carbon dioxide separation device (25) for separating the carbon dioxide in the shift gas, wherein the hydrogenation reaction device is separated from the carbon dioxide. Hydrogen in shift gas is used for the hydrogenation reaction.

この第5の側面による水素供給システムでは、オフガスに含まれる低級炭化水素由来の水素を水素化反応において有効利用することが可能となる。   In the hydrogen supply system according to the fifth aspect, hydrogen derived from lower hydrocarbons contained in the offgas can be effectively used in the hydrogenation reaction.

本発明の第6の側面では、上記第4および第5の側面に関し、前記シフトガス中の炭酸ガスを分離する炭酸ガス分離装置(25)を更に備え、前記改質装置は、前記炭酸ガスを前記改質反応に利用することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is further provided a carbon dioxide separator (25) for separating carbon dioxide in the shift gas with respect to the fourth and fifth aspects, wherein the reformer further converts the carbon dioxide into the carbon dioxide gas. It is used for the reforming reaction.

この第6の側面による水素供給システムでは、オフガスに含まれる低級炭化水素由来の炭酸ガスを改質反応において有効利用することが可能となる。   In the hydrogen supply system according to the sixth aspect, the carbon dioxide gas derived from the lower hydrocarbon contained in the offgas can be effectively used in the reforming reaction.

本発明の第7の側面では、上記第1から第6の側面のいずれかに関し、前記複数のプラントから発生するオフガスに含まれる不純物を除去する不純物除去装置(12)を更に備えたことを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, there is further provided an impurity removing device (12) for removing impurities contained in off-gas generated from the plurality of plants, according to any one of the first to sixth aspects. And

この第7の側面による水素供給システムでは、水素および低級炭化水素を主成分とするオフガスに含まれる不純物(硫黄成分等)を除去することにより、水素化反応に用いられる水素化触媒の被毒を防止(または抑制)することが可能となる。   In the hydrogen supply system according to the seventh aspect, the impurities (sulfur components, etc.) contained in the off-gas mainly composed of hydrogen and lower hydrocarbons are removed to thereby poison the hydrogenation catalyst used in the hydrogenation reaction. It becomes possible to prevent (or suppress).

本発明の第8の側面では、上記第1から第7の側面のいずれかに関し、前記所定の割合は、前記水素化反応装置における前記水素化反応の反応温度に基づき設定されたことを特徴とする。   The eighth aspect of the present invention relates to any one of the first to seventh aspects, wherein the predetermined ratio is set based on a reaction temperature of the hydrogenation reaction in the hydrogenation reaction apparatus. To do.

この第8の側面による水素供給システムでは、混合オフガス中の低級炭化水素の含有割合を水素化反応の反応温度に基づき定めることにより、水素化反応装置における極端な温度上昇を容易に抑制することが可能となる。   In the hydrogen supply system according to the eighth aspect, it is possible to easily suppress an extreme temperature increase in the hydrogenation reaction apparatus by determining the content ratio of the lower hydrocarbon in the mixed off gas based on the reaction temperature of the hydrogenation reaction. It becomes possible.

本発明の第9の側面では、石油プラントを含む複数のプラントから発生するオフガスに含まれる水素を、有機ケミカルハイドライド法に基づき水素需要先に対して供給する水素供給方法であって、前記複数のプラントから収集されたオフガスを混合オフガスとして貯蔵するオフガス貯蔵工程と、前記混合オフガスに含まれる水素を水素化反応により芳香族化合物に付加することにより、水素化芳香族化合物を生成する水素化反応工程と、前記水素化芳香族化合物を水素供給体として貯蔵する水素供給体貯蔵工程とを有し、前記混合オフガスには、前記複数のプラントの少なくとも1つからオフガスとして発生する低級炭化水素が含まれ、前記混合オフガスにおける前記低級炭化水素の含有割合が、前記水素化反応工程における前記水素化反応の反応温度に基づき設定されたことを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a hydrogen supply method for supplying hydrogen contained in off-gas generated from a plurality of plants including an oil plant to a hydrogen demand destination based on an organic chemical hydride method. Off-gas storage step of storing off-gas collected from the plant as mixed off-gas, and hydrogenation reaction step of generating hydrogenated aromatic compound by adding hydrogen contained in the mixed off-gas to the aromatic compound by hydrogenation reaction And a hydrogen supplier storage step of storing the hydrogenated aromatic compound as a hydrogen supplier, and the mixed off gas includes lower hydrocarbons generated as off gas from at least one of the plurality of plants. , The content ratio of the lower hydrocarbon in the mixed off gas is the hydrogenation reaction in the hydrogenation reaction step Characterized in that it is set on the basis of the reaction temperature.

このように本発明によれば、石油プラント等から発生するオフガスに含まれる水素を、有機ケミカルハイドライド法に基づき水素需要先に供給する構成において、水素供給量を安定化しつつ、希釈用の不活性ガス等を必要とすることなく水素化反応熱を抑制することが可能となる。   As described above, according to the present invention, in the configuration in which hydrogen contained in off-gas generated from a petroleum plant or the like is supplied to a hydrogen customer based on the organic chemical hydride method, the hydrogen supply amount is stabilized, and the inerting for dilution is performed. It is possible to suppress the heat of hydrogenation reaction without requiring gas or the like.

第1実施形態に係る水素供給システムの概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the hydrogen supply system which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る水素供給システムの概略構成を示すブロック図The block diagram which shows schematic structure of the hydrogen supply system which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る水素供給システム1の概略構成を示すブロック図である。水素供給システム1は、複数のプラントから発生するオフガスに含まれる水素を、有機ケミカルハイドライド法に基づき近隣または遠隔地における水素需要先(図示しないプラントや水素ステーション等)に対して供給するものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a hydrogen supply system 1 according to the first embodiment of the present invention. The hydrogen supply system 1 supplies hydrogen contained in off-gas generated from a plurality of plants to nearby or remote hydrogen demand destinations (a plant, a hydrogen station, etc., not shown) based on the organic chemical hydride method. .

