JP2015227256A - Hydrogen supply system - Google Patents

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智史 古田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen supply system which allows use of off gas in a dehydrogenation reaction in a dehydrogenation reaction part while suppressing deterioration of a dehydrogenation catalyst.SOLUTION: A hydrogen supply system 100 is provided in a recycle line L7 and hydrogenates toluene (dehydrogenation production) contained in off gas, and the off gas discharged from the upstream of a dehydrogenation reactor 3 as an MCH (raw material) contains a dehydrogenation product having not been removed in a hydrogen purification unit 6. The dehydrogenation product thus contained in the off gas is usable as an MCH by hydrogenation in a hydrogenation unit 20, and the dehydrogenation product can be subjected to the dehydrogenation reaction in the dehydrogenation reactor 3 without deterioration of a dehydrogenation catalyst by hydrogenating the dehydrogenation product in the hydrogenation unit 20 and supplying as a raw material. The configuration allows use of off gas in the dehydrogenation reaction in the dehydrogenation reactor 3 while suppressing the deterioration of the dehydrogenation catalyst.

Description

本発明は、水素の供給を行う水素供給システムに関する。   The present invention relates to a hydrogen supply system that supplies hydrogen.

従来の水素供給システムとして、例えば特許文献1に挙げるものが知られている。特許文献1の水素供給システムは、原料の芳香族炭化水素の水素化物を貯蔵するタンクと、当該タンクから供給された原料を脱水素反応させることによって水素を得る脱水素反応器と、反応器で得られた水素を気液分離する気液分離器と、気液分離された水素を精製する水素精製器と、を備える。   As a conventional hydrogen supply system, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known. The hydrogen supply system of Patent Document 1 includes a tank for storing a raw material aromatic hydrocarbon hydride, a dehydrogenation reactor for obtaining hydrogen by dehydrogenating a raw material supplied from the tank, and a reactor. A gas-liquid separator that gas-liquid separates the obtained hydrogen and a hydrogen purifier that purifies the gas-liquid separated hydrogen are provided.

特開2006−232607号公報JP 2006-232607 A

水素供給システムには、水素精製器から排出されるオフガスを当該水素精製器よりも上流側へ還流させるリサイクルラインが設けられる場合がある。水素精製器で精製された精製ガスの水素濃度は極めて高い一方、オフガスには不純物として脱水素生成物が含まれる。このように脱水素生成物を含むオフガスを脱水素反応器へ還流させた場合、脱水素触媒が劣化する可能性がある。これに対し、脱水素触媒を劣化させないようにオフガスを脱水素反応器に供給することなくバーナー等の燃料として用いる場合がある。ここで、オフガスをバーナー等の燃料として用いるのではなく、脱水素触媒の劣化を抑制しつつ、オフガスを脱水素反応部での脱水素反応に用いることが要請されていた。   The hydrogen supply system may be provided with a recycle line for refluxing off-gas discharged from the hydrogen purifier to the upstream side of the hydrogen purifier. While the hydrogen concentration of the purified gas purified by the hydrogen purifier is extremely high, the off-gas contains a dehydrogenation product as an impurity. Thus, when the offgas containing a dehydrogenation product is refluxed to the dehydrogenation reactor, the dehydrogenation catalyst may be deteriorated. On the other hand, in some cases, offgas is used as a fuel for a burner or the like without supplying it to the dehydrogenation reactor so as not to deteriorate the dehydrogenation catalyst. Here, instead of using offgas as a fuel such as a burner, it has been required to use the offgas for the dehydrogenation reaction in the dehydrogenation reaction section while suppressing the deterioration of the dehydrogenation catalyst.

そこで、本発明は、脱水素触媒の劣化を抑制しつつ、オフガスを脱水素反応部での脱水素反応に用いることができる水素供給システムを提供することを目的とする。   Then, this invention aims at providing the hydrogen supply system which can use offgas for the dehydrogenation reaction in a dehydrogenation reaction part, suppressing deterioration of a dehydrogenation catalyst.

本発明に係る水素供給システムは、水素の供給を行う水素供給システムであって、原料を脱水素反応させることによって水素含有ガスを得る脱水素反応部と、水素含有ガスから脱水素生成物を分離する気液分離部と、気液分離部で分離された水素含有ガスから脱水素生成物を除去し、精製ガスを得る水素精製部と、水素精製部から排出されるオフガスを水素精製部よりも上流側へ還流させるリサイクルラインと、リサイクルラインに設けられ、オフガスに含まれる脱水素生成物を水素化し、原料として脱水素反応部の上流側へ供給する水素化部と、を備える。   A hydrogen supply system according to the present invention is a hydrogen supply system that supplies hydrogen, and a dehydrogenation reaction section that obtains a hydrogen-containing gas by dehydrogenating a raw material, and a dehydrogenation product is separated from the hydrogen-containing gas Gas-liquid separation unit, a hydrogen purification unit that removes the dehydrogenated product from the hydrogen-containing gas separated in the gas-liquid separation unit, and obtains a purified gas; and an off-gas discharged from the hydrogen purification unit A recycle line for refluxing to the upstream side, and a hydrogenation unit provided in the recycle line, for hydrogenating the dehydrogenation product contained in the offgas and supplying the raw material to the upstream side of the dehydrogenation reaction unit.

本発明に係る水素供給システムは、リサイクルラインに設けられ、オフガスに含まれる脱水素生成物を水素化し、原料として脱水素反応部の上流側へ供給する水素化部を備えている。水素精製部から排出されるオフガスには、水素精製部で除去されなかった脱水素生成物が含まれている。このようにオフガスに含まれる脱水素生成物を水素化部にて水素化することによって、原料として用いることが可能となる。従って、水素化部で脱水素生成物を水素化して原料として脱水素反応部の上流側へ供給することによって、脱水素触媒を劣化させることなく脱水素反応部にて脱水素反応を行うことができる。以上により、脱水素触媒の劣化を抑制しつつ、オフガスを脱水素反応部での脱水素反応に用いることができる。   The hydrogen supply system according to the present invention includes a hydrogenation unit that is provided in the recycle line and hydrogenates the dehydrogenation product contained in the offgas and supplies the dehydrogenation product as a raw material to the upstream side of the dehydrogenation reaction unit. The off-gas discharged from the hydrogen purification unit includes a dehydrogenation product that has not been removed by the hydrogen purification unit. Thus, it becomes possible to use as a raw material by hydrogenating the dehydrogenation product contained in off-gas in a hydrogenation part. Therefore, by dehydrogenating the dehydrogenation product in the hydrogenation unit and supplying it as a raw material upstream of the dehydrogenation reaction unit, the dehydrogenation reaction can be performed in the dehydrogenation reaction unit without degrading the dehydrogenation catalyst. it can. As described above, the off-gas can be used for the dehydrogenation reaction in the dehydrogenation reaction section while suppressing the deterioration of the dehydrogenation catalyst.

