JP6837375B2 - Hydrogen gas purification equipment and operation method of hydrogen gas purification equipment - Google Patents

Hydrogen gas purification equipment and operation method of hydrogen gas purification equipment Download PDF

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Description

本発明は、水素ガス精製装置、及び水素ガス精製装置の運転方法に関する。 The present invention relates to a hydrogen gas purification device and a method of operating the hydrogen gas purification device.

一般に、工業用に使用される水素ガスは、石油プラントまたは化学プラントで製造されたものであるか、プラントで副次的に発生するガスが精製されたものである。水素ガスは、天然ガスまたはＬＰＧガスを改質することによっても製造されている。
近年、水素ガスを輸送する技術として、上記の各方法で製造された水素ガスを、不飽和炭化水素を含む化学物質と反応させて有機ハイドライドとして輸送する技術が開発されている。当該技術にあっては、液体状の有機ハイドライドを消費地で脱水素して得られる原料ガス中の水素ガスが精製されて、消費地で利用される。 Generally, hydrogen gas used for industrial purposes is produced in an oil plant or a chemical plant, or is a refined gas generated secondarily in the plant. Hydrogen gas is also produced by reforming natural gas or LPG gas.
In recent years, as a technique for transporting hydrogen gas, a technique has been developed in which hydrogen gas produced by each of the above methods is reacted with a chemical substance containing unsaturated hydrocarbons and transported as an organic hydride. In this technology, hydrogen gas in a raw material gas obtained by dehydrogenating a liquid organic hydride at a consumption area is purified and used at the consumption area.

上述の原料ガスには、水素ガスの他に、メタンガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、飽和・不飽和炭化水素ガス等の不純物が含まれている。これらの不純物は、いわゆるＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式によって、水素ガスと分離・除去され、水素ガスが精製されている。
ＰＳＡ方式による水素ガス精製装置（以下、「ＰＳＡ装置」とも記す。）は、ＰＳＡ装置が備える吸着塔内に充填された吸着剤に、不純物を高圧下で吸着させて水素ガスを精製する。かかるＰＳＡ装置の運転方法として、精製後に吸着塔内を減圧し、吸着された不純物を吸着剤から脱離させて、吸着塔内に残存する原料ガスとともに排気する脱圧工程、及び精製された水素ガスの一部を、精製時とは逆方向に吸着塔内に導入して、脱離した不純物、及び原料ガスを排出する再生工程等、種々の工程が知られている。
また、上述の脱圧工程、及び再生工程については、不純物を強制的に脱離させ、吸着塔の吸着能を十分に回復するために、真空ポンプを用いて吸着塔を真空排気する手法が知られている。 In addition to hydrogen gas, the above-mentioned raw material gas contains impurities such as methane gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, and saturated / unsaturated hydrocarbon gas. These impurities are separated and removed from hydrogen gas by a so-called PSA (Pressure Swing Adsorption) method, and the hydrogen gas is purified.
The hydrogen gas purification device by the PSA method (hereinafter, also referred to as “PSA device”) purifies hydrogen gas by adsorbing impurities under high pressure on the adsorbent filled in the adsorption tower included in the PSA device. As an operation method of such a PSA apparatus, a depressurization step of depressurizing the inside of the adsorption tower after purification, desorbing the adsorbed impurities from the adsorbent, and exhausting the gas together with the raw material gas remaining in the adsorption tower, and purified hydrogen. Various steps are known, such as a regeneration step in which a part of the gas is introduced into the adsorption tower in the direction opposite to that at the time of purification to discharge the desorbed impurities and the raw material gas.
Further, regarding the above-mentioned decompression step and regeneration step, a method of evacuating the adsorption tower using a vacuum pump is known in order to forcibly remove impurities and sufficiently recover the adsorption capacity of the adsorption tower. Has been done.

脱圧工程、及び再生工程で吸着塔から排出されるオフガスは、水素ガスを含んでいる。そのため、オフガスは燃料として再利用することが可能である。燃料としてオフガスをバーナー等の燃焼装置に供給する際には、燃焼状態の安定性を確保する観点から、オフガスの流量、及び圧力を一定に保つ必要がある。
そこで特許文献１は、脱圧工程、及び再生工程にて、オフガスを排気する弁の開度を調節することによって、排気されるオフガスの流量を制御して、オフガスを貯留するタンク内の圧力変動を少なくし、オフガスの供給先であるバーナー等の燃焼状態の安定性を向上させる方法を開示している。
また、このようにオフガスを再利用するためにオフガスを貯留するタンクには、タンク内の圧力が一定であることに加え、水素ガスがタンクの外に漏れることを防ぐ観点から、気密性が求められる。 The off-gas discharged from the adsorption tower in the depressurization step and the regeneration step contains hydrogen gas. Therefore, off-gas can be reused as fuel. When supplying off-gas as fuel to a combustion device such as a burner, it is necessary to keep the flow rate and pressure of the off-gas constant from the viewpoint of ensuring the stability of the combustion state.
Therefore, Patent Document 1 controls the flow rate of the exhausted off-gas by adjusting the opening degree of the valve that exhausts the off-gas in the depressurization step and the regeneration step, and the pressure fluctuation in the tank for storing the off-gas. It discloses a method of improving the stability of the combustion state of a burner or the like to which the off-gas is supplied.
In addition to the constant pressure inside the tank, the tank that stores the off-gas in order to reuse the off-gas is required to be airtight from the viewpoint of preventing hydrogen gas from leaking out of the tank. Be done.

特開２０００−３１３６０５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-313605

しかしながら、特許文献１の方法では、ＰＳＡ装置の運転中にオフガスの供給先であるバーナー等が失火することがある。すなわち、特許文献１の方法では、燃焼状態の安定性が十分に確保されておらず、オフガスの圧力を十分に制御できなかった。特に、脱圧工程と、再生工程とをそれぞれ異なる吸着塔で同時に実施すると、タンク内のオフガスの圧力が急激に変動することがあった。 However, in the method of Patent Document 1, a burner or the like to which the off-gas is supplied may misfire during the operation of the PSA device. That is, in the method of Patent Document 1, the stability of the combustion state was not sufficiently ensured, and the off-gas pressure could not be sufficiently controlled. In particular, when the depressurization step and the regeneration step are simultaneously carried out in different adsorption towers, the off-gas pressure in the tank may fluctuate abruptly.

また、特許文献１の方法は、脱圧工程でオフガスを排気する弁の開度を段階的に調節してオフガスを排気しているため、吸着塔の排気弁を一気に完全に開いた場合と比べると、吸着塔内の吸着剤に吸着された不純物が脱離されにくい。よって、特許文献１の方法は、オフガスの圧力を一定にすることができる代わりに、吸着剤の吸着能を十分に回復することができず、ひいては精製される水素ガスの純度の低下を引き起こしていた。 Further, in the method of Patent Document 1, since the opening degree of the valve for exhausting the off-gas is adjusted stepwise in the depressurization step to exhaust the off-gas, it is compared with the case where the exhaust valve of the suction tower is completely opened at once. Then, the impurities adsorbed on the adsorbent in the adsorption tower are not easily desorbed. Therefore, the method of Patent Document 1 can make the pressure of the off-gas constant, but cannot sufficiently recover the adsorbing ability of the adsorbent, which in turn causes a decrease in the purity of the purified hydrogen gas. It was.

かかる水素ガスの純度の低下を防ぐための方法として、タンクの一次側に真空ポンプを設けて、吸着塔を真空排気する方法が考えられる。しかし、特許文献１の方法によると、タンク内の圧力が、大気圧程度に維持されず、真空ポンプの背圧が大気圧より高くなり、ポンプが正常に動作できる圧力を超えてしまう。 As a method for preventing such a decrease in the purity of hydrogen gas, a method of providing a vacuum pump on the primary side of the tank and evacuating the adsorption tower can be considered. However, according to the method of Patent Document 1, the pressure in the tank is not maintained at about atmospheric pressure, the back pressure of the vacuum pump becomes higher than the atmospheric pressure, and the pressure exceeds the pressure at which the pump can operate normally.

タンク内の圧力を大気圧程度に保つために、容量可変型のバルーン式のタンクを適用することも考えられるが、バルーン式のタンクは気密性が低いため、水素ガスがタンクの外に漏れてしまう危険性を伴う。そのためタンク内を大気圧程度に維持するには、タンクの容量をさらに大きく設計しなければならず、装置の小型化を図ることが困難である。 In order to keep the pressure inside the tank at about atmospheric pressure, it is possible to apply a balloon-type tank with a variable capacity, but since the balloon-type tank is not airtight, hydrogen gas leaks out of the tank. There is a risk that it will end up. Therefore, in order to maintain the inside of the tank at about atmospheric pressure, the capacity of the tank must be designed to be larger, and it is difficult to reduce the size of the device.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、オフガスの圧力変動が少なく、精製される水素ガスの純度が低下しにくく、かつ、装置の小型化を図ることができる水素ガス精製装置、及び水素ガス精製装置の運転方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a hydrogen gas refining apparatus capable of reducing the pressure fluctuation of off-gas, making it difficult for the purity of the purified hydrogen gas to decrease, and reducing the size of the apparatus. , And to provide a method of operating a hydrogen gas purification apparatus.

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を備える。
［１］ ＰＳＡ方式によって原料ガスから水素ガスを精製する装置であって、少なくとも二つ以上の吸着塔と、前記吸着塔に接続され、再生中の吸着塔または脱圧中の吸着塔から排出されるオフガスを挿通するオフガス排出ラインと、前記オフガス排出ラインに設けられ、前記オフガスを貯留する第１のタンクと、前記オフガス排出ラインのうち、前記第１のタンクの二次側の部分に設けられた第２のタンクと、前記オフガス排出ラインのうち、前記第１のタンクと前記第２のタンクとの間に位置する部分に設けられた昇圧手段と、を備える、水素ガス精製装置。
［２］ 前記第１のタンク内の圧力が、大気圧に維持されている、［１］に記載の水素ガス精製装置。
［３］ 前記第１のタンクと前記第２のタンクとを結ぶ、返送ラインが設けられている、［１］又は［２］に記載の水素ガス精製装置。
［４］ ［１］乃至［３］のいずれか１項に記載の水素ガス精製装置の運転方法であって、精製された水素ガスを吸着塔内に導入して、オフガスを排出する再生工程と、吸着塔内を減圧して、吸着塔内に残存する原料ガスをオフガスとして排出する脱圧工程とを含み、前記第１のタンク内の圧力を大気圧に維持しながら、前記再生工程、及び脱圧工程を行う、水素ガス精製装置の運転方法。
［５］ いずれかの吸着塔で行われている前記再生工程の途中から、他のいずれかの吸着塔で前記脱圧工程を開始する、［４］に記載の水素ガス精製装置の運転方法。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
[1] An apparatus for purifying hydrogen gas from a raw material gas by the PSA method, which is connected to at least two or more adsorption towers and the adsorption tower, and is discharged from the adsorption tower during regeneration or the adsorption tower during decompression. An off-gas discharge line through which the off-gas is inserted, a first tank provided in the off-gas discharge line for storing the off-gas, and an off-gas discharge line provided on the secondary side of the first tank. A hydrogen gas purification apparatus comprising a second tank and a boosting means provided in a portion of the off-gas discharge line located between the first tank and the second tank.
[2] The hydrogen gas purification apparatus according to [1], wherein the pressure in the first tank is maintained at atmospheric pressure.
[3] The hydrogen gas purification apparatus according to [1] or [2], which is provided with a return line connecting the first tank and the second tank.
[4] The method for operating the hydrogen gas purification apparatus according to any one of [1] to [3], wherein the purified hydrogen gas is introduced into the adsorption tower and the off-gas is discharged. The regeneration step and the regeneration step include depressurizing the inside of the adsorption tower and discharging the raw material gas remaining in the adsorption tower as off gas, while maintaining the pressure in the first tank at atmospheric pressure. A method of operating a hydrogen gas purification device that performs a decompression process.
[5] The method for operating a hydrogen gas purification apparatus according to [4], wherein the decompression step is started in any of the other adsorption towers from the middle of the regeneration step performed in any of the adsorption towers.

本発明の水素ガス精製装置、及び水素ガス精製装置の運転方法によれば、オフガスの圧力変動が少なく、精製される水素ガスの純度が低下しにくく、かつ、装置の小型化を図ることができる。 According to the hydrogen gas purification device of the present invention and the operation method of the hydrogen gas purification device, the pressure fluctuation of the off-gas is small, the purity of the purified hydrogen gas is unlikely to decrease, and the device can be miniaturized. ..

本発明を適用した一実施形態である水素ガス精製装置の構成の一例を示す系統図である。It is a system diagram which shows an example of the structure of the hydrogen gas purification apparatus which is one Embodiment to which this invention is applied.

