JP2021137758A - 水素ガスの製造方法および水素ガスの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水分および凝縮性有機成分を含有する粗水素ガスから、水分および凝縮性有機成分を同時に除去し、高純度の精製された水素ガスを得る、エネルギー効率が向上した水素ガスの製造方法およびその装置を提供する。【解決手段】多段式吸着装置を流下する吸着剤粒子に、水分および凝縮性有機成分の一方または両方を含有する粗水素ガスを、前記粗水素ガスが加圧されている状態で接触させて、精製された水素ガスを製造する。【選択図】図１

Description

本発明は、水素ガスの製造方法および水素ガスの製造装置に関する。

太陽光発電、風力発電などの再生可能エネルギー発電は、再生可能エネルギーの供給量が変動し易く、安定的な電力供給が困難であるという課題がある。この課題を解決する手段として、再生可能エネルギー発電により得られた電力を用いて水の電気分解を行い、電力を水素として貯蔵することが知られている。貯蔵された水素は、安定的に供給可能なエネルギーとして利用し易い。

水素の貯蔵、輸送方法として、芳香族化合物（トルエンなど）を水素と反応させて水素添加し、飽和環状化合物（メチルシクロヘキサン、以下「ＭＣＨ」とも称する）などの有機ハイドライドに転換する有機ケミカルハイドライド法がある。水素の大量、長距離輸送においては、水素を高圧水素または液化水素として輸送するよりも、ＭＣＨとして輸送する方が、エネルギー密度および輸送手段の観点から好ましい。

ＭＣＨの脱水素反応により取り出された粗水素ガスは、主に水の電気分解に起因する水分、および凝縮性有機成分、例えば、トルエン、ＭＣＨなどの芳香族化合物などの不純物を含む。したがって、粗水素ガスを燃料電池などに適用する前には、当該粗水素ガスから不純物を除去する精製処理を施す必要がある。特に、燃料電池車に利用される水素ガスには、ＩＳＯ−１４６８７−２（２０１２年発行）のＦＣＶ用水素燃料規格で定められているように、水分の含有量が５ｐｐｍ以下、かつ、炭化水素の含有量がメタン換算で２ｐｐｍ以下という、高い純度が求められる。

粗水素ガスから水分を除去する除湿方法としては、イオン液体と接触させることにより、効率的に除湿乾燥することができるという知見がある。また、凝縮性有機成分を除去する精製方法としては、ＰＳＡ（圧力スイング吸着）方式、および、ＴＳＡ（温度スイング吸着）方式といった、固定層式水素精製方法が知られている。

また、被処理ガス中の不純物を除去する技術としては、例えば、多段吸着塔において、流下する吸着剤粒子に不純物を含有する被処理ガスを接触させて被処理ガスを浄化する一方で、吸着剤粒子を再生し、再利用する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−８８９６３号公報

エネルギー源として水素を利用する場合では、前述した燃料電池車用の水素ガスのように、高い純度を要求される場合がある。一方で、エネルギー源としての水素の利用であっても、用途によっては上記のような高い純度を要求されない場合がある。特許文献１に記載されている装置は、ガスを連続して処理することが可能であり、多量のガスを処理するのに適している。一方で、特許文献１は、水素ガスから所望の不純物を所期の純度で精製する点について、記載も示唆もしていない。

本発明の一態様は、所望の浄化度合いの水素ガスを連続して製造可能な新たな技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る水素ガスの製造方法は、水分および凝縮性有機成分の一方または両方を吸着可能な吸着剤粒子であって、多段式吸着装置を流下する前記吸着剤粒子に、水分および凝縮性有機成分の一方または両方を含有する粗水素ガスを、前記粗水素ガスが加圧されている状態で接触させて、精製された水素ガスを製造する。

また、本発明の一態様に係る水素ガスの製造装置は、流下する吸着剤粒子に水素ガスを加圧されている状態で接触させて、前記水素ガス中の被吸着成分を前記吸着剤粒子に吸着させ、精製された水素ガスを製造するための、水素ガスの製造装置であって、塔と、前記塔内に配置される複数段のトレイと、前記塔内を流下した吸着剤粒子を前記トレイの少なくともいずれかに供給するための吸着剤粒子供給装置と、前記塔内における前記トレイよりも下の位置に、前記塔内の圧力が高まるように、水素ガスを供給するためのガス供給装置と、を有する。

本発明の一態様によれば、所望の浄化度合いの水素ガスを連続して製造することができる。

本発明の一実施形態に係る水素ガスの製造装置の要部の構成を模式的に示す図である。

以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。

〔水素ガスの製造方法〕
本発明の一実施形態に係る水素ガスの製造方法は、多段式吸着装置を流下する吸着剤粒子に粗水素ガスを、当該粗水素ガスが加圧されている状態で接触させることにより、精製された水素ガスを製造する。

（多段式吸着装置）
本実施形態では、多段式吸着装置には、後述する加圧条件を満足する範囲において、吸着剤粒子の流動層に被処理ガスを向流接触させるための公知の多段式吸着装置を適用することができる。多段式吸着装置は、例えば、塔と、塔内に配置される複数段のトレイと、塔内における前記トレイよりも下の位置に、塔内の圧力が高まるように水素ガスを供給するためのガス供給装置と、を備える。

塔内は、トレイにより多段に仕切られている。塔内には、トレイ上の吸着剤粒子が下方へ通過する通過部が形成される。上記トレイは、粒子ガスとの接触に使用される公知のトレイであってよい。たとえば、当該トレイは、粗水素ガスが下方から上方に向けて通過可能な孔を有していてよい。

多段式吸着装置において、吸着剤粒子は、トレイ上で流動層を形成し、通過部を通過して流下する。なお、「流下する」とは、吸着剤粒子がトレイ上を流動し、重力のみによって逐次下段のトレイ上に落下することを意味する。

本実施形態の製造方法では、多段式吸着装置を上部から下部へ流下する吸着剤粒子と、下部から上部へ移動する粗水素ガスとが接触する。これにより、多段式吸着装置の上部、すなわち、塔における水素ガスの出口側では、水分および／または凝縮性有機成分（以下、「不純物」とも言う）の含有量が少ない粗水素ガスと、不純物の吸着量がゼロか少量である吸着剤粒子とが接触する。一方、多段式吸着装置の下部、すなわち、粗水素ガスの入り口側では、不純物の含有量が多い粗水素ガスと、不純物を逐次吸着してきた吸着剤粒子とが接触する。

