JP2017001914A - Equipment and process for producing hydrogen - Google Patents

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太一郎 加藤
延章 大栗
Nobuaki Oguri
延章 大栗
未来子 畑間
Mikiko Hatama
未来子 畑間
横山 尚伸
Naonobu Yokoyama
尚伸 横山
高野 洋
Hiroshi Takano
洋 高野
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Kojiro Nakagawa
幸次郎 中川
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Tomozo Nagatsuka
智三 永塚
暁 山本
Akira Yamamoto
暁 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the energy efficiency of entire equipment by effectively utilizing the thermal energy of a combustion exhaust gas generated when a heat medium for heating a dehydrogenation reactor is heated by a heat medium boiler.SOLUTION: The equipment for producing hydrogen is provided in which a dehydrogenation reaction product produced by a dehydrogenation reactor 10 for heating MCH (Methylcyclohexane) to decompose it into hydrogen and dehydrogenated substance is subjected to a separation into a hydrogen V31 and a first hydrogen-containing material G31 by a hydrogen purifier 30. The equipment for producing hydrogen comprises: a heat medium boiler 21 for heating a heat medium L11 that heats the dehydrogenation reactor 10; and a supply line LN40 for supplying the thermal energy of the combustion exhaust gas from a heat medium boiler 21 into a case 45 of a hydrogen purifier 30 to heat-insulate the hydrogen purifier 30.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、脱水素反応器を加熱する熱媒体を熱媒ボイラによって加熱した際に発生する燃焼排ガスの熱エネルギーを有効利用して装置全体のエネルギー効率を高めることができる水素製造装置及び水素製造方法に関する。   The present invention relates to a hydrogen production apparatus and hydrogen production capable of improving the energy efficiency of the entire apparatus by effectively using the thermal energy of combustion exhaust gas generated when a heat medium for heating a dehydrogenation reactor is heated by a heat medium boiler. Regarding the method.

従来から、有機ハイドライドの一種である芳香族炭化水素の水素化物を加熱して水素と脱水素物質とに分解する脱水素反応器によって生成された脱水素反応物を水素精製器によって水素を精製する水素ステーションなどの水素製造装置が知られている。水素精製器は、水素分離器と言う場合もある。   Conventionally, hydrogen is purified from a dehydrogenation product produced by a dehydrogenation reactor that heats an aromatic hydrocarbon hydride, which is a kind of organic hydride, and decomposes it into hydrogen and a dehydrogenated material. Hydrogen production apparatuses such as hydrogen stations are known. The hydrogen purifier is sometimes called a hydrogen separator.

ここで、特許文献1には、冷却分離手段によって、脱水素反応後の脱水素反応物から水素を分離し、さらに膜分離手段によって水素と非透過ガスとに分離する高純度水素製造方法が記載されている。   Here, Patent Document 1 describes a high-purity hydrogen production method in which hydrogen is separated from a dehydrogenation reaction product after a dehydrogenation reaction by a cooling separation means, and further separated into hydrogen and a non-permeate gas by a membrane separation means. Has been.

特開2005−213087号公報JP 2005-213087 A

ところで、脱水素反応器は、吸熱反応であるため、脱水素反応器を加熱する必要がある。この脱水素反応器の加熱手段としては、熱媒体を介して脱水素反応器を加熱するものがある。熱媒ボイラは、脱水素反応器を経由して循環する熱媒体を加熱する。このような熱媒体を用いた加熱手段を採用すると、例えばバーナーにより直接加熱する加熱手段に比べて、より均一に脱水素反応器を加熱することができるため、脱水素反応器の温度制御をより安定して行うことができる。   By the way, since the dehydrogenation reactor is an endothermic reaction, it is necessary to heat the dehydrogenation reactor. As a heating means of this dehydrogenation reactor, there is one that heats the dehydrogenation reactor via a heat medium. The heat medium boiler heats the heat medium circulating through the dehydrogenation reactor. When such a heating means using a heating medium is employed, the dehydrogenation reactor can be heated more uniformly than, for example, a heating means that directly heats with a burner. It can be performed stably.

この熱媒ボイラからは燃焼排ガスが導出される。この燃焼排ガスは、一般的に外気に放出されるが、燃焼排ガスの温度は、400℃近いため、燃焼排ガス経路に熱交換器としての空気予熱器を設け、熱媒ボイラに導入される空気温度を予熱するものがある。   Combustion exhaust gas is derived from this heat medium boiler. This combustion exhaust gas is generally released to the outside air. However, since the temperature of the combustion exhaust gas is close to 400 ° C., an air preheater as a heat exchanger is provided in the combustion exhaust gas path, and the air temperature introduced into the heat medium boiler There is something that preheats.

しかし、空気予熱器を経由した燃焼排ガスの温度は、200℃程度もあり、この熱エネルギーを用いて装置全体のエネルギー効率を高めることが要望されている。   However, the temperature of the combustion exhaust gas passing through the air preheater is about 200 ° C., and it is desired to increase the energy efficiency of the entire apparatus using this thermal energy.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、脱水素反応器を加熱する熱媒体を熱媒ボイラによって加熱した際に発生する燃焼排ガスの熱エネルギーを有効利用して装置全体のエネルギー効率を高めることができる水素製造装置及び水素製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and effectively uses the thermal energy of combustion exhaust gas generated when a heat medium for heating a dehydrogenation reactor is heated by a heat medium boiler. It is an object of the present invention to provide a hydrogen production apparatus and a hydrogen production method that can improve the efficiency.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる水素製造装置は、脱水素反応器により、有機ハイドライドを加熱して水素と檀家水素を含有するガスを生成し、炭化水素を含有するガスから水素精製器によって高純度水素ガスを得る水素製造装置であって、脱水素反応器を加熱する熱媒体を加熱する熱媒ボイラと、前記熱媒ボイラの燃焼排ガスの熱エネルギーを水素製造装置内の加熱機器に供給し、加熱機器を保温する供給ラインと、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, a hydrogen production apparatus according to the present invention uses a dehydrogenation reactor to heat an organic hydride to generate a gas containing hydrogen and dansya hydrogen, and to generate hydrocarbons. A hydrogen production apparatus for obtaining high-purity hydrogen gas from a contained gas by a hydrogen purifier, a heat medium boiler for heating a heat medium for heating a dehydrogenation reactor, and heat energy of combustion exhaust gas of the heat medium boiler for hydrogen And a supply line for supplying heat to the heating device in the manufacturing apparatus and keeping the heating device warm.

また、本発明にかかる水素製造装置は、上記の発明において、前記加熱機器は、前記水素精製器のケースであり、前記供給ラインは、前記熱媒ボイラの燃焼排ガスの熱エネルギーを前記水素精製器のケース内に供給して前記水素精製器を保温することを特徴とする。   In the hydrogen production apparatus according to the present invention, in the above invention, the heating device is a case of the hydrogen purifier, and the supply line supplies thermal energy of combustion exhaust gas of the heat medium boiler to the hydrogen purifier. In this case, the hydrogen purifier is kept warm.

