JP2511906B2 - 水素の精製方法 - Google Patents
水素の精製方法Info
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- JP2511906B2 JP2511906B2 JP61249071A JP24907186A JP2511906B2 JP 2511906 B2 JP2511906 B2 JP 2511906B2 JP 61249071 A JP61249071 A JP 61249071A JP 24907186 A JP24907186 A JP 24907186A JP 2511906 B2 JP2511906 B2 JP 2511906B2
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、水素の精製方法に関し、特に純度99.999
9％以上の高純水素を、安価にかつ容易に精製すること
ができるようにしたものである。
9％以上の高純水素を、安価にかつ容易に精製すること
ができるようにしたものである。
市販の純度99.99％の水素を精製して99,9999％以上の
高純水素を得る方法としては、現在低温吸着法，パラジ
ウム膜法が実用されているが、精製コスト，操作性など
の点で必ずしも満足なものではなく、これらの改善が望
まれている。
高純水素を得る方法としては、現在低温吸着法，パラジ
ウム膜法が実用されているが、精製コスト，操作性など
の点で必ずしも満足なものではなく、これらの改善が望
まれている。
このような観点から、近時水素吸蔵合金を用いた水素
精製法が提案されている（特開昭57−156304号公報，特
開昭60−161305号公報等参照）。
精製法が提案されている（特開昭57−156304号公報，特
開昭60−161305号公報等参照）。
しかしながら、これらの水素吸蔵合金を用いた水素精
製法にあっては、例えば特開昭57−156304号公報に示さ
れたもののように水素吸蔵合金に吸蔵されない不純ガス
を放出する際に、吸蔵水素の一部も同時に放出されるた
め、原料ガス中の水素５〜30％が失われ、精製コストが
高くなる点があり、また特開昭60−161305号公報の方法
では不純ガスと水素ガスとからなるパージガスを回収す
る方法をとっているが、回収方法としてこのパーシジガ
スを再度水素吸蔵合金で精製し、その精製水素を更に水
素吸蔵合金に吸蔵させたのち加熱して昇圧するか、水素
圧縮機で昇圧して原料ガスに戻す方式をとっている。こ
のため、パージガスの回収工程が複雑となり、設備費用
が嵩み、運転操作もまた面倒となるなどの問題があっ
た。
製法にあっては、例えば特開昭57−156304号公報に示さ
れたもののように水素吸蔵合金に吸蔵されない不純ガス
を放出する際に、吸蔵水素の一部も同時に放出されるた
め、原料ガス中の水素５〜30％が失われ、精製コストが
高くなる点があり、また特開昭60−161305号公報の方法
では不純ガスと水素ガスとからなるパージガスを回収す
る方法をとっているが、回収方法としてこのパーシジガ
スを再度水素吸蔵合金で精製し、その精製水素を更に水
素吸蔵合金に吸蔵させたのち加熱して昇圧するか、水素
圧縮機で昇圧して原料ガスに戻す方式をとっている。こ
のため、パージガスの回収工程が複雑となり、設備費用
が嵩み、運転操作もまた面倒となるなどの問題があっ
た。
そこで、この発明にあっては、パージガスのうち、不
純ガス濃度が原料ガスのそれよりも高い部分を系外に排
出し、残りの部分を回収し、原料ガスとともに吸蔵させ
ることにより水素ガスの損失を防止し、特別の設備を用
いることなく容易な運転操作によって高純水素を低コス
トで得られるようにした。
純ガス濃度が原料ガスのそれよりも高い部分を系外に排
出し、残りの部分を回収し、原料ガスとともに吸蔵させ
ることにより水素ガスの損失を防止し、特別の設備を用
いることなく容易な運転操作によって高純水素を低コス
トで得られるようにした。
第１図は、この発明の精製方法に用いられる精製装置
の一例を示すものである。純度99.99％程度の水素を含
む原料ガスが管１から送られ、圧力調整弁２で５〜10Kg
/cm2Ｇ程度の圧力に調整されたのち、管3,弁４を経て、
第１精製筒５に送り込まれる。第１精製筒５内には、La
Ni系,TiMn系などの水素吸蔵合金（以下、合金と略称す
る。）が充填されているとともに熱交換器６が配され、
熱交換器６に高温または低温熱媒を管７から流すことに
より合金を加熱または冷却することができるようになっ
ている。
の一例を示すものである。純度99.99％程度の水素を含
む原料ガスが管１から送られ、圧力調整弁２で５〜10Kg