多段式吸着装置において、トレイの段数、吸着剤粒子の流量、粗水素ガスの流量は、供給される粗水素ガス中に含まれる水分および／または凝縮性有機成分の量、製造する水素ガスの所望の純度などに応じて、適宜に設定することができる。

たとえば、多段式吸着装置において、粗水素ガスの精製の程度は、トレイの段数を調整することなどにより、調整することが可能である。トレイの段数を増やして、吸着剤粒子と粗水素ガスとの接触頻度を高めることは、吸着剤粒子によって吸着される不純物の含有量が極めて少ない高純度の水素ガスを製造する観点から好ましい。

（吸着剤粒子）
吸着剤粒子は、水分および凝縮性有機成分の一方または両方を吸着可能な、粒子形状の吸着剤である。このような吸着剤粒子は、加圧された粗水素ガスと接触し、粗水素ガスに含まれる水分および／または凝縮性有機成分を吸着することができる。また、上記吸着剤粒子は、多段式吸着装置において安定した流動層を形成することができる。

吸着剤粒子の粒径は、粗水素ガスに対する接触性を高める観点から、０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、０．１ｍｍ以上であることがより好ましく、０．２ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、上記粒径は、塔内における吸着剤粒子の流動性を高める観点、および、塔内において安定した流動層を形成する観点から、２．００ｍｍ以下であることが好ましく、１．５ｍｍ以下であることがより好ましく、１ｍｍ未満であることがさらに好ましい。吸着剤粒子の粒径が上記範囲であることは、塔内における吸着剤粒子の流動性を高める観点、塔内において安定した流動層を形成する観点、および、粗水素ガスに対する接触性を高める観点、から好ましい。

吸着剤粒子の粒径が０．０５ｍｍ未満（Ｇｅｌｄａｒｔの粒子分類におけるＣ領域）であるか、または、２．００ｍｍ以上（Ｇｅｌｄａｒｔの粒子分類におけるＤ領域）であると、吸着剤粒子が安定した流動層を形成しにくくなることがある。また、吸着剤粒子の粒径が大きすぎると、粗水素ガスとの接触頻度が低下し、不純物の吸着および除去が不十分になることがある。

本実施形態において、吸着剤粒子の粒径は、本実施形態で使用される吸着剤粒子の寸法を実質的に表す代表値であってよい。たとえば、吸着剤粒子の粒径は、平均粒径であってもよいし、体積基準のメジアン径（Ｄ５０）であってもよい。また、吸着剤粒子の粒径は、実測値であってもよいし、カタログ値であってもよい。吸着剤粒子の粒径は、その種類に応じた公知の方法によって測定することが可能である。また、吸着剤粒子の粒径は、分級および分級品の混合によって調整することが可能である。

たとえば、吸着剤粒子の粒径は、吸着剤粒子の投影像に外接する最小円の直径であり、走査型電子顕微鏡により吸着剤粒子の写真を撮影し、その写真から測定することができる。あるいは、吸着剤粒子の粒径は、レーザ回折法により測定することができる。

吸着剤粒子の粒径分布は、特に限定されるものではないが、上記の好ましい粒径の範囲において、粒径分布が広い方が好ましい。吸着剤粒子の粒径分布が広いことは、塔内において安定した流動層を形成する観点、および、当該流動層の体積密度を高めて粗水素ガスにより形成されるガス層を攪乱して吸着効率を高める観点、から好ましい。

吸着剤粒子は、粗水素ガスから除去すべき成分に対する吸着性、および、塔内における流動性および機械的強度が十分に得られる範囲において、適宜に決めることできる。また、吸着剤粒子は、粒子そのものであってもよいし、粒子とその表面に担持される吸着剤とによって構成されていてもよい。吸着剤を構成する粒子の例には、活性炭粒子、ゼオライト粒子、シリカ粒子、樹脂粒子等の多孔質粒子が含まれる。

また、吸着剤粒子は、一種でもそれ以上でもよい。たとえば、吸着剤粒子が複数種の吸着すべき成分の全てを吸着する機能を有する場合には、当該吸着剤粒子のみであってよい。

粗水素ガス中の水分および凝縮性有機成分の吸着除去を所望の範囲に制御する観点から、吸着剤粒子は、水分を吸着するための第一吸着剤粒子、および、凝縮性有機成分を吸着するための第二吸着剤粒子、の一方または両方を含むことが好ましい。吸着剤粒子として第一吸着剤粒子を用いることは、粗水素ガスから水分を除去する観点から好ましい。吸着剤粒子として第二吸着剤粒子を用いることは、粗水素ガスから凝縮性有機成分を除去する観点から好ましい。吸着剤粒子として第一吸着剤粒子および第二吸着剤粒子の両方を用いることは、水分および凝縮性有機成分の両方を粗水素ガスから除去する観点から好ましい。

本実施形態において、吸着剤粒子は、上述の真球度および粒径を有することが好ましい。また、吸着剤粒子は、硬度が高いことが、流動による摩耗を抑制し、耐久性を高める観点から好ましい。さらに、吸着剤粒子は、様々なサイズの孔を有する多孔体であることが、分子量の異なる様々な凝縮性有機成分を吸着する観点から好ましい。このような利点を有する吸着剤粒子の例には、活性炭粒子が含まれ、より具体的には、株式会社クレハ製の球状活性炭「Ｇ−ＢＡＣ」が含まれる。

吸着剤粒子に活性炭粒子を用いる場合では、粗水素ガスから水分を十分に除去する観点から、第一吸着剤粒子は、活性炭粒子と、活性炭粒子の表面に担持されている吸水性吸着剤と、を有することが好ましい。

吸水性吸着剤は、活性炭粒子の表面に担持される。吸水性吸着剤は、活性炭粒子の表面に物理的に付着していてもよく、化学的に結合していてもよい。活性炭粒子に吸水性吸着剤を担持させることにより、極性が高い水分を高効率で吸着することができる。

吸水性吸着剤は、粗水素ガス中の水分を吸着するのに十分な水分との親和性を有していればよい。当該吸水性吸着剤の例には、水溶性極性溶媒および水溶性塩が含まれる。

水溶性極性溶媒としては、例えば、エチレングリコール、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、トリエチレングリコール（ＴＥＧ）、ヘキサメチルリン酸トリアミド（ＨＭＰＡ）などが挙げられる。