本実施形態では、複数のプラントの例として、第1〜第3石油プラント2A〜2C(以下、総称する場合には「石油プラント2」という。)を示しているが、水素供給システム1は、後に詳述する必要な組成のオフガスを取得可能な限りにおいて、石油プラントに限らず他のプラント(例えば、石油化学製品を生産するための石油化学プラント等)を含むように構成されてもよい。また、水素供給システム1を構成するプラントの数や規模(オフガスの排出量等)も適宜変更することが可能である。   In the present embodiment, as an example of a plurality of plants, first to third oil plants 2A to 2C (hereinafter collectively referred to as “petroleum plant 2”) are shown. As long as an off-gas having a necessary composition, which will be described in detail later, can be obtained, the plant may be configured to include not only a petroleum plant but also other plants (for example, a petrochemical plant for producing petrochemical products). In addition, the number and scale of plants constituting the hydrogen supply system 1 (off gas discharge amount, etc.) can be changed as appropriate.

石油プラント2は、製油所等における貯油、製油、その他各種付帯施設を構成するものであり、例えば、原油をガス、LPG、ナフサ、灯油、軽油および残油留分等に分離する常圧蒸留装置や減圧蒸留装置の他、硫黄化合物等の除去を行う水素化脱硫装置、ガソリン留分の改質反応により高オクタン価の改質ガソリンを得る改質装置、重質留分をより低沸点の軽質留分に転化する分解装置などの周知の装置を備えている。   The oil plant 2 constitutes oil storage, refinery, and other various incidental facilities in refineries and the like, for example, an atmospheric distillation device that separates crude oil into gas, LPG, naphtha, kerosene, light oil, residual oil fraction, and the like. And hydrodesulfurization equipment that removes sulfur compounds, etc., reformers that obtain high-octane reformed gasoline by reforming gasoline fractions, heavy fractions with lighter distillation with lower boiling point It is equipped with a known device such as a cracking device that converts it into minutes.

オフガスは、石油プラント2における蒸留装置、改質装置及び分解装置等の各処理工程において発生する副生ガスであり、水素および低級炭化水素を主成分とする。石油プラント2におけるオフガスの平均的な組成(体積比)は、例えば、水素:51vol%、メタン:21vol%、エタン、プロパン及びブタン:27vol%である。また、オフガスには、主成分以外の微量の不純物として、例えば、流動接触分解法による重質留分の分解工程で発生する硫化水素、連続再生式プラットフォーミング法による触媒の再生のための塩酸処理工程で発生する塩素、石油留分を触媒の存在下で水素と反応させる水素化脱硫工程において発生するアンモニアなどが含まれる。   The off-gas is a by-product gas generated in each processing step such as a distillation apparatus, a reforming apparatus, and a cracking apparatus in the petroleum plant 2, and mainly contains hydrogen and lower hydrocarbons. The average composition (volume ratio) of off-gas in the petroleum plant 2 is, for example, hydrogen: 51 vol%, methane: 21 vol%, ethane, propane, and butane: 27 vol%. In addition, for off-gas, as a trace amount of impurities other than the main component, for example, hydrogen sulfide generated in the heavy fraction decomposition process by fluid catalytic cracking method, hydrochloric acid treatment for catalyst regeneration by continuous regeneration platform method Examples include chlorine generated in the process, ammonia generated in a hydrodesulfurization process in which a petroleum fraction is reacted with hydrogen in the presence of a catalyst.

また、水素供給システム1には、第1〜第3石油プラント2A〜2Cからそれぞれ回収されたオフガスを貯蔵するオフガス貯蔵装置11と、オフガス貯蔵装置11に貯蔵されたオフガス(以下、「混合オフガス」という。)に含まれる不純物を除去する不純物除去装置12と、不純物が除去された混合オフガスに含まれる水素を水素化反応によりトルエン(芳香族化合物)に付加し、メチルシクロヘキサン(水素化芳香族化合物)を生成する水素化装置(水素化反応装置)13と、水素化装置13から送出されたメチルシクロヘキサン(以下、「MCH」という。)および低級炭化水素の混合物から低級炭化水素を回収するLHC(低級炭化水素)回収装置14と、LHC回収装置14により回収されたMCHを水素供給体として貯蔵するMCH貯蔵装置(水素供給体貯蔵装置)15と、MCHの脱水素反応により水素を取得する脱水素反応装置16とが主として設けられている。   The hydrogen supply system 1 includes an offgas storage device 11 that stores offgas collected from the first to third oil plants 2A to 2C, and an offgas stored in the offgas storage device 11 (hereinafter, “mixed offgas”). And an impurity removing device 12 that removes impurities contained in the mixture, and hydrogen contained in the mixed off-gas from which the impurities have been removed are added to toluene (aromatic compound) by hydrogenation reaction to produce methylcyclohexane (hydrogenated aromatic compound). ) For producing lower hydrocarbons from a mixture of methylcyclohexane (hereinafter referred to as “MCH”) and lower hydrocarbons sent from the hydrogenation device 13. Lower hydrocarbon) recovery device 14 and M for storing MCH recovered by LHC recovery device 14 as a hydrogen supplier And H storage device (hydrogen donor storage unit) 15, a dehydrogenation reactor 16 for obtaining hydrogen is provided primarily by the dehydrogenation of MCH.

第1〜第3石油プラント2A〜2Cとオフガス貯蔵装置11との間には、オフガスを回収するための輸送ラインL1が設けられ、また同様に、各装置11〜16の間には、各装置での処理に用いられる処理対象物(ガス、液体等)を輸送可能とするための輸送ラインL2〜L6が設けられている。詳細な説明は省略するが、これら輸送ラインL1〜L6は、管路、弁及びポンプ等を備えた周知の構成を有している。   Between the 1st-3rd oil plants 2A-2C and the off-gas storage apparatus 11, the transport line L1 for collect | recovering off-gas is provided, and similarly between each apparatus 11-16, each apparatus Transport lines L2 to L6 are provided for transporting the processing objects (gas, liquid, etc.) used for the processing in the above. Although detailed description is omitted, these transport lines L1 to L6 have a well-known configuration including pipes, valves, pumps, and the like.

