JP2021030135A - Gas purification apparatus, control method for the same, and hydrogen production apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス精製装置及びその制御方法、並びに水素製造装置に関する。 The present invention relates to a gas purification apparatus, a control method thereof, and a hydrogen production apparatus.
従来、原料ガスから不純物を除去して精製ガスにするガス精製装置の一例としてPSA(Pressure Swing Adsorption)装置が知られている。 Conventionally, a PSA (Pressure Swing Adsorption) device is known as an example of a gas purification device that removes impurities from a raw material gas to form a refined gas.
例えば、水素製造装置では、原料炭化水素を水蒸気改質装置で改質ガスに改質した後、PSA装置(水素精製器)へ供給し、改質ガスから不純物を除去して水素ガスに精製している。具体的には、PSA装置内にある吸着剤が配置された吸着塔に改質ガスを供給することによって、改質ガス中の不純物を吸着剤に吸着させて分離し、水素ガスに精製する。 For example, in a hydrogen production device, the raw material hydrocarbon is reformed into a reformed gas by a steam reformer, and then supplied to a PSA device (hydrogen refiner) to remove impurities from the reformed gas and purify it into hydrogen gas. ing. Specifically, by supplying the reforming gas to the adsorption tower in which the adsorbent is arranged in the PSA apparatus, impurities in the reforming gas are adsorbed by the adsorbent, separated, and purified into hydrogen gas.
特許文献1には、三つの吸着塔を有するPSA装置を有する水素製造装置が提案されている。このPSA装置では、出力変動を予測して原料ガスの導入量及び昇圧や均圧等の各工程の所要時間を制御している。 Patent Document 1 proposes a hydrogen production apparatus having a PSA apparatus having three adsorption towers. This PSA device predicts output fluctuations and controls the amount of raw material gas introduced and the time required for each process such as boosting and pressure equalization.
ところで、PSA装置は検査等で運転を停止することがある。この場合、各吸着塔からガスを抜くことが一般に行われている。なお、上記特許文献には装置の停止時の制御は記載されていない。 By the way, the PSA device may stop its operation due to inspection or the like. In this case, it is common practice to remove gas from each adsorption tower. The above patent document does not describe the control when the device is stopped.
各吸着塔からガスを抜いた状態でPSA装置の運転を停止すると、吸着塔の内部圧力が低下するため、吸着塔の吸着剤に付着した不純物が吸着剤内で拡散する。この結果、PSA装置を再起動させた場合、吸着塔内から不純物を除去して所定純度の精製ガスを送出可能にするまでの時間(再起動時間)が長期化するという不都合があった。 When the operation of the PSA device is stopped with the gas removed from each adsorption tower, the internal pressure of the adsorption tower decreases, so that the impurities adhering to the adsorbent of the adsorption tower diffuse in the adsorbent. As a result, when the PSA apparatus is restarted, there is an inconvenience that the time (restart time) until impurities are removed from the adsorption tower and the purified gas having a predetermined purity can be sent out becomes long.
すなわち、PSA装置を停止させた後の再起動時間の短縮という点では改善の余地があった。 That is, there is room for improvement in terms of shortening the restart time after stopping the PSA device.
本発明の課題は、再起動時間を短縮したガス精製装置及びその制御方法、並びに水素製造装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a gas purification apparatus having a shortened restart time, a control method thereof, and a hydrogen production apparatus.
請求項1記載のガス精製装置は、原料ガス中の不純物を吸着する吸着剤が充填され、前記原料ガスから不純物を除去した精製ガスを送出する複数の吸着塔と、前記吸着塔に原料ガスを供給する原料ガス供給流路と、前記精製ガスを貯留する精製ガス貯留タンクと、前記不純物を含有するオフガスが前記吸着塔から排出されるオフガス流路と、装置停止中は、前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各前記吸着塔とを遮断し、各前記吸着塔の内部圧力を第1所定値以上に維持する圧力維持手段と、を備える。 The gas purification apparatus according to claim 1 is filled with an adsorbent that adsorbs impurities in the raw material gas, and a plurality of adsorption towers that send out purified gas from which impurities have been removed from the raw material gas, and the raw material gas is charged into the adsorption tower. The raw material gas supply flow path to be supplied, the refined gas storage tank for storing the refined gas, the off gas flow path in which the off gas containing the impurities is discharged from the adsorption tower, and the raw material gas supply flow while the apparatus is stopped. It is provided with a passage, the off-gas flow path, a pressure maintaining means for shutting off the refined gas storage tank and each of the adsorption towers, and maintaining the internal pressure of each of the adsorption towers at a first predetermined value or higher.
このガス精製装置では、装置停止中に、圧力維持手段によって、原料ガス供給流路、オフガス流路、精製ガス貯留タンクと各吸着塔とが遮断されることによって各吸着塔内に残存するガスが外部に排出されることが阻止され、各吸着塔の内部圧力が第1所定値以上に維持される。 In this gas purification device, the gas remaining in each adsorption tower is generated by shutting off the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, the refined gas storage tank and each adsorption tower by the pressure maintaining means while the device is stopped. It is prevented from being discharged to the outside, and the internal pressure of each adsorption tower is maintained above the first predetermined value.
この結果、ガス精製装置の停止中に吸着塔の吸着剤に付着した不純物が拡散することが防止又は抑制される。したがって、ガス精製装置の再起動時に吸着塔内から不純物を除去して精製ガスが所定の純度(製品ガスの純度)に到達するまでの時間が短縮される。すなわち、ガス精製装置の再起動時間が短縮される。 As a result, it is possible to prevent or suppress the diffusion of impurities adhering to the adsorbent in the adsorption tower while the gas purification apparatus is stopped. Therefore, when the gas purification apparatus is restarted, the time required for the purified gas to reach a predetermined purity (purity of the product gas) by removing impurities from the adsorption tower is shortened. That is, the restart time of the gas purification device is shortened.
請求項2記載のガス精製装置は、請求項1記載のガス精製装置において、前記圧力維持手段は、装置を停止させる際、一部の吸着塔の内部圧力が第2所定値に到達するまで装置の運転を継続した後、前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各前記吸着塔とを遮断する。 The gas refining apparatus according to claim 2 is the gas refining apparatus according to claim 1, wherein the pressure maintaining means is an apparatus when the apparatus is stopped until the internal pressure of a part of the adsorption tower reaches a second predetermined value. After continuing the operation of, the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, the refined gas storage tank, and each of the adsorption towers are shut off.
このガス精製装置では、装置を停止させる際、一部の吸着塔の内部圧力が第2所定値以上となるまで装置の運転を継続した後、前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各前記吸着塔とを遮断する。 In this gas refining apparatus, when the apparatus is stopped, the operation of the apparatus is continued until the internal pressure of some of the adsorption towers becomes equal to or higher than the second predetermined value, and then the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, and the above. The refined gas storage tank and each of the adsorption towers are shut off.
すなわち、ガス精製装置では一部の吸着塔の内部圧力を第2所定値以上にした状態で外部と遮断しているため、装置停止中に当該吸着塔の内部圧力が高く維持される。これにより、装置停止中に、当該吸着塔の内部に充填された吸着剤の内部で不純物の拡散が一層抑制される。したがって、ガス精製装置の再起動時に当該吸着塔の吸着工程で開始すれば、他の吸着塔の
吸着行程で開始する場合と比較して相対的に純度の高い精製ガスが精製ガス貯留タンクに供給されることになる。この結果、ガス精製貯留タンクに貯留される精製ガスが所定の純度に到達するまでの時間、すなわち、ガス精製装置の再起動時間が短縮される。
That is, in the gas refining apparatus, since the internal pressure of some of the adsorption towers is cut off from the outside in a state of being equal to or higher than the second predetermined value, the internal pressure of the adsorption towers is maintained high while the apparatus is stopped. As a result, the diffusion of impurities is further suppressed inside the adsorbent filled inside the adsorption tower while the device is stopped. Therefore, if the start is performed in the adsorption step of the adsorption tower when the gas purification device is restarted, the refined gas having a relatively high purity is supplied to the refined gas storage tank as compared with the case of starting in the adsorption process of another adsorption tower. Will be done. As a result, the time until the refined gas stored in the gas purification storage tank reaches a predetermined purity, that is, the restart time of the gas purification apparatus is shortened.
請求項3記載のガス精製装置は、請求項1又は2記載のガス精製装置において、前記圧力維持手段は、装置を停止させる際、前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各前記吸着塔とを遮断した状態で、その遮断直前に吸着工程であった少なくとも一部の吸着塔と、脱着工程であった少なくとも一部の吸着塔とを連通させる。 The gas refining apparatus according to claim 3 is the gas refining apparatus according to claim 1 or 2, wherein when the pressure maintaining means stops the apparatus, the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, and the refined gas storage. With the tank and each of the adsorption towers shut off, at least a part of the suction towers that were in the suction step immediately before the shutoff and at least a part of the suction towers that were in the desorption step are communicated with each other.
このガス精製装置では、装置を停止させる際、圧力維持手段が前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各吸着塔とを遮断させた状態で、その遮断直前に吸着工程であった少なくとも一部の吸着塔と、脱着工程であった少なくとも一部の吸着塔とを連通させる。これにより、当該吸着塔の内部圧力が平均化(均圧化)され、装置の停止中に一部の吸着塔の内部圧力が他の吸着塔の内部圧力と比較して相対的に低く、吸着剤に付着した不純物の拡散が他の吸着塔と比較して進行することが防止又は抑制される。したがって、ガス精製装置の再起動時に全吸着塔内から不純物を除去して精製ガスが所定の純度に到達するまでの時間が短縮される。すなわち、ガス精製装置の再起動時間が短縮される。 In this gas refining apparatus, when the apparatus is stopped, the pressure maintaining means interrupts the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, the refined gas storage tank, and each adsorption tower, and adsorbs the gas immediately before the interruption. At least a part of the adsorption towers in the process and at least a part of the adsorption towers in the desorption process are communicated with each other. As a result, the internal pressure of the suction tower is averaged (equalized), and the internal pressure of some suction towers is relatively low compared to the internal pressure of other suction towers while the device is stopped, and the suction towers are sucked. It is prevented or suppressed that the diffusion of impurities adhering to the agent proceeds as compared with other adsorption towers. Therefore, when the gas purification apparatus is restarted, the time required for the purified gas to reach a predetermined purity by removing impurities from the entire adsorption tower is shortened. That is, the restart time of the gas purification device is shortened.
請求項4記載のガス精製装置は、請求項3記載のガス精製装置において、前記吸着工程であった少なくとも一部の吸着塔は、前記吸着工程であった各吸着塔であり、前記脱着工程であった少なくとも一部の吸着塔は、前記脱着工程であった各吸着塔である。 The gas purification apparatus according to claim 4 is the gas purification apparatus according to claim 3, wherein at least a part of the adsorption towers that were in the adsorption step are each adsorption tower that was in the adsorption step, and in the desorption step. At least a part of the adsorption towers that were present are the adsorption towers that were in the desorption step.
このガス精製装置では、装置を停止させる際、圧力維持手段が前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各吸着塔とを遮断させた状態で、装置の停止直前に吸着工程であった各吸着塔と、脱着工程であった各吸着塔とを連通させる。 In this gas purification device, when the device is stopped, the pressure maintaining means shuts off the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, the refined gas storage tank, and each adsorption tower, immediately before the device is stopped. Each adsorption tower that was the adsorption process and each adsorption tower that was the desorption process are communicated.
すなわち、吸着工程であった全吸着塔と脱着工程であった全吸着塔の圧力が平均化されているため、全吸着塔の圧力が一層平均化される。この結果、複数の吸着塔間において不純物の分散度合いの差が抑制され、ガス精製装置の再起動時間が一層短縮される。 That is, since the pressures of all the adsorption towers in the adsorption step and all the adsorption towers in the desorption step are averaged, the pressures of all the adsorption towers are further averaged. As a result, the difference in the degree of dispersion of impurities among the plurality of adsorption towers is suppressed, and the restart time of the gas purification apparatus is further shortened.
請求項5記載のガス精製装置は、請求項1又は2記載のガス精製装置において、前記圧力維持手段は、装置を停止させる際、吸着工程であった少なくとも一部の吸着塔を前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと遮断、又は前記原料ガス供給流路から前記吸着塔に原料ガスを供給すると共に、脱着工程であった少なくとも一部の前記吸着塔に、前記原料ガス供給流路から原料ガスを供給した後、前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各前記吸着塔とを遮断する。 The gas refining apparatus according to claim 5 is the gas refining apparatus according to claim 1 or 2, wherein when the pressure maintaining means stops the apparatus, at least a part of the adsorption towers that were in the adsorption step are supplied with the raw material gas. The raw material gas is supplied to the adsorption tower from the flow path, the off-gas flow path, the purification gas storage tank, or the raw material gas supply flow path, and at least a part of the suction towers in the desorption step is described. After supplying the raw material gas from the raw material gas supply flow path, the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, the refined gas storage tank, and each of the adsorption towers are shut off.
このガス精製装置では、装置を停止させる際、脱着工程であった吸着塔の内部圧力は、吸着工程であった吸着塔の内部圧力と比較して相対的に圧力の低い状態とされている。 In this gas purification apparatus, when the apparatus is stopped, the internal pressure of the adsorption tower, which was the desorption step, is relatively low as compared with the internal pressure of the adsorption tower, which was the adsorption step.
圧力維持手段は、装置を停止させる際、脱着工程であった少なくとも一部の吸着塔に原料ガス供給流路から原料ガスを供給する。これにより、当該吸着塔の内部圧力が、装置の停止直前に圧力が上昇され、装置停止中の当該吸着塔内における不純物の拡散が一層抑制される。 When the apparatus is stopped, the pressure maintaining means supplies the raw material gas from the raw material gas supply flow path to at least a part of the adsorption towers in the desorption step. As a result, the internal pressure of the adsorption tower is increased immediately before the device is stopped, and the diffusion of impurities in the adsorption tower while the device is stopped is further suppressed.
一方、吸着工程であった少なくとも一部の吸着塔が外部(原料ガス供給流路、オフガス流路、精製ガス貯留タンク)と遮断される、又は原料ガス供給流路から原料ガスが供給される。これにより、装置の停止直前に吸着塔の内部圧力が低下することが抑制される。この結果、装置停止中の当該吸着塔内における不純物の拡散が一層抑制される。 On the other hand, at least a part of the adsorption towers in the adsorption step is cut off from the outside (raw material gas supply flow path, off-gas flow path, refined gas storage tank), or the raw material gas is supplied from the raw material gas supply flow path. As a result, it is possible to prevent the internal pressure of the suction tower from dropping immediately before the device is stopped. As a result, the diffusion of impurities in the adsorption tower when the device is stopped is further suppressed.
したがって、ガス精製装置の再起動時に全吸着塔内から不純物を除去する時間が短縮され、ガス精製装置の再起動時間が短縮される。 Therefore, when the gas purification device is restarted, the time for removing impurities from the entire adsorption tower is shortened, and the restart time of the gas purification device is shortened.
請求項6記載のガス精製装置は、請求項5記載のガス精製装置において、前記脱着工程であった少なくとも一部の吸着塔は、前記脱着工程であった各吸着塔である。 The gas refining apparatus according to claim 6 is the gas refining apparatus according to claim 5, wherein at least a part of the adsorption towers that were in the desorption step is each adsorption tower that was in the desorption step.
このガス精製装置では、装置を停止させる際、圧力維持手段が装置の停止直前に脱着工程であった各吸着塔に原料ガス供給流路から原料ガスが供給される。 In this gas refining apparatus, when the apparatus is stopped, the raw material gas is supplied from the raw material gas supply flow path to each adsorption tower whose pressure maintaining means was in the desorption step immediately before the apparatus was stopped.
