JP2023019891A - Hydrogen production device and operation method of hydrogen production device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水素製造装置及び水素製造装置の運転方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrogen production device and a method of operating a hydrogen production device.
従来、水素製造装置は、原料ガスとして例えば天然ガス、LPGなどの炭化水素類ガスを、水蒸気とともに改質装置に供給し、改質触媒で反応させて水素含有ガスを生成するものとして知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。工業用途の水素製造装置は、一般的に連続して水素が消費されるため、昼夜連続運転されることが多い。また、昼夜連続運転であれば、効率が高くなり、結果的に水素単価を安くすることできる。 Conventionally, a hydrogen production apparatus is known to supply a hydrocarbon gas such as natural gas or LPG as a raw material gas to a reformer together with steam, and react it with a reforming catalyst to produce a hydrogen-containing gas. (See Patent Documents 1 and 2, for example). A hydrogen production apparatus for industrial use generally consumes hydrogen continuously, so it is often operated continuously day and night. In addition, if it is operated continuously day and night, the efficiency will be high, and as a result, the unit cost of hydrogen can be reduced.
一方、燃料電池自動車に水素を充填する水素ステーションなどに用いられる水素製造装置は、特に水素ステーションの普及期において、夜間営業を行わないことが想定されるため、営業時間外には、水素製造装置を停止する方が経済的であるといえる。 On the other hand, it is assumed that the hydrogen production equipment used in hydrogen stations that fill fuel cell vehicles with hydrogen will not operate at night, especially during the period when hydrogen stations become popular. It can be said that it is more economical to stop
そこで、特許文献1及び2にみられる水素製造装置では、水素を製造しない待機運転時に、すでに製造した水素又は水素リッチガスのみを循環させるようにしている。
また、他の水素製造装置では、原料ガスの供給量を最小限に低下させ(アイドリング運転)、製造された最小限の水素を、循環させたり、改質装置の燃焼バーナーに燃料として使用したりすることで自己消費している。
Therefore, in the hydrogen production apparatuses disclosed in Patent Documents 1 and 2, only already produced hydrogen or hydrogen-rich gas is circulated during standby operation in which hydrogen is not produced.
In other hydrogen production equipment, the amount of raw material gas supplied is reduced to the minimum (idling operation), and the minimum amount of hydrogen produced is circulated or used as fuel for the combustion burner of the reformer. self-consumption by doing.
しかしながら、特許文献1及び2にみられる水素製造装置のように、待機運転時に水素又は水素リッチガスのみを循環させるだけでは、水素製造装置の触媒が過還元される、という問題がある。また、待機運転から通常運転に復帰する場合に、復帰までの時間を要する、という問題がある。さらに、アイドリング運転で水素を自己消費させる場合は、通常運転への移行や通常運転からの復帰を迅速に行うことができるが、アイドリング運転時でも比較的多量の燃料を消費する、という問題がある。 However, as in the hydrogen production apparatuses disclosed in Patent Documents 1 and 2, there is a problem that the catalyst of the hydrogen production apparatus is over-reduced only by circulating hydrogen or hydrogen-rich gas during standby operation. In addition, there is a problem that it takes time to return from standby operation to normal operation. Furthermore, when hydrogen is self-consumed in idling operation, it is possible to quickly shift to normal operation and return from normal operation, but there is a problem that a relatively large amount of fuel is consumed even during idling operation. .
そこで、本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであり、待機運転における燃料消費量を低減させることができる水素製造装置及び水素製造装置の運転方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a hydrogen production apparatus and a method of operating the hydrogen production apparatus that can reduce fuel consumption during standby operation.
本発明に係る1つの態様の水素製造装置は、圧縮機と、脱硫器と、改質器と、変成器と、気液分離器と、水素精製装置と、を備える水素製造装置であって、前記気液分離器と前記水素精製装置との間を接続する配管から、前記圧縮機の入口側へ水素を循環させる水素循環運転配管とを、更に備え、待機運転時の水素循環運転において、純水又は水蒸気を供給しながら、前記水素循環運転配管を介して前記水素を循環させるものである。 A hydrogen production apparatus according to one aspect of the present invention includes a compressor, a desulfurizer, a reformer, a shift converter, a gas-liquid separator, and a hydrogen purification apparatus, A hydrogen circulation operation pipe for circulating hydrogen from a pipe connecting between the gas-liquid separator and the hydrogen purifier to the inlet side of the compressor, and in hydrogen circulation operation during standby operation, pure While supplying water or steam, the hydrogen is circulated through the hydrogen circulation operation pipe.