オフガス貯蔵装置11には、第1〜第3石油プラント2A〜2Cに接続された輸送ラインL1を介してオフガスが供給され、それらオフガス(混合オフガス)はオフガス貯蔵タンク(図示せず)に貯蔵される(オフガス貯蔵工程)。なお、オフガス貯蔵装置11は複数設けられてもよい。また、混合オフガスには、酸素原子を含むガス成分(一酸化炭素、炭酸ガス、酸素等)は含まれないか、含まれる場合でも水素化装置13における水素化反応に影響しない程度(1vol%以下、好ましくは0.5vol%以下)の量である。   Off-gas is supplied to the off-gas storage device 11 via a transportation line L1 connected to the first to third oil plants 2A to 2C, and these off-gas (mixed off-gas) is stored in an off-gas storage tank (not shown). (Off-gas storage process). A plurality of off-gas storage devices 11 may be provided. Further, the mixed off gas does not contain a gas component containing oxygen atoms (carbon monoxide, carbon dioxide gas, oxygen, etc.) or even if it is contained, it does not affect the hydrogenation reaction in the hydrogenation device 13 (1 vol% or less). , Preferably 0.5 vol% or less).

後に詳述するように、混合オフガスには、所定の割合で低級炭化水素が含まれる必要がある。したがって、各石油プラント2A〜2Cからのオフガスをそのままオフガス貯蔵装置11に供給すると低級炭化水素の含有割合が所望の範囲を外れる可能性がある場合には、各石油プラント2A〜2Cからオフガス貯蔵装置11へのオフガスの供給量を個別に調整するための流量調整弁(図示せず)を輸送ラインL1に設け、それらの流量調整により混合オフガスにおける低級炭化水素の含有割合を調整することができる。その場合、ガスの組成を定量分析するための周知の分析装置をオフガス貯蔵装置11、第1〜第3石油プラント2A〜2C(または、各石油プラント2A〜2Cに対応する輸送ラインL1の分岐配管)等に設ける必要があり、その分析結果に基づき各石油プラント2A〜2Cからのオフガスの供給量が制御される。なお、本発明における低級炭化水素としては、特にメタンが好適であるが、メタンに限らずエタン、プロパン及びブタンや、それら2種以上の混合物であってもよい。   As will be described in detail later, the mixed off gas needs to contain lower hydrocarbons at a predetermined ratio. Accordingly, when the off-gas from each of the oil plants 2A to 2C is supplied to the off-gas storage device 11 as it is, there is a possibility that the content ratio of the lower hydrocarbon is out of the desired range, the off-gas storage device from each of the oil plants 2A to 2C. A flow rate adjusting valve (not shown) for individually adjusting the amount of off gas supplied to the transport gas L1 is provided in the transport line L1, and the content ratio of lower hydrocarbons in the mixed off gas can be adjusted by adjusting the flow rate. In that case, a well-known analyzer for quantitatively analyzing the gas composition is the off-gas storage device 11, the first to third oil plants 2A to 2C (or the branch piping of the transportation line L1 corresponding to each of the oil plants 2A to 2C. ) And the like, and the supply amount of off-gas from each of the oil plants 2A to 2C is controlled based on the analysis result. In addition, methane is particularly suitable as the lower hydrocarbon in the present invention, but is not limited to methane, and may be ethane, propane, butane, or a mixture of two or more thereof.

不純物除去装置12には、輸送ラインL2を介してオフガス貯蔵装置11から混合オフガスが供給される。不純物除去装置12は、不純物として混合オフガスに含まれる硫黄化合物(硫化水素等)、塩素、アンモニア等を周知の吸着法に基づき除去する。例えば、不純物除去装置12では移動層吸着方式を採用することができ、その吸着処理には、不純物に対応した周知の吸着剤(物理吸着剤、化学吸着剤)を用いることができる。   The mixed off-gas is supplied from the off-gas storage device 11 to the impurity removing device 12 via the transport line L2. The impurity removing device 12 removes sulfur compounds (such as hydrogen sulfide), chlorine, ammonia, and the like contained in the mixed off gas as impurities based on a well-known adsorption method. For example, the impurity removal apparatus 12 can employ a moving bed adsorption method, and a known adsorbent (physical adsorbent or chemical adsorbent) corresponding to the impurity can be used for the adsorption treatment.

不純物除去装置12によって除去対象となる不純物は、水素化装置13で用いられる水素化触媒の被毒を防止(または抑制)する観点から決定される。したがって、不純物除去装置12では、必ずしも混合オフガスに含まれる全ての不純物を除去する必要はないが、水素化触媒の被毒に関わるガス成分については十分に除去する(例えば、硫化水素を1ppm以下とする)必要がある。また、水素供給システム1を構成する各プラントのオフガス中に水素化触媒を被毒する成分が存在しない(或いは、存在を無視できる)場合や、水素化触媒として耐被毒性に優れた触媒が用いられる場合には、不純物除去装置12による不純物の除去工程を省略することもできる。   Impurities to be removed by the impurity removal device 12 are determined from the viewpoint of preventing (or suppressing) poisoning of the hydrogenation catalyst used in the hydrogenation device 13. Therefore, the impurity removal device 12 does not necessarily need to remove all impurities contained in the mixed off-gas, but sufficiently removes gas components related to the poisoning of the hydrogenation catalyst (for example, hydrogen sulfide is 1 ppm or less). There is a need to. Further, when there is no component that poisons the hydrogenation catalyst in the off-gas of each plant constituting the hydrogen supply system 1 (or the presence can be ignored), or a catalyst having excellent poisoning resistance is used as the hydrogenation catalyst. In such a case, the impurity removing step by the impurity removing device 12 can be omitted.

