JPH0565518A - 液体水素、液化炭酸ガス及びドライアイスの製造方法 - Google Patents

液体水素、液化炭酸ガス及びドライアイスの製造方法

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JPH0565518A
JPH0565518A JP3227831A JP22783191A JPH0565518A JP H0565518 A JPH0565518 A JP H0565518A JP 3227831 A JP3227831 A JP 3227831A JP 22783191 A JP22783191 A JP 22783191A JP H0565518 A JPH0565518 A JP H0565518A
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宏 板谷
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整司 田口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】熱源及び原料源として高炉ガスを用い液体水
素、液化炭酸ガス及びドライアイスを製造する。 【構成】水素吸蔵合金の水素発生と吸収のサイクルを形
成した水素ガス圧縮部１０に高炉排ガスを導き５気圧の
水素ガス３を製造して液体水素製造部２０に送る。液体
水素製造部２０では水素ガス３を冷却しその一部を断熱
膨張させて液化すると共に、大部分を膨張タービンで膨
張させて低湿化し、導入水素ガス３と熱交換させて、水
素ガス４を排出する。水素タンク９から液化した水素ガ
スに見合う水素を補給する。液化炭酸製造部３０に高炉
排ガスの一部５を導入して圧縮し、液体水素製造部２０
から排出した−７０℃の水素ガス７と熱交換させてＣＯ
2 を液化し、Ｈ2 、ＣＯ、Ｎ2 は排ガス６として放出す
る。液化炭酸の一部は降圧してドライアイスとし冷凍庫
４０に貯蔵する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱源及び原料源として高
炉ガスを用い液体水素、液化炭酸ガス及びドライアイス
を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまで液体水素を製造する方法は図７
に示すように水１０１とメタノール１０２を加熱炉１０
３で加熱して反応器１０４で反応させ、Ｈ2 、ＣＯ、Ｃ
Ｏ2 の混合ガスを製造する。次にこのガスを水素ガス分
離精製装置１０５に導入して高純度水素ガスを製造す
る。この高純度水素ガスを、冷却機１０４に導入して冷
却後、断熱膨張により水素を液化する。この冷却機１０
６はヘリウム冷却系１０７を備える。このヘリウム冷却
系１０７ではヘリウムガスを電動コンプレッサにより昇
圧した後、膨張タービンで膨張仕事をさせてヘリウムガ
スそのものの温度を下げており、精製した低温のヘリウ
ムガスと水素とを熱交換させて水素ガスを冷却し、液化
水素ガス１０８とする。この方法では水素ガスやヘリウ
ムガスを高圧にするために、電動コンプレッサを使用す
るので多量の電力を消費していた。
【０００３】一方、液化炭酸ガスは図８に示すように、
原料炭酸ガス１１１をブロワ１１２で昇圧して洗浄塔１
１３で洗浄し、電動コンプレッサ１１４で高圧にした
後、脱臭、脱湿後、冷却液化器１１５で冷却、液化し精
製装置を経て液体炭酸１１６とする。この場合にもコン
プレッサ１１４に多大な電力を使用し、また冷却液化器
１１５の冷媒の冷却のため多大な電力を消費していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】地球環境問題、特に省
エネルギーの観点から電力消費量を極力低下させ、従来
有効に利用されずに廃棄されていた低温の排熱あるいは
熱源及び原料源、例えば高炉ガスを有効に利用して液化
水素を製造するとともに冷却用媒体として有効利用でき
