TWI633050B - Hydrogen manufacturing system and a method for producing hydrogen - Google Patents
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Abstract
本發明之課題在於將發電之排氣當作脫氫反應之熱源時，將脫氫反應之溫度控制在適當範圍內，可有效率且穩定地製造氫。
本發明之解決手段係提供一種氫製造系統，其具備：脫氫反應裝置，係藉觸媒存在下之脫氫反應而由有機氫化物生成氫；第1發電單元，係憑藉燃燒氣體之能量進行發電；排熱回收單元，係進行第1發電單元之排氣的熱回收；熱交換器，係在排熱回收單元中進行排氣與熱媒之熱交換；及循環線，係將經熱交換器加熱過之熱媒在液體狀態下導入脫氫反應裝置中，以使在與熱交換器之間循環；且該氫製造系統係構成為脫氫反應裝置中熱媒的導入溫度在352℃至392℃之範圍內，且熱媒的排出溫度在337℃至367℃之範圍內，又，導入溫度與排出溫度之溫度差在10℃至50℃之範圍內。
Description
本發明係有關於藉有機氫化物之脫氫化製造氫之氫製造系統及氫製造方法，特別有關於脫氫反應所需之熱源的利用。
近年來，已開發出使甲苯等之芳香族化合物氫化，且在有機氫化物(氫化芳香族化合物)之狀態下進行氫之貯藏或輸送的有機化學氫化物法。依據該方法，氫可在其生產地轉換成有機氫化物，且以有機氫化物之形態輸送。此外，在鄰近都市等之氫使用地之工廠或加氫站等中，藉有機氫化物之脫氫反應生成氫及芳香族化合物。藉脫氫反應產生之化合物再被輸送至氫生產地，且使用於氫化反應中。
另一方面，上述有機化學氫化物法中，由有機氫化物產生氫之脫氫反應係吸熱反應，例如，由甲基環己烷產生氫時需要大約205kJ/mol之反應熱。雖然該脫氫反應之反應熱可藉石化燃料之燃燒熱等補充，但是由近年削減
二氧化碳排出之要求開發出以排熱等作為脫氫反應之熱源而有效利用之技術。
例如，在脫氫反應器中在脫氫觸媒存在下進行有機氫化物之脫氫反應而製造氫，且將該氫導入發電裝置作為燃料之混合型氫製造、發電系統中，利用由(通常藉氣體渦輪機構成之)發電裝置之高溫排氣回收的回收熱，作為脫氫反應器之脫氫反應所需之的技術是習知的(請參照專利文獻1)。
專利文獻1：日本特開2012-206909號公報
但是，上述專利文獻1記載之習知技術中，脫氫反應之適當溫度範圍(例如，350℃至380℃)與作為熱源利用之排氣等之溫度(550℃左右)的溫度差大，且，使用排氣之熱交換的傳熱效率會比較小，因此不容易穩定地控制使脫氫反應之溫度在適當之溫度範圍內。因此，例如，脫氫反應之溫度過度上升時，恐有產生發生成為脫氫觸媒劣化主因之焦化，或苯等之副產物增加(即，生成物之選擇性降低)等的缺點之虞。
本發明係有鑒於如此之習知技術之課題而研究出來，且其主要目的在於提供利用發電之排氣作為脫氫反
應之熱源時，控制脫氫反應之溫度在適當範圍內，可抑制脫氫觸媒之劣化或脫氫反應之選擇性降低等而有效率地且穩定地製造氫的氫製造系統及氫製造方法。
本發明之第1方面係一種氫製造系統(1)，其特徵在於具備：脫氫反應裝置(51)，係藉脫氫觸媒存在下之脫氫反應而由有機氫化物生成氫；第1發電單元(2)，係憑藉燃料燃燒產生之燃燒氣體的能量進行發電；排熱回收單元(3)，係進行由前述第1發電單元排出之排氣的熱回收；熱交換器(21)，係設於前述排熱回收單元，且係進行前述排氣與熱媒之熱交換；及循環線(L1至L3)，係將經前述熱交換器加熱過之前述熱媒在液體狀態下導入前述脫氫反應裝置中，並使經前述脫氫反應裝置排出之前述熱媒返回前述熱交換器；其中導入前述脫氫反應裝置之前述熱媒的導入溫度在352℃至392℃之範圍內，且由前述脫氫反應裝置排出之前述熱媒的排出溫度在337℃至367℃之範圍內，又前述導入溫度與前述排出溫度之溫度差在10℃至50℃之範圍內。
該第1方面之氫製造系統中，在利用發電之排氣作為脫氫反應之熱源的構成中，使用傳熱效率比排氣高之熱媒(液體狀態)作為脫氫反應之熱源，且設定導入脫氫反應裝置時及由脫氫反應裝置排出時之熱媒的入口溫度及出口溫度，以及其溫度差在適當之範圍內，因此可控制脫氫反應之溫度在適當範圍內，可抑制脫氫觸媒之劣化或脫
氫反應之選擇性降低等而有效率地且穩定地製造氫。
本發明之第2方面係有關於上述第1方面，且特徵在於前述排熱回收單元更包含至少1個利用前述排氣之熱產生蒸氣的蒸氣產生單元(22、23)。
該第2方面之氫製造系統中，係藉利用由第1發電單元之排氣的熱產生蒸氣，可更有效地利用排氣的熱。
本發明之第3方面係有關於上述第1或第2方面，且特徵在於前述蒸氣產生單元包含可產生較高壓力之高壓蒸氣的高壓蒸氣產生單元(22)，及可產生較低壓力之低壓蒸氣的低壓蒸氣產生單元(23)；且更包含憑藉前述高壓蒸氣及前述低壓蒸氣之能量進行發電的第2發電單元(4)。
該第3方面之氫製造系統中，係藉利用來自第1發電單元之排氣的熱產生高壓及低壓之蒸氣，可有效地利用排氣的熱，且亦可提高產生之蒸氣的利用自由度。
本發明之第4方面係有關於上述第2或第3方面，且特徵在於前述第1發電單元具有使前述燃料燃燒之燃燒器(12)；且前述蒸氣被導入前述燃燒器。
該第4方面之氫製造系統中，係藉由將利用來自第1發電單元之排氣的熱產生之高壓蒸氣導入燃燒器中，可抑制燃燒器之氮氧化物的生成。
本發明之第5方面係有關於上述第1至第4方面中任一方面，且特徵在於更包含加熱裝置(54)，該加熱裝置係用以加熱在前述循環線流動之前述熱媒的至少一部份。
該第5方面之氫製造系統中，係藉設置用以再加
熱熱媒之加熱裝置，可容易調節導入脫氫反應裝置中之熱媒溫度至適當範圍內，且藉在該範圍中使熱媒之溫度上升下降，可使脫氫反應之溫度變化而使脫氫反應裝置之氫產生量增減。此外，亦具有用以回收用於脫氫反應之排熱的熱交換器等產生問題時亦可容易地支援之優點。
本發明之第6方面係有關於上述第1至第5方面中任一方面，且特徵在於前述燃料包含在前述脫氫反應裝置中生成之氫。
該第6方面之氫製造系統中，可有效利用藉有機氫化物之脫氫所產生的氫作為發電用之燃料，且可使與其他氫需求方之受授平衡更穩定化。
本發明之第7方面係有關於上述第2或第3方面，且特徵在於前述蒸氣產生單元包含可使水氣化之蒸發器(32)及可使氣化之水過熱的過熱器(33)；且前述蒸發器配置於前述熱交換器之下游側，另一方面，前述過熱器則配置於前述熱交換器之上游側。