水素化装置13では、水素化触媒の存在下において、以下の化学反応式(1)に基づく水素化反応により混合オフガスに含まれる水素をトルエン(C)に化学的に付加する(水素化反応工程)。これにより、トルエンは、水素化芳香族化合物であるMCH(C14)に転換される。

Figure 2015157735
In the hydrogenation device 13, in the presence of a hydrogenation catalyst, hydrogen contained in the mixed off-gas is chemically added to toluene (C 7 H 8 ) by a hydrogenation reaction based on the following chemical reaction formula (1) (hydrogen Reaction step). Thus, toluene is converted to MCH (C 7 H 14) is a hydrogenated aromatic compound.
Figure 2015157735

水素化反応は、上記化学反応式(1)において左から右に進む発熱反応である。水素化装置13に供給される混合オフガスに含まれる水素の含有割合が高いと、発熱量(すなわち、反応温度)が過大となり水素化反応を適切に実施することが困難となる。そこで、水素供給システム1では、オフガス貯蔵装置11に貯蔵される混合オフガスにおける低級炭化水素の含有割合を制御し、反応温度の極端な上昇を抑制している。つまり、水素供給システム1では、オフガス貯蔵装置11に貯蔵される混合オフガスの組成(不純物は微量であるため、実質的に水素と低級炭化水素との含有割合)は、水素化装置13における水素化反応の反応温度を所望の範囲に制御するために定められている。この場合、混合オフガスにおける低級炭化水素は、水素供給システム1を構成する少なくとも1つのプラントからオフガスとして発生する構成であればよい。   The hydrogenation reaction is an exothermic reaction that proceeds from left to right in the chemical reaction formula (1). When the content ratio of hydrogen contained in the mixed off gas supplied to the hydrogenation device 13 is high, the calorific value (that is, the reaction temperature) becomes excessive, and it is difficult to appropriately perform the hydrogenation reaction. Therefore, in the hydrogen supply system 1, the content ratio of lower hydrocarbons in the mixed off gas stored in the off gas storage device 11 is controlled to suppress an extreme increase in the reaction temperature. In other words, in the hydrogen supply system 1, the composition of the mixed off gas stored in the off gas storage device 11 (the content ratio of hydrogen and lower hydrocarbons because the impurities are very small) is the hydrogenation in the hydrogenation device 13. It is set in order to control the reaction temperature of the reaction within a desired range. In this case, the lower hydrocarbons in the mixed off gas may be generated as off gas from at least one plant constituting the hydrogen supply system 1.

水素化装置13における反応温度については、例えば、120〜250℃とすることが好ましい。この反応温度を達成するために、水素供給システム1では、混合オフガスにおける低級炭化水素(ここでは、メタン)の含有割合(体積比)を5〜70vol%の範囲内とし、好ましくは10〜30vol%の範囲内とする。低級炭化水素の含有割合が30vol%(特に70vol%)より高くなると、反応温度の上昇を容易に抑制できるが、所定量の水素を供給するために必要な全体の供給ガス量が増大することとなる。その結果、反応器や触媒層における圧力損失が増大し、触媒の粉化の促進や、供給ガスを昇圧するための圧縮機の追加が必要となるなどの問題が発生する場合がある。また、低級炭化水素の含有量が10vol%(特に5vol%)より低くなると、水素化反応は平衡的に容易となるが、反応器入口での極端な温度上昇に対する抑制効果が小さくなり、MCHとならない副反応の進行が無視できなくなって、その結果として経済性に劣るという問題が生じ得る。   About reaction temperature in the hydrogenation apparatus 13, it is preferable to set it as 120-250 degreeC, for example. In order to achieve this reaction temperature, in the hydrogen supply system 1, the content ratio (volume ratio) of the lower hydrocarbon (here, methane) in the mixed off-gas is in the range of 5 to 70 vol%, preferably 10 to 30 vol%. Within the range of When the content ratio of the lower hydrocarbon is higher than 30 vol% (especially 70 vol%), an increase in the reaction temperature can be easily suppressed, but the total supply gas amount necessary for supplying a predetermined amount of hydrogen increases. Become. As a result, pressure loss in the reactor and the catalyst layer increases, and problems such as promotion of catalyst pulverization and the need to add a compressor for boosting the supply gas may occur. Further, when the content of lower hydrocarbons is lower than 10 vol% (especially 5 vol%), the hydrogenation reaction becomes easier in equilibrium, but the effect of suppressing the extreme temperature rise at the reactor inlet is reduced, and MCH and The progress of side reactions that must not be ignored can result in inferior economic efficiency.

なお、水素供給体として機能する芳香族化合物は、特にトルエンに限定されるものではなく、例えば、ベンゼン、キシレン等の単環式芳香族化合物や、ナフタレン、テトラリン、メチルナフタレン等の2環式芳香族化合物や、アントラセン等の3環式芳香族化合物を単独、或いは2種以上の混合物として用いることができる。   The aromatic compound that functions as a hydrogen supplier is not particularly limited to toluene, and examples thereof include monocyclic aromatic compounds such as benzene and xylene, and bicyclic aromatic compounds such as naphthalene, tetralin, and methylnaphthalene. Group compounds and tricyclic aromatic compounds such as anthracene can be used alone or as a mixture of two or more.

また、水素化芳香族化合物は、上記有機物を水素化したものであり、シクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン等の単環式水素化芳香族化合物や、テトラリン、デカリン、メチルデカリン等の2環式水素化芳香族化合物や、テトラデカヒドロアントラセン等の3環式水素化芳香族化合物等の単独、或いは2種以上の混合物となる。水素化芳香族化合物としては、貯蔵や輸送の便宜を考慮して、常温、常圧で安定な液体として取り扱うことができるものを選択するとよい。   The hydrogenated aromatic compound is obtained by hydrogenating the above organic substance, and a monocyclic hydrogenated aromatic compound such as cyclohexane or dimethylcyclohexane, or a bicyclic hydrogenated aromatic compound such as tetralin, decalin, or methyldecalin. It becomes a compound, a tricyclic hydrogenated aromatic compound such as tetradecahydroanthracene, or a mixture of two or more. As a hydrogenated aromatic compound, it is preferable to select a hydrogenated aromatic compound that can be handled as a liquid that is stable at normal temperature and normal pressure, for convenience of storage and transportation.

