JPS59203702A - 水素の製造法 - Google Patents

水素の製造法

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JPS59203702A
JPS59203702A JP7762683A JP7762683A JPS59203702A JP S59203702 A JPS59203702 A JP S59203702A JP 7762683 A JP7762683 A JP 7762683A JP 7762683 A JP7762683 A JP 7762683A JP S59203702 A JPS59203702 A JP S59203702A
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JP
Japan
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decomposition
methanol
gas
hydrogen
reaction
Prior art date
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Pending
Application number
JP7762683A
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English (en)
Inventor
Yoshio Miyairi
宮入 嘉夫
Kazumi Suzuki
鈴木 一巳
Katsumi Takemoto
竹本 克己
Kazuo Arai
新居 和男
Tetsuya Imai
哲也 今井
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はメタノール分解による水素の製造法に関するも
のである。産業上応用できる分野としては、水素製造プ
ラント例えば液体水素製造プラント、燃料電池用水素製
造プラント、核燃料焼結、金属精錬および半導体工業向
は還元用水素製造プラント、および油脂及び食品工業向
は水添用水素製造プラント等である。
(従来技術) メタノールを原料とする水素ガス製造方法には、従来法
として以下の2法がある。
(1)  メタノールの水蒸気改質法 この方法は次の反応を用いて水素を製造する方法である
CH,OH+H20−m−→   5H2+O0211
kcal/x9ノー1しlclしく吸熱反応) 1モルのメタノールから3モルの水素カ生成され、後述
の分解法に比べ水素収率が高(理論上は好ましい方法と
考えられるが、実際に上記反応を完全に行わすには、化
学量論量の2〜5倍、通常4〜5倍の水蒸気を必要とす
る。又、製造工程に於ては上記反応の後この過剰の水蒸
気を凝縮して回収し、再び上記反応条件である約40D
Cまで昇温して水蒸気に転換する。このために、大量の
水蒸気転換エネルギーを消費するという欠点がある。
(2)  メタノールの分解法 この方法は次の反応を用いて水素を製造する方法である
OHOH−−一→ 2H2+GO22kcal/メタノ
一ル1モル(吸熱反応) 1モルのメタノールから2モルの水素が生成され、上述
(1)の水蒸気改質法より水素収率は低い。しかしなが
ら後段の水素の純度を高める工程で分離されるCO等可
燃性ガスを上記分解反応の熱源として有効活用しうるが
、該可燃性ガスは多量に発生するため、有効活用しても
更に余剰分が発生する。したがってこの方法では結果的
に原料メタノールの消費を増大させてしまうこと釦なり
、原料メタ゛ノールの損失が大きいという欠点がある。
(発明の目的) 本発明は、上記(1)(2)の如き従来法の欠点を排除
し、エネルギー消費量及びプロセスメタノールの投入量
が少ない簡便かつ経済的な水素ガス製造法を提供するこ
とを目的としてなされたものである。
(発明の構成及び作用) 本発明の要旨は、メタノールを含有する物質を分解して
水素ガスを製造する工程において、分解工程に投入する
水蒸気量を調整することにより分解によって生じる水素
以外の物質量を調整し、その後流でこれら物質を分離し
、分解反応の加熱源燃料として用いることにより、分解
反応に必要な吸熱量を過不足なく補うことにある。
さらに本発明の好ましい構成としては、メタノールを含
有する物質の分解は、約50気圧以下の圧力、約200
〜500Cの温度かつ投入する水蒸気量をメタノール1
モルに対し約1モル以下の条件下で接触的に行わせ、分
解生成する粗合成ガスの分離N製では、少なくとも吸着