すなわち、装置の停止直前に脱着工程であった全吸着塔に原料ガスが供給されることによって昇圧されているため、全吸着塔の圧力が一層平均化される。この結果、複数の吸着塔間において不純物の分散度合いの差が抑制され、ガス精製装置の再起動時間が一層短縮される。 That is, since the pressure is increased by supplying the raw material gas to all the adsorption towers that were in the desorption step immediately before the device is stopped, the pressures of all the adsorption towers are further averaged. As a result, the difference in the degree of dispersion of impurities among the plurality of adsorption towers is suppressed, and the restart time of the gas purification apparatus is further shortened.
請求項7記載の水素製造装置は、炭化水素を水蒸気改質した改質ガスを生成する改質器と、前記改質ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された改質ガスを前記原料ガスとし、前記改質ガスから不純物を分離して前記精製ガスとしての水素ガスを得る請求項1〜6記載のいずれか1項記載のガス精製装置と、を備える。 The hydrogen production apparatus according to claim 7 comprises a reformer that produces a reformed gas obtained by steam reforming hydrocarbons, a compressor that compresses the reformed gas, and a reformed gas that is compressed by the compressor. The gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the raw material gas is used, and impurities are separated from the reformed gas to obtain hydrogen gas as the refined gas.
この水素製造装置では、原料ガスとして炭化水素を水蒸気改質した改質ガスが圧縮機で圧縮された後、ガス精製装置に供給される。ガス精製装置では、改質ガスが吸着塔に供給され、吸着工程の吸着塔から精製された水素ガスが精製ガス貯留タンクに貯留される。 In this hydrogen production apparatus, a reformed gas obtained by steam reforming hydrocarbons as a raw material gas is compressed by a compressor and then supplied to the gas purification apparatus. In the gas purification apparatus, the reforming gas is supplied to the adsorption tower, and the hydrogen gas purified from the adsorption tower in the adsorption step is stored in the refined gas storage tank.
ところで、ガス精製装置では、装置停止時に圧力維持手段が各吸着塔と原料ガス供給流路、オフガス流路、精製ガス貯留タンクのいずれとも遮断し、各吸着塔の内部圧力を第1所定値以上に維持する。これにより、ガス精製装置の停止時に吸着塔内において不純物の拡散が抑制され、再起動時に吸着塔内から不純物を除去する時間が短縮される。すなわち、ガス精製装置の再起動時間を短縮することができる。 By the way, in the gas purification apparatus, when the apparatus is stopped, the pressure maintaining means shuts off all of the adsorption tower, the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, and the refined gas storage tank, and the internal pressure of each adsorption tower is set to the first predetermined value or more. To maintain. As a result, the diffusion of impurities in the adsorption tower is suppressed when the gas purification apparatus is stopped, and the time for removing impurities from the adsorption tower when the gas purification apparatus is restarted is shortened. That is, the restart time of the gas purification device can be shortened.
この結果、水素製造装置の生産性が向上する。 As a result, the productivity of the hydrogen production apparatus is improved.
請求項8記載の水素製造装置は、請求項7記載の水素製造装置において、前記ガス精製装置を停止させる際、前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各前記吸着塔とを遮断するまで、前記改質器と前記圧縮機の運転を継続する。 The hydrogen production apparatus according to claim 8 is the hydrogen production apparatus according to claim 7, wherein when the gas purification apparatus is stopped, the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, the purification gas storage tank, and each of the above adsorptions. The operation of the reformer and the compressor is continued until the tower is shut off.
この水素製造装置では、ガス精製装置を停止させる際、吸着工程中の吸着塔の内部圧力が所定値以上となるまで装置の運転を継続してから停止させる場合がある。 In this hydrogen production apparatus, when the gas purification apparatus is stopped, the operation of the apparatus may be continued and then stopped until the internal pressure of the adsorption tower during the adsorption step becomes equal to or higher than a predetermined value.
そこで、ガス精製装置を停止させる際、少なくとも各吸着塔と外部が(原料ガス供給流路、オフガス流路、精製ガス貯留タンクのいずれとも)遮断されるまで改質器と圧縮機の運転を継続する。これによって、ガス精製装置を停止させる際に改質ガスが必要とされる場合に、吸着塔に改質ガスが確実に供給され、水素ガスに精製することができる。 Therefore, when stopping the gas purification equipment, the reformer and compressor continue to operate until at least each adsorption tower and the outside (all of the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, and the refined gas storage tank) are shut off. To do. As a result, when the reforming gas is required when the gas refining apparatus is stopped, the reforming gas is surely supplied to the adsorption tower and can be refined into hydrogen gas.
請求項9記載のガス精製装置の制御方法は、複数の吸着塔のうちの一部の吸着塔に原料ガス供給流路から原料ガスを供給し、吸着塔内部に充填された吸着剤に不純物を吸着させて、前記原料ガスから不純物を除去した精製ガスを精製ガス貯留タンクに送出すると共に、前記複数の吸着塔のうちの他の一部の吸着塔内部に充填された吸着剤から不純物を含有するオフガスをオフガス流路に排出するガス精製装置において、前記ガス精製装置の停止中には、前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各前記吸着塔と遮断すると共に、各吸着塔の内部圧力を第1所定値以上に維持する。 The control method of the gas purification apparatus according to claim 9 is to supply the raw material gas from the raw material gas supply flow path to a part of the suction towers among the plurality of suction towers, and add impurities to the adsorbent filled in the suction towers. The refined gas that has been adsorbed to remove impurities from the raw material gas is sent to the refined gas storage tank, and at the same time, impurities are contained from the adsorbent filled in the inside of some of the other adsorption towers among the plurality of adsorption towers. In the gas purification device that discharges the off-gas to the off-gas flow path, the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, the refined gas storage tank, and each of the adsorption towers are shut off while the gas purification device is stopped. , The internal pressure of each suction tower is maintained above the first predetermined value.
このガス精製装置の制御方法では、ガス精製装置の停止中は、原料ガス供給流路、オフガス流路、精製ガス貯留タンクと各吸着塔とが遮断されることによって各吸着塔内に残存するガスが外部に排出されることが阻止され、各吸着塔の内部圧力が第1所定値以上に維持される。 In this control method of the gas purification device, when the gas purification device is stopped, the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, the refined gas storage tank and each adsorption tower are shut off, so that the gas remaining in each adsorption tower is cut off. Is prevented from being discharged to the outside, and the internal pressure of each adsorption tower is maintained above the first predetermined value.
この結果、ガス精製装置の停止中に吸着塔の吸着剤に付着した不純物が拡散することが防止又は抑制される。したがって、ガス精製装置の再起動時に吸着塔内から不純物を除去して精製ガスが所定の純度(製品ガスの純度)に到達するまでの時間が短縮される。すなわち、ガス精製装置の再起動時間が短縮される。 As a result, it is possible to prevent or suppress the diffusion of impurities adhering to the adsorbent in the adsorption tower while the gas purification apparatus is stopped. Therefore, when the gas purification apparatus is restarted, the time required for the purified gas to reach a predetermined purity (purity of the product gas) by removing impurities from the adsorption tower is shortened. That is, the restart time of the gas purification device is shortened.
請求項10記載のガス精製装置の制御方法は、請求項9記載のガス精製装置の制御方法において、前記ガス精製装置を停止させる際、一部の吸着塔の内部圧力が第2所定値に到達するまで装置の運転を継続した後、前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各前記吸着塔とを遮断する。 The method for controlling the gas refining apparatus according to claim 10 is the method for controlling the gas refining apparatus according to claim 9, wherein when the gas refining apparatus is stopped, the internal pressure of a part of the adsorption tower reaches a second predetermined value. After continuing the operation of the apparatus, the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, the refined gas storage tank, and each of the adsorption towers are shut off.
このガス精製装置の制御方法では、装置を停止させる際、一部の吸着塔の内部圧力が第2所定値以上となるまで装置の運転を継続した後、前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各前記吸着塔とを遮断する。 In this control method of the gas purification apparatus, when the apparatus is stopped, the operation of the apparatus is continued until the internal pressure of some of the adsorption towers becomes equal to or higher than the second predetermined value, and then the raw material gas supply flow path and the off-gas flow. The road, the refined gas storage tank, and each of the adsorption towers are shut off.
すなわち、ガス精製装置では停止させる際、一部の吸着塔の内部圧力を第2所定値以上にした状態で外部と遮断しているため、装置停止中に当該吸着塔の内部圧力が高く維持される。これにより、装置停止中に、当該吸着塔の内部に充填された吸着剤の内部で不純物の拡散が一層抑制される。したがって、ガス精製装置の再起動時に当該吸着塔の吸着工程で開始すれば、他の吸着塔の吸着行程で開始する場合と比較して相対的に純度の高い精製ガスが精製ガス貯留タンクに供給されることになる。この結果、ガス精製貯留タンクに貯留される精製ガスが所定の純度に到達するまでの時間、すなわち、ガス精製装置の再起動時間が短縮される。 That is, when the gas refining apparatus is stopped, the internal pressure of some of the adsorption towers is kept higher than the second predetermined value and is shut off from the outside, so that the internal pressure of the adsorption tower is maintained high while the apparatus is stopped. To As a result, the diffusion of impurities is further suppressed inside the adsorbent filled inside the adsorption tower while the device is stopped. Therefore, if the start is performed in the adsorption step of the adsorption tower when the gas purification device is restarted, the refined gas having a relatively high purity is supplied to the refined gas storage tank as compared with the case of starting in the adsorption process of another adsorption tower. Will be done. As a result, the time until the refined gas stored in the gas purification storage tank reaches a predetermined purity, that is, the restart time of the gas purification apparatus is shortened.
請求項11記載のガス精製装置の制御方法は、請求項9又は10記載のガス精製装置の制御方法において、前記ガス精製装置を停止させる際、前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各前記吸着塔とを遮断した状態で、その遮断直前に吸着工程であった少なくとも一部の吸着塔と、脱着工程であった少なくとも一部の吸着塔とを連通させる。 The method for controlling the gas purification apparatus according to claim 11 is the control method for the gas purification apparatus according to claim 9 or 10, wherein when the gas purification apparatus is stopped, the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, and the above. With the refined gas storage tank and each of the adsorption towers shut off, at least a part of the suction towers that were in the adsorption step immediately before the shutoff and at least a part of the suction towers that were in the desorption step are communicated with each other.
このガス精製装置の制御方法では、装置を停止させる際、圧力維持手段が原料ガス供給流路、オフガス流路、精製ガス貯留タンクと各吸着塔とを遮断させた状態で、その遮断直前に吸着工程であった少なくとも一部の吸着塔と、脱着工程であった少なくとも一部の各吸着塔とを連通させる。 In this control method of the gas purification device, when the device is stopped, the pressure maintaining means shuts off the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, the refined gas storage tank and each adsorption tower, and adsorbs the gas immediately before the interruption. At least a part of the adsorption towers in the process and at least a part of the adsorption towers in the desorption process are communicated with each other.
これにより、当該吸着塔の内部圧力が平均化(均圧化)され、装置の停止中に一部の吸着塔の内部圧力が他の吸着塔の内部圧力と比較して相対的に低く、吸着剤に付着した不純物の拡散が他の吸着塔と比較して進行することが防止又は抑制される。 As a result, the internal pressure of the suction tower is averaged (equalized), and the internal pressure of some suction towers is relatively low compared to the internal pressure of other suction towers while the device is stopped, and the suction towers are sucked. It is prevented or suppressed that the diffusion of impurities adhering to the agent proceeds as compared with other adsorption towers.
したがって、ガス精製装置の再起動時に全吸着塔内から不純物を除去して精製ガスが所定の純度に到達するまでの時間が短縮される。すなわち、ガス精製装置の再起動時間が短縮される。 Therefore, when the gas purification apparatus is restarted, the time required for the purified gas to reach a predetermined purity by removing impurities from the entire adsorption tower is shortened. That is, the restart time of the gas purification device is shortened.
請求項12記載のガス精製装置の制御方法は、請求項11項記載のガス精製装置の制御方法において、前記吸着工程であった少なくとも一部の吸着塔は、前記吸着工程であった各吸着塔であり、前記脱着工程であった少なくとも一部の吸着塔は、前記脱着工程であった各吸着塔である。 The method for controlling the gas purification apparatus according to claim 12 is the control method for the gas purification apparatus according to claim 11, wherein at least a part of the adsorption towers in the adsorption step is each adsorption tower in the adsorption step. At least a part of the adsorption towers in the desorption step is each adsorption tower in the desorption step.
このガス精製装置の制御方法では、装置を停止させる際、前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各吸着塔とを遮断させた状態で、装置の停止直前に吸着工程であった各吸着塔と、脱着工程であった各吸着塔とを連通させる。 In this control method of the gas purification device, when the device is stopped, the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, the refined gas storage tank and each adsorption tower are shut off, and the device is adsorbed immediately before the device is stopped. Each adsorption tower that was the process and each adsorption tower that was the desorption process are communicated.
すなわち、吸着工程であった全吸着塔と脱着工程であった全吸着塔の圧力が平均化されているため、全吸着塔の圧力が一層平均化される。この結果、複数の吸着塔間において不純物の分散度合いの差が抑制され、ガス精製装置の再起動時間が一層短縮される。 That is, since the pressures of all the adsorption towers in the adsorption step and all the adsorption towers in the desorption step are averaged, the pressures of all the adsorption towers are further averaged. As a result, the difference in the degree of dispersion of impurities among the plurality of adsorption towers is suppressed, and the restart time of the gas purification apparatus is further shortened.
請求項13記載のガス精製装置の制御方法は、請求項9又は10項記載のガス精製装置の制御方法において、前記ガス精製装置を停止させる際、吸着工程であった少なくとも一部の前記吸着塔を前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと遮断、又は前記原料ガス供給流路から当該吸着塔に原料ガスを供給すると共に、脱着工程であった少なくとも一部の前記吸着塔に、前記原料ガス供給流路から原料ガスを供給した後、前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各前記吸着塔とを遮断する。 The method for controlling the gas purification apparatus according to claim 13 is the method for controlling the gas purification apparatus according to claim 9 or 10, wherein at least a part of the adsorption tower was an adsorption step when the gas purification apparatus was stopped. The raw material gas is supplied to the adsorption tower from the raw material gas supply flow path, the off gas flow path, the refined gas storage tank, or the raw material gas supply flow path, and at least a part of the above in the desorption step. After supplying the raw material gas to the adsorption tower from the raw material gas supply flow path, the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, the refined gas storage tank, and each of the adsorption towers are shut off.
このガス精製装置の制御方法では、装置を停止させる際、脱着工程であった吸着塔の内部圧力は、吸着工程であった吸着塔の内部圧力と比較して相対的に低い状態とされている。 In this control method of the gas purification apparatus, when the apparatus is stopped, the internal pressure of the adsorption tower, which was the desorption step, is relatively low as compared with the internal pressure of the adsorption tower, which was the adsorption step. ..
そこで、装置を停止させる際、脱着工程であった少なくとも一部の吸着塔に原料ガス供給流路から原料ガスを供給する。これにより、当該吸着塔の内部圧力が、装置の停止直前に上昇し、装置停止中の当該吸着塔内における不純物の拡散が一層抑制される。 Therefore, when the apparatus is stopped, the raw material gas is supplied from the raw material gas supply flow path to at least a part of the adsorption towers in the desorption step. As a result, the internal pressure of the adsorption tower rises immediately before the device is stopped, and the diffusion of impurities in the adsorption tower while the device is stopped is further suppressed.
