JP5280348B2 - ハイブリッド水素製造システム - Google Patents
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(a)前記燃焼器が前記水電解水素製造装置から供給される酸素による燃焼器であり、
(b)前記水素分離型水蒸気改質器からの改質ガスから水素を分離した後の残りのガスであるオフガスと前記燃焼器からの燃焼排ガスと前記炭化水素系燃料の改質用水蒸気発生用ボイラからの燃焼排ガスを冷却して一つに合流させた後、水分離器に導入し、
(c)前記水分離器において、前記合流ガス中の水分とガスとに分離し、
(d)前記水分離器で分離したガスを順次、水分吸着器、圧縮機、冷却熱交換器を経て気液分離槽に導入して、液化炭酸と二酸化炭素分離済みオフガスとに分離し、且つ、
(e)分離した液化炭酸を回収するとともに、二酸化炭素分離済みオフガスを前記燃焼器での燃料として利用するようにしてなる
ことを特徴とする水電解水素製造装置と水素分離型水蒸気改質器とからなるハイブリッド水素製造システムである。
前述のとおり、従来知られている、ガス中の二酸化炭素を回収する方法としてアミン類や炭酸カリウムなどの二酸化炭素回収剤を用いる方法は、大型のプラントや発電所などの大規模施設での使用を想定しており、コストやエネルギーロスの観点から考えて、小規模での二酸化炭素回収に用いるのは非現実的である。
本発明は、水電解水素製造装置と水素分離型水蒸気改質器とからなるハイブリッド水素製造システムであり、水を原料とする水電解水素製造装置と、炭化水素系燃料の水蒸気改質による水素分離型水蒸気改質器と、前記炭化水素系燃料の水蒸気改質用加熱源である燃焼器と、前記炭化水素系燃料の改質用水蒸気発生用ボイラとを有することを基本とし、そして、下記(a)〜(e)の構成を有することを特徴とする。
(b)前記水素分離型水蒸気改質器からの改質ガスから水素を分離した後の残りのガスであるオフガスと前記燃焼器からの燃焼排ガスと前記炭化水素系燃料の改質用水蒸気発生用ボイラからの燃焼排ガスを冷却して一つに合流させた後、水分離器に導入すること。
(c)前記水分離器において、前記合流ガス中の水分とガスとに分離すること。
(d)前記水分離器で分離したガスを順次、水分吸着器、圧縮機、冷却熱交換器を経て気液分離槽に導入して、液化炭酸と二酸化炭素分離済みオフガスとに分離すること。
(e)分離した液化炭酸を回収するとともに、二酸化炭素分離済みオフガスを前記燃焼器での燃料として利用するようにしてなること。
水素分離型水蒸気改質器Aにおいて、水蒸気改質器で生成した改質ガスから水素を分離した後の残りのガスであるオフガスは、導出管10により導出し、熱交換器K2において冷却され、水分離器Dへ導入される。熱交換器K2において回収したオフガスの熱は、燃焼器B及び/又はボイラC用の酸素もしくは酸素リッチガスの加熱などに使用される。
燃焼器Bでの燃焼排ガスは、導出管11により導出し、熱交換器K3により冷却され、水分離器Dへ導入される。水分離器Dへの導入は、熱交換器K2で冷却された水蒸気改質器で生成した改質ガスから水素を分離した後の残りのガスであるオフガス、熱交換器K4で冷却されたボイラCでの燃焼排ガスと合流させて導入される。
熱交換器K3において回収した燃焼排ガスの熱は、改質用の炭化水素系燃料の加熱、ボイラC用燃料ガスの加熱、ボイラC用水または水蒸気の加熱、などに利用される。
ボイラCでの燃焼排ガスは、導出管12により導出し、熱交換器K4において冷却され、水分離器Dへ導入される。熱交換器K4において回収したボイラCの燃焼排ガスの熱はボイラCに投入する(供給する)水の加熱などに利用される。
水分離器Dを経たガス(オフガス、燃焼排ガスの混合ガス)は、導管15を介して水分吸着塔Eに導入される。水分吸着塔Eには水分離器Dを経たガス中の水分を選択的に吸着する活性炭等の吸着剤を充填する。ガス中の水分の大部分は水分離器Dで分離されているが、水分吸着塔Eにおいて、水分離器Dで分離し得なかった1.2〜7.2%水蒸気に相当する水分をさらに吸着除去し、−20℃の露点(0.1%水蒸気)以下まで水蒸気分圧を低下させる。