水溶性塩としては、特開２０１８−０５１５４３号公報に記載されるイオン液体、および、塩化リチウムなどが挙げられる。イオン液体は、カチオンとアニオンとからなり、１００℃、大気圧で液体の塩である。活性炭粒子本体にイオン液体を担持させることにより、安全かつ高効率で、水分を吸着することができる。

第一吸着剤粒子において、活性炭粒子に担持させる吸水性吸着剤の量は、吸水性吸着剤の担持量が少なすぎると、十分な吸水効果が得られにくい。また、吸水性吸着剤の担持量が多すぎて、活性炭粒子の総細孔容積を超えると、吸水性吸着剤が活性炭粒子の孔から溢れて活性炭粒子表面を覆うため、十分な吸水効果が得られにくい。第一吸着剤粒子における吸水性吸着剤の担持量は、十分な吸水効果を得る観点から、第一吸着剤粒子の質量１００質量％に対し、５質量％以上であることが好ましく、１５質量％以上であることがより好ましい。また、第一吸着剤粒子における吸水性吸着剤の担持量は、十分な吸水効果が得られる適切な担持量とする観点から、第一吸着剤粒子の質量１００質量％に対し、６０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以下であることがより好ましい。

活性炭粒子は、その表面が非極性であるため、粗水素ガス中の凝縮性有機成分を、物理吸着によって好適に吸着することができる。したがって、第二吸着剤粒子は、活性炭粒子であってもよい。

本実施形態では、第一吸着剤粒子と同様に、第二吸着剤粒子も、活性炭粒子とその表面に担持される吸着剤とから構成されていてもよい。凝縮性有機成分に対する吸着性を高める観点から、上記吸着剤はルイス酸であることが好ましい。凝縮性有機成分が芳香族化合物である場合では、凝縮性有機成分は、そのベンゼン環にπ電子雲を含み、ルイス塩基性を示す。したがって、活性炭粒子にルイス酸を担持させることは、芳香族化合物などの凝縮性有機成分を化学吸着によって高効率で吸着する観点から好ましい。ルイス酸は、一種でもそれ以上でもよく、その例には、硝酸、リン酸および硫酸などが含まれる。

ルイス酸は凝縮性有機成分に対して僅かな量で高い吸着性を示すが、ルイス酸の担持量が少なすぎると、その吸着効果が十分には発揮されない。また、ルイス酸の担持量が多すぎて、活性炭粒子の総細孔容積を超えると、ルイス酸が活性炭粒子の孔から溢れて活性炭粒子表面を覆うため、吸着効果が損なわれ得る。第二吸着剤粒子におけるルイス酸の担持量は、十分な吸着効果を得る観点から、第二吸着剤粒子の質量１００質量％に対し、３質量以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましい。また、第二吸着剤粒子におけるルイス酸の担持量は、十分な吸着効果が得られる適切な担持量とする観点から、第二吸着剤粒子の質量１００質量％に対し、６０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましい。

本発明の一実施形態において、吸着剤粒子が第一吸着剤粒子および第二吸着剤粒子を含む場合、第一吸着剤粒子と第二吸着剤粒子とを混合した混合物を吸着剤粒子として用いることができる。水分および凝縮性有機成分を含む粗水素ガスを、当該混合物と接触させることは、活性炭粒子を用いる場合において、一度の処理で、水分および凝縮性有機成分の両方を同時に、かつ十分に除去する観点から好ましい。したがって、水素ガスの精製に必要なエネルギーを、水分と凝縮性有機成分とを個別に除去する場合に比べて、高効率で低く抑えることができる。第一吸着剤粒子による粗水素ガス中の水分の吸着と、第二吸着剤粒子による粗水素ガス中の凝縮性有機成分の吸着とは、互いに阻害することなく、同時に進行し得る。

上記第一吸着剤粒子と第二吸着剤粒子との混合物では、吸着剤粒子本体は、同種の粒子であることが好ましく、活性炭粒子であることが特に好ましい。第一吸着剤粒子と第二吸着剤粒子とが、同種の活性炭粒子を本体としていることにより、多段式吸着装置が安定して動作し易い。

別の実施形態において、粗水素ガスを、最初に第一吸着剤粒子と接触させることにより、粗水素ガス中の水分を第一吸着剤粒子に吸着させ、次いで、第二吸着剤粒子と接触させることにより、粗水素ガス中の凝縮性有機成分を第二吸着剤粒子に吸着させてもよい。あるいは、接触の順番を入れ替えてもよく、粗水素ガスを、最初に第二吸着剤粒子と接触させ、次いで、第一吸着剤粒子と接触させてもよい。

（粗水素ガス）
粗水素ガスは、水分および凝縮性有機成分の一方または両方を含有する水素ガスである。このような粗水素ガスとしては、有機ケミカルハイドライド法により生成される水素ガスが挙げられる。当該水素ガスは、より具体的には、水の電気分解により生成した水素を、トルエンなどの芳香族化合物と反応させて、飽和環状化合物であるＭＣＨに転換し、次いで、ＭＣＨを脱水素化することにより得られる。本実施形態は、このような粗水素ガスの精製に好適に用いることができる。

粗水素ガスにおける水分および凝縮性有機成分の含有量は、限定されないが、本実施形態による吸着剤粒子と粗水素ガスとの一回の向流接触によって実質的に除去され得る量であることが好ましい。当該量は、吸着剤粒子の平衡吸着量、および、装置内流下量により決定できる。当該平衡吸着量は、本実施形態では、例えば、吸着剤粒子の種類および構成、ならびに後述の再生工程の条件によって調整することが可能である。当該装置内流下量は、本実施形態では、例えば吸着剤粒子の流下開始位置への供給量によって調整することが可能である。

凝縮性有機成分は、常温常圧下で液体として存在し得る有機成分である。したがって、凝縮性有機成分は、その気体を冷却あるいは圧縮することで液化することができる。凝縮性有機成分としては、ＭＣＨの脱水素反応により生成されるトルエン、および、副生成物として生成されるフェノールなどの芳香族化合物が挙げられる。

（圧力）
本実施形態では、粗水素ガスを、加圧されている状態で、多段式吸着装置を流下する吸着剤粒子と接触させる。これにより、粗水素ガス中の水分および凝縮性有機成分を吸着剤粒子に効率的に吸着させて、精製された水素ガスを製造することができる。

粗水素ガスと吸着剤粒子との接触工程において、粗水素ガスは、０．０２ＭＰａＧ以上に加圧されていることが好ましく、０．１ＭＰａＧ以上に加圧されていることがより好ましい。なお、「ＭＰａＧ」は、ゲージ圧であることを表している。