一方、吸着工程であった少なくとも一部の吸着塔が外部(原料ガス供給流路、オフガス流路、精製ガス貯留タンク)と遮断される、又は原料ガス供給流路から原料ガスが供給される。これにより、装置の停止直前に吸着塔の内部圧力が低下することが防止又は抑制される。この結果、装置停止中の当該吸着塔内における不純物の拡散が一層抑制される。 On the other hand, at least a part of the adsorption towers in the adsorption step is cut off from the outside (raw material gas supply flow path, off-gas flow path, refined gas storage tank), or the raw material gas is supplied from the raw material gas supply flow path. This prevents or suppresses a decrease in the internal pressure of the suction tower immediately before the device is stopped. As a result, the diffusion of impurities in the adsorption tower when the device is stopped is further suppressed.
したがって、ガス精製装置の再起動時に全吸着塔内から不純物を除去する時間が短縮され、ガス精製装置の再起動時間が短縮される。 Therefore, when the gas purification device is restarted, the time for removing impurities from the entire adsorption tower is shortened, and the restart time of the gas purification device is shortened.
請求項14記載のガス精製装置の制御方法は、請求項13記載のガス精製装置の制御方法において、前記脱着工程であった少なくとも一部の吸着塔は、前記脱着工程であった各吸着塔である。 The method for controlling the gas purification apparatus according to claim 14 is the control method for the gas purification apparatus according to claim 13, wherein at least a part of the adsorption towers that were in the desorption step are the adsorption towers that were in the desorption step. is there.
このガス精製装置の制御方法では、装置を停止させる際、装置の停止直前に脱着工程であった各吸着塔に原料ガス供給流路から原料ガスが供給される。 In this control method of the gas purification device, when the device is stopped, the raw material gas is supplied from the raw material gas supply flow path to each adsorption tower which was the desorption step immediately before the device is stopped.
すなわち、装置の停止直前に脱着工程であった全吸着塔に原料ガスが供給されることにより当該吸着塔が昇圧されているため、全吸着塔の圧力が一層平均化される。この結果、複数の吸着塔間において不純物の分散度合いの差が抑制され、ガス精製装置の再起動時間が一層短縮される。 That is, since the adsorption tower is boosted by supplying the raw material gas to all the adsorption towers that were in the desorption step immediately before the device is stopped, the pressures of all the adsorption towers are further averaged. As a result, the difference in the degree of dispersion of impurities among the plurality of adsorption towers is suppressed, and the restart time of the gas purification apparatus is further shortened.
請求項1〜6記載の発明に係るガス精製装置、請求項7、8記載の発明に係る水素製造装置、請求項9〜14記載の発明に係るガス精製装置の制御方法は、上記構成としたので、ガス精製装置の再起動時に精製ガスが所定純度に到達するまでの時間を短縮できる。 The control method of the gas purification apparatus according to the inventions according to claims 1 to 6, the hydrogen production apparatus according to the inventions according to claims 7 and 8, and the gas purification apparatus according to the inventions according to claims 9 to 14 has the above configuration. Therefore, it is possible to shorten the time required for the refined gas to reach a predetermined purity when the gas purification apparatus is restarted.
[第1実施形態]
第1実施形態に係るPSA装置、及びそのPSA装置が適用された水素製造装置を図1〜図15を参照して説明する。
[First Embodiment]
The PSA apparatus according to the first embodiment and the hydrogen production apparatus to which the PSA apparatus is applied will be described with reference to FIGS. 1 to 15.
〈水素製造装置〉
水素製造装置10は、図1に示すように、炭化水素(都市ガス)から水蒸気改質した改質ガスを生成する改質器20と、改質ガスを圧縮する圧縮機30と、圧縮された改質ガスから不純物を除去して水素ガスを精製するPSA装置40と、を備えている。なお、PSA装置40が「ガス精製装置」に相当する。
<Hydrogen production equipment>
As shown in FIG. 1, the hydrogen production apparatus 10 is compressed by a reformer 20 that generates a reformed gas steam reformed from a hydrocarbon (city gas), a compressor 30 that compresses the reformed gas, and a compressor 30 that compresses the reformed gas. It is provided with a PSA device 40 for purifying hydrogen gas by removing impurities from the reformed gas. The PSA device 40 corresponds to a "gas refining device".
また、水素製造装置10は、圧縮機30の上流側、下流側でそれぞれ改質ガスから水分を分離・除去する昇圧前水分離部50、昇圧後水分離部60と、改質器20の後述する燃焼排ガスから水分を分離・除去する燃焼排ガス水分離部70と、を備えている。 Further, the hydrogen production apparatus 10 includes a pre-pressurized water separating section 50, a post-pressurized water separating section 60, and a reformer 20 described later, which separate and remove water from the reforming gas on the upstream side and the downstream side of the compressor 30, respectively. It is provided with a combustion exhaust gas water separation unit 70 that separates and removes water from the combustion exhaust gas.
なお、この水素製造装置10は、炭化水素原料から水素を製造するものであり、本実施形態では、炭化水素原料の一例としてメタンを主成分とする都市ガスが用いられる場合について説明する。 The hydrogen production apparatus 10 produces hydrogen from a hydrocarbon raw material, and in the present embodiment, a case where a city gas containing methane as a main component is used as an example of the hydrocarbon raw material will be described.
(改質器)
改質器20は、原料として供給される都市ガスと改質用の水とを混合しつつ加熱し、混合ガスを発生させる予熱流路と、水蒸気改質反応によって、混合ガスから水素を主成分とする改質ガスG1を生成する改質触媒層とを備えている。改質ガスG1には、水素、一酸化炭素、水蒸気、メタンが含まれている。
(Reformer)
The reformer 20 contains hydrogen as a main component from the mixed gas by a preheating flow path that heats the city gas supplied as a raw material and water for reforming while mixing and generates a mixed gas, and a steam reforming reaction. It is provided with a reforming catalyst layer for producing the reforming gas G1. The reformed gas G1 contains hydrogen, carbon monoxide, water vapor, and methane.
また、改質器20は、改質ガスG1に含まれる一酸化炭素と水蒸気とが反応して、水素と二酸化炭素とに変換された改質ガスG2を生成する(水性シフト反応が行われる)CO変成触媒層を備えている。改質ガスG2は、改質ガスG1に比べて一酸化炭素が低減される構成である。この改質ガスG2は、改質ガス排出管24を通じて排出される構成である。 Further, the reformer 20 reacts carbon monoxide contained in the reforming gas G1 with steam to generate the reforming gas G2 converted into hydrogen and carbon dioxide (an aqueous shift reaction is performed). It has a CO reforming catalyst layer. The reformed gas G2 has a configuration in which carbon monoxide is reduced as compared with the reformed gas G1. The reformed gas G2 is configured to be discharged through the reformed gas discharge pipe 24.
さらに、改質器20には、バーナーが配置された燃焼室22が設けられており、バーナーに都市ガス又はオフガスが燃料として供給され、燃焼室22で空気と混合されて燃焼され、燃焼排ガスがガス排出管26へ案内される構成である。なお、この燃焼熱によって、水蒸気改質反応が促進される構成である。 Further, the reformer 20 is provided with a combustion chamber 22 in which a burner is arranged, and city gas or off-gas is supplied to the burner as fuel, mixed with air in the combustion chamber 22 and burned, and the combustion exhaust gas is discharged. It is configured to be guided to the gas discharge pipe 26. The heat of combustion promotes the steam reforming reaction.
改質器20において生成された改質ガスは、図1に示すように、昇圧前水分離部50、圧縮機30、昇圧後水分離部60、及びPSA装置40をこの順番で流れる。つまり、ガスの流れ方向において、上流側から下流側に、改質器20、昇圧前水分離部50、圧縮機30、昇圧後水分離部60、及びPSA装置40がこの順番で配置されている。 As shown in FIG. 1, the reforming gas generated in the reformer 20 flows through the pre-pressurizing water separating unit 50, the compressor 30, the post-pressurizing water separating unit 60, and the PSA device 40 in this order. That is, in the gas flow direction, the reformer 20, the pre-boost water separation unit 50, the compressor 30, the post-boost water separation unit 60, and the PSA device 40 are arranged in this order from the upstream side to the downstream side. ..
(昇圧前水分離部)
昇圧前水分離部50には、改質器20から改質ガスG2を流入させる改質ガス排出管24の下流端が接続されている。昇圧前水分離部50の底部には水回収管52が接続され、昇圧前水分離部50の上部には連絡流路管54が接続されている。
(Water separation part before boosting)
The downstream end of the reformed gas discharge pipe 24 that allows the reformed gas G2 to flow in from the reformer 20 is connected to the pre-boost water separation unit 50. A water recovery pipe 52 is connected to the bottom of the pre-boost water separation unit 50, and a connecting flow path pipe 54 is connected to the upper part of the pre-boost water separation unit 50.
改質ガス排出管24上には、チラー56で冷却された水と改質ガスG2とを熱交換する熱交換器HE1が設けられている。 A heat exchanger HE1 that exchanges heat between the water cooled by the chiller 56 and the reformed gas G2 is provided on the reformed gas discharge pipe 24.
すなわち、改質ガスG2は、昇圧前水分離部50の上流の改質ガス排出管24に配置された熱交換器HE1において、冷却水との熱交換による冷却により水が凝縮されて分離され、昇圧前水分離部50の下部に水(液相)が貯留可能とされている。当該水(液相)は、水回収管52へ送出される構成である。改質ガスG2から水が凝縮された後の改質ガスG3は、連絡流路管54へ送出される構成である。 That is, the reforming gas G2 is separated by condensing water by cooling by heat exchange with the cooling water in the heat exchanger HE1 arranged in the reforming gas discharge pipe 24 upstream of the pre-pressurizing water separation unit 50. Water (liquid phase) can be stored in the lower part of the pre-pressurization water separation unit 50. The water (liquid phase) is sent to the water recovery pipe 52. The reformed gas G3 after the water is condensed from the reformed gas G2 is sent to the connecting flow path pipe 54.
なお、連絡流路管54上において、昇圧前水分離部50と圧縮機30との間には、バッファタンク58が配設されている。 A buffer tank 58 is arranged between the pre-boost water separation unit 50 and the compressor 30 on the connecting flow path pipe 54.
(圧縮機)
圧縮機30には、昇圧前水分離部50からの改質ガスG3が流れる連絡流路管54と、昇圧後水分離部60へ供給される改質ガスG3が圧縮された改質ガスG4が流れる連絡流路管32とが接続されている。圧縮機30は、昇圧前水分離部50から供給された改質ガスG3を圧縮し、圧縮された改質ガスG4を昇圧後水分離部60へ供給可能とされている。
(Compressor)
The compressor 30 contains a connecting flow path pipe 54 through which the reformed gas G3 from the pre-boost water separation unit 50 flows, and a reformed gas G4 in which the reformed gas G3 supplied to the post-boost water separation unit 60 is compressed. It is connected to the flowing communication flow path pipe 32. The compressor 30 compresses the reformed gas G3 supplied from the pre-pressurizing water separation unit 50, and can supply the compressed reformed gas G4 to the post-pressurizing water separation unit 60.
(昇圧後水分離部)
昇圧後水分離部60には、圧縮機30から改質ガスG4を流入させる連絡流路管32の下流端が接続されている。昇圧後水分離部60の底部には水回収管62が接続され、昇圧後水分離部60の上部には連絡流路管64が接続されている。
(Water separation part after boosting)
The downstream end of the connecting flow path pipe 32 into which the reformed gas G4 flows from the compressor 30 is connected to the water separation section 60 after boosting. A water recovery pipe 62 is connected to the bottom of the post-boost water separation unit 60, and a connecting flow path pipe 64 is connected to the upper part of the post-boost water separation unit 60.
連絡流路管32上には、チラー66で冷却された水と改質ガスG4とを熱交換する熱交換器HE2が設けられている。 A heat exchanger HE2 for heat exchange between the water cooled by the chiller 66 and the reforming gas G4 is provided on the connecting flow path pipe 32.
すなわち、改質ガスG4は、昇圧後水分離部60の上流の連絡流路管32に配置された熱交換器HE2において、冷却水との熱交換による冷却により水が凝縮されて分離され、昇圧後水分離部60の下部に水(液相)が貯留可能されている。当該水(液相)は、水回収管62へ送出される構成である。改質ガスG4から水が凝縮された後の改質ガスG5は、連絡流路管64へ送出される構成である。 That is, the reforming gas G4 is separated by condensing water by cooling by heat exchange with the cooling water in the heat exchanger HE2 arranged in the connecting flow path pipe 32 upstream of the water separation unit 60 after pressurization, and the pressure is increased. Water (liquid phase) can be stored in the lower part of the rear water separation unit 60. The water (liquid phase) is sent to the water recovery pipe 62. The reformed gas G5 after the water is condensed from the reformed gas G4 is sent to the connecting flow path pipe 64.
なお、連絡流路管64上において、昇圧後水分離部60とPSA装置40との間には、バッファタンク68が配設されている。 A buffer tank 68 is arranged between the boosted water separation unit 60 and the PSA device 40 on the connecting flow path pipe 64.
(PSA装置(概略))
PSA装置40には、昇圧後水分離部60からの改質ガスG5が流れる連絡流路管64の下流端と、精製された水素が送出される水素供給管42の上流端と、PSA装置40で分離されたオフガスが送出されるオフガス供給管44の上流端とが接続されている。さらに、PSA装置40には、内部の水素(ガス)圧力が過剰となった場合に、水素製造装置10の外部に水素を排出するベント管45の上流端が接続されている。
(PSA device (outline))
The PSA device 40 includes a downstream end of a connecting flow path pipe 64 through which the reformed gas G5 from the pressurized water separation unit 60 flows, an upstream end of a hydrogen supply pipe 42 to which purified hydrogen is delivered, and a PSA device 40. It is connected to the upstream end of the off-gas supply pipe 44 to which the off-gas separated by is sent out. Further, the PSA device 40 is connected to the upstream end of the vent pipe 45 that discharges hydrogen to the outside of the hydrogen production device 10 when the internal hydrogen (gas) pressure becomes excessive.
PSA装置40は、水素精製器として用いられるものである。このPSA装置40は、一対の吸着塔を備え、一方の吸着塔で吸着剤に不純物を吸着させる吸着工程を行い、他方の吸着塔で吸着剤に吸着した不純物を脱着させる脱着工程を行い、次に一方の吸着塔で脱着工程、他方の吸着塔で吸着工程を行う。これを周期的に繰り返すことで、改質ガスG5を水素と一酸化炭素を含む不純物(オフガスOG)とに連続的に分離して、精製された水素が水素供給管42に送出される構成である。 The PSA device 40 is used as a hydrogen purifier. The PSA device 40 includes a pair of adsorption towers, and one adsorption tower performs an adsorption step of adsorbing impurities on the adsorbent, and the other adsorption tower performs a desorption step of desorbing the impurities adsorbed on the adsorbent. In addition, one adsorption tower is used for the desorption step, and the other adsorption tower is used for the adsorption step. By repeating this periodically, the reformed gas G5 is continuously separated into hydrogen and impurities containing carbon monoxide (off-gas OG), and the purified hydrogen is sent to the hydrogen supply pipe 42. is there.
一方、オフガス供給管44は、改質器20の燃焼室22に連通している。また、オフガス供給管44上には、オフガスバッファタンク46が設けられている。したがって、オフガスOGは、オフガスバッファタンク46を介して改質器20の燃焼室22にバーナーの燃料として供給される構成である。 On the other hand, the off-gas supply pipe 44 communicates with the combustion chamber 22 of the reformer 20. An off-gas buffer tank 46 is provided on the off-gas supply pipe 44. Therefore, the off-gas OG is configured to be supplied as fuel for the burner to the combustion chamber 22 of the reformer 20 via the off-gas buffer tank 46.
