JPS63282103A - 水素の精製方法 - Google Patents
水素の精製方法Info
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- JPS63282103A JPS63282103A JP62115569A JP11556987A JPS63282103A JP S63282103 A JPS63282103 A JP S63282103A JP 62115569 A JP62115569 A JP 62115569A JP 11556987 A JP11556987 A JP 11556987A JP S63282103 A JPS63282103 A JP S63282103A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
- C01B3/508—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by selective and reversible uptake by an appropriate medium, i.e. the uptake being based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
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。
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〕
この発明は、水素の精製方法に関し、特に純度９９．９
９９９％以上の高純水素を、安価にかつ容易に精製する
ことができるようにしたものである。
９９９％以上の高純水素を、安価にかつ容易に精製する
ことができるようにしたものである。
市販の純度９９．９９％の水素を精製して９９゜９９９
９％以上の高純水素を得る方法としては、現在低温吸着
法、パラジウム膜法が実用されているが、精製コスト、
操作性などの点で必ずしも満足なものではなく、これら
の改善が望まれている。
９％以上の高純水素を得る方法としては、現在低温吸着
法、パラジウム膜法が実用されているが、精製コスト、
操作性などの点で必ずしも満足なものではなく、これら
の改善が望まれている。
このような観点から、近時水素吸蔵合金を用いた水素精
製法が提案されている。
製法が提案されている。
しかしながら、これらの水素吸蔵合金を用いた水素精製
法にあっては、水素吸蔵合金に吸蔵されない不純ガスを
放出する際に、吸蔵水素の一部も同時に放出されるため
、原料ガス中の水素の５〜３０％が失われ、精製コスト
が高くなる問題点があり、また不純ガスと水素ガスとか
らなるパージガスを回収する方法をとることもあるが、
この場合の回収方法としてこのパージガス中／ｈｒ、吸
蔵合金で精製し、その精製水素を更に水素吸蔵合金に吸
蔵させたのち加熱して昇圧するか、水素圧縮機で昇圧し
て原料ガスに戻す方式をとっている。このため、パージ
ガスの回収工程が複雑となり、設備費用が嵩み、運転操
作もまた面倒となるなどの問題があった。
法にあっては、水素吸蔵合金に吸蔵されない不純ガスを
放出する際に、吸蔵水素の一部も同時に放出されるため
、原料ガス中の水素の５〜３０％が失われ、精製コスト
が高くなる問題点があり、また不純ガスと水素ガスとか
らなるパージガスを回収する方法をとることもあるが、
この場合の回収方法としてこのパージガス中／ｈｒ、吸
蔵合金で精製し、その精製水素を更に水素吸蔵合金に吸
蔵させたのち加熱して昇圧するか、水素圧縮機で昇圧し
て原料ガスに戻す方式をとっている。このため、パージ
ガスの回収工程が複雑となり、設備費用が嵩み、運転操
作もまた面倒となるなどの問題があった。
（問題点を解決するための手段〕
そこで、この発明にあっては、パージガスをパラジウム
膜を有する精製槽に送り、ここで水素をさらに回収する
ことにより水素ガスの損失を防止し、特別の設備を用い
ることなく容易な運転操作によって高純水素を低コスト
で得られるようにした。
膜を有する精製槽に送り、ここで水素をさらに回収する
ことにより水素ガスの損失を防止し、特別の設備を用い
ることなく容易な運転操作によって高純水素を低コスト
で得られるようにした。
第１図は、この発明の精製方法に用いられる精製装置の
一例を示すものである。純度９９．９９％程度の水素を
含む原料ガスが管１から送られ、圧力調整弁２で圧力調
整されたのち、管３．弁４を経て、精製筒５に送り込ま