粗水素ガスを、吸着剤粒子と接触させる前に加圧することにより、飽和蒸気圧を超える水分および凝縮性有機成分が凝縮されて液体になる。これらの液体は、気液分離により粗水素ガスから容易に分離し、除去することができる。

また、加圧により粗水素ガスの体積が減少する。このため、常圧環境下での実施に比べて粗水素ガスの処理量が増加する。したがって、吸着剤粒子と粗水素ガスとの接触機会をより増加させることができ、処理速度をより高めることができる。

さらに、吸着剤粒子が形成する流動層は、水素ガス中において、空気中とは異なる挙動を示す。これは、水素ガスのガス密度が小さいために、粒子レイノルズ数が小さく、流動層の最小流動化速度（Ｕｍｆ）が、水素ガスのガス粘度のみに依存するためである（植田芳信、佐藤享司、西川泰則、鈴木良和、佐山惣吾、佐藤俊夫：鉄と鋼 67, (1981), p1925）。水素ガスのガス粘度は空気の半分程度であり、同じ圧力下では、水素ガス中の流動層の最小流動化速度（Ｕｍｆ）は、空気中における値の２倍程度になる。

これに対し、粗水素ガスを加圧すると、粗水素ガスのガス密度が増加し、ガス粘度が上昇する。その結果、粗水素ガス中における流動層の最小流動化速度を、空気中におけるそれと同程度にすることができる。これにより、空気中の流動層に関する知見を活かすことが可能となり、水素ガスの製造における条件制御をより容易に行うことができる。

粗水素ガスと吸着剤粒子との接触工程において、粗水素ガスの温度は、吸着剤粒子による水分および／または凝縮性有機成分の吸着が十分に進行する範囲において、適宜に決めることができる。上記水分および／または凝縮性有機成分の吸着を効率よく進める観点から、塔内における粗水素ガスの温度は、０℃以上であることが好ましく、１０℃以上であることがより好ましく、また、１００℃以下であることが好ましく、５０℃以下であることがより好ましい。

粗水素ガスを吸着剤粒子に接触させる際の圧力が低すぎると、吸着剤粒子の表面における粗水素ガスのガス相流れのダイナミクスが小さくなるため、吸着剤粒子の流動が穏やかになることがある。また、吸着剤粒子が粗水素ガスと接触して不純物を吸着することにより、吸着熱を発生する。塔内において吸着剤粒子が滞留すると、吸着剤粒子が滞留する場所（固定層）に上記吸着熱による局所的な高熱部位（ホットスポット）が形成されることがある。

本実施形態では、粗水素ガスを吸着剤粒子に接触させる際に加圧されていることにより、吸着剤粒子が形成する流動層が攪乱され、吸着剤粒子と粗水素ガスとの接触頻度が高められる。その結果、粗水素ガスから効率よく不純物（水分および／または凝縮性有機成分）が除去され得る。吸着剤粒子の流動層が形成されることにより、上記の吸着熱が吸着剤粒子から効率よく外部に放熱し、ホットスポットの形成を防止される。

さらに、本実施形態では、流動層は、吸着剤粒子の重力による移動によってのみ形成され、流動層の形成には発熱を伴う機械的駆動部を必要としない。したがって、本実施形態における水素ガスの製造方法は、エネルギー効率および安全性に優れ、スケールアップが容易である。

なお、粗水素ガスを吸着剤粒子に接触させる際の圧力は、粗水素ガスと吸着剤粒子との接触性が十分に高められる範囲において適宜に決めてよい。当該圧力は、高圧ガス保安法の規制の適用を受けずに操作の自由度および装置の構成の簡易さを確保する観点からは、例えば、１．０ＭＰａＧ未満であることが好ましい。

粗水素ガスの加圧は、ギアポンプおよびコンプレッサなどの公知の送風装置を用いて粗水素ガスを塔内へ供給することによって実施することが可能である。また、粗水素ガスの塔内における圧力は、例えば、塔内への粗水素ガスの供給量と、塔外への製造した水素ガスの排出量とのバランスによって調整することが可能である。

（精製された水素ガス）
本実施形態において製造される水素ガスは、水分および凝縮性有機成分の一方または両方の含有量が十分に低い水素ガスである。本実施形態では、用途に応じた浄化の程度の水素ガスが製造されるように、適宜に調節して実施することが可能である。たとえば、水分が十分に除去されていればよい用途の水素ガスを製造する場合では、吸着剤粒子として前述の第一吸着剤粒子のみを用いて本実施形態の製造方法を実施してよい。

本実施形態では、前述した第一吸着剤粒子と第二吸着剤粒子との混合物を吸着剤粒子として使用することにより、前述した粗水素ガスから、ＩＳＯ−１４６８７−２（２０１２年発行）のＦＣＶ用水素燃料規格により定められる高い純度を有する水素ガスを製造することが可能である。すなわち、本実施形態によれば、水分の含有量が５ｐｐｍ以下であり、炭化水素の含有量がメタン換算で２ｐｐｍ以下である水素ガスを製造することが可能である。このような高純度な水素ガスは、燃料電池車用の水素燃料として好適に用いることができる。

（他の工程）
＜再生工程＞
本実施形態における水素ガスの製造方法は、本実施形態の効果が得られる範囲において前述した工程以外の他の工程をさらに含んでいてもよい。たとえば、本実施形態では、流下した吸着剤粒子を多段式吸着装置内において再生する再生工程をさらに含んでもよい。

再生工程において、流下した吸着剤粒子を加熱することにより、吸着剤粒子が吸着している水分および凝縮性有機成分が、吸着剤粒子から脱離する。このような再生工程は、例えば、流動する吸着剤粒子加熱することにより実施することが可能である。水分および凝縮性有機成分は、当該加熱により気体として吸着剤粒子から脱離する。脱離したこれらの成分は、他のガスによって搬送可能である。

たとえば、再生工程において吸着剤粒子から脱離した成分は、非凝縮性ガスを再生工程における吸着剤粒子に向流接触などにより十分に接触させることにより、吸着剤粒子から脱離させることが可能である。非凝縮性ガスとの向流接触を行うことにより、水分および凝縮性有機成分の脱離に必要な熱量を低減することができ、より低い加熱温度で、良好なエネルギー効率で、再生工程を行う観点から好ましい。

