JP2026027770A - 燃焼式アンモニア分解装置および燃焼式アンモニア分解方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼器にＮＨ_３と酸化剤を供給してＨ_２とＮ_２に分解し、精製してＨ_２を効率よく製造することが可能な燃焼式アンモニア分解装置および燃焼式アンモニア分解方法を提供する。
【解決手段】アンモニアおよび酸化剤が供給される燃焼器１１と、燃焼器１１が設置される燃焼炉１０と、燃焼炉１０に接続された触媒槽２０と、触媒槽２０に接続された吸着槽３１とを備え、燃焼炉１０においては、燃焼器１１にアンモニアおよび酸化剤を用いてアンモニア分解ガスを発生させ、触媒槽２０においては、燃焼炉１０から触媒槽２０に導入されたアンモニア分解ガスに含まれる未反応アンモニアを分解し、触媒槽２０が少なくとも２種類以上の触媒２１，２２により構成され、吸着槽３１においては、未反応アンモニアを吸着して回収する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼式アンモニア分解装置および燃焼式アンモニア分解方法に関する。

アンモニア（ＮＨ_３）ガスを水素（Ｈ_２）および窒素（Ｎ_２）に分解する反応は、化学平衡状態において高温且つ低圧条件で促進される。常圧では、４００℃以上で触媒反応を用いることで容易に前記分解反応を行うことが可能である。ＮＨ_３分解用の触媒としては、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）等のＮＨ_３分解活性を有する金属が知られている。これらの触媒は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ゼオライト等の無機質担体に担持されている。工業的には比較的安価であるＦｅ触媒やＮｉ触媒が広く用いられている。

ＮＨ_３分解を連続的に行う反応装置としては、触媒を反応管に充填した触媒反応管（クラッキングチューブ）を外部より加熱し、ＮＨ_３分解に伴う吸熱反応の熱補償を行う方法が一般的に採用されている。一方で、原料ＮＨ_３の一部を燃焼（酸化反応）させることで発生させた熱を直接利用し、残りの原料ＮＨ_３の分解（無酸化反応）を行う自己熱分解（ＡＴＲ：Auto Thermal Reformer）もＮＨ_３分解技術として利用されている（例えば、特許文献１～４参照）。燃焼方法としては、酸化触媒を用いてＮＨ_３と酸化剤の混合ガスを触媒表面上で燃焼させる方法があり、商用利用されるケースは未だ少ないものの精力的に開発が行われている。