/cm2Ｇ程度の圧力に調整されたのち、管3,弁４を経て、
第１精製筒５に送り込まれる。第１精製筒５内には、La
Ni系,TiMn系などの水素吸蔵合金（以下、合金と略称す
る。）が充填されているとともに熱交換器６が配され、
熱交換器６に高温または低温熱媒を管７から流すことに
より合金を加熱または冷却することができるようになっ
ている。
第１精製筒５に送られた原料ガス中の水素は選択的に
合金に吸蔵され、原料ガス中の水素以外の不純ガスは筒
５内空間に残る（吸蔵工程）。この水素の合金への吸蔵
は発熱反応であるので、熱交換器６に低温熱媒を流し、
合金を冷却し吸蔵反応を促進させる。
合金に吸蔵され、原料ガス中の水素以外の不純ガスは筒
５内空間に残る（吸蔵工程）。この水素の合金への吸蔵
は発熱反応であるので、熱交換器６に低温熱媒を流し、
合金を冷却し吸蔵反応を促進させる。
この水素吸蔵工程が終了すると、弁４を閉じ、弁８を
開けて、第１精製筒５内を減圧し、第１精製筒５内の空
間中に残る不純ガスを、合金から離脱する水素とともに
放出し、管9,10から系外に排出する（パージ工程）。こ
の時のパージガス中の不純ガス濃度は、放出初期におい
て高く、次第に低下してゆく。第２図は、このようなパ
ージガス中の不純ガス濃度変化の一例を示すもので、横
軸は水素の放出量を水素の総吸蔵量で割った百分率の放
出率を取ってある。
開けて、第１精製筒５内を減圧し、第１精製筒５内の空
間中に残る不純ガスを、合金から離脱する水素とともに
放出し、管9,10から系外に排出する（パージ工程）。こ
の時のパージガス中の不純ガス濃度は、放出初期におい
て高く、次第に低下してゆく。第２図は、このようなパ
ージガス中の不純ガス濃度変化の一例を示すもので、横
軸は水素の放出量を水素の総吸蔵量で割った百分率の放
出率を取ってある。
この発明では、このパージガス中の不純ガス濃度が原
料ガス中の不純ガス濃度よりも高い間は、パージガスを
弁8,管9,10から系外に排出し、不純ガス濃度が原料ガス
中の不純ガス濃度よりも低くなった時点（第２図中Ｎ
点）で、弁８を閉じ弁11を開けて残余のパージガスを管
12から第２精製筒13へ送り込み回収する。この時点での
第１精製筒５内の圧力は吸蔵工程時の圧力から徐々に低
下し、約４〜8Kg/cm2Ｇとなっている。第２精製筒13は
第１精製筒５と同様に合金が充填され、熱交換器14が内
蔵されて管15から熱媒を流すことにより合金を加熱，冷
却できるようになっている。この時点での第２精製筒13
は、先の精製水素を採取する採取工程を終えており、筒
内圧力は２〜4Kg/cm2Ｇとなっていて第１精製筒５から
の残余のパージガスは容易に第２精製筒13に送り込まれ
る。
料ガス中の不純ガス濃度よりも高い間は、パージガスを
弁8,管9,10から系外に排出し、不純ガス濃度が原料ガス
中の不純ガス濃度よりも低くなった時点（第２図中Ｎ
点）で、弁８を閉じ弁11を開けて残余のパージガスを管
12から第２精製筒13へ送り込み回収する。この時点での
第１精製筒５内の圧力は吸蔵工程時の圧力から徐々に低
下し、約４〜8Kg/cm2Ｇとなっている。第２精製筒13は
第１精製筒５と同様に合金が充填され、熱交換器14が内
蔵されて管15から熱媒を流すことにより合金を加熱，冷
却できるようになっている。この時点での第２精製筒13
は、先の精製水素を採取する採取工程を終えており、筒
内圧力は２〜4Kg/cm2Ｇとなっていて第１精製筒５から
の残余のパージガスは容易に第２精製筒13に送り込まれ
る。
第１精製筒５からのパージガス中の不純ガスの濃度が
十分低下した時点（第２図中Ｐ点）で、弁11を閉じ、弁
16を開け、管17,18、圧力調整弁19を経て、合金から脱
着した純度99.9999％以上の高純精製水素を得る（採取
工程）。この際、水素の合金からの脱離は吸熱反応であ
るので、熱交換器６に高温熱媒を流し、合金を40〜60℃
に加熱し、脱着を促進する。
十分低下した時点（第２図中Ｐ点）で、弁11を閉じ、弁
16を開け、管17,18、圧力調整弁19を経て、合金から脱
着した純度99.9999％以上の高純精製水素を得る（採取
工程）。この際、水素の合金からの脱離は吸熱反応であ
るので、熱交換器６に高温熱媒を流し、合金を40〜60℃
に加熱し、脱着を促進する。
第１精製筒５において精製高純水素を放出している
間、第２精製筒13には管1,圧力調整弁2,管3,弁20を経て
原料ガスが供給され、熱交換器14に低温熱媒を流し、吸
蔵工程が行われる。この際、第１精製筒５から先に供給
された残余のパージガスも原料ガスとして用いられ、こ
れらガス中の水素が合金に吸蔵される。
間、第２精製筒13には管1,圧力調整弁2,管3,弁20を経て
