KR101420068B1 - 수소 제조 시스템 및 발전 시스템 - Google Patents

수소 제조 시스템 및 발전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101420068B1
KR101420068B1 KR1020137009980A KR20137009980A KR101420068B1 KR 101420068 B1 KR101420068 B1 KR 101420068B1 KR 1020137009980 A KR1020137009980 A KR 1020137009980A KR 20137009980 A KR20137009980 A KR 20137009980A KR 101420068 B1 KR101420068 B1 KR 101420068B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flow path
process fluid
reactor
steam
heat exchanger
Prior art date
Application number
KR1020137009980A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130051509A (ko
Inventor
다까노리 쯔쯔미
요시노리 고야마
가쯔히로 오오따
다까시 후지이
다까시 야마모또
히로미 이시이
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 filed Critical 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Publication of KR20130051509A publication Critical patent/KR20130051509A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101420068B1 publication Critical patent/KR101420068B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/04—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for specific purposes other than heating
    • 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
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/12—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C01B3/16—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide using catalysts
    • 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
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/12—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C01B3/14—Handling of heat and steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/064—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle in combination with an industrial process, e.g. chemical, metallurgical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22—Fuel supply systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872—Methods of cooling
    • C01B2203/0883—Methods of cooling by indirect heat exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872—Methods of cooling
    • C01B2203/0888—Methods of cooling by evaporation of a fluid
    • C01B2203/0894—Generation of steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1288—Evaporation of one or more of the different feed components
    • C01B2203/1294—Evaporation by heat exchange with hot process stream
    • 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
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • 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
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Abstract

본 발명의 과제는 자계 이외의 설비로부터 공급되는 고온의 수증기 양을 저감하는 것이다.
증습기(2)로부터 출력된 증습된 프로세스 유체를 촉매 하에서 반응시킴으로써, 상기 프로세스 유체 중의 일산화탄소를 이산화탄소로 변성하는 반응기(3)와, 반응기(3)에 있어서 반응된 후의 고온의 프로세스 유체가 흐르는 제2 유로(B)와, 증습기(2)에 있어서의 잉여의 수분을 순환시키는 순환로(C)와, 순환로(C)와 제2 유로(B)가 교차하는 위치에 설치되고, 반응기(3)에 있어서 반응된 후의 고온의 프로세스 유체와 순환로(C)를 순환하는 유체의 사이에서 열교환을 행하게 하는 제1 열교환기(7)를 구비하는 수소 제조 시스템(1)을 제공한다.