特開２０１０－２１４２２５号公報 特許第５４８３７０５号公報 特開２０２３－７６２２１号公報 特開２０２３－８３７０６号公報

カーボンニュートラル社会実現に向けて、Ｈ_２ガスは新たなエネルギーとして注目されている。ガスを遠隔地に輸送する際には、液化ガスもしくは圧縮ガスとして輸送することが一般的である。圧縮ガスは大量輸送に不向きであり、液化Ｈ_２ガスは沸点が低いために液化に多大なエネルギーを必要とするといった課題がある。ＮＨ_３は物性がプロパンに近く、沸点が高いために、Ｈ_２に比較して輸送が容易である。実際に、ＮＨ_３は肥料原料として、既にサプライチェーンが構築されている。ＮＨ_３はＨ_２キャリアとしても注目されており、消費地まで輸送されたＮＨ_３を分解してＨ_２を取り出すことで、様々なエネルギーや、原料としての用途が期待できる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、燃焼器にＮＨ_３と酸化剤を供給してＨ_２とＮ_２に分解し、精製してＨ_２を効率よく製造することが可能な燃焼式アンモニア分解装置および燃焼式アンモニア分解方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］ アンモニアおよび酸化剤が供給される燃焼器と、前記燃焼器が設置される燃焼炉と、前記燃焼炉に接続された触媒槽と、前記触媒槽に接続された吸着槽とを備え、前記燃焼炉においては、前記燃焼器にアンモニアおよび酸化剤を用いてアンモニア分解ガスを発生させ、前記触媒槽においては、前記燃焼炉から前記触媒槽に導入された前記アンモニア分解ガスに含まれる未反応アンモニアを分解し、前記触媒槽が少なくとも２種類以上の触媒により構成され、前記吸着槽においては、未反応アンモニアを吸着して回収することを特徴とする、燃焼式アンモニア分解装置。
［２］ 前記燃焼器に供給される前記酸化剤が、酸素濃度が２５ｖｏｌ％から１００ｖｏｌ％の酸化剤であることを特徴とする、［１］に記載の燃焼式アンモニア分解装置。
［３］ 前記吸着槽で回収されたアンモニアは、前記燃焼炉に設置された前記燃焼器に供給されることを特徴とする、［１］または［２］に記載の燃焼式アンモニア分解装置。
［４］ 前記燃焼式アンモニア分解装置は、前記吸着槽の出口にガス精製装置を備え、前記ガス精製装置においては、前記吸着槽から排出される前記アンモニア分解ガスから窒素および水素を分離し、精製することを特徴とする、［１］～［３］のいずれか１項に記載の燃焼式アンモニア分解装置。
［５］ アンモニアおよび酸化剤が供給される燃焼器と、前記燃焼器が設置される燃焼炉と、前記燃焼炉に接続された触媒槽と、前記触媒槽に接続された吸着槽とを用い、前記燃焼炉においては、前記燃焼器にアンモニアおよび酸化剤を用いてアンモニア分解ガスを発生させ、前記触媒槽においては、前記燃焼炉から前記触媒槽に導入された前記アンモニア分解ガスに含まれる未反応アンモニアを分解し、前記触媒槽が少なくとも２種類以上の触媒により構成され、前記吸着槽においては、未反応アンモニアを吸着して回収することを特徴とする、燃焼式アンモニア分解方法。
［６］ 前記燃焼器に供給される前記酸化剤が、酸素濃度が２５ｖｏｌ％から１００ｖｏｌ％の酸化剤であることを特徴とする、［５］に記載の燃焼式アンモニア分解方法。
［７］ 前記吸着槽で回収されたアンモニアは、前記燃焼炉に設置された前記燃焼器に供給されることを特徴とする、［５］または［６］に記載の燃焼式アンモニア分解方法。
［８］ 前記吸着槽の出口にガス精製装置を用い、前記ガス精製装置においては、前記吸着槽から排出される前記アンモニア分解ガスから窒素および水素を分離し、精製することを特徴とする、［５］～［７］のいずれか１項に記載の燃焼式アンモニア分解方法。

本発明によれば、燃焼器にＮＨ_３と酸化剤を供給してＨ_２とＮ_２に分解し、精製してＨ_２を効率よく製造することができる。

燃焼式アンモニア分解装置の一例を示す構成図である。 Ｏ_２濃度と火炎温度の関係の一例を示すグラフである。 Ｏ_２濃度とＨ_２濃度の関係の一例を示すグラフである。

以下、好適な実施形態に基づいて、本発明を説明する。

図１に示す燃焼式アンモニア分解装置１００は、ＮＨ_３および酸化剤が供給される燃焼器１１と、燃焼器１１が設置される燃焼炉１０と、燃焼炉１０に接続された触媒槽２０とを備える。触媒槽２０には、吸着槽３１が接続されている。

燃焼炉１０においては、燃焼器１１にＮＨ_３および酸化剤を用いてＮＨ_３分解ガスを発生させる。燃焼器１１では、燃料としてＮＨ_３と酸化剤とが混合され、ＮＨ_３の火炎１２が形成される。この火炎１２により、燃焼器１１が設置された燃焼炉１０の内部空間１３に高温を発生することができる。

式（１）にＮＨ_３が燃焼するときの反応式の一例を示す。式（２）に示すように、燃焼器１１に供給する酸化剤の量をＮＨ_３の燃焼に必要な量に対して少なく供給することで、燃焼炉１０内にＮＨ_３分解ガスを生成することができる。式（２）の係数β，γ，δ，εは、係数αやその他の処理条件に応じて適宜に決定される。