本発明に係る水素供給システムは、脱水素反応部から気液分離部へ供給される水素含有ガスの熱を、水素化部へ供給する熱交換部を更に備えてよい。気液分離部では、水素含有ガスから脱水素生成物を分離するために冷却がなされる。従って、気液分離部へ供給される水素含有ガスの熱を水素化部で用いることによって、熱を有効に利用することができる。   The hydrogen supply system according to the present invention may further include a heat exchange unit that supplies heat of the hydrogen-containing gas supplied from the dehydrogenation reaction unit to the gas-liquid separation unit to the hydrogenation unit. In the gas-liquid separation unit, cooling is performed to separate the dehydrogenated product from the hydrogen-containing gas. Therefore, heat can be effectively utilized by using the heat of the hydrogen-containing gas supplied to the gas-liquid separation unit in the hydrogenation unit.

本発明によれば、脱水素触媒の劣化を抑制しつつ、オフガスを脱水素反応部での脱水素反応に用いることができる。   According to the present invention, the offgas can be used for the dehydrogenation reaction in the dehydrogenation reaction section while suppressing the deterioration of the dehydrogenation catalyst.

本発明の実施形態に係る水素供給システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the hydrogen supply system which concerns on embodiment of this invention. 従来例に係る水素供給システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the hydrogen supply system which concerns on a prior art example.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、本実施形態に係る水素供給システムの構成を示すブロック図である。本実施形態に係る水素供給システム100は、有機化合物(常温で液体)を原料とするものである。なお、水素精製の過程では、原料である有機化合物(常温で液体)を脱水素した、脱水素生成物(有機化合物(常温で液体))が除去される。原料の有機化合物として、例えば、有機ハイドライドが挙げられる。有機ハイドライドは、製油所で大量に生産されている水素を芳香族炭化水素と反応させた水素化物が好適な例である。また、有機ハイドライドは、芳香族の水素化化合物に限らず、2−プロパノール(水素とアセトンが生成される)の系もある。有機ハイドライドは、ガソリンなどと同様に液体燃料としてタンクローリーなどによって水素供給システム100へ輸送することができる。本実施形態では有機ハイドライドとして、メチルシクロヘキサン(以下、MCHと称する)を用いる。その他、有機ハイドライドとしてシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカリン、メチルデカリン、ジメチルデカリン、エチルデカリンなど芳香物炭化水素の水素化物を適用することができる(なお、芳香族化合物は特に水素含有量の多い好適な例である)。水素供給システム100は、燃料電池自動車(FCV)や水素エンジン車に水素を供給することができる。なお、メタンを主成分とした天然ガスやプロパンを主成分としたLPG、あるいはガソリン、ナフサ、灯油、軽油といった液体炭化水素原料から水素を製造する場合にも適用可能である。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the hydrogen supply system according to this embodiment. The hydrogen supply system 100 according to the present embodiment uses an organic compound (liquid at normal temperature) as a raw material. In the process of hydrogen purification, the dehydrogenated product (organic compound (liquid at room temperature)) obtained by dehydrogenating the organic compound (liquid at room temperature) as a raw material is removed. Examples of the raw material organic compound include organic hydride. An organic hydride is preferably a hydride obtained by reacting a large amount of hydrogen produced in a refinery with an aromatic hydrocarbon. In addition, the organic hydride is not limited to an aromatic hydrogenated compound, and there is a system of 2-propanol (hydrogen and acetone are generated). The organic hydride can be transported to the hydrogen supply system 100 as a liquid fuel by a tank lorry as in the case of gasoline. In this embodiment, methylcyclohexane (hereinafter referred to as MCH) is used as the organic hydride. In addition, hydrides of aromatic hydrocarbons such as cyclohexane, dimethylcyclohexane, ethylcyclohexane, decalin, methyldecalin, dimethyldecalin, and ethyldecalin can be used as organic hydrides (Note that aromatic compounds have a particularly high hydrogen content. This is a preferred example). The hydrogen supply system 100 can supply hydrogen to a fuel cell vehicle (FCV) or a hydrogen engine vehicle. The present invention can also be applied to the production of hydrogen from liquid hydrocarbon raw materials such as natural gas mainly composed of methane, LPG mainly composed of propane, or gasoline, naphtha, kerosene, and light oil.

本実施形態では、水素供給システム100として、FCV10に高純度水素を供給する水素ステーションを例として説明を行う。図1に示すように、本実施形態に係る水素供給システム100は、MCHタンク1、気化器2、脱水素反応器(脱水素反応部)3、気液分離器(気液分離部)4、トルエンタンク5、水素精製器(水素精製部)6、圧縮機7、蓄圧器8、ディスペンサ9、熱源11、冷熱源12,13、水素化装置(水素化部)20、及び熱交換器(熱交換部)21を備えている。また、水素供給システム100は、ラインL1〜L9を備えている。なお、本実施形態では、原料としてMCHを採用し、水素精製の過程で除去される脱水素生成物がトルエンである場合を例として説明する。なお、実際には、トルエンのみならず、未反応のMCHと少量の副生成物及び不純物も存在するが、本実施形態中では、トルエンに混じって当該トルエンと同じ挙動を示す。従って、以下の説明において、「トルエン」と称して説明するものには、未反応のMCHや副生成物も含むものとする。   In the present embodiment, the hydrogen supply system 100 will be described using a hydrogen station that supplies high-purity hydrogen to the FCV 10 as an example. As shown in FIG. 1, the hydrogen supply system 100 according to this embodiment includes an MCH tank 1, a vaporizer 2, a dehydrogenation reactor (dehydrogenation reaction unit) 3, a gas-liquid separator (gas-liquid separation unit) 4, Toluene tank 5, hydrogen purifier (hydrogen purifying section) 6, compressor 7, accumulator 8, dispenser 9, heat source 11, cold heat sources 12, 13, hydrogenation device (hydrogenation section) 20, and heat exchanger (heat (Exchange part) 21 is provided. Further, the hydrogen supply system 100 includes lines L1 to L9. In the present embodiment, an example will be described in which MCH is employed as a raw material, and the dehydrogenation product removed in the process of hydrogen purification is toluene. In practice, not only toluene but also unreacted MCH and a small amount of by-products and impurities are present, but in this embodiment, the same behavior as toluene is exhibited when mixed with toluene. Therefore, in the following description, what is referred to as “toluene” includes unreacted MCH and by-products.