非凝縮性ガスとは、その露点が、本実施形態における水素ガスの製造方法における環境の温度に対して十分に低いガスである。非凝縮性ガスは、窒素などの不活性なガスであってもよいが、本実施形態では、非凝縮性ガスとしては、水素ガスを好適に用いることができる。

非凝縮性ガスとして、例えば製造した水素ガスの一部を用いることにより、当該非凝縮性ガスとして吸着剤粒子から脱離した水分および凝縮性有機成分を回収した水素ガスを、粗水素ガスとして、吸着剤粒子と接触させる接触工程に供することができる。すなわち、水素ガスを系外に排出せずに、前述の接触工程と再生工程とを循環させることができる。この構成は、水素ガスの系外排気による収率低下が抑制され、高い回収率で水素ガスを製造する観点から好ましい。

水分および凝縮性有機成分を吸着剤粒子から確実に脱離させるためには、吸着剤粒子を１２０℃以上に加熱することが好ましく、また、１５０℃以上に加熱することがより好ましい。また、安全性の観点から、当該温度は、３５０℃以下であることが好ましく、３００℃以下であることがより好ましい。

再生工程における雰囲気も、吸着剤粒子の流動性の観点から、０．０２ＭＰａＧ以上に加圧されていることが好ましく、０．１ＭＰａＧ以上に加圧されていることがより好ましい。加圧の上限値についても、高圧ガス保安法の規制の適用を回避する観点から、１．０ＭＰａＧ未満であることが好ましい。

＜再利用工程＞
本実施形態では、上記再生工程によって再生した吸着剤粒子を多段式吸着装置内において吸着剤粒子の流下の開始位置まで搬送し、吸着剤粒子の流下に供する工程（「再利用工程」とも言う）をさらに含んでいてもよい。

再利用工程において、再生した吸着剤粒子の搬送手段は限定されない。吸着剤粒子は、例えばスクリューコンベアで搬送されてもよいが、ガスによって搬送することが可能である。このような搬送のためのガスは、水素ガスであることが、再生工程において水素ガスを用いるのと同じ理由で好ましい。たとえば、再利用工程は、再生された吸着剤粒子を、本実施形態の製造方法で製造された水素ガスの一部によって多段式吸着装置内において吸着剤粒子の流下の開始位置に通じる管内を圧送することにより実施することが可能である。

再利用工程を含むことにより、吸着剤粒子を多段式吸着装置内において連続して循環使用することが可能となる。再利用工程を含む本実施形態における水素ガスの製造方法は、バッチ式で粗水素ガスを処理するＰＳＡ方式およびＴＳＡ方式の方法に比べて、吸着剤粒子が水分および凝縮性有機成分をより効率的に吸着する観点から好ましく、エネルギー効率の観点から有利である。

＜回収工程＞
本実施形態では、再生工程において吸着剤粒子から脱離した水分および凝縮性有機成分を多段式吸着装置内で凝縮させる工程、および、多段式吸着装置内で凝縮させた水分および凝縮性有機成分を多段式吸着装置から回収する工程、をさらに含んでもよい。これらの工程を合わせて「回収工程」とも言う。

回収工程は、再生工程において吸着剤粒子から脱離した水分および凝縮性有機成分を含む水素ガスをコンデンサへ導入し、冷却することにより実施することが可能である。このような操作により、水分および凝縮性有機成分は液化し、容易に回収することができる。

凝縮性有機成分がトルエンなどの非水溶性成分である場合では、水分と凝縮性有機成分とは、互いに混ざり合うことはなく分離した状態で回収される。したがって、デカンテーション法などの液液分離法により容易に、分離したそれぞれを回収することが可能である。分離された有機成分にはトルエンなどの有価物が含まれる。一方、回収工程における雰囲気である水素ガスは、粗水素ガスとして、吸着剤粒子と接触させる接触工程に、原料ガスとして用いることができる。

＜前処理工程＞
本実施形態では、塔に供給される前の粗水素ガスから水分および凝縮性有機成分の一方または両方を除去する前処理工程をさらに含んでいてもよい。当該前処理工程は、例えば、上記の回収工程と同様に粗水素ガスとコンデンサとの接触によって、あるいは、冷却および加圧によって実施することが可能である。前処理工程を含むことは、塔に供給される粗水素ガス中の水分および凝縮性有機成分の量を所定の範囲に収め、本実施形態における水素ガスの製造方法を安定した条件で実施する観点から好ましい。

なお、前述した他の工程において、「多段式吸着装置内」とは、多段式吸着装置の内部であることを意味するだけでなく、多段式吸着装置内部の系と同一の系内であってもよいことを意味する。したがって、上記の他の工程は、同じ系を共有する、多段式吸着装置以外の装置において実施されてもよい。

〔水素ガスの製造装置〕
本発明の一実施形態に係る水素ガスの製造装置は、上述の水素ガスの製造方法を実施するための装置である。より具体的には、当該製造装置は、流下する吸着剤粒子に水素ガスを加圧されている状態で接触させて、前記水素ガス中の被吸着成分を前記吸着剤粒子に吸着させ、精製された水素ガスを製造するための、水素ガスの製造装置である。

当該製造装置は、塔と、前記塔内に配置される複数段のトレイと、前記塔内を流下した吸着剤粒子を前記トレイの少なくともいずれかに供給するための吸着剤粒子供給装置と、前記塔内における前記トレイよりも下の位置に、前記塔内の圧力が高まるように水素ガスを供給するためのガス供給装置と、を有する。

図１に、本発明の一実施形態に係る水素ガスの製造装置の一例を模式的に示す。

（装置の構成）
水素ガスの製造装置１は、塔を有している。当該塔は、吸着剤粒子Ｋに粗水素ガスＧｘ中の水分および凝縮性有機成分を吸着させる吸着部Ａと、第一ガスシール部Ｂと、吸着剤粒子Ｋに非凝縮性ガス（精製された水素ガス）Ｇａを向流接触させて水分および凝縮性有機成分を脱離させる脱離部Ｃと、第二ガスシール部Ｄと、第二ガスシール部Ｄから吸着部Ａに至る気流搬送管２と、を備えている。なお、気流搬送管２は、塔内の中央に延在するように図示されているが、塔内に配置されていなくてもよい。

吸着部Ａには、複数段のトレイ３が備えられている。最上段のトレイ３よりも上の位置に気流搬送管２が開口している。また、吸着部Ａは、吸着部Ａにおけるトレイ３よりも下の位置に粗水素ガス入口８を有している。粗水素ガス入口８には、粗水素ガスＧｘを供給するためのガス供給装置（ガスコンプレッサ）７が接続されている。さらに、吸着部Ａは、塔の頂部に、精製した水素ガスＧを排出するための水素ガス出口４を有している。