原料ガスが供給され、熱交換器14に低温熱媒を流し、吸
蔵工程が行われる。この際、第１精製筒５から先に供給
された残余のパージガスも原料ガスとして用いられ、こ
れらガス中の水素が合金に吸蔵される。
第２精製筒13での水素の吸蔵が終ると、弁20が閉じら
れ、弁21が開けられて不純ガス濃度の高いパージガスが
管22,10を経て系外に排出され、ついで弁21が閉じら
れ、弁11が開けられて不純ガス濃度の低いパージガスが
第１精製筒５に送られる。この際、第１精製筒５は精製
水素の採取が終了し、内圧が２〜4Kg/cm2Ｇ程度となっ
ているので、パージガスは容易に第１精製筒５に流入す
る。次に、弁11が閉とされ、弁23が開となって、第２精
製筒13から高純精製水素が管24,18、圧力調整弁19を経
て採取される。
れ、弁21が開けられて不純ガス濃度の高いパージガスが
管22,10を経て系外に排出され、ついで弁21が閉じら
れ、弁11が開けられて不純ガス濃度の低いパージガスが
第１精製筒５に送られる。この際、第１精製筒５は精製
水素の採取が終了し、内圧が２〜4Kg/cm2Ｇ程度となっ
ているので、パージガスは容易に第１精製筒５に流入す
る。次に、弁11が閉とされ、弁23が開となって、第２精
製筒13から高純精製水素が管24,18、圧力調整弁19を経
て採取される。
以下、同様に第１精製筒５および第２精製筒13におい
て上記各工程が交互に繰り返され、連続的に精製水素を
得ることができる。
て上記各工程が交互に繰り返され、連続的に精製水素を
得ることができる。
このような運転操作の切替えの例を第３図のタイミン
グチャートに図示する。
グチャートに図示する。
このような水素の精製方法によれば、系外に排出され
るパージガスを不純ガス濃度の高いもののみとしたの
で、系外に排出されるパージガス量が少量となり、同時
にパージガスされる水素の量も少なくなり、高価な水素
の無駄がなく、精製コストの低減が計れる。また、運転
操作は弁の開閉のみでよく、自動化が容易であり、特別
の設備も不要である。
るパージガスを不純ガス濃度の高いもののみとしたの
で、系外に排出されるパージガス量が少量となり、同時
にパージガスされる水素の量も少なくなり、高価な水素
の無駄がなく、精製コストの低減が計れる。また、運転
操作は弁の開閉のみでよく、自動化が容易であり、特別
の設備も不要である。
なお、精製筒の数は２基に限られず、３基以上とする
こともでき、また１基の場合でも別に回収容器を設け、
これに回収用パージガスを一時的に収容し、原料ガスの
供給に先立ってこの回収容器から精製筒に回収用パージ
ガスを送るようにしてもよい。また、パージガスの系外
への搬出は２〜３回程度に区切って行うこともでき、こ
の方が不純ガスの排出効果がよくなって好ましい。ま
た、パージガスの回収も２〜３回程度に区切って行えば
回収効果が上がって好ましい。
こともでき、また１基の場合でも別に回収容器を設け、
これに回収用パージガスを一時的に収容し、原料ガスの
供給に先立ってこの回収容器から精製筒に回収用パージ
ガスを送るようにしてもよい。また、パージガスの系外
への搬出は２〜３回程度に区切って行うこともでき、こ
の方が不純ガスの排出効果がよくなって好ましい。ま
た、パージガスの回収も２〜３回程度に区切って行えば
回収効果が上がって好ましい。
また、採取工程での精製水素採取時間を長くするとと
もに採取水素量を絞ることにより水素精製量を小さくす
ることができる。すなわち、採取時間を変化させること
により、精製能力を変更することができる。しかし、採
取時間を長くしても、吸蔵工程をこれに応じて長くする
必要はなく、500〜1000秒程度を限度とし、その後、パ
ージとして他方の精製筒の精製工程が終了するまで休止
する。これは、吸蔵工程においては濃縮された不純ガ
ス、特に酸素により合金が汚染され、性能劣化の原因に
なるため、出来るだけ短時間のうちにパージ工程まで終
了させることが重要となるからである。
もに採取水素量を絞ることにより水素精製量を小さくす
ることができる。すなわち、採取時間を変化させること
により、精製能力を変更することができる。しかし、採
取時間を長くしても、吸蔵工程をこれに応じて長くする
必要はなく、500〜1000秒程度を限度とし、その後、パ
ージとして他方の精製筒の精製工程が終了するまで休止
する。これは、吸蔵工程においては濃縮された不純ガ
ス、特に酸素により合金が汚染され、性能劣化の原因に
なるため、出来るだけ短時間のうちにパージ工程まで終
了させることが重要となるからである。
以下の操作条件で、第１図の装置を運転した。
