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JP2017226562A - Hydrogen gas manufacturing method and hydrogen gas manufacturing device - Google Patents

Hydrogen gas manufacturing method and hydrogen gas manufacturing device Download PDF

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JP2017226562A JP2016122181A JP2016122181A JP2017226562A JP 2017226562 A JP2017226562 A JP 2017226562A JP 2016122181 A JP2016122181 A JP 2016122181A JP 2016122181 A JP2016122181 A JP 2016122181A JP 2017226562 A JP2017226562 A JP 2017226562A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen gas manufacturing method capable of suppressing recovery rate reduction of hydrogen gas when stop and resumption of hydrogen gas purification are repeated.SOLUTION: The hydrogen gas manufacturing method is a hydrogen gas manufacturing method for manufacturing a high purity hydrogen gas by purification of a hydrogen rich gas containing hydrogen gas and an impurity gas other than hydrogen by an adsorption tower, having a process for mixing a discharge gas containing a residual gas discharged from the adsorption tower with the hydrogen rich gas before purification with the absorption tower by resumption after the purification of the hydrogen rich gas is stopped. A process for conducting dehydrogenation of organic halide by heating in the presence of a catalyst is included and preferably the hydrogen rich gas is a gas discharged in the dehydrogenation process. The hydrogen gas manufacturing device has a line for mixing the discharge gas containing the residual gas discharged from inside of the adsorption tower after stopping purification of the hydrogen rich gas with the hydrogen rich gas before purification by the adsorption tower.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水素ガス製造方法及び水素ガス製造装置に関する。   The present invention relates to a hydrogen gas production method and a hydrogen gas production apparatus.

近年、地球環境の改善につながる燃料電池用の燃料として、水素への期待が高まっている。水素製造方法の代表的なものとしては、炭化水素(天然ガス)の改質又は水素を含有する有機ハイドライドの脱水素化により得られる水素リッチガスに含まれる水素以外の不純物を水素精製器で除去する方法がある(特開2014−73922号公報参照)。この水素精製器としては、TSA(Temperature swing adsorption)法及びPSA(Pressure swing adsorption)法を用いた吸着塔がある。   In recent years, there is an increasing expectation for hydrogen as a fuel for fuel cells that leads to improvement of the global environment. As a typical hydrogen production method, impurities other than hydrogen contained in a hydrogen-rich gas obtained by reforming a hydrocarbon (natural gas) or dehydrogenating an organic hydride containing hydrogen are removed by a hydrogen purifier. There is a method (refer to JP 2014-73922 A). As this hydrogen purifier, there are adsorption towers using TSA (Temperature swing adsorption) method and PSA (Pressure swing adsorption) method.

上述のような水素製造装置は、一般に日中に水素を水素自動車等に供給し、夜間は水素の供給(精製)を停止するような運用が行われる。そのため、上記吸着塔による水素リッチガスの精製は夜間に停止される。上記吸着塔では、精製を中止する、つまり水素リッチガスの供給を止めると、吸着剤が吸着した不純物が吸着塔内に拡散し、不純物を多く含む残留ガスが吸着塔内に発生する。そのため、水素リッチガスの精製停止後に精製を再開すると、吸着塔内の残留ガスが精製ガスに混入し、得られる水素ガスの純度が不十分となってオフガスとして処理する必要が生じる。その結果、水素ガスの回収率が低下するという不都合がある。   The above-described hydrogen production apparatus is generally operated so as to supply hydrogen to a hydrogen automobile during the day and stop the supply (purification) of hydrogen at night. Therefore, the purification of the hydrogen rich gas by the adsorption tower is stopped at night. When the purification is stopped in the adsorption tower, that is, the supply of the hydrogen-rich gas is stopped, the impurities adsorbed by the adsorbent diffuse into the adsorption tower, and a residual gas containing a large amount of impurities is generated in the adsorption tower. Therefore, when refining is resumed after the purification of the hydrogen-rich gas is stopped, the residual gas in the adsorption tower is mixed into the purified gas, and the resulting hydrogen gas becomes insufficiently pure and needs to be treated as an off-gas. As a result, there is a disadvantage that the recovery rate of hydrogen gas decreases.

特開2014−73922号公報JP 2014-73922 A

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、水素ガス精製の停止及び再開を繰り返す際に、水素ガスの回収率低下を抑制できる水素ガス製造方法及び水素ガス製造装置の提供を目的とする。   The present invention has been made based on the above circumstances, and provides a hydrogen gas production method and a hydrogen gas production apparatus that can suppress a decrease in the recovery rate of hydrogen gas when repeatedly stopping and restarting hydrogen gas purification. With the goal.

上記課題を解決するためになされた本発明は、水素ガス及び水素以外の不純物ガスを含む水素リッチガスから吸着塔による精製で高純度水素ガスを製造する水素ガス製造方法であって、上記水素リッチガスの精製を停止してから再開するまでに、上記吸着塔内から排出される残留ガスを含む排出ガスを吸着塔で精製する前の上記水素リッチガスに混合する工程を備えることを特徴とする。   The present invention made to solve the above problems is a hydrogen gas production method for producing high-purity hydrogen gas by purification using an adsorption tower from a hydrogen-rich gas containing an impurity gas other than hydrogen gas and hydrogen. The method includes a step of mixing exhaust gas containing residual gas discharged from the inside of the adsorption tower with the hydrogen rich gas before purification by the adsorption tower before the refining is stopped and restarted.

当該水素ガス製造方法によれば、水素リッチガスの精製の再開までに、吸着塔内の残留ガスを排出し、この残留ガスを含むガスを水素リッチガスに混合して吸着塔で精製することで、排出ガスに含まれる残留ガス及び水素ガスを高純度水素ガスとして回収することができる。その結果、当該水素ガス製造方法は、水素ガスの回収率低下を抑制できる。   According to the method for producing hydrogen gas, before the refining of the hydrogen rich gas is resumed, the residual gas in the adsorption tower is discharged, and the gas containing the residual gas is mixed with the hydrogen rich gas and purified by the adsorption tower, thereby being discharged. Residual gas and hydrogen gas contained in the gas can be recovered as high-purity hydrogen gas. As a result, the hydrogen gas production method can suppress a decrease in the recovery rate of hydrogen gas.

当該水素ガス製造方法が触媒存在下の加熱により有機ハイドライドの脱水素反応を行う工程をさらに備え、上記水素リッチガスが上記脱水素反応工程で排出されるガスであるとよい。このように有機ハイドライドを水素リッチガスの輸送に用いることで、水素の輸送効率を高めることができる。   The hydrogen gas production method may further include a step of performing a dehydrogenation reaction of the organic hydride by heating in the presence of a catalyst, and the hydrogen rich gas may be a gas discharged in the dehydrogenation reaction step. As described above, by using the organic hydride for transport of the hydrogen-rich gas, the transport efficiency of hydrogen can be increased.

上記排出ガス混合工程で、上記排出ガスの水素ガス以外のガス濃度によって排出ガスの上記水素リッチガスへの混合を停止するとよい。このような制御を行うことで、立ち上がり時間(高純度水素ガス供給開始までの時間)が無用に長くなることを防止できる。   In the exhaust gas mixing step, mixing of the exhaust gas into the hydrogen rich gas may be stopped depending on the gas concentration of the exhaust gas other than hydrogen gas. By performing such control, it is possible to prevent the rise time (time until the supply of high purity hydrogen gas starts) from being unnecessarily long.

上記混合工程で、上記排出ガス及び水素リッチガスをバッファタンクに供給するとよい。このように排出ガス及び水素リッチガスをバッファタンクに供給することで、これらの混合ガスを安定して吸着塔に供給することができる。   In the mixing step, the exhaust gas and the hydrogen rich gas may be supplied to the buffer tank. By supplying the exhaust gas and the hydrogen rich gas to the buffer tank in this way, these mixed gases can be stably supplied to the adsorption tower.

上記混合工程前に、上記排出ガス中の不純物ガスを残留ガス用吸着塔で除去する工程をさらに備えるとよい。このように排出ガス中の不純物ガスを専用の吸着塔で除去することで、水素リッチガス用の吸着塔の負荷を低減し、結果として水素ガスの回収率を向上できる。   Before the mixing step, it is preferable to further include a step of removing the impurity gas in the exhaust gas by a residual gas adsorption tower. Thus, by removing the impurity gas in the exhaust gas with a dedicated adsorption tower, the load on the adsorption tower for the hydrogen-rich gas can be reduced, and as a result, the hydrogen gas recovery rate can be improved.

上記吸着塔に充填される吸着剤が、ゼオライト、活性炭、多孔質シリカ、多孔質アルミナ、又は金属有機構造体であるとよい。このような吸着剤を用いることで、吸着塔から得られる高純度水素ガスの品質を向上できる。   The adsorbent filled in the adsorption tower may be zeolite, activated carbon, porous silica, porous alumina, or a metal organic structure. By using such an adsorbent, the quality of the high purity hydrogen gas obtained from the adsorption tower can be improved.

また、上記課題を解決するためになされた別の発明は、水素ガス及び水素以外の不純物ガスを含む水素リッチガスから吸着塔による精製で高純度水素ガスを製造する水素ガス製造方法であって、上記水素リッチガスの精製停止後の上記吸着塔内から排出される残留ガスを含む排出ガスを吸着塔で精製する前の上記水素リッチガスに混合するラインを備えることを特徴とする。   Another invention made to solve the above-mentioned problems is a hydrogen gas production method for producing high-purity hydrogen gas by purification with an adsorption tower from hydrogen-rich gas containing hydrogen gas and impurity gas other than hydrogen, It is characterized by comprising a line for mixing exhaust gas containing residual gas exhausted from the inside of the adsorption tower after stopping purification of the hydrogen rich gas into the hydrogen rich gas before purification by the adsorption tower.