れる。精製筒５内には、ＬａＮＬ系、Ｔｌｎ系などの水
素吸蔵合金（以下、合金と略称する。）が充填されてい
るとともに熱交換器６が配され、熱交換器６に高温また
は低温熱媒を管７から流すことにより合金を加熱または
冷却することができるようになっている。
一例を示すものである。純度９９．９９％程度の水素を
含む原料ガスが管１から送られ、圧力調整弁２で圧力調
整されたのち、管３．弁４を経て、精製筒５に送り込ま
れる。精製筒５内には、ＬａＮＬ系、Ｔｌｎ系などの水
素吸蔵合金（以下、合金と略称する。）が充填されてい
るとともに熱交換器６が配され、熱交換器６に高温また
は低温熱媒を管７から流すことにより合金を加熱または
冷却することができるようになっている。
精製筒５に送られた原料ガス中の水素は選択的に合金に
吸蔵され、原料ガス中の水素以外の不純ガスは筒５内空
間に残る（吸蔵工程）ａこの水素の合金への吸蔵は発熱
反応であるので、熱交換器６に低温熱媒を流し、合金を
冷却し吸蔵反応を促進させる。
吸蔵され、原料ガス中の水素以外の不純ガスは筒５内空
間に残る（吸蔵工程）ａこの水素の合金への吸蔵は発熱
反応であるので、熱交換器６に低温熱媒を流し、合金を
冷却し吸蔵反応を促進させる。
この水素吸蔵工程が終了すると、弁４を閉じ、弁８を開
けて、精製筒５内を減圧し、精製筒５内の空間中に残る
不純ガスを、合金から離脱する水素とともに放出し、管
９．弁１０からパラジウム膜を有する精製槽１１に送給
する（パージ工程）、。
けて、精製筒５内を減圧し、精製筒５内の空間中に残る
不純ガスを、合金から離脱する水素とともに放出し、管
９．弁１０からパラジウム膜を有する精製槽１１に送給
する（パージ工程）、。
この時のパージガス中の不純ガス濃度は、放出初期にお
いて高く、次第に低下してゆく。第２図は、このような
パージガス中の不純ガス濃度変化の一例を示すもので、
横軸は水素の放出量を水素の総吸蔵量で割った百分率の
放出率を取っである。
いて高く、次第に低下してゆく。第２図は、このような
パージガス中の不純ガス濃度変化の一例を示すもので、
横軸は水素の放出量を水素の総吸蔵量で割った百分率の
放出率を取っである。
パラジウム膜を有する精製槽１１は、その内部に全屈パ
ラジウムやパラジウム−銀合金などからなる水素透過性
の薄膜が設けられたもので、その内部はヒータ等によっ
て３００〜５００℃に加熱されている。この精製槽１１
では、これに送られたパージガス中の水素ガスのみが、
上記３１１１を透過し、ｇ製槽１１から弁１２を経て製
品精製水素ガスとして製品ライン１３に供給される。こ
の際、精製槽１１に送られるパージガスの圧力は精製水
素ガスの圧力以上であれば、上記薄膜での水素分離が行
えるので、特に問題となることはない。パージガス以外
の水素ガス以外の不純ガスは精製槽１１から管１４を経
て排出される。
ラジウムやパラジウム−銀合金などからなる水素透過性
の薄膜が設けられたもので、その内部はヒータ等によっ
て３００〜５００℃に加熱されている。この精製槽１１
では、これに送られたパージガス中の水素ガスのみが、
上記３１１１を透過し、ｇ製槽１１から弁１２を経て製
品精製水素ガスとして製品ライン１３に供給される。こ
の際、精製槽１１に送られるパージガスの圧力は精製水
素ガスの圧力以上であれば、上記薄膜での水素分離が行
えるので、特に問題となることはない。パージガス以外
の水素ガス以外の不純ガスは精製槽１１から管１４を経
て排出される。
精製筒５からのパージガス中の不純ガスの濃度が十分低
下した時点く第２図中Ｐ点）で、弁１０を閉じ、弁１５
を開け、管１６、製品ライン１３、圧力調整弁１７を経
て、合金から脱着した純度９９．９９９９％以上の高純
精製水素を得る（採取工程）。この際、水素の合金から
の脱離は吸熱反応であるので、熱交換器６に高温熱媒を
流し、合金を加熱し、脱着を促進する。
下した時点く第２図中Ｐ点）で、弁１０を閉じ、弁１５
を開け、管１６、製品ライン１３、圧力調整弁１７を経
て、合金から脱着した純度９９．９９９９％以上の高純
精製水素を得る（採取工程）。この際、水素の合金から
の脱離は吸熱反応であるので、熱交換器６に高温熱媒を
流し、合金を加熱し、脱着を促進する。
このような水素の精製方法によれば、パージガス中に含
まれる水素ガスが、はぼ全量パラジウム膜を有する精製
１１１で高純度水素として製品に回収されるため、水素
ガスの精製回収率が大きく向上する。また、原料ガス中
の大部分の水素ガスを精製筒５内の合金で吸蔵して精製
し、残余のパージガス中の少量の水素ガスをパラジウム