ＮＨ_３＋０．７５Ｏ_２→１．５Ｈ_２Ｏ＋０．５Ｎ_２ （１）
ＮＨ_３＋αＯ_２→βＨ_２Ｏ＋γＨ_２＋δＮ_２＋εＮＨ_３ （２）

ＮＨ_３分解ガスには、ＮＨ_３が分解して生成されるＨ_２およびＮ_２、燃焼で生成するＨ_２Ｏ、未反応で残存するＮＨ_３が含まれる。この混合ガスは、燃焼炉１０に接続された触媒槽２０に供給される。

燃焼器１１としては、特に限定されないが、バーナ等が挙げられる。燃焼器１１は、ＮＨ_３を供給する経路と、酸化剤を供給する経路を別々に備えてもよい。ＮＨ_３と酸化剤との混合は、燃焼器１１内で混合ガスが燃焼を開始する前に実施してもよい。燃焼器１１は、公知のＡＴＲ技術のように、燃焼触媒の表面上でＮＨ_３を燃焼させてもよい。燃焼触媒を用いずに、ノズルからＮＨ_３と酸化剤を噴射しながらＮＨ_３を燃焼させてもよい。

燃焼器１１におけるＮＨ_３の燃焼は、炭化水素系燃料（石油、天然ガス等）、炭素系燃料（石炭、木炭等）のような他の燃料を用いることなく、ＮＨ_３のみを燃料としてもよい。また、ＮＨ_３が分解して生成し得るＨ_２の一部が燃焼器１１または燃焼炉１０で燃焼してもよい。

燃焼炉１０は、ＮＨ_３が燃焼する際の燃焼室を形成する。燃焼炉１０の内部空間１３には、ＮＨ_３が燃焼して生成したＮＨ_３分解ガスが一時的に収容される。燃焼炉１０から触媒槽２０に導入されるＮＨ_３分解ガスの流量は、適宜に設定することができる。燃焼炉１０におけるＮＨ_３分解ガスは、ＮＨ_３が燃焼して生成したＮ_２とＨ_２Ｏ、Ｎ_２が燃焼して生成したＮ_２とＨ_２、未反応のＮＨ_３等が含まれる。酸化剤がＮ_２を含む場合は酸化剤に由来するＮ_２もＮＨ_３分解ガスに含まれる。

触媒槽２０においては、燃焼炉１０から触媒槽２０に導入されたＮＨ_３分解ガスに含まれる未反応ＮＨ_３を分解する。燃焼炉１０の出口と触媒槽２０の入口との間には、ＮＨ_３分解ガスが通るガス経路１４が設けられている。ガス経路１４を通じて触媒槽２０に導入されるＮＨ_３分解ガスは、燃焼炉１０内で燃焼したときの熱を保持した高温のガスである。このため、触媒槽２０においては、ＮＨ_３分解ガスに保持される熱で触媒を作動させ、未反応ＮＨ_３をＨ_２およびＮ_２に分解することができる。

図示例の触媒槽２０の出口には、吸着槽３１が接続されている。吸着槽３１では、ＮＨ_３分解ガスに含まれる未反応ＮＨ_３を吸着することで、ＮＨ_３がＨ_２およびＮ_２に分解されたガスを得ることができる。吸着槽３１としては、特に限定されないが、ゼオライト等の吸着剤が充填された槽が挙げられる。

触媒槽２０に用いられる触媒は、ＮＨ_３分解ガス中に残存する未反応ＮＨ_３を分解することを目的としている。ＮＨ_３の分解反応は吸熱反応となるため、触媒槽２０を通過する高温のガスは、触媒反応の熱源として利用できる。しかしながら、ガス温度が高すぎると触媒が損耗する場合がある。ガス温度が低下すると触媒の反応効率も低下する。

そこで、本実施形態の燃焼式アンモニア分解装置１００では、触媒槽２０が少なくとも２種類以上の触媒により構成される。２種類以上の触媒としては、第１触媒２１、第２触媒２２が挙げられる。特に図示しないが、さらに第３触媒、第４触媒などを用いることができる。