当該水素ガス製造装置によれば、水素リッチガスの精製の再開までに、吸着塔内の残留ガスを排出し、この残留ガスを含むガスを水素リッチガスに混合して吸着塔で精製することで、排出ガスに含まれる残留ガス及び水素ガスを高純度水素ガスとして回収することができる。その結果、当該水素ガス製造装置は、水素ガスの回収率低下を抑制できる。   According to the hydrogen gas production apparatus, before the refining of the hydrogen rich gas is resumed, the residual gas in the adsorption tower is discharged, and the gas containing the residual gas is mixed with the hydrogen rich gas and purified by the adsorption tower, thereby being discharged. Residual gas and hydrogen gas contained in the gas can be recovered as high-purity hydrogen gas. As a result, the hydrogen gas production apparatus can suppress a decrease in the recovery rate of hydrogen gas.

以上説明したように、本発明の水素ガス製造方法及び水素ガス製造装置によれば、水素ガス精製の停止及び再開を繰り返す際に、水素ガスの回収率低下を抑制できる。   As described above, according to the hydrogen gas production method and the hydrogen gas production apparatus of the present invention, it is possible to suppress a decrease in the recovery rate of hydrogen gas when repeatedly stopping and restarting the hydrogen gas purification.

本発明の一実施形態の水素ガス製造装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the hydrogen gas manufacturing apparatus of one Embodiment of this invention. 図1とは異なる実施形態の水素ガス製造装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the hydrogen gas manufacturing apparatus of embodiment different from FIG.

[第一実施形態]
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の水素ガス製造装置及び水素ガス製造方法の実施形態を詳説する。
[First embodiment]
Hereinafter, embodiments of the hydrogen gas production apparatus and the hydrogen gas production method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

[水素ガス製造装置]
図1の当該水素ガス製造装置は、触媒存在下の加熱により有機ハイドライドAの脱水素反応を行う反応器1と、反応器1から排出される芳香族化合物及び水素の混合ガスから冷却により芳香族化合物を気液分離する分離器2と、分離器2で分離した混合ガス(水素リッチガスB)を精製する主吸着塔3と、水素リッチガスの精製停止後の主吸着塔3内から排出される残留ガスを含む排出ガスCを主吸着塔3で精製する前の水素リッチガスBに混合する排出ガス混合ライン4とを主に備える。また、当該水素ガス製造装置は、分離器2より排出される水素リッチガスB及び排出ガス混合ライン4から供給される排出ガスCを貯蔵する水素リッチガスバッファタンク5と、排出ガスCの水素ガス以外のガス濃度によって排出ガスCの水素リッチガスBへの混合を停止する制御機構(図示省略)とをさらに備える。
[Hydrogen gas production equipment]
The hydrogen gas production apparatus of FIG. 1 includes a reactor 1 that performs a dehydrogenation reaction of organic hydride A by heating in the presence of a catalyst, and an aromatic compound by cooling from a mixed gas of an aromatic compound and hydrogen discharged from the reactor 1. Separator 2 for gas-liquid separation of the compound, main adsorption tower 3 for purifying the mixed gas (hydrogen rich gas B) separated by the separator 2, and residual exhausted from the main adsorption tower 3 after the purification of hydrogen rich gas is stopped An exhaust gas mixing line 4 that mainly mixes the exhaust gas C containing gas with the hydrogen rich gas B before being purified by the main adsorption tower 3 is provided. The hydrogen gas production apparatus also includes a hydrogen rich gas buffer tank 5 that stores the hydrogen rich gas B discharged from the separator 2 and the exhaust gas C supplied from the exhaust gas mixing line 4, and a hydrogen gas other than the hydrogen gas of the exhaust gas C. A control mechanism (not shown) that stops mixing the exhaust gas C into the hydrogen-rich gas B according to the gas concentration is further provided.

当該水素ガス製造装置で用いる有機ハイドライドAとしては、メチルシクロヘキサン(以下、MCHともいう)、シクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカリン、メチルデカリン、ジメチルデカリン、エチルデカリン等の水素化芳香族化合物が挙げられる。例えば有機ハイドライドAとしてMCHを用いた場合、脱水素反応により、芳香族化合物であるトルエンに変換される。   Examples of the organic hydride A used in the hydrogen gas production apparatus include hydrogenated aromatic compounds such as methylcyclohexane (hereinafter also referred to as MCH), cyclohexane, dimethylcyclohexane, ethylcyclohexane, decalin, methyldecalin, dimethyldecalin, and ethyldecalin. It is done. For example, when MCH is used as the organic hydride A, it is converted to toluene which is an aromatic compound by a dehydrogenation reaction.

当該水素ガス製造装置は、水素自動車や燃料電池自動車などの水素を燃料とする車両等に水素を供給するためや燃料電池を利用した中大規模の発電に用いられる。   The hydrogen gas production apparatus is used for supplying hydrogen to hydrogen-powered vehicles such as hydrogen automobiles and fuel cell automobiles, and for medium- and large-scale power generation using fuel cells.

<反応器>
反応器1は、触媒存在下の加熱により有機ハイドライドAの脱水素反応を行う脱水素反応器である。具体的には、反応器1は、有機ハイドライドAの脱水素反応を促進する脱水素反応触媒を有し、有機ハイドライドAを加熱すると共に脱水素反応触媒と接触させることによって、有機ハイドライドAから水素を分離する酸化反応を生じさせる。これにより、芳香族化合物及び水素の混合ガスが発生する。なお、有機ハイドライドAとしてMCHを用いた場合には、混合ガス中に未反応のMCHや副生物であるメタン、ベンゼン等も含まれる可能性がある。
<Reactor>
The reactor 1 is a dehydrogenation reactor that performs a dehydrogenation reaction of the organic hydride A by heating in the presence of a catalyst. Specifically, the reactor 1 has a dehydrogenation reaction catalyst that promotes the dehydrogenation reaction of the organic hydride A. The reactor 1 is heated from the organic hydride A and brought into contact with the dehydrogenation reaction catalyst to generate hydrogen from the organic hydride A. Causes an oxidation reaction to separate Thereby, a mixed gas of an aromatic compound and hydrogen is generated. In addition, when MCH is used as the organic hydride A, there is a possibility that unreacted MCH and by-products such as methane and benzene are included in the mixed gas.

反応器1で用いられる上記脱水素反応触媒としては、例えば硫黄、セレン、微粒子白金を担持したアルミナ等が知られている。   As the dehydrogenation reaction catalyst used in the reactor 1, for example, alumina carrying sulfur, selenium, fine particle platinum or the like is known.

反応器1における有機ハイドライドAの加熱温度の下限としては、150℃が好ましく、200℃がより好ましい。一方、有機ハイドライドAの加熱温度の上限としては、400℃が好ましく、350℃がより好ましい。有機ハイドライドAの加熱温度が上記下限に満たないと、有機ハイドライドAの反応速度及び水素ガスの収率が不十分となるおそれがある。逆に、有機ハイドライドAの加熱温度が上記上限を超えると、加熱に要するエネルギーコストが不必要に大きくなるおそれがある。   As a minimum of heating temperature of organic hydride A in reactor 1, 150 ° C is preferred and 200 ° C is more preferred. On the other hand, the upper limit of the heating temperature of the organic hydride A is preferably 400 ° C., more preferably 350 ° C. If the heating temperature of the organic hydride A is less than the lower limit, the reaction rate of the organic hydride A and the yield of hydrogen gas may be insufficient. Conversely, if the heating temperature of the organic hydride A exceeds the upper limit, the energy cost required for heating may be unnecessarily increased.

<分離器>
分離器2は、反応器1から排出される芳香族化合物及び水素の混合ガスを冷却により芳香族化合物及び水素の混合ガスに気液分離し、水素リッチガスBを得る。分離器2は、内部に流通するガスを冷却する冷却機構を有する。分離器2の内部でガスが冷却されることで、沸点が比較的高いMCH、芳香族化合物等が混合ガスから分離し易くなり、分離後のガス中のトルエンを含む芳香族化合物濃度が低減される。液体として分離された芳香族化合物は、分離器2からドレンDとして排出される。
<Separator>
The separator 2 gas-liquid-separates the mixed gas of the aromatic compound and hydrogen discharged from the reactor 1 into a mixed gas of the aromatic compound and hydrogen by cooling to obtain a hydrogen rich gas B. The separator 2 has a cooling mechanism that cools the gas flowing inside. By cooling the gas inside the separator 2, it becomes easy to separate MCH, aromatic compounds, etc. having a relatively high boiling point from the mixed gas, and the concentration of aromatic compounds including toluene in the gas after separation is reduced. The The aromatic compound separated as a liquid is discharged from the separator 2 as drain D.

分離器2の出口における混合ガスの温度の下限としては、−40℃が好ましく、−35℃がより好ましい。一方、分離器2の出口における混合ガスの温度の上限としては、−10℃が好ましく、−15℃がより好ましい。分離器2の出口における混合ガスの温度が上記下限を下回ると、混合ガスの冷却に要するエネルギーが過大となるおそれがある。逆に、分離器2の出口における混合ガスの温度が上記上限を超えると、分離後の混合ガス中の芳香族化合物濃度が十分に低減されず、後段の吸着塔での吸着負荷が大きくなり、吸着剤の寿命が低下するおそれや水素ガスの回収率が低下するおそれがある。   As a minimum of the temperature of the mixed gas in the exit of the separator 2, -40 degreeC is preferable and -35 degreeC is more preferable. On the other hand, the upper limit of the temperature of the mixed gas at the outlet of the separator 2 is preferably −10 ° C., more preferably −15 ° C. If the temperature of the mixed gas at the outlet of the separator 2 is lower than the lower limit, the energy required for cooling the mixed gas may be excessive. Conversely, if the temperature of the mixed gas at the outlet of the separator 2 exceeds the above upper limit, the concentration of the aromatic compound in the mixed gas after separation is not sufficiently reduced, and the adsorption load in the subsequent adsorption tower increases. There exists a possibility that the lifetime of adsorbent may fall and the recovery rate of hydrogen gas may fall.

