JP2802958B2 - 水素純度向上装置及びその運転方法 - Google Patents
水素純度向上装置及びその運転方法Info
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- JP2802958B2 JP2802958B2 JP2067774A JP6777490A JP2802958B2 JP 2802958 B2 JP2802958 B2 JP 2802958B2 JP 2067774 A JP2067774 A JP 2067774A JP 6777490 A JP6777490 A JP 6777490A JP 2802958 B2 JP2802958 B2 JP 2802958B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
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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） 本発明は、水素純度向上装置及びその運転方法に関す
る。
る。
（従来の技術） 従来、水素貯蔵合金を用いた水素利用装置（含水素発
生装置）から放出される水素ガスの回収方法としては、
バツチ式又はフロー式が採用されている。
生装置）から放出される水素ガスの回収方法としては、
バツチ式又はフロー式が採用されている。
バツチ式は、水素冷却式発電機、半導体製造設備等の
水素利用装置に使用される高純度水素ガス（例えば濃度
99.5％以上）の回収に適用され、またフロー式は、アン
モニア分解装置等の水素発生装置の低純度水素ガス（例
えば濃度99.5％以下）の回収に適用されている。
水素利用装置に使用される高純度水素ガス（例えば濃度
99.5％以上）の回収に適用され、またフロー式は、アン
モニア分解装置等の水素発生装置の低純度水素ガス（例
えば濃度99.5％以下）の回収に適用されている。
従来のバツチ式による水素回収装置は、第３図に示す
ように水素利用装置１、並びに水素貯蔵合金を収容し、
水素貯蔵合金を加熱する手段及び冷却する手段を付属す
る水素回収容器２を備える。そして、両圧力計1a,2aに
よつて水素利用装置１及び水素回収容器２内の圧力を検
出しながら、水素利用装置１と水素回収容器２との間に
設けた第１バルブ６′、又は水素回収容器２に接続する
製品ガスライン３′及び放出時パージガスライン４′に
それぞれ設けた第2,3バルブ７′,8′を適宜に開閉操作
する。
ように水素利用装置１、並びに水素貯蔵合金を収容し、
水素貯蔵合金を加熱する手段及び冷却する手段を付属す
る水素回収容器２を備える。そして、両圧力計1a,2aに
よつて水素利用装置１及び水素回収容器２内の圧力を検
出しながら、水素利用装置１と水素回収容器２との間に
設けた第１バルブ６′、又は水素回収容器２に接続する
製品ガスライン３′及び放出時パージガスライン４′に
それぞれ設けた第2,3バルブ７′,8′を適宜に開閉操作
する。
水素回収容器２による水素吸蔵時には、水素回収容器
２を冷却し、第４図（イ）に示すように第１バルブ６′
を開き、第2,3バルブ７′,8′は閉じている。水素回収
容器２内の水素貯蔵合金が充分に水素を吸蔵すれば、両
圧力計1a,2aの検出値が平衡圧を示すようになる。
２を冷却し、第４図（イ）に示すように第１バルブ６′
を開き、第2,3バルブ７′,8′は閉じている。水素回収
容器２内の水素貯蔵合金が充分に水素を吸蔵すれば、両
圧力計1a,2aの検出値が平衡圧を示すようになる。
一方、水素放出時には第４図（ロ）に示すように第１
バルブ６′を閉めて水素回収容器２を加熱し、第３バル
ブ８′を瞬時開いて放出初期のパージガスを放出時パー
ジガスライン４′へ放出した後に、第２バルブ７′を開
いて水素ガスを製品ガスライン３′へ送る。そして、水
素回収容器２の圧力計2aの検出値が低下することで、水
素貯蔵合金から充分に水素が放出されたことが検知され
る。
バルブ６′を閉めて水素回収容器２を加熱し、第３バル
ブ８′を瞬時開いて放出初期のパージガスを放出時パー
ジガスライン４′へ放出した後に、第２バルブ７′を開
いて水素ガスを製品ガスライン３′へ送る。そして、水
素回収容器２の圧力計2aの検出値が低下することで、水
素貯蔵合金から充分に水素が放出されたことが検知され
る。
従来のフロー式による水素回収装置は、第５図に示す
ように水素利用装置１、並びに水素貯蔵合金を収容し、
水素貯蔵合金を加熱する手段及び冷却する手段を付属す
る水素回収容器２を備える。
ように水素利用装置１、並びに水素貯蔵合金を収容し、
水素貯蔵合金を加熱する手段及び冷却する手段を付属す
る水素回収容器２を備える。
そして、水素回収容器２は水素利用装置１側に水素濃
度計A1と第１バルブ６′とを有する配管９′にて水素利