より具体的には、図示例の触媒槽２０に充填される触媒は、高温で作動する第１触媒２１と低温で作動する第２触媒２２で構成されている。

第１触媒２１は高温で作動するため、燃焼炉１０から触媒槽２０に導入された直後のガス温度でも十分に耐久性がある。その一方でガス温度が低下するとその性能を発揮することができない。第２触媒２２は、低温のガスでも作動することができるが、高温の燃焼ガスに晒されると、損耗するといった欠点を有する。

従って、本実施形態の燃焼式アンモニア分解装置１００では、これら２種類以上の触媒を組み合わせることで、燃焼器１１が生成した高温ガスのエネルギーを効率よく回収し、ＮＨ_３を分解することができる。

第１触媒２１は、触媒槽２０の入口側で、適切な層高で充填することが好ましい。触媒槽２０における第１触媒２１の配置は、第２触媒２２よりも触媒槽２０の入口に近い側であることが好ましい。すなわち、ガス流通経路に沿った位置関係では、第１触媒２１が第２触媒２２よりも燃焼炉１０に近い位置関係であることが好ましい。第１触媒２１としては、例えば、８００～１０００℃程度で作動する触媒が例示される。

第２触媒２２は、触媒槽２０の出口側で、適切な層高で充填することが好ましい。触媒槽２０における第２触媒２２の配置は、第１触媒２１よりも触媒槽２０の出口に近い側であることが好ましい。すなわち、ガス流通経路に沿った位置関係では、第２触媒２２が第１触媒２１よりも燃焼炉１０から離れた位置関係であることが好ましい。第２触媒２２としては、例えば、４００～６００℃程度で作動する触媒が例示される。

触媒槽２０を構成する２種類以上の触媒が、さらに第３触媒などを含む場合も図示例と同様に行うことができる。作動する温度がより高い種類の触媒は相対的に触媒槽２０の入口側になり、作動する温度がより低い種類の触媒は相対的に触媒槽２０の出口側になる順序で配置することが好ましい。

触媒槽２０に使用される触媒としては、特に限定されないが、公知のＮＨ_３分解触媒の中から適宜に選択してもよい。触媒の具体例としては、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）等の遷移金属系触媒；ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）等の希土類系触媒；ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）等の貴金属系触媒が挙げられる。

触媒槽２０に使用される触媒は、担体に担持した状態で触媒槽２０に配置することが好ましい。担体としては、特に限定されないが、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、ゼオライト、ムライト、コーディエライト等が挙げられる。担体は、比表面積が大きな多孔質であってもよく、例えばハニカム状、粒子状などであってもよい。

燃焼器１１には酸化剤が供給される。燃焼器１１に供給される酸化剤としては、ＮＨ_３を酸化させることが可能な酸化剤が好ましく、ＮＨ_３が分解して生成したＨ_２を酸化させることが可能な酸化剤を含んでもよい。ＮＨ_３を酸化剤との混合状態で燃焼させる観点では、ＮＨ_３と同様に気相に含まれる酸化剤が好ましい。酸化剤の具体例として、酸素（Ｏ_２）ガスまたはＯ_２を含有するガスが挙げられる。

燃焼器１１に供給される酸化剤は、Ｏ_２濃度が２５ｖｏｌ％から１００ｖｏｌ％の酸化剤であることが好ましい。Ｏ_２ガスまたはＯ_２を含有するガスを酸化剤とする場合において、Ｏ_２以外の成分としては、窒素（Ｎ_２）、アルゴン（Ａｒ）等が挙げられる。Ｏ_２を含有する酸化剤は、大気中から得られる空気またはＯ_２富化空気であってもよい。Ｏ_２富化空気は、空気にＯ_２を加えて得てもよく、空気からＮ_２を除去して得てもよい。

酸化剤のＯ_２濃度を高めることで、燃焼器１１で形成する火炎１２の温度を高めることができる。また、酸化剤中のＮ_２が少なくなるため、燃焼ガスの量が少なくなる結果、燃焼炉の容積を小さくしたり、触媒槽２０の加熱効率を向上したりすることが可能になる。また、酸化剤に含まれるＮ_２が少なくなることで、触媒槽２０出口におけるＨ_２濃度が高くなる。これにより、製品としてＨ_２を取り出すときの生産性が向上される。