B 炭化水素系燃料の水蒸気改質用加熱源である燃焼器
C 炭化水素系燃料の改質用水蒸気発生用ボイラ
D 水分離器
E 水分吸着塔
G 気液分離槽
H タンク
I 中和器
W 水電解水素製造装置
Z 二酸化炭素液化回収装置
1〜19 導管、配管
K1〜K4 熱交換器
K5 冷却熱交換器
P1〜P2 圧縮機
X 除湿装置
Y1、Y2 バッファータンク
Claims (8)
- 水を原料とする水電解水素製造装置と、炭化水素系燃料の水蒸気改質による水素分離型水蒸気改質器と、前記炭化水素系燃料の水蒸気改質用加熱源である燃焼器と、前記炭化水素系燃料の改質用水蒸気発生用ボイラを有するハイブリッド水素製造システムであって、
(a)前記燃焼器が前記水電解水素製造装置から供給される酸素による燃焼器であり、
(b)前記水素分離型水蒸気改質器からの改質ガスから水素を分離した後の残りのガスであるオフガスと前記燃焼器からの燃焼排ガスと前記炭化水素系燃料の改質用水蒸気発生用ボイラからの燃焼排ガスを冷却して一つに合流させた後、水分離器に導入し、
(c)前記水分離器において、前記合流ガス中の水分とガスとに分離し、
(d)前記水分離器で分離したガスを順次、水分吸着器、圧縮機、冷却熱交換器を経て気液分離槽に導入して、液化炭酸と二酸化炭素分離済みオフガスとに分離し、且つ、
(e)分離した液化炭酸を回収するとともに、二酸化炭素分離済みオフガスを前記燃焼器での燃料として利用するようにしてなる
ことを特徴とする水電解水素製造装置と水素分離型水蒸気改質器とからなるハイブリッド水素製造システム。 - 前記ハイブリッド水素製造システムが、オンサイト方式の水素ステーションで設置するハイブリッド水素製造システムであることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド水素製造システム。
- 請求項1または2に記載のハイブリッド水素製造システムにおいて、前記水分離器により分離したドレイン水を前記水素分離型水蒸気改質器での炭化水素系燃料の改質用水として再利用するようにしてなることを特徴とするハイブリッド水素製造システム。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のハイブリッド水素製造システムにおいて、前記炭化水素系燃料が天然ガスまたは都市ガスであることを特徴とするハイブリッド水素製造システム。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のハイブリッド水素製造システムにおいて、前記燃焼器での燃焼排ガスの熱を前記炭化水素系燃料の加熱に利用するようにしてなることを特徴とするハイブリッド水素製造システム。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のハイブリッド水素製造システムにおいて、前記燃焼器での燃焼排ガスの熱をボイラ用燃料ガスの加熱に利用するようにしてなることを特徴とするハイブリッド水素製造システム。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載のハイブリッド水素製造システムにおいて、前記燃焼器での燃焼排ガスの熱をボイラに投入する水の加熱に利用するようにしてなることを特徴とするハイブリッド水素製造システム。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のハイブリッド水素製造システムにおいて、前記水分離器により水分を分離した後の不活性な二酸化炭素を多く含むガスを、“排ガス循環式酸素燃焼方式”を用いて燃焼器及び/又はボイラでの酸素燃焼用の模擬窒素として利用するようにしてなることを特徴とするハイブリッド水素製造システム。
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