以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
「原料ガス」とは、水素ガスを含む混合ガスを意味する。原料ガスには、水素ガスの他に、不純物（メタンガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、飽和・不飽和炭化水素ガス等）が含まれている。
「再生ガス」とは、再生工程で吸着塔内に残存する不純物等を排出するために導入される、精製された水素ガスを意味する。
「オフガス」とは、脱圧工程、または再生工程にある吸着塔内から排出されるガスを意味する。
「精製工程」とは、原料ガスに含まれる不純物を高圧下で吸着塔内に吸着させて、精製された水素ガスを回収する工程を意味する。
「脱圧工程」とは、精製工程後の吸着塔内を減圧し、吸着塔内に吸着された不純物を吸着剤から脱離させて、吸着塔内に残存する原料ガスとともに排出する工程を意味する。
「再生工程」とは、吸着塔内に残存する原料ガスを排出し（再生工程の前段）、精製工程で精製された水素ガスの一部を吸着塔内に導入して、不純物を当該原料ガスとともに排出する（再生工程の後段）工程を意味する。なお、再生工程が実施されている吸着塔を、「再生中の吸着塔」と記すこともある。
「減圧均圧工程」とは、精製工程を終えて脱圧工程を行う前の吸着塔が、再生工程を終えて精製工程を行う前の吸着塔内に、水素ガスを導出すること工程を意味する。
「加圧均圧工程」とは、再生工程を終えて精製工程を行う前の吸着塔が、精製工程を終えて脱圧工程を行う前の吸着塔から、水素ガスを導入される工程を意味する。 The definitions of the following terms apply throughout the specification and claims.
"Raw material gas" means a mixed gas containing hydrogen gas. The raw material gas contains impurities (methane gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, saturated / unsaturated hydrocarbon gas, etc.) in addition to hydrogen gas.
The “regenerated gas” means a purified hydrogen gas introduced to discharge impurities and the like remaining in the adsorption tower in the regeneration process.
The “off gas” means a gas discharged from the adsorption tower in the depressurization step or the regeneration step.
The “purification step” means a step of recovering the purified hydrogen gas by adsorbing impurities contained in the raw material gas into the adsorption tower under high pressure.
The "depressurization step" means a step of depressurizing the inside of the adsorption tower after the purification step, desorbing impurities adsorbed in the adsorption tower from the adsorbent, and discharging them together with the raw material gas remaining in the adsorption tower. To do.
In the "regeneration process", the raw material gas remaining in the adsorption tower is discharged (the first stage of the regeneration process), a part of the hydrogen gas purified in the purification process is introduced into the adsorption tower, and impurities are introduced into the raw material gas. It means the process of discharging (the latter stage of the regeneration process) together with the gas. In addition, the adsorption tower in which the regeneration step is carried out may be referred to as "adsorption tower during regeneration".
The "decompression and pressure equalization step" means a step in which the adsorption tower after the purification step and before the depressurization step derives hydrogen gas into the adsorption tower after the regeneration step and before the purification step. To do.
The "pressurized pressure equalizing step" means a step in which hydrogen gas is introduced from the adsorption tower after the regeneration step and before the purification step is performed, and from the adsorption tower after the purification step and before the depressurization step is performed. To do.

以下、本発明を適用した一実施形態である水素ガス精製装置、及び水素ガス精製装置の運転方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。 Hereinafter, the hydrogen gas purification apparatus according to the embodiment to which the present invention is applied and the operation method of the hydrogen gas purification apparatus will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, the featured parts may be enlarged for convenience, and the dimensional ratios of each component may not be the same as the actual ones. Absent.

＜水素ガス精製装置＞
図１は、本発明を適用した一実施形態である水素ガス精製装置１の構成の一例を示す系統図である。
まず、図１を用いて、水素ガス精製装置１を構成する、原料ガス供給ライン１０、オフガス排出ライン２０、脱圧ライン３０、水素ガス回収ライン４０、再生ガス導入ライン５０、均圧ライン６０、第１乃至第３の吸着塔７０Ａ〜７０Ｃ、吸引ポンプ２２、第１のタンク２３、昇圧ポンプ２４、第２のタンク２５、バルブＶＡ−１〜ＶＡ−６，ＶＢ−１〜ＶＢ−６，ＶＣ−１〜ＶＣ−６，バルブＶ、及び返送ライン８０について説明する。 <Hydrogen gas purification equipment>
FIG. 1 is a system diagram showing an example of the configuration of a hydrogen gas purification apparatus 1 according to an embodiment to which the present invention is applied.
First, using FIG. 1, the raw material gas supply line 10, the off-gas discharge line 20, the decompression line 30, the hydrogen gas recovery line 40, the regenerated gas introduction line 50, the pressure equalizing line 60, which constitute the hydrogen gas purification apparatus 1, the first to third adsorption tower 70A, the suction pump 22, a first tank 23, the booster pump 24, a second tank 25, the valve V a -1~V a -6, V B -1~V B -6, V C -1~V C -6, valves V, and the return line 80 will be described.

原料ガス供給ライン１０は、一端が原料ガス供給源１２と接続されており、他端が第１乃至第３の供給分岐ライン１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに分岐されている。
第１の供給分岐ライン１１Ａは、第１の吸着塔７０Ａの下端と接続された接続管７１Ａと接続されている。第１の供給分岐ライン１１Ａは、接続管７１Ａを介して、第１の吸着塔７０Ａの下端に原料ガスを供給する。
第２の供給分岐ライン１１Ｂは、第２の吸着塔７０Ｂの下端と接続された接続管７１Ｂと接続されている。第２の供給分岐ライン１１Ｂは、接続管７１Ｂを介して、第２の吸着塔７０Ｂの下端に原料ガスを供給する。
第３の供給分岐ライン１１Ｃは、第３の吸着塔７０Ｃの下端と接続された接続管７１Ｃと接続されている。第３の供給分岐ライン１１Ｃは、接続管７１Ｃを介して、第３の吸着塔７０Ｃの下端に原料ガスを供給する。 One end of the raw material gas supply line 10 is connected to the raw material gas supply source 12, and the other end is branched into the first to third supply branch lines 11A, 11B, 11C.
The first supply branch line 11A is connected to a connecting pipe 71A connected to the lower end of the first suction tower 70A. The first supply branch line 11A supplies the raw material gas to the lower end of the first adsorption tower 70A via the connecting pipe 71A.
The second supply branch line 11B is connected to a connecting pipe 71B connected to the lower end of the second suction tower 70B. The second supply branch line 11B supplies the raw material gas to the lower end of the second adsorption tower 70B via the connecting pipe 71B.
The third supply branch line 11C is connected to a connecting pipe 71C connected to the lower end of the third suction tower 70C. The third supply branch line 11C supplies the raw material gas to the lower end of the third adsorption tower 70C via the connecting pipe 71C.

オフガス排出ライン２０は、再生中の各吸着塔から排出されるオフガスを挿通する。
オフガス排出ライン２０は、一端が第１乃至第３の排出分岐ライン２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃに分岐されており、他端が、燃焼装置２７（バーナー等）と接続されている。
第１の排出分岐ライン２１Ａは、接続管７１Ａと接続されている。第１の排出分岐ライン２１Ａは、接続管７１Ａを介して、第１の吸着塔７０Ａの下端から排出されるオフガスを挿通する。 The off-gas discharge line 20 inserts off-gas discharged from each adsorption tower during regeneration.
One end of the off-gas discharge line 20 is branched into first to third discharge branch lines 21A, 21B, 21C, and the other end is connected to a combustion device 27 (burner or the like).
The first discharge branch line 21A is connected to the connection pipe 71A. The first discharge branch line 21A inserts off gas discharged from the lower end of the first adsorption tower 70A via the connecting pipe 71A.

第２の排出分岐ライン２１Ｂは、接続管７１Ｂと接続されている。第２の排出分岐ライン２１Ｂは、接続管７１Ｂを介して、第２の吸着塔７０Ｂの下端から排出されるオフガスを挿通する。
第３の排出分岐ライン２１Ｃは、接続管７１Ｃと接続されている。第３の排出分岐ライン２１Ｃは、接続管７１Ｃを介して、第３の吸着塔７０Ｃの下端から排出されるオフガスを挿通する。 The second discharge branch line 21B is connected to the connection pipe 71B. The second discharge branch line 21B inserts off gas discharged from the lower end of the second adsorption tower 70B via the connecting pipe 71B.
The third discharge branch line 21C is connected to the connection pipe 71C. The third discharge branch line 21C passes the off gas discharged from the lower end of the third adsorption tower 70C through the connecting pipe 71C.

本実施形態に係る水素ガス精製装置１では、第１乃至第３の排出分岐ライン２１Ａ〜２１Ｃは、各吸着塔の下端に接続されており、オフガス排出ライン２０は、第１乃至第３の排出分岐ライン２１Ａ〜２１Ｃを介して、各吸着塔に、接続される。なお、各吸着塔が再生工程にあるとき、各吸着塔の上端が一次側であり、各吸着塔の下端が二次側（すなわち、オフガスの排出口側）となる。 In the hydrogen gas purification apparatus 1 according to the present embodiment, the first to third discharge branch lines 21A to 21C are connected to the lower ends of the respective adsorption towers, and the off-gas discharge line 20 is the first to third discharges. It is connected to each adsorption tower via branch lines 21A to 21C. When each adsorption tower is in the regeneration process, the upper end of each adsorption tower is the primary side, and the lower end of each adsorption tower is the secondary side (that is, the off-gas discharge port side).

オフガス排出ライン２０には、吸引ポンプ２２と、第１のタンク２３と、昇圧ポンプ２４と、第２のタンク２５とが、この順で直列に設けられている。
第２のタンク２５は、オフガス排出ライン２０のうち、第１のタンク２３の二次側の部分に設けられている。昇圧ポンプ２４は、オフガス排出ライン２０のうち、第１のタンク２３と第２のタンク２５との間の部分に設けられている。 The off-gas discharge line 20 is provided with a suction pump 22, a first tank 23, a booster pump 24, and a second tank 25 in series in this order.
The second tank 25 is provided on the secondary side portion of the first tank 23 in the off-gas discharge line 20. The booster pump 24 is provided in a portion of the off-gas discharge line 20 between the first tank 23 and the second tank 25.

吸引ポンプ２２は、オフガス排出ライン２０のうち、第１乃至第３の排出分岐ライン２１Ａ〜２１Ｃの分岐位置と第１のタンク２３との間に位置する部分に設けられている。吸引ポンプ２２は、オフガス排出ライン２０を介して、第１乃至第３の吸着塔７０Ａ〜７０Ｃ内を吸引することで、オフガスを第１のタンク２３に導く。なお、吸引ポンプ２２は各吸着塔内を真空排気することもできる。 The suction pump 22 is provided in a portion of the off-gas discharge line 20 located between the branch positions of the first to third discharge branch lines 21A to 21C and the first tank 23. The suction pump 22 guides the off-gas to the first tank 23 by sucking the inside of the first to third suction towers 70A to 70C through the off-gas discharge line 20. The suction pump 22 can also evacuate the inside of each suction tower.

第１のタンク２３は、オフガス排出ライン２０に設けられている。具体的には、第１のタンク２３は、オフガス排出ライン２０のうち、吸引ポンプ２２と昇圧ポンプ２４との間に位置する部分に設けられている。第１のタンク２３は、オフガス排出ライン２０を介して、第１乃至第３の吸着塔７０Ａ〜７０Ｃから排出されたオフガスを一時的に貯留するタンクである。第１のタンク２３は、オフガスを一時的に貯留した後、第２のタンク２５にオフガスを供給する。なお、図示はしないが、第１のタンク２３は圧力計を有してもよい。 The first tank 23 is provided in the off-gas discharge line 20. Specifically, the first tank 23 is provided in a portion of the off-gas discharge line 20 located between the suction pump 22 and the booster pump 24. The first tank 23 is a tank for temporarily storing the off-gas discharged from the first to third adsorption towers 70A to 70C via the off-gas discharge line 20. The first tank 23 temporarily stores the off-gas, and then supplies the off-gas to the second tank 25. Although not shown, the first tank 23 may have a pressure gauge.

昇圧ポンプ２４は、オフガス排出ライン２０のうち、第１のタンク２３と第２のタンク２５との間に位置する部分に設けられている。昇圧ポンプ２４は、オフガス排出ライン２０を介して、第１のタンク２３内に一時的に貯留されたオフガスを昇圧する昇圧手段の一例である。昇圧ポンプ２４によって昇圧されたオフガスは、第１のタンク２３から第２のタンク２５に圧送される。 The booster pump 24 is provided in a portion of the off-gas discharge line 20 located between the first tank 23 and the second tank 25. The booster pump 24 is an example of a booster means for boosting the off-gas temporarily stored in the first tank 23 via the off-gas discharge line 20. The off-gas boosted by the step-up pump 24 is pumped from the first tank 23 to the second tank 25.

第２のタンク２５は、オフガス排出ライン２０のうち、第１のタンク２３の二次側の部分に設けられている。具体的には、第２のタンク２５は、オフガス排出ライン２０のうち、昇圧ポンプ２４とバーナー等の燃焼装置２７との間に位置する部分に設けられている。第２のタンク２５は、第１のタンク２３を介して供給されたオフガスを一定の圧力に維持しながら貯留する。また、第２のタンク２５は、オフガスを燃料ガスとして、燃焼装置２７に供給する。なお、図示はしないが、第２のタンク２５は圧力計を有してもよい。 The second tank 25 is provided on the secondary side portion of the first tank 23 in the off-gas discharge line 20. Specifically, the second tank 25 is provided in a portion of the off-gas discharge line 20 located between the booster pump 24 and the combustion device 27 such as a burner. The second tank 25 stores the off gas supplied through the first tank 23 while maintaining a constant pressure. Further, the second tank 25 supplies the off gas as fuel gas to the combustion device 27. Although not shown, the second tank 25 may have a pressure gauge.