ラインL1〜L9は、MCH、トルエン、水素含有ガス、オフガス、または高純度水素が通過する流路である。ラインL1は、MCHタンク1と気化器2とを接続する。ラインL2は、気化器2と脱水素反応器3とを接続する。ラインL3は、脱水素反応器3と気液分離器4とを接続する。ラインL4は、気液分離器4と水素精製器6とを接続する。ラインL5は、気液分離器4とトルエンタンク5とを接続する。ラインL6は、水素精製器6と圧縮機7とを接続する。ラインL7は、水素化装置20を介して水素精製器6と気化器2とを接続する。なお、水素化装置20の詳細については後述する。ラインL7は、水素精製器6から排出されるオフガスを脱水素反応器3よりも上流側へ還流させるリサイクルラインとして機能する。以下の説明においては、ラインL7を「リサイクルラインL7」と称して説明する。ラインL8は、圧縮機7と蓄圧器8とを接続する。ラインL9は、蓄圧器8とディスペンサ9とを接続する。   Lines L1 to L9 are flow paths through which MCH, toluene, hydrogen-containing gas, off-gas, or high-purity hydrogen passes. Line L1 connects MCH tank 1 and vaporizer 2. Line L2 connects vaporizer 2 and dehydrogenation reactor 3. The line L3 connects the dehydrogenation reactor 3 and the gas-liquid separator 4. The line L4 connects the gas-liquid separator 4 and the hydrogen purifier 6. The line L5 connects the gas / liquid separator 4 and the toluene tank 5. The line L6 connects the hydrogen purifier 6 and the compressor 7. The line L7 connects the hydrogen purifier 6 and the vaporizer 2 via the hydrogenator 20. Details of the hydrogenation apparatus 20 will be described later. The line L7 functions as a recycle line for refluxing off-gas discharged from the hydrogen purifier 6 to the upstream side of the dehydrogenation reactor 3. In the following description, the line L7 will be referred to as “recycle line L7”. The line L8 connects the compressor 7 and the pressure accumulator 8. Line L9 connects pressure accumulator 8 and dispenser 9.

MCHタンク1は、原料となるMCHを貯留するタンクである。外部からタンクローリーなどで輸送されたMCHは、MCHタンク1にて貯留される。MCHタンク1に貯留されているMCHは、圧縮機(不図示)によってラインL1を介して気化器2へ供給される。   The MCH tank 1 is a tank that stores MCH as a raw material. MCH transported from outside by a tank lorry or the like is stored in the MCH tank 1. MCH stored in the MCH tank 1 is supplied to the vaporizer 2 via a line L1 by a compressor (not shown).

気化器2は、インジェクタなどを介してMCHタンク1から供給されたMCHを気化する機器である。気化されたMCHは、リサイクルラインL7を介して水素精製器6から供給されたオフガスと併せて、ラインL2を介して脱水素反応器3へ供給される。   The vaporizer 2 is a device that vaporizes MCH supplied from the MCH tank 1 via an injector or the like. The vaporized MCH is supplied to the dehydrogenation reactor 3 through the line L2 together with the off gas supplied from the hydrogen purifier 6 through the recycle line L7.

脱水素反応器3は、MCHを脱水素反応させることによって水素を得る機器である。すなわち、脱水素反応器3は、脱水素触媒を用いた脱水素反応によってMCHから水素を取り出す機器である。有機ハイドライドの反応は可逆反応であり、反応条件(温度、圧力)によって反応の方向が変わる(化学平衡の制約を受ける)。一方、脱水素反応は、常に吸熱反応で分子数が増える反応である。従って、高温、低圧の条件が有利である。脱水素反応は吸熱反応であるため、脱水素反応器3は熱源11から熱媒体を介して熱を供給される。脱水素反応器3は、脱水素触媒中を流れるMCHと熱源11からの熱媒体との間で熱交換可能な機構を有している。熱源11は、脱水素反応器3を加熱することができるものであればどのようなものを採用してもよい。例えば、熱源11は、脱水素反応器3を直接加熱するものであってもよく、例えば気化器2やラインL1,L2を加熱することによって脱水素反応器3に供給されるMCHを加熱してもよい。また、熱源11は、脱水素反応器3と、脱水素反応器3へ供給されるMCHの両方を加熱してもよい。例えば、熱源11としてバーナーやエンジンを採用することができる。脱水素反応器3で取り出された水素含有ガスは、ラインL3を介して気液分離器4へ供給される。ラインL3の水素含有ガスは、液体であるトルエンを混合物として含んだ状態で、気液分離器4へ供給される。   The dehydrogenation reactor 3 is a device that obtains hydrogen by dehydrogenating MCH. That is, the dehydrogenation reactor 3 is a device that extracts hydrogen from MCH by a dehydrogenation reaction using a dehydrogenation catalyst. The organic hydride reaction is a reversible reaction, and the direction of the reaction changes depending on the reaction conditions (temperature, pressure) (restricted by chemical equilibrium). On the other hand, the dehydrogenation reaction is a reaction in which the number of molecules always increases by an endothermic reaction. Therefore, high temperature and low pressure conditions are advantageous. Since the dehydrogenation reaction is an endothermic reaction, the dehydrogenation reactor 3 is supplied with heat from the heat source 11 via a heat medium. The dehydrogenation reactor 3 has a mechanism capable of exchanging heat between the MCH flowing in the dehydrogenation catalyst and the heat medium from the heat source 11. Any heat source 11 may be adopted as long as it can heat the dehydrogenation reactor 3. For example, the heat source 11 may directly heat the dehydrogenation reactor 3. For example, the MCH supplied to the dehydrogenation reactor 3 is heated by heating the vaporizer 2 or the lines L1 and L2. Also good. Further, the heat source 11 may heat both the dehydrogenation reactor 3 and the MCH supplied to the dehydrogenation reactor 3. For example, a burner or an engine can be adopted as the heat source 11. The hydrogen-containing gas taken out by the dehydrogenation reactor 3 is supplied to the gas-liquid separator 4 via the line L3. The hydrogen-containing gas in the line L3 is supplied to the gas-liquid separator 4 in a state where the liquid toluene is contained as a mixture.

気液分離器4は、水素含有ガスからトルエンを分離するタンクである。気液分離器4は、混合物としてトルエンを含む水素含有ガスを貯留することによって、気体である水素と液体であるトルエンとを気液分離する。気液分離器4は、冷熱源12からの冷却媒体によって冷却される。気液分離器4は、気液分離器4中の水素含有ガスと冷熱源12からの冷却媒体との間で熱交換可能な機構を有している。冷熱源12は気液分離器4を冷却することができるものであればどのようなものを採用してもよい。例えば、冷熱源12としてチラー等の冷却器を採用することができる。気液分離器4で分離されたトルエンは、ラインL5を介してトルエンタンク5へ供給される。気液分離器4で分離された水素含有ガスは、ラインL4を介して水素精製器6へ供給される。なお、水素含有ガスを冷やすと当該ガスの一部(トルエン)は液化し、気液分離器4によって、液化しないガス(水素)と分離することができる。ガスを低温とした方が、分離の効率は良くなり、圧力を上げると更に、トルエンの液化が進む。   The gas-liquid separator 4 is a tank that separates toluene from the hydrogen-containing gas. The gas-liquid separator 4 gas-liquid separates hydrogen as a gas and toluene as a liquid by storing a hydrogen-containing gas containing toluene as a mixture. The gas-liquid separator 4 is cooled by a cooling medium from the cold heat source 12. The gas-liquid separator 4 has a mechanism capable of exchanging heat between the hydrogen-containing gas in the gas-liquid separator 4 and the cooling medium from the cold heat source 12. As long as the cold-heat source 12 can cool the gas-liquid separator 4, what kind of thing may be employ | adopted. For example, a cooler such as a chiller can be employed as the cold heat source 12. The toluene separated by the gas-liquid separator 4 is supplied to the toluene tank 5 via the line L5. The hydrogen-containing gas separated by the gas-liquid separator 4 is supplied to the hydrogen purifier 6 via the line L4. When the hydrogen-containing gas is cooled, a part of the gas (toluene) is liquefied and can be separated from the gas (hydrogen) that is not liquefied by the gas-liquid separator 4. The efficiency of the separation is improved when the gas is at a low temperature, and the liquefaction of toluene further proceeds when the pressure is increased.