なお、PSA装置40の詳細については、後述する。また、PSA装置40が「ガス精製装置」に相当する。 The details of the PSA device 40 will be described later. Further, the PSA device 40 corresponds to a "gas purification device".
(燃焼排ガス水分離部)
燃焼排ガス水分離部70には、改質器20の燃焼室22から燃焼排ガスを導くガス排出管26の下流端が接続されている。燃焼排ガス水分離部70の底部には水回収管72が接続され、燃焼排ガス水分離部70の上部にはガス排出管74が接続されている。
(Combustion exhaust gas water separation part)
The downstream end of the gas discharge pipe 26 that guides the combustion exhaust gas from the combustion chamber 22 of the reformer 20 is connected to the combustion exhaust gas water separation unit 70. A water recovery pipe 72 is connected to the bottom of the combustion exhaust gas water separation unit 70, and a gas discharge pipe 74 is connected to the upper part of the combustion exhaust gas water separation unit 70.
ガス排出管26上には、チラー76で冷却された水と燃焼排ガスとを熱交換する熱交換器HE3が設けられている。 A heat exchanger HE3 that exchanges heat between the water cooled by the chiller 76 and the combustion exhaust gas is provided on the gas discharge pipe 26.
すなわち、燃焼室22から排出される燃焼排ガスは、燃焼排ガス水分離部70の上流のガス排出管26に配置された熱交換器HE3において、冷却水との熱交換による冷却により水が凝縮されて分離され、燃焼排ガス水分離部70の下部に水(液相)が貯留可能とされている。当該水(液相)は、水回収管72へ送出される構成である。水が凝縮された後の燃焼排ガスは、ガス排出管74から外気中へ排出される構成である。 That is, the combustion exhaust gas discharged from the combustion chamber 22 is condensed by cooling by heat exchange with the cooling water in the heat exchanger HE3 arranged in the gas discharge pipe 26 upstream of the combustion exhaust gas water separation unit 70. It is separated and water (liquid phase) can be stored in the lower part of the combustion exhaust gas water separation section 70. The water (liquid phase) is sent to the water recovery pipe 72. The combustion exhaust gas after the water is condensed is discharged from the gas discharge pipe 74 into the outside air.
水回収管52、62、72の各々の下流端は、改質用水供給管80に接続されている。改質用水供給管80には、溶存イオン成分を除去するための水処理器(イオン交換樹脂)82が設けられている。また、改質用水供給管80には、外部水供給部84が接続されている。外部水供給部84から改質用水供給管80に、例えば純水または市水が供給される構成である。 The downstream ends of the water recovery pipes 52, 62, and 72 are connected to the reforming water supply pipe 80. The reforming water supply pipe 80 is provided with a water treatment device (ion exchange resin) 82 for removing the dissolved ion component. Further, an external water supply unit 84 is connected to the reforming water supply pipe 80. For example, pure water or city water is supplied from the external water supply unit 84 to the reforming water supply pipe 80.
さらに、改質用水供給管80には、ポンプP1が設けられている。昇圧前水分離部50、昇圧後水分離部60、燃焼排ガス水分離部70で分離された水、又は外部水供給部84から供給された水は、ポンプP1によって改質器20へ供給される構成である。 Further, the reforming water supply pipe 80 is provided with a pump P1. The water separated by the pre-boost water separation unit 50, the post-boost water separation unit 60, the combustion exhaust gas water separation unit 70, or the water supplied from the external water supply unit 84 is supplied to the reformer 20 by the pump P1. It is a composition.
(PSA装置(詳細))
PSA装置40の内部構造について図2を参照して詳細に説明する。
(PSA device (details))
The internal structure of the PSA device 40 will be described in detail with reference to FIG.
図2に示すように、PSA装置40は、それぞれ改質ガスG5の不純物を吸着させる吸着剤が配置された第1吸着塔102と、第2吸着塔104と、改質ガスG5を精製して製造された製品水素ガスを貯留する水素ガス貯留タンク106と、を有する。なお、水素ガス貯留タンク106が「精製ガス貯留タンク」に相当する。 As shown in FIG. 2, the PSA apparatus 40 purifies the first adsorption tower 102, the second adsorption tower 104, and the reformed gas G5, respectively, in which an adsorbent for adsorbing impurities of the reformed gas G5 is arranged. It has a hydrogen gas storage tank 106 for storing the manufactured product hydrogen gas. The hydrogen gas storage tank 106 corresponds to the “refined gas storage tank”.
また、第1吸着塔102、第2吸着塔104に充填される吸着剤には、例えば、ゼオライト、活性炭、活性アルミナ、シリカゲル等が考えられる。 Further, as the adsorbent filled in the first adsorption tower 102 and the second adsorption tower 104, for example, zeolite, activated carbon, activated alumina, silica gel and the like can be considered.
PSA装置40において、第1吸着塔102と第2吸着塔104の原料ガス(改質ガスG5)供給側には、一端に連絡流路管64に接続される原料ガス供給流路108と、原料ガス供給流路108の他端から分岐された原料ガス供給分岐流路110A、110Bと、原料ガス供給分岐流路110A、110Bにそれぞれ接続される共通流路112A、112Bと、が配設されている。 In the PSA apparatus 40, on the raw material gas (reformed gas G5) supply side of the first adsorption tower 102 and the second adsorption tower 104, a raw material gas supply flow path 108 connected to a connecting flow path pipe 64 at one end and a raw material Raw material gas supply branch flow paths 110A and 110B branched from the other end of the gas supply flow path 108 and common flow paths 112A and 112B connected to the raw material gas supply branch flow paths 110A and 110B, respectively, are arranged. There is.
すなわち、第1吸着塔102には、原料ガス供給流路108、原料ガス供給分岐流路110A、共通流路112Aを介して連絡流路管64から改質ガスG5が供給可能に構成されている。 That is, the first adsorption tower 102 is configured so that the reforming gas G5 can be supplied from the connecting flow path pipe 64 via the raw material gas supply flow path 108, the raw material gas supply branch flow path 110A, and the common flow path 112A. ..
同様に、第2吸着塔104には、原料ガス供給流路108、原料ガス供給分岐流路110B、共通流路112Bを介して連絡流路管64から改質ガスG5が供給可能に構成されている。 Similarly, the second adsorption tower 104 is configured so that the reformed gas G5 can be supplied from the connecting flow path pipe 64 via the raw material gas supply flow path 108, the raw material gas supply branch flow path 110B, and the common flow path 112B. There is.
また、原料ガス供給分岐流路110A、110Bには、それぞれ電磁開閉弁114A、114Bが配設されており、電磁開閉弁114A、114Bの開閉によって第1吸着塔102、第2吸着塔104と原料ガス供給流路108(連絡流路管64)とが連通又は遮断される構成である。 Further, electromagnetic on-off valves 114A and 114B are arranged in the raw material gas supply branch flow paths 110A and 110B, respectively, and the first suction tower 102 and the second suction tower 104 and the raw material are opened and closed by opening and closing the electromagnetic on-off valves 114A and 114B, respectively. The structure is such that the gas supply flow path 108 (communication flow path pipe 64) is communicated with or cut off.
PSA装置40において、第1吸着塔102と第2吸着塔104のオフガス排出側には、オフガス供給管44に一端が接続されたオフガス排出流路116と、オフガス排出流路116の他端で分岐されたオフガス排出分岐流路118A、118Bと、オフガス排出分岐流路118A、118Bがそれぞれ接続される共通流路112A、112Bと、が設けられている。なお、オフガス排出流路116が「オフガス流路」に相当する。 In the PSA device 40, on the off-gas discharge side of the first adsorption tower 102 and the second adsorption tower 104, an off-gas discharge flow path 116 having one end connected to the off-gas supply pipe 44 and a branch at the other end of the off-gas discharge flow path 116 The off-gas discharge branch flow paths 118A and 118B and the common flow paths 112A and 112B to which the off-gas discharge branch flow paths 118A and 118B are connected are provided. The off-gas discharge flow path 116 corresponds to the "off-gas flow path".
すなわち、第1吸着塔102から排出されたオフガスは、共通流路112A、オフガス排出分岐流路118A、オフガス排出流路116を介してオフガス供給管44に送出可能に構成されている。 That is, the off-gas discharged from the first adsorption tower 102 is configured to be able to be sent to the off-gas supply pipe 44 via the common flow path 112A, the off-gas discharge branch flow path 118A, and the off-gas discharge flow path 116.
同様に、第2吸着塔104から排出されたオフガスは、共通流路112B、オフガス排出分岐流路118B、オフガス排出流路116を介してオフガス供給管44に送出可能に構成されている。 Similarly, the off-gas discharged from the second adsorption tower 104 is configured to be able to be sent to the off-gas supply pipe 44 via the common flow path 112B, the off-gas discharge branch flow path 118B, and the off-gas discharge flow path 116.
なお、オフガス排出分岐流路118A、118Bには、それぞれ電磁開閉弁120A、120Bが配設されており、電磁開閉弁120A、120Bの開閉によって第1吸着塔102、第2吸着塔104とオフガス排出流路116(オフガス供給管44)とが連通又は遮断される構成である。 Electromagnetic on-off valves 120A and 120B are arranged in the off-gas discharge branch flow paths 118A and 118B, respectively, and the first suction tower 102 and the second suction tower 104 and off-gas discharge are discharged by opening and closing the electromagnetic on-off valves 120A and 120B, respectively. The structure is such that the flow path 116 (off gas supply pipe 44) is communicated with or cut off.
さらに、共通流路112Aと共通流路112Bは、連絡流路122で接続されている。 Further, the common flow path 112A and the common flow path 112B are connected by a connecting flow path 122.
したがって、第1吸着塔102と第2吸着塔104は、共通流路112A、連絡流路122、共通流路112Bを介して連通されている。 Therefore, the first suction tower 102 and the second suction tower 104 are communicated with each other via the common flow path 112A, the connecting flow path 122, and the common flow path 112B.
なお、連絡流路122上には、一対の電磁開閉弁124A、124Bが配設されており、一対の電磁開閉弁124A、124Bの開閉によって第1吸着塔102と第2吸着塔104とが連通又は遮断される構成である。 A pair of electromagnetic on-off valves 124A and 124B are arranged on the connecting flow path 122, and the first suction tower 102 and the second suction tower 104 communicate with each other by opening and closing the pair of electromagnetic on-off valves 124A and 124B. Or it is a configuration that is blocked.
第1吸着塔102、第2吸着塔104の精製ガス(製品水素ガス)の送出側には、水素ガス貯留タンク106に一端が接続された製品水素ガス送出流路126と、製品水素ガス送出流路126の他端が接続される製品水素ガス送出分岐流路128A、128Bと、製品水素ガス送出分岐流路128Aと第1吸着塔102とを連通させる共通流路130Aと、製品水素ガス送出分岐流路128Bと第2吸着塔104とを連通させる共通流路130Bと、が設けられている。 On the delivery side of the purified gas (product hydrogen gas) of the first adsorption tower 102 and the second adsorption tower 104, a product hydrogen gas delivery flow path 126 having one end connected to the hydrogen gas storage tank 106 and a product hydrogen gas delivery flow The product hydrogen gas delivery branch flow paths 128A and 128B to which the other end of the path 126 is connected, the common flow path 130A that communicates the product hydrogen gas delivery branch flow path 128A and the first adsorption tower 102, and the product hydrogen gas delivery branch. A common flow path 130B for communicating the flow path 128B and the second suction tower 104 is provided.
なお、製品水素ガス送出分岐流路128A、128B上には、それぞれ電磁開閉弁132A、132Bが配設されており、電磁開閉弁132A、132Bを開閉することにより、第1吸着塔102、第2吸着塔104と水素ガス貯留タンク106とが連通又は遮断される構成である。 Electromagnetic on-off valves 132A and 132B are arranged on the product hydrogen gas delivery branch flow paths 128A and 128B, respectively. By opening and closing the electromagnetic on-off valves 132A and 132B, the first adsorption towers 102 and 2 are provided. The adsorption tower 104 and the hydrogen gas storage tank 106 are communicated with each other or cut off.
また、共通流路130A、130B間には、両者を接続する連絡流路134が設けられている。連絡流路134の略中央には、局部的に縮径されたオリフィス136が設けられている。また、連絡流路134においてオリフィス136の両側には、それぞれ電磁開閉弁138A、138Bが配設されている。 Further, a connecting flow path 134 for connecting the common flow paths 130A and 130B is provided between the common flow paths 130A and 130B. A locally reduced diameter orifice 136 is provided substantially in the center of the connecting flow path 134. Further, electromagnetic on-off valves 138A and 138B are arranged on both sides of the orifice 136 in the connecting flow path 134, respectively.
したがって、電磁開閉弁138A、138Bを開閉することにより、第1吸着塔102と第2吸着塔104とが共通流路130A、連絡流路134(オリフィス136)、共通流路130Bを介して連通又は遮断される構成である。 Therefore, by opening and closing the electromagnetic on-off valves 138A and 138B, the first suction tower 102 and the second suction tower 104 communicate with each other via the common flow path 130A, the communication flow path 134 (orifice 136), and the common flow path 130B. It is a configuration that is blocked.
また、連絡流路134において電磁開閉弁138Aよりも共通流路130A側と電磁開閉弁138Bよりも共通流路130B側とを連通させた連絡流路140が設けられており、連絡流路140上にも一対の電磁開閉弁142A、142Bが配設されている。 Further, in the communication flow path 134, a communication flow path 140 is provided in which the common flow path 130A side of the electromagnetic on-off valve 138A and the common flow path 130B side of the electromagnetic on-off valve 138B are communicated with each other. Also, a pair of electromagnetic on-off valves 142A and 142B are arranged.
したがって、電磁開閉弁142A、142Bを開閉することにより、第1吸着塔102と第2吸着塔104とが連絡流路140を介して(オリフィス136を介さずに)連通又は遮断される構成である。 Therefore, by opening and closing the electromagnetic on-off valves 142A and 142B, the first suction tower 102 and the second suction tower 104 are communicated or cut off via the communication flow path 140 (without passing through the orifice 136). ..
水素ガス貯留タンク106の下流側には、製品水素ガス供給流路144の一端が接続されており、製品水素ガス供給流路144の他端が水素供給管42に接続されている。 One end of the product hydrogen gas supply flow path 144 is connected to the downstream side of the hydrogen gas storage tank 106, and the other end of the product hydrogen gas supply flow path 144 is connected to the hydrogen supply pipe 42.
製品水素ガス供給流路144上には、上流側からプレッシャーレギュレータ148、マスフロコントローラ150、電磁開閉弁152が配設されている。マスフロコントローラ150は省略しても良い。 A pressure regulator 148, a mass flow controller 150, and an electromagnetic on-off valve 152 are arranged on the product hydrogen gas supply flow path 144 from the upstream side. The mass flow controller 150 may be omitted.
プレッシャーレギュレータ148は、製品水素ガスを所定の圧力に調整して水素ガス利用者側に供給するものである。 The pressure regulator 148 adjusts the product hydrogen gas to a predetermined pressure and supplies it to the hydrogen gas user side.
マスフロコントローラ150は、製品水素ガスの流量を調整するものである。 The mass flow controller 150 adjusts the flow rate of the product hydrogen gas.
電磁開閉弁152は、水素ガス貯留タンク106と水素供給管42とを連通又は遮断させるものである。すなわち、製品水素ガスを水素ガス利用者側に供給可能又は供給不能(遮断)とするものである。 The electromagnetic on-off valve 152 communicates or shuts off the hydrogen gas storage tank 106 and the hydrogen supply pipe 42. That is, the product hydrogen gas can be supplied or cannot be supplied (cut off) to the hydrogen gas user side.