水素ガス生成装置１の運転中には、第１のタンク２３内の圧力は、大気圧程度に維持されていることが好ましい。特に、各吸着塔の少なくとも１つが脱圧工程、または再生工程の少なくとも一方を行っている間に、第１のタンク２３内の圧力が大気圧程度に維持されていることが好ましい。この場合、吸引ポンプ２２の二次側の圧力である背圧が大気圧程度に維持され、吸引ポンプ２２が正常に動作して各吸着塔内を吸引し、吸着塔内の不純物が脱離しやすくなるため好ましい。
なお、大気圧程度の圧力とは、大気圧より５０ＰａＧ小さい圧力値を下限値とし、大気圧より５０ＰａＧ大きい圧力値を上限値とする数値範囲にある圧力をいう。 During the operation of the hydrogen gas generator 1, the pressure in the first tank 23 is preferably maintained at about atmospheric pressure. In particular, it is preferable that the pressure in the first tank 23 is maintained at about atmospheric pressure while at least one of the adsorption towers is performing at least one of the decompression step and the regeneration step. In this case, the back pressure, which is the pressure on the secondary side of the suction pump 22, is maintained at about atmospheric pressure, the suction pump 22 operates normally to suck the inside of each suction tower, and the impurities in the suction tower are easily desorbed. Therefore, it is preferable.
The pressure of about atmospheric pressure means a pressure in a numerical range in which a pressure value 50 PaG smaller than the atmospheric pressure is the lower limit value and a pressure value 50 PaG larger than the atmospheric pressure is the upper limit value.

第１のタンク２３内の圧力が大気圧程度に維持されやすくなる観点から、第１のタンク２３の容積は第２のタンク２５の容積より、大きいことが好ましい。
第１のタンク２３、及び第２のタンク２５は、水素ガスが各タンクの外部に漏れるのを防ぐために、気密性を有していることが好ましい。
なお、第２のタンク内の圧力は、オフガスを一定の圧力に維持しながら貯留しやすくなるため、第１のタンク２３内の圧力より高く維持されている。 From the viewpoint that the pressure in the first tank 23 is easily maintained at about atmospheric pressure, the volume of the first tank 23 is preferably larger than the volume of the second tank 25.
The first tank 23 and the second tank 25 are preferably airtight in order to prevent hydrogen gas from leaking to the outside of each tank.
The pressure in the second tank is maintained higher than the pressure in the first tank 23 because the off-gas can be easily stored while being maintained at a constant pressure.

脱圧ライン３０は、一端が第１乃至第３の脱圧分岐ライン３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃに分岐されており、他端が、第１のタンク２３と接続されている。第１の脱圧分岐ライン３１Ａは、接続管７１Ａを介して、第１の吸着塔７０Ａの下端から排出されるオフガスを挿通する。 One end of the decompression line 30 is branched into the first to third decompression branch lines 31A, 31B, 31C, and the other end is connected to the first tank 23. The first decompression branch line 31A passes off gas discharged from the lower end of the first suction tower 70A through the connecting pipe 71A.

第２の脱圧分岐ライン３１Ｂは、接続管７１Ｂと接続されている。第２の脱圧分岐ライン３１Ｂは、接続管７１Ｂを介して、第２の吸着塔７０Ｂの下端から排出されるオフガスを挿通する。
第３の脱圧分岐ライン３１Ｃは、接続管７１Ｃと接続されている。第３の脱圧分岐ライン３１Ｃは、接続管７１Ｃを介して、第３の吸着塔７０Ｃの下端から排出されるオフガスを挿通する。 The second decompression branch line 31B is connected to the connection pipe 71B. The second decompression branch line 31B passes the off gas discharged from the lower end of the second suction tower 70B through the connecting pipe 71B.
The third decompression branch line 31C is connected to the connecting pipe 71C. The third decompression branch line 31C passes the off gas discharged from the lower end of the third adsorption tower 70C through the connecting pipe 71C.

脱圧ライン３０には、流量調節バルブ３２が設けられている。
流量調節バルブ３２は、脱圧ライン３０のうち、第１乃至第３の脱圧分岐ライン３１Ａ〜３１Ｃの分岐位置と第１のタンク２３との間に位置する部分に設けられている。流量調節バルブ３２は、脱圧ライン３０が挿通するオフガスの流量を制御する。 The decompression line 30 is provided with a flow rate adjusting valve 32.
The flow rate adjusting valve 32 is provided in a portion of the decompression line 30 located between the branch positions of the first to third decompression branch lines 31A to 31C and the first tank 23. The flow rate adjusting valve 32 controls the flow rate of the off-gas inserted through the decompression line 30.

水素ガス回収ライン４０は、一端が第１乃至第３の回収分岐ライン４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃに分岐されており、他端が、水素ガス貯蔵タンク４２と接続されている。
第１の回収分岐ライン４１Ａは、接続管７２Ａと接続されている。第１の回収分岐ライン４１Ａは、接続管７２Ａを介して、第１の吸着塔７０Ａの上端から精製された水素ガスを回収する。 One end of the hydrogen gas recovery line 40 is branched into the first to third recovery branch lines 41A, 41B, 41C, and the other end is connected to the hydrogen gas storage tank 42.
The first recovery branch line 41A is connected to the connecting pipe 72A. The first recovery branch line 41A recovers the purified hydrogen gas from the upper end of the first adsorption tower 70A via the connecting pipe 72A.

第２の回収分岐ライン４１Ｂは、接続管７２Ｂと接続されている。第２の回収分岐ライン４１Ｂは、接続管７２Ｂを介して、第２の吸着塔７０Ｂの上端から精製された水素ガスを回収する。
第３の回収分岐ライン４１Ｃは、接続管７２Ｃと接続されている。第３の回収分岐ライン４１Ｃは、接続管７２Ｃを介して、第３の吸着塔７０Ｃの上端から精製された水素ガスを回収する。 The second recovery branch line 41B is connected to the connecting pipe 72B. The second recovery branch line 41B recovers the purified hydrogen gas from the upper end of the second adsorption tower 70B via the connecting pipe 72B.
The third recovery branch line 41C is connected to the connecting pipe 72C. The third recovery branch line 41C recovers the purified hydrogen gas from the upper end of the third adsorption tower 70C via the connecting pipe 72C.

再生ガス導入ライン５０は、一端が第１乃至第３の導入分岐ライン５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃに分岐されており、他端が、水素ガス回収ライン４０のうち、第１乃至第３の回収分岐ライン４１Ａ〜４１Ｃの分岐位置と、水素ガス貯蔵タンク４２との間に位置する接続点４３で、接続されている。第１の導入分岐ライン５１Ａは、接続管７２Ａと接続されている。第１の導入分岐ライン５１Ａは、接続管７２Ａを介して、第１の吸着塔７０Ａの上端に再生ガスを導入する。 One end of the regenerated gas introduction line 50 is branched into the first to third introduction branch lines 51A, 51B, 51C, and the other end is the first to third recovery branch lines of the hydrogen gas recovery line 40. It is connected at a connection point 43 located between the branch positions of 41A to 41C and the hydrogen gas storage tank 42. The first introduction branch line 51A is connected to the connecting pipe 72A. The first introduction branch line 51A introduces the regenerated gas into the upper end of the first adsorption tower 70A via the connecting pipe 72A.

第２の導入分岐ライン５１Ｂは、接続管７２Ｂと接続されている。第２の導入分岐ライン５１Ｂは、接続管７２Ｂを介して、第２の吸着塔７０Ｂの上端に再生ガスを導入する。
第３の導入分岐ライン５１Ｃは、接続管７２Ｃと接続されている。第３の導入分岐ライン５１Ｃは、接続管７２Ｃを介して、第３の吸着塔７０Ｃの上端に再生ガスを導入する。 The second introduction branch line 51B is connected to the connecting pipe 72B. The second introduction branch line 51B introduces the regenerated gas into the upper end of the second adsorption tower 70B via the connecting pipe 72B.
The third introduction branch line 51C is connected to the connecting pipe 72C. The third introduction branch line 51C introduces the regenerated gas into the upper end of the third adsorption tower 70C via the connecting pipe 72C.

再生ガス導入ライン５０には、流量調節バルブ５２が設けられている。
流量調節バルブ５２は、再生ガス導入ライン５０のうち、第１乃至第３の導入分岐ライン５１Ａ〜５１Ｃの分岐位置と、接続点４３との間に位置する部分に設けられている。流量調節バルブ５２は、水素ガス貯蔵タンク４２から、接続点４３、及び再生ガス導入ライン５０を介して、第１乃至第３の吸着塔７０Ａ〜７０Ｃに導入される再生ガスの流量を制御する。 The regenerated gas introduction line 50 is provided with a flow rate adjusting valve 52.
The flow rate adjusting valve 52 is provided in a portion of the regenerated gas introduction line 50 located between the branch positions of the first to third introduction branch lines 51A to 51C and the connection point 43. The flow rate adjusting valve 52 controls the flow rate of the regenerated gas introduced from the hydrogen gas storage tank 42 into the first to third adsorption towers 70A to 70C via the connection point 43 and the regenerated gas introduction line 50.

均圧ライン６０は、第１乃至第３の吸着塔７０Ａ〜７０Ｃの上端を接続するように分岐された第１乃至第３の均圧分岐ライン６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを有する。
第１の均圧分岐ライン６１Ａは、接続管７２Ａと接続されている。第２の均圧分岐ライン６１Ｂは、第２の接続管７２Ｂと接続されている。第３の均圧分岐ライン６１Ｃは、接続管７２Ｃと接続されている。 The pressure equalizing line 60 has first to third pressure equalizing branch lines 61A, 61B, 61C branched so as to connect the upper ends of the first to third suction towers 70A to 70C.
The first pressure equalizing branch line 61A is connected to the connecting pipe 72A. The second pressure equalizing branch line 61B is connected to the second connecting pipe 72B. The third pressure equalizing branch line 61C is connected to the connecting pipe 72C.

第１の吸着塔７０Ａは、その下端が接続管７１Ａと接続されており、上端が接続管７２Ａと接続されている。第１の吸着塔７０Ａ内には、吸着剤７３Ａが充填されている。
第２の吸着塔７０Ｂは、その下端が接続管７１Ｂと接続されており、上端が接続管７２Ｂと接続されている。第１の吸着塔７０Ｂ内には、吸着剤７３Ｂが充填されている。
第３の吸着塔７０Ｃは、その下端が接続管７１Ｃと接続されており、上端が接続管７２Ｃと接続されている。第３の吸着塔７０Ｃ内には、吸着剤７３Ｃが充填されている。 The lower end of the first suction tower 70A is connected to the connecting pipe 71A, and the upper end is connected to the connecting pipe 72A. The adsorbent 73A is filled in the first adsorption tower 70A.
The lower end of the second suction tower 70B is connected to the connecting pipe 71B, and the upper end is connected to the connecting pipe 72B. The adsorbent 73B is filled in the first adsorption tower 70B.
The lower end of the third suction tower 70C is connected to the connecting pipe 71C, and the upper end is connected to the connecting pipe 72C. The third adsorption tower 70C is filled with the adsorbent 73C.

吸着剤７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃとしては、有機ハイドライド等の炭化水素を脱水素して得られるガスに含まれる水素以外の不純物ガス（メタンガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、飽和・不飽和炭化水素ガス等）を選択的に吸着できる剤が好ましい。具体的には、吸着剤７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃとしては、活性炭、活性アルミナ、ゼオライト等を用いることができ、これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。 The adsorbents 73A, 73B, and 73C include impurity gases (methane gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, saturated / unsaturated hydrocarbons) other than hydrogen contained in the gas obtained by dehydrocarbonizing hydrocarbons such as organic hydride. An agent capable of selectively adsorbing (gas, etc.) is preferable. Specifically, as the adsorbents 73A, 73B, 73C, activated carbon, activated alumina, zeolite and the like can be used, and one of these may be used alone or two or more thereof may be used in combination.

活性炭としては、椰子殻由来の活性炭の破砕炭が好ましい。吸着剤７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃに椰子殻由来の活性炭の破砕炭が含まれていると、吸着速度が比較的遅い炭素数が６以上の飽和・不飽和炭化水素ガスが効果的に吸着されやすくなる。吸着剤７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃに椰子殻由来の活性炭の破砕炭が含まれていると、少ない充填量でも効果的に水素ガスを精製しやすいため、精製された水素ガスの回収量を増やすことができるため、コストの観点からも好ましい。 As the activated carbon, crushed carbon of activated carbon derived from coconut shell is preferable. When the adsorbents 73A, 73B, and 73C contain crushed carbon of activated carbon derived from coconut shell, saturated / unsaturated hydrocarbon gas having a relatively slow adsorption rate and having 6 or more carbon atoms is easily adsorbed effectively. .. When the adsorbents 73A, 73B, and 73C contain crushed carbon of activated carbon derived from coconut shell, it is easy to effectively purify hydrogen gas even with a small filling amount, so that the amount of purified hydrogen gas recovered can be increased. Therefore, it is preferable from the viewpoint of cost.