る液化炭酸ガスあるいはドライアイスを製造する方法を
提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は排熱源として高
炉ガスを用いて水素吸蔵合金の水素発生と水素吸収のサ
イクルを形成し、このサイクル内に水素膨張タービンを
組込み断熱膨張により水素を液化すると共に得られた低
温の液体水素と低温の気体水素の一部を冷媒として用い
て高炉ガスの炭酸ガスを液体及び／又は固体状態で回収
することを特徴とする液体水素、液化炭酸ガス、ドライ
アイスの製造方法である。
【０００６】本発明者らの一部は既に水素吸蔵合金を水
素圧縮器に利用する方法を提案した（特開平３−１１１
６６８号公報）。本発明はこの発明を発展させたもの
で、高炉ガスを用いて水素吸蔵合金の水素発生を水素吸
収のサイクルを構成させ、このサイクル内に水素膨張タ
ービンを組込み断熱膨張により水素を液化すると共に得
られた低温の液体水素と低温の気体水素の一部を冷媒と
して用いて高炉ガス中の炭酸ガスを液体状態及び又は固
体状態で回収することを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明によれば低温の高炉ガスを用いて水素吸
蔵合金から高圧の水素を発生させ、この高圧水素を断熱
膨張させることにより水素を冷却液化するとともに、得
られた低温の水素の一部を冷媒として使用することによ
り高炉ガス中の炭酸ガスを液化炭酸及び又はドライアイ
スとして回収し、従来有効に利用できずに廃棄されてい
た低温排熱の有効利用を達成し、液体水素、液化炭酸ガ
ス、ドライアイスを同時に製造する。
【０００８】
【実施例】以下、図面に基づき説明する。図１は本発明
の全体プロセス構成を示し、図２、図３、図４はそれぞ
れこのプロセスを構成する水素ガス圧縮部１０、液体水
素製造部２０、液化炭酸製造部３０の３つのシステムを
示している。 （１）まず、水素ガス圧縮部１０の運転について説明す
る。ポンプ１４で昇圧した水を熱交換器１１で１２０℃
の高炉排ガス１と熱交換させて９５℃に加熱後、水素吸
蔵合金容器１２に流し７気圧の水素を発生させた。この
とき水素吸蔵合金容器１３にはポンプ１５で昇圧した２
０℃の冷却水を流し１．８気圧で液体水素製造部からの
戻り水素を水素タンク９から補給し、水素を吸蔵させ
た。このとき加熱媒体の流れ方向Ｑ、冷却媒体の流れ方
向Ｒ、液体水素製造部への高圧水素の供給方向Ｈ、液体
水素製造部からの戻り水素Ｌの流れ方向は、図５に示す
方向に流れるように４方弁１６、１７、３方弁１８、１
９を調節した。次に水素吸蔵合金容器１からの発生水素
の圧力が６．９５気圧まで低下した時点で、４方向弁１
６、１７と３方弁１８、１９をそれぞれ図６に示す流れ
方向となるように変更し、水素吸蔵合金容器１３からは
７気圧の水素を発生させ、水素吸蔵合金容器１２では
１．８気圧で水素を吸蔵させた。このサイクル操作を繰
返し、常に５気圧の水素を液体水素製造部に供給した。
なお、水素タンク９からは液化した水素を埋め合わせる
だけの水素ガス４を補給した。 （２）次に液体水素製造部２０の運転について図３によ
って説明する。水素ガス圧縮部１０で発生させた水素ガ
ス３を予冷熱交換器２１で−１８９℃に冷却後、流調弁
２５を調整して冷却水素の約１５％を深冷熱交換器２２
に導き、−２０５℃まで冷却後膨張弁２６で断熱膨張さ
せて−２５３°まで冷却して液化させ液体水素２７とし
た。残りの８５％の水素は膨張タービン２３で１．９気
圧まで膨張させて−２１９℃まで低下させた後、深冷熱
交換器２２に導き深冷熱交換器２２の冷媒として使用し
た。また深冷熱交換器２２には液化水素２７の一部を流
し、深冷熱交換器２２の冷却を強化した。また、予冷却
熱交換器２１の能力を十分発揮させるための水素吸蔵合
金からの高圧水素発生量の７％以下の液体水素をバイパ
ス２８を通して流調弁２４により調整して予冷熱交換器
２１に流した。これは気体に比べ熱容量の大きな液体を