分離器2で分離後の混合ガス中の芳香族化合物濃度の下限としては、50ppmが好ましく、100ppmがより好ましい。一方、上記混合ガス中の芳香族化合物濃度の上限としては、800ppmが好ましく、600ppmがより好ましい。上記混合ガス中の芳香族化合物濃度が上記下限に満たないと、分離器2での冷却コストが著しく増加するおそれがある。逆に、上記混合ガス中の芳香族化合物濃度が上記上限を超えると、後段の吸着塔での吸着負荷が大きくなり、吸着剤の寿命が低下するおそれや水素ガスの回収率が低下するおそれがある。なお、本明細書での「濃度」は体積ベースの割合である。   The lower limit of the aromatic compound concentration in the mixed gas after separation by the separator 2 is preferably 50 ppm and more preferably 100 ppm. On the other hand, the upper limit of the aromatic compound concentration in the mixed gas is preferably 800 ppm and more preferably 600 ppm. If the aromatic compound concentration in the mixed gas is less than the lower limit, the cooling cost in the separator 2 may be significantly increased. On the other hand, if the concentration of the aromatic compound in the mixed gas exceeds the upper limit, the adsorption load in the subsequent adsorption tower increases, and the life of the adsorbent may be reduced or the hydrogen gas recovery rate may be reduced. is there. The “concentration” in this specification is a volume-based ratio.

<水素リッチガスバッファタンク>
水素リッチガスバッファタンク5は、分離器2より排出される水素リッチガスBを一次貯蔵して流量の変動を吸収し、主吸着塔3に安定して供給するために水素リッチガス供給ライン101に設けられる。具体的には、分離器2より排出される水素リッチガスBはコンプレッサ(図示省略)で圧縮され、水素リッチガスバッファタンク5に貯蔵される。また、水素リッチガスバッファタンク5には、排出ガス混合ライン4から供給される排出ガスCも貯蔵される。排出ガスCは、排出ガス混合ライン4に設けられたコンプレッサ6で圧縮され、水素リッチガスバッファタンク5内で水素リッチガスBと混合される。
<Hydrogen rich gas buffer tank>
The hydrogen-rich gas buffer tank 5 is provided in the hydrogen-rich gas supply line 101 in order to primarily store the hydrogen-rich gas B discharged from the separator 2 to absorb flow rate fluctuations and stably supply it to the main adsorption tower 3. Specifically, the hydrogen rich gas B discharged from the separator 2 is compressed by a compressor (not shown) and stored in the hydrogen rich gas buffer tank 5. The hydrogen rich gas buffer tank 5 also stores the exhaust gas C supplied from the exhaust gas mixing line 4. The exhaust gas C is compressed by the compressor 6 provided in the exhaust gas mixing line 4 and mixed with the hydrogen rich gas B in the hydrogen rich gas buffer tank 5.

水素リッチガスバッファタンク5内の圧力の下限としては、絶対圧で5気圧が好ましく、8気圧がより好ましい。一方、水素リッチガスバッファタンク5内の圧力の上限としては、20気圧が好ましく、10気圧がより好ましい。上記圧力が上記下限より小さいと、水素リッチガスBの主吸着塔3への供給が容易でなくなるおそれがある。逆に、上記圧力が上記上限を超えると、装置及び運転コストが過大となるおそれがある。   The lower limit of the pressure in the hydrogen rich gas buffer tank 5 is preferably 5 atm in absolute pressure, and more preferably 8 atm. On the other hand, the upper limit of the pressure in the hydrogen rich gas buffer tank 5 is preferably 20 atm, and more preferably 10 atm. If the pressure is smaller than the lower limit, the supply of the hydrogen rich gas B to the main adsorption tower 3 may not be easy. On the contrary, if the pressure exceeds the upper limit, the apparatus and the operating cost may be excessive.

<主吸着塔>
主吸着塔3は、分離器2で分離された混合ガス(水素リッチガスB)及び排出ガスCを精製し、水素リッチガスBよりも純度の高い高純度の水素ガスを製品ガスEとして得る。具体的には、主吸着塔3にはTSA法又はPSA法で再生可能な吸着剤が充填されており、有機ハイドライドからの脱水素反応において生成する副反応物の炭化水素ガスなど、水素リッチガス中に含まれる不純物を吸着除去する。また、装置を小型化する観点から主吸着塔3はPSA型とすることが好ましい。
<Main adsorption tower>
The main adsorption tower 3 purifies the mixed gas (hydrogen rich gas B) and the exhaust gas C separated by the separator 2, and obtains a high purity hydrogen gas having a higher purity than the hydrogen rich gas B as the product gas E. Specifically, the main adsorption tower 3 is filled with an adsorbent that can be regenerated by the TSA method or the PSA method, and in a hydrogen-rich gas such as a hydrocarbon gas as a by-product generated in the dehydrogenation reaction from the organic hydride. To remove impurities contained in In view of reducing the size of the apparatus, the main adsorption tower 3 is preferably a PSA type.

具体的には、当該水素ガス製造装置は、複数(図では4)の主吸着塔3a,3b,3c,3dと、この複数の主吸着塔3a,3b,3c,3dに連通する水素リッチガス供給ライン101、製品ガス排出ライン102及びオフガス排出ライン103とを備える。なお、主吸着塔3の数は任意である。   Specifically, the hydrogen gas production apparatus includes a plurality (4 in the figure) of main adsorption towers 3a, 3b, 3c, 3d and a supply of hydrogen-rich gas that communicates with the plurality of main adsorption towers 3a, 3b, 3c, 3d. A line 101, a product gas discharge line 102, and an off-gas discharge line 103. The number of main adsorption towers 3 is arbitrary.

水素リッチガスBは、水素リッチガス供給ライン101を通して複数の主吸着塔3a,3b,3c,3dに供給される。   The hydrogen rich gas B is supplied to the plurality of main adsorption towers 3a, 3b, 3c, 3d through the hydrogen rich gas supply line 101.

主吸着塔3は、水素リッチガスB中の上記不純物を吸着する吸着剤が充填されており、製品ガス排出ライン102から高純度の製品ガスEを排出する。これらの主吸着塔3は、それぞれ吸着、減圧、洗浄及び均圧、昇圧、並びに吸着の一連の工程を順次切り替えて運転される。具体的には、吸着工程の終了後、吸着塔内の圧力を減圧する工程及び製品ガスEである水素ガスで洗浄する(パージする)工程により、吸着した不純物を除去し、吸着剤を再生する。その後、吸着剤を再生した吸着塔を再び昇圧し水素精製に再び供する。当該水素ガス製造装置の運転中、少なくとも1の吸着塔が吸着工程となるように上記一連の工程のタイミングを各吸着塔でずらして行うことで、吸着と再生とを異なる吸着塔で同時に行うことが可能となり、連続的に製品ガスEを製造できる。   The main adsorption tower 3 is filled with an adsorbent that adsorbs the impurities in the hydrogen-rich gas B, and discharges a high-purity product gas E from the product gas discharge line 102. These main adsorption towers 3 are operated by sequentially switching a series of steps of adsorption, decompression, washing and pressure equalization, pressure increase, and adsorption. Specifically, after the adsorption step is completed, the adsorbed impurities are removed and the adsorbent is regenerated by reducing the pressure in the adsorption tower and cleaning (purging) with hydrogen gas, which is the product gas E. . Thereafter, the adsorption tower in which the adsorbent has been regenerated is pressurized again and subjected to hydrogen purification again. During operation of the hydrogen gas production apparatus, adsorption and regeneration are simultaneously performed in different adsorption towers by shifting the timing of the above series of steps in each adsorption tower so that at least one adsorption tower becomes an adsorption process. The product gas E can be produced continuously.

主吸着塔3には、水素リッチガスB中の主な不純物であるMCH、トルエン、メタン、水分等を吸着可能な吸着剤が充填される。この吸着剤は各不純物を吸着可能で、TSA法又はPSA法で再生可能なものであれば特に限定されない。このような吸着剤としては、X型やA型のゼオライト、活性炭、多孔質シリカ、多孔質アルミナ及び金属有機構造体が特に好適に使用できる。   The main adsorption tower 3 is filled with an adsorbent capable of adsorbing MCH, toluene, methane, moisture and the like, which are main impurities in the hydrogen rich gas B. The adsorbent is not particularly limited as long as it can adsorb impurities and can be regenerated by the TSA method or the PSA method. As such an adsorbent, X-type or A-type zeolite, activated carbon, porous silica, porous alumina, and a metal organic structure can be particularly preferably used.

なお、複数種の不純物を除去する場合には、それぞれに適応した吸着剤を順に充填して対応することが可能である。具体的には、水素リッチガスBの導入方向(入口側)から順に芳香族化合物吸着剤及び低級炭化水素吸着剤を充填するとよい。   In addition, when removing multiple types of impurities, it is possible to respond by sequentially filling adsorbents adapted to each. Specifically, the aromatic compound adsorbent and the lower hydrocarbon adsorbent are preferably filled sequentially from the introduction direction (inlet side) of the hydrogen rich gas B.

