JPS586687B2 - アンモニア製造方法 - Google Patents
アンモニア製造方法Info
- Publication number
- JPS586687B2 JPS586687B2 JP53128160A JP12816078A JPS586687B2 JP S586687 B2 JPS586687 B2 JP S586687B2 JP 53128160 A JP53128160 A JP 53128160A JP 12816078 A JP12816078 A JP 12816078A JP S586687 B2 JPS586687 B2 JP S586687B2
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- water
- hydrogen
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアンモニア製造方法に関する。
従来のアンモニア合成プラントでは水素製造のための電
解プラント用水として、高純度かつ高圧の水を十分に得
ることが比較的困難であり、電解プラント用水の造水、
加圧および加熱のための装置が必要であった。
解プラント用水として、高純度かつ高圧の水を十分に得
ることが比較的困難であり、電解プラント用水の造水、
加圧および加熱のための装置が必要であった。
そこで本発明はかかる問題点を解消したアンモニア製造
方法を提供するものであって、その特徴とするところは
、電気分解により得られた水素をボイラ５にて水素リッ
チの状態で燃焼させ、それによって得られた燃焼ガスＧ
を冷却器９において冷却した後、気水分離器１０におい
て水分を除去する。
方法を提供するものであって、その特徴とするところは
、電気分解により得られた水素をボイラ５にて水素リッ
チの状態で燃焼させ、それによって得られた燃焼ガスＧ
を冷却器９において冷却した後、気水分離器１０におい
て水分を除去する。
次にその除去された水分を脱気器１１に送り、また燃焼
ガスＧをコンプレツサ１３に送って加圧した後、電気分
解により得られた水素を混合させ、混合ガスを形成する
。
ガスＧをコンプレツサ１３に送って加圧した後、電気分
解により得られた水素を混合させ、混合ガスを形成する
。
この混合ガスを合成塔１５の触媒層１６に通す。
前記脱気器１１から取出した水をボイラ５内に通して蒸
気を発生させ、その蒸気を上記合成塔１５に供給し、混
合ガスと合流させ、減圧させる。
気を発生させ、その蒸気を上記合成塔１５に供給し、混
合ガスと合流させ、減圧させる。
次にその減圧した混合ガスを復水器２８において冷却し
た後、気水分離器３０において未反応の窒素および水素
とアンモニア水とに分離する。
た後、気水分離器３０において未反応の窒素および水素
とアンモニア水とに分離する。
次にそのアンモニア水をアンモニアストリツパ４６に送
って加熱し、これによって得られたアンモニアガスをア
ンモニアコンデンサ４７で液化し、液体アンモニアを得
ることにあり、この構成によれば、電解用水をボイラ給
水より得ているため、高純度かつ高圧の水が十分に得ら
れる。
って加熱し、これによって得られたアンモニアガスをア
ンモニアコンデンサ４７で液化し、液体アンモニアを得
ることにあり、この構成によれば、電解用水をボイラ給
水より得ているため、高純度かつ高圧の水が十分に得ら
れる。
したがって、加圧電解法により高効率の水の電解が可能
であり、また電解プラント用水の造水、加圧および加熱
のための装置が一切、不要である。
であり、また電解プラント用水の造水、加圧および加熱
のための装置が一切、不要である。
以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。
すなわち水素Ｈ２を、フィルタ２を通した空気３と共に
バーナ４からボイラ５に供給して水素リッチの状態で水
素ガスを燃焼させる。
バーナ４からボイラ５に供給して水素リッチの状態で水
素ガスを燃焼させる。
このボイラ５にて発生した燃焼ガスＧは、開閉フランジ
部６と第１バルブ７を通ったのち、冷却水３が供給され
る冷却器９において冷却され、そして気水分離器１０に
おいて水分が除去される。
部６と第１バルブ７を通ったのち、冷却水３が供給され
る冷却器９において冷却され、そして気水分離器１０に
おいて水分が除去される。
こ５で除去された水（Ｈ２０）は脱気器１１に送られ、