該第7方面之氫製造系統中，可提高產生之蒸氣溫度，且具有提高蒸氣利用之自由度的優點。
本發明之第8方面係一種氫製造方法，其特徵在於具有：脫氫反應步驟，係藉脫氫觸媒存在下之脫氫反應而由有機氫化物生成氫；第1發電步驟，係憑藉燃料燃燒產生之燃燒氣體的能量進行發電；排熱回收步驟，係進行在前述第1發電步驟中排出之排氣的熱回收；熱交換步驟，係在前述排熱回收步驟中進行前述排氣與熱媒之熱交換；
其中前述脫氫反應步驟中，係將在前述熱交換步驟中被加熱之前述熱媒在液體狀態下作為前述脫氫反應之熱源使用，並在前述熱交換步驟中再加熱該使用後之前述熱媒；前述脫氫反應步驟中前述熱媒使用前的溫度在352℃至392℃之範圍內，且前述脫氫反應步驟中前述熱媒使用後的溫度在337℃至367℃之範圍內，又，前述熱媒在前述使用前與前述使用後之溫度差在10℃至50℃，且以20℃至40℃為佳之範圍內。
因此依據本發明，於利用發電之排氣作為脫氫反應之熱源時，將脫氫反應之溫度控制在適當範圍內，可抑制脫氫觸媒之劣化或脫氫反應之選擇性降低等而有效率地且穩定地製造氫。
1‧‧‧氫製造系統
2‧‧‧氣體渦輪機發電單元(第1發電單元)
3‧‧‧排熱回收單元
4‧‧‧蒸氣發電單元(第2發電單元)
5‧‧‧氫生成單元
11‧‧‧壓縮機
12‧‧‧燃燒器
13‧‧‧氣體渦輪機
14,42‧‧‧發電機
21‧‧‧熱油加熱器(熱交換器)
22‧‧‧高壓蒸氣產生單元
23‧‧‧低壓蒸氣產生單元
31‧‧‧節熱器(預熱器)
32‧‧‧汽化器(蒸發器)
33‧‧‧超熱器(過熱器)
35‧‧‧汽化器
36‧‧‧超熱器
37‧‧‧煙囪
41‧‧‧蒸氣渦輪機
43‧‧‧冷凝器
51‧‧‧脫氫反應裝置
52‧‧‧導入側熱油集箱
53‧‧‧排出側熱油集箱
54‧‧‧加熱爐(加熱裝置)
61‧‧‧溫度檢測器
62‧‧‧流量調整閥
L1a,L1b‧‧‧熱媒導入線(循環線)
L2a,L2b‧‧‧熱媒排出線(循環線)
L3‧‧‧連接線(循環線)
L5‧‧‧第1氫供給線
L6‧‧‧第2氫輸送線
圖1係顯示本發明氫製造系統之概略結構的結構圖。
圖2係顯示圖1中排熱回收單元之詳細結構的結構圖。
以下，一面參照圖式一面說明本發明之實施形態。
圖1係顯示本發明氫製造系統1之概略結構的結構圖，圖2係顯示圖1中排熱回收單元3之詳細結構的結構圖。
如圖1所示，氫製造系統1主要具備：氣體渦輪機發電單元(第1發電單元)2，係憑藉燃料燃燒產生之燃燒氣體的能量進行發電；排熱回收單元3，進行由氣體渦輪機發電單元2排出之排氣的熱回收；蒸氣發電單元(第2發電單元)4，憑藉在排熱回收單元3產生之蒸氣的能量進行發電；及氫生成單元5，藉在排熱回收單元3加熱之液體狀態的熱媒(在此係熱油)作為熱源，藉脫氫觸媒存在下之有機氫化物的脫氫反應而生成氫。
氣體渦輪機發電單元2設有壓縮由外部供給之燃燒用空氣的壓縮機11，藉使用來自壓縮機11之壓縮空氣使由外部供給之燃料燃燒，生成高溫高壓之燃燒氣體的燃燒器12，藉該燃燒驅動旋轉之氣體渦輪機13，及連結該氣體渦輪機13之發電機14。