また、本発明にかかる水素製造装置は、上記の発明において、燃焼排ガスの経路に空気予熱器が設けられ、熱交換器は、空気予熱器の上流または下流に設けたことを特徴とする。   The hydrogen production apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, an air preheater is provided in the path of the combustion exhaust gas, and the heat exchanger is provided upstream or downstream of the air preheater.

また、本発明にかかる水素製造装置は、上記の発明において、供給ラインは、燃焼排ガスを直接、水素分離器のケース内に供給して水素精製器を保温することを特徴とする。   The hydrogen production apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the supply line supplies combustion exhaust gas directly into the case of the hydrogen separator to keep the hydrogen purifier warm.

また、本発明にかかる水素製造方法は、有機ハイドライドを加熱して水素と脱水素物質とに分解する脱水素反応器が生成した脱水素反応物に対して水素精製器が水素とオフガスとに分離する水素製造方法であって、脱水素反応器を加熱する熱媒体を加熱する熱媒ボイラの燃焼排ガスの熱エネルギーを、加熱機器、例えば水素精製器のケース内に供給して前記水素精製器を保温することを特徴とする。   Further, the hydrogen production method according to the present invention is such that a hydrogen purifier separates hydrogen and off-gas from a dehydrogenation reaction product generated by a dehydrogenation reactor that heats an organic hydride to decompose it into hydrogen and a dehydrogenated substance. A method for producing hydrogen comprising: supplying heat energy of combustion exhaust gas of a heat medium boiler for heating a heat medium for heating a dehydrogenation reactor into a heating device, for example, a case of a hydrogen purifier, and It is characterized by keeping warm.

本発明によれば、脱水素反応器を加熱する熱媒体を加熱する熱媒ボイラの燃焼排ガスの熱エネルギーを、加熱機器、例えば水素精製器のケース内に供給して水素精製器を保温するようにしているので、熱媒ボイラによって加熱した際に発生する燃焼排ガスの熱エネルギーを有効利用して装置全体のエネルギー効率を高めることができる。   According to the present invention, the heat energy of the combustion exhaust gas of the heat medium boiler that heats the heat medium that heats the dehydrogenation reactor is supplied into the heating device, for example, the case of the hydrogen purifier to keep the hydrogen purifier warm. Therefore, the energy efficiency of the entire apparatus can be improved by effectively using the thermal energy of the combustion exhaust gas generated when heated by the heat medium boiler.

図1は、本発明の実施の形態1である水素製造装置の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a hydrogen production apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は、水素精製器の導入・導出成分流量の関係を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the introduction / derivation component flow rates of the hydrogen purifier. 図3は、本発明の実施の形態2である水素製造装置の構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a hydrogen production apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. 図4は、本発明の実施の形態3である水素製造装置の構成を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a hydrogen production apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. 図5は、本発明の実施の形態4である水素製造装置の構成を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a hydrogen production apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(実施の形態1)
[全体構成]
図1は、本発明の実施の形態1である水素製造装置1の構成を示す回路図である。この水素製造装置1は、脱水素反応により有機ハイドライドから水素を製造する装置であり、例えば燃料電池自動車や水素エンジン車などに水素を供給する水素ステーションに採用されるものである。図1に示すように、水素製造装置1は、脱水素反応系1Aと水素分離系1Bとを有する。脱水素反応系1Aは、脱水素反応器10によって有機ハイドライドを水素と脱水素物質とに分解し、当該水素および当該脱水素物質と分解されなかった未分解反応物とを含む脱水素反応物を導出する。水素分離系1Bは、脱水素反応系1Aから導出された脱水素反応物から水素分離器30によって水素を分離して外部に導出する。
(Embodiment 1)
[overall structure]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a hydrogen production apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The hydrogen production apparatus 1 is an apparatus for producing hydrogen from an organic hydride by a dehydrogenation reaction, and is employed in a hydrogen station that supplies hydrogen to, for example, a fuel cell vehicle or a hydrogen engine vehicle. As shown in FIG. 1, the hydrogen production apparatus 1 includes a dehydrogenation reaction system 1A and a hydrogen separation system 1B. The dehydrogenation reaction system 1A decomposes the organic hydride into hydrogen and a dehydrogenated substance by the dehydrogenation reactor 10, and removes the dehydrogenated reactant containing the hydrogen and the undecomposed reactant that was not decomposed. To derive. The hydrogen separation system 1B separates hydrogen from the dehydrogenation reaction product derived from the dehydrogenation reaction system 1A by the hydrogen separator 30 and derives it to the outside.

有機ハイドライドは、不飽和結合を有する有機化合物の水素化物であり、脱水素触媒を用いて、水素と脱水素物質(不飽和結合を有する有機化合物)とを含む脱水素反応物に分解することができる。有機ハイドライドは、常温常圧下で液体状のものが好ましく、このようなものを採用する場合、ガソリンなどと同様に液体燃料としてローリーなどによって水素ステーションなどの水素製造装置1へ輸送することができる。本実施の形態1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)を用いて説明するが、これには限られない。なお、不飽和結合を有する有機化合物とは、二重結合あるいは三重結合を分子内に一つ以上有し、常温常圧下で液状である有機化合物である。二重結合としては、炭素−炭素二重結合(C=C)、炭素−窒素二重結合(C=N)、炭素−酸素二重結合(C=O)、窒素−酸素二重結合(N=O)が例示される。三重結合としては、炭素−炭素三重結合、炭素−窒素三重結合が例示される。不飽和結合を有する有機化合物としては、貯蔵性および輸送性の観点から、常温常圧下で液体状の有機化合物であることが好ましい。   An organic hydride is a hydride of an organic compound having an unsaturated bond, and can be decomposed into a dehydrogenation reactant containing hydrogen and a dehydrogenated substance (an organic compound having an unsaturated bond) using a dehydrogenation catalyst. it can. The organic hydride is preferably in a liquid state at normal temperature and normal pressure, and when such an organic hydride is employed, it can be transported as a liquid fuel to the hydrogen production apparatus 1 such as a hydrogen station as a liquid fuel in the same manner as gasoline. In the first embodiment, description will be made using methylcyclohexane (hereinafter referred to as MCH) as the organic hydride, but the present invention is not limited to this. The organic compound having an unsaturated bond is an organic compound that has one or more double bonds or triple bonds in the molecule and is liquid at normal temperature and pressure. As the double bond, carbon-carbon double bond (C = C), carbon-nitrogen double bond (C = N), carbon-oxygen double bond (C = O), nitrogen-oxygen double bond (N = O). Examples of the triple bond include a carbon-carbon triple bond and a carbon-nitrogen triple bond. The organic compound having an unsaturated bond is preferably a liquid organic compound under normal temperature and pressure from the viewpoints of storage properties and transportability.