また燃焼ガスＧはコンプレツサ１３に送られる。
また燃焼ガスＧはコンプレツサ１３に送られる。
コンプレツサ１３に入った燃焼ガスＧ中には窒素および
水素ガスが含まれる（水素リッチのため酸素はゼロ）前
記脱気器１１から給水ポンプ１７により取出された水（
Ｈ２０）はボイラ５内のエコノマイザ１８において加熱
され、それにより発生した蒸気Ｖが第１制御バルブ２１
を介して合成塔１５に供給される。
水素ガスが含まれる（水素リッチのため酸素はゼロ）前
記脱気器１１から給水ポンプ１７により取出された水（
Ｈ２０）はボイラ５内のエコノマイザ１８において加熱
され、それにより発生した蒸気Ｖが第１制御バルブ２１
を介して合成塔１５に供給される。
エコノマイザ１８で加熱されたボイラ給水の一部を第３
制御バルブ３５を介して取出しライン３６に取出し、こ
れを電解槽３７に供給する。
制御バルブ３５を介して取出しライン３６に取出し、こ
れを電解槽３７に供給する。
電解槽３７は陽極板３８と陰極板３９とが配設され、電
極板３８．３９には電力Ａが整流器４０を介して供給さ
れる。
極板３８．３９には電力Ａが整流器４０を介して供給さ
れる。
この電解槽３７における電気分解によって発生した水素
Ｈ２は、前記ボイラ５に送られ、またコンプレツサ４１
を介して昇圧後、前記コンプレツサ１３にて加圧された
燃焼ガスＧに合流され、この混合ガスは第２バルブ１４
を介して合成塔１５内に送られ、触媒層１６を通過後、
蒸気■と合流する。
Ｈ２は、前記ボイラ５に送られ、またコンプレツサ４１
を介して昇圧後、前記コンプレツサ１３にて加圧された
燃焼ガスＧに合流され、この混合ガスは第２バルブ１４
を介して合成塔１５内に送られ、触媒層１６を通過後、
蒸気■と合流する。
合成塔１５を出るガス中には、アンモニア、未反応の窒
素および水素、十分過熱された水蒸気が含まれる。
素および水素、十分過熱された水蒸気が含まれる。
前記ボイラ５の出口にて蒸気は既に過熱状態になってい
るが、合成塔１５内で反応熱を吸収し、過熱度は更に高
められる。
るが、合成塔１５内で反応熱を吸収し、過熱度は更に高
められる。
また蒸気Ｖの一部は、第２制御バルブ２２を有する第１
バイパスラインを流れ、以って合成塔１５の温度制御を
可能とする。
バイパスラインを流れ、以って合成塔１５の温度制御を
可能とする。
このバイパスラインの蒸気Ｖは、合成塔１５を出た混合
ガスと合流し、タービン２５に送り込まれて該タービン
２５の作動流体となり、発電機２６により動力が取出さ
れる。
ガスと合流し、タービン２５に送り込まれて該タービン
２５の作動流体となり、発電機２６により動力が取出さ
れる。
これにより減圧された混合ガスは冷却水２７が供給され
る復水器２８において冷却され、そして第３バルブ２９
を通ったのち気水分離器３０に入る。
る復水器２８において冷却され、そして第３バルブ２９
を通ったのち気水分離器３０に入る。
ここで、未反応の窒素および水素と、アンモニアおよび
水が分離される（アンモニアの水に対する溶解度は極め
て大きく、常温常圧状態ではアンモニア水の形でほぼ１
ｏｏ％水に溶解しているため、窒素および水素ガスと容
易に分離が可能である）。
水が分離される（アンモニアの水に対する溶解度は極め
て大きく、常温常圧状態ではアンモニア水の形でほぼ１
ｏｏ％水に溶解しているため、窒素および水素ガスと容
易に分離が可能である）。
分離された窒素および水素ガスはリサイクルコンブレツ
サ３１にて昇圧され、合成塔１５へ戻される。
サ３１にて昇圧され、合成塔１５へ戻される。
気水分離器３０を出たアンモニア水はアンモニア゛スト
リツパ４６に送らレ、コこで加熱されてアンモニアガス
と水に分離される。
リツパ４６に送らレ、コこで加熱されてアンモニアガス
と水に分離される。
このアンモニアストリツパ４６を出たアンモニアガスは
アンモニアコンデンサ４７にて液化され、液体アンモニ
アとなってストレージタンクへ送ラれる。
アンモニアコンデンサ４７にて液化され、液体アンモニ
アとなってストレージタンクへ送ラれる。
またアンモニアを除去された水（Ｈ２０）は脱気器１１
へ戻され、ボイラ水の一部となる。
へ戻され、ボイラ水の一部となる。
このようなアンモニア合成プラントに前述した水素製造
ラインが組込まれ、それにより得た水素Ｈ２をバーナ４
用および混合ガス用として使用する。
ラインが組込まれ、それにより得た水素Ｈ２をバーナ４
用および混合ガス用として使用する。