第一ガスシール部Ｂは、塔内における吸着部Ａの下方の部分であり、吸着部Ａのテーパー状の底面と当該底面に開口する吸着剤粒子流通管とによって吸着部Ａと連通している。第一ガスシール部Ｂは、その上部にガス排出口９を有している。ガス排出口９から先のガスの流路には、コンデンサ６が配置されている。

脱離部Ｃは、塔内における第一ガスシール部Ｂよりも下方の部分である。脱離部Ｃは、流下する吸着剤粒子Ｋが十分に接触可能な熱交換器５を有している。熱交換器５は、例えばシェル＆チューブ型熱交換器であり、熱媒供給口１２および熱媒排出口１３を有している。脱離部Ｃは、熱交換器５よりも下方に開口するガス供給口１０を有している。

第二ガスシール部Ｄは、塔内における脱離部Ｃよりも下方の部分であり、塔の低部である。第二ガスシール部Ｄは、吸着部Ａに至る前述した気流搬送管２を含んでおり、第二ガスシール部Ｄに到達した吸着剤粒子Ｋが気流搬送管２へ導入されるように構成されている。なお、気流搬送管２は、当該気流搬送管２の下端からガスを供給するための搬送ガス供給口１１を有している。

（水素ガスの製造）
次に、上記の製造装置を用いる水素ガスの製造方法の一例を説明する。粗水素ガスＧｘは、前述した水分と凝縮性有機成分との両方を含む水素ガスであり、吸着剤粒子Ｋは、前述した第一吸着剤粒子および第二吸着剤粒子の両方の混合物とする。第一吸着剤粒子は、活性炭粒子とそれに担持された吸水性吸着剤とを有する粒子であり、第二吸着剤粒子は、活性炭粒子そのものとする。活性炭粒子は、前述した株式会社クレハ製の球状活性炭「Ｇ−ＢＡＣ」とする。

吸着部Ａの最上段のトレイ３には、前述の気流搬送管２から、後述する再生した吸着剤粒子Ｋが精製された水素ガスとともに供給される。吸着剤粒子Ｋは、トレイ３上で流動層高１５〜２０ｍｍの流動層を形成し、各段を流動移動しながら逐次下段に落下する。また、ガス供給装置７は、水分および凝縮性有機成分を含む粗水素ガスＧｘを吸着部Ａ内の圧力が０．０２ＭＰａＧ以上１ＭＰａ未満となるように供給する。

ガス供給装置７によるこのような粗水素ガスＧｘの供給は、例えば、吸着部Ａ内の圧力を検出する不図示の圧力計の検出信号に応じたフィードバック制御によって、ガス供給装置７の運転、および、水素ガス出口４における不図示のバルブの開度、の一方または両方を調整することにより実施される。

塔内に導入された粗水素ガスＧｘは、トレイ３が備える孔を通過して、トレイ３上を移動しながら吸着部Ａ内を流下する吸着剤粒子Ｋと均一かつ十分に接触しながら上昇する。この間、粗水素ガスＧｘ中の水分および凝縮性有機成分は、吸着剤粒子Ｋに吸着され、精製された水素ガスＧが、塔の上部に位置する水素ガス出口４から排出される。

水分および凝縮性有機成分を吸着した吸着剤粒子Ｋは、第一ガスシール部Ｂに導入される。吸着部Ａを流下した吸着剤粒子Ｋは、前述の吸着剤粒子流通管に充満しながら第一ガスシール部Ｂに到達する。このため、第一ガスシール部Ｂの雰囲気は、実質的には吸着部Ａの雰囲気とは遮断される。

第一ガスシール部Ｂに到達した吸着剤粒子Ｋは、さらに下方の脱離部Ｃへ移動する。脱離部Ｃにおいて、吸着剤粒子Ｋは、熱交換器５と接触する。熱交換器５には、水蒸気などの熱媒Ｈが供給されており、吸着剤粒子Ｋは、熱交換器５との接触により加熱される。また、脱離部Ｃにおけるガス供給口１０からは、精製された水素ガスの一部Ｇａが供給され、熱交換器５と接触しながら流下する吸着剤粒子Ｋと向流接触する。この加熱と向流接触とにより、吸着剤粒子Ｋが吸着した水分および凝縮性有機成分（例えばトルエン）がガスとして脱離する。このようにして、吸着部Ａで使用された吸着剤粒子Ｋは、水分および凝縮性有機成分を放出することにより再生される。

脱離した水分および凝縮性有機成分を含む精製水素ガスは、第一ガスシール部Ｂにおけるガス排出口９から排出され、コンデンサ６へ導入される。上記水素ガス中の水分および凝縮性有機成分は、コンデンサ６で冷却されて液化し、回収される。水分および凝縮性有機成分をコンデンサ６まで搬送した水素ガスは、粗水素ガスＧｘとして吸着部Ａに供給される。

一方、脱離部Ｃで再生された吸着剤粒子Ｋは、第二ガスシール部Ｄに移動する。塔の底面は、例えば、気流搬送管２における粒子導入口に向けて傾斜するテーパー面となっており、再生された吸着剤粒子Ｋは、塔の低部および気流搬送管２に充満する。したがって、第一ガスシール部Ｂおよび脱離部Ｃの雰囲気は、気流搬送管２で連通する吸着部Ａの雰囲気とは実質的に遮断される。再生された吸着剤粒子Ｋは、気流搬送管２に供給される精製された水素ガスの一部Ｇｂによって、気流搬送管２内を上方に移動し、吸着部Ａの最上段のトレイ３上に供給される。このようにして、吸着剤粒子Ｋは、多段吸着装置内において使用されるとともに再生され、再利用される。

以上のような水素ガスの製造装置１により、水分および凝縮性有機成分を含む粗水素ガスから、１台の装置で、水分および凝縮性有機成分を同時に除去することができる。上記装置によれば、水素ガス中の水分および凝縮性有機成分の吸着から吸着剤粒子Ｋの再生まで、粗水素ガスの加圧供給ならびに熱交換器における熱媒及び冷媒の供給によって、所望の純度の水素ガスを連続して製造することができる。したがって、従来よりも高いエネルギー効率で高純度の精製された水素ガスを製造することができる。

