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公開番号2025005809
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023106187
出願日2023-06-28
発明の名称水素製造装置
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人
主分類C01B 3/30 20060101AFI20250109BHJP(無機化学)
要約【課題】ことができる水素製造装置を提供する。
【解決手段】水素製造装置は、原料ガスである炭化水素ガスを、微細な金属粒子である触媒を使用して熱分解することにより水素を製造する反応器であって、下部から原料ガスが導入されることによって内部に触媒の流動層が形成される反応器を有する。触媒には、触媒の流動性を高めるための不活性粒子である流動材が混合される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
原料ガスである炭化水素ガスを、微細な金属粒子である触媒を使用して熱分解することにより水素を製造する反応器であって、下部から前記原料ガスが導入されることによって内部に前記触媒の流動層が形成される反応器を有する水素製造装置であって、
前記触媒には、前記触媒の流動性を高めるための不活性粒子である流動材が混合される水素製造装置。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記反応器の圧力が大気圧より高い圧力であって、
前記反応器に新規の前記触媒を供給するように構成される第１の供給装置と、
活性が低下した前記触媒を前記反応器から抜き出すように構成される抜出し装置と、
前記反応器に前記流動材を供給するように構成される第２の供給装置と、を有し、
前記第１の供給装置が、新規の前記触媒を前記反応器の圧力以上の圧力に加圧して連続的に気流搬送するように構成され、
前記第２の供給装置が、前記流動材を前記反応器の圧力以上の圧力に加圧して連続的に気流搬送するように構成される請求項１に記載の水素製造装置。
【請求項３】
前記第１の供給装置は、活性化前の前記触媒を撹拌しながら加熱することにより活性化させるように構成される活性化装置を有し、
前記第１の供給装置は、前記活性化装置により活性化された前記触媒を、前記反応器に供給するように構成される請求項２に記載の水素製造装置。
【請求項４】
前記気流搬送に使用される搬送ガスが、前記原料ガスである請求項２または請求項３に記載の水素製造装置。
【請求項５】
新規の前記触媒、および前記流動材が、重力落下により前記反応器に供給されるように構成される請求項１に記載の水素製造装置。
【請求項６】
前記触媒を、重力落下により前記反応器に供給するように構成される第１の供給装置と、
活性が低下した前記触媒を前記反応器から抜き出すように構成される抜出し装置と、
前記流動材を、重力落下により前記反応器に供給するように構成される第２の供給装置と、を有し、
前記第１の供給装置は、活性化前の前記触媒を撹拌しながら加熱することにより活性化させるように構成される活性化装置を有し、
前記第１の供給装置は、前記活性化装置により活性化された前記触媒を、前記反応器に供給するように構成される請求項５に記載の水素製造装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素製造装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、メタンの熱分解により水素を製造する技術が知られている。たとえば、特許文献１の水素製造装置は、触媒が収容された反応器を有している。反応器の内部にはメタンが導入される。メタンは、反応器の内部において触媒と接触することにより、水素と炭素とに分解される。生成ガスである水素と、未反応のメタンとの混合ガスは、反応器の外部に取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－７３４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
触媒は、たとえば鉄などの金属である。この場合、たとえば、水素製造装置の起動時において、反応器の昇温に伴い、触媒同士が融着するおそれがある。水素製造装置には、触媒同士の融着を抑制することが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様にかかる水素製造装置は、原料ガスである炭化水素ガスを、微細な金属粒子である触媒を使用して熱分解することにより水素を製造する反応器であって、下部から前記原料ガスが導入されることによって内部に前記触媒の流動層が形成される反応器を有する。前記触媒には、前記触媒の流動性を高めるための不活性粒子である流動材が混合される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の水素製造装置によれば、触媒同士の融着を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
水素製造装置の第１の実施の形態の構成図である。
水素製造装置の第１の実施の形態の電気的な構成を示すブロック図である。
水素製造装置の第２の実施の形態の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜第１の実施の形態＞
以下、水素製造装置の第１の実施の形態を説明する。
図１に示すように、水素製造装置１０は、圧力容器１１と、反応器１２とを有している。圧力容器１１と反応器１２とは、各々、円形の断面形状を有する筒状であって、上下方向に延びている。圧力容器１１の内部は、所定の圧力に保たれている。圧力は、たとえば、大気圧よりも高い。反応器１２は、圧力容器１１の内部に非接触状態で収容されている。反応器１２の内径は、全長にわたって同じであってもよい。
【０００９】
反応器１２の内部には、分散器１３が設けられている。分散器１３は、たとえば反応器１２の軸方向に直交する方向に広がる板状であって、多数の孔を有している。孔は、分散器１３を板厚方向に貫通している。分散器１３は、反応器１２の軸方向の中心位置よりも反応器１２の下端部に近い位置に配置されている。分散器１３は、反応器１２の内部を、上下の２つの空間に仕切っている。上側の空間が反応室１２Ａ、下側の空間が風室１２Ｂである。反応室１２Ａと、風室１２Ｂとは、分散器１３の孔を介して互いに連通している。
【００１０】
分散器１３の上面には、触媒１４が堆積している。すなわち、反応室１２Ａの内部には、分散器１３に対して所定の堆積高さまで、触媒１４が充填されている。上面は、反応室１２Ａ側の分散器１３の面である。触媒１４は、たとえば、鉄（Ｆｅ）、あるいは鉄を主成分とする微細な個体粒子であり、金属粒子である。触媒１４は、加熱装置によって加熱される。加熱装置は、たとえば、ヒータ、または、排ガスあるいはスチームが流通するジャケットである。
（【００１１】以降は省略されています）

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