使用合金 Ti0.7Zr0.3Mn0.8Cr1.0Cu0.2 吸蔵条件 9.5Kg/cm2Ｇ、30℃ 放出条件 2.0Kg/cm2Ｇ、50℃ 切替時間 第３図に示した通り パージガス排出率 ３％ パージガス回収率 15％ 水素精製収率 97％ 原料ガス水素純度＞99.99％ O2 5ppm N2 35ppm CH4 0.5ppm 他 ＜10ppm 精製ガス水素純度＞99.9999％ O2＜0.1ppm N2＜0.05ppm CH4 ＜0.1ppm 他 ＜0.5ppm 一方、パージガスの回収を行わない場合、水素精製収
率は85％となった。
率は85％となった。
以上説明したように、この発明の水素の精製方法は、
水素吸蔵合金を用いて水素を精製する際に、パージガス
のうち不純ガス濃度が原料ガスの不純ガス濃度よりも高
いものを系外に排出し、残りのパージガスを水素吸蔵に
回収利用するようにしたものであるので、水素精製収率
が高くなり、精製コストの低減が達成される。
水素吸蔵合金を用いて水素を精製する際に、パージガス
のうち不純ガス濃度が原料ガスの不純ガス濃度よりも高
いものを系外に排出し、残りのパージガスを水素吸蔵に
回収利用するようにしたものであるので、水素精製収率
が高くなり、精製コストの低減が達成される。
第１図はこの発明の精製方法を実施するに好適な精製装
置の一例を示すフロー図、第２図はパージガス中の不純
ガス濃度の変化を示すグラフ、第３図は運転操作の一例
を示すタイミングチャートである。 ５……第１精製筒、12……管、13……第２精製筒、16…
…弁。
置の一例を示すフロー図、第２図はパージガス中の不純
ガス濃度の変化を示すグラフ、第３図は運転操作の一例
を示すタイミングチャートである。 ５……第１精製筒、12……管、13……第２精製筒、16…
…弁。
Claims (1)
- 【請求項１】原料ガスを水素吸蔵合金に接触させて原料
ガス中の水素を水素吸蔵合金に吸蔵させる吸蔵工程、 水素吸蔵合金に吸蔵されない不純ガスと吸蔵された水素
の一部をパージガスとして放出するパージ工程および 吸蔵された水素の残部を精製水素として採取する採取工
程とからなる水素の精製方法において、 上記パージ工程で放出されるパージガスのうち、不純ガ
ス濃度が原料ガスの不純ガス濃度よりも高い部分を系外
に排出し、その残りの部分を上記吸蔵工程における水素
吸蔵に回収することを特徴とする水素の精製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61249071A JP2511906B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 水素の精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61249071A JP2511906B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 水素の精製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63103801A JPS63103801A (ja) | 1988-05-09 |
| JP2511906B2 true JP2511906B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=17187572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61249071A Expired - Fee Related JP2511906B2 (ja) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | 水素の精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2511906B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08299046A (ja) * | 1995-05-12 | 1996-11-19 | Eroika Corp:Kk | パーマネントウエーブ方法及び装置 |
| JP3403892B2 (ja) * | 1996-06-04 | 2003-05-06 | 関西電力株式会社 | 水素純度向上方法及びその装置 |
-
1986
- 1986-10-20 JP JP61249071A patent/JP2511906B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63103801A (ja) | 1988-05-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |