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公開番号2024106581
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-08
出願番号2023010920
出願日2023-01-27
発明の名称アンモニア分解装置
出願人三菱重工業株式会社
代理人SSIP弁理士法人
主分類C01B 3/04 20060101AFI20240801BHJP(無機化学)
要約【課題】アンモニアの分解が行われる反応器にアンモニアを供給するための配管の窒化を抑制できるアンモニア分解装置を提供する。
【解決手段】アンモニア分解装置は、原料であるアンモニアを水素と窒素とに分解する分解反応の触媒が充填された反応器と、触媒よりも上流側で反応器内に設けられたバーナであって、水素を燃焼させるためのバーナと、触媒よりも上流側で反応器内にアンモニアを供給するためのアンモニア供給ラインとを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
原料であるアンモニアを水素と窒素とに分解する分解反応の触媒が充填された反応器と、
前記触媒よりも上流側で前記反応器内に設けられたバーナであって、水素を燃焼させるためのバーナと、
前記触媒よりも上流側で前記反応器内にアンモニアを供給するためのアンモニア供給ラインと
を備えるアンモニア分解装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
水素を含む水素含有ガスを前記バーナに供給するための水素供給ラインと、
前記反応器においてアンモニアが分解することにより生成した水素及び窒素を含む流出ガスが前記反応器から流出した後に流通する流出ガスラインと
を備え、
前記水素供給ラインは前記流出ガスラインから分岐する、請求項１に記載のアンモニア分解装置。
【請求項３】
前記流出ガスラインを流通する前記流出ガスと前記水素供給ラインを流通する前記水素含有ガスとが熱交換する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器において前記水素含有ガスと熱交換した後の前記流出ガスと前記アンモニア供給ラインを流通するアンモニアを含むアンモニア含有ガスとが熱交換する第２熱交換器と
を備える、請求項２に記載のアンモニア分解装置。
【請求項４】
酸素を含む酸素含有ガスを前記バーナに供給するための酸素供給ラインと、
前記酸素供給ラインを流通する前記酸素含有ガスと前記第１熱交換器において前記水素含有ガスと熱交換した後の前記流出ガスとが熱交換する第３熱交換器と
を備え、
前記第３熱交換器において前記酸素含有ガスと熱交換した後の前記流出ガスと前記アンモニア供給ラインを流通する前記アンモニア含有ガスとが前記第２熱交換器において熱交換するように構成されている、請求項３に記載のアンモニア分解装置。
【請求項５】
前記流出ガスラインに設けられ、前記流出ガスからアンモニアを回収するアンモニア回収装置を備え、
前記水素供給ラインは、前記アンモニア回収装置よりも下流側で前記流出ガスラインから分岐する、請求項２～４のいずれか一項に記載のアンモニア分解装置。
【請求項６】
前記流出ガスラインに設けられ、前記流出ガスからアンモニアを回収するアンモニア回収装置を備え、
前記水素供給ラインは、前記アンモニア回収装置よりも上流側で前記流出ガスラインから分岐する、請求項２～４のいずれか一項に記載のアンモニア分解装置。
【請求項７】
前記水素供給ラインに設けられ、該水素供給ラインを流通する前記水素含有ガスから窒素を除去する窒素除去装置を備える、請求項２～４のいずれか一項に記載のアンモニア分解装置。
【請求項８】
原料であるアンモニアを水素と窒素とに分解する分解反応の触媒が充填された反応器と、
前記触媒よりも上流側で前記反応器内に設けられたバーナであって、前記原料のアンモニアの一部を燃焼させるためのバーナと、
前記原料であるアンモニアを含むアンモニア含有ガスを前記バーナに供給するためのアンモニア供給ラインと、
前記反応器においてアンモニアが分解することにより生成した水素及び窒素を含む流出ガスが前記反応器から流出した後に流通する流出ガスラインと、
前記アンモニア供給ラインを流通する前記アンモニア含有ガスを加熱するための第１加熱器であって、前記アンモニア含有ガスと前記流出ガスラインを流通する前記流出ガスとが熱交換する第１加熱器と、
前記第１加熱器よりも上流側で、前記アンモニア供給ラインを流通する前記アンモニア含有ガスに水素を含む水素含有ガスを供給する水素供給ラインと
を備えるアンモニア分解装置。
【請求項９】
前記水素供給ラインは、前記第１加熱器よりも下流側で前記流出ガスラインから分岐する、請求項８に記載のアンモニア分解装置。
【請求項１０】
酸素を含む酸素含有ガスを前記バーナに供給するための酸素供給ラインと、
前記酸素供給ラインから分岐し、前記酸素含有ガスの一部を前記触媒内に供給するための酸素分岐ラインと