なお、製品水素ガス供給流路144においてプレッシャーレギュレータ148の上流側から分岐して、PSA装置40の外部のベント管45に接続されるベント流路154が設けられている。ベント流路154には、所定圧力以上の場合のみ開放される逆止(リリーフ)弁156が設けられている。 A vent flow path 154 is provided in the product hydrogen gas supply flow path 144, which branches from the upstream side of the pressure regulator 148 and is connected to the vent pipe 45 outside the PSA device 40. The vent flow path 154 is provided with a check valve 156 that is opened only when the pressure is equal to or higher than a predetermined pressure.
したがって、製品水素ガス供給流路144においてプレッシャーレギュレータ148の上流側の圧力が過剰となった場合に逆止弁156が開放され、製品水素ガスがベント流路154からベント管45を介して水素製造装置10の外部に排出される構成である。 Therefore, when the pressure on the upstream side of the pressure regulator 148 becomes excessive in the product hydrogen gas supply flow path 144, the check valve 156 is opened, and the product hydrogen gas is produced from the vent flow path 154 via the vent pipe 45. It is configured to be discharged to the outside of the device 10.
原料ガス供給流路108、第1吸着塔102、第2吸着塔104、製品水素ガス供給流路144には、それぞれ圧力センサ160、162、164、166が配設されている。 Pressure sensors 160, 162, 164, and 166 are arranged in the raw material gas supply flow path 108, the first adsorption tower 102, the second adsorption tower 104, and the product hydrogen gas supply flow path 144, respectively.
原料ガス供給流路108に配設された圧力センサ160によってPSA装置40に供給された原料ガス、すなわち改質ガスG5の圧力が検出される構成である。 The pressure sensor 160 arranged in the raw material gas supply flow path 108 detects the pressure of the raw material gas supplied to the PSA device 40, that is, the reformed gas G5.
また、第1吸着塔102、第2吸着塔104にそれぞれ配設された圧力センサ162、164によって第1吸着塔102、第2吸着塔104の内部圧力がそれぞれ検出される構成である。 Further, the internal pressures of the first suction tower 102 and the second suction tower 104 are detected by the pressure sensors 162 and 164 respectively arranged in the first suction tower 102 and the second suction tower 104, respectively.
さらに、製品水素ガス供給流路144においてプレッシャーレギュレータ148とマスフロコントローラ150との間に配設された圧力センサ166によってPSA装置40から供給された製品水素ガスの圧力が検出される構成である。 Further, the pressure of the product hydrogen gas supplied from the PSA device 40 is detected by the pressure sensor 166 arranged between the pressure regulator 148 and the mass flow controller 150 in the product hydrogen gas supply flow path 144.
(制御部)
PSA装置40は、PSA制御部170を有している。PSA制御部170は、図3に示すように、電磁開閉弁114A、114B、120A、120B、124A、124B、132A、132B、138A、138B、142A、142B、152(以下、「電磁開閉弁114A〜152」という)及び圧力センサ162、164と図示しない信号線で接続されており、後述する停止制御プログラムに沿って圧力センサ162、164の検出値等に基づいて各電磁開閉弁114A〜152を開閉制御するものである。
(Control unit)
The PSA device 40 has a PSA control unit 170. As shown in FIG. 3, the PSA control unit 170 includes electromagnetic on-off valves 114A, 114B, 120A, 120B, 124A, 124B, 132A, 132B, 138A, 138B, 142A, 142B, 152 (hereinafter, "electromagnetic on-off valves 114A to ..." It is connected to the pressure sensors 162 and 164 by a signal line (not shown), and opens and closes each electromagnetic on-off valve 114A to 152 based on the detected values of the pressure sensors 162 and 164 according to a stop control program described later. It controls.
なお、PSA制御部170及び電磁開閉弁114A〜152が「圧力維持手段」に相当する。 The PSA control unit 170 and the electromagnetic on-off valves 114A to 152 correspond to "pressure maintaining means".
PSA制御部170のハードウェア構成について説明する。 The hardware configuration of the PSA control unit 170 will be described.
図4に示すように、PSA制御部170は、CPU(CenTral Processing UniT:プロセッサ)172、ROM(Read Only Memory)174、RAM(Random Access Memory)176、ストレージ178、及びインタフェース180を含んで構成されている。各構成は、バス182を介して相互に通信可能に接続されている。 As shown in FIG. 4, the PSA control unit 170 includes a CPU (CenTral Processing UniT: processor) 172, a ROM (Read Only Memory) 174, a RAM (Random Access Memory) 176, a storage 178, and an interface 180. ing. Each configuration is communicably connected to each other via bus 182.
CPU172は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、CPU172は、ROM174又はストレージ178からプログラムを読み出し、RAM176を作業領域としてプログラムを実行する。CPU172は、ROM174又はストレージ178に記録されているプログラムに従って、上記各構成の制御および各種の演算処理を行う。 The CPU 172 is a central arithmetic processing unit that executes various programs and controls each unit. That is, the CPU 172 reads the program from the ROM 174 or the storage 178, and executes the program using the RAM 176 as a work area. The CPU 172 controls each of the above configurations and performs various arithmetic processes according to the program recorded in the ROM 174 or the storage 178.
ROM174は、各種プログラムおよび各種データを格納する。RAM176は、作業領域として一時的にプログラムまたはデータを記憶する。ストレージ178は、HDD(Hard Disk Drive)またはSSD(Solid STaTe Drive)により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、および各種データを格納する。 ROM 174 stores various programs and various data. The RAM 176 temporarily stores a program or data as a work area. The storage 178 is composed of an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid STaTe Drive), and stores various programs including an operating system and various data.
インタフェース180は、PSA制御部170が他の機器と接続するためのインタフェースである。 The interface 180 is an interface for the PSA control unit 170 to connect to other devices.
(作用)
次に、水素製造装置10及びPSA装置40の作用について説明する。先ず、水素製造装置10の作用について説明する。
(Action)
Next, the operations of the hydrogen production apparatus 10 and the PSA apparatus 40 will be described. First, the operation of the hydrogen production apparatus 10 will be described.
図1に示すように、水素製造装置10の改質器20へ供給された都市ガスは、予熱流路で改質用の水と混合されつつ加熱され、改質触媒層へ供給される。改質触媒層では、燃焼室22の燃焼排ガスからの熱を受け、水蒸気改質反応によって混合ガスから水素を主成分とする改質ガスG1が生成される。この改質ガスG1は、改質ガス流路を通ってCO変成触媒層へ供給される。CO変成触媒層では、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気が反応して、水素と二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が低減された改質ガスG2は、改質ガス排出管24へ送出される。 As shown in FIG. 1, the city gas supplied to the reformer 20 of the hydrogen production apparatus 10 is heated while being mixed with water for reforming in the preheating flow path, and is supplied to the reforming catalyst layer. In the reforming catalyst layer, the reforming gas G1 containing hydrogen as a main component is generated from the mixed gas by the steam reforming reaction by receiving the heat from the combustion exhaust gas of the combustion chamber 22. The reformed gas G1 is supplied to the CO transformation catalyst layer through the reformed gas flow path. In the CO transformation catalyst layer, carbon monoxide contained in the reformed gas reacts with water vapor and is converted into hydrogen and carbon dioxide, and the reformed gas G2 in which carbon monoxide is reduced is transferred to the reformed gas discharge pipe 24. It is sent.
この際、改質器20の燃焼室22では、供給された都市ガス又はオフガスと空気とが混合された気体がバーナーによって燃焼される。燃焼排ガスは、燃焼室22からガス排出管26を介して燃焼排ガス水分離部70へ供給される。図1に示すように、燃焼排ガスに含まれる水は、熱交換器HE3での熱交換により冷却されて凝縮され、燃焼排ガス水分離部70に貯留され、水回収管72へ送出される。水が分離された燃焼排ガスは、ガス排出管74から外気中へ排出される。 At this time, in the combustion chamber 22 of the reformer 20, the supplied city gas or a gas obtained by mixing off gas and air is burned by the burner. The combustion exhaust gas is supplied from the combustion chamber 22 to the combustion exhaust gas water separation unit 70 via the gas discharge pipe 26. As shown in FIG. 1, the water contained in the combustion exhaust gas is cooled and condensed by heat exchange in the heat exchanger HE3, stored in the combustion exhaust gas water separation unit 70, and sent to the water recovery pipe 72. The combustion exhaust gas from which water is separated is discharged from the gas discharge pipe 74 into the outside air.
一方、図1に示すように、改質ガスG2は、改質ガス排出管24を経て、昇圧前水分離部50へ供給される。昇圧前水分離部50では、熱交換器HE1での熱交換による冷却により凝縮された水が貯留され、水回収管52へ送出される。改質ガスG2から水が分離された改質ガスG3は、連絡流路管54からバッファタンク58を介して圧縮機30へ供給され、圧縮機30によって圧縮される。 On the other hand, as shown in FIG. 1, the reformed gas G2 is supplied to the pre-boost water separation unit 50 via the reformed gas discharge pipe 24. In the pre-boost water separation unit 50, the condensed water is stored by cooling by heat exchange in the heat exchanger HE1 and sent to the water recovery pipe 52. The reformed gas G3 from which water is separated from the reformed gas G2 is supplied from the connecting flow path pipe 54 to the compressor 30 via the buffer tank 58, and is compressed by the compressor 30.
改質ガスG3が圧縮された改質ガスG4は、連絡流路管32から昇圧後水分離部60へ供給される。昇圧後水分離部60では、熱交換器HE2での熱交換による冷却により凝縮された水が貯留され、水回収管62へ送出される。改質ガスG4から水が分離された改質ガスG5は、連絡流路管64からバッファタンク68を介してPSA装置40へ供給される。 The reformed gas G4 in which the reformed gas G3 is compressed is supplied from the connecting flow path pipe 32 to the water separation unit 60 after boosting. After boosting the pressure, the water separation unit 60 stores the condensed water by cooling by heat exchange in the heat exchanger HE2 and sends it to the water recovery pipe 62. The reformed gas G5 in which water is separated from the reformed gas G4 is supplied from the connecting flow path pipe 64 to the PSA device 40 via the buffer tank 68.
なお、昇圧前水分離部50、昇圧後水分離部60、燃焼排ガス水分離部70からそれぞれ水回収管52、62、72に送出された水は、改質用水供給管80に戻される。ポンプP1の駆動により、改質用水供給管80から改質器20に改質水として供給される。 The water sent from the pre-boost water separation unit 50, the post-boost water separation unit 60, and the combustion exhaust gas water separation unit 70 to the water recovery pipes 52, 62, and 72, respectively, is returned to the reforming water supply pipe 80. By driving the pump P1, the reforming water is supplied as reforming water from the reforming water supply pipe 80 to the reformer 20.
PSA装置40では、圧力スイング方式が採用されており、一対の吸着塔の一方では吸着剤に水素以外の不純物が吸着され、他方の吸着塔では吸着剤に吸着された不純物が脱着されている。PSA装置40では、この吸着工程と脱着工程をそれぞれの吸着塔で一定の周期で繰り返すことにより、改質ガスG3から連続的に水素と不純物が分離されて水素が精製される。 In the PSA device 40, a pressure swing method is adopted, in one of the pair of adsorption towers, impurities other than hydrogen are adsorbed on the adsorbent, and in the other adsorption tower, impurities adsorbed on the adsorbent are desorbed. In the PSA apparatus 40, by repeating this adsorption step and the desorption step in each adsorption tower at a fixed cycle, hydrogen and impurities are continuously separated from the reformed gas G3 to purify hydrogen.
続いて、PSA装置40の具体的動作について図5〜図15を参照して説明する。 Subsequently, the specific operation of the PSA device 40 will be described with reference to FIGS. 5 to 15.
図5は、第1吸着塔102、第2吸着塔104の工程と、電磁開閉弁114A〜152の開閉タイミングを記載したタイミングチャートと、その際の第1吸着塔102、104の圧力変化(実線が第1吸着塔102の圧力(圧力センサ162の検出値)、破線が第2吸着塔104の圧力(圧力センサ164の検出値)の変化)を模式的に示したものである。 FIG. 5 shows a timing chart showing the steps of the first suction tower 102 and the second suction tower 104, the opening / closing timing of the electromagnetic on-off valves 114A to 152, and the pressure change (solid line) of the first suction towers 102 and 104 at that time. Indicates the pressure of the first suction tower 102 (detected value of the pressure sensor 162), and the broken line schematically shows the change of the pressure of the second suction tower 104 (detected value of the pressure sensor 164).
(定格運転)
先ず、PSA装置40の定格運転について図5〜図11を参照して説明する。この場合には、PSA制御部170は、定格運転制御プログラムをストレージ178から読み出し、実行することにより、電磁開閉弁114A〜152の開閉制御を行うものである。
(Rated operation)
First, the rated operation of the PSA device 40 will be described with reference to FIGS. 5 to 11. In this case, the PSA control unit 170 controls the opening and closing of the electromagnetic on-off valves 114A to 152 by reading the rated operation control program from the storage 178 and executing it.
なお、水素製造装置10の改質器20及び圧縮機30は連続的に運転され、改質器20で製造され、圧縮機30で圧縮された改質ガスG5が連続的にPSA装置40に供給されている。 The reformer 20 and the compressor 30 of the hydrogen production apparatus 10 are continuously operated, and the reformer gas G5 produced by the reformer 20 and compressed by the compressor 30 is continuously supplied to the PSA apparatus 40. Has been done.
第1吸着塔102で吸着工程が、第2吸着塔104で脱着工程が開始される状態から説明する。なお、各電磁開閉弁の開閉は、PSA制御部170からの制御信号によって制御されている。 The suction step will be described from the state where the suction step is started in the first suction tower 102 and the desorption step is started in the second suction tower 104. The opening and closing of each electromagnetic on-off valve is controlled by a control signal from the PSA control unit 170.
図5及び図6に示すように、先ず、時刻T0において、電磁開閉弁114Aが開弁され、連絡流路管64から原料ガス供給流路108を介して第1吸着塔102に改質ガスG5が供給される。この際、第1吸着塔102の下流側に位置する電磁開閉弁132A、138A、142Aは全て閉弁している。この結果、第1吸着塔102内の圧力が上昇する(昇圧過程)。 As shown in FIGS. 5 and 6, first, at time T0, the electromagnetic on-off valve 114A is opened, and the reforming gas G5 is connected to the first adsorption tower 102 from the connecting flow path pipe 64 via the raw material gas supply flow path 108. Is supplied. At this time, all the electromagnetic on-off valves 132A, 138A, and 142A located on the downstream side of the first suction tower 102 are closed. As a result, the pressure inside the first adsorption tower 102 rises (pressurization process).
また、時刻T0において、電磁開閉弁120Bが開弁され、第2吸着塔104がオフガス排出流路116に連通される。これにより、第2吸着塔104からオフガス排出流路116を介してオフガス供給管44にオフガスOGが排出される。 Further, at time T0, the electromagnetic on-off valve 120B is opened, and the second suction tower 104 is communicated with the off-gas discharge flow path 116. As a result, the off-gas OG is discharged from the second adsorption tower 104 to the off-gas supply pipe 44 via the off-gas discharge flow path 116.