図２は、燃焼器１１におけるＯ_２濃度と火炎１２の温度の関係の一例を示すグラフである。また、図３は、燃焼器１１における酸化剤のＯ_２濃度とＮＨ_３分解ガスに含まれるＨ_２濃度の関係の一例を示すグラフである。グラフの横軸は、燃焼器１１に供給されるＮＨ_３とＯ_２の比であって、理論的にＮＨ_３を全量酸化し得るＯ_２量を１としている。ただし、Ｏ_２量が１であっても、燃焼炉１０でＮＨ_３が全量燃焼する前にＮＨ_３分解ガスが燃焼炉１０から導出される可能性があるため、完全燃焼が起こるとは限らない。

図２および図３において、対比例に用いる酸化剤は空気（Ａｉｒ）である。酸化剤として空気を用いる場合に比べて、酸化剤としてＯ_２（１００ｖｏｌ％）を用いる場合は、より高温の火炎が生成し、ＮＨ_３分解ガス中のＯ_２濃度（モル分率）が高くなる。

上述したように、触媒槽２０には、吸着槽３１が接続されている。吸着槽３１においては、触媒槽２０を通過したＮＨ_３分解ガス中の未反応ＮＨ_３およびＨ_２Ｏを吸着することができる。これにより、触媒槽２０から出てきたＮＨ_３分解ガス中の未反応ＮＨ_３およびＨ_２Ｏが、Ｈ_２およびＮ_２から分離される。

燃焼式アンモニア分解装置１００は、吸着槽３１の出口にガス精製装置３２を備えてもよい。ガス精製装置３２においては、吸着槽３１から排出されるＮＨ_３分解ガスからＮ_２およびＨ_２を分離し、精製する。図示例のガス精製装置３２は、触媒槽２０との間に吸着槽３１を介して、触媒槽２０の出口に接続されている。

ガス精製装置３２としては、膜式のガス分離器、もしくは吸着剤を使用した圧力スイング式（ＰＳＡ，ＶＰＳＡ，ＶＳＡ）や温度スイング式（ＴＳＡ）のガス分離・精製器を用いることができる。圧力スイング式の吸着方式は、吸着・脱着の圧力条件に応じて、広義のＰＳＡが狭義のＰＳＡとＶＰＳＡ，ＶＳＡに区別され得る。

触媒槽２０とガス精製装置３２との間には、上述したように吸着槽３１が接続される。図示例では、触媒槽２０と吸着槽３１の間のガス経路２３に未反応ＮＨ_３を含むガスが流れる。吸着槽３１とガス精製装置３２の間のガス経路３４に未反応ＮＨ_３が除去されたガスが流れる。ガス精製装置３２では、ＮＨ_３分解ガスから生成されたＨ_２を分離し、製品または製品原料として得ることができる。

吸着槽３１で吸着剤に吸着された未反応ＮＨ_３を回収する方法としては、特に限定されず、適宜の方法を採用することができる。例えば、吸着剤の特性に応じて、真空ポンプ、加熱器などを用いて吸着剤から脱離して回収する方法が挙げられる。また、吸着剤から未反応ＮＨ_３が脱離することにより、吸着剤の吸着能力が再生される。

吸着槽３１においては、ＮＨ_３分解ガス中の未反応ＮＨ_３を、気相中の物理吸着により吸着することが好ましい。吸着剤が気相中の未反応ＮＨ_３を吸着し、また、吸着剤に吸着した未反応ＮＨ_３を吸着剤から気相中に脱離することにより、未反応ＮＨ_３の取り扱いが容易になる。