Description

수소 제조 시스템 및 발전 시스템 {HYDROGEN PRODUCTION SYSTEM AND POWER GENERATION SYSTEM}
본 발명은, 석탄, 천연 가스, 오일 등을 이용한 상류 설비로부터의 가스 중에 포함되는 일산화탄소를 수소로 변환하는 수소 제조 시스템 및 발전 시스템에 관한 것이다.
예를 들어, CO2 회수형의 IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle)에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 가스 화로(101)에 있어서 가스화된 석탄 가스가 탈황 설비(102)에 있어서 탈황된 후, 수소 제조 설비(103)에 보내진다. 이 수소 제조 설비(103)에서는, 석탄 가스와 수증기가 촉매 하에서 반응시켜져, 석탄 가스에 포함되는 일산화탄소가 이산화탄소로 변성되어, 수소 리치의 석탄 가스가 생성된다. 시프트 반응 후의 석탄 가스는, 이산화탄소의 회수 설비(104)에 보내짐으로써, 가스 중의 이산화탄소가 회수되어, 수소 리치로 된 정제 가스가 발전 설비(105)로 보내진다. 발전 설비(105)에서는, 정제 가스가 가스 터빈의 연소기로 보내져, 가스 터빈을 구동하기 위한 원동력으로서 사용된다.
상기 수소 제조 설비(103)에서는, 수증기를 시프트 촉매로서 첨가함으로써, 석탄 가스 중에 포함되는 일산화탄소(CO)가 이산화탄소로 전환된다. 이 반응식은, 이하의 화학식 1에 도시하는 대로이다.
Figure 112013034331710-pat00001
시프트 촉매로서 첨가되는 수증기가 많을수록, 시프트 반응을 촉진시킬 수 있으므로, 수소 제조 설비(103)에는 일산화탄소를 제거할 만한 충분한 양의 수증기를 공급하는 것이 바람직하다.
일본 특허 출원 공표 평9-502694호 공보
상기 수증기의 공급원으로서는, 예를 들어, 발전 설비에 있어서의 증기 터빈을 구동시키기 위한 수증기 등이 생각된다. 그러나, 시프트 반응을 촉진시키기 위해, 많은 수증기를 시프트 반응 설비에 공급해 버리면, 증기 터빈을 구동시키기 위한 수증기의 양이 그만큼 감소해 버려, 증기 터빈의 출력이 내려가고, IGCC 전체의 발전 출력(발전 효율)이 저하된다는 결과를 초래한다.
상기와 같은 문제는, 상기 IGCC에 한정된 것은 아니고, 예를 들어, 탄화수소 화합물을 포함하는 가스 중으로부터 일산화탄소를 제거하는 것 같은 반응을 필요로 하는 설비에 있어서 넓게 논의되고 있고, 일산화탄소의 반응 효율을 저감시키지 않고, 자계(自系) 이외의 설비로부터의 수증기 추기량을 저감시킬 수 있는 기술이 요청되고 있었다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 자계 이외의 설비로부터 공급되는 고온의 수증기 양을 저감할 수 있는 수소 제조 시스템 및 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 채용한다.
본 발명의 일 형태는, 일산화탄소를 포함하는 프로세스 유체가 공급되고, 상기 프로세스 유체와 수증기를 혼합하는 증습기(增濕器)와, 증습기로부터 출력된 증습된 프로세스 유체를 촉매 하에서 반응시킴으로써, 상기 프로세스 유체 중의 일산화탄소를 이산화탄소로 변성하는 반응기와, 증습된 상기 프로세스 유체를 상기 증습기로부터 상기 반응기로 공급하는 제1 유로와, 상기 반응기에 있어서 반응된 후의 고온의 프로세스 유체가 흐르는 제2 유로와, 상기 증습기에 있어서의 잉여의 수분을 순환시키는 순환로와, 상기 순환로와 상기 제2 유로가 교차하는 위치에 설치되고, 상기 반응기에 있어서 반응된 후의 고온의 프로세스 유체와 상기 순환로를 순환하는 유체의 사이에서 열교환을 행하게 하는 제1 열교환기를 구비하는 수소 제조 시스템이다.
상기 형태에 따르면, 증습기에 있어서 수증기와 혼합된 프로세스 유체는, 제1 유로를 통하여 반응기에 보내진다. 반응기에 있어서, 프로세스 유체는 촉매화에 의해 반응됨으로써, 프로세스 유체 중의 일산화탄소가 이산화탄소로 변성되어, 이 반응에 의해 프로세스 유체 중에 포함되는 수소가 증가한다. 또한, 반응 시에는 반응열이 발생한다. 반응에 의해 고온으로 된 수소 리치의 프로세스 유체는 제2 유로에 출력된다.
한편, 증습기에 의해 프로세스 유체와 혼합되지 않은 잉여분의 수증기는, 예를 들어, 물로 냉각된 후, 순환로를 경유하여 증습기로 복귀된다.
이 경우에 있어서, 순환로와 제2 유로가 교차하는 위치에는, 고온의 프로세스 유체와 순환로를 순환하는 유체의 사이에서 열교환을 행하게 하는 제1 열교환기가 설치되어 있으므로, 순환로를 순환하는 유체는 프로세스 유체의 열에 의해 데워져 고온의 유체로 되어, 증습기에 복귀되는 것으로 된다. 이와 같이, 본 발명에 따르면, 증습기에 있어서의 잉여분의 수증기(물)를 순환시키고, 또한, 이 수증기(물)를 반응기에 있어서의 반응열을 이용하여 고온으로 하므로, 증습기에 있어서 사용되는 수증기를 자신의 계통에 있어서 공급할 수 있다. 이에 의해, 다른 시스템으로부터 공급되는 수증기의 양을 대폭으로 저감시키는 것이 가능해진다.
상기 수소 제조 시스템은, 상기 순환로로부터 분기되고, 상기 제1 열교환기를 바이패스하는 제1 바이패스 유로와, 상기 제1 바이패스 유로에 설치되어, 상기 제1 열교환기에 보내지는 유체의 유량을 조정하는 제1 유량 조절 밸브를 구비하는 것으로 해도 된다.
이와 같이, 제1 열교환기를 바이패스하는 제1 바이패스 유로를 순환로에 설치했으므로, 제1 열교환기에 보내지는 유체의 일부를 바이패스시키는 것이 가능해진다. 또한, 제1 바이패스 유로에는, 제1 유량 조절 밸브가 설치되어 있으므로, 이 제1 유량 조절 밸브가 적절한 개방도로 조정됨으로써, 제1 열교환기로 보내지는 유체의 유량을 적절한 양으로 조절하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 유체의 온도를 적절한 온도로 조절할 수 있어, 증습기에 복귀되는 유체의 온도를 적온으로 할 수 있다.
상기 수소 제조 시스템은, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로가 교차하는 위치에 설치되고, 상기 증습기로부터의 프로세스 유체와 상기 반응기로부터 출력된 반응 후의 고온의 프로세스 유체 사이에서 열교환을 행하게 하는 제2 열교환기를 구비하는 것으로 해도 된다.
이와 같은 구성에 따르면, 제2 열교환기에 있어서, 증습기로부터 반응기로 보내지는 프로세스 유체와, 반응기로부터 출력된 고온의 프로세스 유체의 사이에서 열교환이 행해짐으로써, 반응기로 보내지는 프로세스 유체의 온도를 높일 수 있어, 반응에 적합한 온도 조건에 의해 근접할 수 있다.