トルエンタンク5は、気液分離器4で分離された液体のトルエンを貯留するタンクである。トルエンタンク5に貯留されたトルエンは、回収して利用することが可能である。   The toluene tank 5 is a tank that stores liquid toluene separated by the gas-liquid separator 4. The toluene stored in the toluene tank 5 can be recovered and used.

水素精製器6は、脱水素反応器3で得られると共に気液分離器4で気液分離された水素含有ガスから、脱水素生成物(本実施形態ではトルエン)を除去する。これによって、水素精製器6は、当該水素含有ガスを精製して高純度水素(精製ガス)を得る。得られた高純度水素は、ラインL6へ供給され、水素及び脱水素生成物を含むオフガスは、リサイクルラインL7へ排出される。リサイクルラインL7へ供給されたオフガスは、図示されない圧縮機を介して気化器2へ供給され、ラインL2を介して脱水素反応器3へ供給される。   The hydrogen purifier 6 removes a dehydrogenation product (toluene in this embodiment) from the hydrogen-containing gas obtained by the dehydrogenation reactor 3 and gas-liquid separated by the gas-liquid separator 4. Thereby, the hydrogen purifier 6 purifies the hydrogen-containing gas to obtain high-purity hydrogen (purified gas). The obtained high-purity hydrogen is supplied to the line L6, and the off gas containing hydrogen and a dehydrogenation product is discharged to the recycle line L7. The off gas supplied to the recycle line L7 is supplied to the vaporizer 2 via a compressor (not shown), and is supplied to the dehydrogenation reactor 3 via the line L2.

水素精製器6は、採用する水素精製方法によって異なるが、具体的には、水素精製方法として膜分離を用いる場合には、水素分離膜を備える水素分離装置であり、PSA(Pressure swing adsorption)法又はTSA(Temperature swing adsorption)法を用いる場合には、不純物を吸着する吸着材を格納する吸着塔を複数備えた吸着除去装置である。   The hydrogen purifier 6 differs depending on the hydrogen purification method employed. Specifically, when membrane separation is used as the hydrogen purification method, the hydrogen purifier 6 is a hydrogen separation apparatus including a hydrogen separation membrane, and is a PSA (Pressure Swing Adsorption) method. Alternatively, when a TSA (Temperature swing adsorption) method is used, the adsorption / removal apparatus includes a plurality of adsorption towers that store adsorbents that adsorb impurities.

水素精製器6が膜分離を用いる場合について説明する。この方法では、所定温度に加熱された膜に、圧縮機(不図示)によって所定圧力に加圧された水素含有ガスを透過させることによって、脱水素生成物を除去し、高純度の水素ガス(精製ガス)を得ることができる。膜を透過した透過ガスの圧力は、膜を透過する前の圧力と比べて低下する。一方、膜を透過しなかった非透過ガスの圧力は、膜を透過する前の所定圧力と略同一である。このとき、膜を透過しなかった非透過ガスが、水素精製器6のオフガスに該当する。   The case where the hydrogen purifier 6 uses membrane separation will be described. In this method, a hydrogen-containing gas pressurized to a predetermined pressure by a compressor (not shown) is permeated through a film heated to a predetermined temperature to remove dehydrogenated products, and high-purity hydrogen gas ( Purified gas). The pressure of the permeated gas that has permeated the membrane is lower than the pressure before permeating the membrane. On the other hand, the pressure of the non-permeating gas that has not permeated the membrane is substantially the same as the predetermined pressure before permeating the membrane. At this time, the non-permeating gas that has not permeated the membrane corresponds to the off-gas of the hydrogen purifier 6.

水素精製器6に適用される膜の種類は特に限定されず、多孔質膜(分子流によって分離するもの、表面拡散流によって分離するもの、毛管凝縮作用によって分離するもの、分子ふるい作用によって分離するものなど)や、非多孔質膜を適用することができる。水素精製器6に適用される膜として、例えば、金属膜(PbAg系、PdCu系、Nb系など)、ゼオライト膜、無機膜(シリカ膜、カーボン膜など)、高分子膜(ポリイミド膜など)を採用することができる。   The type of membrane applied to the hydrogen purifier 6 is not particularly limited, and is a porous membrane (separated by molecular flow, separated by surface diffusion flow, separated by capillary condensation, or separated by molecular sieving. Etc.) and non-porous membranes can be applied. Examples of membranes applied to the hydrogen purifier 6 include metal membranes (PbAg, PdCu, Nb, etc.), zeolite membranes, inorganic membranes (silica membrane, carbon membrane, etc.), polymer membranes (polyimide membrane, etc.). Can be adopted.

膜分離による水素精製器6の水素回収率は、70〜90%である。水素精製器6で用いられる膜の「水素/トルエン」の分離係数は、1000以上であることが好ましく、10000以上であることがより好ましい。   The hydrogen recovery rate of the hydrogen purifier 6 by membrane separation is 70 to 90%. The separation factor of “hydrogen / toluene” of the membrane used in the hydrogen purifier 6 is preferably 1000 or more, and more preferably 10,000 or more.

水素精製器6の除去方法として、PSA法を採用する場合について説明する。PSA法で用いられる吸着材は、高圧下では水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着し、低圧下では吸着したトルエンを脱着する性質を持つ。PSA法は、吸着材のこのような性質を利用するものである。すなわち、吸着塔内を高圧にすることにより、水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去し、高純度の水素ガス(精製ガス)を得る。吸着により吸着塔内の吸着材の吸着機能が低下した場合には、吸着塔内を低圧にすることにより、吸着材に吸着したトルエンを脱着し、併せて除去した精製ガスの一部を逆流させることにより当該脱着されたトルエンを吸着塔内から除去することで、吸着材の吸着機能を再生する(このとき、トルエンを吸着塔内から除去することで排出される少なくとも水素とトルエンを含む水素含有ガスが、水素精製器6からのオフガスに該当する)。   A case where the PSA method is adopted as a method for removing the hydrogen purifier 6 will be described. The adsorbent used in the PSA method has the property of adsorbing toluene contained in the hydrogen-containing gas under high pressure and desorbing the adsorbed toluene under low pressure. The PSA method utilizes such properties of the adsorbent. That is, by setting the inside of the adsorption tower at a high pressure, toluene contained in the hydrogen-containing gas is adsorbed and removed by the adsorbent to obtain high-purity hydrogen gas (purified gas). If the adsorption function of the adsorbent in the adsorption tower decreases due to adsorption, the toluene adsorbed on the adsorbent is desorbed and a part of the purified gas removed is caused to flow backward by lowering the pressure in the adsorption tower. By removing the desorbed toluene from the inside of the adsorption tower, the adsorption function of the adsorbent is regenerated (at this time, the hydrogen containing at least hydrogen and toluene discharged by removing toluene from the inside of the adsorption tower) The gas corresponds to the off-gas from the hydrogen purifier 6).