氣體渦輪機發電單元2中，藉在燃燒器12所產生之燃燒氣體使氣體渦輪機13之葉輪(未圖示)旋轉，燃燒氣體之能量會轉換成葉輪之旋轉能量，進一步，氣體渦輪機13之葉輪的旋轉能量會藉發電機14轉換成電力(第1發電步驟)。在此，在燃燒器12使用之燃料使用天然氣或在天然氣中以預定比率混合氫者。由氣體渦輪機13排出之高溫高壓排氣供給至排熱回收單元3。
此外，在本實施形態中，雖然顯示利用氣體渦輪機發電之排氣(排熱)作為在氫生成單元5之脫氫反應熱源之例，但是發電單元只要至少產生可作為脫氫反應熱源之排熱即可，不限於在此所示之氣體渦輪機發電單元2，
亦可採用其他習知發電形式。但是，由使在氫生成單元5生成之氫的供需平衡穩定化之觀點來看，可使用氫作為燃料之至少一部份者更佳。
排熱回收單元3，如圖2所示，設有藉分別利用由氣體渦輪機13導入之高溫排氣，加熱熱油之熱油加熱器(熱交換器)21，產生比較高壓(在此係30.9barA)之高壓蒸氣的高壓蒸氣產生單元22，及產生比較低壓(在此係3.2barA)之低壓蒸氣的低壓蒸氣產生單元23。此外，表1顯示排熱回收單元3之物質收支及熱收支。表1之(i)至(ix)欄顯示圖2中分別附有相同編號(i)至(ix)之排熱回收單元3之各位置的數值。
熱油加熱器21配置在排熱回收單元3之最上游(即，最高溫之排氣流動之部份)，藉進行在以下詳述之氫生成單元5與排熱回收單元3之間循環之熱油與排氣的熱交換，加熱熱油使熱油之溫度在預定溫度範圍內。熱油加熱器21可採用具有鰭管熱交換器等習知之構造的熱交換器。
如表1所示，對熱油加熱器21之排氣導入量係大約346t/hr。導入熱油加熱器21之高溫(在此係大約556℃)的排氣在與熱油熱交換後，成為較低溫(在此係大約370℃)
之排氣而向高壓蒸氣產生單元22流動。另一方面，對熱油加熱器21之熱油導入量係972t/hr。導入熱油加熱器21之較低溫(在此係大約352℃)的熱油在與排氣熱交換後，成為較高溫(在此係大約382℃)之熱油而向氫生成單元5(導入側熱油集箱52)送出。
此外，雖然熱油由二苯基醚及聯苯之混合物構成，但是只要在作為如下詳述之脫氫反應之熱源使用的溫度條件中具有良好化學安定性，且在使用時呈液體狀態(即，至少實質地未氣化)，可使用由其他習知成分構成的熱媒(合成系熱媒等)。
高壓蒸氣產生單元22配置在排熱回收單元3之熱油加熱器21的下游側，且利用經過熱油加熱器21之熱產生高壓蒸氣。高壓蒸氣產生單元22由排氣流之下游側開始依序設有可預熱蒸氣產生用高壓給水之節熱器(預熱器)31，可使經預熱之高壓給水氣化之汽化器(蒸發器)32，及可使已氣化之高壓給水過熱之超熱器(過熱器)33。
如表1所示，導入高壓蒸氣產生單元22之大約370℃的排氣在加熱高壓給水後，成為較低溫之排氣而向低壓蒸氣產生單元23流動。另一方面，對高壓蒸氣產生單元22之高壓給水量係大約20t/hr。比較低溫(在此係大約121℃)之高壓給水在藉排氣加熱後，成為較高溫(在此係大約352℃)之高壓蒸氣而向氣體渦輪機發電單元2及蒸氣發電單元4送出。
送至氣體渦輪機發電單元2之高壓蒸氣噴射至
該燃燒室內，用以冷卻燃燒器12之火焰尖峰溫度。藉此，燃燒器12之燃燒溫度可降低，且可減少氮氧化物(NOx)之產生。
低壓蒸氣產生單元23配置在排熱回收單元3之高壓蒸氣產生單元22的下游側(即，最下游)，且藉經過高壓蒸氣產生單元22之排氣的熱產生低壓蒸氣。低壓蒸氣產生單元23由排氣流之下游側開始依序設有可使低壓給水氣化之汽化器35，及可使已氣化之低壓給水過熱之超熱器36。