流し、さらに水素の気化熱を冷媒として利用し予冷熱交
換器２１を小型化可能とするものである。 （３）次に液化炭酸製造部３０の運転について図４によ
って説明する。水素ガス圧縮部の熱交換器１１を通って
３０℃近くまで冷却された高炉排ガスの一部５を調整弁
でその流量を調節しながら圧縮器３２で１０気圧まで昇
圧後、第１冷却器３１で−２５℃まで冷却した。
【０００９】流体水素製造部の予冷熱交換器２１から出
てきた−７０℃の水素の１部７を流調弁を使って流量を
調整して流しながら第２冷却器３４で排ガス５をさらに
−５０℃まで冷却し、排ガス５中のＣＯ2 を液化し第１
液化炭酸貯蔵容器３５に貯蔵する。このとき排ガス中の
Ｈ2 、ＣＯ、Ｎ2 などの液化していないガスは第１冷却
器３１の冷媒として使用し排ガス６として高炉排ガス２
（図１参照）のラインに戻した。また、第１液化炭酸貯
蔵容器３５から、流調弁３６を経て第２液化炭酸貯蔵容
器３７に導き、第２液化炭酸貯蔵容器３７で放散弁３８
を開き、減圧すると共に液化炭酸の気化熱を利用して液
化炭酸自身を冷却してドライアイスを製造し、冷凍倉庫
４０に貯蔵する。
【００１０】なお、本実施例ではＣＯ2 源として高炉排
ガスを用いているが、従来使用されている純度の高い炭
酸ガスを用いることができることは当然である。また、
本実施例では低温排熱源として高炉排ガスを用いている
が、通常の燃焼炉の排ガスを用いることもできる。
【００１１】
【発明の効果】本発明では低温排熱を用いて水素を圧縮
することができるため、低温排熱を有効利用することが
でき、さらに従来大気中に放散されていたＣＯ2 を液
化、固体化することにより、これも有効活用することが
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体プロセス構成を示すブロック図で
ある。
【図２】水素ガス圧縮部のフローシートである。
【図３】液体水素製造部のフローシートである。
【図４】液化炭酸製造部のフローシートである。
【図５】水素ガス圧縮部の熱媒体と水素ガスの流れ方向
の説明図である。
【図６】水素ガス圧縮部の熱媒体と水素ガスの流れ方向
の説明図である。
【図７】従来の液体水素製造工程の例である。
【図８】従来の液体炭酸製造工程の例である。
【符号の説明】
１、２ 高炉排ガス ３、４ 水素ガス ５、６ 排ガス ７、８ 水素ガス ９ 水素タンク １０ 水素ガス圧縮部 １１ 熱交換器 １２、１３ 水素吸蔵合金容器 １４、１５ ポンプ １６、１７ ４方弁 １８、１９ ３方弁 ２０ 液体水素製造部 ２１ 予冷熱交換器 ２２ 深冷熱交換器 ２３ 膨張タービン ２４、２５ 流調弁 ２６ 膨張弁 ２７ 液体水素 ２８ バイパス ３０ 液化炭酸製造部 ３１ 第１冷却器 ３２ 圧縮機 ３４ 第２冷却器 ３５ 第１液化炭酸貯蔵容器 ３６ 流調弁 ３７ 第２液化炭酸貯蔵容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２５Ｊ 1/00 Ｄ 8925−4Ｄ Ｆ２７Ｄ 17/00 １０１ Ｚ 8825−4Ｋ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】排熱源として高炉ガスを用いて水素吸蔵合
    金の水素発生と水素吸収のサイクルを形成し、このサイ
    クル内に水素膨張タービンを組込み断熱膨張により水素
    を液化すると共に、得られた低温の液体水素と低温の気
    体水素の一部を冷媒として用いて高炉ガスの炭酸ガスを
    液体及び／又は固体状態で回収することを特徴とする液
    体水素、液化炭酸ガス及びドライアイスの製造方法。
JP3227831A 1991-09-09 1991-09-09 液体水素、液化炭酸ガス及びドライアイスの製造方法 Withdrawn JPH0565518A (ja)

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