상기 수소 제조 시스템은, 상기 제2 유로로부터 분기되고, 상기 제2 열교환기를 바이패스하는 제2 바이패스 유로와, 상기 제2 바이패스 유로에 설치되어, 상기 제2 열교환기로 보내지는 상기 반응 후의 고온의 프로세스 유체의 유량을 조정하는 제2 유량 조절 밸브를 구비하는 것으로 해도 된다.
이와 같은 구성에 따르면, 제2 바이패스 유로에 설치된 제2 유량 조절 밸브를 적당한 개방도로 조절함으로써, 제2 열교환기에 보내지는 고온의 프로세스 유체의 유량을 적당량으로 조절할 수 있다. 이에 의해, 제2 열교환기에 있어서의 열교환의 정도를 조정할 수 있어, 반응기로 보내지는 프로세스 유체의 온도를 반응에 적합한 온도로 조절할 수 있다.
상기 수소 제조 시스템은, 보급수를 상기 증습기로 공급하는 제3 유로와, 상기 제3 유로와 상기 제2 유로가 교차하는 위치에 설치되고, 반응 후의 고온의 프로세스 유체와 상기 제3 유로를 흐르는 보급수의 사이에서 열교환을 행하게 하는 제3 열교환기를 구비하는 것으로 해도 된다.
이와 같은 구성에 따르면, 제3 유로를 흐르는 보급수는, 제3 열교환기에 있어서 고온의 프로세스 유체와 열교환됨으로써 데워진 후에 증습기로 공급된다. 이에 의해, 증습기의 온도 분위기에 적합한 온도의 보급수(수증기)를 증습기에 보급할 수 있어, 증습기 내의 증기를 충분한 양으로 유지하는 것이 가능해진다.
상기 수소 제조 시스템에 있어서, 상기 제3 유로와 상기 제2 유로는 복수의 위치에서 교차되어 있고, 상기 교차 위치의 각각에는 열교환기가 배치되어 있어도 된다.
이와 같이, 제3 유로와 제2 유로를 복수의 위치에서 교차시켜, 상기 교차 위치의 각각에 열교환기를 설치함으로써, 제3 유로를 흐르는 보급수를 점차 고온으로 해 갈 수 있어, 그 일부 혹은 전부를 수증기로 하는 것이 가능해진다.
상기 수소 제조 시스템은, 상기 제3 유로에 설치되고, 상기 제3 유로를 유통하는 유체를 물과 수증기로 분리하는 분리기와, 상기 분리기에 의해 분리된 수증기를 상기 제1 유로에 공급하는 제4 유로를 구비하는 것으로 해도 된다.
이와 같은 구성에 따르면, 제3 유로를 흐르는 보급수는 분리기에 의해 물과 수증기로 분리되어, 분리된 수증기는 제4 유로를 흐름으로써 제1 유로에 공급된다. 이에 의해, 제1 유로를 흐르는 프로세스 유체에 대하여, 또한 수증기를 공급하는 것이 가능해진다.
상기 수소 제조 시스템은, 상기 제4 유로에 설치되고, 상기 제1 유로에 공급하는 수증기의 유량을 조절하는 제3 유량 조절 밸브를 구비하는 것으로 해도 된다.
이에 의해, 제1 유로에 공급되는 수증기를 적당한 양으로 조절할 수 있다.
상기 수소 제조 시스템은, 상기 제4 유로에 설치되고, 상기 제4 유로를 유통하는 수증기를 상기 반응기에 있어서 발생하는 열에 의해 가열하는 제4 열교환기를 구비하는 것으로 해도 된다.
이와 같은 구성에 따르면, 제4 유로를 흐르는 수증기의 온도를 높인 후에 제1 유로에 혼입시키는 것이 가능해진다. 또한, 제4 유로를 흐르는 수증기가 반응기에 있어서의 반응열을 빼앗음으로써, 반응기의 온도를 저하시킬 수 있어, 반응을 촉진시키는 것이 가능해진다.
상기 수소 제조 시스템은, 상기 제4 유로로부터 분기되고, 상기 제4 유로를 유통하는 수증기의 일부를 상기 증습기로 공급하는 제5 유로를 구비하는 것으로 해도 된다.
이와 같은 구성에 따르면, 제5 유로로부터도 증습기에 수증기를 공급하는 것이 가능해진다.
상기 수소 제조 시스템은, 상기 제5 유로에 설치되고, 상기 증습기에 공급하는 수증기의 양을 조절하는 제4 유량 조절 밸브를 구비하는 것으로 해도 된다.
제4 유량 조절 밸브에 의해, 제5 유로로부터 증습기에 공급되는 수증기의 양을 조절하는 것이 가능해진다.
상기 수소 제조 시스템에 있어서, 상기 제1 유량 조절 밸브의 개방도 및 상기 제4 유량 조절 밸브의 개방도는, 증습기 내의 분위기 온도에 기초하여 제어되는 것으로 해도 된다.
증습기 내의 분위기 온도는 수증기와 프로세스 유체를 혼합하는 데 적합한 온도로 유지되는 것이 바람직하다. 제1 유량 조절 밸브의 개방도를 완전 폐쇄에 근접시킬수록, 제1 열교환기에 유입되는 유체의 양이 많아지므로, 유체의 온도를 상승시킬 수 있고, 이 유체가 증습기에 공급됨으로써, 증습기의 온도를 높일 수 있다. 또한, 제4 유량 조절 밸브의 개방도를 완전 개방에 근접시킬수록, 제5 유로를 통해 증습기에 공급되는 수증기의 양을 많게 할 수 있다. 여기서, 제5 유로를 흐르는 수증기는, 반응기에 있어서의 반응열에 의해 고온으로 되어 있으므로, 이 고온의 수증기를 증습기에 공급함으로써 증습기의 온도를 상승시킬 수 있다.
이와 같이, 제1 유량 조절 밸브, 제4 유량 조절 밸브의 개방도를 조절함으로써, 증습기 내의 분위기 온도를 적절한 값으로 유지할 수 있다.
상기 수소 제조 시스템에 있어서, 상기 제4 유량 조절 밸브를 완전 폐쇄 상태로 한 상태에서 상기 제1 유량 조절 밸브를 완전 폐쇄 상태로 해도, 증습기 내의 온도가 포화 온도에 도달하지 않은 경우에, 증습기 내의 온도가 포화 온도에 도달할 때까지 상기 제4 유량 조절 밸브의 개방도가 열리는 것으로 해도 된다.
이와 같이, 순환로를 순환하는 유체의 온도를 상승시키는 쪽을 우선시켜, 순환로로부터 공급되는 수증기에 의해서도 증습기 내의 분위기 온도가 포화 온도에 도달하지 않은 경우에, 제4 유량 조절 밸브를 서서히 개방 상태로 함으로써, 고온의 수증기를 제5 유로로부터 증습기에 공급시킨다. 이와 같이 우선도를 부여하는 것으로, 제5 유로를 통해 공급시키는 수증기의 양을 최대한 억제하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 제4 유로를 통해 공급하는 수증기의 양이 저감되는 것을 회피하는 것이 가능해진다.
상기 수소 제조 시스템은, 상기 순환로로부터 분기되고, 상기 순환로를 유통하는 유체의 일부를 외부로 배출하는 배출로를 구비하는 것으로 해도 된다.
유체를 순환기에 의해 순환시켜, 몇번이나 반복 이용함으로써, 유체 내에 포함되는 불순물은 서서히 증가한다. 이와 같은 경우에, 배출로를 설치해 둠으로써, 더럽혀진 유체를 배출하는 것이 가능해지고, 유체 내에 포함되는 불순물의 양을 저감시키는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 형태는, 상기 어느 하나의 수소 제조 시스템을 구비하는 발전 시스템이다.
