JP2021095302A - 水素製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
実施形態に係る水素製造装置10は、図1に示されるように、脱硫器60と、改質器12と、圧縮機14と、水素精製器16と、オフガスタンク18と、昇圧前水分離部30と、昇圧後水分離部32と、燃焼排ガス水分離部34とを備えている。さらに、水素製造装置10は、水素濃度を検出する検出装置52と、逆止弁66と、背圧弁70と、水素ホルダ50とを備えている。
脱硫器60は、常温下で原料ガスを吸着剤に流通させることで吸着剤が硫黄化合物を吸着し、硫黄化合物を除去する常温脱硫方式の脱硫器である。脱硫器60は、原料ガスとして都市ガスを供給するための原料供給管P1の途中に配置されている。
改質器12は、脱硫処理された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22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24とを備える。また、改質器12は、改質反応の熱源となる燃焼部28を備える。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。
昇圧前水分離部30は、上部が気体室30aとされ、下部が液体室30bとされている。気体室30aには、改質ガス排出管P3の下流端が接続されている。また、気体室30aには、連絡流路管P4の上流端が接続されている。液体室30bの底部には、改質ガス水配管P8Aが接続されている。改質ガスG2中の水蒸気は、昇圧前水分離部30の上流側に配置された熱交換器HE1において冷却されることによって凝縮される。凝縮により改質ガスG2から分離された水は、液体室30bに貯留され、改質ガス水配管P8Aへ送出される。
圧縮機14には、昇圧前水分離部30からの改質ガスG2が流れる連絡流路管P4と、昇圧後水分離部32へ供給される改質ガスG2が流れる連絡流路管P5とが接続されている。圧縮機14は、昇圧前水分離部30から供給された改質ガスG2を圧縮して昇圧し、昇圧後水分離部32へ供給する。
昇圧後水分離部32は、上部が気体室32aとされ、下部が液体室32bとされている。気体室32aには、連絡流路管P5の下流端が接続されている。また、気体室32aには、連絡流路管P6の上流端が接続されている。液体室32bの底部には、改質ガス水配管P8Bが接続されている。改質ガスG2中の水蒸気は、昇圧後水分離部32の上流側に配置された熱交換器HE2において冷却されることによって凝縮される。凝縮により改質ガスG2から分離された水は、液体室32bに貯留され、改質ガス水配管P8Bへ送出される。
水素精製器16には、昇圧後水分離部32から送出された改質ガスG2が流れる連絡流路管P6の下流端が接続されている。水素精製器16には、PSA(Pressure Swing Adsorption)装置が使用される。この水素精製器16により改質ガスG2が水素ガス(製品水素ガス)と水素以外の不純物を含むオフガスとに分離される。水素精製器16には、製品水素配管P11が接続されており、精製された製品水素ガスは製品水素配管P11へ送出される。オフガスは、後述するオフガス管P7へ送出される。なお、水素精製器16の詳細については、後述する。
検出装置52は、燃料電池セルの電解質層を利用した検出装置であって、図2に示されるように、筐体52aと、筐体52aの内部の空間を仕切ると共に不純物によって被毒して抵抗値が変化する電解質層52bとを備えている。さらに、検出装置52は、電解質層52bの一方側に配置された電極52cと、電解質層52bの他方側に配置された電極52dとを備えている。
燃焼排ガス水分離部34は、図1に示されるように、上部が気体室34aとされ、下部が液体室34bとされている。気体室34aには、ガス排出管P10の下流端が接続されている。また、気体室34aには、外部排出管P12が接続されている。液体室34bの底部には、燃焼排ガス水配管P8Cが接続されている。
次に、水素製造装置10の作用について説明する。
次に、水素精製器16、水素ホルダ50、逆止弁66、ベント管P11C、リリーフ弁68、及び背圧弁70について説明する。
水素精製器16の内部構造について図3(A)を用いて説明する。
この構成において、水素精製器16の定格運転を実行する場合には、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〜142bの開閉制御を行うものである。そして、第1吸着塔102では、吸着作業工程として、昇圧工程、水素送出工程、及び均等工程がこの順番で実行され、第2吸着塔104では、脱着作業工程として、パージ工程、排気停止工程、及び均等工程がこの順番で実行される。第1吸着塔102と第2吸着塔104とを切換ながら、この制御が繰り返される。
水素ホルダ50は、図1に示されるように、製品水素供給管P11Aの途中に配置されている。水素ホルダ50には、水素ホルダ50内の圧力を検出する図示せぬ圧力検出部材が設けられている。ここで、製品水素供給管P11Aの下流端は、工場等の供給対象設備に到達した部分である。
逆止弁66は、逆止弁66に対して下流側から上流側へ製品水素ガスが流れないように製品水素供給管P11Aに配置されている。このように、逆止弁66は、製品水素ガスの水素精製器16側への流れを制限するようになっている。
背圧弁70は、製品水素供給管P11Aにおいて水素ホルダ50に対して上流側で、かつ、逆止弁66に対して下流側に配置されている。背圧弁70とは、吸込側(一次側)の圧力が予め決められた圧力(以下「設定圧力」)以上で、吐出側(二次側)に水素ガスを流す弁である。ここで、設定圧力は、前述した過大圧力に対して低い圧力である。背圧弁70は、許容部材の一例である。
次に、要部構成の作用について、比較形態に係る水素製造装置510と比較しつつ説明する。水素製造装置510は、図11に示されるように、逆止弁、ベント管、リリーフ弁、背圧弁、及び水素ホルダを備えていない。つまり、製品水素ガスの圧力に関わらず製品水素ガスが製品水素供給管P11Aを流れるようになっている。これ以外については、水素製造装置10と同様の構成とされている。