水素リッチガス供給ライン101は水素リッチガスBを主吸着塔3へ導入するためのラインである。水素リッチガス供給ライン101と主吸着塔3とはそれぞれ水素リッチガス供給弁V1a,V1b,V1c,V1dを介して接続される。   The hydrogen rich gas supply line 101 is a line for introducing the hydrogen rich gas B into the main adsorption tower 3. The hydrogen rich gas supply line 101 and the main adsorption tower 3 are connected via hydrogen rich gas supply valves V1a, V1b, V1c, and V1d, respectively.

製品ガス排出ライン102は主吸着塔3で水素リッチガスBの不純物を除去して得た高純度水素ガスである製品ガスEの回収ラインであり、複数の主吸着塔3a,3b,3c,3dとはそれぞれ製品ガス排出弁V2a,V2b,V2c,V2dを介して接続される。回収した製品ガスEは製品ガスバッファタンク7に一時的に貯蔵され、適宜供給される。なお、この製品ガスEは主吸着塔3のパージガス(洗浄ガス)としても使用される。   The product gas discharge line 102 is a recovery line for product gas E, which is a high-purity hydrogen gas obtained by removing impurities of the hydrogen rich gas B in the main adsorption tower 3, and includes a plurality of main adsorption towers 3a, 3b, 3c, 3d, Are connected via product gas discharge valves V2a, V2b, V2c and V2d, respectively. The recovered product gas E is temporarily stored in the product gas buffer tank 7 and supplied as appropriate. The product gas E is also used as a purge gas (cleaning gas) for the main adsorption tower 3.

また、主吸着塔3の排出側には、それぞれ上記製品ガス排出ライン102の他に均圧ライン104及び洗浄ライン105が接続されている。均圧ライン104は、主吸着塔3a,3b,3c,3dにそれぞれ均圧弁V4a,V4b,V4c,V4dを介して接続され、洗浄ライン105は、主吸着塔3a,3b,3c,3dにそれぞれ洗浄弁V5a,V5b,V5c,V5dを介して接続される。これらの製品ガス排出ライン102、均圧ライン104及び洗浄ライン105によって、少なくとも1の主吸着塔3から製品ガスEを回収しながら、他の主吸着塔3に対して製品ガスバッファタンク7又は残りの主吸着塔3から製品ガスEを供給して、昇圧及び洗浄工程を行うことができる。   In addition to the product gas discharge line 102, a pressure equalization line 104 and a cleaning line 105 are connected to the discharge side of the main adsorption tower 3, respectively. The pressure equalization line 104 is connected to the main adsorption towers 3a, 3b, 3c, 3d via pressure equalization valves V4a, V4b, V4c, V4d, respectively, and the cleaning line 105 is connected to the main adsorption towers 3a, 3b, 3c, 3d, respectively. It is connected via cleaning valves V5a, V5b, V5c, V5d. While recovering product gas E from at least one main adsorption tower 3 by these product gas discharge line 102, pressure equalization line 104 and washing line 105, the product gas buffer tank 7 or the remaining is recovered from the other main adsorption tower 3. The product gas E can be supplied from the main adsorption tower 3 to perform the pressurization and cleaning steps.

具体的には、以下のステップを表1に示すようにサイクリックに行うことにより、それぞれの主吸着塔3で上記工程を行うことができる。
(1)4つの主吸着塔3の内の1つ(主吸着塔3a)に水素リッチガスBを供給することにより、不純物を吸着除去して高純度水素ガスを製造する吸着ステップ
(2)吸着ステップを終了した主吸着塔3a内に残存するガスの一部を後述する第2均圧ステップの終了した主吸着塔3cに移送し、主吸着塔3aと主吸着塔3cとの内圧を均圧にする第1均圧ステップ
(3)第1均圧ステップでの均圧状態を保持する保持ステップ
(4)保持ステップが終了した主吸着塔3a内に残存するガスの一部を、主吸着塔3dに移送し、主吸着塔3aと主吸着塔3dとの内圧を均圧にする第2均圧ステップ
(5)第2均圧ステップを終了した主吸着塔3a内に残存するガスをオフガスバッファタンク8に移送し、内圧を大気圧まで減圧する第1減圧ステップ
(6)第1減圧ステップで大気圧まで減圧した主吸着塔3aをさらに真空ポンプP1を用いて大気圧未満まで減圧する第2減圧ステップ
(7)第2減圧ステップで主吸着塔3aを大気圧未満に減圧した状態で、製品ガスバッファタンク7又は他の主吸着塔3から高純度ガスEを供給して、主吸着塔3aの吸着剤に吸着された不純物を脱着させる吸着剤再生ステップ
(8)吸着剤再生ステップで吸着剤の再生が終了した主吸着塔3aに保持ステップの終了した主吸着塔3b内に残存するガスの一部を移送し、主吸着塔3aと主吸着塔3bとの内圧を均圧にする第2均圧ステップ
(9)吸着ステップの終了した主吸着塔3c内に残存するガスの一部を移送し、主吸着塔3aと主吸着塔3cとの内圧を均圧にする第1均圧ステップ
(10)主吸着塔3a内に高純度水素ガスEを導入し、主吸着塔3a内の圧力を吸着ステップを行う圧力まで昇圧する昇圧ステップ
Specifically, the above steps can be performed in each main adsorption tower 3 by cyclically performing the following steps as shown in Table 1.
(1) Adsorption step for producing high-purity hydrogen gas by adsorbing and removing impurities by supplying the hydrogen-rich gas B to one of the four main adsorption towers 3 (main adsorption tower 3a) (2) Adsorption step Part of the gas remaining in the main adsorption tower 3a that has finished the above is transferred to the main adsorption tower 3c that has finished the second pressure equalizing step described later, and the internal pressures of the main adsorption tower 3a and the main adsorption tower 3c are made equal. The first pressure equalizing step (3) The holding step for holding the pressure equalization state in the first pressure equalizing step (4) The part of the gas remaining in the main adsorption tower 3a after the holding step is removed, and the main adsorption tower 3d The second pressure equalizing step (5) for equalizing the internal pressure of the main adsorption tower 3a and the main adsorption tower 3d (5) The gas remaining in the main adsorption tower 3a after the second pressure equalization step is removed from the off-gas buffer tank The first decompression step is carried out to reduce the internal pressure to atmospheric pressure. (6) The main adsorption tower 3a depressurized to atmospheric pressure in the first depressurization step is further depressurized to less than atmospheric pressure using the vacuum pump P1. (7) The main adsorption tower 3a is atmospheric pressure in the second depressurization step. An adsorbent regeneration step (8) in which the high-purity gas E is supplied from the product gas buffer tank 7 or other main adsorption tower 3 in a state where the pressure is reduced to less than 8 to desorb impurities adsorbed on the adsorbent in the main adsorption tower 3a. ) A part of the gas remaining in the main adsorption tower 3b in which the holding step is completed is transferred to the main adsorption tower 3a in which the regeneration of the adsorbent is completed in the adsorbent regeneration step, and the main adsorption tower 3a and the main adsorption tower 3b Second pressure equalization step for equalizing the internal pressure (9) A part of the gas remaining in the main adsorption tower 3c after the adsorption step is transferred, and the internal pressures of the main adsorption tower 3a and the main adsorption tower 3c are equalized. First pressure equalization step (10) main adsorption Boosting step of the high-purity hydrogen gas E was introduced into the 3a, to boost the pressure of the main adsorption tower 3a to a pressure for performing adsorption step

Figure 2017226562
Figure 2017226562

なお、主吸着塔3が3つの場合は、以下のステップを表2に示すようにサイクリックに行うことにより、それぞれの主吸着塔3で上記工程を行うことができる。
(1)3つの主吸着塔3の内の1つ(主吸着塔3a)に水素リッチガスBを供給することにより、不純物を吸着除去して高純度水素ガスを製造する吸着ステップ
(2)吸着ステップを終了した主吸着塔3a内に残存するガスの一部を後述する再生ステップの終了した主吸着塔3cに移送し、主吸着塔3aと主吸着塔3cとの内圧を均圧にする均圧ステップ
(3)均圧ステップを終了した主吸着塔3a内に残存するガスをオフガスバッファタンク8に移送し、内圧を大気圧まで減圧する第1減圧ステップ
(4)第1減圧ステップで大気圧まで減圧した主吸着塔3aをさらに真空ポンプP1を用いて大気圧未満まで減圧する第2減圧ステップ
(5)第2減圧ステップで主吸着塔3aを大気圧未満に減圧した状態で、製品ガスバッファタンク7又は他の主吸着塔3から高純度ガスEを供給して、主吸着塔3aの吸着剤に吸着された不純物を脱着させる吸着剤再生ステップ
(6)吸着剤再生ステップで吸着剤の再生が終了した主吸着塔3aに吸着ステップの終了した主吸着塔3b内に残存するガスの一部を移送し、主吸着塔3aと主吸着塔3bとの内圧を均圧にする均圧ステップ
(7)主吸着塔3a内に高純度水素ガスEを導入し、主吸着塔3a内の圧力を吸着ステップを行う圧力まで昇圧する昇圧ステップ
In addition, when there are three main adsorption towers 3, the above steps can be performed in each main adsorption tower 3 by cyclically performing the following steps as shown in Table 2.
(1) An adsorption step for producing high-purity hydrogen gas by adsorbing and removing impurities by supplying hydrogen-rich gas B to one of the three main adsorption towers 3 (main adsorption tower 3a) (2) Adsorption step Part of the gas remaining in the main adsorption tower 3a after completion of the transfer is transferred to the main adsorption tower 3c after the regeneration step, which will be described later, to equalize the internal pressure of the main adsorption tower 3a and the main adsorption tower 3c. Step (3) A gas remaining in the main adsorption tower 3a that has finished the pressure equalization step is transferred to the off-gas buffer tank 8, and a first pressure reduction step (4) in which the internal pressure is reduced to atmospheric pressure. Second decompression step (5) in which the decompressed main adsorption tower 3a is further decompressed to less than atmospheric pressure using the vacuum pump P1. In the second decompression step, the main adsorption tower 3a is decompressed to less than atmospheric pressure, and the product gas buffer tank 7 or The high-purity gas E is supplied from the main adsorption tower 3 and the adsorbent regeneration step for desorbing the impurities adsorbed on the adsorbent in the main adsorption tower 3a is performed. A pressure equalization step for transferring a part of the gas remaining in the main adsorption tower 3b after the adsorption step to the adsorption tower 3a and equalizing the internal pressure of the main adsorption tower 3a and the main adsorption tower 3b. (7) Main adsorption Step of increasing pressure by introducing high-purity hydrogen gas E into the tower 3a and increasing the pressure in the main adsorption tower 3a to the pressure for performing the adsorption step