吸着槽３１から回収された未反応ＮＨ_３の再利用を図るには、回収ＮＨ_３から水分を除去することが好ましい。例えば、ＮＨ_３とＨ_２Ｏに対する吸着能力が異なる吸着剤を用いて、回収ＮＨ_３中の水分を吸着により除去してもよい。例えば、上述した圧力スイング式（ＰＳＡ，ＶＰＳＡ，ＶＳＡ）や温度スイング式（ＴＳＡ）のガス分離・精製器を用いて、Ｈ_２ＯとＮＨ_３を分離してもよい。吸着槽３１から未反応ＮＨ_３を取り出した後に、吸着槽３１外の操作で未反応ＮＨ_３を精製してもよく、吸着槽３１の吸着剤から未反応ＮＨ_３を脱離させる際に、吸着槽３１内の操作で未反応ＮＨ_３をＨ_２Ｏから分離してもよい。

また、回収ＮＨ_３から水分を除去するため、化学的に水分と反応する水分除去剤を用いてもよい。例えば、酸化バリウム（ＢａＯ）は、ＮＨ_３と反応することなく、ＢａＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｂａ（ＯＨ）_２のように不可逆的に水分と反応するので、ＮＨ_３の水分除去剤として好適である。

吸着槽３１から回収された未反応ＮＨ_３は、回収経路３３を介して燃焼炉１０の燃焼器１１に供給することができる。燃焼器１１に供給されるＮＨ_３としては、燃焼器１１に新規に供給されるＮＨ_３と、吸着槽３１から回収した未反応ＮＨ_３とを、所望の割合で併用することができる。

ガス経路１４，２３，３４および回収経路３３としては、配管等が挙げられる。ガス経路１４，２３，３４の断面積や長さ等は、その前後に接続される各部（燃焼炉１０、触媒槽２０、吸着槽３１、ガス精製装置３２）間におけるガス流量等に応じて、適宜設定することができる。

燃焼式アンモニア分解装置１００およびこれを用いた燃焼式アンモニア分解方法によれば、燃焼器にＮＨ_３と酸化剤を供給してＨ_２とＮ_２に分解し、精製してＨ_２を効率よく製造することができる。

以下、本発明に関する実施例および比較例を示す。

図１の装置構成において、燃焼器１１にＮＨ_３ガスおよびＯ_２ガスを導入し燃焼を行い、燃焼炉１０においてＮＨ_３分解ガスを発生させた後に触媒槽２０へと導入し、ＮＨ_３転換率を評価した。

ＮＨ_３転換率は、触媒槽２０に導入されたＮＨ_３のうち、触媒槽２０でＨ_２およびＮ_２に分解されたＮＨ_３の割合と定義した。触媒槽２０に導入されたＮＨ_３ガスの量は、燃焼炉１０において未反応で残存したＮＨ_３ガスの量である。

実施例１においては、触媒槽２０に２種類の触媒として触媒（Ａ）および触媒（Ｂ）を用いた。触媒（Ａ）としてＮｉ触媒を触媒槽２０の入口側に配置し、触媒（Ｂ）としてＲｕ触媒を触媒槽２０の出口側に配置した。触媒（Ａ）のＮｉ触媒は、Ｒｕ触媒よりも高温で作動することができる。触媒（Ｂ）のＲｕ触媒は、Ｎｉ触媒よりも低温で作動することができる。

比較例１においては、触媒（Ａ）および触媒（Ｂ）の両方にＮｉ触媒を配置し、１種類のみの触媒を用いた。

ＮＨ_３ガス流量、Ｏ_２ガス流量、ＮＨ_３分解ガス流量、触媒槽入口ガス温度、および空間速度（ＳＶ）値については、実施例１と比較例１とで同様の条件とした。ここで、触媒槽入口でのＮＨ_３分解ガス温度が１０００℃のため、Ｒｕ触媒に直接ＮＨ_３分解ガスを導入するとＲｕが揮発することでＲｕ触媒が失活する。そのため、Ｒｕ触媒のみを用いる比較例ではＮＨ_３転換率の評価を実施していない。

表１にＮＨ_３転換率の評価結果を示す。実施例１について、ＮＨ_３転換率は９９％以上となり、未反応ＮＨ_３ガスが有効に分解された。一方で、比較例１について、ＮＨ_３転換率は７４％となり、ＮＨ_３分解ガスが触媒槽２０を通過した後も未反応ＮＨ_３が残留した。