상기 발전 시스템은, 증기 터빈을 구비하고, 상기 증기 터빈에 공급되는 고압 증기 또는 중압 증기의 일부를 상기 제1 유로에 공급하는 제6 유로를 구비하는 것으로 해도 된다.
본 발명에 따르면, 자계 이외의 설비로부터 공급되는 고온의 수증기의 양을 저감할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 수소 제조 시스템의 개략 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 반응기에 있어서의 일산화탄소 농도와 온도의 관계에 있어서의 평형 곡선을 도시한 도면이다.
도 3은 제1 유량 조절 밸브 및 제4 유량 조절 밸브의 밸브 개방도 제어에 대하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 변형예에 관한 수소 제조 시스템의 개략 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 변형예에 관한 수소 제조 시스템의 개략 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 수소 제조 시스템의 개략 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 일반적인 CO2 회수형의 IGCC의 전체 구성을 도시한 개략 구성도이다.
이하에, 본 발명에 관한 수소 제조 시스템 및 발전 시스템의 일 실시 형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태에 관한 수소 제조 시스템은, 예를 들어, 탄화수소 화합물을 포함하는 가스 중으로부터 일산화탄소를 제거하는 것 같은 반응을 필요로 하는 설비를 필요로 하는 플랜트에 널리 적용되는 것으로, 특히, 도 7에 도시한 CO2 회수형의 IGCC에 있어서의 수소 제조 설비로서 적용되는 데 적합하다.
[제1 실시 형태]
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 수소 제조 시스템의 개략 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 수소 제조 시스템(1)은, 일산화탄소를 포함하는 프로세스 유체가 공급되고, 상기 프로세스 유체와 수증기를 혼합하는 증습기(2)와, 증습기(2)로부터 출력된 증습된 프로세스 유체를 촉매 하에서 반응시킴으로써, 상기 프로세스 유체 중의 일산화탄소를 이산화탄소로 변성하는 반응기(3)를 구비하고 있다.
증습기(2)와 반응기(3)는 제1 유로(A)에 의해 접속되어 있고, 증습기(2)에 있어서 증습된 프로세스 유체가 제1 유로(A)를 흘러 반응기(3)로 공급되도록 되어 있다.
반응기(3)에 있어서 반응된 후의 고온의 프로세스 유체는, 제2 유로(B)에 출력된다.
증습기(2)에는, 프로세스 유체와 혼합되지 않은 잉여분의 수분인 드레인수를 순환시키는 순환로(C)가 설치되어 있다.
순환로(C)와 제2 유로(B)가 교차하는 위치에는, 반응기(3)에 있어서 반응된 후의 고온의 프로세스 유체와 상기 순환로(C)를 순환하는 유체의 사이에서 열교환을 행하게 하는 제1 열교환기(7)가 설치되어 있다.
순환로(C)에 있어서, 제1 열교환기(7)의 상류측에는, 순환로(C)로부터 분기되어 제1 열교환기(7)를 바이패스하는 제1 바이패스 유로(D)가 설치되어 있다. 이 제1 바이패스 유로(D)에는, 제1 열교환기(7)에 보내지는 유체의 유량을 조정하는 제1 유량 조절 밸브(8)가 설치되어 있다.
순환로(C)에는, 순환로(C)로부터 분기되고, 순환로(C)를 유통하는 드레인수의 일부를 외부에 배출하는 배출로 C1이 설치되어 있다. 이 배출로 C1에는, 외부로 배출시키는 드레인수의 양을 조정하기 위한 조절 밸브가 설치되어 있다.
제1 유로(A)와 제2 유로(B)가 교차하는 위치에는, 증습기(2)로부터의 프로세스 유체와 반응기(3)로부터 출력된 반응 후의 고온의 프로세스 유체 사이에서 열교환을 행하게 하는 제2 열교환기(9)가 설치되어 있다.
제2 유로(B)에 있어서, 제2 열교환기(9)의 상류측에는, 제2 유로(B)로부터 분기되고, 제2 열교환기(9)를 바이패스하는 제2 바이패스 유로(E)가 설치되어 있다. 이 제2 바이패스 유로(E)에는, 제2 열교환기(9)로 보내지는 반응 후의 고온의 프로세스 유체의 유량을 조정하기 위한 제2 유량 조절 밸브(10)가 설치되어 있다.
수소 제조 시스템(1)에는, 보급수를 증폭기(2)로 공급하는 제3 유로(F)가 설치되어 있다. 이 제3 유로(F)는, 제2 유로(B)와 적어도 1개소, 바람직하게는, 복수의 개소에서 교차하도록 형성되어 있다. 도 1에서는, 3개소에서 교차하는 경우를 도시하고 있다.
제2 유로(B)와 제3 유로(F)가 교차하는 위치에는, 제2 유로(B)를 흐르는 반응 후의 고온의 프로세스 유체와 제3 유로(F)를 흐르는 보급수의 사이에서 열교환을 행하게 하는 3개의 제3 열교환기(11, 12, 13)가 설치되어 있다.
제3 유로(F)에 있어서, 제3 열교환기(11, 12)의 상류측에는, 제3 유로(F)로부터 분기되고, 제3 열교환기(11, 12)를 바이패스하는 제3 바이패스 유로(G1, G2)가 각각 설치되어 있다. 제3 바이패스 유로(G1, G2)에는, 제3 열교환기(11, 12)로 보내지는 보급수의 유량을 조정하기 위한 제3 유량 조절 밸브(15, 16)가 각각 설치되어 있다.
제2 유로(B)를 흐르는 프로세스 유체는, 순환로(C)를 흐르는 유체나 제3 유로(F)를 흐르는 보급수 등과 열교환 되어 냉각됨으로써, 프로세스 유체 중의 수증기가 물로 변화되고, 수분이 발생한다. 이 프로세스 유체 중에 포함되어 있는 수분을 회수하기 위해, 제2 유로(B)에는, 적어도 1개의 기액 분리기가 설치되어 있다. 도 1에서는, 2개의 기액 분리기(18, 19)를 도시하고 있다.
각 기액 분리기(18, 19)에 있어서 회수된 수분은, 배관(H, I)을 각각 통하여 보급수가 유통되는 제3 유로(F)에 공급되도록 되어 있다.
제3 유로(F)에 있어서, 가장 하류측에 설치되어 있는 제3 열교환기(13)의 더욱 하류측에는, 제3 유로(F)를 유통하는 유체를 기상과 액상으로 분리하는 기액 분리기(20)가 설치되어 있다. 또한, 기액 분리기(20)에는, 기액 분리기(20)에 의해 분리된 수증기를 제1 유로(A)에 공급하는 제4 유로(J)가 접속되어 있다.
제4 유로(J)에는, 제1 유로(A)에 공급하는 수증기의 유량을 조절하기 위한 제3 유량 조절 밸브(21)가 설치되어 있다. 또한, 제4 유로(J)에는, 제4 유로(J)를 유통하는 수증기를 반응기(3)에 있어서 발생하는 열에 의해 가열되는 제4 열교환기(22)가 설치되어 있다.
