JPS6246483B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、金属水素化物を利用した水素ガス
の精製方法に関する。

金属水素化物の水素ガス吸蔵過程において、金
属水素化物は水素ガスのみを他のガス（レえば窒
素ガス、炭酸ガス等）と選別して選択的な反応を
行なう。

金属水素化物のこの性質を利用して、水の電気
分解、原油や天然ガス等の分解により得られる水
素ガスを含んだ原料ガス中の不純物を除去して高
純度に水素ガスを精製することができる。

すなわち、金属水素化物を収納した容器中に、
ある温度、圧力条件のもとで不純物を含んだ水素
原料ガスを導入すれば、原料ガス中の水素ガスの
みが金属水素化物に選択吸蔵され、吸蔵後、金属
水素化物を加熱してこれに吸蔵されている水素ガ
スを脱蔵させることにより精製された水素ガスを
得ることができる。この場合金属水素化物の表面
には不純物が付着して残つているため脱蔵された
水素ガス中にこれらが混入するので、高純度の水
素ガスを得るには、金属水素化物保持容器を多段
に設けて、最初の容器で得られた水素ガスを順
次、次の段の容器に導入して同じプロセスを繰返
し行なうことが必要である。

ところで、金属水素化物は、不純物を含有した
水素ガス原料ガスを保持容器に導入して吸蔵、脱
蔵を繰返し行なうと、不純物（ガス）の影響によ
り経時的に水素ガス吸蔵能力が劣化して行くこと
が知られている。吸蔵能力の劣化度は金属水素化
物の種類により異なる。

しかし、従来提案されている金属水素化物を利
用した水素ガス精製方法においては、原料ガス中
に含まれる不純物による金属水素化物の水素ガス
吸蔵能力の劣化に対しては何ら考慮が払われてお
らず、一定の限度迄吸蔵能力が低下すれば運転を
停止して水素ガス吸蔵能力を回復させた後運転を
再開するのが一般的な考え方であつた。

この発明は、従来提案されている金属水素化物
を利用した水素ガス精製方法の上記の問題点にか
んがみ、原料ガス中の不純物により、稼動中の保
持容器内の金属水素化物の水素ガス吸蔵能力が劣
化した場合にも、水素ガス精製システムの運転を
中断する必要がなく、長時間安定した連続運転が
可能な水素ガス精製方法を提供することを目的と
する。

この目的の達成のために、本発明においては、
多段に設けた金属水素化物保持容器の水素ガスの
流れに関して最上流段の容器について少くとも１
個の予備の金属水素化物保持容器を設け、原料ガ
ス中の不純物により稼動中の最上流段の保持容器
の１つの中の金属水素化物の水素ガス吸蔵能力が
所定の限度迄劣化した場合、上記の予備の保持容
器とを切換えて運転を継続すると同時に、水素ガ
ス吸蔵能力の劣化した金属水素化物保持容器内
に、精製された高純度水素ガスの一部を戻して、
それにより１乃至数回吸蔵・脱蔵を繰返すことに
より劣化した水素ガス吸蔵能力を回復させるよう
にしている。

以下、本発明を、その実施例を示す図面にもと
づいて詳細に説明する。

添付図面は、本発明の方法を実施するための金
属水素化物を利用した水素ガス精製システムの実
施例を示す配管系統図である。

５個の金属水素化物保持容器V₁，V₂，V₃，
V₄，V₅が原料ガス供給管１と高純度水素ガス排
出管２との間に、V₁，V₂，V₃の３個を上流段
に、V₄，V₅の２個を下流段に２段に分けて配設
されている。これらの容器の間には図に太線で示
す如く水素ガス導管３が配管されており、この導
管に設けた複数個の弁４を選択的に開閉すること
により、上流側の容器V₁と下流側の容器V₄、上
流側の容器V₃と下流側の容器V₅とが接続される
ほか、V₁，V₃の代りにV₂を下流側の容器V₄，V₅
のいずれの一方とも選択的に接続することができ
るようになつている。上流側の３個の容器V₁，
V₂，V₃は更に処理済ガス排出管５及び高純度水
素ガス排出管からの戻り管１５に接続されてい
る。

各金属水素化物保持容器V₁，V₂，V₃，V₄，V₅
内内は夫々熱交換コイル６，７，８，９，１０が
設けられており、それらと水入口１１及び水出口
１２との間には図に細線で示す如く水配管１３が
配管されており、これらの管の随所に設けられた
弁１４を選択的に開閉することにより、任意の熱
交換コイルに、任意の順に水を流し、水素ガス吸
蔵中の金属水素化物保持容器からは発生熱を奪
い、これより加熱された水の熱を脱蔵中の金属水
素化物に与えるようにすることができる。さらに
必要に応じて、水配中の途中に、水を昇温するた
めの熱交換器Ｈを設けることも考えられる。