Figure 2017226562
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オフガス排出ライン103は、主吸着塔3の再生時に吸着塔内を減圧し、オフガスを排出するために用いるラインである。オフガス排出ライン103は、主吸着塔3a,3b,3c,3dとオフガス排出弁V3a,V3b,V3c,V3dをそれぞれ介して接続される。オフガス排出ライン103には主吸着塔3の再生時に大気圧以下まで減圧するための真空ポンプP1の吸入側が接続される。また、オフガス排出ライン103にはオフガスバッファタンク8が接続される。このオフガスバッファタンク8は、主吸着塔3の再生時に排出されるオフガスFを一時貯蔵する。   The off-gas discharge line 103 is a line used for depressurizing the inside of the adsorption tower and discharging off-gas when the main adsorption tower 3 is regenerated. The off gas discharge line 103 is connected to the main adsorption towers 3a, 3b, 3c, and 3d and the off gas discharge valves V3a, V3b, V3c, and V3d, respectively. The off-gas discharge line 103 is connected to the suction side of a vacuum pump P1 for reducing the pressure to below atmospheric pressure when the main adsorption tower 3 is regenerated. An offgas buffer tank 8 is connected to the offgas discharge line 103. The offgas buffer tank 8 temporarily stores offgas F discharged when the main adsorption tower 3 is regenerated.

<排出ガス混合ライン>
排出ガス混合ライン4は、水素リッチガスBの精製を停止してから再開するまでに主吸着塔3内から排出される残留ガスを含む排出ガスCを主吸着塔3で精製する前の水素リッチガスBに混合するためのラインであり、主吸着塔3の精製後のガスの排出口と水素リッチガス供給ライン101とを接続する。具体的には、排出ガス混合ライン4は、主吸着塔3と水素リッチガスバッファタンク5とを接続する。
<Exhaust gas mixing line>
The exhaust gas mixing line 4 is configured so that the hydrogen rich gas B before the purification of the exhaust gas C including the residual gas discharged from the main adsorption tower 3 before the refining of the hydrogen rich gas B is restarted in the main adsorption tower 3. The gas outlet after purification of the main adsorption tower 3 and the hydrogen rich gas supply line 101 are connected to each other. Specifically, the exhaust gas mixing line 4 connects the main adsorption tower 3 and the hydrogen rich gas buffer tank 5.

排出ガス混合ライン4は、排出ガス制御弁V6を有し、この排出ガス制御弁V6よりも上流側に排出ガスCをオフガスとして排出する第二オフガス排出ライン203がオフガス制御弁V7を介して接続される。また、第二オフガス排出ライン203は、オフガスバッファタンク8に接続される。   The exhaust gas mixing line 4 has an exhaust gas control valve V6, and a second off-gas exhaust line 203 for exhausting the exhaust gas C as off-gas upstream from the exhaust gas control valve V6 is connected via an off-gas control valve V7. Is done. The second off gas discharge line 203 is connected to the off gas buffer tank 8.

<制御機構>
当該水素ガス製造装置が備える制御機構は、水素リッチガスの精製を停止してから再開するまでに、主吸着塔3内から排出される残留ガスを含む排出ガスCを主吸着塔3で精製する前の水素リッチガスBに混合し、さらに排出ガスCの水素ガス以外のガス濃度によって排出ガスCの水素リッチガスBへの混合を停止する制御を行う。この制御は例えば排出ガス混合ライン4に設けた排出ガス制御弁V6の開閉により行うことができる。
<Control mechanism>
The control mechanism provided in the hydrogen gas production apparatus before the purification of the hydrogen rich gas is stopped and restarted before the exhaust gas C containing the residual gas exhausted from the main adsorption tower 3 is purified by the main adsorption tower 3. Then, the control is performed to stop the mixing of the exhaust gas C into the hydrogen rich gas B according to the gas concentration of the exhaust gas C other than the hydrogen gas. This control can be performed by opening and closing an exhaust gas control valve V6 provided in the exhaust gas mixing line 4, for example.

このような制御により、水素の回収率低下を抑制しつつ、立ち上がり時間(高純度水素ガス供給開始までの時間)が無用に長くなることを防止できる。なお、ガス濃度は、例えばガスクロマトグラフィーにより計測できる。   By such control, it is possible to prevent the rise time (time until the start of high-purity hydrogen gas supply) from being unnecessarily prolonged while suppressing a decrease in the recovery rate of hydrogen. The gas concentration can be measured by, for example, gas chromatography.

また、上記制御機構は、排出ガスCの水素ガス以外のガス濃度によって、排出ガスCをオフガスとして排出する制御を行ってもよい。この制御は、例えば排出ガス制御弁V6と、第二オフガス排出ライン203に設けたオフガス制御弁V7との開閉により行うことができる。   Moreover, the said control mechanism may perform control which discharges | emits exhaust gas C as off-gas according to gas concentrations other than hydrogen gas of exhaust gas C. FIG. This control can be performed, for example, by opening and closing an exhaust gas control valve V6 and an offgas control valve V7 provided in the second offgas exhaust line 203.

[水素ガス製造方法]
次に、図1の水素ガス製造装置を用いて、当該水素ガス製造方法について説明する。
[Method for producing hydrogen gas]
Next, the hydrogen gas production method will be described using the hydrogen gas production apparatus of FIG.

当該水素ガス製造方法は、水素ガス及び水素以外の不純物ガスを含む水素リッチガスから吸着塔による精製で高純度水素ガスを製造する。当該水素ガス製造方法は、触媒存在下の加熱により有機ハイドライドAの脱水素反応を行う工程(脱水素反応工程)と、上記脱水素反応工程で排出される芳香族化合物及び水素の混合ガスから冷却により芳香族化合物を気液分離する工程(気液分離工程)と、上記気液分離工程で得られた水素リッチガスBを主吸着塔3で精製する工程(水素リッチガス精製工程)と、主吸着塔3を再生する工程(主吸着塔再生工程)とを主に備える。また、当該水素ガス製造方法は、水素リッチガスBの精製を停止してから再開するまでに、主吸着塔3内から排出される残留ガスを含む排出ガスCを主吸着塔3で精製する前の水素リッチガスBに混合する工程(排出ガス混合工程)を備える。   The hydrogen gas production method produces high-purity hydrogen gas from a hydrogen-rich gas containing an impurity gas other than hydrogen gas and hydrogen by purification using an adsorption tower. The hydrogen gas production method includes a step of performing a dehydrogenation reaction of the organic hydride A by heating in the presence of a catalyst (dehydrogenation reaction step), and cooling from a mixed gas of the aromatic compound and hydrogen discharged in the dehydrogenation reaction step. Gas-liquid separation step (gas-liquid separation step), the step of purifying the hydrogen-rich gas B obtained in the gas-liquid separation step in the main adsorption tower 3 (hydrogen-rich gas purification step), and the main adsorption tower 3 (main adsorption tower regeneration step). In addition, the hydrogen gas production method before the purification of the hydrogen rich gas B is stopped and restarted before the exhaust gas C containing residual gas discharged from the main adsorption tower 3 is purified by the main adsorption tower 3. A step of mixing with the hydrogen rich gas B (exhaust gas mixing step) is provided.

<脱水素反応工程>
脱水素反応工程では、反応器1を用いて、触媒存在下の加熱により有機ハイドライドAの脱水素反応を行う。
<Dehydrogenation reaction process>
In the dehydrogenation reaction step, the organic hydride A is dehydrogenated using the reactor 1 by heating in the presence of a catalyst.

<気液分離工程>
気液分離工程では、分離器2を用いて、上記反応器1から排出される芳香族化合物及び水素の混合ガスを芳香族化合物及び水素を含む混合ガスに気液分離し、水素リッチガスBを得る。この気液分離は、分離器2内部に流通するガスを冷媒により冷却しながら行う。このように気液分離工程で分離器2の内部に流通するガスを冷却することで、芳香族化合物と水素とが分離し易くなり、分離後のガス中の芳香族化合物濃度が低減される。
<Gas-liquid separation process>
In the gas-liquid separation step, the separator 2 is used to gas-liquid separate the mixed gas of the aromatic compound and hydrogen discharged from the reactor 1 into a mixed gas containing the aromatic compound and hydrogen to obtain a hydrogen rich gas B. . This gas-liquid separation is performed while the gas flowing through the separator 2 is cooled by the refrigerant. In this way, by cooling the gas flowing inside the separator 2 in the gas-liquid separation step, the aromatic compound and hydrogen are easily separated, and the concentration of the aromatic compound in the separated gas is reduced.