제1 유로(A)에는, 다른 계로부터 증기를 공급하기 위한 증기 공급 배관(6)이 접속되어 있다. 증기의 공급원으로서는, 예를 들어, IGCC에 있어서의 증기 터빈을 구동시키기 위한 수증기 등이 생각된다. 이 증기 공급 배관(6)은, 본 계통에 있어서의 수증기가 부족한 경우, 예를 들어, 후술하는 바와 같이, 제4 유로(J) 등으로부터 증기가 공급되었다고 해도, 또한 증기량이 부족한 경우에, 그 부족분을 보충하기 위해 사용된다.
제4 유로(J)에는, 제4 유로(J)로부터 분기되고, 제4 유로(J)를 유통하는 수증기의 일부를 증습기(2)로 공급하는 제5 유로(K)가 설치되어 있다. 이 제5 유로(K)에는, 증습기(2)로 공급하는 수증기의 양을 조절하기 위한 제4 유량 조절 밸브(23)가 설치되어 있다.
상술한 바와 같은 수소 제조 시스템에 있어서는, 일산화탄소를 함유하는 프로세스 유체가 증습기(2)에 공급되고, 증습기(2)에 있어서 수증기와 혼합되는 동시에, 포화 온도까지 가열된다. 증습기(2)에 있어서 수증기와 혼합된 프로세스 유체는, 제1 유로(A)를 통하여 반응기(3)에 보내진다. 반응기(3)에 있어서, 프로세스 유체는 촉매화에 의해 반응됨으로써, 프로세스 유체 중의 일산화탄소가 이산화탄소로 변성되어, 이 반응에 의해 프로세스 유체 중에 포함되는 수소가 증가한다. 또한, 반응시에는 반응열이 발생한다. 이때의 반응식에 대해서는, 상술한 화학식 1 대로이다.
반응에 의해, 수소 리치로 된 고온의 프로세스 유체는 제2 유로(B)에 출력된다.
제2 유로(B)에 방출된 고온의 프로세스 유체는, 제2 열교환기(9)에 있어서, 제1 유로(A)를 흐르는 반응 전의 프로세스 유체와 열교환 된다. 이때, 제2 열교환기(9)에 보내지는 반응 후의 프로세스 유체는, 제2 유량 조절 밸브(10)의 개방도에 의해 조정된다. 이 제2 유량 조절 밸브(10)의 개방도를, 제1 유로(A)를 흐르는 반응 전의 프로세스 유체의 온도에 따라 조절함으로써, 반응기(3)에 보내지는 반응 전의 프로세스 유체의 온도를 반응에 적합한 값으로 조정할 수 있다. 이와 같이, 반응기(3)의 입구 온도를 최적화함으로써, 반응기(3)에 있어서의 반응을 촉진시키는 것이 가능해진다.
제2 열교환기(9)에 있어서 열교환 된 후 반응 후의 프로세스 유체는, 제2 유로(B)를 유통해 제3 열교환기(13)에 보내진다. 제3 열교환기(13)에서는, 제3 유로(F)를 유통하는 보급수와의 사이에서 열교환이 행해짐으로써, 프로세스 유체는 더욱 냉각된다. 그 후, 프로세스 유체는, 제2 유로(B)를 유통하고, 제1 열교환기(7)에 보내진다.
제1 열교환기(7)에는, 증습기(2)에 있어서 프로세스 유체와 혼합되지 않은 잉여분의 수증기가 냉각된 드레인수가 순환로(C)를 통해 공급된다. 제1 열교환기(7)에 있어서, 제2 유로(B)를 유통하는 고온의 프로세스 유체와 순환로(C)를 유통하는 드레인수의 사이에서 열교환이 행해지고, 고온으로 된 드레인수는 순환로(C)를 통하여 증습기(2)에 다시 복귀되고, 한편, 열교환에 의해 열량이 빼앗긴 프로세스 유체는, 제2 유로(B)를 유통하여 제3 열교환기(12)에 보내진다.
이 경우에 있어서, 제1 열교환기(7)에 보내지는 드레인수의 유량은, 제1 바이패스 유로(D)에 설치된 제1 유량 조절 밸브(8)의 개방도에 의해 조정된다. 제1 유량 조절 밸브(8)의 개방도를 증습기(2) 내의 분위기 온도에 따라 조절함으로써, 증습기(2)에 보내지는 드레인수의 온도를 증습기(2)의 분위기 온도에 적합한 값(예를 들어, 포화 온도)으로 조정하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 증습기(2)의 분위기 온도를 최적인 값으로 유지하는 것이 가능해진다.
제3 열교환기(12)에 보내진 프로세스 유체는, 제3 유로(F)를 흐르는 보급수와의 사이에서 열교환을 행함으로써 더욱 냉각되고, 그 후, 기액 분리기(18)에 보내진다. 기액 분리기(18)에서는, 프로세스 유체 중에 포함되어 있던 수분이 회수되어, 이 수분은 배관(H)을 통하여 제3 유로(F)에 공급된다. 기액 분리기(18)에 있어서 수분이 회수된 후의 프로세스 유체는, 제3 열교환기(11)에 보내져, 다시 보급수와의 사이에서 열교환이 행해진다. 열교환 후의 프로세스 유체는, 기액 분리기(19)에 보내져, 수분이 회수된 후, 하류측에 설치되어 있는 다른 설비로 공급된다.
한편, 제3 유로(F)를 흐르는 보급수는, 상술한 바와 같이, 제3 열교환기(11, 12, 13)에 있어서, 프로세스 유체와의 사이에서 열교환이 행해짐으로써, 서서히 데워져, 그 일부가 수증기로 된 상태에서 기액 분리기(20)에 보내진다.
기액 분리기(20)에서는, 수증기와 물이 분리되어, 보급수는 제3 유로(F)를 통하여 증습기(2)에 공급된다. 한편, 수증기는, 제4 유로(J)를 유통함으로써, 제4 열교환기(22)로 보내진다. 제4 열교환기(22)에서는, 반응기(3)에 있어서의 반응열에 의해 제4 유로(J)를 유통하는 수증기가 가열된다.
이에 의해, 반응기(3)에 있어서 반응시에 발생하는 열량을 소비시킬 수 있어, 반응기(3) 내의 분위기 온도를 억제하는 것이 가능해진다. 반응기(3)에 있어서의 일산화탄소 농도와 온도는, 도 2에 도시하는 바와 같은 상관 관계를 갖고 있다. 즉, 온도가 낮을수록, 프로세스 유체 내에 포함되어 있는 일산화탄소를 이산화탄소로 변성할 수 있어, 프로세스 유체 내의 일산화탄소의 양을 저감시킬 수 있다. 따라서, 반응기(3)에 있어서의 온도 상승을 억제함으로써, 반응기(3)에 있어서의 반응을 촉진시키는 것이 가능해진다.
반응시에 발생하는 열을 사용하여 고온으로 된 수증기는, 그 일부가 제5 유로(K)를 통하여 증습기(2)에 공급되는 동시에, 나머지가 제4 유로(J)를 통하여 제1 유로(A)를 흐르는 프로세스 유체에 혼입시켜진다. 여기서, 제5 유로(K)를 통하여 증폭기(2)에 공급되는 수증기의 유량은, 제5 유로(K)에 설치되어 있는 제4 유량 조절 밸브(23)의 개방도에 의해 조정된다.
여기서, 증습기(2) 내의 분위기 온도는, 프로세스 유체와 수증기를 혼합시키는 데 적합한 값으로 유지되는 것이 바람직하다. 증습기(2) 내의 분위기 온도는, 상술한 바와 같이, 순환로(C)의 제1 바이패스 유로(D)에 설치되어 있는 제1 유량 조절 밸브(8)의 개방도를 조정함으로써 행해지지만, 제1 유량 조절 밸브(8)의 밸브의 개방도를 완전 폐쇄로 하여, 순환로(C)를 흐르는 드레인수를 모두 제1 열교환기(7)에 공급했다고 해도, 열량이 충분하지 않아, 증습기(2) 내에 있어서의 분위기 온도를 적합한 값으로 유지할 수 없는 것이 우려된다.