不飽和結合を有する有機化合物としては、例えばオレフィン類、ジエン類、アセチレン類、ベンゼン、炭素鎖置換芳香族類、へテロ置換芳香族類、多環芳香族類、シフ塩基類、ヘテロ芳香族類、ヘテロ5員環化合物類、キノン類、ケトン類などが挙げられる。オレフィン類としては、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデセンなどが挙げられる。ジエン類としては、アレン、ブタジエン、ペンタジエン、ヘキサジエン、へブタジエン、オクタジエン、ピペリレン,イソプレンなどが挙げられる。アセチレン類としては、アセチレン、プロピン、ビニルアセチレンなどが挙げられる。炭素鎖置換芳香族類としては、アルキル置換芳香族類などが挙げられる。アルキル置換芳香族類としては、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、エチルベンゼン、クメン、安息香酸などが挙げられる。へテロ置換芳香族類としては、アニソール、ジメトキシベンゼン、フェノール、アニリン、N、N−ジメチルアニリンなどが挙げられる。多環芳香族類としては、ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン、テトラセン、フェナントレン、テトラリン、アズレンなどが挙げられる。シフ塩基類としては、2-aza-hept-1-en-1-yl-cyclohexaneなどが挙げられる。ヘテロ芳香族類としては、ピリジン、ピリミジン、キノリン、イソキノリンなどが挙げられる。ヘテロ5員環化合物類としては、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾールなどが挙げられる。キノン類としては、ベンゾキノン、ナフトキノンなどが挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。なお、言うまでもないことであるが、二酸化炭素や一酸化炭素は不飽和結合を有しているが一般に有機化合物とは見なされないので、本実施形態における不飽和結合を有する有機化合物から除外される。   Examples of the organic compound having an unsaturated bond include olefins, dienes, acetylenes, benzene, carbon chain-substituted aromatics, hetero-substituted aromatics, polycyclic aromatics, Schiff bases, and heteroaromatics. , Hetero 5-membered ring compounds, quinones, and ketones. Examples of olefins include ethylene, propylene, butene, pentene, hexene, heptene, octene, nonene, decene, undecene, dodecene, and the like. Examples of dienes include allene, butadiene, pentadiene, hexadiene, hebutadiene, octadiene, piperylene, isoprene and the like. Examples of acetylenes include acetylene, propyne, and vinyl acetylene. Examples of the carbon chain-substituted aromatics include alkyl-substituted aromatics. Examples of the alkyl-substituted aromatics include toluene, xylene, trimethylbenzene, ethylbenzene, cumene, benzoic acid and the like. Examples of hetero-substituted aromatics include anisole, dimethoxybenzene, phenol, aniline, N, N-dimethylaniline and the like. Examples of polycyclic aromatics include naphthalene, methylnaphthalene, anthracene, tetracene, phenanthrene, tetralin, and azulene. Examples of Schiff bases include 2-aza-hept-1-en-1-yl-cyclohexane. Heteroaromatics include pyridine, pyrimidine, quinoline, isoquinoline and the like. Examples of the hetero 5-membered ring compounds include furan, thiophene, pyrrole, and imidazole. Examples of quinones include benzoquinone and naphthoquinone. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone. Needless to say, carbon dioxide and carbon monoxide have an unsaturated bond, but are generally not regarded as organic compounds, and thus are excluded from the organic compounds having an unsaturated bond in the present embodiment. .

上記の不飽和化合物の中でも、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ナフタレン、メチルナフタレン、テトラリンなど(以下、「ベンゼン等」と記載する。)は、水素化の前後において非水溶性であり、水と相分離可能であるため、生成物としての回収が非常に容易である点において、アセトン等の水溶性の有機化合物よりも好ましい。これらベンゼン等として、純粋な化合物を用いても良いし、複数の化合物の混合物を用いても良い。   Among the above unsaturated compounds, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, naphthalene, methylnaphthalene, tetralin and the like (hereinafter referred to as “benzene etc.”) are water-insoluble before and after hydrogenation, Since phase separation is possible, it is preferable to water-soluble organic compounds such as acetone in that it is very easy to recover as a product. As these benzenes and the like, pure compounds may be used, or a mixture of a plurality of compounds may be used.

[脱水素反応系]
図1に示すように、ローリーなどによって輸送されたMCHは、タンクT1内に貯留される。貯留されたMCHは、ポンプP1によって吸い上げられる。ポンプP1からの吐出流量は、フローコントローラ100によって制御される。ポンプP1から吐出されたMCH(L1)は、予熱器11によって、例えば室温近くの20℃から、110℃〜120℃に昇温される。昇温された液状のMCH(L2)は、蒸発器12によって蒸発され、例えば170℃〜190℃、好ましくは180℃程度の気化されたMCH(V1)となる。MCH(V1)は、さらに加熱器13によって例えば290℃〜310℃、好ましくは300℃程度に昇温され、MCH(V2)として脱水素反応器10に導入される。
[Dehydrogenation reaction system]
As shown in FIG. 1, the MCH transported by a lorry or the like is stored in a tank T1. The stored MCH is sucked up by the pump P1. The discharge flow rate from the pump P1 is controlled by the flow controller 100. The MCH (L1) discharged from the pump P1 is heated by the preheater 11, for example, from 20 ° C. near room temperature to 110 ° C. to 120 ° C. The heated liquid MCH (L2) is evaporated by the evaporator 12 to become vaporized MCH (V1) of, for example, 170 ° C. to 190 ° C., preferably about 180 ° C. MCH (V1) is further heated to, for example, 290 ° C. to 310 ° C., preferably about 300 ° C. by the heater 13, and introduced into the dehydrogenation reactor 10 as MCH (V2).

脱水素反応器10内には、熱媒油などの熱媒体が通る管が蛇行して配置される。また、脱水素反応器10内には、脱水素触媒が取り付けられる。MCH(V2)の脱水素反応は吸熱反応であるため、熱媒体としては例えば340℃〜360℃、好ましくは350℃程度のものを用いて、脱水素反応器10内を通過するMCH(V2)の脱水素触媒の熱による劣化が穏やかである290℃〜310℃、好ましくは300℃程度に維持できるように脱水素反応器10内を加熱する。脱水素反応器10内に導入されたMCH(V2)は、水素とトルエンとに分解され、水素とトルエンと未分解のMCHを含む脱水素反応物V3として例えば320℃〜340℃、好ましくは330℃程度で脱水素反応器10から導出される。   In the dehydrogenation reactor 10, a pipe through which a heat medium such as heat medium oil passes is meandered. A dehydrogenation catalyst is attached in the dehydrogenation reactor 10. Since the dehydrogenation reaction of MCH (V2) is an endothermic reaction, MCH (V2) passing through the dehydrogenation reactor 10 using, for example, a heat medium of 340 ° C. to 360 ° C., preferably about 350 ° C. The inside of the dehydrogenation reactor 10 is heated so that it can be maintained at 290 ° C. to 310 ° C., preferably about 300 ° C., where the dehydrogenation catalyst is moderately deteriorated by heat. MCH (V2) introduced into the dehydrogenation reactor 10 is decomposed into hydrogen and toluene, and is, for example, 320 ° C. to 340 ° C., preferably 330 as a dehydrogenation reaction product V3 containing hydrogen, toluene, and undecomposed MCH. It is derived from the dehydrogenation reactor 10 at about ° C.