なお４５は第５バルブ４４を有する第３バイパスライン
である。
である。
次に本プロセスをＩＯＯＯＴ／Ｄアンモニアプラントに
適用して計算した結果を第２図に示す。
適用して計算した結果を第２図に示す。
０ アンモニア合成プロセスにおける反応式および仮定
条件 アンモニア収率 ２０係 リサイクルラインのパージ な し 合成塔の運転条件 ４９０ｋｇ／ｃｍ２〜ＧＸ４５０℃
Ｏ パワープラント側の仮定条件 ボイラ蒸気条件 ５００ｋｇ／ｃｍ２ＧＸ３６０℃（ボ
イラ出口） ボイラ給水温度 ５２０ｋｇ／ｃｍ２ＧＸ１２０℃電解
槽への分岐点での ボイラ水温度 １５０℃ ボイラ燃料過剰率 １．５ ボイラ効率 ９２係（低位基準） パワープラントとしての熱効率 ３５係 ０ 電解プロセスにおける仮定条件 電解槽の電力消費率 ４ｋＷ／Ｈ２Ｎｍ３／ｈアンモニ
ア合成プラントにて発生し、電解用水として使用可能な
水量は、ｌｉｔ／ｈである。
条件 アンモニア収率 ２０係 リサイクルラインのパージ な し 合成塔の運転条件 ４９０ｋｇ／ｃｍ２〜ＧＸ４５０℃
Ｏ パワープラント側の仮定条件 ボイラ蒸気条件 ５００ｋｇ／ｃｍ２ＧＸ３６０℃（ボ
イラ出口） ボイラ給水温度 ５２０ｋｇ／ｃｍ２ＧＸ１２０℃電解
槽への分岐点での ボイラ水温度 １５０℃ ボイラ燃料過剰率 １．５ ボイラ効率 ９２係（低位基準） パワープラントとしての熱効率 ３５係 ０ 電解プロセスにおける仮定条件 電解槽の電力消費率 ４ｋＷ／Ｈ２Ｎｍ３／ｈアンモニ
ア合成プラントにて発生し、電解用水として使用可能な
水量は、ｌｉｔ／ｈである。
したがって電解用水所要量の１４％が、理論上では供給
可能である。
可能である。
なお化石燃料を使用することなく原料用水素および窒素
が製造できる。
が製造できる。
さらに所要電力を水力発電、地熱発電などによりまかな
う形とすれば、完全な省資源形プロセスとすることがで
き、極めて有利である。
う形とすれば、完全な省資源形プロセスとすることがで
き、極めて有利である。
電解槽３７での電解効率は、高圧とする程有利となるが
、反面、機器の製作コストが上昇するため、現時点では
３０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ程度が上限と考えられる。
、反面、機器の製作コストが上昇するため、現時点では
３０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ程度が上限と考えられる。
以上述べたように本発明によると次のような効果を期待
できる。
できる。
Ｏ 電解用水をボイラ給水より得ているため、高純度か
つ高圧の水が十分に得られる。
つ高圧の水が十分に得られる。
したがって、加圧電解法により高効率の水の電解が可能
である。
である。
Ｏ 前項の結果、電解プラント用水の造水、加圧および
加熱のための装置が一切、不要となる。
加熱のための装置が一切、不要となる。
Ｏ 水素ガス製造ラインを高圧下で運転することが可能
さなるため、合成塔へ送る水素ガスの加圧がわずかで済
み、原料ガス加圧用コンプレツサのコストおよび所要動
力を低減できる。
さなるため、合成塔へ送る水素ガスの加圧がわずかで済
み、原料ガス加圧用コンプレツサのコストおよび所要動
力を低減できる。
Ｏ 製造される水素ガスは水の電気分解によるものであ
るため、不純物が全くない。
るため、不純物が全くない。
したがって合成ガスの収率も従来方式に比べて著しく増
加する。
加する。
Ｏ アンモニア合成プラントにて発生する水を電解用水
の一部として使用できるため、外部からの電解用水の供
給量を減らすことができる。
の一部として使用できるため、外部からの電解用水の供
給量を減らすことができる。
０ 水を電気分解しているため、高圧の純酸素が多量に
得られ、この副生酸素は他の各種プラントに供給可能で
ある。
得られ、この副生酸素は他の各種プラントに供給可能で
ある。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図はアンモニア製
造態勢でのフローシ一ト、第２図は同マテリアルバラン
スシートである。 ５・・・・・・ボイラ、１５・・・・・・合成塔、１６
・・・・・・触媒層、２５・・・・・・タービン、３６
・・・・・・取出しライン、３７・・・・・・電解槽、
４０・・・・・・整流器、４６・・・・・・アンモニア
ストリツパ、Ｈ２・・・・・・水素。