用装置１に連絡している。又、圧力制御弁11′と水素濃
度計A2とを備える吸収時パージガスライン10′、及び第
２バルブ７′を備える製品ガスライン３′とが水素回収
装置２に接続している。
度計A1と第１バルブ６′とを有する配管９′にて水素利
用装置１に連絡している。又、圧力制御弁11′と水素濃
度計A2とを備える吸収時パージガスライン10′、及び第
２バルブ７′を備える製品ガスライン３′とが水素回収
装置２に接続している。
そして、両水素濃度計A1,A2によつて、水素利用装置
１より水素回収容器２へ供給される水素濃度と、水素回
収容器２内の水素貯蔵合金に水素が吸蔵された後に、吸
収時パージガスライン10′より放出される不純ガス中の
水素濃度を検出しながら水素利用装置１と水素回収容器
２との間に設けた第１バルブ６′、製品ガスライン３′
に設けた第２バルブ７′及び圧力制御弁11′を適宜に開
閉操作する。
１より水素回収容器２へ供給される水素濃度と、水素回
収容器２内の水素貯蔵合金に水素が吸蔵された後に、吸
収時パージガスライン10′より放出される不純ガス中の
水素濃度を検出しながら水素利用装置１と水素回収容器
２との間に設けた第１バルブ６′、製品ガスライン３′
に設けた第２バルブ７′及び圧力制御弁11′を適宜に開
閉操作する。
水素回収容器２による水素吸蔵時には、水素回収容器
２を冷却し、第６図（イ）に示すように第１バルブ６′
を開き、圧力制御弁11′を用いて、水素回収容器２内の
圧力を調整しながら水素ガスを吸収時バージガスライン
10′へ向けて流しつつ水素を吸蔵する。該パージガスラ
イン10′の水素濃度計A2の水素濃度検出値が上昇して、
水素濃度計A1の値と同等に近付くことによつて、水素回
収容器２内の水素貯蔵合金が充分に水素を吸蔵したこと
が知られる。この時点にて第１バルブ６′及び圧力制御
弁11′を閉塞する。
２を冷却し、第６図（イ）に示すように第１バルブ６′
を開き、圧力制御弁11′を用いて、水素回収容器２内の
圧力を調整しながら水素ガスを吸収時バージガスライン
10′へ向けて流しつつ水素を吸蔵する。該パージガスラ
イン10′の水素濃度計A2の水素濃度検出値が上昇して、
水素濃度計A1の値と同等に近付くことによつて、水素回
収容器２内の水素貯蔵合金が充分に水素を吸蔵したこと
が知られる。この時点にて第１バルブ６′及び圧力制御
弁11′を閉塞する。
一方水素放出時には、上記の状態にて、水素回収容器
２を加熱し、第６図（ロ）に示すように第２バルブ７′
を開いて水素ガスを製品ガスライン３′へ送る。水素回
収容器２の圧力計2aの検出値が低下することで、水素貯
蔵合金から充分に水素が放出されたことが検知される。
２を加熱し、第６図（ロ）に示すように第２バルブ７′
を開いて水素ガスを製品ガスライン３′へ送る。水素回
収容器２の圧力計2aの検出値が低下することで、水素貯
蔵合金から充分に水素が放出されたことが検知される。
（発明が解決しようとする課題） 従来は、上述のように、水素回収、精製を行う場合
に、水素利用装置１内の水素濃度が高い場合と低い場合
とでそれぞれ別個の水素回収方法が採用されていた。特
に、低純度水素ガスからフロー式で高純度水素ガスを得
る場合には、放出時パージガスライン４′がないために
水素純度の向上が不充分であつた。又、例えば、濃度9
9.5％程度以上において、フロー式を採用すれば、水素
貯蔵時に水素回収容器位２内の水素貯蔵合金によつて充
分な水素が吸蔵されることなく吸収時パージガスライン
10′へ不純ガスと共に水素が流出し、水素回収率が低下
し、又濃度99.5％程度以下においてバツチ式を採用すれ
ば、不純ガスによつて水素回収容器２の内圧が早期に上
昇し、水素貯蔵合金が充分に水素を吸蔵する前に、両圧
力計1a,2aの検出値が平衡圧を示すようになり、水素回
収容器２より放出された製品ガスは、不純ガスの影響に
よつて少なくなり、かつ水素濃度も低くなる。
に、水素利用装置１内の水素濃度が高い場合と低い場合
とでそれぞれ別個の水素回収方法が採用されていた。特
に、低純度水素ガスからフロー式で高純度水素ガスを得
る場合には、放出時パージガスライン４′がないために
水素純度の向上が不充分であつた。又、例えば、濃度9
9.5％程度以上において、フロー式を採用すれば、水素
貯蔵時に水素回収容器位２内の水素貯蔵合金によつて充
分な水素が吸蔵されることなく吸収時パージガスライン
10′へ不純ガスと共に水素が流出し、水素回収率が低下
し、又濃度99.5％程度以下においてバツチ式を採用すれ
ば、不純ガスによつて水素回収容器２の内圧が早期に上
昇し、水素貯蔵合金が充分に水素を吸蔵する前に、両圧
力計1a,2aの検出値が平衡圧を示すようになり、水素回
収容器２より放出された製品ガスは、不純ガスの影響に
よつて少なくなり、かつ水素濃度も低くなる。
（課題を解決するための手段） 本発明は上記の事情に鑑みて、高純度水素ガス、低純
