JPH049723B2

JPH049723B2 -

Info

Publication number: JPH049723B2
Application number: JP59016647A
Authority: JP
Priority date: 1984-01-31
Filing date: 1984-01-31
Publication date: 1992-02-21
Also published as: JPS60161305A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は水素ガス精製装置に関し、詳しくは、
金属水素化物を利用した水素ガス精製装置に関す
る。

一般に水素ガスは炭化水素がアンモニアの分
解、或いは水の電気分解等によつて工業的に製造
されているが、かかる水素ガスはヘリウム、アル
ゴン等の不活性ガスのほか、酸素、水、窒素、一
酸化炭素、二酸化炭素等、種々の不純物ガスを含
有しているため、例えば、半導体工業、金属処理
工業或いは機器分析等の分野においては、上記の
粗製水素ガスを精製した後に使用している。

（従来技術）水素ガスを精製するための方法は既に従来より
種々知られているが、近年、ある種の金属又は合
金が水素ガスを選択的に吸蔵して金属水素化物を
形成し、また、この金属水素化物がこの水素を可
逆的に放出する特性を利用した水素ガス精製が提
案されている。この方法は基本的には、例えば、
特開昭57−156304号公報に記載されているよう
に、金属水素化物を充填した容器内に粗製水素ガ
スを所定の加圧下に充填し、金属水素化物に水素
ガスを選択的に吸蔵させた後、金属水素化物から
水素を一部放出させ、容器内に金属水素化物に吸
蔵されないで残存する不純物ガスをこの水素と共
に容器からパージさせることにより除去し、この
後に金属水素化物の有する水素平衡分解圧で水素
を放出させて、精製水素ガスを得るものである。

この方法によれば、極めて高純度の精製水素ガ
スを容易に得ることができるが、反面、容器内に
供給した水素ガスの５〜30％がパージガスとして
失われるので、精製水素ガスの収率が低いうえ
に、精製コストが高価となる問題を有する。

（発明の目的）本発明は金属水素化物を用いる水素ガス精製に
おける上記した問題を解決するためになされたも
のであつて、パージガスを予備精製し、これを粗
製水素ガスとして再利用することにより、金属水
素化物による水素ガス精製の収率を高めると共
に、そのコストの低減を可能とする水素ガス精製
装置を提供することを目的とする。

（発明の構成）本発明の水素ガス精製装置は、 (a) 水素を吸蔵、放出し得る金属水素化物を充填
した水素ガス精製容器と、 (b) この水素ガス精製容器から放出される不純物
ガスを含むパージガスを貯蔵するパージガス貯
蔵容器、 (c) このパージガス貯蔵容器からのパージガス中
の不純物ガスを除去するパージガス予備精製
器、及び (d) パージガスを前記粗製水素ガスとほぼ同じ圧
力に高めるパージガス昇圧器を備え、水素ガス精製容器、パージガス貯蔵容器、パー
ジガス予備精製器、及びパージガス昇圧器がこの
順に連結されて、パージ予備精製器からパージガ
ス昇圧器にパージガスが送入されるようになさ
れ、パージガス昇圧器を経由したパージガスを粗
製水素ガスに合流させるようにしたことを特徴と
する水素ガス精製装置。

第１図は本発明の装置の一例を示す。

それぞれ金属水素化物を充填した第１及び第２
の水素ガス精製容器１及び２は、その入口側で分
岐管１５にて粗製水素ガス供給管１４と並列に接
続され、この管１４により粗製水素ガスが容器１
及び２に交互に供給され、また、出口側で分岐管
１６により精製水素ガス導出管１７とパージガス
導出管１８とに接続されて、精製水素ガス及びパ
ージガスがそれぞれ交互に各容器からこれら精製
水素ガス導出管１７及びパージガス導出管１８に
送り出される。

パージガス導出管１８は分岐管１９によりそれ
ぞれパージガス貯蔵容器としてのパージガスリザ
ーバタンク５及び６に接続され、水素ガス精製容
器からのパージガスは一方のリザーバタンクに貯
蔵され、所定圧力に達したとき、管２０を経て、
パージガス予備精製器７又は８に導かれる。図示
した実施例においては、パージガスリザーバタン
クはパージガス導出管に並列に接続されており、
一方のリザーバタンクからパージガスが予備精製
器に送られている間、水素ガス精製容器からのパ
ージガスは他方のリザーバタンクに供給され、所
定の圧力に達するまで貯蔵される。

上記した予備精製器７及び８は、例えば、吸着
剤を充填した吸着器や気体分離膜を備えた膜分離
器であつて、パージガス中の不純物ガスを除去
し、その純度を前記粗製水素ガスとほぼ同等にす
る。図示した実施例においては、予備精製器も並
列に２段に構成されており、一方がパージガスを
予備精製する間に、他方の装置は例えば再生に付
される。

この予備精製器は管２３によりパージガス貯蔵
昇圧容器９又は１０に接続されている。図示した
実施例においては、各貯蔵昇圧容器は、それぞれ
金属水素化物を充填した容器からなり、上検記の
ように予備精製されたパージガスを吸蔵し、放出
するために、内部に所定の温度の熱媒が循環され
る熱媒回路１１及び１２をそれぞれ有する。即
ち、金属水素化物は、予備精製されたパージガス
の所定量を所定の温度で吸蔵し、次いで、熱媒回
路によつて所定温度に加熱されることにより、パ
ージガスを粗製水素ガスとほぼ同じ圧力にて放出
する。このパージガスが粗製水素ガスに合流され
る。尚、パージガスの昇圧にはコンプレツサーを
用いてもよい。

