(57)【要約】【課題】  ナフサや灯油などの炭素数が２以上の炭化水素を多く含む原料ガスから水素を製造することができる水素製造システムを提供することを目的とする。【解決手段】  炭化水素を主成分とする原料中に含まれる硫黄分を除去する脱硫器２と、脱硫された原料中の炭化水素を、昇温する予熱器１０と、予熱器で昇温された原料中の炭化水素を、改質触媒により、少なくとも部分的に改質する一次改質器３と、該一次改質器を経た炭化水素を、改質触媒によりさらに改質し、生じた水素のみを選択的に分離して取り出す水素分離型リフォーマ４とを備え、前記予熱器１０に、水素分離型リフォーマの燃焼室４３のガスを供給する燃焼室ガス供給ライン８が設けられている水素製造システム１。【選択図】        図１
2006096622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素を主成分とする原料中に含まれる硫黄分を除去する脱硫器と、
脱硫された原料中の炭化水素を、昇温する予熱器と、
予熱器で昇温された原料中の炭化水素を、改質触媒により、少なくとも部分的に改質する一次改質器と、
該一次改質器を経た炭化水素を、改質触媒によりさらに改質し、生じた水素のみを選択的に分離して取り出す水素分離型リフォーマと、
前記予熱器に、前記水素分離型リフォーマの燃焼室ガスを供給する燃焼室ガス供給ラインと
を備える水素製造システム。
【請求項２】
前記水素分離型リフォーマの燃焼排ガスを燃焼室に再循環する燃焼排ガス再循環送風手段をさらに備え、該再循環送風手段により燃焼室ガス温度が調節される請求項１に記載の水素製造システム。
【請求項３】
前記一次改質器出口に炭素数が２以上の炭化水素濃度を測定する分析装置をさらに備え、測定結果に応じて前記燃焼室ガス温度を調節することにより、前記一次改質器に供給される原料温度を調節する、請求項１または２に記載の水素製造システム。
【請求項４】
炭素数が２以上の炭化水素を主成分とする原料を脱硫するステップと、
脱硫された原料を予熱器で昇温するステップと、
原料中の炭化水素を、少なくとも部分的に改質する一次改質ステップと、
該一次改質を経た炭化水素を、水素分離型リフォーマを用いて改質し、水素のみを取り出すステップと
を含み、
前記予熱器で昇温するステップは、前記脱硫された原料と、前記水素分離型リフォーマの燃焼室ガスとを熱交換することにより実施される水素製造方法。
【請求項５】
前記燃焼室ガスが水素分離型リフォーマに熱を供給した後の燃焼排ガスを、燃焼室に再循環させることにより、前記燃焼室ガスの温度を調節することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記一次改質ステップの後に、前記一次改質を経た炭化水素中の炭素数が２以上の炭素濃度を測定するステップをさらに含み、
測定結果に応じて前記燃焼室ガスの温度を調節することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素製造システムに関する。特には、本発明は、様々な原料から水素を得ることができる、一次改質性能が向上した水素製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水素分離型リフォーマを用いた水素製造装置では、メタンやメタノールなどの炭化水素や炭化水素骨格に酸素を含む置換基を有する化合物にスチームを添加した原料ガスを、改質触媒の存在下で水蒸気改質反応とＣＯシフト反応させることによって、主に水素と二酸化炭素に分解し、発生した水素のみを水素分離型リフォーマに内蔵された水素分離膜を通して選択的に分離することにより水素を得るものである。
【０００３】
都市ガスはメタンリッチな燃料であり、そのまま水素分離型リフォーマに供給しても効率よく改質することができる。しかし、ＬＰＧやナフサ、灯油は炭素数が２以上の炭化水素を多く含むため、これらを原料として用いる場合には、水素分離型リフォーマに供給する前に炭素数が２以上の炭化水素を予め分解してメタンリッチな改質ガスに変換することを目的として、一次改質器（予備改質器）が用いられてきた。
【０００４】