ゼオライトとしては、Ａ型ゼオライト又はＸ型ゼオライトが好ましく、リチウム又はカルシウムでイオン交換されていることがより好ましい。吸着剤７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃにリチウム又はカルシウムでイオン交換されたＡ型ゼオライト又はＸ型ゼオライトが含まれていると、メタンガス、及び空気由来の窒素ガス等が除去されるため好ましい。 As the zeolite, A-type zeolite or X-type zeolite is preferable, and ion exchange with lithium or calcium is more preferable. It is preferable that the adsorbents 73A, 73B, and 73C contain A-type zeolite or X-type zeolite ion-exchanged with lithium or calcium because methane gas, air-derived nitrogen gas, and the like are removed.

吸着剤７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃとしては、少なくとも二種以上の吸着剤を積層して充填することが好ましい。たとえば、第１の吸着塔７０Ａの下側に活性炭を充填し、その上にゼオライト等を積層して充填すると、飽和・不飽和炭化水素と同時にメタンガス、及び空気由来の窒素ガス等も同時に除去することが可能となり、好ましい。すなわち、炭化水素用の吸着剤と空気由来成分用の吸着剤を少なくとも二層以上に積層して充填することにより、両成分を効率的に除去することが可能であるため好ましい。 As the adsorbents 73A, 73B, and 73C, it is preferable that at least two or more kinds of adsorbents are laminated and filled. For example, when activated carbon is filled under the first adsorption tower 70A and zeolite or the like is laminated and filled on the activated carbon, methane gas and air-derived nitrogen gas are removed at the same time as saturated / unsaturated hydrocarbons. It is possible and preferable. That is, it is preferable to stack and fill at least two or more layers of an adsorbent for hydrocarbons and an adsorbent for air-derived components, because both components can be efficiently removed.

バルブＶＡ−１は、第１の供給分岐ライン１１Ａに設けられている。バルブＶＡ−２は、第１の排出分岐ライン２１Ａに設けられている。バルブＶＡ−３は、第１の脱圧分岐ライン３１Ａに設けられている。
バルブＶＡ−４は、第１の回収分岐ライン４１Ａに設けられている。バルブＶＡ−５は、第１の導入分岐ライン５１Ａに設けられている。バルブＶＡ−６は、第１の均圧分岐ライン６１Ａに設けられている。 The valve VA -1 is provided on the first supply branch line 11A. The valve VA- 2 is provided on the first discharge branch line 21A. The valve VA- 3 is provided on the first decompression branch line 31A.
The valve VA -4 is provided on the first recovery branch line 41A. The valve VA- 5 is provided on the first introduction branch line 51A. The valve VA- 6 is provided on the first pressure equalizing branch line 61A.

バルブＶＢ−１は、第２の供給分岐ライン１１Ｂに設けられている。バルブＶＢ−２は、第２の排出分岐ライン２１Ｂに設けられている。バルブＶＢ−３は、第２の脱圧分岐ライン３１Ｂに設けられている。
バルブＶＢ−４は、第２の回収分岐ライン４１Ｂに設けられている。バルブＶＢ−５は、第２の導入分岐ライン５１Ｂに設けられている。バルブＶＢ−６は、第２の均圧分岐ライン６１Ｂに設けられている。 The valve V B -1 is provided on the second supply branch line 11B. The valve V B- 2 is provided on the second discharge branch line 21B. The valve V B- 3 is provided on the second decompression branch line 31B.
The valve V B -4 is provided on the second recovery branch line 41B. The valve V B- 5 is provided on the second introduction branch line 51B. The valve V B- 6 is provided on the second pressure equalizing branch line 61B.

バルブＶＣ−１は、第３の供給分岐ライン１１Ｃに設けられている。バルブＶＣ−２は、第３の排出分岐ライン２１Ｃに設けられている。バルブＶＣ−３は、第３の脱圧分岐ライン３１Ｃに設けられている。
バルブＶＣ−４は、第３の回収分岐ライン４１Ｃに設けられている。バルブＶＣ−５は、第３の導入分岐ライン５１Ｃに設けられている。バルブＶＣ−６は、第３の均圧分岐ライン６１Ｃに設けられている。
バルブＶは、返送ライン８０に設けられている。バルブＶは、第２のタンク２５から第１のタンク２３にオフガスを導出する際に使用する。バルブＶとしては、例えば、流量コントロール用のニードルバルブ、または圧力調節器等を用いることができる。 Valve V C -1 is provided in the third supply branch line 11C. Valve V C -2 is provided to the third exhaust branch line 21C. Valve V C -3 is provided in the third pressure release branch line 31C.
Valve V C -4 is provided in the third collection branch line 41C. Valve V C -5 is provided in the third introduction branch line 51C. Valve V C -6 is provided in the third pressure equalization branch line 61C.
The valve V is provided on the return line 80. The valve V is used when the off gas is led out from the second tank 25 to the first tank 23. As the valve V, for example, a needle valve for flow rate control, a pressure regulator, or the like can be used.

返送ライン８０は、第１のタンク２３と第２のタンク２５とを結ぶ。返送ライン８０は、第２のタンク２５から、第１のタンク２３にオフガスを導出する。 The return line 80 connects the first tank 23 and the second tank 25. The return line 80 draws off gas from the second tank 25 to the first tank 23.

また本発明の水素ガス精製装置は、上述した実施形態のように、３つの吸着塔を有する形態に限定されない。すなわち、吸着塔の数は、３に限定されない。水素ガスの精製効率の観点から、吸着塔の数は２〜８が好ましく、装置が複雑にならない点で２〜４がより好ましい。 Further, the hydrogen gas purification apparatus of the present invention is not limited to the form having three adsorption towers as in the above-described embodiment. That is, the number of adsorption towers is not limited to three. From the viewpoint of hydrogen gas purification efficiency, the number of adsorption towers is preferably 2 to 8, and more preferably 2 to 4 in terms of not complicating the apparatus.

＜水素ガス精製装置の運転方法＞
以下、本実施形態の水素ガス運転方法について説明する。本実施形態に係る水素ガス精製装置の運転方法は、本実施形態の水素ガス精製装置１を用いて、原料ガスから水素ガスを精製する方法であって、精製された水素ガスを吸着塔内に導入して、オフガスを排出する再生工程と、吸着塔内を減圧して、吸着塔内に残存する原料ガスをオフガスとして排出する脱圧工程とを含み、前記第１のタンク内の圧力を大気圧に維持しながら、前記再生工程、及び脱圧工程を行う。 <Operation method of hydrogen gas purification equipment>
Hereinafter, the hydrogen gas operation method of the present embodiment will be described. The method of operating the hydrogen gas purification apparatus according to the present embodiment is a method of purifying hydrogen gas from the raw material gas using the hydrogen gas purification apparatus 1 of the present embodiment, and the purified hydrogen gas is placed in the adsorption tower. The pressure in the first tank is increased by including a regeneration step of introducing and discharging the off-gas and a depressurizing step of depressurizing the inside of the adsorption tower and discharging the raw material gas remaining in the adsorption tower as off-gas. The regeneration step and the depressurization step are performed while maintaining the pressure.

表１は本実施形態の水素ガス運転方法を説明するための表である。以下、表１に示す各状態イ〜ヲについて順番に説明する。なお、表１中、網掛けを施された部分の期間は、該当するバルブが開いている状態を示し、網掛けが施されていない部分の期間は、バルブが閉じている状態を示す。 Table 1 is a table for explaining the hydrogen gas operation method of the present embodiment. Hereinafter, each of the states (i) to (wo) shown in Table 1 will be described in order. In Table 1, the period of the shaded portion indicates the state in which the corresponding valve is open, and the period of the portion not shaded indicates the state in which the valve is closed.

Figure 0006837375
Figure 0006837375

表１に示すように、本実施形態の水素ガス精製装置の運転方法は、各吸着塔で、精製工程と、減圧均圧工程と、脱圧工程と、再生工程と、加圧均圧工程の各工程を繰り返す方法となっている。ここでは一例として、表１中、水素ガス精製装置の状態が表１に示すイ〜ヲの各状態にあるときを説明する。ここでは、状態イの前に、第１の吸着塔７０Ａでは加圧均圧工程が行われ、第２の吸着塔７０Ｂでは脱圧工程が行われ、第３の吸着塔７０Ｃでは減圧均圧工程が行われていた場合を一例として以下の説明を行う。 As shown in Table 1, the operation method of the hydrogen gas purification apparatus of the present embodiment is as follows: in each adsorption tower, a purification step, a decompression pressure equalization step, a decompression step, a regeneration step, and a pressure equalization step. It is a method of repeating each process. Here, as an example, the cases where the hydrogen gas refining apparatus is in each of the states (a) to (w) shown in Table 1 will be described. Here, before the state (a), the pressure equalizing step is performed in the first suction tower 70A, the depressurizing step is performed in the second suction tower 70B, and the depressurizing pressure equalizing step is performed in the third suction tower 70C. The following description will be given as an example of the case where is performed.

まず、図１に示すすべてのバルブＶＡ−１〜ＶＡ−６，ＶＢ−１〜ＶＢ−６，ＶＣ−１〜ＶＣ−６，Ｖを閉じた状態から、水素ガス精製装置１が表１の状態イとなるように、バルブＶＡ−４を開けておく。水素ガス精製装置１が状態イとされている時間は、ｔ１秒である。ｔ１は例えば、０〜３０秒とすることができる。
次に、水素ガス精製装置１が表１の状態ロとなるように、状態イのときに開けたバルブＶＡ−４を開けた状態で、バルブＶＡ−１、バルブＶＢ−２を開く。
このとき、第１の吸着塔７０Ａは、その下端が原料ガス供給ライン１０と接続され、上端が水素ガス回収ライン４０と接続されている。よって、状態ロにある水素ガス精製装置１では、原料ガスが、原料ガス供給源１２から、原料ガス供給ライン１０、第１の供給分岐ライン１１Ａ、バルブＶＡ−１、及び接続管７１Ａを介して、第１の吸着塔７０Ａの下端から吸着剤７３Ａに供給され、第１の吸着塔７０Ａ内が加圧される。第１の吸着塔７０Ａ内に供給された原料ガスに含まれる不純物は、高圧下で吸着剤７３Ａに吸着される。こうして原料ガスから不純物が除去され、第１の吸着塔７０Ａから接続管７１Ａ、バルブＶＡ−４、及び第１の回収分岐ライン４１Ａを介して、精製された水素ガスが回収される。すなわち、状態ロにある第１の吸着塔７０Ａでは、精製された水素ガスを回収する精製工程が行われている。 First, all the valves V A -1~V A -6 shown in FIG. 1, V B -1~V B -6, V C -1~V C -6, from the closed state of the V, the hydrogen gas purifier Open the valve VA -4 so that 1 is in the state A of Table 1. The time in which the hydrogen gas purification apparatus 1 is in the state A is t 1 second. t 1 can be, for example, 0 to 30 seconds.
Next, open the valve V A -1 and the valve V B -2 with the valve V A -4 opened in the state A so that the hydrogen gas refining device 1 is in the state B of Table 1. ..
At this time, the lower end of the first adsorption tower 70A is connected to the raw material gas supply line 10, and the upper end is connected to the hydrogen gas recovery line 40. Therefore, in the hydrogen gas refining apparatus 1 in the state b, the raw material gas flows from the raw material gas supply source 12 via the raw material gas supply line 10, the first supply branch line 11A, the valve VA -1, and the connecting pipe 71A. Then, it is supplied to the adsorbent 73A from the lower end of the first adsorption tower 70A, and the inside of the first adsorption tower 70A is pressurized. Impurities contained in the raw material gas supplied into the first adsorption tower 70A are adsorbed by the adsorbent 73A under high pressure. In this way, impurities are removed from the raw material gas, and the purified hydrogen gas is recovered from the first adsorption tower 70A via the connecting pipe 71A, the valve VA -4, and the first recovery branch line 41A. That is, in the first adsorption tower 70A in the state b, a purification step of recovering the purified hydrogen gas is performed.

第２の吸着塔７０Ｂ内には、脱圧工程を経て減圧された原料ガス（０．０１ＭＰａＧ程度）が残存している。そこでバルブＶＢ−２を開くことにより、第２の吸着塔７０Ｂの下端がオフガス排出ライン２０と接続される。すると、当該原料ガスは、吸引ポンプ２２によって第２の吸着塔７０Ｂから、接続管７１Ｂ、バルブＶＢ−２、及び第２の排出分岐ライン２１Ｂを介して、第１のタンク２３に、オフガスとして排出される。すなわち、状態ロにある第２の吸着塔７０Ｂでは、再生工程の前段が行われている。 In the second adsorption tower 70B, the raw material gas (about 0.01 MPaG) decompressed through the depressurization step remains. Therefore, by opening the valve V B- 2, the lower end of the second suction tower 70B is connected to the off-gas discharge line 20. Then, the feed gas from the second adsorption tower 70B by the suction pump 22, the connecting pipe 71B, via a valve V B -2, and a second discharge branch line 21B, to the first tank 23, as off-gas It is discharged. That is, in the second adsorption tower 70B in the state B, the first stage of the regeneration step is performed.

