JP7195942B2 - Hydrogen production system, hydrogen production device control program, and hydrogen production device cleaning method - Google Patents

Hydrogen production system, hydrogen production device control program, and hydrogen production device cleaning method Download PDF

Info

Publication number
JP7195942B2
JP7195942B2 JP2019004449A JP2019004449A JP7195942B2 JP 7195942 B2 JP7195942 B2 JP 7195942B2 JP 2019004449 A JP2019004449 A JP 2019004449A JP 2019004449 A JP2019004449 A JP 2019004449A JP 7195942 B2 JP7195942 B2 JP 7195942B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
gas
hydrogen production
cleaning
cleaned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019004449A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020111487A (en
Inventor
広基 飯沼
拓人 櫛
晃平 江口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Tokyo Gas Co Ltd
Priority to JP2019004449A priority Critical patent/JP7195942B2/en
Publication of JP2020111487A publication Critical patent/JP2020111487A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7195942B2 publication Critical patent/JP7195942B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、複数の水素製造装置を有する水素製造システム、水素製造装置制御プログラム、及び、水素製造装置の洗浄方法に関する。 The present invention relates to a hydrogen production system having a plurality of hydrogen production devices, a hydrogen production device control program, and a cleaning method for a hydrogen production device.

従来、水素を得るための水素製造装置としては、原料炭化水素を改質装置で改質ガスに改質した後、PSA(Pressure Swing Adsorption)器へ供給して改質ガスを精製することにより高純度の水素を得るものが知られている(例えば、特許文献1参照)。このように、水素精製器を用いる場合、水素以外の物質が水素精製器内に残留することがあるため、起動時等に水素精製器を洗浄して水素精製器内の不純物を除去することが行われる。 Conventionally, as a hydrogen production device for obtaining hydrogen, after reforming the raw material hydrocarbon into a reformed gas in a reformer, it is supplied to a PSA (Pressure Swing Adsorption) device to purify the reformed gas. A method for obtaining pure hydrogen is known (see, for example, Patent Document 1). As described above, when using a hydrogen purifier, substances other than hydrogen may remain in the hydrogen purifier, so it is necessary to clean the hydrogen purifier to remove impurities in the hydrogen purifier at the time of startup, etc. done.

特開2017-88490号公報JP 2017-88490 A

上記の洗浄には水素ガスが用いられるが、洗浄用の水素ガスを供給するために水素ガスタンク等を設置すると、装置構成が複雑になる。当該水素精製器の洗浄を簡易な構成で行うことが求められる。 Hydrogen gas is used for the above cleaning, and if a hydrogen gas tank or the like is installed to supply the hydrogen gas for cleaning, the device configuration becomes complicated. It is desired to clean the hydrogen purifier with a simple configuration.

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、水素精製器の洗浄を簡易な構成で行うことができる水素製造システム、水素製造装置制御プログラム、及び、水素製造装置の洗浄方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a hydrogen production system, a hydrogen production device control program, and a method of cleaning a hydrogen production device that can clean a hydrogen purifier with a simple configuration. intended to

本発明の請求項1に係る水素製造システムは、原料を改質し水素を主成分とした改質ガスを生成する改質器からの前記改質ガスを、水素リッチガスと不純物を含むオフガスとに分離し、前記オフガスを送出するオフガス送出路及び前記水素リッチガスを送出する水素ガス送出路を有する水素精製器、を有する複数の水素製造装置と、前記水素ガス送出路から分岐され、前記水素リッチガスを他の水素製造装置の前記水素精製器へ供給する他機洗浄ガス供給路と、を備えている。 In the hydrogen production system according to claim 1 of the present invention, the reformed gas from a reformer that reforms a raw material to generate a reformed gas containing hydrogen as a main component is divided into a hydrogen-rich gas and an off-gas containing impurities. a plurality of hydrogen production apparatuses each having a hydrogen purifier having an off-gas delivery path for separating and delivering the off-gas and a hydrogen gas delivery path for delivering the hydrogen-rich gas; and a cleaning gas supply path for supplying to the hydrogen purifier of another hydrogen production device.

請求項1に係る水素製造システムは、複数の水素製造装置を備えている。各々の水素製造装置では、改質器において原料が改質されて改質ガスが生成され、水素精製器において、改質ガスが水素リッチガスと不純物を含むオフガスとに分離される。水素精製器には、分離されたオフガスを送出するオフガス送出路、水素リッチガスを送出する水素ガス送出路を有している。そして、複数の水素製造装置の間には、水素ガス送出路から送出された水素リッチガスを、他の水素製造装置の水素精製器へ供給する他機洗浄ガス供給路が設けられている。 A hydrogen production system according to claim 1 comprises a plurality of hydrogen production devices. In each hydrogen production apparatus, the raw material is reformed in the reformer to produce a reformed gas, and the reformed gas is separated into a hydrogen-rich gas and an off-gas containing impurities in the hydrogen purifier. The hydrogen purifier has an off-gas delivery path for delivering the separated off-gas and a hydrogen gas delivery path for delivering the hydrogen-rich gas. Between the plurality of hydrogen production apparatuses, a cleaning gas supply path for supplying the hydrogen-rich gas sent from the hydrogen gas delivery path to the hydrogen purifier of the other hydrogen production apparatus is provided.

請求項1に係る水素製造システムによれば、他機洗浄ガス供給路を介して複数の水素製造装置の内の一部の水素製造装置から他の水素製造装置の水素精製器へ水素リッチガスを供給することができる。したがって、水素精製器の洗浄用の水素ガスを他機から得ることができ、簡易な構成で水素精製器の洗浄を行うことができる。 According to the hydrogen production system of claim 1, the hydrogen-rich gas is supplied from some of the plurality of hydrogen production devices to the hydrogen purifiers of the other hydrogen production devices through the other device cleaning gas supply path. can do. Therefore, hydrogen gas for cleaning the hydrogen purifier can be obtained from another device, and the hydrogen purifier can be cleaned with a simple configuration.

請求項2に係る水素製造システムは、前記複数の水素製造装置の各々の前記水素精製器は、前記不純物を吸着する吸着部を有し、前記複数の水素製造装置の内、洗浄対象となる被洗浄水素製造装置の前記吸着部への前記改質ガスの流入を止めると共に、前記複数の水素製造装置の内、前記被洗浄水素製造装置と異なる他の水素製造装置から前記他機洗浄ガス供給路を介して前記被洗浄水素製造装置の前記吸着部へ前記水素リッチガスを他機洗浄ガスとして供給して前記吸着部の洗浄処理を行う洗浄実行部、を備えている。 In the hydrogen production system according to claim 2, each of the hydrogen purifiers of the plurality of hydrogen production devices has an adsorption unit that adsorbs the impurities, and among the plurality of hydrogen production devices, Stopping the reformed gas from flowing into the adsorption unit of the cleaning hydrogen production apparatus, and supplying a cleaning gas supply path from another hydrogen production apparatus, which is different from the hydrogen production apparatus to be cleaned, among the plurality of hydrogen production apparatuses. a cleaning execution unit that supplies the hydrogen-rich gas to the adsorption unit of the hydrogen producing apparatus to be cleaned via the cleaning unit as a cleaning gas for other equipment to perform cleaning processing of the adsorption unit.

請求項2に係る水素製造システムでは、洗浄実行部により洗浄処理が行われる。洗浄処理は、被洗浄水素製造装置の吸着部への改質ガスの流入が止められると共に、他機洗浄ガス供給路を介して、他の水素製造装置から被洗浄水素製造装置の吸着部へ水素リッチガスが他機洗浄ガスとして供給されることにより行われる。このように、他の水素製造装置で精製された水素リッチガスを、被洗浄水素製造装置の水素精製器の洗浄に用いることにより、簡易な構成で水素精製器の洗浄を行うことができる。 In the hydrogen production system according to claim 2, the cleaning process is performed by the cleaning execution unit. In the cleaning process, the reformed gas is stopped from flowing into the adsorption section of the hydrogen production device to be cleaned, and hydrogen is supplied from the other hydrogen production device to the adsorption section of the hydrogen production device to be cleaned through the other cleaning gas supply passage. This is done by supplying the rich gas as the other machine cleaning gas. In this way, by using the hydrogen-rich gas refined by another hydrogen production apparatus for cleaning the hydrogen purifier of the hydrogen production apparatus to be cleaned, the hydrogen purifier can be cleaned with a simple configuration.

請求項3に係る水素製造システムは、前記洗浄実行部は、前記洗浄処理に使用された後の前記水素リッチガスを、前記被洗浄水素製造装置の前記水素精製器から前記オフガス送出路へ送出する。 In the hydrogen production system according to claim 3, the cleaning execution unit sends the hydrogen-rich gas after being used in the cleaning process from the hydrogen purifier of the hydrogen production apparatus to be cleaned to the offgas delivery path.

請求項3に係る水素製造システムによれば、洗浄処理において使用された後の水素リッチガスがオフガス路へ送出されるので、不純物と共に送出される水素リッチガスを、通常の水素精製処理において分離されたオフガスと同様に処理することができる。 According to the hydrogen production system of claim 3, the hydrogen-rich gas after being used in the cleaning process is delivered to the off-gas path, so the hydrogen-rich gas delivered together with the impurities is replaced with the off-gas separated in the normal hydrogen refining process. can be processed in the same way as

請求項4に係る水素製造システムは、前記洗浄実行部は、前記他の水素製造装置の前記水素ガス送出路における水素リッチガスの水素純度が、製品水素純度の閾値よりも低い洗浄純度以上の場合に、前記水素リッチガスを、前記被洗浄水素製造装置を洗浄する他機洗浄ガスとして前記被洗浄水素製造装置の前記水素精製器へ供給する。 In the hydrogen production system according to claim 4, the cleaning execution unit performs the cleaning when the hydrogen purity of the hydrogen-rich gas in the hydrogen gas delivery path of the other hydrogen production device is equal to or higher than the cleaning purity lower than the threshold value of the product hydrogen purity. and supplying the hydrogen-rich gas to the hydrogen purifier of the hydrogen-producing device to be cleaned as a cleaning gas for cleaning the hydrogen-producing device to be cleaned.

請求項4に係る水素製造システムによれば、洗浄純度以上の水素リッチガスが被洗水素製造装置を洗浄する他機洗浄ガスとして供給されるので、洗浄処理を効果的に行うことができる。 According to the hydrogen production system of claim 4, since the hydrogen-rich gas having a cleaning purity or higher is supplied as the cleaning gas for cleaning the hydrogen production device to be cleaned, the cleaning process can be performed effectively.

請求項5に係る水素製造装置の洗浄方法は、複数の水素製造装置の内の一部の水素製造装置において、改質器から供給される水素を主成分とした改質ガスを、水素精製器で水素リッチガスと不純物を含むオフガスとに分離し、前記オフガスをオフガス送出路へ送出すると共に、前記水素リッチガスを水素ガス送出路へ送出し、前記1の水素製造装置の前記水素ガス送出路から送出された前記水素リッチガスを、前記複数の水素製造装置の内の洗浄対象となる被洗浄水素製造装置の他機洗浄ガスとして、前記被洗浄水素製造装置の水素精製器へ供給して洗浄処理を行う。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for cleaning a hydrogen production apparatus, in which a reformed gas containing hydrogen as a main component supplied from a reformer is supplied from a reformer in some of the plurality of hydrogen production apparatuses. separates it into a hydrogen-rich gas and an off-gas containing impurities, sends the off-gas to an off-gas delivery line, sends the hydrogen-rich gas to the hydrogen gas delivery line, and delivers it from the hydrogen gas delivery line of the hydrogen production apparatus of 1. The hydrogen-rich gas thus obtained is supplied to the hydrogen purifier of the hydrogen production device to be cleaned as a cleaning gas for the hydrogen production device to be cleaned among the plurality of hydrogen production devices, and is subjected to cleaning treatment. .

請求項5に係る水素製造装置の洗浄方法では、複数の水素製造装置の内の一部の水素製造装置の水素精製器で精製された水素リッチガスを、洗浄対象となる被洗浄水素製造装置の他機洗浄ガスとして用いる。したがって、水素精製器の洗浄用の水素ガスを他機から得ることができ、簡易な構成で水素精製器の洗浄を行うことができる。なお、一部の水素製造装置とは、複数の水素製造装置の内の1機であってもよいし、2機以上であってもよいが、全機ではないことを意味している。 In the method for cleaning a hydrogen production device according to claim 5, the hydrogen-rich gas refined by the hydrogen purifier of a part of the hydrogen production devices out of the plurality of hydrogen production devices is removed from the other hydrogen production device to be cleaned. Used as machine cleaning gas. Therefore, hydrogen gas for cleaning the hydrogen purifier can be obtained from another device, and the hydrogen purifier can be cleaned with a simple configuration. Note that the partial hydrogen production device may be one of a plurality of hydrogen production devices, or may be two or more devices, but does not mean all devices.

請求項6に係る水素製造装置の洗浄方法は、前記複数の水素製造装置の各々の前記水素精製器は、前記不純物を吸着する吸着部を有し、前記洗浄処理は、前記被洗浄水素製造装置の前記吸着部への前記改質ガスの流入を止めると共に、前記被洗浄水素製造装置と異なる他の水素製造装置から前記被洗浄水素製造装置の前記吸着部へ前記水素リッチガスを他機洗浄ガスとして供給する。 A method for cleaning a hydrogen production device according to claim 6, wherein the hydrogen purifier of each of the plurality of hydrogen production devices has an adsorption unit that adsorbs the impurities, and the cleaning process includes the hydrogen production device to be cleaned. stop the inflow of the reformed gas into the adsorption unit of the hydrogen-rich gas from another hydrogen-producing device different from the hydrogen-producing device to be cleaned to the adsorption member of the hydrogen-producing device to be cleaned as a cleaning gas for other devices. supply.

請求項6に係る水素製造装置の洗浄方法によれば、被洗浄水素製造装置の吸着部への改質ガスの流入を止めると共に、被洗浄水素製造装置と異なる他の水素製造装置から被洗浄水素製造装置の吸着部へ前記水素リッチガスを他機洗浄ガスとして供給することにより、洗浄処理を実行することができる。 According to the method for cleaning a hydrogen production device according to claim 6, the reformed gas is stopped from flowing into the adsorption section of the hydrogen production device to be cleaned, and the hydrogen to be cleaned is removed from another hydrogen production device different from the hydrogen production device to be cleaned. The cleaning process can be performed by supplying the hydrogen-rich gas to the adsorption unit of the manufacturing apparatus as the cleaning gas for the other machine.

請求項7に係る水素製造装置の洗浄方法は、前記洗浄処理に使用された後の前記水素リッチガスを、前記被洗浄水素製造装置の前記水素精製器から前記オフガス送出路へ送出する。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for cleaning a hydrogen production apparatus, in which the hydrogen-rich gas after being used in the cleaning process is delivered from the hydrogen purifier of the hydrogen production apparatus to be cleaned to the offgas delivery path.

請求項7に係る水素製造装置の洗浄方法によれば、洗浄処理において使用された後の水素リッチガスがオフガス路へ送出されるので、不純物をと共に送出される水素リッチガスを、通常の水素精製処理において分離されたオフガスと同様に処理することができる。 According to the method for cleaning a hydrogen production apparatus according to claim 7, the hydrogen-rich gas that has been used in the cleaning process is delivered to the off-gas path. It can be treated like the separated off-gas.

請求項8に係る水素製造装置の洗浄方法は、前記被洗浄水素製造装置と異なる他の水素製造装置の前記水素ガス送出路における水素リッチガスの水素純度が、製品水素純度の閾値よりも低い洗浄純度以上の場合に、前記水素リッチガスを、前記被洗浄水素製造装置を洗浄する他機洗浄ガスとして前記被洗浄水素製造装置の前記水素精製器へ供給する。 A cleaning method for a hydrogen production device according to claim 8, wherein the hydrogen purity of the hydrogen-rich gas in the hydrogen gas delivery passage of another hydrogen production device different from the hydrogen production device to be cleaned is lower than the threshold value of the product hydrogen purity. In the above case, the hydrogen-rich gas is supplied to the hydrogen purifier of the hydrogen-producing device to be cleaned as a cleaning gas for cleaning the hydrogen-producing device to be cleaned.

請求項8に係る水素製造装置の洗浄方法によれば、洗浄純度以上の水素リッチガスが被洗浄水素製造装置を洗浄する他機洗浄ガスとして供給されるので、洗浄処理を効果的に行うことができる。 According to the method for cleaning a hydrogen production apparatus according to claim 8, the hydrogen-rich gas having a cleaning purity or higher is supplied as the cleaning gas for cleaning the hydrogen production apparatus to be cleaned, so that the cleaning process can be performed effectively. .

請求項9に係る水素製造装置制御プログラムは、コンピュータを、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の水素製造装置の各部として機能させるためのプログラムである。 A hydrogen production apparatus control program according to claim 9 is a program for causing a computer to function as each part of the hydrogen production apparatus according to any one of claims 1 to 4.

請求項9に係る水素製造装置制御プログラムによれば、他機洗浄ガス供給路を介して複数の水素製造装置の内の一部の水素製造装置から他の水素製造装置の水素精製器へ水素リッチガスを供給するように、各水素製造装置を制御することができる According to the hydrogen generator control program according to claim 9, the hydrogen-rich gas is supplied from some of the plurality of hydrogen generators to the hydrogen purifiers of the other hydrogen generators through the other-machine cleaning gas supply path. Each hydrogen production device can be controlled to supply

本発明によれば、簡易な構成で水素精製器の洗浄を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to clean the hydrogen purifier with a simple configuration.

本実施形態に係る水素製造装置を示した概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing a hydrogen production device according to an embodiment; FIG. 本実施形態に係る水素製造装置の多重筒型改質器を示した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a multi-cylinder reformer of the hydrogen production apparatus according to the present embodiment; 本実施形態に係る水素製造装置の制御部とその接続部材とのブロック図である。It is a block diagram of the control part of the hydrogen production apparatus which concerns on this embodiment, and its connection member. 本実施形態に係る水素精製器の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a hydrogen purifier according to an embodiment; FIG. 本実施形態の他機洗浄処理の流れを示すフローチャートである。4 is a flow chart showing the flow of other machine cleaning processing according to the present embodiment. 本実施形態の変形例に係る他機洗浄処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 11 is a flow chart showing the flow of other machine cleaning processing according to a modification of the present embodiment; FIG. 本実施形態の変形例に係る水素製造システムの一部を示した概略構成図である。It is a schematic block diagram which showed a part of hydrogen production system which concerns on the modification of this embodiment.

本発明の実施形態に係る水素製造装置システムの一例を図面に従って説明する。 An example of a hydrogen production device system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態の水素製造システム70は、複数の水素製造装置10を備えている。図1には、2機の水素製造装置10を備えた例が示されており、各々の水素製造装置10は同一構成である。本実施形態では、各水素製造装置10を区別するために、水素製造装置10A、10Bと称する。 A hydrogen production system 70 of this embodiment includes a plurality of hydrogen production devices 10 . FIG. 1 shows an example in which two hydrogen production apparatuses 10 are provided, and each hydrogen production apparatus 10 has the same configuration. In this embodiment, the hydrogen generators 10 are referred to as hydrogen generators 10A and 10B in order to distinguish between them.

本実施形態に係る水素製造装置10(10A、10B)は、多重筒型改質器12、圧縮機14、水素精製器16、オフガスタンク18を備えている。また、昇圧前水分離部30、昇圧後水分離部32、及び、燃焼排ガス水分離部34を備えている。この水素製造装置10は、炭化水素原料から水素を製造するものであり、本実施形態では、炭化水素原料の一例としてメタンを主成分とする都市ガスが用いられる場合について説明する。なお、図1では、水素製造装置10の構成を概略的に示しており、水素製造装置10は、他の構成を含んでいてもよい。 A hydrogen production apparatus 10 (10A, 10B) according to this embodiment includes a multi-cylinder reformer 12, a compressor 14, a hydrogen purifier 16, and an off-gas tank 18. In addition, a pre-pressurization water separation section 30 , a post-pressurization water separation section 32 , and a combustion exhaust gas water separation section 34 are provided. This hydrogen production apparatus 10 produces hydrogen from a hydrocarbon feedstock, and in this embodiment, a case where city gas containing methane as a main component is used as an example of the hydrocarbon feedstock will be described. Note that FIG. 1 schematically shows the configuration of the hydrogen production device 10, and the hydrogen production device 10 may include other configurations.

また、水素製造システム70は、各々の水素製造装置10を制御する制御部60を備えている(図3参照)。制御部60は、CPU(Central Processing Unit:プロセッサ)60A、ROM(Read Only Memory)60B、RAM(Random Access Memory)60C、ストレージ60D、入出力インターフェース(I/F)60E、を有する。各構成は、バス62を介して相互に通信可能に接続されている。 The hydrogen production system 70 also includes a control unit 60 that controls each hydrogen production device 10 (see FIG. 3). The control unit 60 has a CPU (Central Processing Unit: processor) 60A, a ROM (Read Only Memory) 60B, a RAM (Random Access Memory) 60C, a storage 60D, and an input/output interface (I/F) 60E. Each component is communicatively connected to each other via a bus 62 .

CPU60Aは、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、CPU60Aは、ROM60Bまたはストレージ60Dからプログラムを読み出し、RAM60Cを作業領域としてプログラムを実行する。CPU60Aは、ROM60Bまたはストレージ60Dに記録されているプログラムにしたがって、上記各構成の制御および各種の演算処理を行う。 The CPU 60A is a central processing unit that executes various programs and controls each section. That is, the CPU 60A reads a program from the ROM 60B or the storage 60D and executes the program using the RAM 60C as a work area. The CPU 60A performs control of the above components and various arithmetic processing according to programs recorded in the ROM 60B or the storage 60D.

ROM60Bは、各種プログラムおよび各種データを格納する。RAM60Cは、作業領域として一時的にプログラムまたはデータを記憶する。ストレージ60Dは、HDD(Hard Disk Drive)またはSSD(Solid State Drive)により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、および各種データを格納する。本実施形態では、ROM60Bまたはストレージ60Dには、後述する各水素製造装置10A、10Bの水素精製器16を洗浄する他機洗浄処理についてのプログラム等が格納されている。入出力I/F60Eは、信号線を介して、各水素製造装置10の、後述する開閉弁V1~V5、水素純度センサ46、第1切換部15、第2切換部17と接続されている。 The ROM 60B stores various programs and various data. RAM 60C temporarily stores programs or data as a work area. The storage 60D is configured by a HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive), and stores various programs including an operating system and various data. In the present embodiment, the ROM 60B or the storage 60D stores programs and the like for cleaning the hydrogen purifiers 16 of the hydrogen production apparatuses 10A and 10B, which will be described later. The input/output I/F 60E is connected to on-off valves V1 to V5, a hydrogen purity sensor 46, a first switching section 15 and a second switching section 17, which will be described later, of each hydrogen production device 10 via signal lines.

(改質器)
多重筒型改質器12は、図2に示されるように、多重に配置された複数の筒状壁20A、20B、20C、20Dを有している。複数の筒状壁20A、20B、20C、20Dは、例えば円筒状や楕円筒状に形成される。複数の筒状壁20A、20B、20C、20Dのうち内側から一番目の筒状壁20Aの内部には、燃焼空間である燃焼部21が形成されている。一番目の筒状壁20Aと二番目の筒状壁20Bとの間には、燃焼排ガス流路23が形成されている。また、二番目の筒状壁20Bと三番目の筒状壁20Cとの間には、第一流路24が形成されている。さらに、三番目の筒状壁20Cと四番目の筒状壁20Dとの間には、第二流路25が形成されている。なお、多重筒型改質器12は、改質器の一例であり、他の形態の改質器が用いられてもよい。
(reformer)
As shown in FIG. 2, the multiple cylindrical reformer 12 has multiple cylindrical walls 20A, 20B, 20C, and 20D. A plurality of cylindrical walls 20A, 20B, 20C, and 20D are formed in a cylindrical shape or an elliptical cylindrical shape, for example. A combustion section 21, which is a combustion space, is formed inside the first cylindrical wall 20A from the inside among the plurality of cylindrical walls 20A, 20B, 20C, and 20D. A flue gas flow path 23 is formed between the first tubular wall 20A and the second tubular wall 20B. A first flow path 24 is formed between the second tubular wall 20B and the third tubular wall 20C. Furthermore, a second flow path 25 is formed between the third tubular wall 20C and the fourth tubular wall 20D. Note that the multiple cylinder reformer 12 is an example of a reformer, and other forms of reformers may be used.

第一流路24の上部は、予熱流路24Aとして形成されており、予熱流路24Aには螺旋部材24Bが設けられている。この螺旋部材24Bにより、予熱流路24Aは、螺旋状に形成されている。予熱流路24Aの上端部には、原料として都市ガスを供給するための原料供給管P1、及び、改質水を供給するための改質水供給管P9が接続されている。予熱流路24Aには、原料供給管P1から都市ガスが供給され、改質水供給管P9から改質水が供給される。都市ガス及び改質水は、予熱流路24Aを上側から下側に流れ、二番目の筒状壁20Bを介して燃焼排ガスと熱交換され水が気化される。この予熱流路24Aでは、都市ガス及び気相の改質用水(水蒸気)が混合されることにより、混合ガスが生成される。 An upper portion of the first flow path 24 is formed as a preheating flow path 24A, and the preheating flow path 24A is provided with a spiral member 24B. The helical member 24B forms the preheating flow path 24A in a helical shape. A raw material supply pipe P1 for supplying city gas as a raw material and a reforming water supply pipe P9 for supplying reforming water are connected to the upper end of the preheating channel 24A. City gas is supplied from the raw material supply pipe P1 and reforming water is supplied from the reforming water supply pipe P9 to the preheating flow path 24A. The city gas and the reformed water flow through the preheating channel 24A from the upper side to the lower side, heat exchange with the combustion exhaust gas through the second cylindrical wall 20B, and the water is vaporized. In the preheating flow path 24A, a mixed gas is generated by mixing the city gas and gas-phase reforming water (steam).

なお、本実施形態では、原料として都市ガスを用いるが、水蒸気改質が可能なガスであれば特に限定されず、炭化水素燃料を用いることができる。炭化水素燃料としては、天然ガス、LPガス(液化石油ガス)、石炭改質ガス、低級炭化水素ガスなどが例示される。 In the present embodiment, city gas is used as a raw material, but any gas that can be steam reformed is not particularly limited, and a hydrocarbon fuel can be used. Examples of hydrocarbon fuels include natural gas, LP gas (liquefied petroleum gas), reformed coal gas, and lower hydrocarbon gas.

第一流路24における予熱流路24Aの下側には、改質触媒層24Cが設けられている。改質触媒層24Cには、都市ガスを水蒸気改質して水素を主成分とする改質ガスを生成するための触媒が設けられている。予熱流路24Aにて生成された混合ガスは、改質触媒層24Cへ供給される。改質触媒層24Cでは、混合ガスが燃焼排ガス流路23を流れる燃焼排ガスにより加熱され、水蒸気改質反応によって、水素を主成分とする改質ガスが生成される。 Below the preheating channel 24A in the first channel 24, a reforming catalyst layer 24C is provided. The reforming catalyst layer 24C is provided with a catalyst for steam reforming city gas to generate a reformed gas containing hydrogen as a main component. The mixed gas generated in the preheating flow path 24A is supplied to the reforming catalyst layer 24C. In the reforming catalyst layer 24C, the mixed gas is heated by the flue gas flowing through the flue gas passage 23, and a reformed gas containing hydrogen as a main component is generated by a steam reforming reaction.

第二流路25は、第一流路24の径方向外側に配置されており、第二流路25の下端部は、第一流路24の下端部と連通されている。第二流路25には、予熱流路24Aに対応する位置にCO変成触媒層26及びCO選択酸化触媒層27が形成されている。CO変成触媒層26では、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気が反応して、水素と二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が低減される。 The second flow path 25 is arranged radially outside the first flow path 24 , and the lower end of the second flow path 25 communicates with the lower end of the first flow path 24 . A CO shift conversion catalyst layer 26 and a CO selective oxidation catalyst layer 27 are formed in the second channel 25 at positions corresponding to the preheating channel 24A. In the CO conversion catalyst layer 26, carbon monoxide contained in the reformed gas reacts with water vapor to be converted into hydrogen and carbon dioxide, thereby reducing carbon monoxide.

CO選択酸化触媒層27は、CO変成触媒層26よりも下流側に配置されている。CO変成触媒層26とCO選択酸化触媒層27の間には、酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給管P2Bが接続されている。CO選択酸化触媒層27では、一酸化炭素が酸素と反応して二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が除去される。CO選択酸化触媒層27の下流側で第二流路25の上端部には、改質ガス排出管P3が接続されている。改質ガスは、CO選択酸化触媒層27で一酸化炭素が除去された後、改質ガス排出管P3から送出される。 The CO selective oxidation catalyst layer 27 is arranged downstream of the CO conversion catalyst layer 26 . An oxidant gas supply pipe P2B for supplying an oxidant gas is connected between the CO transformation catalyst layer 26 and the CO selective oxidation catalyst layer 27 . In the CO selective oxidation catalyst layer 27, carbon monoxide reacts with oxygen to be converted into carbon dioxide, and carbon monoxide is removed. A reformed gas discharge pipe P3 is connected to the upper end portion of the second flow path 25 on the downstream side of the CO selective oxidation catalyst layer 27 . After carbon monoxide is removed by the CO selective oxidation catalyst layer 27, the reformed gas is sent out from the reformed gas discharge pipe P3.

なお、本実施形態では、CO選択酸化触媒層27を設けたが、CO選択酸化触媒層27は必須ではなく、CO選択酸化触媒層27を設けない構成とすることもできる。この場合には、酸化剤ガス供給管P2Bも不要となる。 Although the CO selective oxidation catalyst layer 27 is provided in the present embodiment, the CO selective oxidation catalyst layer 27 is not essential, and a configuration in which the CO selective oxidation catalyst layer 27 is not provided is also possible. In this case, the oxidant gas supply pipe P2B is also unnecessary.

燃焼部21の上部には、バーナ22が下向きに配置されている。バーナ22には、オフガス管P7が接続されており、後述するオフガスがオフガス管P7から燃料として供給される。さらに、この燃焼部21の上端部には、燃焼用空気を供給するための空気供給管P2が接続されている。バーナ22には、さらに原料供給管P1から分岐された原料分岐管P1Aが接続されている。原料分岐管P1Aには、空気供給管P2から分岐された空気分岐管P2Aが接続されている。バーナ22には、都市ガスに空気が混合された気体が、オフガスとは別に供給される。燃焼用のオフガスと都市ガスは、いずれか一方、または両方が、必要に応じて供給される。 A burner 22 is arranged downward in the upper portion of the combustion section 21 . An off-gas pipe P7 is connected to the burner 22, and off-gas, which will be described later, is supplied as fuel from the off-gas pipe P7. Furthermore, an air supply pipe P2 for supplying combustion air is connected to the upper end of the combustion section 21 . The burner 22 is also connected to a raw material branch pipe P1A branched from the raw material supply pipe P1. An air branch pipe P2A branched from the air supply pipe P2 is connected to the raw material branch pipe P1A. Gas in which air is mixed with city gas is supplied to the burner 22 separately from the off-gas. Either one or both of off-gas and town gas for combustion are supplied as required.

燃焼排ガス流路23は、燃焼部21の径方向外側に形成され、燃焼排ガス流路23の下端部は、燃焼部21と連通されている。燃焼排ガス流路23の上端部には、ガスを排出するためのガス排出管P10が接続されている。ガス排出管P10は、多重筒型改質器12の上端面に接続されている。燃焼部21から排出された燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路23を下側から上側に流れ、ガス排出管P10を通じて多重筒型改質器12の外に排出される。 The combustion exhaust gas flow path 23 is formed radially outside the combustion section 21 , and the lower end portion of the combustion exhaust gas flow path 23 communicates with the combustion section 21 . A gas discharge pipe P10 for discharging gas is connected to the upper end portion of the combustion exhaust gas flow path 23 . The gas discharge pipe P10 is connected to the upper end surface of the multiple cylinder reformer 12 . The combustion exhaust gas discharged from the combustion section 21 flows from the bottom to the top through the combustion exhaust gas flow path 23 and is discharged to the outside of the multiple cylinder reformer 12 through the gas discharge pipe P10.

多重筒型改質器12から改質ガス排出管P3へ送出された改質ガスは、図1に示したように、昇圧前水分離部30、圧縮機14、昇圧後水分離部32、及び水素精製器16をこの順番で流れる。つまり、ガスの流れ方向において、上流側から下流側に、多重筒型改質器12、昇圧前水分離部30、圧縮機14、昇圧後水分離部32、及び水素精製器16がこの順番で配置されている。 The reformed gas sent from the multiple cylinder reformer 12 to the reformed gas discharge pipe P3 is, as shown in FIG. It flows through the hydrogen purifier 16 in this order. That is, from the upstream side to the downstream side in the direction of gas flow, the multiple cylinder reformer 12, the pre-pressurization water separator 30, the compressor 14, the post-pressurization water separator 32, and the hydrogen purifier 16 are arranged in this order. are placed.

(昇圧前分離部)
昇圧前水分離部30は、上部が気体室30Aとされ、下部が液体室30Bとされている。気体室30Aには、改質ガス排出管P3の下流端が接続されている。また、気体室30Aには、連絡流路管P4の上流端が接続されている。液体室30Bの底部には水送出口30Cが形成されており、水送出口30Cには改質ガス水配管P8Aが接続されている。改質ガス中の水蒸気は、昇圧前水分離部30の上流に配置された熱交換器HE1において冷却されることによって凝縮される。凝縮により改質ガスから分離された水は、液体室30Bに貯留され、改質ガス水配管P8Aへ送出される。
(separation section before boosting)
The pre-pressurization water separation unit 30 has a gas chamber 30A in the upper portion and a liquid chamber 30B in the lower portion. A downstream end of a reformed gas discharge pipe P3 is connected to the gas chamber 30A. The gas chamber 30A is also connected to the upstream end of the communication channel pipe P4. A water delivery port 30C is formed at the bottom of the liquid chamber 30B, and a reformed gas water pipe P8A is connected to the water delivery port 30C. The water vapor in the reformed gas is cooled and condensed in the heat exchanger HE<b>1 arranged upstream of the pre-pressurization water separation section 30 . The water separated from the reformed gas by condensation is stored in the liquid chamber 30B and sent to the reformed gas water pipe P8A.

(圧縮機)
圧縮機14には、昇圧前水分離部30からの改質ガスが流れる連絡流路管P4と、昇圧後水分離部32へ供給される改質ガスが流れる連絡流路管P5とが接続されている。圧縮機14は、昇圧前水分離部30から供給された改質ガスを圧縮して昇圧し、昇圧後水分離部32へ供給する。
(compressor)
Connected to the compressor 14 are a communication channel pipe P4 through which the reformed gas from the pre-pressurization water separation unit 30 flows, and a communication channel pipe P5 through which the reformed gas supplied to the post-pressurization water separation unit 32 flows. ing. The compressor 14 compresses and pressurizes the reformed gas supplied from the pre-pressurization water separation unit 30 , and supplies the pressurized pressurized gas to the post-pressurization water separation unit 32 .

(昇圧後分離部)
昇圧後水分離部32は、上部が気体室32Aとされ、下部が液体室32Bとされている。気体室32Aには、連絡流路管P5の下流端が接続されている。また、気体室32Aには、連絡流路管P6の上流端が接続されている。液体室32Bの底部には水送出口32Cが形成されており、水送出口32Cには改質ガス水配管P8Bが接続されている。改質ガス中の水蒸気は、昇圧後水分離部32の上流に配置された熱交換器HE2において冷却されることによって凝縮される。凝縮により改質ガスから分離された水は、液体室32Bに貯留され、改質ガス水配管P8Bへ送出される。連絡流路管P6の下流端は、水素精製器16と接続されている。
(separation section after boosting)
The post-pressurization water separation section 32 has a gas chamber 32A in the upper portion and a liquid chamber 32B in the lower portion. The gas chamber 32A is connected to the downstream end of the communication channel pipe P5. The gas chamber 32A is also connected to the upstream end of the communication flow path pipe P6. A water delivery port 32C is formed at the bottom of the liquid chamber 32B, and a reformed gas water pipe P8B is connected to the water delivery port 32C. The steam in the reformed gas is condensed by being cooled in the heat exchanger HE2 arranged upstream of the water separator 32 after pressurization. The water separated from the reformed gas by condensation is stored in the liquid chamber 32B and sent to the reformed gas water pipe P8B. A downstream end of the communication flow pipe P6 is connected to the hydrogen purifier 16 .

昇圧後水分離部32よりも下流側、水素精製器16よりも上流側には、バッファタンク36が設けられている。バッファタンク36は、昇圧後水分離部32から供給される改質ガスを蓄積する。バッファタンク36で一旦蓄積された改質ガスは、水素精製器16へ送出される。連絡流路管P6のバッファタンク36よりも下流側には、開閉弁V5が設けられている。 A buffer tank 36 is provided downstream of the post-pressurization water separator 32 and upstream of the hydrogen purifier 16 . The buffer tank 36 accumulates the reformed gas supplied from the post-pressurization water separator 32 . The reformed gas once accumulated in the buffer tank 36 is sent to the hydrogen purifier 16 . An on-off valve V5 is provided on the downstream side of the buffer tank 36 of the communication passage pipe P6.

(水素精製器)
水素精製器16には、昇圧後水分離部32からの改質ガスが流れる連絡流路管P6の下流端が接続されている。水素精製器16には、一例として、PSA装置が使用される。水素精製器16は、図4に示すように、2機の吸着部16A、16Bを備えている。2機の吸着部16A、16Bの各々には、第1切換部15を介して連絡流路管P6の下流端、及びオフガス管P7の上流端が接続されている。また、2機の吸着部16A、16Bの各々には、第2切換部17を介して水素ガス送出管P11の上流端、及び洗浄ガス管P12の下流端が接続されている。洗浄ガス管P12には、開閉弁V4(図1参照)が設けられている。
(hydrogen purifier)
The hydrogen purifier 16 is connected to the downstream end of a communication passage pipe P6 through which the reformed gas from the post-pressurization water separator 32 flows. A PSA device is used as an example of the hydrogen purifier 16 . The hydrogen purifier 16, as shown in FIG. 4, has two adsorption units 16A and 16B. The downstream end of the connecting flow pipe P6 and the upstream end of the offgas pipe P7 are connected to each of the two adsorption units 16A and 16B via the first switching unit 15 . Also, the upstream end of the hydrogen gas delivery pipe P11 and the downstream end of the cleaning gas pipe P12 are connected to each of the two adsorption units 16A and 16B via the second switching unit 17 . The cleaning gas pipe P12 is provided with an on-off valve V4 (see FIG. 1).

第1切換部15と吸着部16Aとは、配管P15Aを介して接続されており、第1切換部15と吸着部16Bとは、配管P15Bを介して接続されている。また、第2切換部17と吸着部16Aとは、配管P17Aを介して接続されており、第2切換部17と吸着部16Bとは、配管P17Bを介して接続されている。 The first switching portion 15 and the adsorption portion 16A are connected via a pipe P15A, and the first switching portion 15 and the adsorption portion 16B are connected via a pipe P15B. The second switching portion 17 and the adsorption portion 16A are connected via a pipe P17A, and the second switching portion 17 and the adsorption portion 16B are connected via a pipe P17B.

第1切換部15、第2切換部17は、接続路、複数の電磁弁を含んで構成されており、信号線により制御部60と接続されている。第1切換部15、第2切換部17内の各電磁弁が制御部60により制御され、吸着部16A、16Bへのガスの流入/送出、及び停止が切換えられる。 The first switching section 15 and the second switching section 17 are configured including connection paths and a plurality of electromagnetic valves, and are connected to the control section 60 via signal lines. Each solenoid valve in the first switching section 15 and the second switching section 17 is controlled by the control section 60 to switch between inflow/outflow and stop of the gas to the adsorption sections 16A and 16B.

吸着部16A、16Bには、吸着剤が収容されており、吸着部16A、16Bで不純物が吸着されることにより、改質ガスが水素リッチガスと不純物を含むオフガスとに分離される。改質ガスが、配管P15A、15Bの接続側から流入し、配管P17A、17Bの接続側へ至るまでに、不純物が吸着されて精製される。吸着部16A、16Bを透過した水素リッチガスは、水素精製器16の水素リッチガス出口側に配設される水素ガス送出管P11へ送出される。吸着部16A、16Bで吸着された不純物は、吸着部16A、16Bが所定のタイミングで減圧されることにより吸着剤から脱着され、オフガス出口側に配設された、後述するオフガス管P7へ送出される。 Adsorbents are accommodated in the adsorption portions 16A and 16B, and impurities are adsorbed by the adsorption portions 16A and 16B, thereby separating the reformed gas into a hydrogen-rich gas and an off-gas containing impurities. The reformed gas flows from the connection side of the pipes P15A and 15B, and is purified by adsorbing impurities before reaching the connection side of the pipes P17A and 17B. The hydrogen-rich gas that has permeated the adsorption portions 16A and 16B is delivered to a hydrogen gas delivery pipe P11 arranged on the hydrogen-rich gas outlet side of the hydrogen purifier 16 . Impurities adsorbed by the adsorption units 16A and 16B are desorbed from the adsorbent by decompressing the adsorption units 16A and 16B at a predetermined timing, and sent to an offgas pipe P7, which will be described later, arranged on the offgas outlet side. be.

図1に示されるように、水素ガス送出管P11は、水素供給管P11A、オフガス合流管P11B、及び、他機洗浄ガス供給管P11Cに3分岐されている。 As shown in FIG. 1, the hydrogen gas delivery pipe P11 is branched into three into a hydrogen supply pipe P11A, an off-gas junction pipe P11B, and a cleaning gas supply pipe for other equipment P11C.

水素ガス送出管P11の当該3分岐部分よりも上流側には、水素純度センサ46が設けられている。水素純度センサ46では、水素ガス送出管P11へ送出された水素リッチガスの水素純度が検出される。検出された純度が高いほど水素濃度は高くなる。水素純度センサ46は、信号線により制御部60と接続されており、検出した水素純度に関するデータ(水素純度データ)が制御部60へ送られる。水素の純度を検出する水素純度センサ46としては、例えば、薄膜円筒の共振周波数が周囲のガス密度により変化することを原理として用いた水素純度計や、光学的に水素の純度を検出するセンサ等、水素の純度が検出可能であれば何れのセンサを用いてもよい。 A hydrogen purity sensor 46 is provided upstream of the three-branched portion of the hydrogen gas delivery pipe P11. The hydrogen purity sensor 46 detects the hydrogen purity of the hydrogen-rich gas delivered to the hydrogen gas delivery pipe P11. The higher the purity detected, the higher the hydrogen concentration. The hydrogen purity sensor 46 is connected to the control unit 60 via a signal line, and data regarding the detected hydrogen purity (hydrogen purity data) is sent to the control unit 60 . As the hydrogen purity sensor 46 that detects the purity of hydrogen, for example, a hydrogen purity meter that uses the principle that the resonance frequency of a thin film cylinder changes depending on the density of the surrounding gas, a sensor that optically detects the purity of hydrogen, etc. Any sensor that can detect the purity of hydrogen may be used.

水素供給管P11Aには、開閉弁V1が設けられている。開閉弁V1は、水素純度センサ46で検出される水素純度データD1の値が閾値α以上の場合に開放され、製品水素が水素供給管P11Aへ送出される。閾値αは、要求される水素純度に応じて設定することができ、例えば、99.99%に設定することができる。製品水素は、不図示のタンクへ貯留されたり、水素供給ラインへ送られたりする。 The hydrogen supply pipe P11A is provided with an on-off valve V1. The on-off valve V1 is opened when the value of the hydrogen purity data D1 detected by the hydrogen purity sensor 46 is equal to or greater than the threshold value α, and product hydrogen is delivered to the hydrogen supply pipe P11A. The threshold α can be set according to the required hydrogen purity, and can be set to 99.99%, for example. Product hydrogen is stored in a tank (not shown) or sent to a hydrogen supply line.

他機洗浄ガス供給管P11Cは、他の水素製造装置10(水素製造装置10Aであれば他の水素製造装置は水素製造装置10B、水素製造装置10Bであれば他の水素製造装置は水素製造装置10A)へ延出され、他の水素製造装置10の洗浄ガス管P12と接続されている。 The other device cleaning gas supply pipe P11C is connected to the other hydrogen production device 10 (if the hydrogen production device 10A, the other hydrogen production device is the hydrogen production device 10B; if the hydrogen production device 10B, the other hydrogen production device is the hydrogen production device 10A) and connected to the cleaning gas pipe P12 of another hydrogen production apparatus 10.

他機洗浄ガス供給管P11Cには、開閉弁V3が設けられている。開閉弁V3は、後述する他機洗浄処理のときに、他機洗浄ガスを供給する水素製造装置10において開放される。 An on-off valve V3 is provided in the other machine cleaning gas supply pipe P11C. The on-off valve V3 is opened in the hydrogen production apparatus 10 that supplies the other-machine cleaning gas during the other-machine cleaning process, which will be described later.

なお、本実施形態では、水素純度センサ46で水素ガス送出管P11へ送出された水素リッチガスの水素純度を検出したが、閾値βに関して、改質触媒の温度を検出して、当該温度に対応させた水素純度を推定してもよい。例えば、定格運転で水素が製造されている作動時と比較して、改質触媒の温度が低温のL1の場合には、閾値βよりも水素純度が低いと判断することができる。 In the present embodiment, the hydrogen purity sensor 46 detects the hydrogen purity of the hydrogen-rich gas delivered to the hydrogen gas delivery pipe P11, but the temperature of the reforming catalyst is detected with respect to the threshold value β, and the temperature is adjusted accordingly. hydrogen purity may be estimated. For example, it can be determined that the hydrogen purity is lower than the threshold value β when the temperature of the reforming catalyst is L1, which is lower than during operation when hydrogen is produced in rated operation.

さらに、閾値βに関して、水素精製器16の作動における圧力差を検出して、当該圧力差に対応させた水素純度を推定してもよい。例えば、定格運転で水素が製造されている作動時と比較して、圧力差が小さいL2の場合には、閾値βよりも水素純度が低いと判断することができる。また、前述の改質触媒の温度と、当該圧力差とを合わせて水素純度を推定してもよい。 Further, with respect to the threshold β, the pressure differential in the operation of the hydrogen purifier 16 may be detected to estimate the hydrogen purity corresponding to the pressure differential. For example, it can be determined that the hydrogen purity is lower than the threshold value β when the pressure difference is L2, which is smaller than that during operation when hydrogen is produced in rated operation. Further, the hydrogen purity may be estimated by combining the temperature of the reforming catalyst and the pressure difference.

オフガス合流管P11Bは、後述するオフガス管P7と合流されている。オフガス合流管P11Bには、開閉弁V2が設けられている。開閉弁V2は、水素純度センサ46で検出される水素純度データD1の値が閾値α未満の場合に開放される。また、後述する他機洗浄処理のときには、水素純度センサ46で検出される水素純度データD1の値が閾値β未満の場合に開放される。 The offgas junction pipe P11B joins with an offgas pipe P7, which will be described later. An on-off valve V2 is provided in the offgas junction pipe P11B. The on-off valve V2 is opened when the value of the hydrogen purity data D1 detected by the hydrogen purity sensor 46 is less than the threshold value α. Further, during the other machine cleaning process, which will be described later, it is opened when the value of the hydrogen purity data D1 detected by the hydrogen purity sensor 46 is less than the threshold value β.

開閉弁V1~5は、制御部60と信号線により接続されており、制御部60により開閉が制御される。 The on-off valves V1 to V5 are connected to the control unit 60 by signal lines, and are controlled by the control unit 60 to open and close.

水素精製器16のオフガス出口側には、オフガス管P7の上流端が接続されている。また、オフガス管P7には、オフガス合流管P11Bが接続されている。オフガス管P7の下流端は、多重筒型改質器12のバーナ22と接続されている。水素精製器16からは、分離されたオフガスが、オフガス管P7へ送出される。オフガス管P7には、オフガスタンク18が設けられている。オフガスは、オフガスタンク18に一時貯留され、オフガス管P7を流れて燃料として多重筒型改質器12のバーナ22(図2参照)へ供給される。 An upstream end of an offgas pipe P7 is connected to the offgas outlet side of the hydrogen purifier 16 . An offgas junction pipe P11B is connected to the offgas pipe P7. A downstream end of the offgas pipe P7 is connected to the burner 22 of the multiple cylinder reformer 12 . The separated off-gas is delivered from the hydrogen purifier 16 to the off-gas pipe P7. An offgas tank 18 is provided in the offgas pipe P7. The off-gas is temporarily stored in the off-gas tank 18, flows through the off-gas pipe P7, and is supplied to the burner 22 (see FIG. 2) of the multiple cylinder reformer 12 as fuel.

(燃焼排ガス水分離部)
燃焼排ガス水分離部34は、上部が気体室34Aとされ、下部が液体室34Bとされている。気体室34Aには、ガス排出管P10の下流端が接続されている。また、気体室34Aには、外部排出管P13が接続されている。液体室34B底部には、水送出口34Cが形成されており、水送出口34Cに燃焼排ガス水配管P8Cが接続されている。燃焼排ガス水分離部34は、昇圧前水分離部30及び昇圧後水分離部32よりも大容量とされている。なお、燃焼排ガス水分離部34は、昇圧前水分離部30及び昇圧後水分離部32よりも底面積を大きくすることにより容量を大きくすることが好ましい。
(Combustion exhaust gas water separator)
The combustion exhaust gas water separator 34 has a gas chamber 34A at its upper portion and a liquid chamber 34B at its lower portion. A downstream end of a gas discharge pipe P10 is connected to the gas chamber 34A. An external discharge pipe P13 is connected to the gas chamber 34A. A water delivery port 34C is formed at the bottom of the liquid chamber 34B, and a combustion exhaust gas water pipe P8C is connected to the water delivery port 34C. The flue gas water separator 34 has a larger capacity than the pre-pressurization water separator 30 and the post-pressurization water separator 32 . It is preferable that the flue gas water separator 34 has a larger capacity than the pre-pressurization water separator 30 and the post-pressurization water separator 32 by increasing the bottom area.

燃焼排ガスは、燃焼部21から燃焼排ガス流路23を経てガス排出管P10へ送出される。燃焼排ガス中の水蒸気は、燃焼排ガス水分離部34の上流に配置された熱交換器HE3において冷却されることによって凝縮される。凝縮により燃焼排ガスから分離された水は、液体室34Bに貯留され、燃焼排ガス水配管P8Cへ送出される。水が分離された後の燃焼排ガスは、外部排出管P13から外部へ排出される。 The flue gas is sent out from the combustion section 21 through the flue gas passage 23 to the gas discharge pipe P10. Water vapor in the flue gas is condensed by being cooled in the heat exchanger HE3 arranged upstream of the flue gas water separator 34 . The water separated from the flue gas by condensation is stored in the liquid chamber 34B and sent to the flue gas water pipe P8C. The combustion exhaust gas from which water has been separated is discharged to the outside through an external discharge pipe P13.

水素製造装置10の底部には、水タンク40が配置されている。水タンク40の天面には、水流入口40Aが形成されており、改質ガス水配管P8A、P8B、及び燃焼排ガス水配管P8Cは、合流後に水流入口40Aと接続されている。合流後の配管を水流入管P8と称する。水タンク40には、昇圧前水分離部30、昇圧後水分離部32、燃焼排ガス水分離部34で分離された水が流入し、貯留される。 A water tank 40 is arranged at the bottom of the hydrogen production device 10 . A water inlet 40A is formed in the top surface of the water tank 40, and the reformed gas water pipes P8A and P8B and the flue gas water pipe P8C are connected to the water inlet 40A after joining. The pipe after joining is called a water inflow pipe P8. The water separated by the pre-pressurization water separator 30, the post-pressurization water separator 32, and the combustion exhaust gas water separator 34 flows into the water tank 40 and is stored therein.

水タンク40には、改質水供給管P9の上流端が接続されている。改質水供給管P9には、溶存イオン成分を除去するための水処理器(イオン交換樹脂)42が設けられている。また、改質水供給管P9には、ポンプ44が設けられており、ポンプ44の駆動により、水タンク40に貯留された水が水処理器42を経て多重筒型改質器12へ供給される。 The upstream end of the reforming water supply pipe P9 is connected to the water tank 40 . The reformed water supply pipe P9 is provided with a water treatment device (ion exchange resin) 42 for removing dissolved ion components. The reformed water supply pipe P9 is provided with a pump 44. By driving the pump 44, the water stored in the water tank 40 is supplied to the multiple cylinder reformer 12 through the water treatment device 42. be.

なお、水タンク40に外部からの水を供給して改質水が不足した場合に補うようにしてもよい。 It should be noted that water may be supplied from the outside to the water tank 40 to make up for the shortage of reforming water.

(作用)
次に、水素製造システム70の作用について説明する。
(action)
Next, the action of the hydrogen production system 70 will be described.

まず、各々の水素製造装置10(10A、10B)による水素製造工程の概略の流れを説明する。原料供給管P1から多重筒型改質器12へ供給された都市ガスは、予熱流路24Aで改質水と混合されつつ加熱され、混合ガスとなって改質触媒層24Cへ供給される。改質触媒層24Cでは、燃焼排ガス流路23を流れる燃焼排ガスからの熱を受けて混合ガスが水蒸気改質され、水素を主成分とする改質ガスが生成される。改質ガスは、改質ガス流路25を通ってCO変成触媒層26へ供給される。CO変成触媒層26では、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気が反応して、水素と二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が低減される。CO変成触媒層26を通過した改質ガスは、酸化剤ガス供給管P2Bから供給される酸化ガス(空気)と共にCO選択酸化触媒層27へ供給され、触媒上で一酸化炭素が酸素と反応して二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が除去される。CO選択酸化触媒層27で一酸化炭素が低減された改質ガスは、改質ガス排出管P3へ送出される。 First, the general flow of the hydrogen production process by each hydrogen production device 10 (10A, 10B) will be described. The city gas supplied from the raw material supply pipe P1 to the multiple cylinder reformer 12 is heated while being mixed with the reforming water in the preheating passage 24A, becomes a mixed gas, and is supplied to the reforming catalyst layer 24C. In the reforming catalyst layer 24C, the mixed gas is steam-reformed by receiving heat from the flue gas flowing through the flue gas passage 23, and a reformed gas containing hydrogen as a main component is generated. The reformed gas is supplied to the CO conversion catalyst layer 26 through the reformed gas channel 25 . In the CO conversion catalyst layer 26, carbon monoxide contained in the reformed gas reacts with water vapor to be converted into hydrogen and carbon dioxide, thereby reducing carbon monoxide. The reformed gas that has passed through the CO conversion catalyst layer 26 is supplied to the CO selective oxidation catalyst layer 27 together with the oxidizing gas (air) supplied from the oxidizing gas supply pipe P2B, and carbon monoxide reacts with oxygen on the catalyst. is converted to carbon dioxide and carbon monoxide is removed. The reformed gas whose carbon monoxide has been reduced by the CO selective oxidation catalyst layer 27 is sent to the reformed gas discharge pipe P3.

改質ガスは、改質ガス排出管P3に設けられた熱交換器HE1を経て、昇圧前水分離部30の気体室30Aへ供給される。気体室30Aへ供給された改質ガスに含まれる水は、熱交換器HE1での冷却により凝縮されて液体室30Bへ貯留され、改質ガス水配管P8Aを経て水タンク40へ送出される。気体室30Aから、水が分離された改質ガスが、連絡流路管P4を流れて圧縮機14へ供給され、圧縮機14によって圧縮される。 The reformed gas is supplied to the gas chamber 30A of the pre-pressurization water separation section 30 through the heat exchanger HE1 provided in the reformed gas discharge pipe P3. Water contained in the reformed gas supplied to the gas chamber 30A is condensed by cooling in the heat exchanger HE1, stored in the liquid chamber 30B, and delivered to the water tank 40 through the reformed gas water pipe P8A. From the gas chamber 30A, the reformed gas from which water has been separated flows through the communication flow pipe P4, is supplied to the compressor 14, and is compressed by the compressor 14.

圧縮された改質ガスは、連絡流路管P6を流れて昇圧後水分離部32の気体室32Aへ供給される。気体室32Aへ供給された改質ガスに含まれる水蒸気は、熱交換器HE2での冷却により凝縮されて液体室32Bへ貯留され、改質ガス水配管P8Bを経て水タンク40へ送出される。気体室32Aから、水が分離された改質ガスが、連絡流路管P6を流れて水素精製器16へ供給される。 The compressed reformed gas flows through the connecting flow pipe P6 and is supplied to the gas chamber 32A of the water separator 32 after being pressurized. The water vapor contained in the reformed gas supplied to the gas chamber 32A is condensed by cooling in the heat exchanger HE2, stored in the liquid chamber 32B, and delivered to the water tank 40 through the reformed gas water pipe P8B. From the gas chamber 32A, the reformed gas from which water has been separated flows through the connecting flow pipe P6 and is supplied to the hydrogen purifier 16. As shown in FIG.

水素精製器16では、吸着部16A、16Bで不純物が吸着されることにより、改質ガスがオフガスと水素リッチガスとに分離され、オフガスは、オフガス管P7を流れて燃料として多重筒型改質器12のバーナ22へ供給される。 多重筒型改質器12の燃焼部21では、オフガスが燃焼され、燃焼排ガスがガス排出管P10を介して燃焼排ガス水分離部34の気体室34Aへ供給される。気体室34Aへ供給された燃焼排ガスに含まれる水蒸気は、熱交換器HE3での冷却により凝縮されて液体室34Bへ貯留され、燃焼排ガス水配管P8Cを経て水タンク40へ送出される。水が分離された燃焼排ガスは、外部排出管P13を経て外部へ排出される。水素リッチガスは、水素ガス送出管P11へ送出される。 In the hydrogen purifier 16, impurities are adsorbed in the adsorption units 16A and 16B, whereby the reformed gas is separated into an off-gas and a hydrogen-rich gas. 12 burners 22 are supplied. In the combustion section 21 of the multiple cylinder reformer 12, the off-gas is combusted, and the flue gas is supplied to the gas chamber 34A of the flue gas water separation section 34 through the gas discharge pipe P10. Water vapor contained in the flue gas supplied to the gas chamber 34A is condensed by cooling in the heat exchanger HE3, stored in the liquid chamber 34B, and delivered to the water tank 40 through the flue gas water pipe P8C. The combustion exhaust gas from which water has been separated is discharged to the outside through an external discharge pipe P13. The hydrogen-rich gas is delivered to the hydrogen gas delivery pipe P11.

次に、他機洗浄処理について説明する。この他機洗浄処理は、水素精製器16から送出される製品水素の純度が低下した場合や、予め定めた一定時間の経過後に、吸着部16Aに残存する不純物を除去するために行われる。また、水素製造装置10の運転開始前や運転停止前などにも行われる。本実施形態では、水素製造装置10A、10B共に水素製造運転中で、水素製造装置10Aの洗浄を行う場合(水素製造装置10Aが被洗浄水素製造装置となる場合)について説明する。 Next, the other machine cleaning process will be described. This other machine cleaning process is performed to remove impurities remaining in the adsorption section 16A when the purity of the product hydrogen delivered from the hydrogen purifier 16 is lowered or after a predetermined period of time has elapsed. It is also performed before starting the operation of the hydrogen production device 10 and before stopping the operation. In this embodiment, the case where both the hydrogen production devices 10A and 10B are in hydrogen production operation and the hydrogen production device 10A is cleaned (the hydrogen production device 10A is the hydrogen production device to be cleaned) will be described.

水素製造装置10Aについて、ユーザーから他機洗浄処理実行の指示が開始されると、制御部60において、図5に示す他機洗浄処理が実行される。まず、ステップS10で、水素製造装置10Bの開閉弁V1が閉鎖されると共に、開閉弁V3が開放される。ステップS12で、水素製造装置10Aの開閉弁V4が開放される。そして、ステップS14で、水素製造装置10Aの第1切換部15及び第2切換部17が制御されて第1洗浄処理が行われる。第1洗浄処理は、吸着部16Aを洗浄する処理であり、吸着部16Aへ他機洗浄ガスが供給されると共に吸着部16Aからオフガス管P7へ使用済みの他機洗浄ガスが送出され、吸着部16Bへ改質ガスが供給されると共に吸着部16Bから水素ガス送出管P11へ吸着部16Bで非吸着の水素リッチガスが送出されるように、第1切換部15及び第2切換部17が制御される。 When the user initiates an instruction to perform the other machine cleaning process for the hydrogen production apparatus 10A, the control unit 60 executes the other machine cleaning process shown in FIG. First, in step S10, the on-off valve V1 of the hydrogen production device 10B is closed, and the on-off valve V3 is opened. In step S12, the on-off valve V4 of the hydrogen production device 10A is opened. Then, in step S14, the first switching unit 15 and the second switching unit 17 of the hydrogen production device 10A are controlled to perform the first cleaning process. The first cleaning process is a process for cleaning the adsorption section 16A, in which cleaning gas for other machines is supplied to the adsorption section 16A, and used cleaning gas for other machines is sent from the adsorption section 16A to the offgas pipe P7. The first switching unit 15 and the second switching unit 17 are controlled so that the reformed gas is supplied to the adsorption unit 16B and the hydrogen-rich gas not adsorbed by the adsorption unit 16B is delivered from the adsorption unit 16B to the hydrogen gas delivery pipe P11. be.

これにより、水素製造装置10Bから吸着部16Aへ水素リッチガスが他機洗浄ガスとして供給され、他機洗浄ガスは吸着部16Aを透過してオフガス管P7へ送出される。なお、吸着部16Aへの改質ガスの供給は停止され、吸着部16Aはオフガス排気時と同様の減圧状態とされている。また、吸着部16Bでは、通常の水素精製モードで水素リッチガスが精製される。 As a result, the hydrogen-rich gas is supplied from the hydrogen production apparatus 10B to the adsorption unit 16A as the cleaning gas for the other machine, and the cleaning gas for the other machine passes through the adsorption section 16A and is sent to the offgas pipe P7. Note that the supply of the reformed gas to the adsorption section 16A is stopped, and the adsorption section 16A is in the same reduced pressure state as when the offgas is exhausted. Also, in the adsorption section 16B, hydrogen-rich gas is purified in the normal hydrogen purification mode.

次に、ステップS16で、所定時間T1が経過したかどうかを判断する。ここでの時間T1は、吸着部16Aに残留している不純物をオフガス管P7へ送出するために必要とされる時間が設定される。所定時間T1が経過していない場合には、所定時間T1が経過するまで待機する。 Next, in step S16, it is determined whether or not the predetermined time T1 has elapsed. The time T1 here is set to the time required to send out the impurities remaining in the adsorption section 16A to the offgas pipe P7. If the predetermined time T1 has not elapsed, the process waits until the predetermined time T1 has elapsed.

所定時間T1が経過したら、ステップS18へ進んで、水素製造装置10Aの第1切換部15及び第2切換部17が制御されて第2洗浄処理が行われる。第2洗浄処理は、吸着部16Bを洗浄する処理であり、吸着部16Bへ他機洗浄ガスが供給されると共に吸着部16Bからオフガス管P7へ使用済みの他機洗浄ガスが送出され、吸着部16Aへ改質ガスが供給されると共に吸着部16Aから水素ガス送出管P11へ吸着部16Aで非吸着の水素リッチガスが送出されるように、第1切換部15及び第2切換部17が制御される。 After the predetermined time T1 has elapsed, the process proceeds to step S18, where the first switching section 15 and the second switching section 17 of the hydrogen production device 10A are controlled to perform the second cleaning process. The second cleaning process is a process for cleaning the adsorption unit 16B, in which the cleaning gas for the other machine is supplied to the adsorption unit 16B, and the used cleaning gas for the other machine is sent from the adsorption unit 16B to the offgas pipe P7. The first switching unit 15 and the second switching unit 17 are controlled so that the reformed gas is supplied to the adsorption unit 16A and the hydrogen-rich gas not adsorbed by the adsorption unit 16A is delivered from the adsorption unit 16A to the hydrogen gas delivery pipe P11. be.

これにより、水素製造装置10Bから吸着部16Bへ水素リッチガスが他機洗浄ガスとして供給され、他機洗浄ガスは吸着部16Bを透過してオフガス管P7へ送出される。なお、吸着部16Bへの改質ガスの供給は停止され、オフガス排気時と同様の減圧状態とされている。また、吸着部16Aでは、通常の水素精製モードで水素リッチガスが精製される。 As a result, the hydrogen-rich gas is supplied from the hydrogen production apparatus 10B to the adsorption section 16B as the cleaning gas for the other machine, and the cleaning gas for the other machine passes through the adsorption section 16B and is sent to the offgas pipe P7. Note that the supply of the reformed gas to the adsorption section 16B is stopped, and the reduced pressure state is the same as when the offgas is exhausted. Also, in the adsorption section 16A, hydrogen-rich gas is purified in the normal hydrogen purification mode.

次に、ステップS20で、所定時間T2が経過したかどうかを判断する。ここでの時間T2は、吸着部16Bに残留している不純物をオフガス管P7へ送出するために必要とされる時間が設定される。所定時間T2が経過していない場合には、所定時間T2が経過するまで待機する。 Next, in step S20, it is determined whether or not a predetermined time T2 has elapsed. The time T2 here is set to the time required to send out the impurities remaining in the adsorption section 16B to the offgas pipe P7. If the predetermined time T2 has not elapsed, the process waits until the predetermined time T2 elapses.

所定時間T2が経過したら、ステップS22へ進んで、水素製造装置10Aの開閉弁V4を閉鎖し、ステップS24で、水素製造装置10Bの開閉弁V3を閉鎖すると共に、開閉弁V1を開放し、本処理を終了する。なお、ステップS22とステップS24は、処理の順序が逆でもよい。水素製造装置10Aの開閉弁V4の閉鎖、水素製造装置10Bの開閉弁V3の閉鎖、開閉弁V1の開放は、ほぼ同時に行われる。 After the predetermined time T2 has elapsed, the process proceeds to step S22 to close the on-off valve V4 of the hydrogen production device 10A, and in step S24 to close the on-off valve V3 of the hydrogen production device 10B and open the on-off valve V1. End the process. Note that the processing order of steps S22 and S24 may be reversed. The closing of the on-off valve V4 of the hydrogen production device 10A, the closing of the on-off valve V3 of the hydrogen production device 10B, and the opening of the on-off valve V1 are performed almost simultaneously.

この他機洗浄処理により、吸着部16A、16Bに滞留していた不純物が除去され、水素ガス送出管P11へ送出される水素リッチガスに含まれる不純物の量を少なくすることができる。 By this other machine cleaning process, the impurities remaining in the adsorption units 16A and 16B are removed, and the amount of impurities contained in the hydrogen-rich gas delivered to the hydrogen gas delivery pipe P11 can be reduced.

また、自機(水素製造装置10A)の水素精製器16の洗浄を、他機(水素製造装置10B)で精製された水素リッチガスを用いて行うので、洗浄用の水素タンクを備える必要がなく、簡易な構成で水素精製器16の洗浄を行うことができる。 In addition, since the hydrogen purifier 16 of the own device (hydrogen production device 10A) is cleaned using hydrogen-rich gas refined by another device (hydrogen production device 10B), there is no need to provide a hydrogen tank for cleaning. The hydrogen purifier 16 can be cleaned with a simple configuration.

また、本実施形態では、洗浄に用いた他機洗浄ガスをオフガス管P7へ送出するので、使用後の他機洗浄ガスをオフガスと同様に処理することができる。 Further, in the present embodiment, since the cleaning gas used for cleaning is sent to the offgas pipe P7, the used cleaning gas for other machines can be treated in the same manner as the offgas.

なお、本実施形態では、水素製造装置10A、10B共に運転途中で他機洗浄処理を行う例について説明したが、水素製造装置10Bの起動時に、水素製造装置10Aを洗浄してもよい。 In this embodiment, the example in which the other equipment cleaning process is performed during operation of both the hydrogen production apparatuses 10A and 10B has been described, but the hydrogen production apparatus 10A may be cleaned when the hydrogen production apparatus 10B is started.

この場合の他機洗浄処理は、水素製造装置10Bの運転開始と共に他機洗浄処理を実行する旨の指示が入力されると、制御部60により実行される。図6に示されるように、まず、ステップS30で、水素製造装置10Bを起動させて水素の製造を開始する。次に、ステップS32で、水素製造装置10Bの開閉弁V2、V5を開放する。これにより、水素製造装置10Bで水素製造が開始される。 The other machine cleaning process in this case is executed by the control unit 60 when an instruction to perform the other machine cleaning process is input at the start of operation of the hydrogen production apparatus 10B. As shown in FIG. 6, first, in step S30, the hydrogen production apparatus 10B is activated to start production of hydrogen. Next, in step S32, the on-off valves V2 and V5 of the hydrogen production device 10B are opened. Thereby, hydrogen production is started in the hydrogen production apparatus 10B.

ステップS34で、水素純度センサ46から水素純度データD1を取得し、ステップS36で水素純度データD1が閾値β以上かどうかを判断する。水素純度データD1が閾値β未満の場合には、水素純度データD1が閾値β以上になるまで待機し、水素純度データD1が閾値β以上になった場合には、ステップS38へ進んで、水素製造装置10Bの開閉弁V2を閉鎖し、開閉弁V3を開放する。 At step S34, the hydrogen purity data D1 is acquired from the hydrogen purity sensor 46, and at step S36, it is determined whether or not the hydrogen purity data D1 is equal to or greater than the threshold value β. If the hydrogen purity data D1 is less than the threshold value β, the process waits until the hydrogen purity data D1 becomes equal to or greater than the threshold value β. The on-off valve V2 of the device 10B is closed and the on-off valve V3 is opened.

次に、ステップS40で、洗浄処理を実行する。この洗浄処理は、図5に示すステップS12からステップS22の処理と同じである。 Next, in step S40, a cleaning process is performed. This cleaning process is the same as the process from step S12 to step S22 shown in FIG.

これにより、水素製造装置10Bの水素精製器16で分離された水素リッチガスが、水素ガス送出管P11から他機洗浄ガス供給管P11C、洗浄ガス管P12を経て、水素製造装置10Aの水素精製器16へ供給される。この水素リッチガスは、水素製造装置10Bが起動直後であることから、通常、低純度水素ガスである。 As a result, the hydrogen-rich gas separated by the hydrogen purifier 16 of the hydrogen production device 10B passes through the hydrogen gas delivery pipe P11, the cleaning gas supply pipe P11C for other equipment, and the cleaning gas pipe P12, and then the hydrogen purifier 16 of the hydrogen production device 10A. supplied to This hydrogen-rich gas is usually low-purity hydrogen gas because the hydrogen production apparatus 10B has just started up.

水素製造装置10Aの水素精製器16では、供給された低純度水素ガスで、吸着部16A、16Bの洗浄が順次行われる。当該処理中、オフガスとして分離されたガスは、水素純度に応じて、水素製造装置10A内のオフガスタンク18、または水素製造装置10Aの低純度水素タンク50へ送出される。これにより、水素製造装置10Aの吸着部16A、16Bに滞留していた不純物が除去される。 In the hydrogen purifier 16 of the hydrogen production device 10A, the supplied low-purity hydrogen gas sequentially cleans the adsorption portions 16A and 16B. During the process, the gas separated as off-gas is delivered to the off-gas tank 18 in the hydrogen generator 10A or the low-purity hydrogen tank 50 of the hydrogen generator 10A depending on the hydrogen purity. As a result, impurities remaining in the adsorption sections 16A and 16B of the hydrogen production device 10A are removed.

次に、ステップS42で、水素製造装置10Bの開閉弁V3を閉鎖し、開閉弁V1を開放して、本処理を終了する。 Next, in step S42, the on-off valve V3 of the hydrogen production device 10B is closed, the on-off valve V1 is opened, and the process ends.

この他機洗浄処理でも、水素精製器16の吸着部16A、16Bに残留していた不純物が除去され、水素製造装置10Aにおいて、水素ガス送出管P11へ送出される水素リッチガスに含まれる不純物の量を少なくすることができる。 In this other machine cleaning process as well, impurities remaining in the adsorption units 16A and 16B of the hydrogen purifier 16 are removed, and the amount of impurities contained in the hydrogen-rich gas delivered to the hydrogen gas delivery pipe P11 in the hydrogen production device 10A is can be reduced.

なお、洗浄に使用する水素リッチガスの水素純度に関する閾値βは、水素精製器16の洗浄に使用できる水素純度として設定されており、77%~99.99%の範囲で設定することができる。なお、閾値βは、より効果的に洗浄を行って洗浄間隔を長くするために、99.5%以上であることが好ましい。なお、外気温が高い夏場などには、水素精製器16内の温度が上昇して吸着部16A、16Bにおける吸着性能が低下する傾向にある。そこで、外気温に応じて閾値βを変化させてもよい。すなわち、外気温が高い場合には、閾値βを比較的高く設定し、外気温が低い場合には、閾値βを比較的低く設定してもよい。 Note that the threshold value β related to the hydrogen purity of the hydrogen-rich gas used for cleaning is set as the hydrogen purity that can be used for cleaning the hydrogen purifier 16, and can be set within the range of 77% to 99.99%. Note that the threshold value β is preferably 99.5% or more in order to perform cleaning more effectively and lengthen the cleaning interval. In the summer when the outside air temperature is high, the temperature inside the hydrogen purifier 16 rises and the adsorption performance of the adsorption sections 16A and 16B tends to decrease. Therefore, the threshold value β may be changed according to the outside air temperature. That is, when the outside temperature is high, the threshold β may be set relatively high, and when the outside temperature is low, the threshold β may be set relatively low.

また、本実施形態では、同一構成の水素製造装置を複数機有する場合について説明したが、各々の水素製造装置は、改質器及び水素精製器を有するものであれば、異なる構成のものであってもよい。 In addition, in the present embodiment, the case of having a plurality of hydrogen production apparatuses having the same configuration has been described, but each hydrogen production apparatus may have a different configuration as long as it has a reformer and a hydrogen purifier. may

また、本実施形態では、他機洗浄ガス供給管P11Cが、他の水素製造装置10へ延出され、他の水素製造装置10の洗浄ガス管P12と接続される構成としたが、他の水素製造装置10との接続は、他の構成としてもよい。例えば、図7に示される水素製造システム70Aのように、水素製造装置10が3機(水素製造装置10A、10B、10C)以上の場合には、他機同士の接続を共通の共用配管P18で行ってもよい。この場合には、各々の水素製造装置10における他機洗浄ガス供給管P11C及び洗浄ガス管P12が、共用配管P18と接続される。 Further, in the present embodiment, the cleaning gas supply pipe P11C for other equipment extends to another hydrogen production device 10 and is connected to the cleaning gas pipe P12 of the other hydrogen production device 10. The connection with the manufacturing apparatus 10 may have other configurations. For example, as in the hydrogen production system 70A shown in FIG. 7, when there are three or more hydrogen production devices 10 (hydrogen production devices 10A, 10B, and 10C), the other devices are connected to each other by a common pipe P18. you can go In this case, the other equipment cleaning gas supply pipe P11C and the cleaning gas pipe P12 in each hydrogen production device 10 are connected to the common pipe P18.

10、10A、10B 水素製造装置
12 多重筒型改質器(改質器)
15 第1切換部(洗浄実行部)
17 第2切換部(洗浄実行部)
16 水素精製器
16A、16B 吸着部
60 制御部(洗浄実行部)
70 水素製造システム
P7 オフガス管(オフガス送出路)
P11 水素ガス送出管(水素ガス送出路)
P11C 他機洗浄ガス供給管(他機洗浄ガス供給路)
10, 10A, 10B Hydrogen production device 12 Multi-cylinder reformer (reformer)
15 first switching unit (cleaning execution unit)
17 second switching unit (cleaning execution unit)
16 hydrogen purifiers 16A, 16B adsorption unit 60 control unit (cleaning execution unit)
70 Hydrogen production system P7 off-gas pipe (off-gas delivery path)
P11 hydrogen gas delivery pipe (hydrogen gas delivery path)
P11C Other machine cleaning gas supply pipe (other machine cleaning gas supply path)

Claims (9)