水素化触媒としては、芳香族化合物を水素化するために使用される公知の触媒を採用することができ、例えば、アルミナやシリカを担体とし、活性金属として白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ニッケル(Ni)等が担持されたものを使用できる。   As the hydrogenation catalyst, a known catalyst used for hydrogenating aromatic compounds can be employed. For example, alumina or silica is used as a carrier, and active metals such as platinum (Pt), palladium (Pd), A material on which nickel (Ni) or the like is supported can be used.

LHC回収装置14では、水素化装置13から送出されたMCHおよび低級炭化水素を周知の気液分離器によって分離し、分離された低級炭化水素を回収する。回収された低級炭化水素は、C1化学プロセスに使用する原料として有効利用することが可能である。また、MCH貯蔵装置15は、LHC回収装置14において低級炭化水素が分離されたMCHを、図示しないMCH貯蔵タンクに常温・常圧の状態で貯蔵する(水素供給体貯蔵工程)。MCH貯蔵装置15に貯蔵されたMCHは、後述する脱水素反応装置16のみならず、遠隔地における水素需要先に対してもタンカーやパイプライン等を介して適宜供給可能である。   In the LHC recovery device 14, the MCH and lower hydrocarbons sent from the hydrogenation device 13 are separated by a known gas-liquid separator, and the separated lower hydrocarbons are recovered. The recovered lower hydrocarbon can be effectively used as a raw material used in the C1 chemical process. Further, the MCH storage device 15 stores the MCH from which the lower hydrocarbons have been separated in the LHC recovery device 14 in an MCH storage tank (not shown) at normal temperature and normal pressure (hydrogen supplier storage step). The MCH stored in the MCH storage device 15 can be appropriately supplied not only to the dehydrogenation reaction device 16 described later but also to a hydrogen demand destination in a remote place through a tanker, a pipeline, or the like.

脱水素反応装置16では、脱水素触媒の存在下で、脱水素反応によりMCHから水素とトルエンとを生成する。脱水素反応は、上記化学反応式(1)において右から左に進む反応である。水素とトルエンとは、周知の気液分離器(図示せず)によって分離される。得られた水素は、水素需要先に供給され、例えば、化学原料、金属熱処理における添加剤、燃料電池自動車の燃料などとして用いられる。一方、トルエンは、図示しない輸送ラインを介して水素化装置13に再度供給(循環)される。なお、上述の遠隔地における水素需要先でも、同様の脱水素反応により水素が取得され、分離されたトルエンは再び水素供給システム1に循環される。   In the dehydrogenation reaction apparatus 16, hydrogen and toluene are produced from MCH by dehydrogenation reaction in the presence of a dehydrogenation catalyst. The dehydrogenation reaction proceeds from right to left in the chemical reaction formula (1). Hydrogen and toluene are separated by a known gas-liquid separator (not shown). The obtained hydrogen is supplied to hydrogen customers, and is used as, for example, chemical raw materials, additives in metal heat treatment, fuel for fuel cell vehicles, and the like. On the other hand, toluene is supplied (circulated) again to the hydrogenation device 13 via a transport line (not shown). It should be noted that hydrogen is also obtained by the same dehydrogenation reaction at the above-described hydrogen demand destination in the remote place, and the separated toluene is circulated to the hydrogen supply system 1 again.

なお、水素供給システム1において、水素化装置13におけるトルエンの水素化、MCH貯蔵装置15におけるMCHの貯蔵、MCHの輸送、及び脱水素反応装置16等におけるMCHからの水素の生成については、有機ケミカルハイドライド法に基づき行われる。   In the hydrogen supply system 1, the hydrogenation of toluene in the hydrogenation device 13, the storage of MCH in the MCH storage device 15, the transport of MCH, and the production of hydrogen from MCH in the dehydrogenation reaction device 16, etc. Performed based on the hydride method.

有機ケミカルハイドライド法の詳細については、例えば、岡田 佳巳 他, 有機ケミカルハイドライド法脱水素触媒の開発(Development of dehydrogenation catalyst for organic chemical hydride method), 触媒, 2004, 46(6), p510-512, ISSN 05598958.、岡田 佳巳 他, 有機ケミカルハイドライド法脱水素触媒の開発と水素エネルギー・チェーン構想(Dehydrogenation catalyst development for organic chemical hydride method and hydrogen energy chain vision), 触媒, 2009, 51(6), p496-498, ISSN 05598958.、岡田 佳巳 他, 水素エネルギーの大量長距離貯蔵輸送技術の確立を目指した有機ケミカルハイドライド法脱水素触媒の開発, 化学工学, 2010, 74(9), p468-470, ISSN 03759253.、岡田 佳巳 他, 水素貯蔵・輸送における有機ケミカルハイドライド法脱水素触媒の開発 (新春特集 GSCシンポジウム2005), ファインケミカル, 2006, 35(1), p5-13, ISSN 09136150.を参照することができる。   For details on the organic chemical hydride method, see, for example, Yoshitsugu Okada et al., Development of dehydrogenation catalyst for organic chemical hydride method, Catalyst, 2004, 46 (6), p510-512, ISSN. 05598958, Yoshida Okada et al., Development of organic chemical hydride dehydrogenation catalyst and hydrogen energy chain vision, Catalyst, 2009, 51 (6), p496-498 , ISSN 05598958., Yoshida Okada et al., Development of organic chemical hydride dehydrogenation catalyst aiming at establishment of large-scale long-distance storage and transport technology of hydrogen energy, Chemical Engineering, 2010, 74 (9), p468-470, ISSN 03759253. Yoshida Okada et al., Development of organic chemical hydride dehydrogenation catalyst for hydrogen storage and transport (New Year Special GSC Symposium 2005), Fine Chemicals, 2006, 35 (1), p5-13, I Reference can be made to SSN 09136150.