剤を用いた吸着工程を含んだ方法で水素純度約99モル
%以上の高純度水素ガスを製造することがあげられる。
すなわち本発明は下記(1)〜(3)より成り立つ、(
1)  分解反応に必要な熱量は、分解反応で生成した
粗合成ガスから水素ガスの分離および精製工程で分離又
は放出される一酸化炭素を含む可燃性ガスを熱源として
、過不足なく与えられること。
(2)分解反応が水蒸気の存在下で行われること。
この水蒸気投入量は前記−酸化炭素を含む可燃性ガスを
分解反応の熱源として過不足なく与えるように設定され
るべきもので、メタノール1モルに対し約1モル以下で
あること。
(3)水蒸気の投入法として次の方法を提供すること。
■ 水又は水蒸気を、反応をスター上させる前にメタノ
ールと混合させ、分解反応をGOシフト反応を同一反応
器内で行わせる方法。
(第2図) ■ 反応器を分解反応器とGOシフト反応器に分離し、
水蒸気を両反応器手前で分割投入し、基本的に両反応を
別々に行わせる方法。(第3図) ■ ■の方法において、分解反応器出口ガスを全量CO
シフト反応器に供給しないで一部バイパスさせることに
より、GOシフト反応量を人為的にコントロールする方
法。
(第4図) 以下本発明を具体的に説明する。
本発明に基づ(基本構成を第1図に示す。第1図におい
て1は原料メタノール、2は水素ガス(製品)、3は水
蒸気、4は分離工程から出るオフガス(Co、H2,C
o2など)、5は分解工程、6は圧縮工程、7は分離・
mi工程、8〜12は各工程への/からの供給/排出ラ
イン・すなわち、8は原料メタノール供給ライン、9は
分解工程5から分離N製工程へ導(ライン、10はライ
ン9の途中に設けた圧縮工程6へ導き再びライン9へ戻
す2イン、11は分離v′iv製工程7より製品水素ガ
ス2を取り出すライン、および12は分離N製工程7よ
り排出されるオフガス4を再び分解工程5へ供給するラ
インである。
約50気圧以下に加圧されたメタノール1と水蒸気3の
混合物は約200〜500Cまで加熱され、分解工程5
で触媒層を通過することにより、分解反応とCOシフト
反応が同時に行われ主としてH2,Co、Co2からな
る粗合成ガスに転換される。上記触媒としては、後記の
具体例2に示す触媒等が使用される。
この分解工程での主な反応は次式で表される。
GH30H−→2H2+Co   (分解反応)00 
+H20→H2+C02(GOシフト反応)粗合成ガス
は約10気圧以下の圧力下で分解反応が行われる場合は
、圧縮工程6が必要とな′す、分離N製工程7で要求さ
れる圧力すなわち約10〜60気圧まで昇圧される。昇
圧後の粗合成ガスは2イン10を経て分離・精製工程7
に導びかれる。
分離・精製工程7は、水素以外の不純物であるco、c
o2  などの除去を目的としており、除去法は種々あ
るが、高純度水素ガスの製造を目的としている場合は、
psム(圧カスイング吸M)法で全不純物を除去するこ
とが%に経済性の点から好ましい。なお、PSA法の吸
着剤としては、合成ゼオライト等が使用される。水素ガ
ス2はライン11より直接又はタンク等に貯蔵され、製
品として随時使用される。
分離・精製工程7から放出されるオフガス4はライン1
2を経て分解工程5の熱源となる。
この場合、オフガスの熱意が分解工程5の熱源として過
不足なく利用されることが本発明の狙いの一つであり、
この調整は基本的には原料メタノール1供給量に対して
投入する水蒸気5の童によって行われる。
具体例1 第1図の70−に従い、高純度水素ガス(H2濃度99
.999モル%)を製造する場合の各ラインの物流を第
1表に示す分解触媒としては具体例2の触媒■を、分離
・精製工程としてはpsム(圧力スイング吸着〕法をそ
れぞれ採用した。
従来のメタノール分解法による水素ガス製造の各ライン
物流については第2表に、又、メタノール水蒸気改質法
による場合の各ライン物流については第5表に示す。
以上の結果を比較すると、高純度水素ガス製造量を80
0 Nya /hとした場合1本発明(第1表)による
メタノール消wt量は580k)/hであるのに対し、
メタノール分解法(第2表)では余剰オンガスが多量に
発生するため800kp/hとなり、メタノール水蒸気
改質法(第3表)では循環スチーム量が多いため、改質
反応器での熱投入量が多くなり705kIi/hとなる
。本発明によりエネルギー消費量は和尚改善され、メタ
ノール分解法及びメタノール改質a4比べ、それぞれ約
30%及び約20%減少した。
端的にいうと、分解法とは第1図において水蒸気3を全