以上説明したように、水素製造装置10では、背圧弁70が、製品水素供給管P11Aの途中に配置されている。このため、製品水素ガスの圧力に関わらず製品水素ガスが製品水素供給管P11Aを流れる水素製造装置510の場合と比して、製品水素供給管P11Aの製品水素ガスの圧力変動に起因して、水素精製器16側の製品水素ガスの圧力が低下するのを抑制することができる。
12 改質器
14 圧縮機
16 水素精製器
50 水素ホルダ
66 逆止弁
68 リリーフ弁(他の許容部材の一例)
70 背圧弁(許容部材の一例)
P11 製品水素配管(水素供給管の一例)
P11A 製品水素供給管(水素供給管の一例)
P11C ベント管
Claims (3)
- 炭化水素を改質して水素を主成分とした改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器によって生成された改質ガスを圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機によって圧縮された改質ガスから水素ガスを精製する水素精製器と、
前記水素精製器によって精製されて供給対象設備へ向かう水素ガスが流れる水素供給管と、
前記水素供給管に配置され、前記水素精製器側の水素ガスの圧力が予め決められた設定圧力以上で、前記供給対象設備側への水素ガスの流れを許容する許容部材と、
を備える水素製造装置。 - 前記水素供給管に配置される逆止弁と、
前記水素供給管において前記逆止弁に対して上流側の部分から分岐しているベント管と、
前記ベント管の途中に配置され、前記水素供給管の水素ガスの圧力が、前記設定圧力より大きい過大圧力以上となると前記ベント管の下流側への水素ガスの流れを許容する他の許容部材と、
を備える請求項1に記載の水素製造装置。 - 前記水素供給管において前記許容部材に対して下流側に配置され、前記水素精製器によって精製された水素ガスを一旦貯留する水素ホルダを備える請求項1又は2に記載の水素製造装置。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS502878B1 (ja) * | 1965-08-03 | 1975-01-29 | ||
JPH08155242A (ja) * | 1994-12-08 | 1996-06-18 | Chiyoda Corp | ガス中の不純物の吸着分離装置 |
JP2001214753A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-10 | Seizo Kato | 水素ターボ発電機 |
JP2008525301A (ja) * | 2004-12-22 | 2008-07-17 | アイダテック, エル.エル.シー. | 圧力スイング吸着放出制御を介した加熱アセンブリ動作調整システム及び方法 |
JP2009179487A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Honda Motor Co Ltd | 水素製造システム |
JP2012111981A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-14 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | 水素製造方法及び水素製造システム |
JP2013040648A (ja) * | 2011-08-16 | 2013-02-28 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素ステーション |
JP2014014797A (ja) * | 2012-07-11 | 2014-01-30 | Orion Mach Co Ltd | 気体分離装置のパージ方法及び気体分離装置 |
JP2020008039A (ja) * | 2018-07-04 | 2020-01-16 | 株式会社日本製鋼所 | 水素出荷装置および水素出荷システム |
-
2019
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS502878B1 (ja) * | 1965-08-03 | 1975-01-29 | ||
JPH08155242A (ja) * | 1994-12-08 | 1996-06-18 | Chiyoda Corp | ガス中の不純物の吸着分離装置 |
JP2001214753A (ja) * | 2000-02-01 | 2001-08-10 | Seizo Kato | 水素ターボ発電機 |
JP2008525301A (ja) * | 2004-12-22 | 2008-07-17 | アイダテック, エル.エル.シー. | 圧力スイング吸着放出制御を介した加熱アセンブリ動作調整システム及び方法 |
JP2009179487A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Honda Motor Co Ltd | 水素製造システム |
JP2012111981A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-14 | Takasago Thermal Eng Co Ltd | 水素製造方法及び水素製造システム |
JP2013040648A (ja) * | 2011-08-16 | 2013-02-28 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素ステーション |
JP2014014797A (ja) * | 2012-07-11 | 2014-01-30 | Orion Mach Co Ltd | 気体分離装置のパージ方法及び気体分離装置 |
JP2020008039A (ja) * | 2018-07-04 | 2020-01-16 | 株式会社日本製鋼所 | 水素出荷装置および水素出荷システム |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
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