如表1所示，導入低壓蒸氣產生單元23之排氣在加熱低壓給水後，成為較低溫之排氣而送出至外部，最後由煙囪37(請參照圖1)排出至大氣中。另一方面，對低壓蒸氣產生單元23之低壓給水量係大約13t/hr。比較低溫(在此係大約120℃)之低壓給水藉排氣加熱後，成為較高溫(在此係大約175℃)之低壓蒸氣而向蒸氣發電單元4送出。
如此，排熱回收單元3在熱油加熱器21中進行排氣與熱媒之熱交換(熱交換步驟)，且該熱交換後之排氣的熱分別使用於產生高壓蒸氣產生單元22之高壓蒸氣(高壓蒸氣產生步驟)，及產生低壓蒸氣產生單元23之低壓蒸氣(低壓蒸氣產生步驟)，藉此可進行由氣體渦輪機發電單元2排出之排氣的熱回收(熱交換步驟)。
另外，排熱回收單元3之結構不限於在此所示者，可有各種之變更。例如，如圖2中2點虛線所示，高壓蒸氣產生單元22之超熱器(過熱器)33可配置在熱油加熱器21之
上游側。藉此，具有可提高高壓蒸氣之溫度，進一步可提高蒸氣發電單元4(後述之蒸氣渦輪機41)之輸出的優點。再者，低壓蒸氣產生單元23之超熱器36亦可同樣地配置在熱油加熱器21之上游側。
蒸氣發電單元4設有藉蒸氣驅動之蒸氣渦輪機41，與該蒸氣渦輪機41連結之發電機42，及冷卻由蒸氣渦輪機41排出之排蒸氣而使之冷凝的冷凝器43。
蒸氣發電單元4中，藉由排熱回收單元3對蒸氣渦輪機41之高壓段及低壓段分別導入的高壓蒸氣及低壓蒸氣使蒸氣渦輪機41之葉輪(未圖示)旋轉，蒸氣之能量轉換成葉曲之旋轉能量，進一步，蒸氣渦輪機41之葉輪的旋轉能量藉發電機42轉換成電力(第2發電步驟)。由蒸氣渦輪機41排出之蒸氣在冷凝器43冷凝，且在此生成之水循環至排熱回收單元3而作為低壓給水及高壓給水使用。
此外，雖然本實施形態顯示了藉蒸氣發電單元4(蒸氣渦輪機41)利用在排熱回收單元3產生之蒸氣的例子，但是不限於此，亦可將蒸氣使用於其他習知之用途。
氫生成單元5設有依據有機化學氫化物法藉有機氫化物之脫氫化產生氫的脫氫反應裝置51。另外，氫生成單元5設有用以導入經熱油加熱器21加熱過之熱油至脫氫反應裝置51中作為脫氫反應之熱源的熱媒導入線L1a、L1b，及用以使經脫氫反應裝置51排出之熱油返回熱油加熱器21的熱媒排出線L2a、L2b。在熱媒導入線L1a、L1b之間設有導入側熱油集箱52，且在熱媒排出線L2a、L2b之
間設有排出側熱油集箱53。再者，連接排出側熱油集箱53與導入側熱油集箱52之連接線L3設有用以再加熱由熱媒排出線L2b之熱油的加熱爐(加熱裝置)54。設於氫生成單元5之各線L1a、L1b、L2a、L2b、L3具有用以輸送熱油之管路，閥及泵等(細節未圖示)，且構成使熱油在熱油加熱器21及脫氫反應裝置51間循環之循環線。
脫氫反應裝置51藉脫氫觸媒存在下之脫氫反應由有機氫化物(在此為甲基環己烷，(以下稱為「MCH」))產生氫及芳香族化合物(在此為甲苯)(脫氫反應步驟)。另外，脫氫反應裝置51由熱交換型之固定床多管反應器構成，且具有填充有脫氫觸媒(固體觸媒)之多數反應管收容在外殼內的習知結構。由圖未示之MCH的貯藏設備(貯藏槽等)供給至脫氫反應裝置51之各反應管的MCH一面接觸觸媒一面流動。由熱媒導入線L1a、L1b供給熱油至外殼，藉此，在與反應管之間進行熱交換，且加熱MCH及脫氫觸媒。