なお、図6において、PSA装置40の各流路のうち太線で記載されている部分が、ガスが流れている部分である。また、図6において、電磁開閉弁114A〜152を黒塗りで示した場合が閉弁状態を表し、電磁開閉弁114A〜152を白抜きで示した場合が開弁状態を表す。以下、他の図でも同様である。 In FIG. 6, the portion of each flow path of the PSA device 40 shown by the thick line is the portion through which the gas is flowing. Further, in FIG. 6, when the electromagnetic on-off valves 114A to 152 are shown in black, the valve closed state is shown, and when the electromagnetic on-off valves 114A to 152 are shown in white, the valve open state is shown. Hereinafter, the same applies to other figures.
次に、図5及び図7に示すように、第1吸着塔102内の圧力が十分に上昇し、吸着剤が不純物を十分に吸着して所定の純度の水素ガスが送出可能となった時刻T1で電磁開閉弁132Aを開弁する。これにより、第1吸着塔102と水素ガス貯留タンク106とを連通させ、第1吸着塔102で精製された精製水素ガスを水素ガス貯留タンク106に供給する(水素送出過程)。 Next, as shown in FIGS. 5 and 7, the time when the pressure in the first adsorption tower 102 sufficiently rises, the adsorbent sufficiently adsorbs impurities, and hydrogen gas of a predetermined purity can be delivered. The electromagnetic on-off valve 132A is opened at T1. As a result, the first adsorption tower 102 and the hydrogen gas storage tank 106 are communicated with each other, and the purified hydrogen gas purified by the first adsorption tower 102 is supplied to the hydrogen gas storage tank 106 (hydrogen delivery process).
なお、PSA装置40の定格運転中は、電磁開閉弁152は常時開弁されており、水素ガス貯留タンク106から送出された精製水素ガスは、プレッシャーレギュレータ148で所定圧力とされ、マスフロコントローラ150で所定流量とされた後、水素供給管42を介して水素ガス利用者側に供給される。 During the rated operation of the PSA device 40, the electromagnetic on-off valve 152 is always open, and the purified hydrogen gas sent from the hydrogen gas storage tank 106 is set to a predetermined pressure by the pressure regulator 148, and the mass flow controller 150 After the flow rate is set to a predetermined value, the hydrogen gas is supplied to the hydrogen gas user side via the hydrogen supply pipe 42.
さらに、図5及び図8に示すように、時刻T1から所定時間経過後の時刻T2で、電磁開閉弁138A、138Bを開放する。これにより、第1吸着塔102又は水素ガス貯留タンク106と第2吸着塔104とが、オリフィス136を介して連通する。これにより、第1吸着塔102又は水素ガス貯留タンク106から第2吸着塔104に精製された水素ガスが供給され、第2吸着塔104内の吸着剤に付着した不純物が水素ガスで除去され、オフガスとしてオフガス排出流路116からオフガス供給管44に排出される(パージ過程)。 Further, as shown in FIGS. 5 and 8, the electromagnetic on-off valves 138A and 138B are opened at the time T2 after the lapse of a predetermined time from the time T1. As a result, the first adsorption tower 102 or the hydrogen gas storage tank 106 and the second adsorption tower 104 communicate with each other via the orifice 136. As a result, purified hydrogen gas is supplied from the first adsorption tower 102 or the hydrogen gas storage tank 106 to the second adsorption tower 104, and impurities adhering to the adsorbent in the second adsorption tower 104 are removed by the hydrogen gas. It is discharged as off-gas from the off-gas discharge flow path 116 to the off-gas supply pipe 44 (purge process).
また、図5及び図9に示すように、時刻T2から所定時間経過後の時刻T3で、電磁開閉弁120Bが閉弁される。すなわち、第2吸着塔104とオフガス排出流路116との連通が遮断される。これにより、第2吸着塔104では、オリフィス136から水素ガスが供給される一方、オフガスの排出が停止されるため、内部の圧力が上昇する(排気停止過程)。 Further, as shown in FIGS. 5 and 9, the electromagnetic on-off valve 120B is closed at the time T3 after the lapse of a predetermined time from the time T2. That is, the communication between the second adsorption tower 104 and the off-gas discharge flow path 116 is cut off. As a result, in the second adsorption tower 104, while hydrogen gas is supplied from the orifice 136, the discharge of off-gas is stopped, so that the internal pressure rises (exhaust stop process).
さらに、図5及び図10に示すように、時刻T3から所定時間経過後の時刻T4で電磁開閉弁114A、132A、138A、138Bが閉弁される。これにより、第1吸着塔102が原料ガス供給流路108と遮断されると共に、水素ガス貯留タンク106及びオリフィス136と遮断される。 Further, as shown in FIGS. 5 and 10, the electromagnetic on-off valves 114A, 132A, 138A, and 138B are closed at the time T4 after the lapse of a predetermined time from the time T3. As a result, the first adsorption tower 102 is cut off from the raw material gas supply flow path 108, and is also cut off from the hydrogen gas storage tank 106 and the orifice 136.
これにより、第1吸着塔102に改質ガスが供給されなくなると共に、第1吸着塔102から水素ガス貯留タンク106に精製された水素ガスが送出されることも停止される。 As a result, the reformed gas is no longer supplied to the first adsorption tower 102, and the refined hydrogen gas is also stopped from being sent from the first adsorption tower 102 to the hydrogen gas storage tank 106.
また、第1吸着塔102と第2吸着塔104とのオリフィス136介しての連通も遮断される。 Further, the communication between the first suction tower 102 and the second suction tower 104 via the orifice 136 is also cut off.
このタイミングで電磁開閉弁124A、124Bと電磁開閉弁142A、142Bが開弁される。これにより、第1吸着塔102の上流側と第2吸着塔104の上流側、第1吸着塔102の下流側と第2吸着塔104の下流側が連通される。 At this timing, the electromagnetic on-off valves 124A and 124B and the electromagnetic on-off valves 142A and 142B are opened. As a result, the upstream side of the first suction tower 102 and the upstream side of the second suction tower 104, the downstream side of the first suction tower 102 and the downstream side of the second suction tower 104 are communicated with each other.
このように、第1吸着塔102と第2吸着塔104がオリフィス136を介さずに上流側と下流側で連通されることにより、圧力が均等化される(均圧工程)。 In this way, the pressure is equalized by communicating the first suction tower 102 and the second suction tower 104 on the upstream side and the downstream side without passing through the orifice 136 (pressure equalization step).
さらに、図5及び図11に示すように、時刻T4から所定時間経過後の時刻T5で、電磁開閉弁124A、124Bと電磁開閉弁142A、142Bが閉弁され、第1吸着塔102と第2吸着塔104との連通が遮断される。 Further, as shown in FIGS. 5 and 11, at the time T5 after a predetermined time elapses from the time T4, the electromagnetic on-off valves 124A and 124B and the electromagnetic on-off valves 142A and 142B are closed, and the first suction tower 102 and the second suction tower 102 and the second are closed. Communication with the suction tower 104 is cut off.
同時に、電磁開閉弁114Bが開弁され、第2吸着塔104と原料ガス供給流路108とが連通され、連絡流路管64から原料ガス供給流路108を介して第2吸着塔104に改質ガスG5が供給される。 At the same time, the electromagnetic on-off valve 114B is opened, the second suction tower 104 and the raw material gas supply flow path 108 are communicated with each other, and the communication flow path pipe 64 is changed to the second suction tower 104 via the raw material gas supply flow path 108. Quality gas G5 is supplied.
また、電磁開閉弁120Aが開弁され、第1吸着塔102とオフガス排出流路116とが連通され、第1吸着塔102からオフガス排出流路116を介してオフガス供給管44にオフガスが排出される。 Further, the electromagnetic on-off valve 120A is opened, the first suction tower 102 and the off-gas discharge flow path 116 are communicated with each other, and the off-gas is discharged from the first suction tower 102 to the off-gas supply pipe 44 via the off-gas discharge flow path 116. To
以下、時刻T0から時刻T5までのタイミングと同様に、時刻T5から時刻T10までのタイミングで電磁開閉弁の開閉制御が行われることにより、第1吸着塔102で脱着工程と均圧工程が行われ、第2吸着塔104で吸着工程と均圧工程が行われる。これは、吸着塔を入れ替えただけで動作は同様であるので詳細な説明を省略する。 Hereinafter, similarly to the timing from time T0 to time T5, the opening / closing control of the electromagnetic on-off valve is performed at the timing from time T5 to time T10, so that the desorption step and the pressure equalizing step are performed in the first suction tower 102. , The suction step and the pressure equalizing step are performed in the second suction tower 104. Since the operation is the same only by replacing the adsorption tower, detailed description thereof will be omitted.
この後は、第1吸着塔102と第2吸着塔104を切換ながら、この制御を繰り返していく。 After that, this control is repeated while switching between the first suction tower 102 and the second suction tower 104.
なお、このPSA装置40には、図5に示すように、定格運転中の第1吸着塔102、第2吸着塔104の最大圧力値よりも少し高い圧力に第1閾値圧力Th1が設定されている。 As shown in FIG. 5, in the PSA device 40, the first threshold pressure Th1 is set to a pressure slightly higher than the maximum pressure values of the first suction tower 102 and the second suction tower 104 during the rated operation. There is.
これは、PSA装置40の定格運転期間中に、何らかの異常により第1吸着塔102、第2吸着塔104の圧力が第1閾値圧力Th1よりも高まった場合には、逆止弁156が開弁されることにより、水素ガス貯留タンク106からベント流路154、ベント管45を介して水素製造装置10の外部に水素が排出される構成とされている。 This is because the check valve 156 opens when the pressure of the first suction tower 102 and the second suction tower 104 becomes higher than the first threshold pressure Th1 due to some abnormality during the rated operation period of the PSA device 40. As a result, hydrogen is discharged from the hydrogen gas storage tank 106 to the outside of the hydrogen production apparatus 10 via the vent flow path 154 and the vent pipe 45.
また、PSA装置40には、後述する停止処理時に使用するために、定格運転中の第1吸着塔102、第2吸着塔104の最大圧力値よりも少し低い圧力(例えば、最大圧力値の90%程度)に第2閾値圧力Th2が設定されている。この第2閾値圧力Th2が「第2所定値」に相当する。 Further, the PSA device 40 has a pressure slightly lower than the maximum pressure values of the first suction tower 102 and the second suction tower 104 during the rated operation (for example, the maximum pressure value of 90) for use during the stop processing described later. The second threshold pressure Th2 is set to (about%). This second threshold pressure Th2 corresponds to the "second predetermined value".
なお、「PSA装置の定格運転」とは、第1吸着塔102と第2吸着塔104の一方が吸着工程を行い、他方が脱着工程を行い、次に一方が脱着工程を行い、他方が吸着工程を行うことを繰り返し行う運転のことをいう。本実施形態のように吸着塔(吸着工程と脱着工程)を切り換える際に、均圧工程を挟むものも含む。また、各工程の切換は、時間制御、圧力制御、時間圧力併用制御のいずれでも良い。 In the "rated operation of the PSA device", one of the first suction tower 102 and the second suction tower 104 performs a suction step, the other performs a desorption step, then one performs a desorption step, and the other sucks. It refers to the operation of repeating the process. When switching the adsorption tower (adsorption step and desorption step) as in the present embodiment, the one that sandwiches the pressure equalizing step is also included. Further, the switching of each process may be any of time control, pressure control, and time pressure combined control.
(停止信号入力時)(停止制御時)
次に、定格運転中にPSA装置40を停止させる場合について、図12〜図15を参照して説明する。なお、本実施形態において「PSA装置40の停止」とは、PSA装置40の電源がOFFされて、電磁開閉弁114A〜152が切換不可とされた状態のことを意味する。また、本実施形態において、「PSA装置40を停止させる際」とは、PSA装置40のPSA制御部170に停止信号が入力されてから、PSA装置40が停止されるまでの期間をさす。
(At the time of stop signal input) (At the time of stop control)
Next, a case where the PSA device 40 is stopped during the rated operation will be described with reference to FIGS. 12 to 15. In the present embodiment, "stopping the PSA device 40" means a state in which the power of the PSA device 40 is turned off and the electromagnetic on-off valves 114A to 152 cannot be switched. Further, in the present embodiment, "when stopping the PSA device 40" refers to a period from when a stop signal is input to the PSA control unit 170 of the PSA device 40 until the PSA device 40 is stopped.
検査時等、PSA装置40を停止させる必要が生じた場合には、水素製造装置10の図示しない制御部からPSA装置40のPSA制御部170に停止信号が入力される。 When it becomes necessary to stop the PSA device 40, such as during an inspection, a stop signal is input from a control unit (not shown) of the hydrogen production device 10 to the PSA control unit 170 of the PSA device 40.
PSA制御部170では、停止信号が入力されると、停止制御プログラムを起動させる。 When the stop signal is input, the PSA control unit 170 activates the stop control program.
PSA制御部170では、停止制御プログラムに基づいて、図13に示すように、停止信号入力タイミング(図13、時刻T11参照)で電磁開閉弁152に閉弁信号を出力する(図12、ステップS102(以下、「図12、」を省略する))。これにより、電磁開閉弁152が閉弁され、PSA装置40(水素ガス貯留タンク106、製品水素ガス供給流路144)から、水素供給管42を介しての水素ガス利用者側への水素ガスの供給が停止される(図14参照)。 Based on the stop control program, the PSA control unit 170 outputs a valve closing signal to the electromagnetic on-off valve 152 at the stop signal input timing (see FIG. 13, time T11) as shown in FIG. 13 (FIG. 12, step S102). (Hereinafter, "FIG. 12," is omitted). As a result, the electromagnetic on-off valve 152 is closed, and the hydrogen gas from the PSA device 40 (hydrogen gas storage tank 106, product hydrogen gas supply flow path 144) to the hydrogen gas user side via the hydrogen supply pipe 42 is released. The supply is stopped (see FIG. 14).
続いて、PSA制御部170では、第1吸着塔102、第2吸着塔104のいずれかが吸着工程中か判定する(ステップS104)。例えば、PSA制御部170では、電磁開閉弁114A、又は電磁開閉弁114Bのいずれか一方が開弁されているか否かに基いて判定する。 Subsequently, the PSA control unit 170 determines whether any of the first adsorption tower 102 and the second adsorption tower 104 is in the adsorption step (step S104). For example, the PSA control unit 170 determines based on whether or not either the electromagnetic on-off valve 114A or the electromagnetic on-off valve 114B is opened.
すなわち、電磁開閉弁114Aが開弁されていれば第1吸着塔102が吸着工程中であり、電磁開閉弁114Bが開弁されていれば、第2吸着塔104が吸着工程中であると判定する。 That is, if the electromagnetic on-off valve 114A is opened, it is determined that the first suction tower 102 is in the suction process, and if the electromagnetic on-off valve 114B is opened, it is determined that the second suction tower 104 is in the suction process. To do.
一方、電磁開閉弁114A、114Bのいずれも閉弁されている場合には、均圧工程中であると判定する(ステップS104でNO)。 On the other hand, when both the electromagnetic on-off valves 114A and 114B are closed, it is determined that the pressure equalizing step is in progress (NO in step S104).
第1吸着塔102、第2吸着塔104のいずれか一方が吸着工程中の場合(ステップS104でYES)には、吸着工程中の吸着塔の内部圧力(圧力センサ162又は圧力センサ164の検出値)が第2閾値圧力Th2以上であるか否かを判定する(ステップS106)。本実施形態では、電磁開閉弁114Aが開弁されていたため、第1吸着塔102の内部圧力が第2閾値圧力Th2以上であるか否かを判定する。 When either one of the first suction tower 102 and the second suction tower 104 is in the suction step (YES in step S104), the internal pressure of the suction tower during the suction step (detected value of the pressure sensor 162 or the pressure sensor 164). ) Is equal to or higher than the second threshold pressure Th2 (step S106). In the present embodiment, since the electromagnetic on-off valve 114A has been opened, it is determined whether or not the internal pressure of the first suction tower 102 is equal to or higher than the second threshold pressure Th2.