度水素ガス共に、水素純度を向上し得る一つの装置及び
運転方法を提供するものであり、その構成は次の通りで
ある。
度水素ガス共に、水素純度を向上し得る一つの装置及び
運転方法を提供するものであり、その構成は次の通りで
ある。
請求項（１）記載の発明は、 水素利用装置と、水素貯蔵合金を内蔵して加熱・冷却
手段を付属する水素回収容器とを第１圧力制御弁を有す
る配管にて接続すると共に、該水素回収容器内圧力に対
応させて圧力を設定する第２圧力制御弁を有する吸収時
パージガスライン、第１バルブを有する製品ガスライン
及び第２バルブを有する放出時パージガスラインを、そ
れぞれ該水素回収容器に接続する水素純度向上装置であ
る。
手段を付属する水素回収容器とを第１圧力制御弁を有す
る配管にて接続すると共に、該水素回収容器内圧力に対
応させて圧力を設定する第２圧力制御弁を有する吸収時
パージガスライン、第１バルブを有する製品ガスライン
及び第２バルブを有する放出時パージガスラインを、そ
れぞれ該水素回収容器に接続する水素純度向上装置であ
る。
請求項（２）記載の発明は、 水素利用装置と、水素貯蔵合金を内蔵して加熱・冷却
手段を付属する水素回収容器とを第１圧力制御弁を有す
る配管にて接続すると共に、該水素回収容器内圧力に対
応させて圧力を設定する第２圧力制御弁を有する吸収時
パージガスライン、第１バルブを有する製品ガスライン
及び第２バルブを有する放出時パージガスラインを、そ
れぞれ該水素回収容器に接続する水素純度向上装置の運
転方法であつて、水素回収容器を冷却して水素貯蔵合金
に該水素利用装置からの水素ガスを吸蔵させる際に、該
水素利用装置内の水素ガスの純度の低い場合は、高い場
合よりも第２圧力制御弁の設定圧力を低くして運転する
水素純度向上装置の運転方法である。
手段を付属する水素回収容器とを第１圧力制御弁を有す
る配管にて接続すると共に、該水素回収容器内圧力に対
応させて圧力を設定する第２圧力制御弁を有する吸収時
パージガスライン、第１バルブを有する製品ガスライン
及び第２バルブを有する放出時パージガスラインを、そ
れぞれ該水素回収容器に接続する水素純度向上装置の運
転方法であつて、水素回収容器を冷却して水素貯蔵合金
に該水素利用装置からの水素ガスを吸蔵させる際に、該
水素利用装置内の水素ガスの純度の低い場合は、高い場
合よりも第２圧力制御弁の設定圧力を低くして運転する
水素純度向上装置の運転方法である。
（作用） このような水素純度向上装置にあつては、次のように
作用する。
作用する。
先ず、水素利用装置内の水素が低純度水素ガスの場
合、つまり従来のフロー式に該当するものについて説明
する。
合、つまり従来のフロー式に該当するものについて説明
する。
水素回収時には、第１圧力制御弁を開くと共に、水素
回収容器を冷却し、水素利用装置の低純度水素ガスを水
素回収容器に導入する。
回収容器を冷却し、水素利用装置の低純度水素ガスを水
素回収容器に導入する。
次に、第２圧力制御弁の設定圧を水素回収容器内の飽
和圧力よりも若干低い圧力に設定する。水素貯蔵合金に
よる水素貯蔵に伴つて水素回収容器内に不純ガスが次第
に蓄積され、水素回収容器内の圧力が第２圧力制御弁の
設定圧を上回ると、不純ガスの割合を増加した低純度水
素ガスが吸収時パージガスラインへ放出され、水素回収
容器内の圧力が設定圧を上回ることが阻止される。水素
貯蔵合金が充分に水素を吸蔵したなら、水素回収容器内
圧力が、吸蔵されなくなつた水素ガスの影響で急激に上
昇するので、吸収時パージガスラインの流量の急激な増
加等として検出し、第１圧力制御弁及び第２圧力制御弁
を閉塞する。また、水素吸蔵作業の終了は、水素利用装
置内の低純度水素ガスが充分に放出された際、この圧力
低下を検出して行うこともできる。
和圧力よりも若干低い圧力に設定する。水素貯蔵合金に
よる水素貯蔵に伴つて水素回収容器内に不純ガスが次第
に蓄積され、水素回収容器内の圧力が第２圧力制御弁の
設定圧を上回ると、不純ガスの割合を増加した低純度水
素ガスが吸収時パージガスラインへ放出され、水素回収
容器内の圧力が設定圧を上回ることが阻止される。水素
貯蔵合金が充分に水素を吸蔵したなら、水素回収容器内
圧力が、吸蔵されなくなつた水素ガスの影響で急激に上
昇するので、吸収時パージガスラインの流量の急激な増
加等として検出し、第１圧力制御弁及び第２圧力制御弁
を閉塞する。また、水素吸蔵作業の終了は、水素利用装
置内の低純度水素ガスが充分に放出された際、この圧力
低下を検出して行うこともできる。
水素回収容器の水素貯蔵合金から水素を放出する際に
は、第１圧力制御弁及び第２圧力制御弁を閉じた状態
で、水素回収容器を加熱に切り換えると共に、水素回収
容器内に不純ガスが充満していることがあるので、第２
バルブを瞬時開いて不純ガスを放出時パージガスライン
から放出し、第１パルブを開き製品ガスラインへ、水素