本発明に係る別の1つの態様の水素製造装置の運転方法は、圧縮機と、脱硫器と、改質器と、変成器と、気液分離器と、水素精製装置と、を備える水素製造装置の運転方法であって、前記気液分離器と前記水素精製装置との間を接続する配管から、前記圧縮機の入口側へ水素を循環させる水素循環運転配管とを、更に備え、待機運転時の水素循環運転において、純水又は水蒸気を供給しながら、前記水素循環運転配管を介して前記水素を循環させる、ものである。 According to another aspect of the present invention, there is provided a hydrogen production apparatus operating method comprising a compressor, a desulfurizer, a reformer, a shift converter, a gas-liquid separator, and a hydrogen purification apparatus. A method for operating a device, further comprising a hydrogen circulation operation pipe for circulating hydrogen from a pipe connecting between the gas-liquid separator and the hydrogen refining device to an inlet side of the compressor, and performing standby operation. In the hydrogen circulation operation, the hydrogen is circulated through the hydrogen circulation operation pipe while supplying pure water or steam.
本発明によれば、通常運転以外の運転状態における燃料消費量を低減させる水素製造装置及び水素製造装置の運転方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hydrogen production apparatus and the operating method of a hydrogen production apparatus which can reduce the fuel consumption in the operating states other than normal operation can be provided.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本明細書の実施形態においては、全体を通じて、同一の部材には同一の符号を付している。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the embodiment of this specification, the same code|symbol is attached|subjected to the same member through the whole.
まず、水素製造装置100について説明する。図1は、本発明に係る実施形態の水素製造装置100の概略を示すシステム図である。
First, the
水素製造装置100は、脱硫器110と、改質器120と、変成器130と、気液分離器140と、水素精製装置150と、を主要な装置として備えている。図1中、符号G1は原料ガス、G2は改質ガス、G3は排出ガス、G4は変成ガス、G5は精製ガス、OGはオフガス、を各々図示する。
The
脱硫器110は、例えば都市ガスやLPGなどの炭化水素系燃料に付臭剤として含有している硫黄成分を除去する。硫黄成分は後工程で使用される改質器120の改質用の触媒や転化触媒などの触媒毒になるために、あらかじめ原料ガスG1に含有される硫黄成分をこの脱硫器110で除去する。
The
具体的には、脱硫器110は、例えばCo-Mo系又はNi-Mo系などの水素化触媒と、硫化水素を吸着するZnO系脱硫触媒とから構成される水添脱硫触媒が充填された流路で構成されている。この脱硫器110は原料ガスG1と、水素とを供給することで、水素添加(以下「水添」という)反応させ、硫黄成分を硫化水素に変換し、硫化水素を酸化亜鉛に取り込んで、硫化亜鉛とし、硫黄成分を除去する。この水添脱硫の反応式は、下記反応式(1)、(2)のとおりである。
CmHnS+H2 → CmHn+H2S・・・(1)
H2S+ZnO → H2O+ZnS・・・(2)
Specifically, the
CmHnS+ H2 →CmHn+ H2S (1)
H 2 S + ZnO → H 2 O + ZnS (2)
なお、脱硫器110は、本実施形態のような水添反応でなく、常温や高温で反応する硫黄化合物用吸着剤を用いて脱硫を行うものであってもよい。また、硫黄成分を含まない原料ガスG1の場合には、脱硫器110を備える必要がない。
The
改質器120は、原料ガスG1に水蒸気(又は純水)を加え、高温(例えば650℃から900℃)下で後述する改質触媒(以下「触媒」という)に接触させることで、原料ガスG1を改質して水素や一酸化炭素などの改質ガスG2を生成する。この水蒸気改質の反応式は、下記反応式(3)、(4)のとおりである。
CmHn+mH2O → mCO+(m+n/2)H2 ・・・(3)
CO+3H2 ←→ CH4+H2O・・・(4)
The
CmHn+ mH2O →mCO+(m+n/2)H2 ( 3 )
CO+3H 2 ←→ CH 4 +H 2 O (4)
これら水蒸気改質反応は、吸熱反応となる。触媒の表面上に炭素を析出させないよう、混合する水蒸気/炭素比は約3倍であるとよい。 These steam reforming reactions are endothermic reactions. The mixed steam/carbon ratio should be about 3 times to avoid depositing carbon on the surface of the catalyst.