このように、水素供給システム1では、複数の石油プラント2A〜2Cから発生するオフガスを利用することにより水素供給量を安定化しつつ、オフガス中の低級炭化水素の含有割合を定めることにより希釈用の不活性ガスを必要とすることなく水素化反応熱を抑制することが可能となる。また、有機ケミカルハイドライド法に基づき水素化芳香族化合物を水素供給体として貯蔵する構成であるため、水素の需要が一時的に低下した場合の対応が容易である。また、水素化反応後の低級炭化水素は、LHC回収装置14によって回収されるため、オフガスに含まれる低級炭化水素を有効利用することが可能となる。また、水素供給システム1によれば、炭酸ガスを排出せずに大量の水素を供給できるという利点もある。   As described above, in the hydrogen supply system 1, the hydrogen supply amount is stabilized by using the offgas generated from the plurality of petroleum plants 2 </ b> A to 2 </ b> C, and the content ratio of lower hydrocarbons in the offgas is determined by diluting. The heat of hydrogenation reaction can be suppressed without requiring an inert gas. Moreover, since it is the structure which stores a hydrogenated aromatic compound as a hydrogen supply body based on the organic chemical hydride method, the response | compatibility when the demand for hydrogen falls temporarily is easy. Further, since the lower hydrocarbon after the hydrogenation reaction is recovered by the LHC recovery device 14, the lower hydrocarbon contained in the offgas can be effectively used. In addition, the hydrogen supply system 1 has an advantage that a large amount of hydrogen can be supplied without discharging carbon dioxide gas.

(第2実施形態)
図2は本発明の第2実施形態に係る水素供給システム1の概略構成を示すブロック図である。図2では、図1中のLHC回収装置14から送出される低級炭化水素(ここでは、メタン)の処理に関連する構成のみを示しており、その他の構成については第1実施形態と同様であるため詳細な説明を省略する。なお、各装置14、22〜25の間には、各装置での処理に用いられる処理対象物(ガス、液体等)を輸送可能とするための輸送ラインL7〜L10が設けられている。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the hydrogen supply system 1 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 2 shows only the configuration related to the processing of the lower hydrocarbon (here, methane) sent from the LHC recovery device 14 in FIG. 1, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted. In addition, between each apparatus 14, 22-25, the transport lines L7-L10 for enabling the process target (gas, liquid, etc.) used for the process by each apparatus to be transported are provided.

第2実施形態に係る水素供給システム1は、LHC回収装置14からのメタンの改質反応により、水素および一酸化炭素を含む改質ガスを生成する改質装置22と、改質ガスにおける一酸化炭素を炭酸ガスにシフトするシフト反応により、炭酸ガスおよび水素を含むシフトガスを生成するシフト反応装置23と、シフトガス中の炭酸ガスを分離する炭酸ガス(CO)分離装置25とを主として備える。 The hydrogen supply system 1 according to the second embodiment includes a reformer 22 that generates a reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide by a reforming reaction of methane from the LHC recovery device 14, and monoxide in the reformed gas. A shift reaction device 23 that generates a shift gas containing carbon dioxide gas and hydrogen by a shift reaction that shifts carbon to carbon dioxide gas, and a carbon dioxide gas (CO 2 ) separation device 25 that separates the carbon dioxide gas in the shift gas are mainly provided.

改質装置22では、メタンを高温(例えば、800℃)中の触媒(例えば、ニッケル系触媒)存在下で水蒸気と反応させることにより水蒸気改質プロセスが実施される。水蒸気改質は、主として以下の化学反応式(2)、(3)に基づく。

Figure 2015157735
In the reformer 22, a steam reforming process is performed by reacting methane with steam in the presence of a catalyst (for example, a nickel-based catalyst) at a high temperature (for example, 800 ° C.). Steam reforming is mainly based on the following chemical reaction formulas (2) and (3).
Figure 2015157735

更に、シフト反応装置23は、改質装置22で生成された改質ガス中の水素濃度を上げるため、改質ガス中の一酸化炭素を触媒存在下で所定の温度条件に基づき炭酸ガスにシフトする。シフト反応装置23の反応温度は、シフト反応の反応速度及び生成物の組成比を考慮して適宜設定することができる。ここでは、比較的高温(約350〜420℃)でのシフト反応および比較的低温(約200〜300℃)でのシフト反応の2段階に分けて一酸化炭素の濃度を低下させる。シフト反応は、主として以下の化学反応式(4)に基づく。

Figure 2015157735
Further, the shift reaction device 23 shifts carbon monoxide in the reformed gas to carbon dioxide gas based on a predetermined temperature condition in the presence of a catalyst in order to increase the hydrogen concentration in the reformed gas generated by the reformer 22. To do. The reaction temperature of the shift reaction device 23 can be appropriately set in consideration of the reaction rate of the shift reaction and the composition ratio of the product. Here, the concentration of carbon monoxide is lowered in two stages: a shift reaction at a relatively high temperature (about 350 to 420 ° C.) and a shift reaction at a relatively low temperature (about 200 to 300 ° C.). The shift reaction is mainly based on the following chemical reaction formula (4).
Figure 2015157735

なお、改質装置22で生成された水素および一酸化炭素を主成分とするガスの少なくとも一部は、近隣の石油化学プラント24に送られ、化学工業の原料として利用(例えば、C1化学製品の製造等に利用)される。   At least a part of the gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide generated in the reformer 22 is sent to a neighboring petrochemical plant 24 and used as a raw material for the chemical industry (for example, a C1 chemical product). Used for manufacturing).