이와 같은 경우이어도, 제4 유로(J)를 흐르는 고온의 수증기를 증습기(2)에 공급하는 루트인 제5 유로(K)를 설치해 두는 것으로, 상기 열량의 부족을 해소하는 것이 가능해진다.
상기 제1 유량 조절 밸브(8)의 개방도 및 제4 유량 조절 밸브(23)의 개방도는, 예를 들어, 도 3에 도시되는 바와 같이 제어된다. 즉, 증습기(2)에 있어서 그다지 열량이 필요해지지 않는 경우에는, 제4 유량 조절 밸브(23)를 완전 폐쇄로 한 상태에서, 제1 유량 조절 밸브(8)의 개방도를 조절한다. 이에 대해, 제1 유량 조절 밸브(8)를 완전 폐쇄로 하여, 순환로(C)를 흐르는 모든 드레인수를 제1 열교환기(7)에 투입해도 열량이 모자라는 경우에는, 제4 유량 조절 밸브(23)의 개방도를 조정함으로써, 제5 유로로부터 증습기(2)에 고온의 수증기를 공급하고, 증습기(2)에 있어서의 열량을 보상한다.
이상, 설명해 온 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 수소 제조 시스템(1)에 따르면, 증습기(2)에 있어서 잉여로 된 수증기를 냉각하고, 드레인수로서 순환시키는 순환로(C)와, 순환로(C)를 순환하는 드레인수를 반응 후의 프로세스 유체의 열에 의해 데우는 제1 열교환기(7)를 구비하므로, 증습기(2)에 있어서 사용되는 수증기를 자신의 계통에 있어서 공급하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 다른 시스템으로부터 공급되는 수증기의 양을 대폭으로 저감시키는 것이 가능해진다. 이 결과, 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같은 CO2 회수형의 IGCC에 적용된 경우에는, 발전 설비에 있어서 증기 터빈을 구동하는 데 사용되는 고압 수증기를 당해 수소 제조 시스템(1)에 공급할 필요가 없어져(혹은, 그 공급량을 대폭으로 저감할 수 있어), 증기 터빈의 발전 효율을 저하시키는 것을 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제3 유로(F)로부터 증습기(2)에 드레인수를 공급하고, 제4 유로(J)로부터 고온의 수증기를 제1 유로(A)에 공급하고, 또한, 제5 유로(K)로부터 고온의 수증기를 증습기(2)에 공급했다고 해도, 또한 열량, 혹은, 수증기의 유량이 부족한 경우가 우려되는 경우에는, 증기 공급 배관(6)으로부터 고압 수증기(예를 들어, 증기 터빈의 구동에 사용되는 고압 수증기)를 제1 유로(A)에 대하여 공급하면 된다.
[제1 변형예]
상술한 제1 실시 형태에 있어서는, 반응기(3)를 1기만 구비하는 경우에 대하여 예시했지만, 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 반응기(3)를 구비하고 있어도 된다. 이 경우에는, 상류측에 배치된 반응기(3)에 있어서 반응된 반응 후의 프로세스 유체가 하류측에 배치되어 있는 반응기(3)에 순차 공급되는 구성으로 된다.
이와 같이, 복수의 반응기(3)를 설치함으로써, 프로세스 유체에 있어서의 일산화탄소의 함유량을 더욱 저하시킬 수 있다.
이와 같이 2기 이상의 반응기(3)를 구비하는 경우에는, 각 반응기(3)에서 발생하는 반응열을 각각 다른 유체와의 사이에서 열교환시켜도 좋다. 예를 들어, 도 4에서는, 상류측에 배치되어 있는 반응기(3)에 있어서는, 제4 유로(J)를 흐르는 수증기와 반응열을 열교환 시키는 동시에, 하류측에 배치되어 있는 반응기(3)에 있어서는, 제3 유로(F)를 흐르는 보급수와 반응열을 열교환 시키고 있다.
[제2 변형예]
상술한 제1 실시 형태에 있어서는, 반응기(3)에 있어서의 반응열을 제4 유로(J)를 흐르는 수증기와 열교환시킴으로써, 반응기(3)의 온도 상승을 억제하고 있었지만, 이것 대신에, 도 5에 도시한 바와 같이, 반응기(3)에 있어서의 열과 순환로(C)를 흐르는 드레인수를 열교환시키는 제5 열교환기(30)를 설치하는 것으로 해도 된다. 이와 같이, 순환로(C)를 흐르는 드레인수와의 사이에서 열교환을 행하게 하는 것으로, 반응기(3)의 온도 상승을 억제하는 것으로 해도 된다.
이때, 순환로(C)에, 제5 열교환기(30)를 바이패스하는 제4 바이패스 유로(L)를 설치하고, 이 제4 바이패스 유로(L)에, 제5 열교환기(30)에 보내는 드레인수의 유량을 조정하기 위한 유량 조절 밸브(31)를 설치하는 것으로 해도 된다. 이에 의해, 반응기(3) 내의 온도를 반응에 적절한 값으로 유지할 수 있다.
반응기(3)에 있어서 발생하는 반응열의 소비 방법으로서는, 상술한 드레인수와의 열교환에 한정되지 않고, 예를 들어, 제3 유로(F)를 흐르는 보급수와의 사이에서 열교환을 행하게 하는 것으로 해도 된다.
[제2 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해, 도 6을 사용하여 설명한다.
본 실시 형태의 수소 제조 시스템이 제1 실시 형태와 다른 점은, 도 1에 도시한 수소 제조 시스템으로부터 후단부의 설비로 보내져, 상기 후단부의 설비에 있어서 프로세스 유체 중의 이산화탄소가 배제된 클린 가스를 유통시키는 제6 유로(M)를 구비하고, 또한, 제6 유로(M)와 제2 유로(B)를 적어도 1개소에서 교차시켜, 이 교차 위치에 제6 열교환기(40, 41)를 설치한 점이다.
이와 같이, 수소 제조 시스템의 후단부에 배치되어 있는 설비에 의해 생성된 프로세스 유체와 열교환을 행하게 하는 제6 열교환기(40, 41)를 설치함으로써, 반응기(3)에 있어서 발생된 열량을 더욱 유효하게 이용하는 것이 가능해진다.
1 : 수소 제조 시스템
2 : 증습기
3 : 반응기
7 : 제1 열교환기
8 : 제1 유량 조절 밸브
9 : 제2 열교환기
10 : 제2 유량 조절 밸브
11, 12, 13 : 제3 열교환기
15, 16 : 제3 유량 조절 밸브
18, 19, 20 : 기액 분리기
21 : 제3 유량 조절 밸브
22 : 제4 열교환기
23 : 제4 유량 조절 밸브
30 : 제5 열교환기
31 : 유량 조절 밸브
40, 41 : 제6 열교환기
101 : 가스 화로
102 : 탈황 설비
103 : 수소 제조 설비
104 : 이산화탄소의 회수 설비
105 : 발전 설비
A : 제1 유로
B : 제2 유로
C : 순환로
D : 제1 바이패스 유로
E : 제2 바이패스 유로
F : 제3 유로
G1, G2 : 제3 바이패스 유로
H, I : 배관
J : 제4 유로
K : 제5 유로
L : 제4 바이패스 유로