図には、保持容器V₁とV₅とは水素ガス吸蔵中
で、V₃とV₄は水素ガス吸蔵中の状態を示す。容
器V₂は、水素ガス吸蔵能力が劣化したため、高
純度水素ガス排出管２から戻し管１５が経て戻さ
れた高純度水素ガスを該容器内の金属水素ガスに
吸・脱蔵させる再活性化（水素ガス吸蔵能力の回
復）操作中の状態を示す。この場合水配管１３に
設けられた各弁１４を図の如く開閉することによ
り（黒が閉、自が開）、水入口１１の一方から入
つた水は水素ガス吸蔵中の容器V₅内のコイル１
０から脱蔵中の容器V₄内のコイル９を流れ、さ
らに吸蔵中の容器V₁内のコイル６から再活性化
操作中の容器V₂内のコイル７と脱蔵中の容器V₃
内のコイル８を流れた後出口１１より排出され
る。このように、冷水は吸蔵中の容器と脱蔵中の
容器とのコイルを交互に貫流するようにすること
によつて、水素ガス吸蔵中の金属水素化物から発
生した熱を奪い、脱蔵中の金属水素化物に与える
ことが出来るので熱の有効利用を計ることができ
る。

以下、一例として、上流段の３個の金属水素化
物保持容器V₁，V₂，V₃のうちV₂を予備用として
説明する。

上流段には金属水素化物保持容器V₁，V₃に対
して予備用の金属水素化物保持容器V₂が、下流
側の金属水素化物保持容器V₄，V₅に切換えて接
続可能に設けられているので、容器V₁，V₃を使
用して原料ガスの吸蔵・脱蔵を行ない、脱蔵した
水素ガスを下段側の容器V₄，V₅に吸蔵させ、次
いで脱蔵させて高純度水素ガス排出管２より取出
す。このプロセスを繰返すにしたがつて、原料ガ
ス中の不純物により上流側の容器中の金属水素化
物の吸蔵能力が劣化すれば、弁４の開閉により吸
蔵能力の劣化した容器を予備用の容器V₂と切換
えて運転を続行すると同時に、吸蔵能力の劣化し
た容器に対して高純度水素ガス排出管より戻し管
１５を経て下流側容器内金属水素化物より脱蔵さ
れた高純度水素ガスの一部が戻されるように所要
の弁が開閉される。戻された高純度水素ガスを常
温又は常温より高い温度にした金属水素化物に１
回乃至数回吸蔵を行なうことによつて、水素ガス
吸蔵能力は回復するので、これと予備容器とを切
換えて下流側容器に接続する。予備容器内の金属
水素ガスが劣化した場合も同様の方法で回復させ
ることができる。

かくして、上流側容器V₁，V₃内の金属水素化
物の水素ガス吸蔵能力が劣化した場合にも、シス
テムの運転を中断することなく吸蔵能力を回復さ
せることができ、又下流側の容器V₄，V₅には上
流側容器で不純物を除去した水素ガスが導入され
るので、その中の金属水素化物の水素ガス吸蔵能
力の劣化度は非常に低いため、長時間安定した水
素ガス精製を行なうことができる。

又、図のシステムでは、容器２個に対して１個
の予備用容器を設けたが、これに限らず容器１乃
至複数個に対して適当な数の予備用容器を設ける
ことも可能である。又３段以上に容器を設ける場
合も予備容器は最上流段にのみ設ければ十分であ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の方法を実施する水素ガス精製シス
テムの実施例の配管系統図である。 V₁，V₂，V₃…上流段の金属水素化物保持容
器、V₄，V₅…下流段の金属水素化物保持容器、
１…原料ガス導入管、２…精製水素ガス排出管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多段に接続された金属水素化物保持容器群の
   最上流側の容器に不純物を含んだ水素ガス原料ガ
   スを導入して水素ガスを容器内の金属水素化物に
   吸蔵させた後、水素ガスを脱蔵させて不純物を除
   去し、この水素ガスを次の段の金属水素化物保持
   容器に導入し、順次同じ過程を繰返すことにより
   水素ガスを精製する水素ガス精製方法において、
   水素ガスの流れに関して最上流段の容器に対して
   少くとも１個の予備の金属水素化物保持容器を設
   け、原料ガス中の不純物により稼働中の最上流段
   の保持容器の１つの中の金属水素化物の水素ガス
   吸蔵能力が劣化した場合、上記の予備容器と切換
   えて運転を継続すると同時に、水素ガス吸蔵能力
   の劣化した金属水素化物保持容器内に精製された
   水素ガスの一部を戻して、それにより１乃至数回
   吸蔵脱蔵を繰返すことにより劣化した水素ガス吸
   蔵能力を回復させるようにしたことを特徴とする
   水素ガスの精製方法。