<水素リッチガス精製工程>
水素リッチガス精製工程では、主吸着塔3を用いて、水素リッチガスBを精製し、高純度の水素ガスを得る。水素リッチガス精製工程では、主吸着塔3に流通するガスを冷媒により冷却しながら水素ガスの精製を行うとよい。このように吸着時に主吸着塔3内部に流通するガスを冷却することで、吸着剤による不純物の有効吸着量が増加し、吸着剤の必要量が低減され装置を小型化することができる。
<Hydrogen rich gas purification process>
In the hydrogen rich gas purification step, the main adsorption tower 3 is used to purify the hydrogen rich gas B to obtain high purity hydrogen gas. In the hydrogen rich gas purification step, it is preferable to purify the hydrogen gas while cooling the gas flowing through the main adsorption tower 3 with a refrigerant. Thus, by cooling the gas flowing through the main adsorption tower 3 during adsorption, the effective adsorption amount of impurities by the adsorbent increases, the necessary amount of adsorbent is reduced, and the apparatus can be miniaturized.

なお、吸着塔では、水素リッチガスB中の不純物が吸着剤に吸着し、吸着剤の飽和吸着部分が増加する。そこで、不純物を製品ガスEに混入させないためには、吸着剤の未吸着部分が残存している状態で吸着操作を停止する必要がある。   In the adsorption tower, impurities in the hydrogen rich gas B are adsorbed by the adsorbent, and the saturated adsorption portion of the adsorbent increases. Therefore, in order to prevent impurities from being mixed into the product gas E, it is necessary to stop the adsorption operation while the unadsorbed portion of the adsorbent remains.

<主吸着塔再生工程>
主吸着塔再生工程では、主吸着塔3を上述した均圧ライン104、洗浄ライン105及びオフガス排出ライン103と、パージガスとしての高純度の水素ガスとを用いて再生し、オフガスFを排出する。パージガスとして使用する水素ガスは、当該水素ガス製造方法で得たものでもよいし、予め用意した水素ガスであってもよい。
<Main adsorption tower regeneration process>
In the main adsorption tower regeneration step, the main adsorption tower 3 is regenerated using the pressure equalization line 104, the cleaning line 105, the off-gas discharge line 103, and the high-purity hydrogen gas as the purge gas, and the off-gas F is discharged. The hydrogen gas used as the purge gas may be obtained by the hydrogen gas production method or may be a hydrogen gas prepared in advance.

具体的には、吸着塔の再生では、吸着塔内のガスがオフガス排出ライン103より排出され、常圧までの減圧が行われる。このとき、吸着塔の製品ガス出口側に空隙部を設けておくことで、空隙部に存在する水素が吸着剤のパージに使用され、芳香族炭化水素等の不純物の脱着に寄与する。   Specifically, in the regeneration of the adsorption tower, the gas in the adsorption tower is discharged from the off-gas discharge line 103, and the pressure is reduced to normal pressure. At this time, by providing a void on the product gas outlet side of the adsorption tower, hydrogen present in the void is used for purging the adsorbent, contributing to desorption of impurities such as aromatic hydrocarbons.

常圧までの減圧後は真空ポンプP1によりオフガス排出ライン103を通じて吸着塔内のガスが吸引され、吸着塔が負圧に減圧される。その後、さらに真空ポンプP1を運転し、吸着塔内を負圧に維持しながら洗浄ライン105によりパージガスを吸着塔に導入することで吸着剤のさらなる再生が行われる。真空ポンプP1で吸引することで、吸着剤の間隙部に存在するガス中の不純物の一部が除去され、分圧が低下することにより、吸着平衡が着脱側に移行するため、パージ操作により吸着剤を再生し易くなる。また、この減圧吸引操作において、吸着剤の間隙に存在する水素ガス及び空隙部に存在する水素が排気側に移動することでパージガスとして作用し、不純物の着脱の進行に寄与する。吸着剤の再生後は、均圧操作を行い、その後吸着塔に製品ガスEを導入することにより再加圧した後、再度吸着操作が行われる。   After depressurization to normal pressure, the gas in the adsorption tower is sucked through the off-gas discharge line 103 by the vacuum pump P1, and the adsorption tower is depressurized to a negative pressure. Thereafter, the vacuum pump P1 is further operated, and the adsorbent is further regenerated by introducing the purge gas into the adsorption tower through the cleaning line 105 while maintaining the inside of the adsorption tower at a negative pressure. By suctioning with the vacuum pump P1, some of the impurities in the gas existing in the gap of the adsorbent are removed and the partial pressure is lowered, so that the adsorption equilibrium shifts to the detachable side. It becomes easy to regenerate the agent. In this vacuum suction operation, the hydrogen gas present in the gap between the adsorbents and the hydrogen present in the voids move to the exhaust side, thereby acting as purge gas, contributing to the progress of attachment / detachment of impurities. After regeneration of the adsorbent, a pressure equalizing operation is performed, and after that, after repressurization by introducing the product gas E into the adsorption tower, the adsorption operation is performed again.

パージの最終時点では、吸着剤は完全には再生されておらず、吸着した一部の不純物が残存した状態であるが、吸着終了時点と比較して、吸着剤の未飽和吸着部分が多くなり、再び吸着工程に移行しても十分な吸着容量を回復することになる。また、吸着、脱圧、減圧、及びパージの繰返しによる吸着剤の吸着容量の減少に対しては、吸着容量の減少に対応して吸着時間を短く設定することで、吸着時における製品ガスの純度を担保することができる。また、吸着時間を短く設定するのではなく、吸着塔に導入する水素リッチガスのガス量を低下させ、吸着塔におけるガスの線速度LVを低くする方法で製品ガスの純度を担保することも可能である。   At the end of the purge, the adsorbent is not completely regenerated and some of the adsorbed impurities remain, but the unsaturated adsorbed portion of the adsorbent increases compared to the end of adsorption. Even if the process moves to the adsorption process again, a sufficient adsorption capacity is recovered. In addition, to reduce the adsorption capacity of the adsorbent due to repeated adsorption, depressurization, decompression, and purge, the product gas purity at the time of adsorption can be reduced by setting a shorter adsorption time corresponding to the decrease in the adsorption capacity. Can be secured. It is also possible to ensure the purity of the product gas by reducing the amount of hydrogen-rich gas introduced into the adsorption tower and lowering the linear velocity LV of the gas in the adsorption tower, rather than setting the adsorption time short. is there.

なお、水素リッチガス精製工程と主吸着塔再生工程とは、複数の主吸着塔3a,3b,3c,3dでその周期をずらしながら交互に行われる。   The hydrogen-rich gas purification step and the main adsorption tower regeneration step are alternately performed while shifting the cycle of the plurality of main adsorption towers 3a, 3b, 3c, and 3d.

<排出ガス混合工程>
排出ガス混合工程は、水素リッチガスBの精製の停止後に行われる。排出ガス混合工程では、水素リッチガスBの精製を停止してから再開するまでに、主吸着塔3内から排出される残留ガスを含む排出ガスCを水素リッチガスBに混合する。混合後の排出ガスCは、この水素リッチガスBの一部として主吸着塔3で精製され、高純度水素ガスとなる。
<Exhaust gas mixing process>
The exhaust gas mixing step is performed after the purification of the hydrogen rich gas B is stopped. In the exhaust gas mixing step, the exhaust gas C containing residual gas discharged from the main adsorption tower 3 is mixed with the hydrogen rich gas B before the refining of the hydrogen rich gas B is stopped and restarted. The mixed exhaust gas C is purified by the main adsorption tower 3 as a part of the hydrogen rich gas B, and becomes high purity hydrogen gas.

具体的には、水素リッチガスBの精製の再開前に、まず主吸着塔3に水素リッチガスBを供給する。このとき主吸着塔3から排出される排出ガスCには、停止時に主吸着塔3内に残留していた残留ガスが多量に含まれる。次に、この排出ガスCを排出ガス混合ライン4によりコンプレッサ6で圧縮しつつ水素リッチガスバッファタンク5に供給し、水素リッチガスBと混合する。この水素リッチガスBは、上述のように主吸着塔3で精製され、製品ガスEとして供給される。なお、排出ガスCと水素リッチガスBとの混合は、このようにバッファタンク内で行ってもよいし、配管内で行ってもよい。   Specifically, the hydrogen rich gas B is first supplied to the main adsorption tower 3 before resuming the purification of the hydrogen rich gas B. At this time, the exhaust gas C discharged from the main adsorption tower 3 contains a large amount of residual gas remaining in the main adsorption tower 3 at the time of stoppage. Next, the exhaust gas C is supplied to the hydrogen rich gas buffer tank 5 while being compressed by the compressor 6 by the exhaust gas mixing line 4 and mixed with the hydrogen rich gas B. This hydrogen-rich gas B is purified by the main adsorption tower 3 as described above and supplied as the product gas E. The mixing of the exhaust gas C and the hydrogen rich gas B may be performed in the buffer tank as described above or in the pipe.

その後、排出ガスCの水素ガス以外のガス濃度が閾値以下になった時点で、主吸着塔3から排出されるガスの排出ガス混合ライン4への供給(水素リッチガスBとの混合)を停止すると共に、主吸着塔3から排出されるガスを高純度水素ガスとして製品ガス排出ライン102を介して、直接製品ガスバッファタンク7に供給する。これにより、水素リッチガスBの精製が再開される。   Thereafter, when the gas concentration of the exhaust gas C other than hydrogen gas becomes equal to or lower than the threshold value, the supply of the gas discharged from the main adsorption tower 3 to the exhaust gas mixing line 4 (mixing with the hydrogen rich gas B) is stopped. At the same time, the gas discharged from the main adsorption tower 3 is directly supplied to the product gas buffer tank 7 through the product gas discharge line 102 as high-purity hydrogen gas. Thereby, purification of the hydrogen rich gas B is resumed.