Claims (3)

  1. 일산화탄소를 포함하는 프로세스 유체가 공급되고, 상기 프로세스 유체와 수증기를 혼합하는 증습기와,
    증습기로부터 출력된 증습된 프로세스 유체를 촉매 하에서 반응시킴으로써, 상기 프로세스 유체 중의 일산화탄소를 이산화탄소로 변성하는 반응기와,
    증습된 상기 프로세스 유체를 상기 증습기로부터 상기 반응기에 공급하는 제1 유로와,
    상기 반응기에 있어서 반응된 후의 고온의 프로세스 유체가 흐르는 제2 유로와,
    상기 증습기에 있어서의 잉여의 수분을 순환시키는 순환로와,
    상기 순환로와 상기 제2 유로가 교차하는 위치에 설치되고, 상기 반응기에 있어서 반응된 후의 고온의 프로세스 유체와 상기 순환로를 순환하는 유체의 사이에서 열교환을 행하게 하는 제1 열교환기를 구비하는, 수소 제조 시스템과,
    증기 터빈과,
    상기 증기 터빈에 공급되는 고압 증기 또는 중압 증기의 일부를 상기 제1 유로에 공급하는 제6 유로와,
    상기 제6 유로와 상기 제2 유로를 적어도 1개소에서 교차시켜, 이 교차 위치에 설치한 제6 열교환기를 구비하는, 발전 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
KR1020137009980A 2008-12-12 2009-12-10 수소 제조 시스템 및 발전 시스템 KR101420068B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2008-317198 2008-12-12
JP2008317198A JP5529413B2 (ja) 2008-12-12 2008-12-12 水素製造システムおよび発電システム
PCT/JP2009/070660 WO2010067836A1 (ja) 2008-12-12 2009-12-10 水素製造システムおよび発電システム