脱水素反応物V3は、加熱器13において、加熱器13に導入されるMCH(V1)と熱交換を行う。熱交換された脱水素反応物V3は、例えば200℃〜220℃、好ましくは215℃程度に降温した脱水素反応物V4となる。この脱水素反応物V4は、予熱器11において、予熱器11に導入されるMCH(L1)と熱交換を行う。この予熱器11において、脱水素反応物V4とMCH(L1)とを熱交換することによって、後段の蒸発器12での熱交換量を減らすことができる。すなわち、このような構成とすることによって、後述するように、熱媒体を加熱するためのエネルギー消費を抑制することができるため、装置全体のエネルギー効率を高めることができる。この予熱器11において熱交換されたMCH(V5)は、139℃まで降温し、その後、水素分離系1Bに導出される。   In the heater 13, the dehydrogenation reactant V3 exchanges heat with MCH (V1) introduced into the heater 13. The heat-exchanged dehydrogenation reaction product V3 becomes, for example, a dehydrogenation reaction product V4 that has been cooled to about 200 ° C. to 220 ° C., preferably about 215 ° C. The dehydrogenation reactant V4 exchanges heat with MCH (L1) introduced into the preheater 11 in the preheater 11. In this preheater 11, heat exchange between the dehydrogenation reactant V4 and MCH (L1) can be reduced in the subsequent evaporator 12. That is, by setting it as such a structure, since the energy consumption for heating a heat medium can be suppressed so that it may mention later, the energy efficiency of the whole apparatus can be improved. The MCH (V5) heat-exchanged in the preheater 11 is cooled to 139 ° C., and then led out to the hydrogen separation system 1B.

脱水素反応器10に導入される熱媒体L11は、熱媒ボイラ21において加熱される。脱水素反応器10内で吸熱された熱媒体L12は、蒸発器12においてMCH(L1)と熱交換してMCH(L1)を蒸発させて、例えば170℃〜190℃、好ましくは180℃まで昇温する。その後、降温した熱媒体L13は、ポンプP2によって再び熱媒ボイラ21に導入されて加熱される。本実施形態1において熱媒体は、伝熱効率の観点から熱媒油を採用しているが、これには限られない。なお、熱媒体は、タンクT2に貯留され、熱媒体の循環系において熱媒体が不足する場合には当該循環系を構成する管路に熱媒体が補給され、熱媒体が多い場合には当該循環系を構成する管路から引き抜かれる。   The heat medium L11 introduced into the dehydrogenation reactor 10 is heated in the heat medium boiler 21. The heat medium L12 that has absorbed heat in the dehydrogenation reactor 10 exchanges heat with MCH (L1) in the evaporator 12 to evaporate MCH (L1), and rises to, for example, 170 ° C. to 190 ° C., preferably 180 ° C. Warm up. Thereafter, the cooled heat medium L13 is again introduced into the heat medium boiler 21 by the pump P2 and heated. In the first embodiment, the heat medium employs heat medium oil from the viewpoint of heat transfer efficiency, but is not limited thereto. The heat medium is stored in the tank T2, and when the heat medium is insufficient in the heat medium circulation system, the heat medium is replenished to the pipes constituting the circulation system, and when the heat medium is large, the circulation is performed. It is pulled out from the pipelines that make up the system.

熱媒ボイラ21は、ラインLN11を流れるLPガスG1とラインLN12を流れる空気G2とが流入し、LPガスG1を燃焼することによって熱媒体L13を加熱する。空気G2は、ブロア22によって吸引され、空気予熱器23によって予熱された後、熱媒ボイラ21に導入される。熱媒ボイラ21で燃焼した燃焼排ガスG3は、空気予熱器23で空気G2と熱交換を行った後、燃焼排ガスとして大気に排出される。この空気予熱器23を用いた空気予熱によってエネルギー効率を高めることができる。なお、熱媒ボイラ21による熱媒体の加熱制御は、温度コントローラ200が脱水素反応器10内の温度を検出し、この検出温度をもとにポンプP2による熱媒ボイラ21への熱媒体流量を調整するとともに、温度コントローラ201が検出する脱水素反応器10に流入する熱媒体L11の温度を検出し、この検出温度をもとに、フローコントローラ103を介して、熱媒ボイラ21で燃焼するLPガスG1の流量を調整することによってなされる。フローコントローラ103は、バルブVL103の開閉制御を行う。   The heat medium boiler 21 receives the LP gas G1 flowing through the line LN11 and the air G2 flowing through the line LN12, and burns the LP gas G1 to heat the heat medium L13. The air G <b> 2 is sucked by the blower 22, preheated by the air preheater 23, and then introduced into the heat medium boiler 21. The combustion exhaust gas G3 combusted by the heat medium boiler 21 is exchanged with the air G2 by the air preheater 23, and then discharged to the atmosphere as combustion exhaust gas. Energy efficiency can be increased by air preheating using the air preheater 23. In the heating medium heating control by the heat medium boiler 21, the temperature controller 200 detects the temperature in the dehydrogenation reactor 10, and the flow rate of the heat medium to the heat medium boiler 21 by the pump P2 is determined based on the detected temperature. LP which adjusts and detects the temperature of the heat medium L11 flowing into the dehydrogenation reactor 10 detected by the temperature controller 201 and burns in the heat medium boiler 21 via the flow controller 103 based on the detected temperature. This is done by adjusting the flow rate of the gas G1. The flow controller 103 performs opening / closing control of the valve VL103.

なお、本実施の形態1では、熱媒ボイラ21を用いて熱媒体を加熱し、この加熱された熱媒体によって脱水素反応器10の加熱を行っている。このような熱媒体を用いた加熱機構を採用すると、例えばバーナーにより直接加熱する加熱機構に比べて、より均一に加熱することができるため、脱水素反応器10の温度制御をより安定して行うことができる。熱媒体を用いた加熱機構としては、液体状の熱媒体を用いたものには限られず、例えばLPガスをバーナーなどによって燃焼した燃焼ガスを脱水素反応器10内の配管に流入してMCH(V2)を加熱するような気体状の熱媒体を用いたものでもよい。また、加熱機構としては、熱媒体を用いたものには限られず、同様の効果があれば他の機構を採用しても良い。   In the first embodiment, the heat medium is heated using the heat medium boiler 21, and the dehydrogenation reactor 10 is heated by the heated heat medium. When such a heating mechanism using a heating medium is employed, the temperature of the dehydrogenation reactor 10 can be controlled more stably because, for example, heating can be performed more uniformly than a heating mechanism that directly heats with a burner. be able to. The heating mechanism using the heat medium is not limited to the one using a liquid heat medium. For example, the combustion gas obtained by burning LP gas with a burner or the like flows into the pipe in the dehydrogenation reactor 10 and flows into MCH ( A gaseous heat medium that heats V2) may be used. Further, the heating mechanism is not limited to one using a heat medium, and other mechanisms may be adopted as long as the same effect is obtained.

