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公開番号2025125236
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-27
出願番号2024021163
出願日2024-02-15
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 20060101AFI20250820BHJP(無機化学)
要約【課題】様々な要求に応じて適切に運用する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、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を有する。反応器の内部の圧力は、1ata以上、35ata以下に設定される。触媒は、微細な固体粒子であって、反応器の内部において触媒層を形成する。反応器は、上下方向に延びる筒状体であって、下部から原料ガスが導入されるとともに、上部から熱分解によって生成される生成ガスが導出されるように構成される。反応器の内部には、反応器の内部を、反応室と、反応室の下方に位置する風室とに仕切る分散器であって、多数の孔を有する分散器が設けられる。触媒層は、反応室内の分散器上に形成される。触媒は、原料ガスが分散器を介して反応室に下方から吹き込まれることによって、反応器の内部において流動層を形成する。
【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、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を有する水素製造装置であって、
前記反応器の内部の圧力は、１ａｔａ以上、３５ａｔａ以下に設定され、
前記触媒は、微細な固体粒子であって、前記反応器の内部において触媒層を形成し、
前記反応器は、上下方向に延びる筒状体であって、下部から前記原料ガスが導入されるとともに、上部から前記熱分解によって生成される生成ガスが導出されるように構成され、
前記反応器の内部には、前記反応器の内部を、反応室と、前記反応室の下方に位置する風室とに仕切る分散器であって、多数の孔を有する分散器が設けられ、
前記触媒層は、前記反応室内の前記分散器上に形成され、
前記触媒は、前記原料ガスが前記分散器を介して前記反応室に下方から吹き込まれることによって、前記反応器の内部において流動層を形成する水素製造装置。
続きを表示（約 120 文字）【請求項２】
前記反応器の内部の温度は、７００℃以上、９５０℃以下に設定される請求項１に記載の水素製造装置。
【請求項３】
前記触媒は、鉄、あるいは鉄を主成分とするものである請求項１または請求項２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 1,600 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】
水素製造装置には、様々な要求に応じて適切に運用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、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を有する。前記反応器の内部の圧力は、１ａｔａ以上、３５ａｔａ以下に設定される。前記触媒は、微細な固体粒子であって、前記反応器の内部において触媒層を形成する。前記反応器は、上下方向に延びる筒状体であって、下部から前記原料ガスが導入されるとともに、上部から前記熱分解によって生成される生成ガスが導出されるように構成される。前記反応器の内部には、前記反応器の内部を、反応室と、前記反応室の下方に位置する風室とに仕切る分散器であって、多数の孔を有する分散器が設けられる。前記触媒層は、前記反応室内の前記分散器上に形成される。前記触媒は、前記原料ガスが前記分散器を介して前記反応室に下方から吹き込まれることによって、前記反応器の内部において流動層を形成する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の水素製造装置によれば、様々な要求に応じて適切に運用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
水素製造装置の一実施の形態の構成図である。
一実施の形態にかかる反応器の圧力と、原料ガスの空間速度と、原料ガスの転化率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、水素製造装置の一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体であって、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体であって、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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