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117003036A Division KR101292926B1 (ko) 2008-12-12 2009-12-10 수소 제조 시스템 및 발전 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130051509A KR20130051509A (ko) 2013-05-20
KR101420068B1 true KR101420068B1 (ko) 2014-07-16

Family

ID=42242823

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117003036A KR101292926B1 (ko) 2008-12-12 2009-12-10 수소 제조 시스템 및 발전 시스템
KR1020137009980A KR101420068B1 (ko) 2008-12-12 2009-12-10 수소 제조 시스템 및 발전 시스템

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117003036A KR101292926B1 (ko) 2008-12-12 2009-12-10 수소 제조 시스템 및 발전 시스템

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8561408B2 (ko)
EP (1) EP2380847B1 (ko)
JP (1) JP5529413B2 (ko)
KR (2) KR101292926B1 (ko)
CN (1) CN102123942A (ko)
AU (1) AU2009325426B2 (ko)
CA (1) CA2733575C (ko)
WO (1) WO2010067836A1 (ko)
ZA (1) ZA201101229B (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5495749B2 (ja) * 2009-12-10 2014-05-21 三菱重工業株式会社 水素製造設備および発電プラント
JP5631143B2 (ja) * 2010-10-05 2014-11-26 株式会社日立製作所 Ｃｏ２分離回収装置並びにｃｏ２分離回収装置を備えた石炭ガス化複合発電プラント
CN113460959B (zh) * 2021-07-06 2022-09-06 中石化宁波工程有限公司 一种带旁路控制的用于高浓度一氧化碳全部变换分段移热工艺
US11859147B2 (en) * 2021-11-24 2024-01-02 Indian Oil Corporation Limited Single stage process for production of hydrogen enriched gas

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003521576A (ja) * 2000-02-01 2003-07-15 テキサコ ディベラップメント コーポレイション シフト反応器と水素化処理装置の統合

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1076941A (fr) * 1952-01-15 1954-11-03 Basf Ag Procédé pour l'exploitation d'une installation de conversion
US3441393A (en) * 1966-01-19 1969-04-29 Pullman Inc Process for the production of hydrogen-rich gas
US4062673A (en) * 1975-12-22 1977-12-13 Robert Ames Norton Flash smelting of iron with production of hydrogen of hydrogenation quality
US4487139A (en) * 1979-10-04 1984-12-11 Heat Exchanger Industries, Inc. Exhaust gas treatment method and apparatus
DE3016876A1 (de) * 1980-05-02 1981-11-05 Krupp-Koppers Gmbh, 4300 Essen Verfahren zur herstellung von synthesegasen
US4476683A (en) * 1982-12-20 1984-10-16 General Electric Company Energy efficient multi-stage water gas shift reaction
US4725381A (en) * 1984-03-02 1988-02-16 Imperial Chemical Industries Plc Hydrogen streams
GB8519821D0 (en) 1985-08-07 1985-09-11 Ici Plc Hydrogen streams
CA1333661C (en) * 1987-12-02 1994-12-27 Thomas Hsiao-Ling Hsiung Liquid phase carbon monoxide shift process
US5358696A (en) * 1993-12-01 1994-10-25 Texaco Inc. Production of H2 -rich gas
FR2825995B1 (fr) * 2001-06-15 2004-07-09 Inst Francais Du Petrole Installation et procede de production de gaz de synthese comprenant un reacteur de vaporeformage et un reacteur de conversion du co2 chauffe par un gaz chaud
DE10227709B4 (de) * 2001-06-25 2011-07-21 Alstom Technology Ltd. Dampfturbinenanlage sowie Verfahren zu deren Betrieb
JP4473223B2 (ja) * 2003-01-13 2010-06-02 フルオー・テクノロジーズ・コーポレイシヨン 改良されたシフト転化の構成と方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003521576A (ja) * 2000-02-01 2003-07-15 テキサコ ディベラップメント コーポレイション シフト反応器と水素化処理装置の統合

Also Published As

Publication number Publication date
CA2733575C (en) 2015-04-21
KR101292926B1 (ko) 2013-08-02
JP2010138042A (ja) 2010-06-24
EP2380847B1 (en) 2015-08-12
JP5529413B2 (ja) 2014-06-25
AU2009325426A1 (en) 2010-06-17
CA2733575A1 (en) 2010-06-17
US20110314814A1 (en) 2011-12-29
KR20130051509A (ko) 2013-05-20
EP2380847A4 (en) 2013-06-05
AU2009325426B2 (en) 2014-07-31
KR20110036829A (ko) 2011-04-11
WO2010067836A1 (ja) 2010-06-17
CN102123942A (zh) 2011-07-13
US8561408B2 (en) 2013-10-22
ZA201101229B (en) 2012-04-25
EP2380847A1 (en) 2011-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2009259589B2 (en) Method and device for operating a steam power station comprising a steam turbine and a process steam consumer
US8621841B2 (en) Gasification power generation system provided with carbon dioxide separation and recovery device
US9320985B2 (en) Configurations and methods of generating low-pressure steam
KR101420068B1 (ko) 수소 제조 시스템 및 발전 시스템
JP2010504613A (ja) 燃料電池の燃料反応物流用の不純物分離器および分離ループ
JP2012021144A (ja) Ｃｏシフト反応装置及びこれを備えた石炭ガス化複合発電システム
WO2018074443A1 (ja) 二酸化炭素回収システム、火力発電設備、及び、二酸化炭素回収方法
JP6207835B2 (ja) シフト反応システム
US8601817B2 (en) Hydrogen production apparatus and power generation plant
JP5379092B2 (ja) ガス化発電システム
JP5925105B2 (ja) サチュレータ及びこれを備える天然ガス改質システム
CN100356622C (zh) 重整产品冷却系统和在燃料加工子系统中的使用方法
KR101521830B1 (ko) Dme fpso의 열통합 장치
JPH08195214A (ja) リン酸型燃料電池発電装置
WO2020006113A1 (en) Supercritical co2 cycle coupled to chemical looping arrangement
JPS63318425A (ja) ガスタ−ビン燃焼装置

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170616

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180618

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190618

Year of fee payment: 6