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公開番号2024072382
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-28
出願番号2022183142
出願日2022-11-16
発明の名称水素製造システム
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C01B 3/38 20060101AFI20240521BHJP(無機化学)
要約【課題】二酸化炭素を回収する機能を有した水素製造システムにおいて、濃縮不純物ガス中の二酸化炭素を除去するにあたり、脱炭酸装置の他に燃焼装置等を別に設置しなければならず、設備費用が増加してしまうという課題がある。
【解決手段】水素精製装置7から混合器2へ、水素精製後のオフガスを送るためのリサイクル流路22を設け、リサイクル流路22から分岐した分岐流路上に二酸化炭素を回収するためのCO₂分離回収装置9を設置する。二酸化炭素回収後のオフガスは、リサイクル流路22に供給して再度水素製造のプロセスを経て高濃度の水素を得るか、または、燃料器4に供給して改質器3での改質反応に必要となる熱を生成するための燃料として利用する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
改質器と燃焼器とを有し、原燃料ガスと水素精製により生じたオフガスとを混合する混合器から供給された原燃料混合ガスを基に水素含有ガスを製造する改質装置と、
前記水素含有ガスを、高純度水素と水素以外のガス成分を含むオフガスとに分離する水素精製装置と、
前記水素精製装置で分離された前記オフガスを前記混合器に供給するリサイクル流路と、
前記リサイクル流路のうち前記水素精製装置と前記混合器との間に前記リサイクル流路と並列に設けられるとともに、前記リサイクル流路から第一の分岐流路において分岐し、前記第一の分岐流路よりも下流側で第一の合流流路で前記リサイクル流路に合流するＣＯ
２
分離回収分岐流路と、
前記リサイクル流路において、前記第一の合流流路と前記混合器との間に設けられた第二の分岐流路において分岐し、前記オフガスを前記燃焼器に供給する燃焼器分岐流路と、
前記ＣＯ
２
分離回収分岐流路に設置され、前記オフガスに含まれる二酸化炭素を回収し、二酸化炭素除去後のガスを前記燃焼器および前記リサイクル流路に導くＣＯ
２
分離回収装置と、
を備える水素製造システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
改質器と燃焼器とを有し、原燃料ガスと水素精製により生じたオフガスとを混合する混合器から供給された原燃料ガスを基に水素含有ガスを製造する改質装置と、
前記水素含有ガスを、高純度水素と水素以外のガス成分を含むオフガスとに分離する水素精製装置と、
前記水素精製装置で発生した前記オフガスを前記混合器に供給するリサイクル流路と、
前記リサイクル流路から第三の分岐流路において分岐して設置されたＣＯ
２
分離回収分岐流路と、
前記ＣＯ
２
分離回収分岐流路に接続され、前記オフガスに含まれる二酸化炭素を除去するＣＯ
２
分離回収装置と、
前記ＣＯ
２
分離回収装置に接続され、前記ＣＯ
２
分離回収装置で二酸化炭素を除去した前記オフガスを前記燃焼器に供給する燃焼器分岐流路と、
を備える水素製造システム。
【請求項３】
前記燃焼器分岐流路から第四の分岐点において分岐し、前記オフガスを前記水素含有ガスに混合して前記水素精製装置に供給するオフガスＰＳＡ分岐流路を備える請求項２に記載の水素製造システム。
【請求項４】
前記ＣＯ
２
分離回収分岐流路または前記燃焼器分岐流路は、前記オフガスの流量を調節する流量調整弁を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の水素製造システム。
【請求項５】
前記改質装置、前記水素精製装置、前記分離回収装置のうち少なくとも１つの装置を運転制御する運転制御装置を有し、前記運転制御装置は、各流路を流れる流体の流量、各機器の上流側および下流側の流体の圧力、および前記装置の上流側および下流側の流体の温度の計測情報を収集および演算し、前記演算の演算結果に応じて前記流量調整弁の開閉を制御することを特徴とする請求項４に記載の水素製造システム。
【請求項６】
前記ＣＯ
２
分離回収装置は、二酸化炭素を選択的に透過する分離膜を有する請求項１または２に記載の水素製造システム。
【請求項７】
前記ＣＯ
２