この改質器120は、水蒸気改質用の触媒が充填された触媒反応管が備えられている。この触媒反応管は、図示しない反応炉の内部に、複数本配列されて収納されている。
This
そして、改質器120は、原料ガスG1の一部や後述する水素精製装置150からのオフガスOGを燃料ガスとして、空気ブロア125から空気とともに燃焼バーナー126に供給し、反応炉内の触媒反応管を加熱する。
Then, the
変成器130は、改質器120から送出された改質ガスG2中の一酸化炭素を水蒸気と反応させ、更に多くの水素H2を生成するものである。このCO変成の反応式は、下記反応式(5)のとおりである。
CO+H2O ←→ CO2+H2・・・(5)
The shift converter 130 reacts carbon monoxide in the reformed gas G2 sent from the
CO+H 2 O ←→ CO 2 +H 2 (5)
この変成器130では、例えば200℃から500℃の反応温度に応じて、例えばFe-Cr系、Cu-Zn系又はPt系の触媒が用いられる。
In this
気液分離器140は、改質ガスG2から凝縮水を排水として分離除去するものである。
The gas-
水素精製装置150は、吸着剤を用いて、水素H2以外の一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、水蒸気などのガスを吸着するもので、変成ガスG4から水素H2のみを分離し、最終的に水素濃度を99.999%程度までにすることが可能なものである。この水素精製装置150で発生するオフガスOGは、改質器120の加熱用の燃料として用いられることがある。
The
そして、水素製造装置100は、上述した主要な装置以外に、例えば、原料ガスG1を圧縮し、脱硫器110に送給する圧縮器105を備えている。
The
さらに、水素製造装置100には、下記の構成要素が備えられている。
(1)原料供給源160と圧縮器105とを接続する原料配管L1には原料調整弁V1が設けられている。
(2)圧縮器105と脱硫器110とは第2の配管L2により接続されており、脱硫器110と改質器120とは第3の配管L3により接続されている。この改質器120からは排出ガスG3を排出するガス排出配管L7が接続されている。
(3)気液分離器140と水素精製装置150とを接続する取出配管L4には開閉弁V4が備えられている。
(4)水素精製装置150の出口側には精製された精製ガス(水素H2)G5を取り出す水素取出配管L5が設けられている。この水素取出配管L5には水素調整弁V5が備えられている。
(5)原料供給源160から燃焼バーナー126には燃料用ガスとして原料ガスG1を供給する燃料配管L11が設けられており、この燃料配管L11には燃料調整弁V11が備えられている。
(6)水素精製装置150から燃焼バーナー126にはオフガスOGを供給するオフガス配管L12が設けられており、このオフガス配管L12には、オフガスホルダ190とオフガス調整弁V12とが備えられている。
(7)純水供給源170から第3の配管L3に純水配管L31が接続され、この純水配管L31には純水調整弁V31が備えられている。この純水配管L31には図示しない熱交換器が設けられ、供給された純水を水蒸気に変換している。なお、別途水蒸気を直接供給するようにしてもよい。
(8)取出配管L4にはガスを排出するベント配管L42が設けられており、取出配管L4内の圧力を解放するためのベント調整弁V42が備えられている。
(9)取出配管L4から原料配管L1にループさせる水素循環運転配管L51が設けられており、この水素循環運転配管L51には、循環開閉弁V51が備えられている。
(10)原料配管L1には、水素供給源180より水素H2を添加する水添配管L61が設けられており、この水添配管L61には水添調整弁V61が備えられている。
(11)水素取出配管L5と水添配管L61とには配管L62が接続され、精製された水素の一部は水添配管L61に供給されており、配管L62には、水添開閉弁V62が備えられている。
(12)水添配管L61に接続された配管L62の接続部と水素供給源180との間には水素導入開閉弁V63が備えられている。
なお、上記以外にも、例えば、改質器120と変成器130との間などにも配管が接続されており、また、図示しないが、各種機器のメンテナンス用バイパス管や開閉弁なども適宜設けられている。
Furthermore, the
(1) A raw material pipe L1 connecting the raw
(2) The
(3) The extraction pipe L4 connecting the gas-
(4) On the outlet side of the
(5) A fuel pipe L11 for supplying the raw material gas G1 as a fuel gas from the raw
(6) An offgas pipe L12 for supplying offgas OG from the
(7) A pure water pipe L 31 is connected from the pure
(8) The take-out pipe L4 is provided with a vent pipe L42 for discharging gas, and is equipped with a vent control valve V42 for releasing the pressure in the take-out pipe L4 .