上記のような水蒸気改質プロセスとしては、ICI(Imperial Chemical Industries, Ltd.)法やトプソ(Haldor Topsoe)法などの周知の技術を用いることができる。また、改質装置22において、炭化水素成分を水素および一酸化炭素を主成分とするガスに転換する方法として部分酸化改質を用いてもよい。部分酸化反応は、主として以下の化学反応式(5)に基づく。

Figure 2015157735
As the steam reforming process as described above, well-known techniques such as ICI (Imperial Chemical Industries, Ltd.) method and Topso (Haldor Topsoe) method can be used. In the reformer 22, partial oxidation reforming may be used as a method for converting the hydrocarbon component into a gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide. The partial oxidation reaction is mainly based on the following chemical reaction formula (5).
Figure 2015157735

さらに、改質プロセスとしては、水蒸気改質と共に、主として以下の化学反応式(6)に基づくCO改質を用いることもできる。

Figure 2015157735
Further, as the reforming process, CO 2 reforming mainly based on the following chemical reaction formula (6) can be used together with steam reforming.
Figure 2015157735

このように、オフガスに含まれる低級炭化水素を改質装置22で改質して改質ガス(水素および一酸化炭素を含む混合ガス)を取得することにより、オフガスに含まれる低級炭化水素を化学工業の原料として利用することが可能となる。さらに、改質ガスのシフト反応により、オフガスに含まれる低級炭化水素を水素および炭酸ガスとして有効利用することが可能となる。この場合、複数の石油プラント2A〜2Cから発生するオフガス中の低級炭化水素を用いることで、低級炭化水素が量的に不足するという問題は生じない。   In this way, the lower hydrocarbon contained in the offgas is chemically reformed by the reformer 22 to obtain the reformed gas (mixed gas containing hydrogen and carbon monoxide), whereby the lower hydrocarbon contained in the offgas is chemically treated. It can be used as an industrial raw material. Furthermore, it becomes possible to effectively utilize lower hydrocarbons contained in the offgas as hydrogen and carbon dioxide gas by the shift reaction of the reformed gas. In this case, the use of lower hydrocarbons in off-gas generated from a plurality of petroleum plants 2A to 2C does not cause a problem that the amount of lower hydrocarbons is insufficient.

炭酸ガス分離装置25は、水素と炭酸ガスとを相互に分離する。ここで分離された水素は、上述の水素化装置13における水素化反応において利用される。一方、分離された炭酸ガスは、輸送ラインL10を介して改質装置22に送られ、そこでのCO改質反応において利用される。 The carbon dioxide separator 25 separates hydrogen and carbon dioxide from each other. The separated hydrogen is used in the hydrogenation reaction in the hydrogenation apparatus 13 described above. On the other hand, the separated carbon dioxide gas is sent to the reformer 22 via the transport line L10 and used in the CO 2 reforming reaction there.

炭酸ガス分離装置25では、分離膜として炭酸ガスに対して高い選択的透過性を有するゼオライト膜が用いられる。ゼオライト膜は、アルミナやシリカなどの多孔質の基体に親水性のゼオライト膜を成膜したものである。親水性のゼオライト膜は、約100〜800℃の温度で加熱処理がなされている。なお、炭酸ガス分離装置25に用いられる分離膜は、ゼオライト膜に限らず酸化アルミニウム(アルミナ)膜や酸化ジルコニウム(ジルコニア)膜等の他の無機膜を用いることができる。   In the carbon dioxide separator 25, a zeolite membrane having high selective permeability to carbon dioxide is used as a separation membrane. The zeolite membrane is obtained by forming a hydrophilic zeolite membrane on a porous substrate such as alumina or silica. The hydrophilic zeolite membrane is heat-treated at a temperature of about 100 to 800 ° C. The separation membrane used in the carbon dioxide separator 25 is not limited to a zeolite membrane, and other inorganic membranes such as an aluminum oxide (alumina) membrane and a zirconium oxide (zirconia) membrane can be used.

なお、炭酸ガス分離装置25では、CO透過膜として、上記ゼオライト膜に限らず、他の無機系材料からなる無機膜(セラミック膜等)を用いることができる。無機系材料としては、セラミックが好適であり、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)や酸化ジルコニウム(ジルコニア)等が挙げられる。また、場合によっては、CO透過膜として、有機系材料からなる有機膜(高分子膜等)などを用いてもよい。有機系材料としては、例えば、酢酸セルロース、ポリスルフォン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル等が挙げられる。 In the carbon dioxide separator 25, the CO 2 permeable membrane is not limited to the zeolite membrane, and an inorganic membrane (ceramic membrane or the like) made of another inorganic material can be used. As the inorganic material, ceramic is suitable, and examples thereof include aluminum oxide (alumina) and zirconium oxide (zirconia). In some cases, an organic film (polymer film or the like) made of an organic material may be used as the CO 2 permeable film. Examples of the organic material include cellulose acetate, polysulfone, polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile and the like.

また、炭酸ガス分離装置25による炭酸ガスの分離は、必ずしも膜分離法によらず、化学吸収法(例えば、アミンや炭酸カリ水溶液などのアルカリ性溶液との反応により炭酸ガスを吸収する)や物理吸着法(例えば、ゼオライトなどの吸着剤に炭酸ガスを接触吸着させる)などの他の周知の分離技術を用いてもよい。   The carbon dioxide separation by the carbon dioxide separator 25 is not necessarily performed by a membrane separation method, but may be a chemical absorption method (for example, carbon dioxide is absorbed by a reaction with an alkaline solution such as an amine or an aqueous solution of potassium carbonate) or physical adsorption. Other well-known separation techniques such as a method (for example, carbon dioxide is contacted and adsorbed on an adsorbent such as zeolite) may be used.

以上、本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。なお、上述の実施形態に示した本発明に係る水素供給システムおよび水素供給方法の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。また、上述の実施形態に示した複数の装置の機能を有する複合的な装置を用いることもできる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on specific embodiment, these embodiment is an illustration to the last, Comprising: This invention is not limited by these embodiment. It should be noted that not all the components of the hydrogen supply system and the hydrogen supply method according to the present invention shown in the above-described embodiment are necessarily essential, and can be appropriately selected as long as they do not depart from the scope of the present invention. It is. In addition, a composite apparatus having the functions of a plurality of apparatuses shown in the above embodiments can be used.