純度を向上した水素ガスを流す。水素回収容器内の水素
が充分に流出したことを水素回収容器内の圧力低下によ
つて検知し、第１バルブを閉じる。
は、第１圧力制御弁及び第２圧力制御弁を閉じた状態
で、水素回収容器を加熱に切り換えると共に、水素回収
容器内に不純ガスが充満していることがあるので、第２
バルブを瞬時開いて不純ガスを放出時パージガスライン
から放出し、第１パルブを開き製品ガスラインへ、水素
純度を向上した水素ガスを流す。水素回収容器内の水素
が充分に流出したことを水素回収容器内の圧力低下によ
つて検知し、第１バルブを閉じる。
次に、水素利用装置内の水素ガスが高純度水素ガスの
場合、つまり従来のバツチ式に該当する場合について説
明する。
場合、つまり従来のバツチ式に該当する場合について説
明する。
水素回収時には、第１圧力制御弁を開くと共に、水素
回収容器を冷却し、第1,2バルブ及び第２圧力制御弁を
閉状態として、水素利用装置内の高純度水素ガスを水素
回収容器内へ向けて少しずつ流しつつ水素回収容器内の
水素貯蔵合金に水素を充分に吸蔵させる。水素吸蔵の終
了時には、水素回収容器内の不純ガスを若干増加させた
水素ガスの充満により、水素回収容器内圧力が一時的に
上昇するので、この上昇を検出し、第１圧力制御弁を閉
塞して吸収作業を終了する。また、水素利用装置内の高
純度水素ガスが充分に放出された際には、水素利用装置
内圧力が低下すると共に、水素回収容器への流量が急激
に減少するので、この圧力低下又は流量減少を検出し
て、第１圧力制御弁を閉塞する。
回収容器を冷却し、第1,2バルブ及び第２圧力制御弁を
閉状態として、水素利用装置内の高純度水素ガスを水素
回収容器内へ向けて少しずつ流しつつ水素回収容器内の
水素貯蔵合金に水素を充分に吸蔵させる。水素吸蔵の終
了時には、水素回収容器内の不純ガスを若干増加させた
水素ガスの充満により、水素回収容器内圧力が一時的に
上昇するので、この上昇を検出し、第１圧力制御弁を閉
塞して吸収作業を終了する。また、水素利用装置内の高
純度水素ガスが充分に放出された際には、水素利用装置
内圧力が低下すると共に、水素回収容器への流量が急激
に減少するので、この圧力低下又は流量減少を検出し
て、第１圧力制御弁を閉塞する。
水素回収容器の水素貯蔵合金からの水素ガスの放出
は、低純度水素ガスの場合と同様になされる。
は、低純度水素ガスの場合と同様になされる。
請求項（２）記載の水素純度向上装置の運転方法によ
れば、水素回収容器を冷却して、水素利用装置から送出
される種々の純度の水素ガスを水素貯蔵合金に吸蔵させ
る際に、第２圧力制御弁の設定圧を、水素ガスの純度の
低下に応じて水素回収装置内の飽和圧力よりも、それぞ
れ所定量低く設定し、水素ガスを吸収時パージガスライ
ンへ向けて流すため、水素回収装置内の圧力が、不純ガ
スの増加に伴つて上昇するのが抑制され、早期に均衡圧
となつて水素貯蔵合金の水素貯蔵能が阻害されることが
回避され、水素貯蔵合金に水素が吸蔵される状態が長時
間維持される。このように、本方法によれば、フロー式
にバツチ式を加味した水素純度向上方法となり、その結
果、特に水素利用装置内が低純度水素ガスの場合、その
純度を向上させるのに有効に作用する。
れば、水素回収容器を冷却して、水素利用装置から送出
される種々の純度の水素ガスを水素貯蔵合金に吸蔵させ
る際に、第２圧力制御弁の設定圧を、水素ガスの純度の
低下に応じて水素回収装置内の飽和圧力よりも、それぞ
れ所定量低く設定し、水素ガスを吸収時パージガスライ
ンへ向けて流すため、水素回収装置内の圧力が、不純ガ
スの増加に伴つて上昇するのが抑制され、早期に均衡圧
となつて水素貯蔵合金の水素貯蔵能が阻害されることが
回避され、水素貯蔵合金に水素が吸蔵される状態が長時
間維持される。このように、本方法によれば、フロー式
にバツチ式を加味した水素純度向上方法となり、その結
果、特に水素利用装置内が低純度水素ガスの場合、その
純度を向上させるのに有効に作用する。
（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は、水素純度向上装置を概略的に示す。図中に
おいて符号１は、圧力計1aを備える水素利用装置であ
り、高純度水素ガス（例えば濃度99.5％以上）を使用後
に排出する水素冷却式発電機、半導体製造設備等、又
は、低純度水素ガス（例えば濃度50〜99.5％）を使用す
る装置、又は分解後に、低純度水素ガスを排出する、例
えばアンモニア分解装置に備えられる。
おいて符号１は、圧力計1aを備える水素利用装置であ
り、高純度水素ガス（例えば濃度99.5％以上）を使用後
に排出する水素冷却式発電機、半導体製造設備等、又
は、低純度水素ガス（例えば濃度50〜99.5％）を使用す
る装置、又は分解後に、低純度水素ガスを排出する、例
えばアンモニア分解装置に備えられる。
２は、水素貯蔵合金を内蔵し、加熱・冷却手段を付属