造態勢でのフローシ一ト、第２図は同マテリアルバラン
スシートである。 ５・・・・・・ボイラ、１５・・・・・・合成塔、１６
・・・・・・触媒層、２５・・・・・・タービン、３６
・・・・・・取出しライン、３７・・・・・・電解槽、
４０・・・・・・整流器、４６・・・・・・アンモニア
ストリツパ、Ｈ２・・・・・・水素。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電気分解により得られた水素をボイラ５にて水素リ
ッチの状態で燃焼させ、それによって得られた燃焼ガス
Ｇを冷却器９において冷却した後、気水分離器１０にお
いて水分を除去する。 次にその除去された水分を脱気器１１に送り、また燃焼
ガスＧをコンプレツサ１３に送って加圧した後、電気分
解により得られた水素を混合させ、混合ガスを形成する
。 この混合ガスを合成塔１５の触媒層１６に通す。 前記脱気器１１から取出した水をボイラ５内に通して蒸
気を発生させ、その蒸気を上記合成塔１５に供給し、混
合ガスと合流させ、減圧させる。 次にその減圧した混合ガスを復水器２８において冷却し
た後、気水分離器３０において未反応の窒素および水素
とアンモニア水とに分離する。 次にそのアンモニア水をアンモニアストリツパ４６に送
って加熱し、これによって得られたアンモニアガスをア
ンモニアコンデンサ４７で液化し、液体アンモニアを得
ることを特徴とするアンモニア製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53128160A JPS586687B2 (ja) | 1978-10-17 | 1978-10-17 | アンモニア製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53128160A JPS586687B2 (ja) | 1978-10-17 | 1978-10-17 | アンモニア製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3995682A Division JPS6046100B2 (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | メタノ−ル製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5554580A JPS5554580A (en) | 1980-04-21 |
| JPS586687B2 true JPS586687B2 (ja) | 1983-02-05 |
Family
ID=14977862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53128160A Expired JPS586687B2 (ja) | 1978-10-17 | 1978-10-17 | アンモニア製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS586687B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104419945A (zh) * | 2013-08-28 | 2015-03-18 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种电解氨制备氢气的方法及装置 |
| PE20211335A1 (es) | 2017-10-11 | 2021-07-26 | Haldor Topsoe As | Un metodo para generar gas de sintesis para la produccion de amoniaco |
-
1978
- 1978-10-17 JP JP53128160A patent/JPS586687B2/ja not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| INDUSTRIAL ELECTROCHEMICAL PROCESSES=1971 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5554580A (en) | 1980-04-21 |
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