本実施の形態1による脱水素反応系1Aでは、脱水素反応器10から導出される脱水素反応物V3の熱エネルギーを用いて加熱器13で脱水素反応器10に流入するMCH(V1)を加熱するとともに、蒸発器12の前段に配置された予熱器11が、加熱器13による熱交換後の脱水素反応物V4の熱エネルギーを用いて、蒸発前の液状のMCH(L1)を予熱するようにしている。この結果、蒸発器12においてMCH(L1)の蒸発に消費される熱媒体L12の熱エネルギーを減少することができる。この熱媒体L12から失われる熱エネルギーの減少は、熱媒ボイラ21で消費されるエネルギーの減少をもたらし、結果的に装置全体のエネルギー効率を向上させることができる。   In the dehydrogenation reaction system 1A according to the first embodiment, MCH (V1) flowing into the dehydrogenation reactor 10 by the heater 13 using the thermal energy of the dehydrogenation reactant V3 derived from the dehydrogenation reactor 10 is used. While being heated, the preheater 11 arranged in front of the evaporator 12 preheats the liquid MCH (L1) before evaporation using the thermal energy of the dehydrogenation reactant V4 after the heat exchange by the heater 13. I am doing so. As a result, the heat energy of the heat medium L12 consumed for the evaporation of MCH (L1) in the evaporator 12 can be reduced. This reduction in heat energy lost from the heat medium L12 results in a decrease in energy consumed in the heat medium boiler 21, and as a result, the energy efficiency of the entire apparatus can be improved.

[水素精製系]
一方、予熱器11を介した脱水素反応物V5は、水素精製系1Bに流入する。脱水素反応物V5は、冷却器31で例えば135℃〜140℃から、40℃程度にまで冷却され、気液分離器35によって気液分離される。気液分離器35で液状物質として分離されない、水素含有量が高い脱水素反応物V6は、さらに冷却器32で40℃から15℃程度まで冷却され、気液分離器36によって気液分離される。気液分離器36で液状物質として分離されず、水素含有量がさらに高まった脱水素反応物V7は、コンプレッサP3によって加圧された脱水素反応物V30として水素精製器30に導入される。なお、コンプレッサP3によって加圧された脱水素反応物V30は、加圧によって温度上昇するため、水素精製器30に導入する前に、冷却器33によって例えば80〜100℃、好ましくは90℃まで冷却される。
[Hydrogen purification system]
On the other hand, the dehydrogenation reaction product V5 via the preheater 11 flows into the hydrogen purification system 1B. The dehydrogenation reaction product V <b> 5 is cooled from, for example, 135 ° C. to 140 ° C. to about 40 ° C. by the cooler 31, and is gas-liquid separated by the gas / liquid separator 35. The dehydrogenation reactant V6 having a high hydrogen content that is not separated as a liquid substance by the gas-liquid separator 35 is further cooled from 40 ° C. to about 15 ° C. by the cooler 32, and is separated by the gas-liquid separator 36. . The dehydrogenation reactant V7 that is not separated as a liquid substance by the gas-liquid separator 36 and has a further increased hydrogen content is introduced into the hydrogen purifier 30 as the dehydrogenation reactant V30 pressurized by the compressor P3. Since the dehydrogenation reactant V30 pressurized by the compressor P3 rises in temperature due to the pressurization, it is cooled to, for example, 80 to 100 ° C., preferably 90 ° C. by the cooler 33 before being introduced into the hydrogen purifier 30. Is done.

水素精製器30は、脱水素反応物V30から水素を選択的に精製する機能を有するものであり、水素濃度が製品水素の基準濃度未満の第1水素含有物と、水素濃度が製品水素の基準濃度以上の第2水素含有物を外部に導出する。本実施の形態1では、水素精製器30は、膜分離機構を用いたものが採用される。膜分離機構に採用される水素分離膜としては、コンプレッサP3から導入される圧力に耐え得る(例えば900kPa以上の耐圧性がある)膜として、カーボン膜、パラジウム膜、ゼオライト膜などが挙げられるが、耐圧性や小さい差圧での実用化の観点ではカーボン膜およびゼオライト膜が比較的好ましく、中でもカーボン膜が振動に対する機械的強度の観点で特に好ましい。カーボン膜は、分子量の小さい水素を透過させ、トルエンや未分解物質などの相対的に分子量の大きいものを透過させない機能を有している。コンプレッサP3は、200kPaの脱水素反応物V7を900kPaまで昇圧した脱水素反応物V30として水素精製器30に導出する。水素精製器30における水素精製時の差圧は、200kPaであるため、精製された水素V31は、90℃で700kPaとなる。水素V31は、冷却器34で、40℃まで冷却し、フローコントローラ101で調整して700kPaの水素V32として外部に導出される。すなわち、要求された外部圧力及び温度をもつ製品水素として外部に供給される。   The hydrogen purifier 30 has a function of selectively purifying hydrogen from the dehydrogenation reactant V30, and includes a first hydrogen-containing material whose hydrogen concentration is lower than the standard concentration of product hydrogen, and a hydrogen concentration that is a standard of product hydrogen. A second hydrogen-containing material having a concentration or higher is derived to the outside. In the first embodiment, the hydrogen purifier 30 uses a membrane separation mechanism. Examples of the hydrogen separation membrane employed in the membrane separation mechanism include carbon membranes, palladium membranes, zeolite membranes, etc., as membranes that can withstand the pressure introduced from the compressor P3 (for example, having a pressure resistance of 900 kPa or higher). Carbon membranes and zeolite membranes are relatively preferred in terms of pressure resistance and practical application with a small differential pressure, and carbon membranes are particularly preferred in terms of mechanical strength against vibration. The carbon film has a function of allowing hydrogen having a small molecular weight to permeate and not allowing relatively high molecular weight materials such as toluene and undecomposed substances to permeate. The compressor P3 outputs the dehydrogenation reactant V7 having a pressure of 200 kPa to the hydrogen purifier 30 as a dehydrogenation reactant V30 having a pressure increased to 900 kPa. Since the differential pressure during hydrogen purification in the hydrogen purifier 30 is 200 kPa, the purified hydrogen V31 becomes 700 kPa at 90 ° C. The hydrogen V31 is cooled to 40 ° C. by the cooler 34, adjusted by the flow controller 101, and led out to the outside as hydrogen V32 of 700 kPa. That is, it is supplied to the outside as product hydrogen having the required external pressure and temperature.