する水素回収容器であり、圧力計2aを有する。水素回収
容器２は、第１圧力制御弁６を備えた配管９にて水素利
用装置１に接続している。３は第１バルブ７を有し、水
素回収容器２に接続する製品ガスラインであり、その端
末は、水素利用装置１又は水素補給装置13に接続する。
４は水素回収容器２と第１バルブ７との間で製品ガスラ
イン３から分岐する放出時パージガスラインであり、第
２バルブ８を有して水素回収容器２に接続している。５
は、制御盤を示し、各機器を制御する。10は、吸収時パ
ージガスラインであり、水素回収容器２と製品ガスライ
ン３の第１バルブ７との間から分岐し、水素回収容器２
に接続している。この吸収時パージガスライン10には、
第２圧力制御弁11及び流量計12が備えられ、第２圧力制
御弁11は、制御盤５からの信号に基づいて単独で、或い
は流量計12等による検出信号に応じて、開度が制御さ
れ、水素回収容器２内の圧力に対応させられる。
する水素回収容器であり、圧力計2aを有する。水素回収
容器２は、第１圧力制御弁６を備えた配管９にて水素利
用装置１に接続している。３は第１バルブ７を有し、水
素回収容器２に接続する製品ガスラインであり、その端
末は、水素利用装置１又は水素補給装置13に接続する。
４は水素回収容器２と第１バルブ７との間で製品ガスラ
イン３から分岐する放出時パージガスラインであり、第
２バルブ８を有して水素回収容器２に接続している。５
は、制御盤を示し、各機器を制御する。10は、吸収時パ
ージガスラインであり、水素回収容器２と製品ガスライ
ン３の第１バルブ７との間から分岐し、水素回収容器２
に接続している。この吸収時パージガスライン10には、
第２圧力制御弁11及び流量計12が備えられ、第２圧力制
御弁11は、制御盤５からの信号に基づいて単独で、或い
は流量計12等による検出信号に応じて、開度が制御さ
れ、水素回収容器２内の圧力に対応させられる。
次に、第２図を説明する。第２図は、横軸に水素回収
容器２内の水素貯蔵合金の水素吸蔵時間ｔを採り、上半
部は、縦軸に水素回収容器２内の圧力Ｐを採つた特性を
示し、また下半分は、縦軸に水素回収容器２による水素
吸蔵量Ｑを採つた特性を示す。第２図の上半分におい
て、（イ）曲線は高純度水素ガス（濃度100％）の特性
を示し、（ロ）曲線は、より低い純度の水素ガス（濃度
95％）の特性を示す。P1は水素回収容器２の飽和圧力
（第１圧力制御弁の設定圧に均衡して水素利用装置１か
ら水素ガスが供給されない圧力）を示す。同図から知ら
れるように高純度水素ガス（濃度100％）の場合には、
飽和圧力P1において充分な吸蔵量Q1が得られるが、より
低い純度の水素ガス（濃度95％）の場合には、水素貯蔵
合金に吸蔵されない不純ガスを多く含むため、速やかに
飽和圧力P1に達すると共に、飽和圧力P1において僅かの
吸蔵量Q2しか得られない。
容器２内の水素貯蔵合金の水素吸蔵時間ｔを採り、上半
部は、縦軸に水素回収容器２内の圧力Ｐを採つた特性を
示し、また下半分は、縦軸に水素回収容器２による水素
吸蔵量Ｑを採つた特性を示す。第２図の上半分におい
て、（イ）曲線は高純度水素ガス（濃度100％）の特性
を示し、（ロ）曲線は、より低い純度の水素ガス（濃度
95％）の特性を示す。P1は水素回収容器２の飽和圧力
（第１圧力制御弁の設定圧に均衡して水素利用装置１か
ら水素ガスが供給されない圧力）を示す。同図から知ら
れるように高純度水素ガス（濃度100％）の場合には、
飽和圧力P1において充分な吸蔵量Q1が得られるが、より
低い純度の水素ガス（濃度95％）の場合には、水素貯蔵
合金に吸蔵されない不純ガスを多く含むため、速やかに
飽和圧力P1に達すると共に、飽和圧力P1において僅かの
吸蔵量Q2しか得られない。
しかして、より低い純度の水素ガス（濃度95％）の場
合には、第２圧力制御弁11の設定圧を、水素回収容器２
内の飽和圧力P1よりも若干低い圧力P2に設定する。これ
により、水素回収容器２内の圧力が圧力P2を上回ると水
素回収容器２内に充満する不純ガスが吸収時パージガス
ライン10から僅かに漏れ出る状態が維持され、（ハ）曲
線に示すように水素貯蔵合金に水素が吸蔵され得る状態
が持続される。その結果、より低い純度の水素ガス（濃
度95％）の場合にも充分な吸蔵量Q3が得られる。
合には、第２圧力制御弁11の設定圧を、水素回収容器２
内の飽和圧力P1よりも若干低い圧力P2に設定する。これ
により、水素回収容器２内の圧力が圧力P2を上回ると水
素回収容器２内に充満する不純ガスが吸収時パージガス
ライン10から僅かに漏れ出る状態が維持され、（ハ）曲
線に示すように水素貯蔵合金に水素が吸蔵され得る状態
が持続される。その結果、より低い純度の水素ガス（濃
度95％）の場合にも充分な吸蔵量Q3が得られる。
次に作用を説明する。
先ず、水素利用装置１内の水素ガスが低純度水素ガス
の場合、つまり従来のフロー式に該当する場合について