原料を改質し水素を主成分とした改質ガスを生成する改質器からの前記改質ガスを、水素リッチガスと不純物を含むオフガスとに分離し、前記オフガスを送出するオフガス送出路及び前記水素リッチガスを送出する水素ガス送出路を有する水素精製器、を有する複数の水素製造装置と、
前記水素ガス送出路から分岐され、前記水素リッチガスを他の水素製造装置の前記水素精製器へ供給する他機洗浄ガス供給路と、
を備えた水素製造システム。
an off-gas delivery path for separating the reformed gas from a reformer that reforms a raw material to produce a reformed gas containing hydrogen as a main component into a hydrogen-rich gas and an off-gas containing impurities and delivering the off-gas; a plurality of hydrogen production apparatuses each having a hydrogen purifier having a hydrogen gas delivery path for delivering hydrogen-rich gas;
a cleaning gas supply path branched from the hydrogen gas delivery path and supplying the hydrogen-rich gas to the hydrogen purifier of another hydrogen production apparatus;
Hydrogen production system with
前記複数の水素製造装置の各々の前記水素精製器は、前記不純物を吸着する吸着部を有し、
前記複数の水素製造装置の内、洗浄対象となる被洗浄水素製造装置の前記吸着部への前記改質ガスの流入を止めると共に、前記複数の水素製造装置の内、前記被洗浄水素製造装置と異なる他の水素製造装置から前記他機洗浄ガス供給路を介して前記被洗浄水素製造装置の前記吸着部へ前記水素リッチガスを他機洗浄ガスとして供給して前記吸着部の洗浄処理を行う洗浄実行部、
を備えた、請求項1に記載の水素製造システム。
Each of the hydrogen purifiers of the plurality of hydrogen production devices has an adsorption unit that adsorbs the impurities,
stopping the flow of the reformed gas into the adsorption unit of the hydrogen producing device to be cleaned among the plurality of hydrogen producing devices, and the hydrogen producing device to be cleaned among the plurality of hydrogen producing devices; The hydrogen-rich gas is supplied from a different hydrogen production apparatus to the adsorption unit of the hydrogen production apparatus to be cleaned through the other apparatus cleaning gas supply path as the other apparatus cleaning gas to perform cleaning of the adsorption unit. part,
The hydrogen production system according to claim 1, comprising:
前記洗浄実行部は、前記洗浄処理に使用された後の前記水素リッチガスを、前記被洗浄水素製造装置の前記水素精製器から前記オフガス送出路へ送出する、請求項2に記載の水素製造システム。 3. The hydrogen production system according to claim 2, wherein said cleaning execution unit delivers said hydrogen-rich gas after being used in said cleaning process from said hydrogen purifier of said hydrogen production apparatus to be cleaned to said offgas delivery path. 前記洗浄実行部は、前記他の水素製造装置の前記水素ガス送出路における水素リッチガスの水素純度が、製品水素純度の閾値よりも低い洗浄純度以上の場合に、前記水素リッチガスを、前記被洗浄水素製造装置を洗浄する他機洗浄ガスとして前記被洗浄水素製造装置の前記水素精製器へ供給する、請求項2または請求項3に記載の水素製造システム。 When the hydrogen purity of the hydrogen-rich gas in the hydrogen gas delivery path of the other hydrogen production apparatus is equal to or higher than the cleaning purity lower than the threshold value of the hydrogen purity of the product , the cleaning execution unit converts the hydrogen-rich gas into the hydrogen to be cleaned. 4. The hydrogen production system according to claim 2, wherein the gas is supplied to the hydrogen purifier of the hydrogen production device to be cleaned as a cleaning gas for cleaning the production device. 複数の水素製造装置の内の一部の水素製造装置において、改質器から供給される水素を主成分とした改質ガスを、水素精製器で水素リッチガスと不純物を含むオフガスとに分離し、前記オフガスをオフガス送出路へ送出すると共に、前記水素リッチガスを水素ガス送出路へ送出し、
前記一部の水素製造装置の前記水素ガス送出路から送出された前記水素リッチガスを、前記複数の水素製造装置の内の洗浄対象となる被洗浄水素製造装置の他機洗浄ガスとして、前記被洗浄水素製造装置の水素精製器へ供給して洗浄処理を行う、水素製造装置の洗浄方法。
In some of the plurality of hydrogen production apparatuses, a reformed gas mainly composed of hydrogen supplied from a reformer is separated into a hydrogen-rich gas and an off-gas containing impurities by a hydrogen purifier, delivering the off-gas to the off-gas delivery path and delivering the hydrogen-rich gas to the hydrogen gas delivery path;
The hydrogen-rich gas delivered from the hydrogen gas delivery path of the one of the hydrogen production devices is used as a cleaning gas for another hydrogen production device to be cleaned among the plurality of hydrogen production devices. A method for cleaning a hydrogen production device, which comprises supplying a hydrogen purifier of the hydrogen production device to perform cleaning treatment.
前記複数の水素製造装置の各々の前記水素精製器は、前記不純物を吸着する吸着部を有し、
前記洗浄処理は、前記被洗浄水素製造装置の前記吸着部への前記改質ガスの流入を止めると共に、前記被洗浄水素製造装置と異なる他の水素製造装置から前記被洗浄水素製造装置の前記吸着部へ前記水素リッチガスを他機洗浄ガスとして供給する、請求項5に記載の水素製造装置の洗浄方法。
Each of the hydrogen purifiers of the plurality of hydrogen production devices has an adsorption unit that adsorbs the impurities,
In the cleaning process, the reformed gas is stopped from flowing into the adsorption unit of the hydrogen production device to be cleaned, and the adsorption part of the hydrogen production device to be cleaned is removed from another hydrogen production device different from the hydrogen production device to be cleaned. 6. The method for cleaning a hydrogen production apparatus according to claim 5, wherein the hydrogen-rich gas is supplied to the unit as a cleaning gas for other equipment.
前記洗浄処理に使用された後の前記水素リッチガスを、前記被洗浄水素製造装置の前記水素精製器から前記オフガス送出路へ送出する、請求項5または請求項6に記載の水素製造装置の洗浄方法。 7. The method for cleaning a hydrogen production apparatus according to claim 5, wherein the hydrogen-rich gas after being used in the cleaning process is delivered from the hydrogen purifier of the hydrogen production apparatus to be cleaned to the offgas delivery path. . 前記被洗浄水素製造装置と異なる他の水素製造装置の前記水素ガス送出路における水素リッチガスの水素純度が、製品水素純度の閾値よりも低い洗浄純度以上の場合に、前記水素リッチガスを、前記被洗浄水素製造装置を洗浄する他機洗浄ガスとして前記被洗浄水素製造装置の前記水素精製器へ供給する、請求項5~請求項7のいずれか1項に記載の水素製造装置の洗浄方法。 When the hydrogen purity of the hydrogen-rich gas in the hydrogen gas delivery path of another hydrogen production device different from the hydrogen production device to be cleaned is equal to or higher than the cleaning purity lower than the threshold value of the product hydrogen purity , the hydrogen-rich gas is removed from the to-be-cleaned hydrogen production device. 8. The method for cleaning a hydrogen production device according to claim 5, wherein the gas is supplied to the hydrogen purifier of the hydrogen production device to be cleaned as a cleaning gas for cleaning the hydrogen production device. コンピュータを、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の水素製造装置の各部として機能させるための水素製造装置制御プログラム。 A hydrogen production apparatus control program for causing a computer to function as each part of the hydrogen production apparatus according to any one of claims 1 to 4.
JP2019004449A 2019-01-15 2019-01-15 Hydrogen production system, hydrogen production device control program, and hydrogen production device cleaning method Active JP7195942B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019004449A JP7195942B2 (en) 2019-01-15 2019-01-15 Hydrogen production system, hydrogen production device control program, and hydrogen production device cleaning method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019004449A JP7195942B2 (en) 2019-01-15 2019-01-15 Hydrogen production system, hydrogen production device control program, and hydrogen production device cleaning method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020111487A JP2020111487A (en) 2020-07-27
JP7195942B2 true JP7195942B2 (en) 2022-12-26

Family

ID=71667642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019004449A Active JP7195942B2 (en) 2019-01-15 2019-01-15 Hydrogen production system, hydrogen production device control program, and hydrogen production device cleaning method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7195942B2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005272598A (en) 2004-03-24 2005-10-06 Honda Motor Co Ltd Fuel gas production system and method for starting-up the same
JP2007261909A (en) 2006-03-29 2007-10-11 Osaka Gas Co Ltd Method for operating hydrogen refining apparatus
JP2009179487A (en) 2008-01-29 2009-08-13 Honda Motor Co Ltd Hydrogen production system
JP2016511526A (en) 2013-03-15 2016-04-14 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーExxon Research And Engineering Company Integrated power generation using molten carbonate fuel cells
JP6125140B1 (en) 2016-02-01 2017-05-10 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ Steam reforming system and power generation system
JP2017088488A (en) 2015-11-09 2017-05-25 東京瓦斯株式会社 Hydrogen production apparatus
JP2018135244A (en) 2017-02-22 2018-08-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 Hydrogen utilization system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005272598A (en) 2004-03-24 2005-10-06 Honda Motor Co Ltd Fuel gas production system and method for starting-up the same
JP2007261909A (en) 2006-03-29 2007-10-11 Osaka Gas Co Ltd Method for operating hydrogen refining apparatus
JP2009179487A (en) 2008-01-29 2009-08-13 Honda Motor Co Ltd Hydrogen production system
JP2016511526A (en) 2013-03-15 2016-04-14 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーExxon Research And Engineering Company Integrated power generation using molten carbonate fuel cells
JP2017088488A (en) 2015-11-09 2017-05-25 東京瓦斯株式会社 Hydrogen production apparatus
JP2017088490A (en) 2015-11-09 2017-05-25 東京瓦斯株式会社 Hydrogen production apparatus
JP6125140B1 (en) 2016-02-01 2017-05-10 株式会社ルネッサンス・エナジー・リサーチ Steam reforming system and power generation system
JP2018135244A (en) 2017-02-22 2018-08-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 Hydrogen utilization system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020111487A (en) 2020-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5134532B2 (en) Hydrogen production system and off-gas flow rate control method in the system
KR20230029615A (en) How to produce hydrogen
JP2005272598A (en) Fuel gas production system and method for starting-up the same
JP6931580B2 (en) Hydrogen production equipment
JP7195942B2 (en) Hydrogen production system, hydrogen production device control program, and hydrogen production device cleaning method
JP7129329B2 (en) Hydrogen production device, hydrogen production device cleaning method, hydrogen production device control program, and hydrogen production system
JP6530123B1 (en) Hydrogen production equipment
JP6983086B2 (en) Hydrogen production equipment
JP2004075439A (en) Hydrogen generating apparatus
JP6068148B2 (en) Method for starting hydrogen production apparatus and hydrogen production apparatus
JP2020079172A (en) Hydrogen production apparatus, hydrogen production apparatus cleaning method, and hydrogen production system
JP6553273B1 (en) Hydrogen production equipment
JP4041085B2 (en) Fuel gas production system and method for stopping the same
JP4180534B2 (en) Fuel gas production apparatus and operation method thereof
JP4088262B2 (en) Starting method of fuel gas production apparatus
JP3867082B2 (en) Method for stopping household fuel gas production equipment
JP6924596B2 (en) Hydrogen production equipment
JP6602941B1 (en) Hydrogen production apparatus and hydrogen production method
JP6882396B2 (en) Hydrogen production equipment and its control method
JP2007261909A (en) Method for operating hydrogen refining apparatus
JP6987099B2 (en) Gas purification equipment and its control method, and hydrogen production equipment
JP6937087B2 (en) Gas purification equipment and its control method, and hydrogen production equipment
JP6987098B2 (en) Gas purification equipment and its control method, and hydrogen production equipment
JP7082939B2 (en) Hydrogen production equipment
JP2020079176A (en) Hydrogen production system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210922

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220804

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220830

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221021

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221214

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7195942

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150