(9) A hydrogen circulation operation pipe L 51 that loops from the extraction pipe L 4 to the raw material pipe L 1 is provided, and this hydrogen circulation operation pipe L 51 is provided with a circulation on-off valve V 51 .
(10) The raw material pipe L1 is provided with a hydrogenation pipe L61 for adding hydrogen H2 from the
(11 ) A pipe L 62 is connected to the hydrogen extraction pipe L 5 and the hydrogenation pipe L 61 , and part of the purified hydrogen is supplied to the hydrogenation pipe L 61 . An auxiliary on-off valve V62 is provided.
(12) Between the connecting portion of the pipe L 62 connected to the hydrogenation pipe L 61 and the
In addition to the above, pipes are also connected, for example, between the
このような構成により、水素製造装置100は、圧縮器105を介して原料ガスG1を脱硫器110に送り、硫黄成分を除去し、その後、脱硫後の原料ガスG1を純水PW(水蒸気)とともに改質器120に供給し、水素H2を含む改質ガスG2を生成し、改質ガスG2を変成器130に送り、さらに、水素H2を生成し変成ガスG4とし、変成ガスG4から気液分離器140で液体を分離し、水素精製装置150で水素H2以外をオフガスOGとして吸着して、精製ガスG5である水素H2を多量に製造する。
With such a configuration, the
(運転要領A)
図2は、水素製造装置100の運転方法における運転要領Aを示すシステム図である。
図2に示すように、この運転要領Aは、通常運転中の状態を示している。運転要領Aでは水素精製装置150からの精製ガスG5の一部の水素H2が、脱硫器110の水素化反応のため、水添配管L61などを介して循環されている。なお、図2から図6の開閉弁又は調整弁Vnにおいて、白抜きは開状態であり、塗り潰しは、閉状態を示し、また、圧縮器105及び水素精製装置150において、白抜きはオン状態であり、塗り潰しは、オフ状態を示す。
(Operating procedure A)
FIG. 2 is a system diagram showing an operating procedure A in the operating method of the
As shown in FIG. 2, this operating procedure A indicates a state during normal operation. In the operating procedure A, a portion of the hydrogen H 2 of the purified gas G 5 from the
(運転要領B)
図3は、水素製造装置100の運転方法における運転要領Bを示すシステム図である。
図3に示すように、この運転要領Bは、水素製造運転から待機運転に移行する状態を示しており、原料調整弁V1を閉状態にして原料供給源160からの原料ガスG1の供給を遮断し、取出調整弁V5を閉状態にしており、水素製造装置100による水素H2の製造を停止している。
(Operating procedure B)
FIG. 3 is a system diagram showing an operating procedure B in the operating method of the
As shown in FIG . 3, this operating procedure B shows a state in which the hydrogen production operation is shifted to the standby operation. is shut off, the take-out regulating valve V5 is closed, and the production of hydrogen H2 by the
このとき、圧縮器105及び水素精製装置150も停止する。そして、圧縮器105を停止する際に、水添調整弁V61を閉状態にし、水素精製装置150を停止する際に、開閉弁V4、オフガス調整弁V12及び循環開閉弁V62を閉状態にする。
At this time, the
そして、図3に示すように、純水供給源170からの純水PWの供給は継続しながら、純水調整弁V31の流量調整によって純水PWの供給量を低下させる。また、原料供給源160からの燃料配管L11を介しての原料ガスG1の供給は継続し、燃焼バーナー126の燃焼を継続する。そして、改質器120の改質温度を所定温度(例えば800℃から900℃)に保持するよう、燃料調整弁V11の開度調整を行う。さらに、ベント調整弁V42より、原料配管L1~取出配管L4の改質系配管の改質プロセスガスをベントガスG6として外部へ排気する。
Then, as shown in FIG. 3, while continuing to supply the pure water PW from the pure
つまり、この運転要領Bでは、改質器120の加熱を維持しながら、原料調整弁V1から取出調整弁V4までの原料配管L1~取出配管L4に残されたガス(改質プロセスガス)を、強制的に開放したベント調整弁V42からベントガスG6として排気する。なお、水素精製装置150では、吸着塔が通常運転時の圧力に保持され、また、水素H2以外のオフガスOGが吸着されたままの状態であるため、脱圧する。