本実施形態の水素ガス精製装置の運転方法では、第１のタンク２３内の圧力を大気圧程度に維持しながら、再生工程、及び脱圧工程を行う。状態ロでは、第１のタンク２３内の圧力を大気圧程度に維持しながら第２の吸着塔７０Ｂで再生工程の前段を行う。
なお、大気圧程度の圧力とは、大気圧より５０ＰａＧ小さい圧力値を下限値とし、大気圧より５０ＰａＧ大きい圧力値を上限値とする数値範囲にある圧力をいう。
水素ガス精製装置１が状態ロとされている時間は、ｔ２秒である。ｔ２は例えば、１０〜２５０秒とすることができる。 In the operation method of the hydrogen gas purification apparatus of the present embodiment, the regeneration step and the depressurization step are performed while maintaining the pressure in the first tank 23 at about atmospheric pressure. In the state (b), the first stage of the regeneration step is performed in the second adsorption tower 70B while maintaining the pressure in the first tank 23 at about atmospheric pressure.
The pressure of about atmospheric pressure means a pressure in a numerical range in which a pressure value 50 PaG smaller than the atmospheric pressure is the lower limit value and a pressure value 50 PaG larger than the atmospheric pressure is the upper limit value.
The time in which the hydrogen gas purification apparatus 1 is in the state B is t 2 seconds. t 2 can be, for example, 10 to 250 seconds.

次に、水素ガス精製装置１が表１の状態ハとなるように、状態イ，ロのときに開けたバルブＶＡ−１，ＶＡ−４、及びバルブＶＢ−２を開けた状態で、バルブＶＢ−５、及びバルブＶＣ−３を同時に開く。 Then, as the hydrogen gas purification device 1 is in the state C in Table 1, the state i, the valve V A -1 opened when the B, V A -4, and in a state of opening the valve V B -2 opens valve V B -5, and a valve V C -3 simultaneously.

バルブＶＢ−５を開くことにより、第２の吸着塔７０Ｂは、その下端がオフガス排出ライン２０と接続され、上端が再生ガス導入ライン５０と接続される。よって、状態ハにある水素ガス精製装置１では、第２の導入分岐ライン５１Ｂ、バルブＶＢ−５、及び接続管７２Ｂを介して、第２の吸着塔７０Ｂの上端から吸着剤７３Ｂに再生ガスが導入される。このとき、第２の吸着塔７０Ｂ内に残存する原料ガスと、吸着剤から脱離させた不純物とが、再生ガスとともに、接続管７１Ｂ、バルブＶＢ−２、及び第２の排出分岐ライン２１Ｂを介して、第１のタンク２３にオフガスとして排出される。すなわち、状態ハにある第２の吸着塔７０Ｂでは、再生工程の後段が行われている。 By opening the valve V B- 5, the lower end of the second adsorption tower 70B is connected to the off-gas discharge line 20 and the upper end is connected to the regenerated gas introduction line 50. Thus, the hydrogen gas purifying apparatus 1 is in the state C, the second introduction branch line 51B, via a valve V B -5 and the connection pipe 72B,, regeneration gas to the adsorbent 73B from the upper end of the second adsorption tower 70B Is introduced. At this time, the raw material gas remaining in the second adsorption tower 70B, and impurities desorbed from the adsorbent, together with the regeneration gas, connecting pipe 71B, the valve V B -2, and a second discharge branch line 21B Is discharged to the first tank 23 as off-gas via. That is, in the second adsorption tower 70B in the state C, the latter stage of the regeneration step is performed.

第３の吸着塔７０Ｃ内には、減圧均圧工程を経た相対的に高圧の原料ガスが残存している。バルブＶＣ−３を開くことにより、第３の吸着塔７０Ｃの下端が脱圧ライン３０と接続される。すると、第３の吸着塔７０Ｃに残存していた相対的に高圧の原料ガスは減圧される。そのため、吸着剤７３Ｃに吸着された不純物は吸着剤７３Ｃから脱離する。脱離した不純物は、第３の吸着塔７０Ｃ内から、接続管７１Ｃ、第３の脱圧分岐ライン３１Ｃ、バルブＶＣ−３、脱圧ライン３０、及び流量調節バルブ３２を介して、第１のタンク２３に排出される。すなわち、状態ハにある第３の吸着塔７０Ｃでは、脱圧工程が行われている。 A relatively high-pressure raw material gas that has undergone the depressurization and pressure equalization step remains in the third adsorption tower 70C. By opening the valve V C -3, the lower end of the third adsorption column 70C is connected to the pressure release line 30. Then, the relatively high-pressure raw material gas remaining in the third adsorption tower 70C is depressurized. Therefore, the impurities adsorbed on the adsorbent 73C are desorbed from the adsorbent 73C. Desorbed impurities from the third adsorption tower 70C, the connecting pipe 71C, a third pressure release branch line 31C, via a valve V C -3, pressure release line 30 and flow control valve 32, a first It is discharged to the tank 23 of. That is, the depressurization step is performed in the third suction tower 70C in the state C.

本実施形態の水素ガス精製装置の運転方法では、第２の吸着塔７０Ｂで行われている再生工程の途中から、第３の吸着塔７０Ｃで脱圧工程を開始する。具体的には状態ハにおいて、第２の吸着塔７０Ｂで行われている再生工程の後段を開始すると同時に、第３の吸着塔７０Ｃで脱圧工程を開始する。このように、第２の吸着塔７０Ｂで行われている再生工程の途中から、第３の吸着塔７０Ｃで脱圧工程を開始すると、再生工程にある第２の吸着塔７０Ｂから排出されるオフガスの排出量が少なくなったときに、脱圧工程にある第３の吸着塔７０Ｃからオフガスの排出が行われる。 In the operation method of the hydrogen gas purification apparatus of the present embodiment, the decompression step is started in the third adsorption tower 70C from the middle of the regeneration step performed in the second adsorption tower 70B. Specifically, in the state C, at the same time as starting the latter stage of the regeneration step performed in the second suction tower 70B, the decompression step is started in the third suction tower 70C. As described above, when the decompression step is started in the third adsorption tower 70C from the middle of the regeneration process performed in the second adsorption tower 70B, the off gas discharged from the second adsorption tower 70B in the regeneration step is started. When the amount of discharged gas is reduced, off-gas is discharged from the third adsorption tower 70C in the depressurization step.

状態ロでは、再生工程の前段にある第２の吸着塔７０Ｂからオフガスが排出されると同時に、第１のタンク２３内の圧力は上昇し、第２の吸着塔７０Ｂから排出されるオフガスの排出量が少なくなってくると、第１のタンク２３内の圧力は徐々に減少を始める。しかし、状態ハで、再生工程の後段にある第２の吸着塔７０Ｂに再生ガスが導入されると同時に、脱圧工程にある第３の吸着塔７０Ｃからオフガスの排出が行われると、第１のタンク２３内の圧力は再び上昇し、大気圧程度に維持される。
このように、本実施形態における状態ハでは、第２の吸着塔７０Ｂが再生工程の前段から再生工程の後段に移行するのと同期して、第３の吸着塔７０Ｃから、脱圧ライン３０を介して、第１のタンク２３に、相対的に高圧の原料ガスを排出することを開始している。すると、第１のタンク２３内の圧力を大気圧程度に維持しながら、第２の吸着塔７０Ｂで再生工程を、第３の吸着塔７０Ｃで脱圧工程を行いやすくなり、第１のタンク２３内の圧力の変動が抑えられる。
なお、本実施形態では状態ロから状態ハに切り替える際に、バルブＶＢ−５、及びバルブＶＣ−３を同時に開いているが、バルブＶＢ−５、及びバルブＶＣ−３を開くタイミングは同時でなくてもよい。たとえば、バルブＶＢ−５を先に開いて第２の吸着塔７０Ｂを再生工程の後段に切り替えてから、バルブＶＣ−３を開いても、第１のタンク２３内の圧力は、大気圧程度に維持される。 In the state (b), the off gas is discharged from the second adsorption tower 70B in the previous stage of the regeneration process, and at the same time, the pressure in the first tank 23 rises and the off gas discharged from the second adsorption tower 70B is discharged. As the amount decreases, the pressure in the first tank 23 gradually begins to decrease. However, in the state C, when the regenerated gas is introduced into the second adsorption tower 70B in the latter stage of the regeneration step and at the same time the off gas is discharged from the third adsorption tower 70C in the depressurization step, the first The pressure in the tank 23 of the tank 23 rises again and is maintained at about atmospheric pressure.
As described above, in the state C in the present embodiment, the decompression line 30 is removed from the third suction tower 70C in synchronization with the transition of the second suction tower 70B from the first stage of the regeneration step to the second stage of the regeneration step. Through this, the relatively high pressure raw material gas is started to be discharged to the first tank 23. Then, while maintaining the pressure in the first tank 23 at about atmospheric pressure, it becomes easier to perform the regeneration step in the second suction tower 70B and the decompression step in the third suction tower 70C, and the first tank 23 Fluctuations in internal pressure are suppressed.
Incidentally, when switching to the state C from the state B in the present embodiment, the valve V B -5, and although opening the valve V C -3 simultaneously opening the valve V B -5, and valve V C -3 timing Do not have to be at the same time. For example, after switching the second adsorption tower 70B by opening the valve V B -5 forward to subsequent regeneration step, even by opening the valve V C -3, the pressure in the first tank 23, the atmospheric pressure Maintained to a degree.

水素ガス精製装置１が状態ハにあるとき、第１の吸着塔７０Ａで、状態ロに引き続いて精製工程が行われている。そのため、状態ロ，ハを通して、第１の吸着塔７０Ａでは、精製された水素ガスを回収する精製工程が行われている。
精製工程にある第１の吸着塔７０Ａ内の圧力は、一般的なＰＳＡ方式の吸着工程における圧力（０．１〜１．０ＭＰａＧ程度）と同程度でよく、特に制限されない。
水素ガス精製装置１が状態ハとされている時間は、ｔ３秒である。ｔ３は例えば、１０〜３００秒とすることができる。 When the hydrogen gas purification apparatus 1 is in the state C, the purification step is performed in the first adsorption tower 70A following the state B. Therefore, in the first adsorption tower 70A, a purification step of recovering the purified hydrogen gas is performed through the states (b) and (c).
The pressure in the first adsorption tower 70A in the purification step may be about the same as the pressure in the general PSA type adsorption step (about 0.1 to 1.0 MPaG), and is not particularly limited.
Time hydrogen gas purification device 1 is in a state c is t 3 seconds. t 3 can be, for example, 10 to 300 seconds.

次に、水素ガス精製装置１が表１の状態ニとなるように、状態イ，ロ，ハのときに開けたバルブＶＡ−１，ＶＡ−４、バルブＶＢ−２、バルブＶＢ−５、及びバルブＶＣ−３を閉じ、バルブＶＡ−６、及びバルブＶＢ−６を開く。これにより、第１の吸着塔７０Ａでは精製工程が終了し、第２の吸着塔７０Ｂでは再生工程の後段が終了し、第３の吸着塔７０Ｃでは脱圧工程が終了する。 Next, the valves V A- 1, V A -4, the valves V B- 2, and the valves V B opened in the states a, b, and c so that the hydrogen gas refining device 1 is in the state d of Table 1. -5, and closing the valve V C -3, the valve V a -6, and opening the valve V B -6. As a result, the purification step is completed in the first adsorption tower 70A, the subsequent stage of the regeneration step is completed in the second adsorption tower 70B, and the decompression step is completed in the third adsorption tower 70C.