説明する。
の場合、つまり従来のフロー式に該当する場合について
説明する。
水素回収時には、第１圧力制御弁６の設定圧を、水素
利用装置１内のガス圧の変動によつて水素回収容器２内
への低純度水素ガスの流入を妨げない圧力に設定し、第
２圧力制御弁11の圧力を、水素回収容器２内の飽和圧
力、すなわち第１圧力制御弁の設定圧に均衡して水素ガ
スが供給されない圧力よりも若干低い設定圧とする。そ
して、第1,2バルブ7,8を閉じて、水素回収容器２を冷却
して水素利用装置１の低純度水素ガスを水素回収容器２
へ導入する。
利用装置１内のガス圧の変動によつて水素回収容器２内
への低純度水素ガスの流入を妨げない圧力に設定し、第
２圧力制御弁11の圧力を、水素回収容器２内の飽和圧
力、すなわち第１圧力制御弁の設定圧に均衡して水素ガ
スが供給されない圧力よりも若干低い設定圧とする。そ
して、第1,2バルブ7,8を閉じて、水素回収容器２を冷却
して水素利用装置１の低純度水素ガスを水素回収容器２
へ導入する。
水素貯蔵合金の水素吸蔵に伴つて、水素回収容器２内
に不純ガスが蓄積され、水素回収容器２内の圧力が第２
圧力制御弁11の設定圧を越えると、不純ガスの増加した
低純度水素ガスが吸収時パージガスライン10へ放出され
るので水素貯蔵合金による水素吸蔵が継続される。
に不純ガスが蓄積され、水素回収容器２内の圧力が第２
圧力制御弁11の設定圧を越えると、不純ガスの増加した
低純度水素ガスが吸収時パージガスライン10へ放出され
るので水素貯蔵合金による水素吸蔵が継続される。
水素貯蔵合金が充分に水素を吸蔵すると、水素ガスの
流出によつて流量計12による吸収時パージガスライン10
の流量の急激な増加、又は圧力計2aによる圧力上昇とし
てこれを検出できるので、その検出信号に基づいて第２
圧力制御弁11及び第１圧力制御弁６を共に閉塞する。な
お、水素利用装置１内の低純度水素ガスが充分に放出さ
れた場合には、水素利用装置１内の圧力が急激に低下す
るので、この圧力低下を圧力計1aによつて検出し、第２
圧力制御弁11、第１圧力制御弁６を共に閉塞する。
流出によつて流量計12による吸収時パージガスライン10
の流量の急激な増加、又は圧力計2aによる圧力上昇とし
てこれを検出できるので、その検出信号に基づいて第２
圧力制御弁11及び第１圧力制御弁６を共に閉塞する。な
お、水素利用装置１内の低純度水素ガスが充分に放出さ
れた場合には、水素利用装置１内の圧力が急激に低下す
るので、この圧力低下を圧力計1aによつて検出し、第２
圧力制御弁11、第１圧力制御弁６を共に閉塞する。
水素回収容器２の水素貯蔵合金が吸蔵した水素を放出
する際には、第１圧力制御弁６、第２圧力制御弁11は共
に閉じた状態のままとし、水素回収容器２を加熱に切り
換え、必要に応じて第２バルブ８を瞬時開いて不純ガス
を放出時パージガスライン４から放出した後、第１バル
ブ７を開き製品ガスライン３へ高純度となつた水素ガス
を流して水素利用装置１側へ該水素ガスを帰えし、又は
水素補給装置13へ貯溜する。水素回収容器２の水素貯蔵
合金からの水素が充分に放出されたなら水素回収容器２
内の圧力が低下するので、これを圧力計2aによつて検出
し第１バルブ７を閉じる。
する際には、第１圧力制御弁６、第２圧力制御弁11は共
に閉じた状態のままとし、水素回収容器２を加熱に切り
換え、必要に応じて第２バルブ８を瞬時開いて不純ガス
を放出時パージガスライン４から放出した後、第１バル
ブ７を開き製品ガスライン３へ高純度となつた水素ガス
を流して水素利用装置１側へ該水素ガスを帰えし、又は
水素補給装置13へ貯溜する。水素回収容器２の水素貯蔵
合金からの水素が充分に放出されたなら水素回収容器２
内の圧力が低下するので、これを圧力計2aによつて検出
し第１バルブ７を閉じる。
次に水素利用装置１内の水素ガスが高純度水素ガスの
場合、つまり従来のバツチ式に該当する場合について説
明する。
場合、つまり従来のバツチ式に該当する場合について説
明する。
水素回収時には、第１圧力制御弁６の設定圧を、水素
利用装置１内のガス圧の変動によつて水素回収容器２内
への高純度水素ガスの流入を妨げない圧力に設定し、第
２圧力制御弁11及び第1,2バルブ7,8を閉じて水素回収容
器２を冷却して水素利用装置１の高純度水素ガスを水素
回収容器２へ導入する。このようにして、水素利用装置
１内の高純度水素ガスを水素回収容器２へ向けて流しつ
つ水素回収容器２内の水素貯蔵合金に高純度水素ガスの
水素を充分に吸蔵させる。
利用装置１内のガス圧の変動によつて水素回収容器２内
への高純度水素ガスの流入を妨げない圧力に設定し、第
２圧力制御弁11及び第1,2バルブ7,8を閉じて水素回収容
器２を冷却して水素利用装置１の高純度水素ガスを水素
回収容器２へ導入する。このようにして、水素利用装置
１内の高純度水素ガスを水素回収容器２へ向けて流しつ