(投入しない場合であり、Go  シフト反応は基本的
に起こらない。メタノール水蒸気改質法は上記水蒸気の
投入量をCOシフト反応に必要な化学量論量の2〜5倍
(モル比ン用い、分解反応を発生するGOを全itHと
Co2に転換させる場合である、上記試算では4.5倍
(モル比)の水蒸気とした。
具体例2 第1図の方法において触媒としては円筒状(5紘φ、5
whH)K成型した下記組成のものを使用した。
触媒■: CuO−Zn0−A/205含有触媒(A/
203:20wt%、 Zn/Gu 原子比=2) ■: CuO−ZnO含有触媒(zn/Cum子比:1
) チル 0uO−Or205含有触媒(Cu10r mチ
ル:1) ■: CjuO−Cr20s−MnO2含有触媒(au
/ar!子比= 1チル MnO□: 4 wt%)触
媒1〜4を各々10ccずつ流通式マイクロリッククー
に光横し、H2還元を行った後600’CLH8V :
 1 h  の条件、圧力0.5又は20kj/all
j2Gで、原料としてメタノールと水のモル比か1 :
 o、aのものを用いて活性評価を行った。その結果を
第4表に示す。
特開昭59−203702 (5) さらに本発明の実施態様としては第1図の方法において
水蒸気の代りに水と原料メタノールと混合・加熱して反
応器に供給することもできる。第1図の方法において反
応器の触媒層を多層とし第1層の前流側と谷中間j−に
水蒸気を供給することもできる。
さらに第2図のように水又は水蒸気を反応をスタートさ
せる前にメタノールと混合させてから、分解反応とCo
シフト反応を同一反応器内で行わせることもできる。第
2図において1,5および9は第1図と同様であり6′
は水又は水蒸気な示す。
また第3図に示すように、第1図における反応工程5を
分解反応器51とGOOシフト応器52に分割し水蒸気
5を分流して両反応器の前流に供給し両反応を別々に行
わせることもできる。第6図の方法において分解反応器
51出口よりのガス9な金蓋Coシフト反応器52に供
給せず一部バイパス9′させることによりCOシフト反
反応ケンコントロールることも出来る。(第4図) 第4図におい又1,3および9は第1図と同様であり、
51および52は第6図と同様であり、9′は出口カス
9のバイパスを示す。
(発り」の効果) (1)  分M、MM工程7から放出されるオフガス4
を分解工程5に送り、熱源として使用するので分解のた
めの新規な燃料か不振である。
(2)  分解に必賛なオフガス4の電は原料メタノー
ルに対する水蒸気60投入割合により過不ふ 足なコントロールするので原料メタノールの無駄がない
(3)  メタノールの分解反応ははげしい吸熱を伴う
が、Coシフト反応は発熱反応であるため、両反応を運
行的に起こさせることにより、熱供給量の低減化、反応
条件のマイルド化が図れる。
(4)  水蒸気の存在下で分解反応が行われる定め、
触媒表面へのカーボン等コーキング物の付着量か抑制さ
れ、触媒の再生周期の延長化更には触媒の長寿命化が図
れる。
【図面の簡単な説明】
第1.2.3および4図は本発明方法を説明するための
フローである。 俊代理人  内 1)  明 復代理人  萩 原 亮 −

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  メタノールを含有する?21質を分解して水
    素ガスを製造する工程において、 分解工程の後流において、分解によって生じた水素以外
    の物質が該分解反応に必要な反応熱量を過不足なく供給
    する加熱源燃料として用いられるftKなるよ54C,
    分解工程に投入する水蒸気の童を設定することを特徴と
    する水素の製造方法。
  2. (2)  メタノールを含有する物質を、約50気圧以
    下の圧力、約200〜500Cの温度1.力つメタノー
    ル1モルに対し投入する水蒸気室は約1モル以下の条件
    下で接触的に分解し、分解反応より生成する粗合成ガス
    の分離精製工程においては少なくとも吸着剤を用いた吸
    着工程を含んでいる方法により高純度水素ガスを製造す
    る特許請求の範囲の第(1)項に記載の方法。
JP7762683A 1983-05-04 1983-05-04 水素の製造法 Pending JPS59203702A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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