第1吸着塔102の内部圧力が第2閾値圧力Th2未満の場合(ステップS106でNO)には、第2閾値圧力Th2となるまで定格運転を継続する(電磁開閉弁152を除く)。 When the internal pressure of the first suction tower 102 is less than the second threshold pressure Th2 (NO in step S106), the rated operation is continued until the second threshold pressure Th2 is reached (excluding the electromagnetic on-off valve 152).
この停止制御では、後述するように、第1吸着塔102、第2吸着塔104を外部と遮断して内部圧力を所定圧力P0以上となるように維持するものであるため、後述するように均圧化した場合に第1吸着塔102、第2吸着塔104の内部圧力が所定圧力P0となるように、吸着工程側の吸着塔の内部圧力が所定圧力P0以上の第2閾値圧力Th2以上となるまで吸着工程を継続する。 In this stop control, as described later, the first suction tower 102 and the second suction tower 104 are shut off from the outside to maintain the internal pressure so as to be equal to or higher than the predetermined pressure P0. The internal pressure of the adsorption tower on the adsorption process side is the second threshold pressure Th2 or more of the predetermined pressure P0 or more so that the internal pressure of the first adsorption tower 102 and the second adsorption tower 104 becomes the predetermined pressure P0 when compressed. Continue the adsorption process until it becomes.
なお、所定圧力P0が「第1所定値」に相当する。 The predetermined pressure P0 corresponds to the "first predetermined value".
ここで、第2閾値圧力Th2とは、例えば、定格運転時の吸圧工程中における吸着塔の内部圧力の最大値の90%である。 Here, the second threshold pressure Th2 is, for example, 90% of the maximum value of the internal pressure of the suction tower during the pressure absorption step during the rated operation.
すなわち、第1吸着塔102の内部圧力が第2閾値圧力Th2未満の場合には、定格運転を継続する。 That is, when the internal pressure of the first suction tower 102 is less than the second threshold pressure Th2, the rated operation is continued.
一方、第1吸着塔102の内部圧力が第2閾値圧力Th2以上となった場合(ステップS106でYES)には、定格運転を停止する(図13、時刻T12参照)。具体的には、電磁開閉弁114A、132Aに閉弁信号を出力することにより閉弁させ、第1吸着塔102と原料ガス供給流路108、水素ガス貯留タンク106とを遮断する。また、電磁開閉弁120Bに閉弁信号を出力して閉弁させることにより、第2吸着塔104とオフガス排出流路116とを遮断する(ステップS108)。 On the other hand, when the internal pressure of the first suction tower 102 becomes the second threshold pressure Th2 or more (YES in step S106), the rated operation is stopped (see FIG. 13, time T12). Specifically, the electromagnetic on-off valves 114A and 132A are closed by outputting a valve closing signal, and the first adsorption tower 102, the raw material gas supply flow path 108, and the hydrogen gas storage tank 106 are shut off. Further, by outputting a valve closing signal to the electromagnetic on-off valve 120B to close the valve, the second suction tower 104 and the off-gas discharge flow path 116 are shut off (step S108).
すなわち、第1吸着塔102、第2吸着塔104を外部と遮断する。 That is, the first adsorption tower 102 and the second adsorption tower 104 are shielded from the outside.
この際、オリフィス136を介して第1吸着塔102と第2吸着塔104を連通させる電磁開閉弁138A、138Bが開弁されている場合には、同様に電磁開閉弁138A、138Bに閉弁信号を出力して閉弁させる。 At this time, when the electromagnetic on-off valves 138A and 138B that communicate the first suction tower 102 and the second suction tower 104 via the orifice 136 are opened, the valve closing signals are similarly sent to the electromagnetic on-off valves 138A and 138B. Is output to close the valve.
続いて、PSA制御部170は、均圧工程用の電磁開閉弁に開弁信号を出力する(ステップS110)。本実施形態では、電磁開閉弁124A、124B、142A、142Bを開弁させることで、第1吸着塔102と第2吸着塔104とを連通させる。これにより、吸着工程であった第1吸着塔102と脱着工程であった第2吸着塔104との圧力を平均化(均圧)する(図15参照)。 Subsequently, the PSA control unit 170 outputs a valve opening signal to the electromagnetic on-off valve for the pressure equalizing step (step S110). In the present embodiment, the electromagnetic on-off valves 124A, 124B, 142A, and 142B are opened to communicate the first suction tower 102 and the second suction tower 104. As a result, the pressures of the first suction tower 102, which was the suction step, and the second suction tower 104, which was the desorption step, are averaged (equalized) (see FIG. 15).
本実施形態では、第1吸着塔102の圧力を均圧工程時に所定圧力P0以上となるように、所定圧力P0よりも高い第2閾値圧力Th2まで到達させた後、第1吸着塔102と第2吸着塔104を外部と遮断して均圧化している。したがって、均圧化された場合に、第1吸着塔102、第2吸着塔104が所定圧力P0以上とすることができる。 In the present embodiment, the pressure of the first suction tower 102 is brought to a second threshold pressure Th2 higher than the predetermined pressure P0 so as to be equal to or higher than the predetermined pressure P0 during the pressure equalization step, and then the first suction tower 102 and the first suction tower 102 and the first suction tower 102. 2 The suction tower 104 is shielded from the outside to equalize the pressure. Therefore, when the pressure is equalized, the first suction tower 102 and the second suction tower 104 can have a predetermined pressure P0 or more.
均圧工程を所定時間行った後、PSA制御部170は、時刻T13で電磁開閉弁124A、124B、142A、142Bに閉弁信号を出力する(ステップS112)。 After performing the pressure equalizing step for a predetermined time, the PSA control unit 170 outputs a valve closing signal to the electromagnetic on-off valves 124A, 124B, 142A, 142B at time T13 (step S112).
このタイミングで、PSA制御部170は、水素製造装置10の制御部に停止完了信号を出力する(ステップS114)。水素製造装置10の制御部は、停止完了信号の受信により、改質器20、圧縮機30の運転を停止する。すなわち、PSA装置40に対する改質ガスG5の供給を停止する。 At this timing, the PSA control unit 170 outputs a stop completion signal to the control unit of the hydrogen production apparatus 10 (step S114). The control unit of the hydrogen production apparatus 10 stops the operation of the reformer 20 and the compressor 30 by receiving the stop completion signal. That is, the supply of the reformed gas G5 to the PSA device 40 is stopped.
なお、ステップS104において、第1吸着塔102及び第2吸着塔104とのいずれもが吸着工程中ではないと判定された場合(ステップS104でYES)には、均圧工程中であるとして均圧工程が完了するまで待機する(ステップS116でNO)。 If it is determined in step S104 that neither the first adsorption tower 102 nor the second adsorption tower 104 is in the adsorption step (YES in step S104), it is considered that the pressure equalization step is in progress. Wait until the process is completed (NO in step S116).
均圧工程の処理時間が経過する(ステップS116でYES)と、PSA制御部170は電磁開閉弁124A、124B、142A、142Bに閉弁信号を出力し、均圧工程を終了させる(ステップS112)。 When the processing time of the pressure equalizing step elapses (YES in step S116), the PSA control unit 170 outputs a valve closing signal to the electromagnetic on-off valves 124A, 124B, 142A, 142B, and ends the pressure equalizing step (step S112). ..
なお、この状態は、PSA制御部170にPSA装置40の駆動信号が入力されるまで維持される。換言すれば、PSA装置40が再起動されるまで、第1吸着塔102と第2吸着塔104との締切状態が維持される。 This state is maintained until the drive signal of the PSA device 40 is input to the PSA control unit 170. In other words, the deadline state of the first suction tower 102 and the second suction tower 104 is maintained until the PSA device 40 is restarted.
さらに、このようにして停止されたPSA装置40が再起動される場合には、PSA制御部170は、電磁開閉弁114Bに開弁信号を出力し、停止直前に脱着工程であった吸着塔、本実施形態では第2吸着塔104が吸着工程(第1吸着塔102が脱着工程)で運転を再開するようにしている。 Further, when the PSA device 40 stopped in this way is restarted, the PSA control unit 170 outputs a valve opening signal to the electromagnetic on-off valve 114B, and the suction tower, which was in the attachment / detachment step immediately before the stop, In the present embodiment, the second suction tower 104 restarts the operation in the suction step (the first suction tower 102 is the desorption step).
これは、停止直前に脱着工程であった第2吸着塔104は、不純物が除去された状態で停止されていたため、停止直前に吸着工程であった第1吸着塔102よりも不純物が少ない状態であること、及び均圧工程によって第1吸着塔102で精製された水素が含有されているため、この水素を製品水素として利用するためである。 This is because the second adsorption tower 104, which was in the desorption step immediately before the stop, was stopped in a state where impurities were removed, so that the impurities were less than those in the first adsorption tower 102, which was the adsorption step immediately before the stop. This is because the hydrogen purified in the first adsorption tower 102 by the pressure equalizing step is contained, and this hydrogen is used as the product hydrogen.
なお、停止直前にいずれの吸着塔が脱着工程であったかは、PSA制御部170に記憶されている。 The PSA control unit 170 stores which adsorption tower was in the desorption step immediately before the stop.
(効果)
このように、PSA装置40では、定格運転中に停止信号が入力した際、電磁開閉弁152を直ちに閉弁させることにより、水素ガス利用者側への製品水素ガスの送出を直ちに停止することができる。
(effect)
In this way, in the PSA device 40, when a stop signal is input during the rated operation, the electromagnetic on-off valve 152 is immediately closed to immediately stop the delivery of the product hydrogen gas to the hydrogen gas user side. it can.
また、PSA装置40では、運転停止時に第1吸着塔102、第2吸着塔104と外部(原料ガス供給流路108、水素ガス貯留タンク106、オフガス排出流路116)との連通が遮断されるため、停止中に第1吸着塔102、第2吸着塔104の内部圧力が維持される。すなわち、PSA装置40の停止中に第1吸着塔102、第2吸着塔104の内部圧力が低下することによって、第1吸着塔102、第2吸着塔104の吸着剤に付着した不純物が拡散し、PSA装置40の再起動時に所定純度の水素ガスを精製するまでの時間(再起動時間)が長期化することを防止又は抑制することができる。 Further, in the PSA device 40, the communication between the first adsorption tower 102 and the second adsorption tower 104 and the outside (raw material gas supply flow path 108, hydrogen gas storage tank 106, off gas discharge flow path 116) is cut off when the operation is stopped. Therefore, the internal pressures of the first suction tower 102 and the second suction tower 104 are maintained during the stoppage. That is, when the internal pressures of the first adsorption tower 102 and the second adsorption tower 104 decrease while the PSA device 40 is stopped, the impurities adhering to the adsorbents of the first adsorption tower 102 and the second adsorption tower 104 diffuse. , It is possible to prevent or suppress a long time (restart time) until the hydrogen gas having a predetermined purity is purified when the PSA apparatus 40 is restarted.
特に、PSA装置40では、定格運転中に停止信号が入力された場合、均圧工程中でなければ、吸着工程中の吸着塔が第2閾値圧力Th2以上となるまで定格運転(吸着工程・脱着工程)を継続させた後、各吸着塔を外部と遮断するものである。 In particular, in the PSA device 40, when a stop signal is input during the rated operation, the rated operation (adsorption process / desorption) is performed until the adsorption tower during the adsorption process reaches the second threshold pressure Th2 or more unless the pressure equalization process is in progress. After continuing the step), each adsorption tower is shut off from the outside.
すなわち、PSA装置40では、吸着工程中の吸着塔の内部圧力を第2閾値圧力Th2まで上昇させた後、各吸着塔を外部と遮断するため、停止中に吸着塔の内部圧力を一層高めた状態が維持される。これにより、PSA装置40の停止中に吸着塔の吸着剤に付着した不純物が拡散することが抑制される。 That is, in the PSA device 40, after raising the internal pressure of the suction tower during the suction step to the second threshold pressure Th2, each suction tower is shut off from the outside, so that the internal pressure of the suction tower is further increased during the stop. The state is maintained. As a result, impurities adhering to the adsorbent in the adsorption tower are suppressed from diffusing while the PSA device 40 is stopped.
PSA装置40は、各吸着塔を外部と遮断した後に電磁開閉弁124A、124B、142A、142Bを開弁することで、第1吸着塔102と第2吸着塔104とをそれぞれ上流側、下流側で連通させて均圧化している。これにより、相対的に圧力が低い脱着工程側の吸着塔の内部圧力を上昇させ、当該吸着塔の吸着剤に付着した不純物の拡散が一層抑制される。すなわち、PSA装置40の再起動時に吸着剤に付着した不純物を除去して所定の純度の製品水素ガスを精製するまでの時間(再起動時間)を短縮することができる。 The PSA device 40 opens the electromagnetic on-off valves 124A, 124B, 142A, and 142B after shutting off each suction tower from the outside, so that the first suction tower 102 and the second suction tower 104 are on the upstream side and the downstream side, respectively. The pressure is equalized by communicating with. As a result, the internal pressure of the adsorption tower on the desorption step side, which has a relatively low pressure, is increased, and the diffusion of impurities adhering to the adsorbent of the adsorption tower is further suppressed. That is, it is possible to shorten the time (restart time) until the impurities adhering to the adsorbent are removed when the PSA device 40 is restarted to purify the product hydrogen gas having a predetermined purity.
特に、均圧工程前に、吸着工程中であった第1吸着塔102の圧力を所定圧力P0以上である第2閾値圧力Th2以上としているため、均圧工程によって第1吸着塔102と脱着工程中であった第2吸着塔104を所定の圧力P0以上に確実にすることができ、当該吸着塔の吸着剤に付着した不純物の拡散が一層抑制される。すなわち、PSA装置40の再起動時間を一層短縮することができる。 In particular, since the pressure of the first suction tower 102 that was in the suction step before the pressure equalization step is set to the second threshold pressure Th2 or more, which is a predetermined pressure P0 or more, the pressure equalization step is used to attach / detach the first suction tower 102 to the first suction tower 102. The second adsorption tower 104, which was inside, can be ensured to have a predetermined pressure P0 or higher, and the diffusion of impurities adhering to the adsorbent of the adsorption tower is further suppressed. That is, the restart time of the PSA device 40 can be further shortened.
また、第1吸着塔102で精製された水素ガスを第2吸着塔104に移動させることで、PSA装置40の再起動時に吸着工程で開始される第2吸着塔104から水素ガス貯留タンク106に移動させられた水素を供給できる。すなわち、PSA装置40の停止時に吸着工程であった第1吸着塔102で精製された水素を外部に排出することなく、製品として利用することができる。 Further, by moving the hydrogen gas purified in the first adsorption tower 102 to the second adsorption tower 104, the hydrogen gas storage tank 106 is transferred from the second adsorption tower 104, which is started in the adsorption step when the PSA device 40 is restarted. It can supply the transferred hydrogen. That is, the hydrogen purified in the first adsorption tower 102, which was the adsorption step when the PSA device 40 was stopped, can be used as a product without being discharged to the outside.
なお、PSA装置40に停止信号が入力されたのが均圧処理中の場合には、電磁開閉弁152を直ちに閉弁させることにより水素ガス利用者側への製品水素ガスの送出を直ちに停止するだけで、均圧工程終了まで運転する(あるいは、吸着工程を行っても良い)。すなわち、均圧工程中は、各吸着塔は外部と遮断されており内部圧力が維持されているためである。 When the stop signal is input to the PSA device 40 during the pressure equalization process, the electromagnetic on-off valve 152 is immediately closed to immediately stop the delivery of the product hydrogen gas to the hydrogen gas user side. It operates until the end of the pressure equalizing process (or the adsorption process may be performed). That is, during the pressure equalization step, each adsorption tower is shielded from the outside and the internal pressure is maintained.