In other words , in this operating procedure B , while maintaining the heating of the reformer 120 , the gas (reforming process gas) is exhausted as vent gas G6 through the forced open vent control valve V42 . In the
(運転要領C)
図4は、水素製造装置100の運転方法における運転要領Cを示すシステム図である。
図4に示すように、この運転要領Cは、待機運転(水素循環運転)への移行中の状態を示しており、改質器120の温度を制御しながら、原料配管L1~取出配管L4の改質系配管をパージ用水素H2で満たすように(置換)する。このパージ用の水素は水素供給源180から供給される。なお、この水素供給源180は水素ボンベであってもよいし、精製ガスG5の一部の水素H2を導入するようにしてもよい。
(Operating procedure C)
FIG. 4 is a system diagram showing an operating procedure C in the operating method of the
As shown in FIG. 4, this operating procedure C shows a state during transition to standby operation (hydrogen circulation operation). 4 is filled (replaced) with hydrogen H 2 for purging. The hydrogen for this purge is supplied from
(運転要領D)
図5は、水素製造装置100の運転方法における運転要領Dを示すシステム図である。
図5に示すように、この運転要領Dは、待機運転(水素循環運転)中の状態を示しており、改質器120の所定の加熱温度を維持しつつ、また純水PWの供給を継続しながら、パージした水素H2を、水素循環運転配管L51を介して循環させる、水素循環運転を行う。なお、この運転要領Dにおいては、改質器120の加熱温度は通常運転時の加熱温度よりも幾分低い温度(例えば50℃から150℃)に低下させ、例えば600℃から850℃の加熱温度で運転するようにしている。これにより、原料ガスG1の燃料消費量の削減を図ることができる。
(Operating procedure D)
FIG. 5 is a system diagram showing an operating procedure D in the operating method of the
As shown in FIG. 5, this operating procedure D shows a state during standby operation (hydrogen circulation operation), and while maintaining a predetermined heating temperature of the
原料ガスG1の供給停止後、図4に示す運転要領Cにおける水素H2による置換が完了したら、水添調整弁V61及び水素開閉弁V63を閉状態にして、原料配管L1~取出配管L4の改質系配管への水素H2の供給を停止し、水素循環運転配管L51の循環運転開閉弁V51を開状態にし、また、圧縮器105をオンにして、純水PWの供給を継続しながら、パージした水素H2を改質系配管及び水素循環運転配管L51で循環させる水素循環運転とする。
After the supply of the raw material gas G 1 is stopped, when the replacement with hydrogen H 2 in the operation procedure C shown in FIG. The supply of hydrogen H 2 to the reforming system pipe of the pipe L 4 is stopped, the circulation operation on-off valve V 51 of the hydrogen circulation operation pipe L 51 is opened, the
図5において、圧力検出器Pによる気液分離器140の出口、つまり、取出配管L4の圧力の検出値が所定圧力(例えば0.1MPaG)まで低下した場合には、図4に示す運転要領Cのように、水添調整弁V61及び水素開閉弁V63を開状態にし、圧縮器105の入口側から原料配管L1~取出配管L4の改質系配管に水素供給源180からの水素H2を導入し、所定圧力まで復帰させ、パージ運転中の所定圧力(例えば0.15MPaG)を維持するようにしている。
In FIG. 5, when the pressure detected by the pressure detector P at the outlet of the gas-
(運転要領E)
この運転要領Eは、待機運転から通常運転への復帰への移行中の状態を示しており、図5において、純水PWの供給量を純水調整弁V31の開度を調整して増大させるとともに、改質器120を通常運転の所定の加熱温度(例えば650℃から900℃)に戻すために、原料供給源160からの原料ガスG1の供給を燃焼バーナー126に行い、改質器120内の昇温を開始する。
(Operating procedure E)
This operating procedure E shows a state during transition from standby operation to return to normal operation, and in FIG . In addition, in order to return the