上記水素ガス以外のガス濃度の閾値としては、例えば水素ガス以外のガス全体で300ppmが好ましく、100ppmがより好ましい。また、排出ガスCの成分毎に濃度の閾値を設ける場合、水は5ppmが好ましく、炭化水素は2ppmが好ましく、酸素は5ppmが好ましく、ヘリウムは300ppmが好ましく、窒素とアルゴンとの合計は100ppmが好ましく、二酸化炭素は2ppmが好ましく、一酸化炭素は0.2ppmが好ましい。   As a threshold value of the gas concentration other than the hydrogen gas, for example, 300 ppm is preferable in the whole gas other than hydrogen gas, and 100 ppm is more preferable. Further, when setting a concentration threshold for each component of the exhaust gas C, water is preferably 5 ppm, hydrocarbon is preferably 2 ppm, oxygen is preferably 5 ppm, helium is preferably 300 ppm, and the total of nitrogen and argon is 100 ppm. Carbon dioxide is preferably 2 ppm, and carbon monoxide is preferably 0.2 ppm.

また、排出ガス混合工程で、排出ガスCの水素ガス以外のガス濃度が第二の閾値を超えた場合に、排出ガスCを第二オフガス排出ライン203からオフガスとして排出してもよい。これにより、不純物(特にメタン等の凝縮しない成分)の濃度が高い残留ガスが水素リッチガスBに混入し、得られる製品ガスの品質が低下することを防止できる。   Further, in the exhaust gas mixing step, the exhaust gas C may be discharged as off-gas from the second off-gas discharge line 203 when the gas concentration of the exhaust gas C other than hydrogen gas exceeds the second threshold value. Thereby, it is possible to prevent a residual gas having a high concentration of impurities (particularly a component that does not condense such as methane) from entering the hydrogen-rich gas B and deteriorating the quality of the product gas obtained.

上記水素ガス以外のガス濃度の第二の閾値としては、例えば水素ガス以外のガス全体で10000ppmが好ましく、9000ppmがより好ましい。   As a 2nd threshold value of gas concentrations other than the said hydrogen gas, 10000 ppm is preferable in the whole gas other than hydrogen gas, for example, and 9000 ppm is more preferable.

<利点>
当該水素ガス製造方法及び水素ガス製造装置によれば、水素リッチガスの精製の再開までに、吸着塔内の残留ガスを排出し、この残留ガスを含むガスを水素リッチガスに混合して吸着塔で精製することで、排出ガスに含まれる残留ガス及び水素ガスを高純度水素ガスとして回収することができる。その結果、当該水素ガス製造方法及び水素ガス製造装置は、水素ガスの回収率低下を抑制できる。
<Advantages>
According to the hydrogen gas production method and the hydrogen gas production apparatus, the residual gas in the adsorption tower is discharged by the resumption of the purification of the hydrogen rich gas, and the gas containing the residual gas is mixed with the hydrogen rich gas and purified by the adsorption tower. As a result, the residual gas and hydrogen gas contained in the exhaust gas can be recovered as high-purity hydrogen gas. As a result, the hydrogen gas production method and the hydrogen gas production apparatus can suppress a decrease in the recovery rate of hydrogen gas.

[第二実施形態]
次に、本発明の別の実施形態の水素ガス製造方法及び水素ガス製造装置について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a hydrogen gas production method and a hydrogen gas production apparatus according to another embodiment of the present invention will be described.

[水素ガス製造装置]
図2の当該水素ガス製造装置は、反応器1と、分離器2と、主吸着塔3と、排出ガス混合ライン4と、水素リッチガスバッファタンク5と、排出ガスCの水素ガス以外のガス濃度によって排出ガスCの水素リッチガスBへの混合を停止する制御機構(図示省略)と、排出ガスC中の不純物ガスを除去する残留ガス用吸着塔9とを主に備える。
[Hydrogen gas production equipment]
The hydrogen gas production apparatus of FIG. 2 includes a reactor 1, a separator 2, a main adsorption tower 3, an exhaust gas mixing line 4, a hydrogen rich gas buffer tank 5, and a gas concentration of exhaust gas C other than hydrogen gas. Mainly includes a control mechanism (not shown) for stopping the mixing of the exhaust gas C into the hydrogen-rich gas B, and a residual gas adsorption tower 9 for removing the impurity gas in the exhaust gas C.

当該水素ガス製造装置は、残留ガス用吸着塔9を備える点以外は、図1の水素ガス製造装置と同様であるため、同一の構成には同一符号を付して説明を省略する。   The hydrogen gas production apparatus is the same as the hydrogen gas production apparatus shown in FIG. 1 except that the residual gas adsorption tower 9 is provided. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

<残留ガス用吸着塔>
残留ガス用吸着塔9は、排出ガス混合ライン4に配設され、水素リッチガスの精製停止後の主吸着塔3内から排出される残留ガスを含む排出ガスCを精製し、不純物を除去する。具体的には、残留ガス用吸着塔9にはTSA法又はPSA法で再生可能な吸着剤が充填されており、排出ガス混合ライン4で供給される排出ガスC中に含まれる水素ガス以外の不純物を吸着除去する。残留ガス用吸着塔9は主に精製再開時のみ(例えば1日当たり1時間以上2時間以下)使用されるため、それ以外の時間(例えば1日当たり22時間以上23時間以下)に再生を行うことができる。そのため、残留ガス用吸着塔9の数は1台でよいが、複数台としてもよい。
<Adsorption tower for residual gas>
The residual gas adsorption tower 9 is disposed in the exhaust gas mixing line 4 to purify the exhaust gas C containing the residual gas discharged from the main adsorption tower 3 after the purification of the hydrogen-rich gas is stopped, and remove impurities. Specifically, the residual gas adsorption tower 9 is filled with an adsorbent that can be regenerated by the TSA method or the PSA method, and other than hydrogen gas contained in the exhaust gas C supplied by the exhaust gas mixing line 4. Impurities are removed by adsorption. Since the residual gas adsorption tower 9 is mainly used only when refining is resumed (for example, 1 hour to 2 hours per day), regeneration can be performed at other times (for example, 22 hours to 23 hours per day). it can. For this reason, the number of the residual gas adsorption towers 9 may be one, but may be plural.

残留ガス用吸着塔9をTSA型とすることで時間をかけて加熱再生を行うことができ、運転コストを低減することができる。さらに、TSA型とすることで、反応器1で発生する脱水素反応の熱を用いて残留ガス用吸着塔9の再生を行うことができ、さらなる運転コストの低減が可能である。   By making the adsorption tower 9 for residual gas into the TSA type, heating regeneration can be performed over time, and the operating cost can be reduced. Furthermore, by using the TSA type, the residual gas adsorption tower 9 can be regenerated using the heat of the dehydrogenation reaction generated in the reactor 1, and the operating cost can be further reduced.

残留ガス用吸着塔9に充填する吸着剤は、主吸着塔3と同様のものが使用できるが、残留ガス用吸着塔9が処理する排出ガスCの量は、主吸着塔3が処理する水素リッチガスBよりも小さいため、残留ガス用吸着塔9は、主吸着塔3よりも小型化できる。   The adsorbent charged in the residual gas adsorption tower 9 can be the same as that used in the main adsorption tower 3, but the amount of the exhaust gas C processed by the residual gas adsorption tower 9 is the hydrogen processed by the main adsorption tower 3. Since it is smaller than the rich gas B, the residual gas adsorption tower 9 can be made smaller than the main adsorption tower 3.

残留ガス用吸着塔9で精製されたガスは、排出ガス混合ライン4により水素リッチガスバッファタンク5に供給され、水素リッチガスBと混合される。   The gas purified by the residual gas adsorption tower 9 is supplied to the hydrogen rich gas buffer tank 5 through the exhaust gas mixing line 4 and mixed with the hydrogen rich gas B.

[水素ガス製造方法]
図2の水素ガス製造装置を用いた水素ガス製造方法は、上記第一実施形態の水素ガス製造方法に加え、排出ガス精製工程と、残留ガス用吸着塔再生工程とを備える。
[Method for producing hydrogen gas]
The hydrogen gas production method using the hydrogen gas production apparatus of FIG. 2 includes an exhaust gas purification step and a residual gas adsorption tower regeneration step in addition to the hydrogen gas production method of the first embodiment.

<排出ガス精製工程>
排出ガス精製工程では、水素リッチガスの精製停止後の主吸着塔3内から排出される残留ガスを含む排出ガスCを残留ガス用吸着塔9で精製し、不純物を除去する。
<Exhaust gas purification process>
In the exhaust gas purification step, the exhaust gas C containing the residual gas discharged from the main adsorption tower 3 after the purification of the hydrogen-rich gas is purified by the residual gas adsorption tower 9 to remove impurities.

<残留ガス用吸着塔再生工程>
残留ガス用吸着塔再生工程では、主吸着塔3と同様の手順で、残留ガス用吸着塔9を再生し、オフガスを排出する。
<Adsorption tower regeneration process for residual gas>
In the residual gas adsorption tower regeneration step, the residual gas adsorption tower 9 is regenerated in the same procedure as the main adsorption tower 3 and the off-gas is discharged.

<利点>
当該水素ガス製造方法及び水素ガス製造装置によれば、排出ガスを精製してから水素リッチガスに混合するので主吸着塔の再生頻度を低減でき、結果として水素ガスの回収率を向上できる。
<Advantages>
According to the hydrogen gas production method and the hydrogen gas production apparatus, since the exhaust gas is purified and mixed with the hydrogen rich gas, the regeneration frequency of the main adsorption tower can be reduced, and as a result, the hydrogen gas recovery rate can be improved.