吸着塔内の圧力の調整方法は特に限定されないが、例えば、吸着塔毎に備えられたバルブを閉めるなどの操作により、吸着塔毎に調節することができる。従って、吸着材の吸着機能が低下した吸着塔については、減圧により吸着材を再生させるとともにオフガスを排出する。一方、残りの吸着塔については、加圧により水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去するとともに高純度水素を得る。再生中の吸着塔についての吸着材再生が完了したら、当該吸着塔については、加圧によりトルエンの除去を開始するとともに高純度水素を得る。一方、トルエンの除去を行っていた吸着塔の全部または一部については、減圧により吸着材の再生を開始するとともにオフガスを排出する。このように、再生を行う吸着塔とトルエンの除去を行う吸着塔の切り替えを繰り返し行うことで、水素供給システム100全体として、連続的に高純度水素とオフガスとを得ることができる。水素精製器6がPSA法を採用する場合の水素回収率は、吸着塔の数によるが、約60〜90%である。   The method for adjusting the pressure in the adsorption tower is not particularly limited, and can be adjusted for each adsorption tower by, for example, closing a valve provided for each adsorption tower. Therefore, for the adsorption tower in which the adsorption function of the adsorbent is lowered, the adsorbent is regenerated by reducing the pressure and off-gas is discharged. On the other hand, with respect to the remaining adsorption tower, toluene contained in the hydrogen-containing gas is removed by being adsorbed to the adsorbent by pressurization and high-purity hydrogen is obtained. When the adsorbent regeneration for the adsorption tower being regenerated is completed, the adsorption tower starts to remove toluene by pressurization and obtains high-purity hydrogen. On the other hand, for all or part of the adsorption tower from which toluene has been removed, regeneration of the adsorbent is started by reducing the pressure and off-gas is discharged. Thus, by repeatedly switching the adsorption tower for regeneration and the adsorption tower for removing toluene, the hydrogen supply system 100 as a whole can obtain high-purity hydrogen and off-gas continuously. The hydrogen recovery rate when the hydrogen purifier 6 employs the PSA method is about 60 to 90%, depending on the number of adsorption towers.

水素精製器6の除去方法として、TSA法を採用する場合について説明する。TSA法で用いられる吸着材は、常温下では水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着し、高温下では吸着したトルエンを脱着する性質を持つ。TSA法は、吸着材のこのような性質を利用するものである。すなわち、吸着塔内を常温にすることにより、水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去し、高純度の水素ガス(高純度水素)を得る。吸着により吸着塔内の吸着材の吸着機能が低下した場合には、吸着塔内を高温にすることにより、吸着材に吸着したトルエンを脱着し、併せて除去した高純度水素の一部を逆流させることにより当該脱着されたトルエンを吸着塔内から除去することで、吸着材の吸着機能を再生する(このとき、トルエンを吸着塔内から除去することで排出される少なくとも水素とトルエンを含む水素含有ガスが、水素精製器6からのオフガスに該当する)。   A case where the TSA method is employed as a method for removing the hydrogen purifier 6 will be described. The adsorbent used in the TSA method has the property of adsorbing toluene contained in the hydrogen-containing gas at room temperature and desorbing the adsorbed toluene at high temperature. The TSA method utilizes such properties of the adsorbent. That is, by setting the inside of the adsorption tower to room temperature, toluene contained in the hydrogen-containing gas is adsorbed and removed by the adsorbent to obtain high-purity hydrogen gas (high-purity hydrogen). If the adsorption function of the adsorbent in the adsorption tower is reduced due to adsorption, the toluene adsorbed on the adsorbent is desorbed by raising the temperature in the adsorption tower, and a part of the high-purity hydrogen that has been removed is backflowed. By removing the desorbed toluene from the adsorption tower, the adsorption function of the adsorbent is regenerated (at this time, at least hydrogen and hydrogen containing toluene discharged by removing toluene from the adsorption tower) The contained gas corresponds to the off-gas from the hydrogen purifier 6).

吸着塔内の温度の調整方法は特に限定されないが、例えば、吸着塔毎に備えられたヒータのON/OFFを切り替えるなどの操作により、吸着塔毎に調節することができる。従って、吸着材の吸着機能が低下した吸着塔については、高温にすることにより吸着材を再生させるとともにオフガスを排出する。一方、残りの吸着塔については、常温に保つことにより水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去するとともに高純度水素を得る。再生中の吸着塔についての吸着材再生が完了したら、当該吸着塔については、吸着塔内を常温に保つことによりトルエンの除去を開始するとともに高純度水素を得る。一方、トルエンの除去を行っていた吸着塔の全部または一部については、吸着塔内を高温にすることにより吸着材の再生を開始するとともにオフガスを排出する。このように、再生を行う吸着塔とトルエンの除去を行う吸着塔の切り替えを繰り返し行うことで、水素供給システム100全体として、連続的に高純度水素とオフガスとを得ることができる。水素精製器6がTSA法を採用する場合の水素回収率は、吸着塔の数によるが、約60〜90%である。   The method for adjusting the temperature in the adsorption tower is not particularly limited. For example, the temperature can be adjusted for each adsorption tower by an operation such as switching ON / OFF of a heater provided for each adsorption tower. Therefore, for the adsorption tower in which the adsorption function of the adsorbent is lowered, the adsorbent is regenerated and the off-gas is discharged by raising the temperature. On the other hand, with respect to the remaining adsorption towers, the toluene contained in the hydrogen-containing gas is removed by adsorbing the adsorbent while maintaining the room temperature, and high-purity hydrogen is obtained. When the adsorbent regeneration for the adsorption tower being regenerated is completed, the removal of toluene is started and high purity hydrogen is obtained for the adsorption tower by keeping the inside of the adsorption tower at room temperature. On the other hand, for all or part of the adsorption tower from which toluene has been removed, regeneration of the adsorbent is started and the off-gas is discharged by raising the temperature in the adsorption tower. Thus, by repeatedly switching the adsorption tower for regeneration and the adsorption tower for removing toluene, the hydrogen supply system 100 as a whole can obtain high-purity hydrogen and off-gas continuously. The hydrogen recovery rate when the hydrogen purifier 6 employs the TSA method is about 60 to 90%, depending on the number of adsorption towers.

圧縮機7は、水素精製器6で得られた高純度水素を高圧状態とする。圧縮機7は、例えば、20〜90MPaの圧力で高純度水素を高圧状態とする。圧縮機7は、高純度水素をFCV10へ供給可能とするために高圧状態にした上で、ラインL8を介して蓄圧器8へ供給する。なお、目的とする圧力に応じて、圧縮を行う圧縮ユニットを複数備え、段階的に圧縮を行う構成としてもよい。   The compressor 7 puts the high purity hydrogen obtained in the hydrogen purifier 6 into a high pressure state. The compressor 7 makes high-purity hydrogen into a high-pressure state at a pressure of 20 to 90 MPa, for example. The compressor 7 is in a high pressure state so that high purity hydrogen can be supplied to the FCV 10, and then supplied to the pressure accumulator 8 via the line L8. In addition, according to the target pressure, it is good also as a structure which provides multiple compression units which compress, and performs compression in steps.