脫氫反應裝置51中，係依以下化學反應式(1)藉脫氫反應由MCH(C7H14)生成氫及甲苯(C7H8)。該脫氫反應係吸熱反應(△H298=205kJ/mol)。由MCH成為甲苯及氫之反應以化學平衡上高溫、低壓之條件為佳。
脫氫反應裝置51中，通常反應容器之入側溫度
(反應物之供給口溫度)最高，然後，隨著進入反應容器之出口側(即，進行吸熱反應)，反應溫度降低，因此反應容器之出側溫度(生成物之排出口溫度)成為比入側溫度低之值。在此，脫氫反應之溫度控制在大約350℃至380℃之範圍內。藉此，可維持脫氫反應之良好轉化率及選擇率。此外，脫氫反應之反應壓力在0.1MPaG至1.0MPaG之範圍內。另外，雖然MCH之液空間速度(LHSV)係受觸媒之活性左右，但是在0.5h-1至5h-1之範圍內。
脫氫反應裝置51之脫氫反應的溫度係藉導入之熱油溫度及流量來控制。熱媒排出線L2a設有用以檢測由脫氫反應裝置51排出之熱油溫度的溫度檢測器61，且，熱媒導入線L1b設有用以依據溫度檢測器61之檢測結果，調整導入脫氫反應裝置51之熱油流量的流量調整閥62。
在此，排熱回收單元3之熱油的加熱係控制成使由熱媒導入線L1b導入脫氫反應裝置51之熱油的導入溫度在352℃至392℃之範圍內。更佳地，熱油之溫度亦可控制成在365℃至385℃之範圍內。在352℃以下時反應不進行，且亦不利於熱交換效率。此外在392℃以上時熱媒容易分解，且無法發揮所希望之功能。
由於導入脫氫反應裝置51之熱油呈液體狀態，故熱傳導係數及熱容量比排氣高，且與直接導入來自氣體渦輪機發電單元2之排氣至脫氫反應裝置51中的情形相比，可提高對反應容器之傳熱效率。結果，熱油作為脫氫反應之熱源之情形與排氣之情形相比，具有可減少脫氫反應裝
置51對反應容器之傳熱面積，且亦可抑制脫氫觸媒之使用量的優點。即，可提高傳熱管外表面之傳熱係數大約5倍，且可削減傳熱面積接近50%。此外，藉使用傳熱效率高之熱油，與排氣之情形(需要大約500℃以上)相比，可降低對脫氫反應裝置51之導入溫度，且可抑制因導入高溫熱媒而對反應器等產生之不良影響(觸媒之活性降低等)。
此外，流量調整閥62之熱油流量係控制成使由脫氫反應裝置51排出之熱油的排出溫度(在此係溫度檢測器61之檢測值)在337℃至367℃之範圍內。更佳地，熱油之溫度亦可控制成在347℃至357℃之範圍內。
另外，導入脫氫反應裝置51之熱油與由脫氫反應裝置51排出之熱油的溫度差必須控制成在10℃至50℃，而以在20℃至40℃之範圍內為佳。更佳地，該溫度差亦可控制成在25℃至35℃之範圍內。溫度差為10℃以下時會需要非常大之熱油流量。此外溫度差為50℃以上時會無法進行熱輸入，結果反應器容器要加大。因此，本發明之情形，與習知技術相比，可使上述溫度差成為大約一半。
加熱爐54藉預定燃料之燃燒熱加熱在加熱盤管內流通之熱油。藉使用加熱爐54之熱油的加熱，可容易地調節導入脫氫反應裝置51之熱油溫度在適當範圍內，且藉在該範圍內使熱油之溫度上升下降，可使脫氫反應之溫度變化而使脫氫反應裝置51之氫產生量增減。此外，亦具有即使熱油加熱器21等產生問題時亦可容易地支援之優點。另外，用以加熱熱油之裝置不限於在此所示之加熱爐54，