ここで、圧力コントローラ400は、コンプレッサP3が導出する圧力が所定圧となるように制御する。この所定圧は、圧力損失を考慮し、水素分離器30における水素分離により生じる差圧200kPaと、水素分離器30によって分離された水素V31の外部に導出する圧力700kPaとを合わせた圧力900kPaよりも高い圧力にする。コンプレッサP3が導出する圧力をこのような所定圧にすることによって、水素精製器30の後段に従来設けていた、製品水素として必要な圧力に昇圧するための製品水素の導出専用のコンプレッサを設ける必要がなくなる。この結果、装置全体をコンパクトにすることができる。また、コンプレッサを分散配置せず、大型のコンプレッサに集約することによって圧力効率を高めることができ、結果的に、水素精製器30による水素精製処理に必要なエネルギー及び製品水素の供給処理に必要なエネルギーのトータルエネルギーを削減することができる。   Here, the pressure controller 400 controls the pressure derived from the compressor P3 to be a predetermined pressure. In consideration of pressure loss, this predetermined pressure is higher than the pressure 900 kPa, which is the sum of the differential pressure 200 kPa generated by the hydrogen separation in the hydrogen separator 30 and the pressure 700 kPa led out of the hydrogen V31 separated by the hydrogen separator 30. Use high pressure. By setting the pressure derived by the compressor P3 to such a predetermined pressure, it is necessary to provide a dedicated compressor for deriving product hydrogen, which has been conventionally provided at the subsequent stage of the hydrogen purifier 30, to increase the pressure required for product hydrogen. Disappears. As a result, the entire apparatus can be made compact. Further, the pressure efficiency can be increased by concentrating the compressors in a large compressor without distributing the compressors. As a result, the energy required for the hydrogen purification process by the hydrogen purifier 30 and the product hydrogen supply process are required. Total energy can be reduced.

なお、気液分離器35,36において液状物質として分離されたトルエン含有量が大きく水素が含まれる液化不純物L21,L22は、タンクT3に捕集され、回収トルエンとして用いられる。回収トルエンは、再び水素と反応させることにより水素化物(MCH)として繰り返し使用することができる。   The liquefied impurities L21 and L22 containing a large amount of toluene and containing hydrogen separated as liquid substances in the gas-liquid separators 35 and 36 are collected in the tank T3 and used as recovered toluene. The recovered toluene can be repeatedly used as a hydride (MCH) by reacting with hydrogen again.

水素精製器30における膜分離機構の水素分離膜を透過しなかった第1水素含有物G31は、供給ラインLN1を介して脱水素反応器10の導入側に導入される。水素分離膜以外を用いた場合も、高純度水素以外の炭化水素を含むガスを第1水素含有物とする。本実施の形態1では、第1水素含有物G31の加熱を効果的に行うために、第1水素含有物G31は、蒸発器12と加熱器13との間の配管内に導入される。この第1水素含有物G31には水素分離膜を透過できなかった水素が含まれる。第1水素含有物G31内の水素が脱水素反応器10に導入されると、脱水素反応器10内の脱水素触媒の劣化を抑制することができる。特に、本実施の形態1で示すように、第1水素含有物G31を脱水素反応器10の導入側(上流側)から導入することにより、相対的に水素の存在量が少ない当該導入側におけるコーキング現象の発生をより効果的に抑制することができる。   The first hydrogen-containing material G31 that has not permeated the hydrogen separation membrane of the membrane separation mechanism in the hydrogen purifier 30 is introduced to the introduction side of the dehydrogenation reactor 10 via the supply line LN1. Even when other than the hydrogen separation membrane is used, a gas containing hydrocarbons other than high-purity hydrogen is used as the first hydrogen-containing material. In the first embodiment, the first hydrogen-containing material G31 is introduced into a pipe between the evaporator 12 and the heater 13 in order to effectively heat the first hydrogen-containing material G31. The first hydrogen-containing material G31 contains hydrogen that could not pass through the hydrogen separation membrane. When hydrogen in the first hydrogen-containing material G31 is introduced into the dehydrogenation reactor 10, deterioration of the dehydrogenation catalyst in the dehydrogenation reactor 10 can be suppressed. In particular, as shown in the first embodiment, by introducing the first hydrogen-containing material G31 from the introduction side (upstream side) of the dehydrogenation reactor 10, the amount of hydrogen present on the introduction side is relatively small. The occurrence of the coking phenomenon can be more effectively suppressed.

図2は、水素精製器30の導入・導出成分流量の関係を示す模式図である。図2に示すように、水素精製器30に導入される脱水素反応物V30は、水素:16.5kmol/h、その他:0.2kmol/hの流量配分であり、水素含有量が高い。水素精製器30によって精製される水素V31は、水素:13.4kmol/hであり、水素精製器30によって精製されなかった第1水素含有物G31は、水素:3.1kmol/h、その他:0.2kmol/hの流量配分となる。すなわち、第1水素含有物G31には、水素分離膜を透過できなかった水素が含まれており、この水素を脱水素反応器10の導入側に導入することによって、脱水素反応器10内の脱水素触媒の劣化を抑制することができる。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the introduction / derivation component flow rates of the hydrogen purifier 30. As shown in FIG. 2, the dehydrogenation reactant V30 introduced into the hydrogen purifier 30 has a flow rate distribution of hydrogen: 16.5 kmol / h, others: 0.2 kmol / h, and has a high hydrogen content. Hydrogen V31 purified by the hydrogen purifier 30 is hydrogen: 13.4 kmol / h, and the first hydrogen-containing material G31 not purified by the hydrogen purifier 30 is hydrogen: 3.1 kmol / h, and others: 0 The flow distribution is 2 kmol / h. That is, the first hydrogen-containing material G31 contains hydrogen that could not permeate the hydrogen separation membrane. By introducing this hydrogen into the introduction side of the dehydrogenation reactor 10, the inside of the dehydrogenation reactor 10 Deterioration of the dehydrogenation catalyst can be suppressed.

なお、図1において、温度コントローラ202〜204は、冷却器31〜33から導出されたガス温度を検出し、各冷却器31〜33に流入する冷却水の流量を調整することによって温度制御を行っている。ここで、冷却器31,33,34は、必要冷却能力が小さいため、クーリングタワーを介して自然冷却した冷却水を用いており、冷却器32は、必要冷却能力が大きいため、チラーを介して強制的に電気冷却した冷却水を用いている。なお、クーリングタワーを有効活用し、冷却器31,32による多段冷却を行うことによって強制冷却による電力消費が抑えられるため、装置全体のエネルギー効率を高めることができる。   In FIG. 1, the temperature controllers 202 to 204 detect the gas temperature derived from the coolers 31 to 33 and perform temperature control by adjusting the flow rate of the cooling water flowing into the coolers 31 to 33. ing. Here, since the required cooling capacity is small, the coolers 31, 33, and 34 use cooling water that is naturally cooled via the cooling tower, and the cooler 32 is forced via the chiller because the required cooling capacity is large. Cooling water that is electrically cooled is used. In addition, since the power consumption by forced cooling can be suppressed by effectively using the cooling tower and performing multi-stage cooling by the coolers 31 and 32, the energy efficiency of the entire apparatus can be improved.