蓄圧器8は、高純度水素を高圧状態のまま蓄える。蓄圧器8で蓄えられた高純度水素は、ラインL9を介して、ディスペンサ9によってFCV10に供給される。蓄圧器8により、水素供給システム100内にある程度の量の高純度水素を蓄えておくことができるため、FCV10へ水素を安定供給することが可能となる。ただし、蓄圧器8は、水素供給を行うために必須ではないため、省略してもよい。ラインL9を通過する高純度水素は、冷熱源13からの冷却媒体によって冷却される。ラインL9は、当該ラインL9を流れる高純度水素と冷熱源13からの冷却媒体との間で熱交換可能な機構を有している。冷熱源13はラインL9を流れる高純度水素を冷却することができるものであればどのようなものを採用してもよい。例えば、冷熱源13としてチラー等の冷却器を採用することができる。   The pressure accumulator 8 stores high purity hydrogen in a high pressure state. The high purity hydrogen stored in the pressure accumulator 8 is supplied to the FCV 10 by the dispenser 9 via the line L9. Since the pressure accumulator 8 can store a certain amount of high-purity hydrogen in the hydrogen supply system 100, hydrogen can be stably supplied to the FCV 10. However, since the pressure accumulator 8 is not essential for supplying hydrogen, it may be omitted. The high purity hydrogen passing through the line L9 is cooled by the cooling medium from the cold heat source 13. The line L9 has a mechanism capable of exchanging heat between the high purity hydrogen flowing through the line L9 and the cooling medium from the cold heat source 13. Any cooling source 13 may be used as long as it can cool the high purity hydrogen flowing through the line L9. For example, a cooler such as a chiller can be employed as the cold heat source 13.

次に、本実施形態に係る水素供給システム100の要部について説明する。水素化装置(水素化部)20は、リサイクルラインL7に設けられ、オフガスに含まれるトルエン(脱水素生成物)を水素化し、MCH(原料)として脱水素反応器3の上流側に配置されるMCHタンク1へ供給する装置である。ここで、リサイクルラインL7は、水素精製器6と水素化装置20とを接続するラインL7aと、水素化装置20と気化器2とを接続するラインL7bと、を備えている。また、水素化装置20は、ラインL10を介してMCHタンク1と接続されている。また、水素供給システム100は、脱水素反応器3から気液分離器4へ供給される水素含有ガスの熱を、水素化装置20へ供給する熱交換器(熱交換部)21を更に備えている。熱交換器21は、気液分離器4と脱水素反応器3とを接続するラインL3を流れる水素含有ガスの熱を回収して、水素化装置20(又はラインL7a)へ供給する。   Next, the principal part of the hydrogen supply system 100 according to the present embodiment will be described. The hydrogenation device (hydrogenation unit) 20 is provided in the recycle line L7, hydrogenates toluene (dehydrogenation product) contained in the offgas, and is disposed upstream of the dehydrogenation reactor 3 as MCH (raw material). This is a device for supplying to the MCH tank 1. Here, the recycle line L7 includes a line L7a that connects the hydrogen purifier 6 and the hydrogenator 20, and a line L7b that connects the hydrogenator 20 and the vaporizer 2. Further, the hydrogenation device 20 is connected to the MCH tank 1 via a line L10. The hydrogen supply system 100 further includes a heat exchanger (heat exchange unit) 21 that supplies the heat of the hydrogen-containing gas supplied from the dehydrogenation reactor 3 to the gas-liquid separator 4 to the hydrogenation device 20. Yes. The heat exchanger 21 recovers the heat of the hydrogen-containing gas flowing through the line L3 connecting the gas-liquid separator 4 and the dehydrogenation reactor 3, and supplies the heat to the hydrogenation device 20 (or the line L7a).

このような構成によって、水素ガス及びトルエンを含むオフガスは、ラインL7aを介して水素化装置20へ供給される。当該水素化装置20は、水素化触媒を有している。従って、水素化装置20では、当該水素化触媒を加熱すると共に、水素ガス及びトルエンを流すことにより、トルエンの水素化反応が行われる。このとき、熱交換器21は、ラインL3を流れる水素含有ガスの熱を水素化装置20へ供給する。なお、水素化装置20は、図示されない熱源から熱を供給されてもよい。これによって、水素化装置20では、トルエンの水素化反応によってMCHが得られる。水素化装置20は、ラインL10を介してトルエンの水素化によって得られたMCHをMCHタンク1へ供給する。また、水素化装置20は、オフガスに含まれる水素ガスのうち、水素化に用いられなかったものを、ラインL7bを介して気化器2へ供給する。具体的には、オフガスには、水素が50〜99.5mol%、トルエンが0.2〜30mol%、MCHが0.1〜15mol%、その他(例えばメタン)の物質が0.1〜10mol%含まれる。これに対し、ラインL7bを流れるガスは、水素が5〜99.3mol%、トルエンが0〜15mol%、MCHが0.3〜30mol%、その他(例えばメタン)の物質が0.1〜20mol%含まれる。このように、脱水素反応器3へ流れるガス中のトルエンの濃度を低減することができる。また、このようにトルエンの濃度を低減した水素ガスが脱水素反応器3に供給されるため、脱水素触媒の劣化を抑制できる。なお、脱水素触媒の材質として、例えば活性なアルミナに白金を担持させた触媒などが採用される。   With such a configuration, the off-gas containing hydrogen gas and toluene is supplied to the hydrogenation device 20 via the line L7a. The hydrogenation apparatus 20 has a hydrogenation catalyst. Therefore, in the hydrogenation apparatus 20, the hydrogenation reaction of toluene is performed by heating the hydrogenation catalyst and flowing hydrogen gas and toluene. At this time, the heat exchanger 21 supplies the heat of the hydrogen-containing gas flowing through the line L3 to the hydrogenation device 20. Note that the hydrogenation device 20 may be supplied with heat from a heat source (not shown). Thereby, in the hydrogenation apparatus 20, MCH is obtained by hydrogenation reaction of toluene. The hydrogenation device 20 supplies MCH obtained by hydrogenation of toluene to the MCH tank 1 via the line L10. Moreover, the hydrogenation apparatus 20 supplies what was not used for hydrogenation among the hydrogen gas contained in off gas to the vaporizer | carburetor 2 via the line L7b. Specifically, the off-gas includes 50 to 99.5 mol% of hydrogen, 0.2 to 30 mol% of toluene, 0.1 to 15 mol% of MCH, and 0.1 to 10 mol% of other (for example, methane) substances. included. On the other hand, the gas flowing through the line L7b is 5-99.3 mol% hydrogen, 0-15 mol% toluene, 0.3-30 mol% MCH, 0.1-20 mol% other (for example, methane) substances. included. Thus, the concentration of toluene in the gas flowing to the dehydrogenation reactor 3 can be reduced. Further, since the hydrogen gas having a reduced concentration of toluene is supplied to the dehydrogenation reactor 3, deterioration of the dehydrogenation catalyst can be suppressed. As a material for the dehydrogenation catalyst, for example, a catalyst in which platinum is supported on active alumina is employed.