只要在至少可加熱熱油到所希望溫度為止，可採用其他習知之加熱裝置。
在脫氫反應裝置51生成之氫透過第1氫輸送線L5送至都市等氫需求方。此外，該氫之一部份透過由第1氫輸送線L5分支之第2氫輸送線L6送至氣體渦輪機發電單元2側，且混合於天然氣中後，或分開地作為燃燒器12之燃料使用。如此，藉使用在脫氫反應裝置51生成之氫作為發電(氫混燃發電)之燃料產生電力，可有效利用氫，且可使與其他氫需目的地之受授平衡更穩定化。
另一方面，雖然細節未圖示，但是在脫氫反應裝置51生成之甲苯與氫分離後，貯藏在甲苯貯藏設備(貯藏槽等)中。該貯藏之甲苯供給至未圖示之氫化裝置，且可作為用以生成MCH之氫化反應的反應物使用。
此外，用於脫氫反應之有機氫化物不限於MCH，可為環己烷等之單環式有機氫化物，四氫萘、十氫萘、甲基十氫萘等之2環式有機氫化物，及十四氫蒽等之3環式有機氫化物等的單獨、或2種以上之混合物。導入脫氫反應裝置51之熱油的溫度可依有機氫化物之種類而在上述溫度範圍內適當變更。
同樣地，藉有機氫化物之脫氫而產生之芳香族化合物不特別限定於甲苯，亦可為例如，苯、二甲苯等之單環式芳香族化合物，萘、四氫萘、甲基萘等之2環式芳香族化合物，及蒽等之3環式芳香族化合物等的單獨、或2種以上之混合物。
雖然脫氫觸媒係在選自於氧化鋁、氧化矽鋁及氧化矽之載體上載持有選自於鎳(Ni)、白金(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)、銥(Ir)及釕(Ru)中至少1種活性金屬者，但是不限於此，可使用用於有機氫化物之脫氫反應的習知觸媒。
作為脫氫觸媒，均一型高分散金屬觸媒特別有效。均一型高分散金屬觸媒之製造係藉遍布觸媒載體之全部斷面大略均一地預分散硫或硫化合物，使該硫或硫化合物之分布大略一致地載持觸媒金屬，結果觸媒金屬遍布載體全部斷面，大略均一地分散且被載持。
特別好的是在觸媒載體為氧化鋁之情形中，過濾洗淨藉鋁鹽之中和而生成之氧化鋁漿液，且脫水洗淨獲得之氧化鋁水凝膠後，藉在400至800℃燒成1至6小時左右而獲得的多孔性γ-氧化鋁載體，進一步，更佳的是經過使氧化鋁水凝膠之pH值在氧化鋁水凝膠溶解pH區域與水鋁土凝膠沈澱pH區域之間交互地變動，且在pH由至少任一pH區域向另一pH區域變動時添加氧化鋁水凝膠形成物質使氧化鋁水凝膠成長之pH擺動步驟而獲得的多孔性γ-氧化鋁載體。在具優異細孔分布均一性之成形後氧化鋁顆粒中物理性狀之不均少，且各個顆粒之物理性狀安定方面，如此之多孔性γ-氧化鋁載體是優異的。結果，對本發明之脫氫反應而言，成為具優異觸媒活性或選擇性之觸媒，且亦成為就長期壽命而言可發揮更優異功能之觸媒。
依據上述氫製造系統1，藉可使用氫作為燃料之氣體渦輪機發電單元2與氫生成單元5之組合，可有效利用
依據有機化學氫化物法在氫生成單元5中，藉發電產生之排熱。特別地，在利用發電之排氣作為脫氫反應之熱源的構成中，使用熱傳效率比排氣高之熱油(液體狀態)作為脫氫反應之熱源，且，將導入脫氫反應裝置51時及由脫氫反應裝置51排出時之熱油溫度，及導入時及排出時之熱油溫度差設定在適當範圍，因此可控制脫氫反應之溫度在適當範圍內，且可抑制脫氫觸媒之劣化或脫氫反應之選擇性降低等而有效率地且穩定地製造氫。