(運転要領F)
図6は、水素製造装置100の運転方法における運転要領Fを示すシステム図である。
図6に示すように、この運転要領Fは、改質器120の触媒反応温度、つまり、改質器120の反応炉の温度検出器Tの検出値が所定温度(例えば800℃から900℃)に到達したら、水素循環運転開閉弁V51を閉状態にして、水素循環を停止し、原料調整弁V1を開状態にして、原料ガスG1を導入する。最終的には、水素精製装置150を運転して、水素H2の製造を開始し、図2に示す運転要領Aの運転状態に戻る。
(Operating procedure F)
FIG. 6 is a system diagram showing an operating procedure F in the operating method of the
As shown in FIG. 6, in this operating procedure F, the catalyst reaction temperature of the
以上説明したとおり、本発明に係る実施形態の水素製造装置100は、圧縮器105と、脱硫器110と、改質器120と、変成器130と、気液分離器140と、水素精製装置150と、を備える水素製造装置100であって、気液分離器140と水素精製装置150との間を接続する取出配管L4から、圧縮器105の入口側へループする水素循環運転配管L51とを、更に備え、待機運転時の水素循環運転において、純水PW又は水蒸気を供給しながら、水素循環運転配管L51を介して水素H2を循環させるものである。
As described above, the
これにより、通常運転以外の運転状態、例えば待機運転時における原料ガスG1の燃料消費量を大幅に低減させることができる。この待機運転時の原料ガスG1(例えば都市ガス)消費量は、水素製造装置100の定格運転時を100とすると、1/10以下の7.5であり、非常に少なくすることができ、原料ガスG1の使用量の削減効果を発揮することができた。なお、水素製造量を低くしたアイドル運転時は、定格運転時100に対して18~20程度であった。
As a result, it is possible to significantly reduce the fuel consumption of the raw material gas G1 in an operating state other than normal operation, for example, during standby operation. The raw material gas G 1 (for example, city gas) consumption during this standby operation is 7.5, which is 1/10 or less when the rated operation of the
また、実施形態の水素製造装置100では、起動から通常運転への起動時間は、4時間程度であったのに対して、待機運転から通常運転への復帰時間は、1時間程度と復帰時間を早くすることができた。さらに、水素H2以外に水蒸気も供給されているため、改質器120や変成器130の各々の触媒が、過還元されることもない。
In addition, in the
実施形態では、待機運転時の水素循環運転において、改質器120の加熱温度を例えば600℃以上850℃以下としてもよく、理想的には通常時(水素製造時)と同じ温度に保持するとよい。これにより、原料ガスG1の消費量を抑えながら、改質器120の温度を高温に保持することができる。そのため、水素製造装置100を構成する構成部材110~140の各種機器や図示していない熱交換器などの熱負荷を低減させることができ、装置・機器などの寿命を延ばすことができる。ただし、改質器120の加熱温度は、低い方が燃料消費量を抑えられるため、待機運転時の加熱温度(保持温度)は、待機運転の頻度や時間を考慮して適宜設定するとよい。
In the embodiment, in the hydrogen circulation operation during the standby operation, the heating temperature of the
さらに、改質器120で加熱された水素H2及び水蒸気を供給させることで、変成器130も間接的に加熱することができる。さらに別途ヒータを設置している場合は、ヒータで加熱することで温度を200℃から350℃程度に維持するようにしてもよい。
Further, by supplying the hydrogen H 2 and steam heated by the
本実施形態では、待機運転時の水素循環運転において、水素循環運転配管L51の圧力を、大気圧から通常運転圧の範囲内で、例えば0.3MPaG以下より好ましくは0.2MPaGとしてもよい。つまり、待機運転時には水素精製装置150を使用していないので、循環系配管の圧力を低圧にすることができる。そのため、待機運転時の水素循環運転において、圧力をより低くする方が、水素循環に使用する圧縮器105の動力を低減することができ、好ましい。
In this embodiment, in the hydrogen circulation operation during the standby operation, the pressure of the hydrogen circulation operation pipe L51 may be set within the range from the atmospheric pressure to the normal operation pressure, for example, 0.3 MPaG or less, preferably 0.2 MPaG. That is, since the
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications, Change is possible.