実施例１の結果は、触媒槽２０でＮｉ触媒とＲｕ触媒とを組み合わせることで、触媒槽に１０００℃で導入されたＮＨ_３分解ガスの顕熱を十分に利用しＮＨ_３分解反応が進行したためと考えられる。比較例１の結果は、触媒槽２０にＮｉ触媒のみを用いたために、ＮＨ_３分解ガスから有効に利用できる顕熱の割合が減少し、ＮＨ_３分解反応が十分に進行しなかったためと考えられる。

さらに図１の装置構成においては、触媒槽２０に吸着槽３１が接続される。触媒槽２０を通過しても残存する未反応ＮＨ_３は、吸着槽３１においてＮＨ_３分解ガスから吸着して回収することができる。

１０…燃焼炉、１１…燃焼器、１２…火炎、１３…内部空間、１４，２３，３４…ガス経路、２０…触媒槽、２１…第１触媒、２２…第２触媒、３１…吸着槽、３２…ガス精製装置、３３…回収経路、１００…燃焼式アンモニア分解装置。

Claims (8)

1. アンモニアおよび酸化剤が供給される燃焼器と、前記燃焼器が設置される燃焼炉と、前記燃焼炉に接続された触媒槽と、前記触媒槽に接続された吸着槽とを備え、
   前記燃焼炉においては、前記燃焼器にアンモニアおよび酸化剤を用いてアンモニア分解ガスを発生させ、
   前記触媒槽においては、前記燃焼炉から前記触媒槽に導入された前記アンモニア分解ガスに含まれる未反応アンモニアを分解し、
   前記触媒槽が少なくとも２種類以上の触媒により構成され、
   前記吸着槽においては、未反応アンモニアを吸着して回収することを特徴とする、燃焼式アンモニア分解装置。
2. 前記燃焼器に供給される前記酸化剤が、酸素濃度が２５ｖｏｌ％から１００ｖｏｌ％の酸化剤であることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼式アンモニア分解装置。
3. 前記吸着槽で回収されたアンモニアは、前記燃焼炉に設置された前記燃焼器に供給されることを特徴とする、請求項１または２に記載の燃焼式アンモニア分解装置。
4. 前記燃焼式アンモニア分解装置は、前記吸着槽の出口にガス精製装置を備え、
   前記ガス精製装置においては、前記吸着槽から排出される前記アンモニア分解ガスから窒素および水素を分離し、精製することを特徴とする、請求項１または２に記載の燃焼式アンモニア分解装置。
5. アンモニアおよび酸化剤が供給される燃焼器と、前記燃焼器が設置される燃焼炉と、前記燃焼炉に接続された触媒槽と、前記触媒槽に接続された吸着槽とを用い、
   前記燃焼炉においては、前記燃焼器にアンモニアおよび酸化剤を用いてアンモニア分解ガスを発生させ、
   前記触媒槽においては、前記燃焼炉から前記触媒槽に導入された前記アンモニア分解ガスに含まれる未反応アンモニアを分解し、
   前記触媒槽が少なくとも２種類以上の触媒により構成され、
   前記吸着槽においては、未反応アンモニアを吸着して回収することを特徴とする、燃焼式アンモニア分解方法。
6. 前記燃焼器に供給される前記酸化剤が、酸素濃度が２５ｖｏｌ％から１００ｖｏｌ％の酸化剤であることを特徴とする、請求項５に記載の燃焼式アンモニア分解方法。
7. 前記吸着槽で回収されたアンモニアは、前記燃焼炉に設置された前記燃焼器に供給されることを特徴とする、請求項５または６に記載の燃焼式アンモニア分解方法。
8. 前記吸着槽の出口にガス精製装置を用い、
   前記ガス精製装置においては、前記吸着槽から排出される前記アンモニア分解ガスから窒素および水素を分離し、精製することを特徴とする、請求項５または６に記載の燃焼式アンモニア分解方法。