ここで、水素化装置20の具体的な構成の一例について説明する。水素化装置20において、不飽和炭化水素(ここでは脱水素生成物であるトルエン)に対して水素を付加する具体的な方法は特に限定されない。ただし、低コスト及び反応時間が短いという観点から、通常は触媒を用いて不飽和炭化水素に水素を付加させてよい。このような触媒としては、例えばNi、Pd、Pt、Rh、Ir、Re、Ru、Mo、W、V、Os、Cr、Co、Fe等の金属、及びこれらの合金が挙げられる。触媒を構成する金属及びそれらの合金は、1種が単独であってもよく、2種以上が任意の比率及び組み合わせで用いられてもよい。   Here, an example of a specific configuration of the hydrogenation apparatus 20 will be described. In hydrogenation device 20, the specific method of adding hydrogen to unsaturated hydrocarbon (here, toluene which is a dehydrogenation product) is not particularly limited. However, from the viewpoint of low cost and short reaction time, hydrogen may be usually added to the unsaturated hydrocarbon using a catalyst. Examples of such a catalyst include metals such as Ni, Pd, Pt, Rh, Ir, Re, Ru, Mo, W, V, Os, Cr, Co, and Fe, and alloys thereof. As for the metal which comprises a catalyst, and those alloys, 1 type may be individual and 2 or more types may be used by arbitrary ratios and combinations.

また、これらの触媒は、触媒量の低減による更なる低コスト化と反応表面積の増大化の観点から、微粒子化されていることが好ましい。微粒子化された触媒を用いる場合、微粒子触媒の凝集による表面積の減少を防止する観点から、任意の担体に担持してもよい。担体に触媒を担持させる場合、担持させる方法に特に制限は無く、例えば、共沈法、熱分解法、無電解めっき法等を用いることができる。また、担体の種類も特に制限は無く、例えば活性炭、カーボンナノチューブ、黒鉛等の炭素材料のほか、シリカ、アルミナ、ゼオライト等のアルミナシリケート等を用いることもできる。担体は1種であってもよく、2種以上を任意の比率及び組み合わせで用いてもよい。   These catalysts are preferably finely divided from the viewpoint of further cost reduction by reducing the amount of catalyst and an increase in reaction surface area. When a finely divided catalyst is used, it may be supported on an arbitrary carrier from the viewpoint of preventing a reduction in surface area due to aggregation of the fine particle catalyst. When the catalyst is supported on the carrier, the method for supporting is not particularly limited, and for example, a coprecipitation method, a thermal decomposition method, an electroless plating method, or the like can be used. The type of carrier is not particularly limited, and for example, in addition to carbon materials such as activated carbon, carbon nanotubes, and graphite, alumina silicate such as silica, alumina, and zeolite can be used. One type of carrier may be used, or two or more types may be used in any ratio and combination.

水素化装置20における、不飽和炭化水素への水素付加反応条件は特に制限されず、任意に設定すればよい。例えば反応温度は室温(約25℃)でも水素を付加させることができるが、反応時間をより短くする観点から、100℃以上400℃以下程度の温度で付加させてよい。   The hydrogenation reaction conditions for unsaturated hydrocarbons in the hydrogenator 20 are not particularly limited, and may be set arbitrarily. For example, hydrogen can be added even at a reaction temperature of room temperature (about 25 ° C.), but from the viewpoint of shortening the reaction time, it may be added at a temperature of about 100 ° C. to 400 ° C.

また、付加反応時の反応圧力も特に制限されないものの、付加反応効率を上げ、反応時間をより短くすることができるという観点から、水素付加時の圧力を、ゲージ圧で1気圧以上50気圧以下(即ち0.1MPa以上5MPa以下)としてよい。従って、水素付加時の圧力を高めるために、水素精製器6と水素化装置20との間には、圧力調整器を備えてよい。   In addition, although the reaction pressure during the addition reaction is not particularly limited, the pressure during hydrogen addition is 1 to 50 atm (gauge pressure) from the viewpoint of increasing the efficiency of the addition reaction and shortening the reaction time. That is, it may be 0.1 MPa or more and 5 MPa or less). Therefore, a pressure regulator may be provided between the hydrogen purifier 6 and the hydrogenation device 20 in order to increase the pressure during hydrogen addition.

次に、本実施形態に係る水素供給システム100の作用・効果について説明する。   Next, operations and effects of the hydrogen supply system 100 according to the present embodiment will be described.

まず、図2を参照して従来の水素供給システム50について説明する。水素供給システム50は、本実施形態に係る水素供給システム100のようにリサイクルラインL7上に水素化装置20を備えていない。水素精製器6で精製された精製ガスの水素濃度は極めて高い一方、オフガスには不純物としてトルエン(脱水素生成物)が含まれる。このようにトルエンを含むオフガスを脱水素反応器3へ還流させた場合、脱水素触媒が劣化する可能性がある。脱水素反応器3の上流側の部分は、下流側の部分に比して存在する水素の量が少ない。従って、特に脱水素反応器3の上流側の部分にオフガスに含まれるトルエンが供給されると、脱水素触媒が劣化する。これに対し、脱水素触媒を劣化させないようにオフガスを脱水素反応器3に供給することなくバーナー等の燃料として用いる場合がある。ここで、オフガスをバーナー等の燃料として用いるのではなく、脱水素触媒の劣化を抑制しつつ、オフガスを脱水素反応器3での脱水素反応に用いることが要請されていた。   First, a conventional hydrogen supply system 50 will be described with reference to FIG. The hydrogen supply system 50 does not include the hydrogenation device 20 on the recycle line L7 unlike the hydrogen supply system 100 according to the present embodiment. While the hydrogen concentration of the purified gas purified by the hydrogen purifier 6 is extremely high, toluene (dehydrogenation product) is contained in the off gas as an impurity. Thus, when the offgas containing toluene is refluxed to the dehydrogenation reactor 3, the dehydrogenation catalyst may be deteriorated. The upstream portion of the dehydrogenation reactor 3 has a smaller amount of hydrogen present than the downstream portion. Therefore, especially when toluene contained in the offgas is supplied to the upstream portion of the dehydrogenation reactor 3, the dehydrogenation catalyst deteriorates. On the other hand, the off-gas may be used as a fuel such as a burner without being supplied to the dehydrogenation reactor 3 so as not to deteriorate the dehydrogenation catalyst. Here, it has been demanded that the offgas be used for the dehydrogenation reaction in the dehydrogenation reactor 3 while suppressing the deterioration of the dehydrogenation catalyst, instead of using the offgas as a fuel such as a burner.