また、気液分離器35,36の液化したトルエンの排出は、それぞれレベルコントローラ301,302によって排出制御される。すなわち、レベルコントローラ301,302は、それぞれ検出する液面が所定高さ以上となった場合にバルブを開いてトルエンをタンクT3に排出する。また、フローコントローラ101は、水素V32の導出流量が所定流量となるように、バルブを制御する。さらに、フローコントローラ102は、第1水素含有物G31の流量が所定流量となるように、バルブを制御する。   Further, the discharge of the liquefied toluene in the gas-liquid separators 35 and 36 is controlled by the level controllers 301 and 302, respectively. That is, the level controllers 301 and 302 open the valve and discharge toluene to the tank T3 when the liquid level to be detected exceeds a predetermined height. The flow controller 101 controls the valve so that the flow rate of hydrogen V32 is a predetermined flow rate. Furthermore, the flow controller 102 controls the valve so that the flow rate of the first hydrogen-containing material G31 becomes a predetermined flow rate.

[燃焼排ガス利用]
熱媒ボイラ21からの燃焼排ガスG3の温度は、約400℃であり、空気予熱器23の下流の温度は、約200℃である。そこで、熱媒ボイラ21の燃焼排ガスG3の経路上であって空気予熱器23の上流に熱交換器40を設ける。供給ラインLN40は、熱交換器40と水素精製器30のケース45内との間を接続して、熱交換された媒体の熱エネルギーをケース45内に供給する。膜分離方式の水素精製器30は、約90℃に保温すると、精製効率が高まる。
[Use of combustion exhaust gas]
The temperature of the combustion exhaust gas G3 from the heat medium boiler 21 is about 400 ° C., and the temperature downstream of the air preheater 23 is about 200 ° C. Therefore, a heat exchanger 40 is provided on the path of the combustion exhaust gas G3 of the heat medium boiler 21 and upstream of the air preheater 23. The supply line LN40 connects between the heat exchanger 40 and the case 45 of the hydrogen purifier 30, and supplies the heat energy of the heat-exchanged medium into the case 45. When the membrane-separated hydrogen purifier 30 is kept at about 90 ° C., the purification efficiency is increased.

本実施の形態1では、燃焼排ガスG3の熱エネルギーを水素精製器30の保温に用いるとともに、この保温によって水素精製器30による水素精製処理効率が高まることになる。   In the first embodiment, the heat energy of the combustion exhaust gas G3 is used for heat retention of the hydrogen purifier 30, and the heat purification efficiency by the hydrogen purifier 30 is increased by this heat retention.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1では、熱交換器40を空気予熱器23の上流に配置したが、本実施の形態2では、図3に示すように、空気予熱器23の下流に熱交換器50を配置し、約200℃の燃焼排ガスG3の熱エネルギーを、供給ラインLN50を介して水素精製器30のケース45内に供給している。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment described above, the heat exchanger 40 is disposed upstream of the air preheater 23. However, in the present second embodiment, as shown in FIG. 3, the heat exchanger 50 is disposed downstream of the air preheater 23. The thermal energy of the combustion exhaust gas G3 at about 200 ° C. is supplied into the case 45 of the hydrogen purifier 30 via the supply line LN50.

本実施の形態2では、燃焼排ガスG3の温度が約200℃であり熱エネルギーは低いが、水素精製器30を約90℃に保温するには十分な熱エネルギーである。   In the second embodiment, the temperature of the combustion exhaust gas G3 is about 200 ° C. and the heat energy is low, but the heat energy is sufficient to keep the hydrogen purifier 30 at about 90 ° C.

(実施の形態3)
次に、実施の形態3について説明する。上述した実施の形態1,2では、熱交換器40,50を用いて熱エネルギーを水素精製器30側に供給していたが、本実施の形態3では、図4に示すように、熱交換器40,50及び媒体を用いず、直接、燃焼排ガスG3を、供給ラインLN60を介して水素精製器30側に供給している。燃焼排ガスG3は、気体であるが、燃焼排ガスG3が温度低下しても、水素精製器30の保温には十分な熱エネルギーを供給することができる。なお、この場合、燃焼排ガスG3は、熱媒ボイラ21から排出された直後の高温のものを用いることが好ましい。また、燃焼排ガスG3を引き出す位置は、水素精製器30の保温を制御しなくてもよい位置であることが好ましい。
(Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 will be described. In Embodiments 1 and 2 described above, heat energy is supplied to the hydrogen purifier 30 side using the heat exchangers 40 and 50. In Embodiment 3, however, heat exchange is performed as shown in FIG. The combustion exhaust gas G3 is directly supplied to the hydrogen purifier 30 side via the supply line LN60 without using the vessels 40 and 50 and the medium. The combustion exhaust gas G3 is a gas, but even if the temperature of the combustion exhaust gas G3 decreases, sufficient heat energy can be supplied to keep the hydrogen purifier 30 warm. In this case, it is preferable to use the combustion exhaust gas G3 having a high temperature immediately after being discharged from the heat medium boiler 21. Moreover, it is preferable that the position where the combustion exhaust gas G3 is drawn out is a position where it is not necessary to control the heat retention of the hydrogen purifier 30.

(実施の形態4)
次に、実施の形態4について説明する。上述した実施の形態1〜3では、燃焼排ガスG3の熱エネルギーを水素精製器30に供給して水素精製器30の加熱に利用していたが、水素製造装置1内の他の加熱機器にも供給することができる。図5に示すように、加熱器13の周囲をケース55で覆い、ケース55に熱媒供給ラインLN70により燃焼排ガスG3の熱エネルギーを加熱器13に供給することが可能である。予熱器11や蒸発器12についても、ケース55と同様の構造を設置し、燃焼排ガスG3の熱エネルギーを供給することが可能である。また、実施の形態3のように、直接、燃焼排ガスG3を、供給ラインを介して、予熱器11や蒸発器12、加熱器13の加熱に利用してもよい。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment will be described. In Embodiments 1 to 3 described above, the heat energy of the combustion exhaust gas G3 is supplied to the hydrogen purifier 30 and used to heat the hydrogen purifier 30, but other heating devices in the hydrogen production apparatus 1 are also used. Can be supplied. As shown in FIG. 5, the periphery of the heater 13 is covered with a case 55, and the heat energy of the combustion exhaust gas G <b> 3 can be supplied to the case 55 through the heat medium supply line LN <b> 70. The preheater 11 and the evaporator 12 can also be provided with the same structure as the case 55 to supply the thermal energy of the combustion exhaust gas G3. Further, as in the third embodiment, the combustion exhaust gas G3 may be directly used for heating the preheater 11, the evaporator 12, and the heater 13 through the supply line.

(実施の形態5)
次に、実施の形態5について説明する。例えば、熱媒体L12のラインに熱交換器を設け、この熱交換器と燃焼排ガスG3とを接続する熱媒供給ラインを介して、燃焼排ガスG3の熱エネルギーを熱媒体L12の加熱に利用し、蒸発器12に熱を供給することができる。また、熱媒体L13のラインに熱交換器を設けて、燃焼排ガスG3の熱エネルギーを熱媒体L13に供給し、脱水素反応器10に供給される熱媒体L11の予熱に利用してもよい。
(Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment will be described. For example, a heat exchanger is provided in the line of the heat medium L12, and the heat energy of the combustion exhaust gas G3 is used for heating the heat medium L12 via the heat medium supply line connecting the heat exchanger and the combustion exhaust gas G3. Heat can be supplied to the evaporator 12. Further, a heat exchanger may be provided in the line of the heat medium L13 so that the heat energy of the combustion exhaust gas G3 is supplied to the heat medium L13 and used for preheating the heat medium L11 supplied to the dehydrogenation reactor 10.