バルブＶＡ−４を閉じ、バルブＶＡ−６を開くことにより、精製工程を終えた第１の吸着塔７０Ａ内から、高圧の水素ガスが導出される。この高圧の水素ガスは、接続管７２Ａ，第１の均圧分岐ライン６１Ａ、及びバルブＶＡ−６を介して、均圧ライン６０に導出される。一方、バルブＶＢ−５を閉じ、バルブＶＢ−６を開くことにより、再生工程を終えた第２の吸着塔７０Ｂは、均圧ライン６０に接続される。そのため、第１の吸着塔７０Ａ内から導出された高圧の水素ガスは、均圧ライン６０から、第２の均圧分岐ライン６１Ｂ、バルブＶＢ−６、及び接続管７２Ｂを介して、第２の吸着塔７０Ｂに導出される。よって、高圧の水素ガスが第１の吸着塔７０Ａ内から導出されると、第１の吸着塔７０Ａ内の圧力は、第２の吸着塔７０Ｂ内の圧力と均圧になるまで、減圧される。同時に、第２の吸着塔７０Ｂ内の圧力は、第１の吸着塔７０Ａ内の圧力と均圧になるまで、加圧される。
以上説明したように、状態ニにある第１の吸着塔７０Ａでは、減圧均圧工程が行われており、状態ニにある第２の吸着塔７０Ｂでは、加圧均圧工程が行われている。
水素ガス精製装置１が状態ニとされている時間は、ｔ４秒である。ｔ４は例えば、１〜１０秒とすることができる。 By closing the valve VA -4 and opening the valve VA -6, high-pressure hydrogen gas is derived from the inside of the first adsorption tower 70A after the purification step. This high-pressure hydrogen gas is led out to the pressure equalizing line 60 via the connecting pipe 72A, the first pressure equalizing branch line 61A, and the valve VA-6. On the other hand, by closing the valve V B- 5 and opening the valve V B- 6, the second suction tower 70B that has completed the regeneration step is connected to the pressure equalizing line 60. Therefore, high-pressure hydrogen gas discharged from the first adsorption tower 70A from the pressure equalizing line 60, the second pressure equalization branch line 61B, via a valve V B -6, and the connection pipe 72B, the second It is led out to the adsorption tower 70B of. Therefore, when the high-pressure hydrogen gas is derived from the first adsorption tower 70A, the pressure in the first adsorption tower 70A is reduced until it becomes equal to the pressure in the second adsorption tower 70B. .. At the same time, the pressure in the second suction tower 70B is pressurized until it becomes equal to the pressure in the first suction tower 70A.
As described above, the pressure equalizing step is performed in the first suction tower 70A in the state D, and the pressure equalizing step is performed in the second suction tower 70B in the state D. ..
Time hydrogen gas purification device 1 is in a state two is t 4 seconds. t 4 can be, for example, 1 to 10 seconds.

次に、水素ガス精製装置１が表１の状態ホとなるように、状態ニのときに開けたバルブＶＡ−６、及びバルブＶＢ−６を閉じ、バルブＶＢ−４を開く。これにより、第１の吸着塔７０Ａでは減圧均圧工程が終了し、第２の吸着塔７０Ｂでは加圧均圧工程が終了する。水素ガス精製装置１が状態ホとされている時間は、ｔ５秒である。ｔ５は例えば、０〜３０秒とすることができる。
次に、水素ガス精製装置１が表１の状態ヘとなるように、状態ホのときに開けたバルブＶＢ−４を開けた状態で、バルブＶＢ−１、バルブＶＣ−２を開く。水素ガス精製装置１が状態ホのとき、第２の吸着塔７０Ｂでは、状態ロで説明した第１の吸着塔７０Ａと同様に、精製工程が行われる。 Next, the valves V A- 6 and the valves V B- 6 opened in the state D are closed, and the valves V B -4 are opened so that the hydrogen gas refining apparatus 1 is in the state E of Table 1. As a result, the depressurization pressure equalizing step is completed in the first suction tower 70A, and the pressure equalizing step is completed in the second suction tower 70B. Time hydrogen gas purification device 1 is in a state e is t 5 seconds. t 5 can be, for example, 0 to 30 seconds.
Then, as the hydrogen gas purification device 1 is in a state F of Table 1, in a state of opening the valve V B -4 opened in the state E, the valve V B -1, opening the valve V C -2 .. When the hydrogen gas purification apparatus 1 is in the state (e), the purification step is performed in the second adsorption tower 70B in the same manner as in the first adsorption tower 70A described in the state (b).

第３の吸着塔７０Ｃ内には、状態ハの脱圧工程を経て減圧された原料ガスが残存している。そこでバルブＶＣ−２を開くと、状態ロで説明した第２の吸着塔７０Ｂと同様に、当該原料ガスは、吸引ポンプ２２によって第３の吸着塔７０Ｃから、第１のタンク２３にオフガスとして排出される。すなわち、水素ガス精製装置１が状態ヘのとき、第３の吸着塔７０Ｃでは、再生工程の前段が行われている。 In the third adsorption tower 70C, the raw material gas decompressed through the depressurization step of the state C remains. So when opening the valve V C -2, similarly to the second adsorption tower 70B described in the state B, the raw material gas from the third adsorption column 70C by the suction pump 22, as off-gas to the first tank 23 It is discharged. That is, when the hydrogen gas purification apparatus 1 is in the state, the first stage of the regeneration step is performed in the third adsorption tower 70C.

本実施形態の水素ガス精製装置の運転方法では、第１のタンク２３内の圧力を大気圧程度に維持しながら、再生工程、及び脱圧工程を行う。具体的には状態ヘで、第１のタンク２３内の圧力を大気圧程度に維持しながら第３の吸着塔７０Ｃで再生工程の前段を行う。 In the operation method of the hydrogen gas purification apparatus of the present embodiment, the regeneration step and the depressurization step are performed while maintaining the pressure in the first tank 23 at about atmospheric pressure. Specifically, in the state, the first stage of the regeneration step is performed in the third adsorption tower 70C while maintaining the pressure in the first tank 23 at about atmospheric pressure.

本実施形態における状態ヘでは、オフガスを、第３の吸着塔７０Ｃから、オフガス排出ライン２０を介して、第１のタンク２３に排出している。状態ヘでオフガスを第３の吸着塔７０Ｃから第１のタンク２３に排出する際の詳細、及びその好ましい態様は、状態ロにおける第２の吸着塔７０Ｂで行われる再生工程の前段について説明した内容と同内容とすることができる。
水素ガス精製装置１が状態ヘとされている時間は、ｔ６秒である。ｔ６は例えば、１０〜２５０秒とすることができる。 In the state of the present embodiment, the off-gas is discharged from the third adsorption tower 70C to the first tank 23 via the off-gas discharge line 20. The details of discharging the off-gas from the third adsorption tower 70C to the first tank 23 in the state (f) and the preferred embodiment thereof are the contents described in the first stage of the regeneration step performed in the second adsorption tower 70B in the state (b). Can be the same as.
Time hydrogen gas purification device 1 is a state f is a t 6 seconds. t 6 can be, for example, 10 to 250 seconds.

次に、水素ガス精製装置１が表１の状態トとなるように、状態ホ，ヘのときに開けたバルブＶＢ−１，ＶＢ−４、及びバルブＶＣ−２を開けた状態で、バルブＶＡ−３、及びバルブＶＣ−５を同時に開く。このとき、第１の吸着塔７０Ａでは脱圧工程が行われており、第２の吸着塔７０Ｂでは精製工程が行われており、第３の吸着塔７０Ｃでは再生工程の後段が行われている。第１の吸着塔７０Ａ内には、状態イ，ロ，ハの精製工程と、状態ニの減圧均圧工程とを経た相対的に高圧の原料ガスが残存している。そこでバルブＶＡ−３を開くと、当該原料ガスが脱圧ライン３０を介して、第１のタンク２３に排出される。 Then, as the hydrogen gas purification device 1 is in a state bets in Table 1, condition E, the valve V B -1 opened when the F, V B -4, and in a state of opening the valve V C -2 opens valve V a -3, and a valve V C -5 simultaneously. At this time, the depressurization step is performed in the first adsorption tower 70A, the purification step is performed in the second adsorption tower 70B, and the subsequent stage of the regeneration step is performed in the third adsorption tower 70C. .. In the first adsorption tower 70A, a relatively high-pressure raw material gas that has undergone the purification steps of states (a), (b), and (c) and the decompression and pressure equalizing step of state (d) remains. Then, when the valve VA- 3 is opened, the raw material gas is discharged to the first tank 23 via the decompression line 30.

状態トでオフガスを第３の吸着塔７０Ｃから第１のタンク２３に排出する際の詳細、及びその好ましい態様は、状態ハにおける第２の吸着塔７０Ｂで行われる再生工程の後段について説明した内容と同内容とすることができる。同様に、状態トで相対的に高圧の原料ガスを第１の吸着塔７０Ａから第１のタンク２３に排出する際の詳細、及びその好ましい態様は、状態ハにおける第３の吸着塔７０Ｃで行われる脱圧工程について説明した内容と同内容とすることができる。 The details of discharging the off-gas from the third adsorption tower 70C to the first tank 23 in the state G, and the preferred embodiment thereof, are the contents described in the latter stage of the regeneration step performed in the second adsorption tower 70B in the state C. Can be the same as. Similarly, the details of discharging the raw material gas having a relatively high pressure in the state from the first adsorption tower 70A to the first tank 23, and a preferred embodiment thereof, are described in the third adsorption tower 70C in the state C. The content can be the same as the content described for the depressurization process.

つまり、本実施形態における状態トでは、第３の吸着塔７０Ｃで行われる再生工程の後段を開始すると同時に、第１の吸着塔７０Ａで脱圧工程を開始する。このように、第３の吸着塔７０Ｃで行われている再生工程の途中から、第１の吸着塔７０Ａで脱圧工程を開始すると、第１のタンク２３内の圧力は、大気圧程度に維持されやすくなる。
このように、本実施形態における状態トでは、第３の吸着塔７０Ｃが再生工程の前段から再生工程の後段に移行するのと同期して、第１の吸着塔７０Ａから、脱圧ライン３０を介して、第１のタンク２３に、相対的に高圧の原料ガスを排出することを開始している。すると、第１のタンク２３内の圧力を大気圧程度に維持しながら、第３の吸着塔７０Ｃで再生工程を、第１の吸着塔７０Ａで脱圧工程を行いやすくなり、第１のタンク２３内の圧力の変動が抑えられる。
なお、本実施形態では状態ヘから状態トに切り替える際に、バルブＶＡ−３、及びバルブＶＣ−５を同時に開いているが、バルブＶＡ−３、及びバルブＶＣ−５を開くタイミングは同時でなくてもよい。たとえば、バルブバルブＶＣ−５を先に開いて第３の吸着塔７０Ｃを再生工程の後段に切り替えてから、ＶＡ−３を開いても、第１のタンク２３内の圧力は、大気圧程度に維持されやすくなる。 That is, in the state of the present embodiment, the decompression step is started in the first suction tower 70A at the same time as the latter stage of the regeneration step performed in the third suction tower 70C is started. As described above, when the depressurization step is started in the first suction tower 70A from the middle of the regeneration step performed in the third suction tower 70C, the pressure in the first tank 23 is maintained at about atmospheric pressure. It becomes easy to be done.
As described above, in the state of the present embodiment, the decompression line 30 is removed from the first suction tower 70A in synchronization with the transition of the third suction tower 70C from the first stage of the regeneration step to the second stage of the regeneration step. Through this, the relatively high pressure raw material gas is started to be discharged to the first tank 23. Then, while maintaining the pressure in the first tank 23 at about atmospheric pressure, it becomes easier to perform the regeneration step in the third suction tower 70C and the decompression step in the first suction tower 70A, and the first tank 23 Fluctuations in internal pressure are suppressed.
Incidentally, when switching the state retrieved from the state F in this embodiment, the valve V A -3, and has opened the valve V C -5 simultaneously opening the valve V A -3, and a valve V C -5 timing Do not have to be at the same time. For example, after switching to the subsequent stage of the third adsorption column 70C a regeneration step by opening the valve the valve V C -5 earlier, even open V A -3, the pressure in the first tank 23, the atmospheric pressure It becomes easier to maintain the degree.

水素ガス精製装置１が状態トにあるとき、第２の吸着塔７０Ｂで、状態ヘに引き続いて精製工程が行われている。そのため、状態ヘ，トを通して、第２の吸着塔７０Ｂでは、精製された水素ガスを回収する精製工程が行われている。
精製工程にある第２の吸着塔７０Ｂ内の圧力は、一般的なＰＳＡ方式の吸着工程における圧力（０．１〜１．０ＭＰａＧ程度）と同程度でよく、特に制限されない。
水素ガス精製装置１が状態トとされている時間は、ｔ７秒である。ｔ７は例えば、１０〜３００秒とすることができる。 When the hydrogen gas purification apparatus 1 is in the state, the purification step is performed in the second adsorption tower 70B following the state. Therefore, in the second adsorption tower 70B, a purification step of recovering the purified hydrogen gas is performed through the state.
The pressure in the second adsorption tower 70B in the purification step may be about the same as the pressure in the general PSA type adsorption step (about 0.1 to 1.0 MPaG), and is not particularly limited.
Time hydrogen gas purification device 1 is a state bets are t 7 seconds. t 7 can be, for example, 10 to 300 seconds.

次に、水素ガス精製装置１が表１の状態チとなるように、状態ホ，ヘ，トのときに開けたバルブＶＡ−３、バルブＶＢ−１、ＶＢ−４、バルブＶＣ−２、及びバルブＶＣ−５を閉じ、バルブＶＢ−６、及びバルブＶＣ−６を開く。これにより、第１の吸着塔７０Ａでは脱圧工程が終了し、第２の吸着塔７０Ｂでは精製工程が終了し、第３の吸着塔７０Ｃでは再生工程の後段が終了する。 Then, as the hydrogen gas purification device 1 is in a state switch of Table 1, valve V A -3 opened when the state E, F, bets, valve V B -1, V B -4, valve V C -2, and closing the valve V C -5, valve V B -6, and opening the valve V C -6. As a result, the depressurization step is completed in the first adsorption tower 70A, the purification step is completed in the second adsorption tower 70B, and the subsequent stage of the regeneration step is completed in the third adsorption tower 70C.