なお、本実施形態では、吸着部および脱離部が１つの塔に設けられた例を示したが、吸着部と脱離部とを別々の塔として構成してもよい。一例として、吸着部と脱離部とを別々の塔とし、これを気流搬送管で連結し、吸着剤粒子を、吸着部から脱離部、脱離部から吸着部へと循環させる構成を挙げることができる。

〔まとめ〕
本発明の実施形態における水素ガスの製造方法は、水分および凝縮性有機成分の一方または両方を吸着可能な吸着剤粒子であって、多段式吸着装置を流下する吸着剤粒子に、水分および凝縮性有機成分の一方または両方を含有する粗水素ガスを、粗水素ガスが加圧されている状態で接触させて、精製された水素ガスを製造する。したがって、所望の浄化度合いの水素ガスを連続して製造可能な新たな方法が提供される。

本発明の実施形態では、０．０２ＭＰａＧ以上に加圧されている粗水素ガスを吸着剤粒子に接触させてもよい。このような圧力での粗水素ガスと吸着剤粒子との接触は、塔内における吸着剤粒子の流動性を高める観点、塔内において安定した流動層を形成する観点、および、粗水素ガスに対する接触性を高める観点からより一層効果的である。

また、本発明の実施形態において、吸着剤粒子の粒径が０．０５ｍｍ以上、２．００ｍｍ以下であることは、吸着剤粒子の流動性を高める観点、および、再利用工程における吸着剤粒子の搬送の観点から、より一層効果的である。

また、本発明の実施形態において、吸着剤粒子は、水分を吸着するための第一吸着剤粒子、および、凝縮性有機成分を吸着するための第二吸着剤粒子、の一方または両方を含んでもよい。このような吸着剤粒子の構成は、一度の処理で、水分および凝縮性有機成分の両方を同時に、かつ十分に除去する観点からより一層効果的である。

また、本発明の実施形態において、吸着剤粒子が活性炭粒子を含むことは、耐久性を高める観点および分子量の異なる様々な凝縮性有機成分を吸着する観点からより一層効果的である。

また、本発明の実施形態において、第一吸着剤粒子が、活性炭粒子と、活性炭粒子の表面に担持されている吸水性吸着剤とを有することは、粗水素ガス中の水分を十分に吸着除去する観点からより一層効果的である。

また、本発明の実施形態において、第二吸着剤粒子が、活性炭粒子と、活性炭粒子の表面に担持されているルイス酸とを有することは、粗水素ガス中の芳香族化合物等の凝縮性有機成分を十分に吸着除去する観点からより一層効果的である。

また、本発明の実施形態における製造方法は、流下した吸着剤粒子を多段式吸着装置内において再生する工程と、再生した吸着剤粒子を多段式吸着装置内において吸着剤粒子の流下の開始位置まで搬送して吸着剤粒子の流下に供する工程と、をさらに含んでもよい。本発明の実施形態における製造方法がこれらの工程をさらに含むことは、所望の純度を有する水素ガスを連続して安定して製造する観点からより一層効果的である。

また、本発明の実施形態において、再生する工程は、流下した吸着剤粒子を加熱して、吸着剤粒子が吸着している水分および凝縮性有機成分を吸着剤粒子から脱離させる工程であってよい。吸着剤粒子の再生工程がこのような工程であることは、エネルギー効率よく吸着剤粒子を再生する観点からより一層効果的である。

また、本発明の実施形態における製造方法は、吸着剤粒子から脱離した水分および凝縮性有機成分を多段式吸着装置内で凝縮させる工程と、多段式吸着装置内で凝縮させた水分および凝縮性有機成分を多段式吸着装置から回収する工程と、をさらに含んでもよい。本発明の実施形態における製造方法がこれらの工程をさらに含むことは、凝縮性有機化合物を有価物として回収できる観点からより一層効果的である。

また、本実施形態における水素ガスの製造装置は、流下する吸着剤粒子に水素ガスを加圧されている状態で接触させて、水素ガス中の被吸着成分を吸着剤粒子に吸着させ、精製された水素ガスを製造するための、水素ガスの製造装置であって、塔と、塔内に配置される複数段のトレイと、塔内を流下した吸着剤粒子をトレイの少なくともいずれかに供給するための吸着剤粒子供給装置と、塔内におけるトレイよりも下の位置に、塔内の圧力が高まるように、水素ガスを供給するためのガス供給装置と、を有する。したがって、所望の浄化度合いの水素ガスを連続して製造可能な新たな方法が提供される。

本発明は、上述した各実施形態に限定されず、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

次に、実施例により本発明を詳細に説明する。

（実施例１、２）
図１に示すような構成を有する水素ガスの製造装置を用いて、水およびトルエンを含む粗水素ガスの精製を行った。当該製造装置において、塔の径は、吸着部および脱着部のいずれも、呼び径で１５０Ａである。また、吸着部におけるトレイ段数は、１２段である。

また、粗水素ガスとして、電気分解由来の水素をトルエンと反応させてメチルシクロヘキサン（ＭＣＨ）化した後に脱水素化した水素ガスを用い、前処理として、−２０℃に冷却し、０．８ＭＰａに加圧したものを使用した。

なお、加圧前の粗水素ガスにおいて、水分は、露点温度が−２０℃で体積濃度が１０１９ｐｐｍ（ｖ）であった。また、トルエンは、−２０℃の蒸気圧が０．２１９ｋＰａＡであり、体積濃度は２１６２ｐｐｍ（ｖ）であった。

また、０．８ＭＰａＧ加圧下の粗水素ガスにおいて、水分の体積濃度は１１５ｐｐｍ（ｖ）であり、トルエンの体積濃度は２４３ｐｐｍ（ｖ）であった。

粗水素ガスの流量が８０００Ｌ／ｍｉｎのとき、粗水素ガスに含まれる水分の流量は０．９２Ｌ／ｍｉｎ（４５ｇ／ｈ）であり、トルエン（気体）の流量は１．９４Ｌ／ｍｉｎ（４７８ｇ／ｈ）であった。

水分を吸着するための第一吸着剤粒子として、株式会社クレハ製の球状活性炭Ｇ−ＢＡＣ Ｇ７０Ｒに、トリエチレングリコール（ＴＥＧ）を、添着活性炭粒子の質量に対して２０質量％の量で添着させた添着活性炭粒子を使用した。露点５℃（水分の体積濃度８６１１ｐｐｍ（ｖ））において、上記添着活性炭粒子１ｇの平衡水分吸着量は０．０６４ｇであった。