以上，雖然依據特定實施形態說明了本發明，但是該等實施形態只不過是舉例說明，本發明不受該等實施形態限定。此外，上述實施形態所示之本發明氫製造系統及氫製造方法的各構成要素不一定全部需要，只要至少不脫離本發明範圍，就可適當取捨選擇。
Claims (8)
- 一種氫製造系統，其特徵在於具備：脫氫反應裝置，係藉脫氫觸媒存在下之脫氫反應而由有機氫化物生成氫；第1發電單元，係憑藉燃料燃燒產生之燃燒氣體的能量進行發電；排熱回收單元，係進行由前述第1發電單元排出之排氣的熱回收；熱交換器，係設於前述排熱回收單元，且係進行前述排氣與熱媒之熱交換；及循環線，係將經前述熱交換器加熱過之前述熱媒在液體狀態下導入前述脫氫反應裝置中，並使經前述脫氫反應裝置排出之前述熱媒返回前述熱交換器；其中，由前述熱交換器導入前述脫氫反應裝置之前述熱媒在前述脫氫反應裝置中是使用作為由前述有機氫化物生成前述氫之前述脫氫反應的熱源，導入前述脫氫反應裝置之前述熱媒的導入溫度在352℃至392℃之範圍內，且由前述脫氫反應裝置排出之前述熱媒的排出溫度在337℃至367℃之範圍內，又前述導入溫度與前述排出溫度之溫度差在10℃至50℃之範圍內。
- 如請求項1之氫製造系統，其中前述排熱回收單元更包 含至少1個利用前述排氣之熱產生蒸氣的蒸氣產生單元。
- 如請求項2之氫製造系統，其中前述蒸氣產生單元包含可產生較高壓力之高壓蒸氣的高壓蒸氣產生單元，及可產生較低壓力之低壓蒸氣的低壓蒸氣產生單元；且更包含憑藉前述高壓蒸氣及前述低壓蒸氣之能量進行發電的第2發電單元。
- 如請求項2或3之氫製造系統，其中前述第1發電單元具有使前述燃料燃燒之燃燒器；且前述蒸氣被導入前述燃燒器。
- 如請求項1至3中任一項之氫製造系統，其更包含加熱裝置，該加熱裝置係用以加熱在前述循環線流動之前述熱媒的至少一部份。
- 如請求項1至3中任一項之氫製造系統，其中前述燃料包含在前述脫氫反應裝置中所生成之氫。
- 如請求項2或3之氫製造系統，其中前述蒸氣產生單元包含可使水氣化之蒸發器及可使已氣化之水過熱的過熱器；其中前述蒸發器配置於前述熱交換器之下游側，另一方面，前述過熱器則配置於前述熱交換器之上游側。
- 一種氫製造方法，其特徵在於具有：脫氫反應步驟，係藉脫氫觸媒存在下之脫氫反應而由有機氫化物生成氫；第1發電步驟，係憑藉燃料燃燒產生燃燒氣體的能 量進行發電；排熱回收步驟，係進行在前述第1發電步驟中排出之排氣的熱回收；熱交換步驟，係在前述排熱回收步驟中進行前述排氣與熱媒之熱交換；其中前述脫氫反應步驟中，係將在前述熱交換步驟中被加熱之前述熱媒在液體狀態下使用作為由前述有機氫化物生成前述氫之前述脫氫反應的熱源，並在前述熱交換步驟中再加熱該使用後之前述熱媒；前述脫氫反應步驟中前述熱媒使用前的溫度在352℃至392℃之範圍內；且前述脫氫反應步驟中前述熱媒使用後的溫度在337℃至367℃之範圍內；又前述熱媒在前述使用前與前述使用後之溫度差在10℃至50℃之範圍內。
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