膜を有する精製槽１１で精製するようにしているので、
小規模の水素精製に好適であると苦うパラジウム膜透過
法の特徴が生される。
まれる水素ガスが、はぼ全量パラジウム膜を有する精製
１１１で高純度水素として製品に回収されるため、水素
ガスの精製回収率が大きく向上する。また、原料ガス中
の大部分の水素ガスを精製筒５内の合金で吸蔵して精製
し、残余のパージガス中の少量の水素ガスをパラジウム
膜を有する精製槽１１で精製するようにしているので、
小規模の水素精製に好適であると苦うパラジウム膜透過
法の特徴が生される。
ところで、パージガスの初期酸素濃度が１００ｏ ｏｐ
ｅｎ以上となる場合には、パラジウム膜を有する精製槽
１１の前段に、例えばパラジウムをアルミナ担体に担持
させた脱酸素触媒を充填した脱酸筒を設け、この脱酸筒
においてパージガス中の酸素を水素と反応させて水とし
、パラジウムＮ膜の酸素による劣化を防止することが好
ましい。ｌ１５２酸簡において生成した水は、パラジウ
ム膜等の薄膜を透過しないので、回収水素の純度を低下
させることはない。また、合金を充填した精製筒５を２
基以上設置し、吸蔵工程−パージ工程−採取工程をそれ
ぞれ交互に切替えて運転することにより、連続的に精製
水素を得ることができる。この際、一方の精製筒５の採
取工程と他方の精製筒５のパージ工程のパラジウム膜に
よる水素回収とを同時に行うようにすれば、製品精製水
素猷の変動が少なくなり、好ましい。
ｅｎ以上となる場合には、パラジウム膜を有する精製槽
１１の前段に、例えばパラジウムをアルミナ担体に担持
させた脱酸素触媒を充填した脱酸筒を設け、この脱酸筒
においてパージガス中の酸素を水素と反応させて水とし
、パラジウムＮ膜の酸素による劣化を防止することが好
ましい。ｌ１５２酸簡において生成した水は、パラジウ
ム膜等の薄膜を透過しないので、回収水素の純度を低下
させることはない。また、合金を充填した精製筒５を２
基以上設置し、吸蔵工程−パージ工程−採取工程をそれ
ぞれ交互に切替えて運転することにより、連続的に精製
水素を得ることができる。この際、一方の精製筒５の採
取工程と他方の精製筒５のパージ工程のパラジウム膜に
よる水素回収とを同時に行うようにすれば、製品精製水
素猷の変動が少なくなり、好ましい。
以下の操作条件で、第１図に示した装置を運転した。
使用合金 ＴＬ Ｏ，７２ｒ ０．３”０．８ Ｃｒ
ｔｏｃＵ ｏ、２（原子比） 吸蔵条件 ９ 、５ Ｋｇ／ ｃｒｉＧ、３０℃放出条
件 ２．ＯＫ’Ｊ／ｃｔｉＧ、５０℃パラジウム膜 精製条件 ９ 、５〜２ 、０ Ｋｇ／ ｃｉ Ｇ
、４２０℃（膜温度） 吸蔵時間 ９００秒 パラジウム膜 パージ時間 ６０秒 採取時間 ９００秒 パージガス排出率 １．８％ 水素精製収率 ９８．２％ 原料ガス水糸純度＞９９．９９％ ○２ ５ｐｐｍ Ｎ ２ ３５１１１）ｍ ＣＨ４０，５ｔ）ｌ）ｍ 他 ０．ｌｐｐｍ 精製ガス水素純度＞９９．９９９９％ ０２ ＜０．１ＤＩ）Ｉ＋＋ Ｎ２ ＜０．５１）ｌ）ｍ ＣＨ４＜Ｑ、１ＤＤｍ 他 ＜０．ｌｐｐｍ 一方、パージガスのパラジウム膜を右する精製槽による
回収を行わない場合は、水素精製収率は８２％であった
。
ｔｏｃＵ ｏ、２（原子比） 吸蔵条件 ９ 、５ Ｋｇ／ ｃｒｉＧ、３０℃放出条
件 ２．ＯＫ’Ｊ／ｃｔｉＧ、５０℃パラジウム膜 精製条件 ９ 、５〜２ 、０ Ｋｇ／ ｃｉ Ｇ
、４２０℃（膜温度） 吸蔵時間 ９００秒 パラジウム膜 パージ時間 ６０秒 採取時間 ９００秒 パージガス排出率 １．８％ 水素精製収率 ９８．２％ 原料ガス水糸純度＞９９．９９％ ○２ ５ｐｐｍ Ｎ ２ ３５１１１）ｍ ＣＨ４０，５ｔ）ｌ）ｍ 他 ０．ｌｐｐｍ 精製ガス水素純度＞９９．９９９９％ ０２ ＜０．１ＤＩ）Ｉ＋＋ Ｎ２ ＜０．５１）ｌ）ｍ ＣＨ４＜Ｑ、１ＤＤｍ 他 ＜０．ｌｐｐｍ 一方、パージガスのパラジウム膜を右する精製槽による
回収を行わない場合は、水素精製収率は８２％であった
。
以上説明したように、この発明の水素の精製方法は、水
素吸蔵合金を用いて水素を精製する際に、パージガス中
の水素をパラジウム膜透過法によって精製、回収するよ
うにしたものであるので、水素精製収率が高くなり、精
製コストの低減が達成される。
素吸蔵合金を用いて水素を精製する際に、パージガス中
の水素をパラジウム膜透過法によって精製、回収するよ
うにしたものであるので、水素精製収率が高くなり、精
製コストの低減が達成される。
第１図はこの発明の精製方法を実施するに好適な精製装
置の一例を示すフロー図、第２図はパージガス中の不純