つ水素回収容器２内の水素貯蔵合金に高純度水素ガスの
水素を充分に吸蔵させる。
上記の水素回収の終了は、一般に、水素回収容器２内
の水素ガスの充満により水素回収容器２内の圧力が一時
的に上昇するので、この圧力上昇を圧力計2aにより検出
し、その検出信号に基づいて、第１圧力制御弁６を閉じ
る。
の水素ガスの充満により水素回収容器２内の圧力が一時
的に上昇するので、この圧力上昇を圧力計2aにより検出
し、その検出信号に基づいて、第１圧力制御弁６を閉じ
る。
次に、水素回収容器２の水素貯蔵合金を加熱して、水
素を放出させる場合は、放出初期に第２バルブ８を必ず
瞬時開いて水素回収容器２内に残溜する不純ガスを放出
時パージガスライン４へ放出する以外は、低純度水素ガ
スの場合と同様であるので説明を省略する。
素を放出させる場合は、放出初期に第２バルブ８を必ず
瞬時開いて水素回収容器２内に残溜する不純ガスを放出
時パージガスライン４へ放出する以外は、低純度水素ガ
スの場合と同様であるので説明を省略する。
上記のように本方法によれば、フロー式にバツチ式を
加味した水素純度向上がなされる。
加味した水素純度向上がなされる。
又、水素利用装置１内の水素ガスが低純度水素ガスで
あり、その純度が異なる場合には、不純ガスが多ければ
多い程早期に水素回収容器内が飽和圧力に達して、水素
貯蔵合金の水素吸蔵能が阻害されるので、この点を改善
するためのバルブ操作がなされる。
あり、その純度が異なる場合には、不純ガスが多ければ
多い程早期に水素回収容器内が飽和圧力に達して、水素
貯蔵合金の水素吸蔵能が阻害されるので、この点を改善
するためのバルブ操作がなされる。
すなわち、水素吸蔵時には第１圧力制御弁を設定し、
水素回収装置２を冷却し、水素利用装置１内の水素ガス
の純度が低ければ低い程、第２圧力制御弁11の設定圧
を、水素回収容器２内の飽和圧力よりも低く設定し、早
期に不純ガスを吸収時パージガスライン10へ向けて流
し、水素貯蔵合金の吸蔵能を長時間維持させて水素を充
分に吸蔵させる。
水素回収装置２を冷却し、水素利用装置１内の水素ガス
の純度が低ければ低い程、第２圧力制御弁11の設定圧
を、水素回収容器２内の飽和圧力よりも低く設定し、早
期に不純ガスを吸収時パージガスライン10へ向けて流
し、水素貯蔵合金の吸蔵能を長時間維持させて水素を充
分に吸蔵させる。
上記の装置及び方法により、2.4kgの水素貯蔵合金を
使用し、水素利用装置１としての混合ガスタンク2.5m3
内の96％濃度、圧力4kg/cm3の水素ガスを99.5％以上の
水素濃度に向上させた結果を第７図に示す。すなわち、
48時間程度で、99.5％に達した。又その場合の水素回収
率は、第８図に示すように、90〜97％であつた。
使用し、水素利用装置１としての混合ガスタンク2.5m3
内の96％濃度、圧力4kg/cm3の水素ガスを99.5％以上の
水素濃度に向上させた結果を第７図に示す。すなわち、
48時間程度で、99.5％に達した。又その場合の水素回収
率は、第８図に示すように、90〜97％であつた。
（発明の効果） 以上の説明によつて理解されるように、本発明によれ
ば、水素利用装置に接続した水素回収容器に吸収時パー
ジガスラインを付設すると共に、吸収時パージガスライ
ンに圧力制御弁を備えさせ、圧力制御弁の設定圧を調節
するという簡素な構造とすることにより、１台の装置に
よつて低純度水素ガス又は高純度水素ガスのいずれから
も水素純度を向上させた水素ガスを高い回収率で得られ
るようになつた。
ば、水素利用装置に接続した水素回収容器に吸収時パー
ジガスラインを付設すると共に、吸収時パージガスライ
ンに圧力制御弁を備えさせ、圧力制御弁の設定圧を調節
するという簡素な構造とすることにより、１台の装置に
よつて低純度水素ガス又は高純度水素ガスのいずれから
も水素純度を向上させた水素ガスを高い回収率で得られ
るようになつた。
又、低純度水素の純度に関係なく、水素貯蔵合金の水
素吸蔵能を充分に活用して能率良く、高純度水素ガスが
得られるようになつた。
素吸蔵能を充分に活用して能率良く、高純度水素ガスが
得られるようになつた。
第１図は、本発明の実施例に係る水素純度向上装置の機
器配置を示す概略図、第２図は、同水素吸蔵時間−水素
回収容器内圧力、及び水素吸蔵時間−水素吸蔵量の各特
性を示す線図、第３図は、従来のバツチ式による水素回
収装置を示す概略図、第４図（イ）、（ロ）は、第３図
装置の作用説明図、第５図は、従来のフロー式による水
素回収装置を示す概略図、第６図（イ）、（ロ）は、第
５図装置の作用説明図、第7,8図は共に、本発明の実施
例による結果を示し、第７図は、運転時間と水素濃度と
の関係を示す線図、第８図は、水素濃度と水素回収率と
の関係を示す線図である。 1:水素利用装置、1a:圧力計、2:水素回収容器、2a:圧力
計、3:製品ガスライン、4:放出時パージガスライン、5:
制御盤、6:第１圧力制御弁、7:第１バルブ、8:第２バル
ブ、9:配管、10:吸収時パージガスライン、11:第２圧力
制御弁、12:流量計。
器配置を示す概略図、第２図は、同水素吸蔵時間−水素
回収容器内圧力、及び水素吸蔵時間−水素吸蔵量の各特
性を示す線図、第３図は、従来のバツチ式による水素回
収装置を示す概略図、第４図（イ）、（ロ）は、第３図
装置の作用説明図、第５図は、従来のフロー式による水
素回収装置を示す概略図、第６図（イ）、（ロ）は、第
５図装置の作用説明図、第7,8図は共に、本発明の実施
例による結果を示し、第７図は、運転時間と水素濃度と
の関係を示す線図、第８図は、水素濃度と水素回収率と
の関係を示す線図である。 1:水素利用装置、1a:圧力計、2:水素回収容器、2a:圧力
計、3:製品ガスライン、4:放出時パージガスライン、5:
制御盤、6:第１圧力制御弁、7:第１バルブ、8:第２バル
ブ、9:配管、10:吸収時パージガスライン、11:第２圧力
制御弁、12:流量計。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 勇作 兵庫県尼崎市若王子３丁目11番20号 関 西電力株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 伊藤 文生 北海道室蘭市茶津町４番地 株式会社日 本製鋼所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01B 3/00 - 3/58
Claims (2)
- 【請求項１】水素利用装置と、水素貯蔵合金を内蔵して
加熱・冷却手段を付属する水素回収容器とを第１圧力制
御弁を有する配管にて接続すると共に、該水素回収容器
内圧力に対応させて圧力を設定する第２圧力制御弁を有
する吸収時パージガスライン、第１バルブを有する製品
ガスライン及び第２バルブを有する放出時パージガスラ
インを、それぞれ該水素回収容器に接続することを特徴
とする水素純度向上装置。 - 【請求項２】水素利用装置と、水素貯蔵合金を内蔵して
加熱・冷却手段を付属する水素回収容器とを第１圧力制
御弁を有する配管にて接続すると共に、該水素回収容器
内圧力に対応させて圧力を設定する第２圧力制御弁を有
する吸収時パージガスライン、第１バルブを有する製品
ガスライン及び第２バルブを有する放出時パージガスラ
インを、それぞれ該水素回収容器に接続する水素純度向
上装置の運転方法であつて、水素回収容器を冷却して水
素貯蔵合金に該水素利用装置からの水素ガスを吸蔵させ
る際に、該水素利用装置内の水素ガスの純度の低い場合
は、高い場合よりも、第２圧力制御弁の設定圧力を低く
して運転することを特徴とする水素純度向上装置の運転
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2067774A JP2802958B2 (ja) | 1990-03-17 | 1990-03-17 | 水素純度向上装置及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2067774A JP2802958B2 (ja) | 1990-03-17 | 1990-03-17 | 水素純度向上装置及びその運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03271101A JPH03271101A (ja) | 1991-12-03 |
| JP2802958B2 true JP2802958B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=13354630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2067774A Expired - Lifetime JP2802958B2 (ja) | 1990-03-17 | 1990-03-17 | 水素純度向上装置及びその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2802958B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP6288667B2 (ja) * | 2013-10-24 | 2018-03-07 | 一般財団法人電力中央研究所 | 水素濃集装置及び水素の濃集方法 |
-
1990
- 1990-03-17 JP JP2067774A patent/JP2802958B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03271101A (ja) | 1991-12-03 |
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