1 水素供給システム
2A〜2C 石油プラント
11 オフガス貯蔵装置
12 不純物除去装置
13 水素化装置(水素化反応装置)
14 LHC回収装置(低級炭化水素回収装置)
15 MCH貯蔵装置(水素供給体貯蔵装置)
16 脱水素反応装置
22 改質装置
23 シフト反応装置
24 石油化学プラント
25 炭酸ガス分離装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen supply system 2A-2C Petroleum plant 11 Off-gas storage apparatus 12 Impurity removal apparatus 13 Hydrogenation apparatus (hydrogenation reaction apparatus)
14 LHC recovery unit (lower hydrocarbon recovery unit)
15 MCH storage device (hydrogen supplier storage device)
16 Dehydrogenation reactor 22 Reformer 23 Shift reactor 24 Petrochemical plant 25 Carbon dioxide separator

Claims (9)

石油プラントを含む複数のプラントから発生するオフガスに含まれる水素を、有機ケミカルハイドライド法に基づき水素需要先に対して供給する水素供給システムであって、
前記複数のプラントから収集されたオフガスを混合オフガスとして貯蔵するオフガス貯蔵装置と、
前記混合オフガスに含まれる水素を水素化反応により芳香族化合物に付加することにより、水素化芳香族化合物を生成する水素化反応装置と、
前記水素化芳香族化合物を水素供給体として貯蔵する水素供給体貯蔵装置と
を備え、
前記混合オフガスには、前記複数のプラントの少なくとも1つからオフガスとして発生する低級炭化水素が所定の割合で含有されていることを特徴とする水素供給システム。
A hydrogen supply system that supplies hydrogen contained in off-gas generated from a plurality of plants including an oil plant to a hydrogen customer based on an organic chemical hydride method,
An offgas storage device for storing offgas collected from the plurality of plants as a mixed offgas;
A hydrogenation reaction apparatus for producing a hydrogenated aromatic compound by adding hydrogen contained in the mixed off gas to the aromatic compound by a hydrogenation reaction;
A hydrogen supplier storage device for storing the hydrogenated aromatic compound as a hydrogen supplier,
The mixed off gas contains a lower hydrocarbon generated as an off gas from at least one of the plurality of plants at a predetermined ratio.
前記水素化反応装置における前記水素化反応の後に前記低級炭化水素を回収する低級炭化水素回収装置を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の水素供給システム。   The hydrogen supply system according to claim 1, further comprising a lower hydrocarbon recovery device that recovers the lower hydrocarbon after the hydrogenation reaction in the hydrogenation reaction device. 前記回収された低級炭化水素の改質反応により、水素および一酸化炭素を含む改質ガスを生成する改質装置を更に備えたことを特徴とする請求項2に記載の水素供給システム。   The hydrogen supply system according to claim 2, further comprising a reformer that generates a reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide by a reforming reaction of the recovered lower hydrocarbon. 前記改質ガスにおける一酸化炭素を炭酸ガスにシフトするシフト反応により、炭酸ガスおよび水素を含むシフトガスを生成するシフト反応装置を更に備えたことを特徴とする請求項3に記載の水素供給システム。   The hydrogen supply system according to claim 3, further comprising a shift reaction device that generates a shift gas containing carbon dioxide and hydrogen by a shift reaction that shifts carbon monoxide in the reformed gas to carbon dioxide. 前記シフトガス中の炭酸ガスを分離する炭酸ガス分離装置を更に備え、
前記水素化反応装置は、前記炭酸ガスが分離されたシフトガス中の水素を前記水素化反応に使用することを特徴とする請求項4に記載の水素供給システム。
Further comprising a carbon dioxide separator for separating carbon dioxide in the shift gas,
5. The hydrogen supply system according to claim 4, wherein the hydrogenation reaction apparatus uses hydrogen in the shift gas from which the carbon dioxide gas is separated for the hydrogenation reaction.
前記シフトガス中の炭酸ガスを分離する炭酸ガス分離装置を更に備え、
前記改質装置は、前記炭酸ガスを前記改質反応に利用することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の水素供給システム。
Further comprising a carbon dioxide separator for separating carbon dioxide in the shift gas,
The hydrogen supply system according to claim 4, wherein the reformer uses the carbon dioxide gas for the reforming reaction.
前記複数のプラントから発生するオフガスに含まれる不純物を除去する不純物除去装置を更に備えたことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の水素供給システム。   The hydrogen supply system according to any one of claims 1 to 6, further comprising an impurity removal device that removes impurities contained in off-gas generated from the plurality of plants. 前記所定の割合は、前記水素化反応装置における前記水素化反応の反応温度に基づき設定されたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の水素供給システム。   The hydrogen supply system according to any one of claims 1 to 7, wherein the predetermined ratio is set based on a reaction temperature of the hydrogenation reaction in the hydrogenation reaction apparatus. 石油プラントを含む複数のプラントから発生するオフガスに含まれる水素を、有機ケミカルハイドライド法に基づき水素需要先に対して供給する水素供給方法であって、
前記複数のプラントから収集されたオフガスを混合オフガスとして貯蔵するオフガス貯蔵工程と、
前記混合オフガスに含まれる水素を水素化反応により芳香族化合物に付加することにより、水素化芳香族化合物を生成する水素化反応工程と、
前記水素化芳香族化合物を水素供給体として貯蔵する水素供給体貯蔵工程と
を有し、
前記混合オフガスには、前記複数のプラントの少なくとも1つからオフガスとして発生する低級炭化水素が含まれ、前記混合オフガスにおける前記低級炭化水素の含有割合が、前記水素化反応工程における前記水素化反応の反応温度に基づき設定されたことを特徴とする水素供給方法。
A hydrogen supply method for supplying hydrogen contained in off-gas generated from a plurality of plants including an oil plant to a hydrogen customer based on an organic chemical hydride method,
An offgas storage step of storing offgas collected from the plurality of plants as a mixed offgas;
A hydrogenation reaction step of producing a hydrogenated aromatic compound by adding hydrogen contained in the mixed off gas to the aromatic compound by a hydrogenation reaction;
A hydrogen supplier storage step of storing the hydrogenated aromatic compound as a hydrogen supplier,
The mixed off gas includes lower hydrocarbons generated as off gas from at least one of the plurality of plants, and the content ratio of the lower hydrocarbons in the mixed off gas is the amount of the hydrogenation reaction in the hydrogenation reaction step. A hydrogen supply method, which is set based on a reaction temperature.
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