一次改質器としては、断熱反応型の改質器や、メインの改質器から排気される燃焼排ガスと熱交換させながら改質させる対流伝熱型の多管式改質器などが提案されている。断熱反応型の一次改質器は構造が単純であり、触媒の交換が容易であるが、改質性能をコントロールすることが難しい。特にメインの改質器が水素分離型リフォーマである場合、一次改質器の入口ガス温度を上げるために水素分離型リフォーマの燃焼量を増大させようとすれば、水素分離型リフォーマの温度が高くなりすぎ、ホットスポットが発生したり、水素分離膜モジュールの温度が適正温度（５００〜５５０℃）を越えたりする可能性がある。一方、多管式の改質器では、触媒交換が煩雑であり、メンテナンス性が低いという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ナフサや灯油などの炭素数が２以上の炭化水素を多く含む原料から水素を製造するために、一次改質反応後の原料中の炭素数が２以上の炭化水素濃度を低減させることができる改質性能を有する水素製造システム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】
本発明は、水素製造システムであって、炭化水素を主成分とする原料中に含まれる硫黄分を除去する脱硫器と、脱硫された原料中の炭化水素を昇温する予熱器と、予熱器で昇温された原料中の炭化水素を改質触媒により少なくとも部分的に改質する一次改質器と、該一次改質器を経た炭化水素を改質触媒によりさらに改質し、生じた水素のみを選択的に分離して取り出す水素分離型リフォーマと、前記予熱器に前記水素分離型リフォーマの燃焼室ガスを供給する燃焼室ガス供給ラインとを備える。
ここで、水素分離型リフォーマの燃焼室ガスとは、水素分離型リフォーマの燃焼室でバーナ（燃焼器）により加熱された、約１３００〜１８００℃のガスをいう。
【０００７】
好ましくは、前記水素分離型リフォーマの燃焼排ガスを燃焼室に再循環する燃焼排ガス再循環送風手段をさらに備え、該再循環送風手段は燃焼室ガス温度を調節することができる。
ここで、水素分離型リフォーマの燃焼排ガスとは、前記燃焼室ガスが、水素分離型リフォーマの改質触媒等を暖めた後の、温度が５５０〜７００℃にまで低減されたガスをいう。
【０００８】
好ましくは、前記一次改質器出口に炭素数が２以上の炭化水素濃度を測定する分析装置をさらに備え、測定結果に応じて前記燃焼室ガス温度を調節することにより、前記一次改質器に供給される原料温度を調節することができる。
【０００９】
本発明は、別の局面によれば、水素製造方法であって、炭素数が２以上の炭化水素を主成分とする原料を脱硫するステップと、脱硫された原料を予熱器で昇温するステップと、原料中の炭化水素を、少なくとも部分的に改質する一次改質ステップと、該一次改質を経た炭化水素を、水素分離型リフォーマを用いて改質し、水素のみを取り出すステップとを含み、前記予熱器で昇温するステップは、前記脱硫された原料ガスと、前記水素分離型リフォーマの燃焼室ガスとを熱交換することにより実施される。
【００１０】
好ましくは、前記燃焼室ガスが水素分離型リフォーマに熱を供給した後の燃焼排ガスを、燃焼室に再循環させることにより、前記燃焼室ガスの温度を調節する。
【００１１】
また、好ましくは、前記一次改質ステップの後に、前記一次改質を経た炭化水素中の炭素数が２以上の炭素濃度を測定するステップをさらに含み、測定結果に応じて前記燃焼室ガスの温度を調節する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、一次改質器に供給される原料ガス温度を調節し、一次改質器出口における炭素数が２以上の炭化水素を１％以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下にまで低減することで、後段の水素分離型リフォーマにおいて、カーボン析出を抑制し、改質触媒の耐久性を向上させた水素製造システムを提供することができる。このような優れた一次改質性能を有する水素製造システムにおいては、石油やナフサなどの炭素数が２以上の炭化水素を多く含む原料からも効率よく水素を製造することができ、各種原料に対応することができるため、燃料電池システムの実用化に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明を、図面を用いて詳細に説明する。各図面において、同じ部材には同じ符号を付して表した。以下に説明する実施形態は、本発明を制限するものではない。
【００１４】
図１は、原料が炭素数２以上の炭化水素を含む場合に好適に用いられる本発明の一実施形態である水素製造システムの構成を示すブロック図である。図示する水素製造システム１は、脱硫器２と、予熱器１０と、一次改質器３と、水素分離型リフォーマ４とを含んでなる。