バルブＶＢ−４、及びバルブＶＣ−５を閉じ、バルブＶＢ−６、及びバルブＶＣ−６を開くことにより、精製工程を終えた第２の吸着塔７０Ｂから、高圧の水素ガスが、第３の吸着塔７０Ｃに導出される。すなわち、状態チにある第２の吸着塔７０Ｂでは、状態ニで説明した第１の吸着塔７０Ａと同様に、減圧均圧工程が行われている。また、状態チにある第３の吸着塔７０Ｃでは、状態ニで説明した第２の吸着塔７０Ｂと同様に、加圧均圧工程が行われている。
水素ガス精製装置１が状態チとされている時間は、ｔ８秒である。ｔ８は例えば、１〜１０秒とすることができる。 Closing the valve V B -4, and a valve V C -5, valve V B -6, and by opening the valve V C -6, from the second adsorption tower 70B having been subjected to the purification process, high pressure hydrogen gas , Derived to the third adsorption tower 70C. That is, in the second suction tower 70B in the state C, the decompression pressure equalizing step is performed in the same manner as in the first suction tower 70A described in the state D. Further, in the third suction tower 70C in the state C, a pressure equalizing step is performed in the same manner as in the second suction tower 70B described in the state D.
Time hydrogen gas purification device 1 is a state Ji is a t 8 seconds. t 8 can be, for example, 1 to 10 seconds.

次に、水素ガス精製装置１が表１の状態リとなるように、状態チのときに開けたバルブＶＢ−６、及びバルブＶＣ−６を閉じ、バルブＶＣ−４を開く。これにより、第２の吸着塔７０Ｂでは減圧均圧工程が終了し、第３の吸着塔７０Ｃでは加圧均圧工程が終了する。水素ガス精製装置１が状態リとされている時間は、ｔ９秒である。ｔ９は例えば、０〜３０秒とすることができる。
次に、水素ガス精製装置１が表１の状態ヌとなるように、状態リのときに開けたバルブＶＣ−４を開けた状態で、バルブＶＡ−２、バルブＶＣ−１を開く。水素ガス精製装置１が状態リのとき、第３の吸着塔７０Ｃでは、状態ロで説明した第１の吸着塔７０Ａと同様に、精製工程が行われる。 Then, as the hydrogen gas purification device 1 is in a state Li in Table 1, closing the valve V B -6, and the valve V C -6 opened in a state switch, opening the valve V C -4. As a result, the pressure equalizing step is completed in the second suction tower 70B, and the pressure equalizing step is completed in the third suction tower 70C. The time that the hydrogen gas purification apparatus 1 is in the state is t 9 seconds. t 9 can be, for example, 0 to 30 seconds.
Then, as the hydrogen gas purification device 1 is in the state j of Table 1, in a state of opening the valve V C -4 opened in the state Li, valve V A -2, open the valve V C -1 .. When the hydrogen gas purification apparatus 1 is in the state, the third adsorption tower 70C performs the purification step in the same manner as the first adsorption tower 70A described in the state b.

第１の吸着塔７０Ａ内には、状態トの脱圧工程を経て減圧された原料ガスが残存している。そこでバルブＶＡ−２を開くと、状態ロで説明した第２の吸着塔７０Ｂと同様に、当該原料ガスは、吸引ポンプ２２によって第３の吸着塔７０Ｃから、第１のタンク２３にオフガスとして排出される。すなわち、水素ガス精製装置１が状態ヌにあるとき、第１の吸着塔７０Ａでは、再生工程の前段が行われている。 In the first adsorption tower 70A, the raw material gas decompressed through the depressurization step of the state remains. Then, when the valve VA- 2 is opened, the raw material gas is transferred from the third adsorption tower 70C to the first tank 23 by the suction pump 22 as off-gas, as in the case of the second adsorption tower 70B described in the state b. It is discharged. That is, when the hydrogen gas purification apparatus 1 is in the state state, the first stage of the regeneration step is performed in the first adsorption tower 70A.

本実施形態の水素ガス精製装置の運転方法では、第１のタンク２３内の圧力を大気圧程度に維持しながら、再生工程、及び脱圧工程を行う。具体的には状態ヌで、第１のタンク２３内の圧力を大気圧程度に維持しながら第１の吸着塔７０Ａで再生工程の前段を行う。 In the operation method of the hydrogen gas purification apparatus of the present embodiment, the regeneration step and the depressurization step are performed while maintaining the pressure in the first tank 23 at about atmospheric pressure. Specifically, in the state Nu, the first stage of the regeneration step is performed in the first adsorption tower 70A while maintaining the pressure in the first tank 23 at about atmospheric pressure.

本実施形態における状態ヌでは、状態トの脱圧工程を経て減圧された原料ガスを、第１の吸着塔７０Ａから、オフガス排出ライン２０を介して、第１のタンク２３にオフガスとして排出している。状態ヌでオフガスを第１の吸着塔７０Ａから第１のタンク２３に排出する際の詳細、及びその好ましい態様は、状態ロで第２の吸着塔７０Ｂについて説明した内容と同内容とすることができる。
水素ガス精製装置１が状態ヌとされている時間は、ｔ１０秒である。ｔ１０は例えば、１０〜２５０秒とすることができる。 In the state Nu in the present embodiment, the raw material gas decompressed through the depressurization step of the state is discharged as off-gas from the first adsorption tower 70A to the first tank 23 via the off-gas discharge line 20. There is. The details of discharging the off-gas from the first adsorption tower 70A to the first tank 23 in the state Nu, and the preferred embodiment thereof, may be the same as those described for the second adsorption tower 70B in the state B. it can.
The time that the hydrogen gas purification apparatus 1 is in the state is t 10 seconds. t 10 can be, for example, 10 to 250 seconds.

次に、水素ガス精製装置１が表１の状態ルとなるように、状態リ，ヌのときに開けたバルブＶＡ−２、バルブＶＣ−１、及びＶＣ−４を開けた状態で、バルブＶＡ−５、及びバルブＶＢ−３を同時に開く。このとき、第１の吸着塔７０Ａでは再生工程の後段が行われており、第２の吸着塔７０Ｂでは脱圧工程が行われており、第３の吸着塔７０Ｃでは精製工程が行われている。第２の吸着塔７０Ｂ内には、状態ホ，ヘ，トの精製工程と、状態チの減圧均圧工程とを経た相対的に高圧の原料ガスが残存している。そこでバルブＶＢ−３を開くと、当該原料ガスが第１のタンク２３に排出される。 Then, as the hydrogen gas purification device 1 is in a state Le Table 1, the state re, the valve V A -2 opened when j, while opening the valve V C -1, and V C -4 , Valve V A- 5, and valve V B- 3 open at the same time. At this time, the first adsorption tower 70A is performing the subsequent stage of the regeneration step, the second adsorption tower 70B is performing the decompression step, and the third adsorption tower 70C is performing the purification step. .. In the second adsorption tower 70B, a relatively high-pressure raw material gas that has undergone the purification steps of the states e, f, and g and the depressurization and pressure equalizing step of the state C remains. Then, when the valve V B- 3 is opened, the raw material gas is discharged to the first tank 23.

状態ルでオフガスを第１の吸着塔７０Ａから第１のタンク２３に排出する際の詳細、及びその好ましい態様は、状態ハにおける第２の吸着塔７０Ｂで行われる再生工程の後段について説明した内容と同内容とすることができる。同様に、状態ルで相対的に高圧の原料ガスを第２の吸着塔７０Ｂから第１のタンク２３に排出する際の詳細、及びその好ましい態様は、状態ハにおける第３の吸着塔７０Ｃで行われる脱圧工程について説明した内容と同内容とすることができる。 The details of discharging the off-gas from the first adsorption tower 70A to the first tank 23 in the state and the preferred embodiment thereof are the contents described in the latter stage of the regeneration step performed in the second adsorption tower 70B in the state C. Can be the same as. Similarly, the details of discharging the raw material gas having a relatively high pressure in the state from the second adsorption tower 70B to the first tank 23, and a preferred embodiment thereof, are described in the third adsorption tower 70C in the state C. The content can be the same as the content described for the depressurization process.

つまり、本実施形態における状態ルでは、第１の吸着塔７０Ａで行われる再生工程の後段を開始すると同時に、第２の吸着塔７０Ｂで脱圧工程を開始する。このように、第１の吸着塔７０Ａで行われている再生工程の途中から、第２の吸着塔７０Ｂで脱圧工程を開始すると、第１のタンク２３内の圧力は、大気圧程度に維持されやすくなる。
このように、本実施形態における状態ルでは、第１の吸着塔７０Ａが再生工程の前段から再生工程の後段に移行するのと同期して、第２の吸着塔７０Ｂから、脱圧ライン３０を介して、第１のタンク２３に、相対的に高圧の原料ガスを排出することを開始している。すると、第１のタンク２３内の圧力を大気圧程度に維持しながら、第１の吸着塔７０Ａで再生工程を、第２の吸着塔７０Ｂで脱圧工程を行いやすくなり、第１のタンク２３内の圧力の変動が抑えられる。
なお、本実施形態では状態ヌから状態ルに切り替える際に、バルブＶＡ−５、及びバルブＶＢ−３を同時に開いているが、バルブＶＡ−５、及びバルブＶＢ−３を開くタイミングは同時でなくてもよい。たとえば、バルブＶＡ−５を先に開いて、第１の吸着塔７０Ａを再生工程の後段に切り替えてから、バルブＶＢ−３を開いても、第１のタンク２３内の圧力は、大気圧程度に維持されやすくなる。 That is, in the state of the present embodiment, the decompression step is started in the second suction tower 70B at the same time as the latter stage of the regeneration step performed in the first suction tower 70A is started. As described above, when the depressurization step is started in the second suction tower 70B from the middle of the regeneration step performed in the first suction tower 70A, the pressure in the first tank 23 is maintained at about atmospheric pressure. It becomes easy to be done.
As described above, in the state of the present embodiment, the decompression line 30 is provided from the second suction tower 70B in synchronization with the transition of the first suction tower 70A from the first stage of the regeneration step to the second stage of the regeneration step. Through this, the relatively high pressure raw material gas is started to be discharged to the first tank 23. Then, while maintaining the pressure in the first tank 23 at about atmospheric pressure, it becomes easier to perform the regeneration step in the first suction tower 70A and the decompression step in the second suction tower 70B, and the first tank 23 Fluctuations in internal pressure are suppressed.
Incidentally, when switching from the state j in the state Le in the present embodiment, the valve V A -5, and although opening the valve V B -3 simultaneously opening the valve V A -5, and valve V B -3 timing Do not have to be at the same time. For example, by opening the valve V A -5 first, switch the first adsorption tower 70A to the subsequent regeneration step, even by opening the valve V B -3, the pressure in the first tank 23 is large It becomes easier to maintain the pressure.

水素ガス精製装置１が状態ルにあるとき、第３の吸着塔７０Ｃで、状態ヌに引き続いて精製工程が行われている。そのため、状態ヌ，ルを通して、第３の吸着塔７０Ｃでは、精製された水素ガスを回収する精製工程が行われている。
精製工程にある第３の吸着塔７０Ｃ内の圧力は、一般的なＰＳＡ方式の吸着工程における圧力（０．１〜１．０ＭＰａＧ程度）と同程度でよく、特に制限されない。
水素ガス精製装置１が状態ルとされている時間は、ｔ１１秒である。ｔ１１は例えば、１０〜３００秒とすることができる。 When the hydrogen gas purification apparatus 1 is in the state, the purification step is performed in the third adsorption tower 70C following the state. Therefore, in the third adsorption tower 70C, a purification step of recovering the purified hydrogen gas is performed through the states.
The pressure in the third adsorption tower 70C in the purification step may be about the same as the pressure in the general PSA type adsorption step (about 0.1 to 1.0 MPaG), and is not particularly limited.
Time hydrogen gas purification device 1 is a state Le is a t 11 seconds. t 11 can be, for example, 10 to 300 seconds.

次に、水素ガス精製装置１が表１の状態ヲとなるように、状態リ，ヌ，ルのときに開けたバルブＶＡ−２、バルブＶＡ−５、バルブＶＢ−３、バルブＶＣ−１及びＶＣ−４を閉じ、バルブＶＡ−６、及びバルブＶＣ−６を開く。これにより、第１の吸着塔７０Ａでは再生工程（再生工程の後段）が終了し、第２の吸着塔７０Ｂでは脱圧工程が終了し、第３の吸着塔７０Ｃでは精製工程が終了する。 Next, the valves V A- 2, the valves V A- 5, the valves V B- 3, and the valves V opened when the hydrogen gas refining apparatus 1 was in the state shown in Table 1. close C -1 and V C -4, valve V a -6, and opening the valve V C -6. As a result, the regeneration step (the latter stage of the regeneration step) is completed in the first adsorption tower 70A, the decompression step is completed in the second adsorption tower 70B, and the purification step is completed in the third adsorption tower 70C.

バルブＶＡ−５、及びバルブＶＣ−４を閉じ、バルブＶＡ−６、及びバルブＶＣ−６を開くことにより、精製工程を終えた第３の吸着塔７０Ｃから、高圧の水素ガスが、第１の吸着塔７０Ａに導出される。すなわち、状態ヲにある第１の吸着塔７０Ａでは、状態ニで説明した第２の吸着塔７０Ｂと同様に、加圧均圧工程が行われている。また、状態ヲにある第３の吸着塔７０Ｃでは、状態ニで説明した第１の吸着塔７０Ａと同様に、減圧均圧工程が行われている。
水素ガス精製装置１が状態ヲとされている時間は、ｔ１２秒である。ｔ１２は例えば、１〜１０秒とすることができる。 Valve V A -5, and closing the valve V C -4, valve V A -6, and by opening the valve V C -6, from the third adsorption column 70C finishing the purification process, high pressure hydrogen gas , Derived to the first adsorption tower 70A. That is, in the first suction tower 70A in the state W, the pressure equalizing step is performed in the same manner as in the second suction tower 70B described in the state D. Further, in the third suction tower 70C in the state W, the decompression equalizing step is performed in the same manner as in the first suction tower 70A described in the state D.
Time hydrogen gas purification device 1 is a state wo is a t 12 seconds. t 12 can be, for example, 1 to 10 seconds.

本実施形態に係る水素ガス精製装置の運転方法は、いずれかの吸着塔で行われている再生工程の途中から、他のいずれかの吸着塔で脱圧工程を開始する。ここで、他のいずれかの吸着塔で脱圧工程を開始する時期は、いれかの吸着塔で再生工程を開始してから、当該再生工程の全行程時間のうち、２０〜８０％が経過したときであることが好ましく、４０〜６０％が経過したときであることがより好ましい。
他のいずれかの吸着塔で脱圧工程を開始する時期が、前記下限値より後であれば、再生工程の開始とともに増加する第１のタンク２３内の圧力が、一度ピークを迎えた後に減少し始めてからでも、脱圧工程の開始によって圧力を回復しやすく、第１のタンク２３内の圧力を大気圧に維持しやすくなる。
他のいずれかの吸着塔で脱圧工程を開始する時期が、前記上限値より前であれば、再生工程の最中に一度増加してから減少した第１のタンク２３内の圧力が、大気圧以下に減少する前に、脱圧工程の開始によって圧力を回復しやすく、第１のタンク２３内の圧力を大気圧に維持しやすくなる。 In the operation method of the hydrogen gas purification apparatus according to the present embodiment, the decompression step is started in any of the other adsorption towers from the middle of the regeneration step performed in any of the adsorption towers. Here, when the decompression process is started in any of the other adsorption towers, 20 to 80% of the total stroke time of the regeneration process has elapsed since the regeneration process was started in any of the adsorption towers. It is preferable that the time is when 40 to 60% has passed, and more preferably when 40 to 60% has passed.
If the depressurization process is started in any of the other adsorption towers after the lower limit, the pressure in the first tank 23, which increases with the start of the regeneration process, decreases after reaching a peak once. Even after starting to do so, it is easy to recover the pressure by starting the depressurization step, and it is easy to maintain the pressure in the first tank 23 at the atmospheric pressure.
If the time to start the depressurization step in any of the other suction towers is before the upper limit value, the pressure in the first tank 23 that has been increased and then decreased during the regeneration step is large. It is easy to recover the pressure by starting the depressurization step before the pressure decreases below the atmospheric pressure, and it is easy to maintain the pressure in the first tank 23 at the atmospheric pressure.

状態イ〜ヲを通して、第１のタンク２３に排出されたオフガスの圧力の制御方法について説明する。
状態イ〜ヲ、特に、状態ロ、ハ、へ、ト、ヌ、ルにて各吸着塔から排出されたオフガスは、一時的に第１のタンク２３に貯留される。
第１のタンク２３内のオフガスは、第１のタンク２３内の圧力を大気圧程度に維持するために、昇圧ポンプ２４によって第２のタンク２５に圧送される。こうして、状態イ〜ヲを通して、吸引ポンプ２２の背圧は大気圧より高くならないようにされている。そのため、上述した各吸着塔で繰り返される脱圧工程にて、吸引ポンプ２２は正常に動作し、吸着塔内を真空排気することができる。よって上述の精製工程で各吸着塔に吸着された不純物は脱離されやすく、再生工程、及び脱圧工程で各吸着塔の吸着剤の吸着能を十分に回復する。
第２のタンク２５に圧送されたオフガスは、第２のタンク２５で貯留される。 A method of controlling the pressure of the off-gas discharged to the first tank 23 through the states a to wo will be described.
The off-gas discharged from each of the adsorption towers in the states a to wo, particularly the states b, c, he, to, n, and ru, is temporarily stored in the first tank 23.
The off-gas in the first tank 23 is pumped to the second tank 25 by the booster pump 24 in order to maintain the pressure in the first tank 23 at about atmospheric pressure. In this way, the back pressure of the suction pump 22 is prevented from becoming higher than the atmospheric pressure through the states i to. Therefore, in the depressurization step repeated in each of the suction towers described above, the suction pump 22 operates normally, and the inside of the suction tower can be evacuated. Therefore, the impurities adsorbed on each adsorption tower in the above-mentioned purification step are easily desorbed, and the adsorption ability of the adsorbent of each adsorption tower is sufficiently restored in the regeneration step and the decompression step.
The off-gas pumped to the second tank 25 is stored in the second tank 25.

（作用効果）
以上説明した本発明の本実施形態に係る水素ガス精製装置の運転方法は、いずれかの吸着塔で行われている再生工程の途中から、他のいずれかの吸着塔で脱圧工程を開始するので、第１のタンク２３内の圧力の変動をおさえ、第１のタンク２３内の圧力を大気圧程度に維持することができる。すると、吸引ポンプの背圧は大気圧より高くならず、吸引ポンプ２２は正常に動作し、吸着塔内を真空排気することができる。よって再生工程、及び脱圧工程で各吸着塔の吸着剤の吸着能は十分に回復するので、精製される水素ガスの純度が低下しにくい。
また、第２のタンクに圧送されたオフガスは、第１のタンクより高い圧力に保ちながら貯蔵することができるので、第２のタンクからバーナー等の燃焼装置２７に第２のタンクより低く、かつ、一定の圧力でオフガスを供給できる。よって、オフガスをバーナー等の燃焼装置の燃料として利用しても、燃焼装置が失火しにくい。
また、本実施形態に係る水素ガス精製装置の運転方法によれば、第１のタンク２３内の圧力を大気圧程度に維持できるので、容量可変型のバルーン式のタンクを適用する必要もなく気密性の高い小型の容器を第１のタンクとして採用することができ、水素ガス精製装置の小型化を図ることができる。 (Action effect)
In the operation method of the hydrogen gas purification apparatus according to the present embodiment of the present invention described above, the depressurization step is started in any of the other adsorption towers from the middle of the regeneration step performed in any of the adsorption towers. Therefore, the fluctuation of the pressure in the first tank 23 can be suppressed, and the pressure in the first tank 23 can be maintained at about atmospheric pressure. Then, the back pressure of the suction pump does not become higher than the atmospheric pressure, the suction pump 22 operates normally, and the inside of the suction tower can be evacuated. Therefore, the adsorption capacity of the adsorbent in each adsorption tower is sufficiently restored in the regeneration step and the depressurization step, so that the purity of the purified hydrogen gas is unlikely to decrease.
Further, since the off-gas pumped to the second tank can be stored while being maintained at a higher pressure than the first tank, it is lower than the second tank from the second tank to the combustion device 27 such as a burner. , Off-gas can be supplied at a constant pressure. Therefore, even if off-gas is used as fuel for a combustion device such as a burner, the combustion device is unlikely to misfire.
Further, according to the operation method of the hydrogen gas refining apparatus according to the present embodiment, the pressure in the first tank 23 can be maintained at about atmospheric pressure, so that it is not necessary to apply a variable capacity balloon type tank and the airtightness is achieved. A small container with high property can be adopted as the first tank, and the hydrogen gas purification apparatus can be miniaturized.

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されない。本発明は、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、及び変更が加えられてよい。
本発明の水素ガス精製装置の運転方法の適用は、上述した実施形態のように、複数の吸着塔を有する装置に限定されない。すなわち、吸着塔の数は、１であってもよい。ただし、水素ガスの精製効率の観点から、吸着塔の数は２〜８が好ましく、装置が複雑にならない点で３〜４がより好ましい。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments. Various modifications and modifications may be made to the present invention within the scope of the gist of the present invention described in the claims.
The application of the operation method of the hydrogen gas purification apparatus of the present invention is not limited to the apparatus having a plurality of adsorption towers as in the above-described embodiment. That is, the number of adsorption towers may be one. However, from the viewpoint of hydrogen gas purification efficiency, the number of adsorption towers is preferably 2 to 8, and more preferably 3 to 4 in that the apparatus is not complicated.

本発明の水素ガス精製装置、及び水素ガス精製装置の運転方法は、原料ガス中に含まれる水素ガスを９９．９７％以上の純度で精製することが可能であり、各種工業用の水素ガスの精製、特に燃料電池自動車用の水素ガスの精製に適用する際に、利用可能性が高い。 The hydrogen gas purification apparatus of the present invention and the operating method of the hydrogen gas purification apparatus can purify the hydrogen gas contained in the raw material gas with a purity of 99.97% or more, and can be used for various industrial hydrogen gases. It has high potential for refining, especially when applied to refining hydrogen gas for fuel cell vehicles.

１…水素ガス精製装置、１０…原料ガス供給ライン、２０…オフガス排出ライン、２３…第１のタンク、２４…昇圧ポンプ、２５…第２のタンク、３０…脱圧ライン、４０…水素ガス回収ライン、５０…再生ガス導入ライン、６０…均圧ライン、７０…吸着塔、８０…返送ライン 1 ... Hydrogen gas purification device, 10 ... Raw material gas supply line, 20 ... Off gas discharge line, 23 ... First tank, 24 ... Boost pump, 25 ... Second tank, 30 ... Decompression line, 40 ... Hydrogen gas recovery Line, 50 ... Recycled gas introduction line, 60 ... Pressure equalizing line, 70 ... Adsorption tower, 80 ... Return line

Claims (4)

ＰＳＡ方式によって原料ガスから水素ガスを精製する装置であって、
少なくとも二つ以上の吸着塔と、
前記吸着塔に接続され、再生中の吸着塔または脱圧中の吸着塔から排出されるオフガスを挿通するオフガス排出ラインと、
前記オフガス排出ラインに設けられ、前記オフガスを貯留する第１のタンクと、
前記オフガス排出ラインのうち、前記第１のタンクの二次側の部分に設けられた第２のタンクと、
前記オフガス排出ラインのうち、前記第１のタンクと前記第２のタンクとの間に位置する部分に設けられた昇圧手段と、
前記オフガス排出ラインのうち、前記第１のタンクの一次側の部分に設けられた吸引ポンプと、を備え、
前記第１のタンク内の圧力が、大気圧に維持されている、水素ガス精製装置。 A device that purifies hydrogen gas from raw material gas by the PSA method.
With at least two adsorption towers
An off-gas discharge line that is connected to the adsorption tower and inserts off-gas discharged from the adsorption tower during regeneration or the adsorption tower during decompression.
A first tank provided in the off-gas discharge line and storing the off-gas,
Of the off-gas discharge line, a second tank provided on the secondary side portion of the first tank and
A boosting means provided in a portion of the off-gas discharge line located between the first tank and the second tank .
The off-gas discharge line includes a suction pump provided on the primary side portion of the first tank.
A hydrogen gas purification device in which the pressure in the first tank is maintained at atmospheric pressure. 前記第１のタンクと前記第２のタンクとを結ぶ、返送ラインが設けられている、請求項１に記載の水素ガス精製装置。 The hydrogen gas purification apparatus according to claim 1 , wherein a return line is provided to connect the first tank and the second tank. 請求項１又は２に記載の水素ガス精製装置の運転方法であって、
精製された水素ガスを吸着塔内に導入して、オフガスを排出する再生工程と、
吸着塔内を減圧して、吸着塔内に残存する原料ガスをオフガスとして排出する脱圧工程とを含み、
前記第１のタンク内の圧力を大気圧に維持しながら、前記再生工程、及び脱圧工程を行う、水素ガス精製装置の運転方法。 The method of operating the hydrogen gas purification apparatus according to claim 1 or 2.
A regeneration process in which purified hydrogen gas is introduced into the adsorption tower and off-gas is discharged.
It includes a decompression step of depressurizing the inside of the adsorption tower and discharging the raw material gas remaining in the adsorption tower as off gas.
A method for operating a hydrogen gas purification apparatus, which performs the regeneration step and the depressurization step while maintaining the pressure in the first tank at atmospheric pressure. いずれかの吸着塔で行われている前記再生工程の途中から、他のいずれかの吸着塔で前記脱圧工程を開始する、請求項３に記載の水素ガス精製装置の運転方法。 The method for operating a hydrogen gas purification apparatus according to claim 3 , wherein the decompression step is started in any of the other adsorption towers from the middle of the regeneration step performed in any of the adsorption towers.
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