[その他の実施形態]
本発明の水素ガス製造方法及び水素ガス製造装置は、上記実施形態に限定されるものではない。
[Other Embodiments]
The hydrogen gas production method and the hydrogen gas production apparatus of the present invention are not limited to the above embodiment.

上記実施形態では、脱水素反応後の混合ガスを気液分離するとしたが、この気液分離は必須ではなく、省略が可能である。つまり、脱水素反応によって排出される混合ガスをそのまま水素リッチガスとして主吸着塔に供給してもよい。   In the embodiment described above, the mixed gas after the dehydrogenation reaction is gas-liquid separated. However, this gas-liquid separation is not essential and can be omitted. That is, the mixed gas discharged by the dehydrogenation reaction may be supplied as it is to the main adsorption tower as a hydrogen rich gas.

また、上記実施形態では、水素リッチガスとして、有機ハイドライドから芳香族化合物を気液分離したものを用いたが、水素リッチガスとして炭化水素ガスの水蒸気改質、オートサーマル改質又は部分酸化改質により生成される改質ガスや水素含有量の高いプラントのオフガスなどを用いることも可能である。水素リッチガスとして改質ガスが用いられる場合、上記実施形態の反応器及び分離器に替えて、原料ガスを改質反応させる改質器が用いられ、必要に応じて熱源が改質器に供給される。   In the above embodiment, the hydrogen-rich gas is obtained by gas-liquid separation of an aromatic compound from organic hydride, but the hydrogen-rich gas is generated by steam reforming, autothermal reforming or partial oxidation reforming of hydrocarbon gas. It is also possible to use a reformed gas or a plant off-gas having a high hydrogen content. When reformed gas is used as the hydrogen-rich gas, a reformer that reforms the raw material gas is used instead of the reactor and separator of the above embodiment, and a heat source is supplied to the reformer as necessary. The

上記改質反応に用いる原料ガスとしては、分子中に炭素と水素とを含む化合物又はその混合物から適宜選んで用いることができる。上記化合物としては、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、LPG(液化石油ガス)、ガソリン、ナフサ、灯油及び軽油などの炭化水素燃料、メタノール及びエタノールなどのアルコール、ジメチルエーテルなどのエーテル等を挙げることができる。   The raw material gas used for the reforming reaction can be appropriately selected from a compound containing carbon and hydrogen in the molecule or a mixture thereof. Examples of the compound include hydrocarbon fuels such as methane, ethane, propane, butane, natural gas, LPG (liquefied petroleum gas), gasoline, naphtha, kerosene and light oil, alcohols such as methanol and ethanol, ethers such as dimethyl ether, and the like. Can be mentioned.

また、上記実施形態における水素リッチガスバッファタンク及びオフガスバッファタンクは必須の構成要素ではなく、省略が可能である。さらに、コンプレッサ及び真空ポンプも任意の構成要素である。   Further, the hydrogen rich gas buffer tank and the off gas buffer tank in the above embodiment are not essential components and can be omitted. Furthermore, a compressor and a vacuum pump are optional components.

また、主吸着塔からの排出ガスの水素リッチガスとの混合を停止する条件として、排出ガスの水素ガス以外のガス濃度の代わりに予め定めた時間を用いてもよい。例えば、当該水素ガス製造装置は一定時間経過後に自動的に上記混合を停止する構成としてもよい。これにより装置を簡易化することができる。   Further, as a condition for stopping the mixing of the exhaust gas from the main adsorption tower with the hydrogen rich gas, a predetermined time may be used instead of the gas concentration of the exhaust gas other than the hydrogen gas. For example, the hydrogen gas production apparatus may be configured to automatically stop the mixing after a predetermined time has elapsed. Thereby, the apparatus can be simplified.

以上説明したように、当該水素ガス製造方法及び水素ガス製造装置は、水素ガス精製の停止及び再開を繰り返す際に、水素ガスの回収率低下を抑制できるので、高純度の水素を供給する用途に好適に用いられる。   As described above, the hydrogen gas production method and the hydrogen gas production apparatus can suppress a decrease in the recovery rate of hydrogen gas when repeatedly stopping and restarting hydrogen gas purification, so that the hydrogen gas production method and the hydrogen gas production apparatus can be used for supplying high-purity hydrogen. Preferably used.

1 反応器
2 分離器
3、3a、3b、3c、3d 主吸着塔
4 排出ガス混合ライン
5 水素リッチガスバッファタンク
6 コンプレッサ
7 製品ガスバッファタンク
8 オフガスバッファタンク
9 残留ガス用吸着塔
101 水素リッチガス供給ライン
102 製品ガス排出ライン
103 オフガス排出ライン
104 均圧ライン
105 洗浄ライン
203 第二オフガス排出ライン
A 有機ハイドライド
B 水素リッチガス
C 排出ガス
D ドレン
E 製品ガス
F オフガス
V1a、V1b、V1c、V1d 水素リッチガス供給弁
V2a、V2b、V2c、V2d 製品ガス排出弁
V3a、V3b、V3c、V3d オフガス排出弁
V4a、V4b、V4c、V4d 均圧弁
V5a、V5b、V5c、V5d 洗浄弁
V6 排出ガス制御弁
V7 オフガス制御弁
P1 真空ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 Separator 3, 3a, 3b, 3c, 3d Main adsorption tower 4 Exhaust gas mixing line 5 Hydrogen rich gas buffer tank 6 Compressor 7 Product gas buffer tank 8 Off gas buffer tank 9 Adsorption tower for residual gas 101 Hydrogen rich gas supply line 102 Product gas discharge line 103 Off gas discharge line 104 Pressure equalization line 105 Cleaning line 203 Second off gas discharge line A Organic hydride B Hydrogen rich gas C Exhaust gas D Drain E Product gas F Off gas V1a, V1b, V1c, V1d Hydrogen rich gas supply valve V2a , V2b, V2c, V2d Product gas discharge valve V3a, V3b, V3c, V3d Off-gas discharge valve V4a, V4b, V4c, V4d Pressure equalizing valve V5a, V5b, V5c, V5d Cleaning valve V6 Exhaust gas control valve V7 Off-gas Control valve P1 Vacuum pump

Claims (7)

水素ガス及び水素以外の不純物ガスを含む水素リッチガスから吸着塔による精製で高純度水素ガスを製造する水素ガス製造方法であって、
上記水素リッチガスの精製を停止してから再開するまでに、上記吸着塔内から排出される残留ガスを含む排出ガスを吸着塔で精製する前の上記水素リッチガスに混合する工程を備えることを特徴とする水素ガス製造方法。
A hydrogen gas production method for producing high-purity hydrogen gas by purification with an adsorption tower from hydrogen-rich gas containing impurity gas other than hydrogen gas and hydrogen,
A step of mixing exhaust gas containing residual gas discharged from the inside of the adsorption tower with the hydrogen rich gas before being purified by the adsorption tower before the refining of the hydrogen rich gas is stopped and restarted. To produce hydrogen gas.
触媒存在下の加熱により有機ハイドライドの脱水素反応を行う工程をさらに備え、
上記水素リッチガスが上記脱水素反応工程で排出されるガスである請求項1に記載の水素ガス製造方法。
Further comprising a step of dehydrogenating the organic hydride by heating in the presence of a catalyst,
The method for producing hydrogen gas according to claim 1, wherein the hydrogen-rich gas is a gas discharged in the dehydrogenation reaction step.
上記排出ガス混合工程で、上記排出ガスの水素ガス以外のガス濃度によって排出ガスの上記水素リッチガスへの混合を停止する請求項1又は請求項2に記載の水素ガス製造方法。   The method for producing hydrogen gas according to claim 1 or 2, wherein in the exhaust gas mixing step, mixing of the exhaust gas into the hydrogen rich gas is stopped depending on a gas concentration of the exhaust gas other than hydrogen gas. 上記混合工程で、上記排出ガス及び水素リッチガスをバッファタンクに供給する請求項1、請求項2又は請求項3に記載の水素ガス製造方法。   The method for producing hydrogen gas according to claim 1, wherein the exhaust gas and the hydrogen rich gas are supplied to the buffer tank in the mixing step. 上記混合工程前に、上記排出ガス中の不純物ガスを残留ガス用吸着塔で除去する工程をさらに備える請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の水素ガス製造方法。   The method for producing hydrogen gas according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of removing the impurity gas in the exhaust gas with an adsorption tower for residual gas before the mixing step. 上記吸着塔に充填される吸着剤が、ゼオライト、活性炭、多孔質シリカ、多孔質アルミナ、又は金属有機構造体である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の水素ガス製造方法。   The method for producing hydrogen gas according to any one of claims 1 to 5, wherein the adsorbent packed in the adsorption tower is zeolite, activated carbon, porous silica, porous alumina, or a metal organic structure. 水素ガス及び水素以外の不純物ガスを含む水素リッチガスから吸着塔による精製で高純度水素ガスを製造する水素ガス製造方法であって、
上記水素リッチガスの精製停止後の上記吸着塔内から排出される残留ガスを含む排出ガスを吸着塔で精製する前の上記水素リッチガスに混合するラインを備えることを特徴とする水素ガス製造装置。
A hydrogen gas production method for producing high-purity hydrogen gas by purification with an adsorption tower from hydrogen-rich gas containing impurity gas other than hydrogen gas and hydrogen,
An apparatus for producing hydrogen gas, comprising: a line for mixing exhaust gas containing residual gas exhausted from the inside of the adsorption tower after the purification of the hydrogen rich gas is mixed with the hydrogen rich gas before purification by the adsorption tower.
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