ガス′ａ度の変化を示すグラフである。 ５・・・精製筒、１０・・・弁、１１・・・パラジウム
膜を有する精製槽、１２・・・弁。
置の一例を示すフロー図、第２図はパージガス中の不純
ガス′ａ度の変化を示すグラフである。 ５・・・精製筒、１０・・・弁、１１・・・パラジウム
膜を有する精製槽、１２・・・弁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 原料ガスを水素吸蔵合金に接触させて原料ガス中の水素
を水素吸蔵合金に吸蔵させる吸蔵工程、水素吸蔵合金に
吸蔵されない不純ガスと吸蔵された水素の一部をパージ
ガスとして放出するパージ工程および 吸蔵された水素の残部を精製水素として採取する採取工
程とからなる水素の精製方法において、上記パージ工程
で放出されるパージガス中の水素をパラジウム膜透過法
によって回収することを特徴とする水素の精製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62115569A JPS63282103A (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | 水素の精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62115569A JPS63282103A (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | 水素の精製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63282103A true JPS63282103A (ja) | 1988-11-18 |
Family
ID=14665806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62115569A Pending JPS63282103A (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | 水素の精製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63282103A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6179902B1 (en) * | 1997-01-20 | 2001-01-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Apparatus for recovering, refining, and storing hydrogen gas |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60161305A (ja) * | 1984-01-31 | 1985-08-23 | Sekisui Chem Co Ltd | 水素ガス精製装置 |
| JPS61157327A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-17 | Tadahiro Omi | 高純度水素精製装置 |
-
1987
- 1987-05-12 JP JP62115569A patent/JPS63282103A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60161305A (ja) * | 1984-01-31 | 1985-08-23 | Sekisui Chem Co Ltd | 水素ガス精製装置 |
| JPS61157327A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-17 | Tadahiro Omi | 高純度水素精製装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6179902B1 (en) * | 1997-01-20 | 2001-01-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Apparatus for recovering, refining, and storing hydrogen gas |
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