また、本システム内の熱バランスが取れる範囲であれば、空気予熱器23を不要とするシステムの場合、燃焼排ガスG3を、供給ラインを介して、脱水素反応器10の加熱に用いることも可能である。   Further, in the case of a system that does not require the air preheater 23, the combustion exhaust gas G3 can also be used for heating the dehydrogenation reactor 10 via the supply line as long as the heat balance in the present system can be obtained. It is.

なお、上述した実施の形態1〜5の構成要素は適宜選択して組み合わせても良い。また、空気予熱器23を削除した構成であってもよい。   In addition, you may select suitably and combine the component of Embodiment 1-5 mentioned above. Moreover, the structure which deleted the air preheater 23 may be sufficient.

1 水素製造装置
1A 脱水素反応系
1B 水素精製系
10 脱水素反応器
11 予熱器
12 蒸発器
13 加熱器
21 熱媒ボイラ
22 ブロア
23 空気予熱器
30 水素精製器
31,32,33,34 冷却器
35,36 気液分離器
40,50 熱交換器
45,55 ケース
100,101,102,103 フローコントローラ
200,201,202,203,204 温度コントローラ
301,302 レベルコントローラ
400 圧力コントローラ
S1 濃度センサ
G1 LPガス
G2 空気
G3 燃焼排ガス
G31 第1水素含有物
L11,L12,L13 熱媒体
L21,L22 液化不純物
P1,P2 ポンプ
P3 コンプレッサ
T1,T2,T3 タンク
V3,V4,V5,V6,V7,V30 脱水素反応物
V31,V32,V33 水素
VL103 バルブ
LN1,LN40,LN50,LN60,LN70 供給ライン
LN11,LN12 ライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen production apparatus 1A Dehydrogenation reaction system 1B Hydrogen purification system 10 Dehydrogenation reactor 11 Preheater 12 Evaporator 13 Heater 21 Heat-medium boiler 22 Blower 23 Air preheater 30 Hydrogen refiner 31,32,33,34 Cooler 35, 36 Gas-liquid separator 40, 50 Heat exchanger 45, 55 Case 100, 101, 102, 103 Flow controller 200, 201, 202, 203, 204 Temperature controller 301, 302 Level controller 400 Pressure controller S1 Concentration sensor G1 LP Gas G2 Air G3 Combustion exhaust gas G31 First hydrogen-containing material L11, L12, L13 Heat medium L21, L22 Liquefied impurities P1, P2 Pump P3 Compressor T1, T2, T3 Tank V3, V4, V5, V6, V7, V30 Dehydrogenation reaction Things V31, V32, V33 Water Element VL103 Valve LN1, LN40, LN50, LN60, LN70 Supply line LN11, LN12 line

Claims (7)

脱水素反応器により、有機ハイドライドを加熱し、水素と炭化水素を含有するガスを生成し、前記炭化水素を含有するガスから水素精製器によって高純度水素ガスを得る水素製造装置であって、
前記脱水素反応器を加熱する熱媒体を加熱する熱媒ボイラと、
前記熱媒ボイラの燃焼排ガスの熱エネルギーを水素製造装置内の加熱機器に供給して前記加熱機器を保温する供給ラインと、
を備えたことを特徴とする水素製造装置。
A hydrogen production apparatus that heats an organic hydride by a dehydrogenation reactor, generates a gas containing hydrogen and hydrocarbons, and obtains high-purity hydrogen gas from the gas containing hydrocarbons by a hydrogen purifier,
A heating medium boiler for heating a heating medium for heating the dehydrogenation reactor;
A supply line for supplying heat energy of combustion exhaust gas of the heat medium boiler to a heating device in a hydrogen production apparatus to keep the heating device warm;
A hydrogen production apparatus comprising:
前記加熱機器は、前記水素精製器のケースであり、
前記供給ラインは、前記熱媒ボイラの燃焼排ガスの熱エネルギーを前記水素精製器のケース内に供給して前記水素精製器を保温することを特徴とする請求項1に記載の水素製造装置。
The heating device is a case of the hydrogen purifier,
2. The hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the supply line supplies heat energy of combustion exhaust gas of the heating medium boiler into a case of the hydrogen purifier to keep the hydrogen purifier warm.
前記燃焼排ガスの経路に、前記燃焼排ガスの熱を採取する熱交換器を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の水素製造装置。   The hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein a heat exchanger that collects heat of the combustion exhaust gas is provided in a path of the combustion exhaust gas. 前記燃焼排ガスの経路に空気予熱器が設けられ、前記熱交換器は、前記空気予熱器の上流または下流に設けたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の水素製造装置。   The hydrogen production apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein an air preheater is provided in a path of the combustion exhaust gas, and the heat exchanger is provided upstream or downstream of the air preheater. 前記供給ラインは、燃焼排ガスを直接、前記水素精製器のケース内に供給して前記水素精製器を保温することを特徴とする請求項2に記載の水素製造装置。   The hydrogen supply apparatus according to claim 2, wherein the supply line supplies combustion exhaust gas directly into the case of the hydrogen purifier to keep the hydrogen purifier warm. 脱水素反応器により、有機ハイドライドを加熱し、水素と炭化水素を含有するガスを生成し、前記炭化水素を含有するガスから水素精製器によって高純度水素ガスを生成する水素製造方法であって、
前記脱水素反応器を加熱する熱媒体を加熱する熱媒ボイラの燃焼排ガスの熱エネルギーを水素製造装置内の加熱機器に供給して前記加熱機器を保温することを特徴とする水素製造方法。
A hydrogen production method in which an organic hydride is heated by a dehydrogenation reactor, a gas containing hydrogen and hydrocarbons is produced, and a high purity hydrogen gas is produced from the gas containing hydrocarbons by a hydrogen purifier.
A method for producing hydrogen, characterized in that heat energy of combustion exhaust gas from a heat medium boiler that heats a heat medium that heats the dehydrogenation reactor is supplied to a heating device in a hydrogen production device to keep the heating device warm.
前記加熱機器は、前記水素製造装置のケースであり、前記熱媒ボイラの燃焼排ガスの熱エネルギーを前記水素精製器のケース内に供給して前記水素精製器を保温することを特徴とする請求項6に記載の水素製造方法。   The said heating device is a case of the said hydrogen production apparatus, The thermal energy of the combustion exhaust gas of the said heat-medium boiler is supplied in the case of the said hydrogen purifier, and the said hydrogen purifier is heat-retained. 6. The method for producing hydrogen according to 6.
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