【００１５】
脱硫器２は、炭化水素を主成分とする原料中に含まれる硫黄分を除去するものである。このような脱硫器２は既知の物を用いることができ、硫黄分を、０．１ｐｐｍ程度にまで除くことができるものであれば良い。通常、天然ガス、ナフサには５〜１００ｐｐｍの微量の硫黄分が含まれているので、脱硫器にて除去する必要があるからである。例えば、脱硫塔において、例えば、Ｎｉ−Ｍｏ触媒などの触媒介在下で、約３５０℃の温度条件下で脱硫（水添脱硫触媒＋酸化亜鉛）を行わせることができる。あるいは、常温で、アルミナやゼオライトの担体に銀や銅，鉄などを担持させた触媒を用いて、吸着脱硫することもできる。
【００１６】
予熱器１０は、脱硫器を経た原料を一次改質に好適な温度にまで昇温させるものである。この予熱器１０では、燃焼室ガス供給ライン８から供給される約１３００℃〜１８００℃の燃焼室ガスと原料とを、熱交換して、原料を４００℃から５００℃以上にまで昇温することができる。
【００１７】
一次改質器３は、昇温された原料中の炭化水素のうち、炭素数２以上の炭化水素を改質し、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン及び未反応の炭化水素を含んでなる混合ガスを製造する断熱反応型の装置である。断熱反応型の装置はメンテナンス性に優れるため、好ましい。一次改質は、改質触媒によって行うことができる。また、脱硫器２で除去されなかった硫黄分を一次改質器３の改質触媒でトラップすることができ、水素分離型リフォーマ４に運ばれるガス中の硫黄分を多くとも、０．１〜０．０１ｐｐｍにすることができる。
【００１８】
一次改質器３は、例えば、１．０ＭＰａＧ程度に耐え得る高圧容器内に、粒状の改質触媒を容易に脱着可能な様式で充填しうる構造が設けられたものを用いることができる。触媒層上部にアルミナボールなどの充填材を設置してもよい。例えば、粒状の改質触媒は、高圧容器の内部に固定床方式で充填し、上部フランジ部分を取り外し、劣化した触媒を抜いた後、フレッシュな改質触媒を充填することができるようになっている。
【００１９】
改質触媒としては、例えば、Ｎｉ系やＲｕ系の公知の改質触媒を用いることができ、コスト面からはＮｉ系を用いる方が好ましい。一次改質では、低温での活性が高い必要があり、Ｎｉ系触媒にＣａＯやＫ2Ｏなどを添加したものを使用することができ、粒径が３．０〜１０．０ｍｍの球状、ペレット状、リング状ものを充填することが好ましいが、これらには限定されない。一次改質反応を進行させることができる触媒であれば用いることができる。
【００２０】
かかる一次改質器３はまた、脱硫器２で除ききれなかった硫黄分をトラップする。粒状の改質触媒を容易に取り替え可能な構造とすることで、被毒した改質触媒を定期的に取り替えることができる。これは、一次改質器３の後段にある水素分離型リフォーマ４内の改質触媒を交換するよりも作業時間が短縮できるため、システム全体として有利である。
【００２１】
水素分離型リフォーマ４は、一次改質器３を経てきた水素、一酸化炭素、二酸化炭素及び未反応の炭化水素を含む混合ガスを、改質触媒によりさらに改質して、水素を生成させ、生成した水素のみを選択的に取り出す装置である。ここで使用しうる水素分離型リフォーマ４は既知であり、例えば、三菱重工技報第３３巻第５号第３４６〜３４９頁に記載されているメンブレンリアクタ型水素発生装置や、特許第３２０２４４０号に記載されている水素製造装置を用いることができるが、これらには限定されない。炭化水素を改質し、水素を選択的に取り出すことができる装置であればよい。
【００２２】
水素分離型リフォーマ４は、水素を生成させ、選択的に分離するとともに、未反応ガスや反応により生じた他の成分を含む高温のガスを排出する。これらを、水素分離型リフォーマ４に備えられた燃焼器で燃焼させることにより、原料ガスに熱を提供するための熱源を得る。本発明にかかる水素分離型リフォーマ４は、改質触媒を備えるが、この改質触媒量は、一次改質器３を設けない従来型の水素製造装置における場合と比較して、５〜３０％少なくすることができる。一次改質器３で原料ガスが部分的に改質されるためである。
【００２３】