を備える、請求項８または９に記載のアンモニア分解装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、アンモニア分解装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アンモニアを水素と窒素とに分解するアンモニア分解装置が記載されている。このアンモニア分解装置には、アンモニアの分解反応の触媒が充填された反応器内において触媒よりも上流側に、アンモニアを燃焼させるバーナが設けられている。バーナによるアンモニアの燃焼熱を、吸熱反応であるアンモニアの分解反応を生じさせるための熱として使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０２０－５３１３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バーナでアンモニアを安定燃焼させるためには、アンモニアがバーナに供給されるまでの間にアンモニアを昇温させる必要がある。そうすると、バーナにアンモニアを供給するための配管に高温のアンモニアが流通することになるので、アンモニアと配管の金属材料とが反応して金属材料が窒化し、機械的強度の低下、ひいては配管の破断につながるおそれがある。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも１つの実施形態は、アンモニアの分解が行われる反応器にアンモニアを供給するための配管の窒化を抑制できるアンモニア分解装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示に係るアンモニア分解装置は、原料であるアンモニアを水素と窒素とに分解する分解反応の触媒が充填された反応器と、前記触媒よりも上流側で前記反応器内に設けられたバーナであって、水素を燃焼させるためのバーナと、前記触媒よりも上流側で前記反応器内にアンモニアを供給するためのアンモニア供給ラインとを備える。
【０００７】
また、本開示に係る別のアンモニア分解装置は、原料であるアンモニアを水素と窒素とに分解する分解反応の触媒が充填された反応器と、前記触媒よりも上流側で前記反応器内に設けられたバーナであって、前記原料のアンモニアの一部を燃焼させるためのバーナと、前記原料であるアンモニアを含むアンモニア含有ガスを前記バーナに供給するためのアンモニア供給ラインと、前記反応器においてアンモニアが分解することにより生成した水素及び窒素を含む流出ガスが前記反応器から流出した後に流通する流出ガスラインと、前記アンモニア供給ラインを流通する前記アンモニア含有ガスを加熱するための加熱器であって、前記アンモニア含有ガスと前記流出ガスラインを流通する前記流出ガスとが熱交換する第１加熱器と、前記第１加熱器よりも上流側で、前記アンモニア供給ラインを流通する前記アンモニア含有ガスに水素を含む水素含有ガスを供給する水素供給ラインとを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示のアンモニア分解装置によれば、バーナによる水素の燃焼熱を、吸熱反応であるアンモニアの分解反応を生じさせるための熱として使用することにより、アンモニア供給ラインを流通するアンモニアを昇温させる必要がなくなるか、又は、アンモニアの昇温の程度を抑制できるので、アンモニア供給ラインを流通する高温のアンモニアとアンモニア供給ラインの金属材料とが反応してアンモニア供給ラインが窒化することを抑制できる。
【０００９】
本開示の別のアンモニア分解装置によれば、バーナにアンモニア含有ガスを供給するためのアンモニア供給ラインに設けられた第１加熱器においてアンモニア含有ガスが加熱されるので、第１加熱器よりも下流においてアンモニアとアンモニア供給ラインの金属材料とが反応してアンモニア供給ラインが窒化するおそれがあるが、第１加熱器よりも上流側でアンモニア含有ガスに水素含有ガスを供給することにより、アンモニア含有ガス中のアンモニアの濃度が低下するので、第１加熱器よりも下流においてアンモニア供給ラインが窒化することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の実施形態１に係るアンモニア分解装置の構成模式図である。
本開示の実施形態１に係るアンモニア分解装置の変形例の構成模式図である。
本開示の実施形態１に係るアンモニア分解装置の別の変形例の構成模式図である。
本開示の実施形態１に係るアンモニア分解装置のさらに別の変形例の構成模式図である。
本開示の実施形態２に係るアンモニア分解装置の構成模式図である。
本開示の実施形態２に係るアンモニア分解装置の変形例の構成模式図である。
本開示の実施形態２に係るアンモニア分解装置の別の変形例の構成模式図である。
本開示の実施形態２に係るアンモニア分解装置のさらに別の変形例の反応器の構成模式図である。
本開示の実施形態２に係るアンモニア分解装置のさらに別の変形例の反応器の構成模式図である。
本開示の実施形態２に係るアンモニア分解装置のさらに別の変形例の反応器の構成模式図である。
図１０に示された反応器に設けられる配管部材の斜視図である。
本開示の実施形態２に係るアンモニア分解装置のさらに別の変形例の反応器の構成模式図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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