分離回収装置は、二酸化炭素を液化して前記オフガスから二酸化炭素を除去する請求項１または２に記載の水素製造システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、二酸化炭素回収装置を備えた水素製造システムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の水素製造システムでは、濃縮不純物ガス中の可燃性成分を燃焼装置により燃焼し、燃焼ガス中の二酸化炭素を脱炭酸装置により除去する方法が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００４－２９２２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した水素製造システムでは、濃縮不純物ガス中の二酸化炭素を除去するにあたり、脱炭酸装置の他に燃焼装置等を別に設置しなければならず、設備費用が増加してしまうという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示に係る水素製造システムは、改質器と燃焼器とを有し、原燃料ガスと水素精製により生じたオフガスとを混合する混合器から供給された原燃料混合ガスを基に水素含有ガスを製造する改質装置と、水素含有ガスを、高純度水素と水素以外のガス成分を含むオフガスとに分離する水素精製装置と、水素精製装置で分離されたオフガスを混合器に供給するリサイクル流路と、リサイクル流路のうち水素精製装置と混合器との間にリサイクル流路と並列に設けられるとともに、リサイクル流路から第一の分岐流路において分岐し、第一の分岐流路よりも下流側で第一の合流点でリサイクル流路に合流するＣＯ
２
分離回収分岐流路と、リサイクル流路において、第一の合流点と混合器との間に設けられた第二の分岐流路において分岐し、オフガスを燃焼器に供給する燃焼器分岐流路と、ＣＯ
２
分離回収分岐流路に設置され、オフガスに含まれる二酸化炭素を回収し、二酸化炭素除去後のガスを燃焼器およびリサイクル流路に導くＣＯ
２
分離回収装置と、を備える。
【０００６】
また、本開示に係る水素製造システムは、改質器と燃焼器とを有し、原燃料ガスと水素精製により生じたオフガスとを混合する混合器から供給された原燃料ガスを基に水素含有ガスを製造する改質装置と、水素含有ガスを、高純度水素と水素以外のガス成分を含むオフガスとに分離する水素精製装置と、水素精製装置で発生したオフガスを混合器に供給するリサイクル流路と、リサイクル流路から第三の分岐流路において分岐して設置されたＣＯ
２
分離回収分岐流路と、ＣＯ
２
分離回収分岐流路に接続され、オフガスに含まれる二酸化炭素を除去するＣＯ
２
分離回収装置と、ＣＯ
２
分離回収装置に接続され、ＣＯ
２
分離回収装置で二酸化炭素を除去したオフガスを前記燃焼器に供給する燃焼器分岐流路と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の水素製造システムでは、水素精製装置により生じたオフガスの一部を混合器に供給する流路にＣＯ
２
分離回収装置を設置することにより、燃焼装置等を必要とせず、設備費用を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の第１の実施形態に関わる水素製造システムの概略図である。
本発明の第２の実施形態に関わる水素製造システムの概略図である。
本発明の第３の実施形態に関わる水素製造システムの概略図である。
本発明の第４の実施形態に関わるＣＯ
２
分離回収装置の構成図である。
本発明の第５の実施形態に関わる水素製造システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
実施の形態１における水素製造システムについて図１を用いて説明する。本実施の形態にかかる水素製造システム１００は、原燃料ガスに含まれる硫黄成分を取り除く脱硫器１と、脱硫後の原燃料ガスを複数の気体と均一に混合する混合器２と、混合した気体を水蒸気と反応させて水素を含む改質ガスを生成する改質器３と、改質器３で行われる改質反応に必要な熱を供給する燃料器４と、改質器３により生成された改質ガスに含まれる一酸化炭素の大部分を水素に転換させて水素濃度を増加させるＣＯ変成器５と、ＣＯ変成工程後の改質ガスから水分を除去する凝縮器６と、水分除去後の改質ガスを高純度水素と水素以外のガス成分とを含むオフガスとに分離する水素精製装置（ＰＳＡ）７とを有している。本実施の形態においては、改質器３および燃焼器４をあわせて改質装置１５とする。原燃料ガスと水素精製により生じたオフガスとが混合したものを原燃料混合ガスとする。
【００１０】
また、本実施の形態にかかる水素製造システム１００は、各機器間もしくは外部からガス等を供給するための流路を有している。例えば、本実施の形態にかかる水素製造システム１００は、脱硫器１と混合器２とを接続する原燃料ガス供給流路２１、混合器２と改質器３とを接続する原燃料混合ガス流路２３、原燃料ガス供給流路２１から分岐し脱硫器１と燃焼器４とを接続する燃焼用ガス流路２４、燃焼器４に接続されるとともに外部から空気を取り入れるための空気流路２５、改質器３とＣＯ変成器５とを接続する改質ガス流路１７、ＣＯ変成器５と凝縮器６とを接続する水素リッチガス流路１８ａ、凝縮器６と水素精製装置７とを接続する水素リッチガス流路１８ｂおよび水素精製装置７から排出されたオフガスをオフガスタンク８に供給するオフガス流路１９と、オフガスタンク８と混合器２とを接続しオフガスタンク８からのオフガスを混合器２に供給するリサイクル流路２２を有している。
（【００１１】以降は省略されています）

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