凝縮性有機成分を吸着するための第二吸着剤粒子として、株式会社クレハ製の球状活性炭Ｇ−ＢＡＣ Ｇ７０Ｒ（実施例１）、および、当該球状活性炭Ｇ−ＢＡＣ Ｇ７０Ｒに、リン酸を、添着活性炭粒子の質量に対して７．５質量％の量で添着させた添着活性炭粒子（実施例２）を使用した。トルエンの体積濃度１００ｐｐｍ（ｖ）において、上記球状活性炭Ｇ−ＢＡＣ Ｇ７０Ｒ １ｇの平衡トルエン吸着量は０．３ｇであった。また、上記添着活性炭粒子１ｇの平衡トルエン吸着量は０．２５ｇであった。

第一吸着剤粒子および第二吸着剤粒子は、装置内のトレイ上に同時に供給され、混合物として塔内を流下した。

球状活性炭Ｇ−ＢＡＣ Ｇ７０Ｒの物性を、以下の表１に示す。

また、脱着部において、流下する吸着剤粒子に向流接触させる非凝縮性ガス、および、吸着剤粒子を搬送する搬送ガスとしては、いずれも水素ガスを用いた。

吸着部および脱着部の操作圧力は０．８ＭＰａＧとした。

実施例１および実施例２において用いた実験条件、粗水素ガスおよび出口ガス（精製された水素ガス）の水分濃度およびトルエン濃度を、以下の表２に示す。

実施例１および実施例２のいずれにおいても、装置は安定して連続的に稼働し、吸着剤粒子、非凝縮性ガス（水素ガス）および搬送ガス（水素ガス）は、装置内を循環した。

また、表２に示すように、出口ガスの水分濃度は、実施例１および実施例２のいずれにおいても２．６ｐｐｍまで低減され、ＦＣＶ用水素燃料規格である水分濃度５ｐｐｍ以下の条件を満たした。

さらに、出口ガスのトルエン濃度は、実施例１においては０．５ｐｐｍまで低減され、実施例２においては０．１ｐｐｍまで低減された。特に、実施例２の結果は、メタン換算でも０．７ｐｐｍであり、これは、ＦＣＶ用水素燃料規格である炭化水素濃度２ｐｐｍ以下（メタン換算）の条件を満たすものであった。

実施例１および実施例２の結果から、本発明の一実施形態に係る水素ガスの製造方法により、粗水素ガスから、水分およびトルエンの両方を同時に除去し、高純度の精製された水素ガスを製造できることが明らかとなった。

また、実施例１および実施例２の結果から、第二吸着剤粒子の活性炭粒子にリン酸を添着することにより、併存する第一吸着剤粒子の水分吸着能を阻害することなく、トルエン吸着能を向上できることが明らかとなった。

本発明の一実施形態に係る水素ガスの製造方法は、有機ケミカルハイドライド法により得られる粗水素ガスから、高純度の精製された水素ガスを製造するために好適に利用することができる。

１ 水素ガスの製造装置
２ 気流搬送管
３ トレイ
４ 水素ガス出口
５ 熱交換器
６ コンデンサ
７ ガス供給装置
８ 粗水素ガス入口
９ ガス排出口
１０ ガス供給口
１１ 搬送ガス供給口
１２ 熱媒供給口
１３ 熱媒排出口
Ａ 吸着部
Ｂ 第一ガスシール部
Ｃ 脱離部
Ｄ 第二ガスシール部
Ｈ 熱媒
Ｋ 吸着剤粒子
Ｇｘ 粗水素ガス
Ｇａ、Ｇｂ、Ｇ 精製された水素ガス

Claims (11)

1. 水分および凝縮性有機成分の一方または両方を吸着可能な吸着剤粒子であって、多段式吸着装置を流下する前記吸着剤粒子に、水分および凝縮性有機成分の一方または両方を含有する粗水素ガスを、前記粗水素ガスが加圧されている状態で接触させて、精製された水素ガスを製造する、水素ガスの製造方法。
2. ０．０２ＭＰａＧ以上に加圧されている前記粗水素ガスを前記吸着剤粒子に接触させる、請求項１に記載の水素ガスの製造方法。
3. 前記吸着剤粒子の粒径が０．０５ｍｍ以上、２．００ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の水素ガスの製造方法。
4. 前記吸着剤粒子は、前記水分を吸着するための第一吸着剤粒子、および、前記凝縮性有機成分を吸着するための第二吸着剤粒子、の一方または両方を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水素ガスの製造方法。
5. 前記吸着剤粒子は、活性炭粒子を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の水素ガスの製造方法。
6. 前記第一吸着剤粒子は、活性炭粒子と、活性炭粒子の表面に担持されている吸水性吸着剤と、を有する、請求項４に記載の水素ガスの製造方法。
7. 前記第二吸着剤粒子は、活性炭粒子と、活性炭粒子の表面に担持されているルイス酸と、を有する、請求項４に記載の水素ガスの製造方法。
8. 流下した前記吸着剤粒子を前記多段式吸着装置内において再生する工程と、再生した前記吸着剤粒子を前記多段式吸着装置内において前記吸着剤粒子の流下の開始位置まで搬送して前記吸着剤粒子の流下に供する工程と、をさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の水素ガスの製造方法。
9. 前記再生する工程は、流下した前記吸着剤粒子を加熱して、前記吸着剤粒子が吸着している水分および凝縮性有機成分を前記吸着剤粒子から脱離させる工程である、請求項８に記載の水素ガスの製造方法。
10. 前記吸着剤粒子から脱離した水分および凝縮性有機成分を前記多段式吸着装置内で凝縮させる工程と、前記多段式吸着装置内で凝縮させた水分および凝縮性有機成分を前記多段式吸着装置から回収する工程と、をさらに含む、請求項９に記載の水素ガスの製造方法。
11. 流下する吸着剤粒子に水素ガスを加圧されている状態で接触させて、前記水素ガス中の被吸着成分を前記吸着剤粒子に吸着させ、精製された水素ガスを製造するための、水素ガスの製造装置であって、
    塔と、
    前記塔内に配置される複数段のトレイと、
    前記塔内を流下した吸着剤粒子を前記トレイの少なくともいずれかに供給するための吸着剤粒子供給装置と、
    前記塔内における前記トレイよりも下の位置に、前記塔内の圧力が高まるように、水素ガスを供給するためのガス供給装置と、
    を有する、水素ガスの製造装置。

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