特許ウォッチ

公開番号2024106857
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-08
出願番号2023011325
出願日2023-01-27
発明の名称アンモニア改質装置およびアンモニア改質装置の運転方法
出願人株式会社三井E&S
代理人
主分類C01B 3/04 20060101AFI20240801BHJP(無機化学)
要約【課題】アンモニア改質触媒へ、アンモニアの分解に必要な熱を安定的に供給し得るアンモニア改質装置およびアンモニア改質装置の運転方法を提供する。
【解決手段】アンモニアを分解して水素を発生させる改質装置であって、前記改質装置は、第1触媒反応器と、燃焼器と、第1供給ラインと、第2供給ラインと、を備え、前記第1触媒反応器は、アンモニアから少なくとも水素を含む第1ガスを生成し、前記第1供給ラインは、前記第1触媒反応器の下流側に接続され、前記第2供給ラインは、前記第1供給ラインから分岐して前記燃焼器に接続され、前記燃焼器は、前記第2供給ラインを介して供給される前記第1ガスの一部または全部を燃焼させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
アンモニアを分解して水素を発生させる改質装置であって、
前記改質装置は、第１触媒層を有する第１触媒反応器と、燃焼器と、第１供給ラインと、第２供給ラインと、を備え、
前記第１触媒反応器は、アンモニアから少なくとも水素を含む第１ガスを生成し、
前記第１供給ラインは、前記第１触媒反応器の下流側に接続され、
前記第２供給ラインは、前記第１供給ラインから分岐して前記燃焼器に接続され、
前記燃焼器は、前記第２供給ラインを介して供給される前記第１ガスの一部または全部を燃焼させる、アンモニア改質装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記アンモニア改質装置は、電気ヒーターと、第２触媒層を有する第２触媒反応器と、をさらに備え、
前記電気ヒーターは、前記第２触媒反応器を加熱し、
前記第２触媒反応器は、アンモニアから少なくとも水素を含む第２ガスを生成し、
前記燃焼器は、前記第２ガスを燃焼させる、請求項１に記載のアンモニア改質装置。
【請求項３】
前記電気ヒーターが誘導加熱ヒーターであり、
前記第２触媒層がメタルハニカム構造体である、請求項２に記載のアンモニア改質装置。
【請求項４】
前記第１触媒反応器または前記第２触媒反応器におけるアンモニアの反応率が５％以上６０％以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載のアンモニア改質装置。
【請求項５】
請求項１に記載のアンモニア改質装置の運転方法であって、
前記運転方法は第１触媒反応ステップと燃焼ステップと昇温ステップと、を備え、
前記第１触媒反応ステップは、アンモニアから少なくとも水素を含む第１ガスを生成し、
前記燃焼ステップは、前記第１ガスの一部または全部を燃焼させ、
前記昇温ステップは、前記燃焼ステップにおいて生成される燃焼熱で前記第１触媒反応器を昇温させる、アンモニア改質装置の運転方法。
【請求項６】
請求項２または３に記載のアンモニア改質装置の運転方法であって、
電気加熱ステップと第２触媒反応ステップと、をさらに備え、
前記電気加熱ステップは、前記電気ヒーターで前記第２触媒反応器を昇温させ、
前記第２触媒反応ステップは、アンモニアから少なくとも水素を含む第２ガスを生成し、
前記燃焼ステップは、前記第１ガスの一部または全部、および前記第２ガスを燃焼させる、請求項５に記載のアンモニア改質装置の運転方法。
【請求項７】
請求項３に記載のアンモニア改質装置の起動方法であって、
前記起動方法は、電気加熱ステップと、第１触媒反応ステップと、第２触媒反応ステップと、燃焼ステップと、昇温ステップと、停止ステップと、を備え、
前記電気加熱ステップは、電気ヒーターで前記第２触媒反応器を加熱し、
前記第２触媒反応ステップは、アンモニアから少なくとも水素を含む第２ガスを生成し、
前記燃焼ステップは、前記第２ガスを燃焼させ、
前記昇温ステップは、前記第２燃焼ステップにおいて生成される燃焼熱で前記第１触媒反応器を昇温させ、
前記第１触媒反応ステップは、アンモニアから少なくとも水素を含む第１ガスを生成し、
前記停止ステップは、前記電気加熱ステップにおける加熱と、前記第２触媒反応ステップにおける第２ガスの生成と、を停止する、アンモニア改質装置の起動方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア改質装置およびアンモニア改質装置の運転方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
昨今のカーボンニュートラルの潮流から、従来の化石燃料の代替燃料として、水素やアンモニア等のカーボンレスなエネルギー源が注目されている。その中でも、高い体積エネルギー密度と、貯蔵および輸送の容易性から、内燃機関や外燃機関、ボイラー等の燃料としてアンモニアが有力視されている。
【０００３】
内燃機関や外燃機関、ボイラー等の燃料としてアンモニアを利用する場合、アンモニアの着火性や火炎伝播速度が従来から用いられてきた化石燃料と比べ劣るため、当該燃料アンモニアの一部を分解し、水素、窒素、およびアンモニアからなる改質ガスとすることで安定燃焼を達成し得ることが知られている。
【０００４】
アンモニアは触媒反応により効率的に分解することができるが、触媒の反応温度は一般的に２００度以上の高温域にあるため、アンモニアを分解するアンモニア改質触媒へ熱を供給する必要がある。
【０００５】
特許文献１では、アンモニア分解部を加熱する第一加熱手段を備える固体酸化物形燃料電池システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１７―０８４５９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の固体酸化物形燃料電池システムは、発電モジュールから排出される燃焼排ガス中のアンモニアの自燃によりアンモニア改質に必要な熱を得ており、燃焼排ガス中に可燃性分がほとんど無い内燃機関やガスタービン、ボイラー等を後段機関として採用した場合は、アンモニア改質に必要な熱を確保することができない。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、アンモニア改質触媒へ、アンモニアの分解に必要な熱を改質ガスの需要先である後段機関の種類によらず安定的に供給し得るアンモニア改質装置およびアンモニア改質装置の運転方法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】
【０００９】
本発明の第１の観点は、アンモニアを分解して水素を発生させる改質装置であって、
前記改質装置は、第１触媒反応器と、燃焼器と、第１供給ラインと、第２供給ラインと、を備え、
前記第１触媒反応器は、アンモニアから少なくとも水素を含む第１ガスを生成し、
前記第１供給ラインは、前記第１触媒反応器の下流側に接続され、
前記第２供給ラインは、前記第１供給ラインから分岐して前記燃焼器に接続され、
前記燃焼器は、前記第２供給ラインを介して供給される前記第１ガスの一部または全部を燃焼させる、アンモニア改質装置である。
【００１０】
また、本発明の第２の観点は、請求項１に記載のアンモニア改質装置の運転方法であって、
前記運転方法は第１触媒反応ステップと燃焼ステップと昇温ステップと、を備え、
前記第１触媒反応ステップは、アンモニアから少なくとも水素を含む第１ガスを生成し、
前記燃焼ステップは、前記第１ガスの一部または全部を燃焼させ、
前記昇温ステップは、前記燃焼ステップにおいて生成される燃焼熱で前記第１触媒反応器を昇温させる、アンモニア改質装置の運転方法である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許