100 水素製造装置
105 圧縮器
110 脱硫器
120 改質器
125 空気ブロア
126 燃焼バーナー
130 変成器
140 気液分離器
150 水素精製装置
160 原料供給源
170 純水供給源
180 水素供給源
190 オフガスホルダ
Vn 開閉弁又は調整弁
Ln 配管
G1 原料ガス
G2 改質ガス
G3 排出ガス
G4 変成ガス
G5 精製ガス
G6 ベントガス
OG オフガス
PW 純水
P 圧力検出器
T 温度検出器
100
Claims (7)
前記気液分離器と前記水素精製装置との間を接続する配管から、前記圧縮機の入口側へ水素を循環させる水素循環運転配管とを、更に備え、
待機運転時の水素循環運転において、純水又は水蒸気を供給しながら、前記水素循環運転配管を介して前記水素を循環させる、
ことを特徴とする水素製造装置。 A hydrogen production device comprising a compressor, a desulfurizer, a reformer, a shift converter, a gas-liquid separator, and a hydrogen purification device,
Further comprising a hydrogen circulation operation pipe for circulating hydrogen from a pipe connecting between the gas-liquid separator and the hydrogen purification device to the inlet side of the compressor,
In the hydrogen circulation operation during standby operation, the hydrogen is circulated through the hydrogen circulation operation pipe while supplying pure water or steam.
A hydrogen production device characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載の水素製造装置。 In hydrogen circulation operation during standby operation, the heating temperature of the reformer is set to 600 ° C. or higher and 850 ° C. or lower,
The hydrogen production apparatus according to claim 1, characterized by:
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の水素製造装置。 In hydrogen circulation operation during standby operation, the pressure of the hydrogen circulation operation pipe is set to 0.3 MPaG or less,
3. The hydrogen production device according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記純水の供給量を調整する純水調整弁と、を更に備える、
ことを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の水素製造装置。 The hydrogen production apparatus includes a pure water supply source that supplies pure water to a pipe connecting the desulfurizer and the reformer;
and a pure water adjustment valve that adjusts the supply amount of the pure water,
The hydrogen production apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記気液分離器と前記水素精製装置との間を接続する配管から、前記圧縮機の入口側へ水素を循環させる水素循環運転配管とを、更に備え、
待機運転時の水素循環運転において、純水又は水蒸気を供給しながら、前記水素循環運転配管を介して前記水素を循環させる、
ことを特徴とする水素製造装置の運転方法。 A method of operating a hydrogen production device comprising a compressor, a desulfurizer, a reformer, a shift converter, a gas-liquid separator, and a hydrogen purification device,
Further comprising a hydrogen circulation operation pipe for circulating hydrogen from a pipe connecting between the gas-liquid separator and the hydrogen purification device to the inlet side of the compressor,
In the hydrogen circulation operation during standby operation, the hydrogen is circulated through the hydrogen circulation operation pipe while supplying pure water or steam.
A method for operating a hydrogen production apparatus, characterized by:
ことを特徴とする請求項5に記載の水素製造装置の運転方法。 In hydrogen circulation operation during standby operation, the heating temperature of the reformer is set to 600 ° C. or higher and 850 ° C. or lower,
The operating method of the hydrogen production apparatus according to claim 5, characterized in that:
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の水素製造装置の運転方法。 In hydrogen circulation operation during standby operation, the pressure of the hydrogen circulation operation pipe is set to 0.3 MPaG or less,
7. The operating method of the hydrogen production apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that:
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