なお、このように停止制御を行う場合には、PSA装置40の吸着塔が吸着工程中の場合には第2閾値圧力Th2に到達するまで定格運転を継続してから各吸着塔を外部と遮断するため、停止制御終了時にPSA装置40から水素製造装置10の制御部に停止完了信号を出力する。これにより、水素製造装置10の改質器20と圧縮機30が運転を停止する。 When the stop control is performed in this way, if the suction tower of the PSA device 40 is in the suction process, the rated operation is continued until the second threshold pressure Th2 is reached, and then each suction tower is shut off from the outside. Therefore, when the stop control is completed, the PSA device 40 outputs a stop completion signal to the control unit of the hydrogen production device 10. As a result, the reformer 20 and the compressor 30 of the hydrogen production apparatus 10 stop operating.
すなわち、PSA装置40に停止信号が入力されてから定格運転している場合には、確実にPSA装置40に改質ガスが供給されると共に、不要となった時点で確実に供給を停止することができる。 That is, when the rated operation is performed after the stop signal is input to the PSA device 40, the reformed gas is surely supplied to the PSA device 40 and the supply is surely stopped when it is no longer needed. Can be done.
水素製造装置10でも、PSA装置40を停止させる際、停止信号をPSA装置40のPSA制御部170に停止信号を出力した後、PSA制御部170から停止完了信号が入力するまで改質器20と圧縮機30の運転を継続し、PSA装置40に改質ガスG5を供給可能としている。 In the hydrogen production apparatus 10, when the PSA apparatus 40 is stopped, after the stop signal is output to the PSA control unit 170 of the PSA apparatus 40, the reformer 20 and the reformer 20 are used until the stop completion signal is input from the PSA control unit 170. The operation of the compressor 30 is continued, and the reforming gas G5 can be supplied to the PSA device 40.
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態に係るPSA装置及び水素製造装置200について、図16〜図18を参照して説明する。第1実施形態と同様の構成要素については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、PSA装置及び水素製造装置200は、停止制御の一部のみを変更したのみなので、当該部分に関する構成及び作用のみを説明し、第1実施形態と同様の作用効果については詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
The PSA apparatus and the hydrogen production apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 to 18. The same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. Further, since the PSA apparatus and the hydrogen production apparatus 200 have only changed a part of the stop control, only the configuration and the operation relating to the portion are described, and the detailed description of the operation and effect similar to that of the first embodiment is omitted. To do.
停止制御は、吸着工程中の吸着塔、例えば第1吸着塔102の圧力が第2閾値圧力Th2まで到達し、第1吸着塔102、第2吸着塔104と外部とを連通させる電磁開閉弁114A、132A、120Bを閉弁させるところ(図16、ステップS108参照、以下、「図16」を省略する)まで同第1実施形態と同様である。 In the stop control, the pressure of the suction tower, for example, the first suction tower 102 during the suction step reaches the second threshold pressure Th2, and the electromagnetic on-off valve 114A communicates the first suction tower 102, the second suction tower 104 with the outside. , 132A and 120B are closed (see FIG. 16, step S108, hereinafter, “FIG. 16” is omitted) in the same manner as in the first embodiment.
この後、PSA制御部170は、電磁開閉弁114Bに開弁信号を出力し、電磁開閉弁114Bを開弁させる(ステップS202)。これにより、連絡流路管64から原料ガス供給流路108を介して第2吸着塔104に改質ガスG5を供給する。第2吸着塔102は原料ガス供給流路108以外のいずれとも連通していないため、昇圧される。 After that, the PSA control unit 170 outputs a valve opening signal to the electromagnetic on-off valve 114B to open the electromagnetic on-off valve 114B (step S202). As a result, the reformed gas G5 is supplied from the connecting flow path pipe 64 to the second adsorption tower 104 via the raw material gas supply flow path 108. Since the second adsorption tower 102 does not communicate with any of the raw material gas supply flow paths 108, the pressure is increased.
PSA制御部170は、圧力センサ162の検出値に基づいて第2吸着塔104の内部圧力と第2閾値圧力Th2とを比較する(ステップS204)。 The PSA control unit 170 compares the internal pressure of the second suction tower 104 with the second threshold pressure Th2 based on the detected value of the pressure sensor 162 (step S204).
第2吸着塔104の圧力が第2閾値圧力Th2に到達する(ステップS204でYES)と、電磁開閉弁114Bに閉弁信号が出力され、電磁開閉弁114Bが閉弁される(ステップS206)。 When the pressure of the second suction tower 104 reaches the second threshold pressure Th2 (YES in step S204), a valve closing signal is output to the electromagnetic on-off valve 114B, and the electromagnetic on-off valve 114B is closed (step S206).
これにより、PSA装置40は停止され、水素製造装置10の制御部に停止完了信号が出力される(ステップS114)。 As a result, the PSA device 40 is stopped, and a stop completion signal is output to the control unit of the hydrogen production device 10 (step S114).
なお、PSA装置40に停止信号が入力されたタイミングで、いずれかの吸着塔が吸着工程中でない場合(ステップS104でNO)、本実施形態であれば均圧工程中であれば、均圧工程が終了していずれかの吸着塔が吸着工程になるまで定格運転を継続する。 If any of the suction towers is not in the suction step (NO in step S104) at the timing when the stop signal is input to the PSA device 40, in the present embodiment, if the pressure equalization step is in progress, the pressure equalization step The rated operation is continued until one of the adsorption towers is in the adsorption process after the completion of.
(その他)
本実施形態では、PSA装置40を水素製造装置10に適用したものであり、PSA装置40は改質ガスG5から水素を精製していたが、これに限定するものではない。PSA装置が原料ガスから不純物を除去して精製ガスに精製するものであれば、適用可能である。
(Other)
In the present embodiment, the PSA apparatus 40 is applied to the hydrogen production apparatus 10, and the PSA apparatus 40 purifies hydrogen from the reformed gas G5, but the present invention is not limited to this. It is applicable as long as the PSA device removes impurities from the raw material gas and purifies it into a purified gas.
また、本実施形態ではPSA装置40の定格運転時に、吸着工程中の吸着塔では内部圧力が単調増加していたが、ガス流量や管径によってはパージ過程等で圧力が低下する場合も考えられる。本実施形態の停止制御で吸着工程中の吸着塔の内部圧力が第2閾値圧力Th2以下で低下する場合には、他の吸着塔の内部圧力が第2閾値圧力Th2に到達するまで定格運転を継続する制御とすれば良い。 Further, in the present embodiment, during the rated operation of the PSA device 40, the internal pressure in the suction tower during the suction step is monotonically increased, but it is conceivable that the pressure may decrease in the purging process or the like depending on the gas flow rate and the pipe diameter. .. When the internal pressure of the suction tower during the suction step drops below the second threshold pressure Th2 in the stop control of the present embodiment, the rated operation is performed until the internal pressure of the other suction tower reaches the second threshold pressure Th2. The control may be continuous.
さらに、第2実施形態の停止制御では、吸着工程中の吸着塔の内部圧力を第2閾値圧力Th2まで上昇させた後、脱着工程中の吸着塔の内部圧力を第2閾値圧力Th2まで上昇させる制御としたが、停止信号入力と同時に双方の吸着塔に改質ガスを供給して内部圧力を上昇させる制御でも良い。 Further, in the stop control of the second embodiment, after raising the internal pressure of the suction tower during the suction step to the second threshold pressure Th2, the internal pressure of the suction tower during the desorption step is raised to the second threshold pressure Th2. Although it is controlled, it may be controlled to increase the internal pressure by supplying the reforming gas to both adsorption towers at the same time as the stop signal is input.
また、本実施形態のPSA装置40では、定格運転時に排気停止過程を含んでいたが、排気停止過程を省略しても良い。すなわち、パージ過程後、直ちに均圧工程となるように制御しても良い。 Further, in the PSA device 40 of the present embodiment, the exhaust stop process is included in the rated operation, but the exhaust stop process may be omitted. That is, the pressure equalizing step may be controlled immediately after the purging step.
ところで、第1実施形態の停止制御において、「定格運転の終了」は、第1吸着塔102の内部圧力が第2閾値圧力Th2に到達したタイミング(図13、時刻T12参照)である。したがって、この後の均圧工程(図13、時刻T12〜T13参照)は、定格運転に含まれない。 By the way, in the stop control of the first embodiment, the “end of rated operation” is the timing when the internal pressure of the first suction tower 102 reaches the second threshold pressure Th2 (see FIG. 13, time T12). Therefore, the subsequent pressure equalization step (see FIG. 13, times T12 to T13) is not included in the rated operation.
また、第2実施形態の停止制御においても、「定格運転の終了」は、第1吸着塔102の内部圧力が第2閾値圧力Th2に到達したタイミング(図17、時刻T12参照)である。したがって、この後の第2吸着塔104の昇圧過程(図17、時刻T12〜T14参照)は、定格運転に含まれない。 Further, also in the stop control of the second embodiment, the “end of rated operation” is the timing when the internal pressure of the first suction tower 102 reaches the second threshold pressure Th2 (see FIG. 17, time T12). Therefore, the subsequent step-up process of the second adsorption tower 104 (see FIG. 17, times T12 to T14) is not included in the rated operation.
さらに、第1実施形態又は第2実施形態において、PSA装置40を停止させる際、均圧工程を省略しても良い。この場合には、少なくとも吸着行程中であった吸着塔の圧力が第2閾値圧力Th2以上となる。したがって、PSA装置40の停止期間中、この吸着塔の圧力は高い状態が維持され、その吸着塔における不純物の拡散が抑制される。したがって、PSA装置40の再起動時に、吸着行程中であった吸着塔の吸着工程から再開すれば、他の吸着塔の吸着行程で再開される場合と比較して当該吸着塔から相対的に純度の高い水素ガスが水素ガス貯留タンク106に供給されることになり、水素ガス貯留タンク106に貯留される水素ガスの純度がいち早く所定の純度に到達することになる。すなわち、PSA装置40の再起動時間が短縮されることになる。 Further, in the first embodiment or the second embodiment, the pressure equalizing step may be omitted when the PSA device 40 is stopped. In this case, at least the pressure of the suction tower during the suction stroke becomes the second threshold pressure Th2 or more. Therefore, during the shutdown period of the PSA apparatus 40, the pressure of the adsorption tower is maintained at a high state, and the diffusion of impurities in the adsorption tower is suppressed. Therefore, when the PSA device 40 is restarted, if the adsorption step of the adsorption tower that was in the adsorption process is restarted, the purity is relatively higher than that of the case where the adsorption process is restarted in another adsorption tower. High hydrogen gas will be supplied to the hydrogen gas storage tank 106, and the purity of the hydrogen gas stored in the hydrogen gas storage tank 106 will reach a predetermined purity as soon as possible. That is, the restart time of the PSA device 40 is shortened.
なお、本実施形態で規定された第2閾値圧力Th2や所定圧力P0等は一例であり、この値に限定するものではない。 The second threshold pressure Th2, the predetermined pressure P0, and the like specified in the present embodiment are examples, and are not limited to these values.
また、PSA装置40が均圧工程中にPSA制御部170で圧力センサ160の圧力をモニタリングすることにより、圧力センサ160で検出された圧力が閾値圧力以上となった場合に連絡流路管64から水素製造装置10の外部に改質ガスをベントする構成としても良い。 Further, the PSA device 40 monitors the pressure of the pressure sensor 160 with the PSA control unit 170 during the pressure equalization process, so that when the pressure detected by the pressure sensor 160 becomes equal to or higher than the threshold pressure, the connecting flow path tube 64 The reforming gas may be vented to the outside of the hydrogen production apparatus 10.
10、200水素製造装置
20 改質器
30 圧縮機
40 PSA装置
102 第1吸着塔
104 第2吸着塔
106 水素ガス貯留タンク(精製ガス貯留タンク)
108 原料ガス供給流路
114A 電磁開閉弁(圧力維持手段)
114B 電磁開閉弁(圧力維持手段)
116 オフガス排出流路(オフガス流路)
120A 電磁開閉弁(圧力維持手段)
120B 電磁開閉弁(圧力維持手段)
132A 電磁開閉弁(圧力維持手段)
132B 電磁開閉弁(圧力維持手段)
170 PSA制御部(圧力維持手段)
10, 200 Hydrogen production equipment 20 Reformer 30 Compressor 40 PSA equipment 102 First adsorption tower 104 Second adsorption tower 106 Hydrogen gas storage tank (purified gas storage tank)
108 Raw material gas supply flow path 114A Electromagnetic on-off valve (pressure maintaining means)
114B electromagnetic on-off valve (pressure maintaining means)
116 Off-gas discharge flow path (off-gas flow path)
120A electromagnetic on-off valve (pressure maintenance means)
120B electromagnetic on-off valve (pressure maintenance means)
132A Electromagnetic on-off valve (pressure maintaining means)
132B Electromagnetic on-off valve (pressure maintaining means)
170 PSA control unit (pressure maintenance means)
Claims (14)
前記吸着塔に原料ガスを供給する原料ガス供給流路と、
前記精製ガスを貯留する精製ガス貯留タンクと、
前記不純物を含有するオフガスが前記吸着塔から排出されるオフガス流路と、
装置停止中は、前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各前記吸着塔とを遮断し、各前記吸着塔の内部圧力を第1所定値以上に維持する圧力維持手段と、
を備えるガス精製装置。 A plurality of adsorption towers filled with an adsorbent that adsorbs impurities in the raw material gas and sends out a purified gas from which impurities have been removed from the raw material gas.
A raw material gas supply flow path for supplying the raw material gas to the adsorption tower, and
A refined gas storage tank for storing the refined gas and
The off-gas flow path in which the off-gas containing the impurities is discharged from the adsorption tower, and the off-gas flow path.
While the device is stopped, the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, the refined gas storage tank, and each of the adsorption towers are shut off, and the internal pressure of each of the adsorption towers is maintained at the first predetermined value or higher. Means and
A gas purification device equipped with.
前記改質ガスを圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された改質ガスを前記原料ガスとし、前記改質ガスから不純物を分離して前記精製ガスとしての水素ガスを得る請求項1〜6記載のいずれか1項記載のガス精製装置と、
を備える水素製造装置。 A reformer that produces a reformed gas obtained by steam reforming hydrocarbons,
A compressor that compresses the reformed gas and
The gas purification according to any one of claims 1 to 6, wherein the reformed gas compressed by the compressor is used as the raw material gas, and impurities are separated from the reformed gas to obtain hydrogen gas as the refined gas. With the device
A hydrogen production device equipped with.
前記ガス精製装置の停止中には、前記原料ガス供給流路、前記オフガス流路、前記精製ガス貯留タンクと各前記吸着塔と遮断すると共に、各吸着塔の内部圧力を第1所定値以上に維持するガス精製装置の制御方法。 Purification by supplying the raw material gas from the raw material gas supply flow path to a part of the adsorption towers among the plurality of adsorption towers, adsorbing the impurities on the adsorbent filled in the adsorption tower, and removing the impurities from the raw material gas. In a gas purification device that sends gas to a refined gas storage tank and discharges off-gas containing impurities from an adsorbent filled inside some of the other adsorbent towers to the off-gas flow path. ,
While the gas purification apparatus is stopped, the raw material gas supply flow path, the off-gas flow path, the refined gas storage tank, and each of the adsorption towers are shut off, and the internal pressure of each adsorption tower is set to the first predetermined value or more. How to control the gas refinery to maintain.
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