そこで、本実施形態に係る水素供給システム100は、リサイクルラインL7に設けられ、オフガスに含まれるトルエン(脱水素生成物)を水素化し、MCH(原料)として脱水素反応器3の上流部から排出されるオフガスには、水素精製器6で除去されなかったトルエンが含まれている。このようにオフガスに含まれるトルエンを水素化装置20にて水素化することによって、MCHとして用いることが可能となる。従って、水素化装置20でトルエンを水素化してMCHとして供給することによって、脱水素触媒を劣化させることなく脱水素反応器3にて脱水素反応させることができる。以上により、脱水素触媒の劣化を抑制しつつ、オフガスを脱水素反応器3での脱水素反応に用いることができる。   Therefore, the hydrogen supply system 100 according to the present embodiment is provided in the recycle line L7, hydrogenates toluene (dehydrogenation product) contained in the offgas, and discharges it from the upstream portion of the dehydrogenation reactor 3 as MCH (raw material). The off gas to be contained contains toluene that has not been removed by the hydrogen purifier 6. Thus, it becomes possible to use as MCH by hydrogenating the toluene contained in off-gas by the hydrogenation apparatus 20. Therefore, dehydrogenation can be performed in the dehydrogenation reactor 3 without degrading the dehydrogenation catalyst by hydrogenating toluene with the hydrogenation apparatus 20 and supplying it as MCH. As described above, the off-gas can be used for the dehydrogenation reaction in the dehydrogenation reactor 3 while suppressing the deterioration of the dehydrogenation catalyst.

本実施形態に係る水素供給システム100は、脱水素反応器3から気液分離器4へ供給される水素含有ガスの熱を、水素化装置20へ供給する熱交換器21を更に備えている。気液分離器4では、水素含有ガスから脱水素生成物を分離するために冷却がなされる。従って、気液分離器4へ供給される水素含有ガスの熱を水素化装置20で用いることによって、熱を有効に利用することができる。また、脱水素反応器3から排出される水素含有ガスはそれほど高温(例えば250〜350℃)ではないが、水素化装置20を加熱して水素化を行う場合の温度も高温ではない(例えば100℃〜250℃)ため、当該箇所における水素含有ガスの熱でも十分に水素化装置20で有効利用できる。   The hydrogen supply system 100 according to this embodiment further includes a heat exchanger 21 that supplies the heat of the hydrogen-containing gas supplied from the dehydrogenation reactor 3 to the gas-liquid separator 4 to the hydrogenation device 20. The gas-liquid separator 4 is cooled to separate the dehydrogenated product from the hydrogen-containing gas. Therefore, heat can be effectively used by using the heat of the hydrogen-containing gas supplied to the gas-liquid separator 4 in the hydrogenation apparatus 20. Further, the hydrogen-containing gas discharged from the dehydrogenation reactor 3 is not so high temperature (for example, 250 to 350 ° C.), but the temperature when the hydrogenation device 20 is heated to perform hydrogenation is not high temperature (for example, 100). Therefore, even the heat of the hydrogen-containing gas at the location can be sufficiently effectively used in the hydrogenation apparatus 20.

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。   The present invention is not limited to the embodiment described above.

例えば、水素供給システムは、図1に示すような熱交換器21を備えていなくともよい。あるいは、水素供給システム中の他の位置から熱を回収して、水素化装置20へ供給してもよい。   For example, the hydrogen supply system may not include the heat exchanger 21 as shown in FIG. Alternatively, heat may be recovered from another position in the hydrogen supply system and supplied to the hydrogenation apparatus 20.

1…MCHタンク、2…気化器、3…脱水素反応器(脱水素反応部)、4…気液分離器(気液分離部)、5…トルエンタンク、6…水素精製器(水素精製部)、7…圧縮機、8…蓄圧器、9…ディスペンサ、11…熱源、12,13…冷熱源、20…水素化装置(水素化部)、21…熱交換器(熱交換部)、100…水素供給システム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... MCH tank, 2 ... Vaporizer, 3 ... Dehydrogenation reactor (dehydrogenation reaction part), 4 ... Gas-liquid separator (gas-liquid separation part), 5 ... Toluene tank, 6 ... Hydrogen purifier (hydrogen purification part) ), 7 ... Compressor, 8 ... Pressure accumulator, 9 ... Dispenser, 11 ... Heat source, 12, 13 ... Cold source, 20 ... Hydrogenation device (hydrogenation part), 21 ... Heat exchanger (heat exchange part), 100 ... Hydrogen supply system.

Claims (2)

水素の供給を行う水素供給システムであって、
原料を脱水素反応させることによって水素含有ガスを得る脱水素反応部と、
前記水素含有ガスから脱水素生成物を分離する気液分離部と、
前記気液分離部で分離された前記水素含有ガスから前記脱水素生成物を除去し、精製ガスを得る水素精製部と、
前記水素精製部から排出されるオフガスを前記水素精製部よりも上流側へ還流させるリサイクルラインと、
前記リサイクルラインに設けられ、前記オフガスに含まれる前記脱水素生成物を水素化し、前記原料として前記脱水素反応部の上流側へ供給する水素化部と、を備える水素供給システム。
A hydrogen supply system for supplying hydrogen,
A dehydrogenation reaction section for obtaining a hydrogen-containing gas by dehydrogenating the raw material;
A gas-liquid separator that separates the dehydrogenated product from the hydrogen-containing gas;
A hydrogen purification unit that removes the dehydrogenation product from the hydrogen-containing gas separated by the gas-liquid separation unit to obtain a purified gas;
A recycle line for refluxing off-gas discharged from the hydrogen purification section upstream of the hydrogen purification section;
A hydrogen supply system, comprising: a hydrogenation unit that is provided in the recycle line and that hydrogenates the dehydrogenation product contained in the off-gas and supplies the dehydrogenation product upstream to the dehydrogenation reaction unit as the raw material.
前記脱水素反応部から前記気液分離部へ供給される前記水素含有ガスの熱を、前記水素化部へ供給する熱交換部を更に備える、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 heat exchange unit that supplies heat of the hydrogen-containing gas supplied from the dehydrogenation reaction unit to the gas-liquid separation unit to the hydrogenation unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016172679A (en) * 2015-03-18 2016-09-29 富士電機株式会社 Hydrogen production apparatus, and hydrogen production method
CN115362126A (en) * 2020-03-30 2022-11-18 引能仕株式会社 Hydrogen supply system
WO2024120848A1 (en) * 2022-12-07 2024-06-13 Axens Method for hydrogenating an unsaturated hydrocarbon with hydrogen

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016172679A (en) * 2015-03-18 2016-09-29 富士電機株式会社 Hydrogen production apparatus, and hydrogen production method
CN115362126A (en) * 2020-03-30 2022-11-18 引能仕株式会社 Hydrogen supply system
CN115362126B (en) * 2020-03-30 2023-07-28 引能仕株式会社 Hydrogen supply system
WO2024120848A1 (en) * 2022-12-07 2024-06-13 Axens Method for hydrogenating an unsaturated hydrocarbon with hydrogen
FR3143019A1 (en) * 2022-12-07 2024-06-14 Axens Process for hydrogenating an unsaturated hydrocarbon with hydrogen

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