上記の装置の作動を説明する。尚、簡単のため
に、当初、すべての弁は閉じられているものとす
る。

粗製水素ガスを粗製水素ガス供給管１４を経
て、開閉制御される弁３２及び３３により所定の
圧力で第１及び第２の水素ガス精製容器１及び２
に交互に供給すると、例えば、金属水素化物は所
定の温度と圧力で水素を吸蔵し、不純物ガスは金
属水素化物に吸蔵されないで容器内に滞留する。
そこで、金属水素化物による吸蔵が完了した後、
粗製水素ガス供給弁３１を閉じ、弁３４及び３７
を開いて不純物ガスをこの第１の容器１からパー
ジガスとして排出し、管１８を経て、一方のパー
ジガスリザーバタンク５に送入する。このように
して、水素ガス精製容器１からのパージガスの終
了後、弁３７を閉じ、弁３６を開けて、容器１内
の金属水素化物から水素を放出させ、これを精製
水素ガスとして精製水素ガス導出管１７より得
る。精製水素ガス容器を２以上並列して設置する
ことにより、各容器から交互に精製水素ガスを得
ることができると共に、パージガスリザーバタン
ク５にはパージガスが蓄積される。

パージガスリザーバタンク内のパージガス圧力
が所定値に達したとき、弁３９，４１，４３及び
４６を開け、管２０によりこのパージガスを一方
のパージガス予備精製器７に送入して、不純物ガ
スを除去した後、一方のパージガス貯蔵昇圧容器
１０に送入する。この容器においては、金属水素
化物に所定量のパージガスを吸蔵させた後、内蔵
された熱媒回路１２にて金属水素化物を所定の温
度に加熱し、弁４９及び５０を開けて、パージガ
スを所定の圧力に高めて放出させ、管２６により
前記精製水素ガス供給管１４中の粗製水素ガスに
合流させる。

尚、図示した実施例においては、リザーバタン
クをパージガス貯蔵容器として用いているが、金
属水素化物を充填した容器をパージガス貯蔵容器
として用い、所定量のパージガスを吸蔵させても
よい。また、反対にパージガス貯蔵昇圧容器とし
てリザーバタンクを用いることができる。更に、
必要に応じて、水素ガス精製容器からパージガス
放出させるに際して、金属水素化物を所定の温度
に加熱し、パージガスを所定の圧力で放出させる
こともできる。

（発明の効果）以上のようにして、本発明の装置によれば、水
素ガス精製容器から放出される不純物ガスを含む
パージガスを予備精製し、その圧力を粗製水素ガ
スとほぼ同じ圧力に高めて、これに合流させ、再
び、水素ガス精製容器に送入するので、精製水素
ガスの収率が高く、従つて、その精製コストも低
減する。

以下に実施例を挙げて本発明を説明する。

（実施例）図示した装置において、第１及び第２の水素ガ
ス精製容器に金属水素化物としてLaNi_5.0を3.5℃
ずつ充填すると共に、各容器をそれぞれ熱媒回路
によつて50℃に保持しながら、各容器の入口弁及
び出口弁の開閉を制御して、水素99モル％、メタ
ン１モル％からなる粗製水素ガスを粗製水素ガス
供給管から９気圧の圧力にて交互に各容器に供給
した。尚、各容器における水素ガスの吸蔵、パー
ジガス放出及び精製水素ガス放出の１サイクルに
要する時間は15分であつた。

各容器において水素ガスの吸蔵が完了した後、
吸蔵水素量の10％をパージし、残余を精製水素ガ
スとして精製水素ガス導出管に放出させた。この
ようにして、各容器から交互に純度99.99モル％
の精製水素ガスを得た。その取得速度は2Nm³／
時であつた。

各容器から交互にパージガスを放出させて、一
方のパージガスリザーバタンクに送入した。パー
ジガスの水素純度は平均で90モル％であつた。リ
ザーバタンクにおけるパージガスの圧力が3.5気
圧に達したとき、このパージガスをパージガス予
備精製装置としての一方の吸着器に送入し、不純
物であるメタンガスを吸着除去して、水素純度約
99モル％まで精製した。

次いで、金属水素化物としてLaNi_4.85Al_0.150.5
Kgずつ充填したパージガス貯蔵昇圧器に上記予備
精製したパージガスを導入し、所定量を貯蔵した
後、熱媒回路によつて金属水素化物を90℃に加熱
し、パージガスを９気圧の圧力に昇圧し、管によ
り粗製水素ガス供給管に送り出した。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法を実施するのに好適な装置
構成の例を示す。１，２…水素ガス精製容器、３，４…熱媒回
路、５，６…パージガスリザーバタンク、７，８
…パージガス予備精製装置、９，１０…パージガ
ス貯蔵昇圧容器、１１，１２…熱媒回路、１４…
粗製水素ガス供給管、１７…精製水素ガス導出
管、１８…パージガス導出管。

Claims

【特許請求の範囲】１ (a) 水素を吸蔵、放出し得る金属水素化物を
充填した水素ガス精製容器と、 (b) この水素ガス精製容器から放出される不純物
ガスを含むパージガスを貯蔵するパージガス貯
蔵容器、 (c) このパージガス貯蔵容器からのパージガス中
の不純物ガスを除去するパージガス予備精製
器、及び、 (d) パージガスを前記粗製水素ガスとほぼ同じ圧
力に高めるパージガス昇圧器を備え、水素ガス精製容器、パージガス貯蔵容器、パー
ジガス予備精製器、及びパージガス昇圧器がこの
順に連結されて、パージ予備精製器からパージガ
ス昇圧器にパージガスが送入されるようになさ
れ、パージガス昇圧器を経由したパージガスを粗製
水素ガスに合流させるようにしたことを特徴とす
る水素ガス精製装置。