燃焼室ガス供給ライン８は、水素分離型リフォーマ４の燃焼室ガスを予熱器１０に供給する。図２は、本発明の水素製造システムにおける水素分離型リフォーマ４と、燃焼室ガス供給ライン８と、予熱器１０との構成を模式的に示す概念図である。燃焼室ガス供給ライン８は、水素分離型リフォーマ４の燃焼室４８近傍から、燃焼排ガスライン７につながるように設けられる。燃焼室ガス供給ライン８には、ダンパ８１を設けることができる。燃焼室ガスの流量を調節するためである。燃焼排ガスライン７と燃焼室ガス供給ライン８が合流した後流には予熱器１０が設けられている。予熱器１０では、燃焼排ガスライン７と燃焼室ガス供給ライン８からの高温のガスを熱交換に使用することができるようになっている。
【００２４】
ここで、燃焼室ガスとは、燃焼室４８の燃焼器であるバーナ４３により加熱された約１３００〜１８００℃のガスであって、図２中、バーナ４３近傍に存在するガスである。一方、燃焼排ガスとは、燃焼室ガスが反応管４６に熱を供給したあとの５５０〜７００℃となったガスである。
【００２５】
図１に示す水素製造システム１によれば、脱硫器２の後段であって、一次改質器３の前段の予熱器に高温の燃焼室ガスを供給する燃焼室ガス供給ライン８を設けることで、一次改質器３に供給される原料ガス温度を４００〜５００℃にまで上昇させ、一次改質器３で炭素数が２以上の炭化水素を１％以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下にまで分解することができる。一次改質器３出口の一次改質ガス中の炭素数２以上の成分を１％以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下まで低減することで、カーボン析出の発生を抑制し水素分離型改質器の改質触媒の耐久性を向上させる。また、このようなシステムによれば、都市ガスに加え、ＬＰＧ、灯油、ナフサ等の炭素数が２以上の炭化水素を多く含む原料をも水素製造の燃料として有効に使用することが可能となる。
【００２６】
次に、図１について説明した水素製造システムの一実施の形態を、図３を参照して、水素の製造方法とともにさらに詳細に説明する。図３は、水素製造システムを模式的に示すシステム図である。水素製造システム１は、脱硫器２と、予熱器１０と、一次改質器３と、水素分離型リフォーマ４と、燃焼室ガス供給ライン８と、ボイラ６と、複数の熱交換器を含んでなる。
【００２７】
ここで、本実施形態では、炭素数２以上の炭化水素を主成分とする原料を用いる。具体的には、プロパン、ブタンなどを主成分として含んでなるガスや、ＬＰＧ、灯油、ナフサなどであってもよい。また、これらの原料は通常、硫黄分を１００ｐｐｍ程度含む。
【００２８】
原料は、脱硫器２において原料中に含まれる硫黄分を０．１ｐｐｍ程度にまで除去され、その後、水素分離型リフォーマ４の燃焼器４３へ供給する原料と一次改質器３へ供給する原料とに分割される。一次改質器３へ供給する原料は、この段階で約３５℃である。その後、一次改質器３へ供給する原料は、熱交換器１４で燃焼排ガスと熱交換されて約２００℃まで昇温され、ボイラ６によりスチームが添加される。供給されるスチームの温度は、１８０〜２２０℃であり、供給されるスチームの量（モル量をＳとする）は、原料の炭素数のモル量（Ｃ）に対して、Ｓ／Ｃ＝３．０程度である。なお、添加されるスチームは、純水製造装置１９で得られた水をボイラ６により加熱、加圧され、０．８ＭＰａＧ程度になっている。
【００２９】
次に、原料ガスは、予熱器１０において、燃焼室ガス供給ライン８により供給された１３００〜１８００℃の燃焼室ガスと熱交換して、３００〜５５０℃、好ましくは４００〜５００℃まで昇温し、一次改質器３に供給される。
【００３０】
一次改質器３では、改質触媒の存在下で反応式（１）〜（３）の反応が進行し、水素、一酸化炭素、二酸化炭素及び未反応の原料ガスが生成する。以下の説明においてこれを混合ガスと呼ぶ。
【００３１】
ＣnＨm  ＋  ｎＨ2Ｏ      ⇔    ｎＣＯ  ＋  （ｎ＋ｍ／２）Ｈ2 ・・（１）
ＣnＨm  ＋  ２ｎＨ2Ｏ    ⇔    ｎＣＯ2  ＋  （２ｎ＋ｍ／２）Ｈ2     ・・（２）
ＣnＨm  ＋  ｎＣＯ2      ⇔    ２ｎＣＯ  ＋  ｍ／２Ｈ2              ・・（３）
【００３２】
一次改質器３の高圧容器内の温度は、４００〜５００℃であり、圧力は、０．８〜１．０ＭＰａＧである。また、一次改質器３に充填される改質触媒は、粒径が３．０〜１０．０ｍｍの触媒を用いる。一次改質器３を出た混合ガスには、未反応の炭化水素、二酸化炭素、一酸化炭素、水素などが含まれる。一次改質器３の出口で、原料に含まれる炭素数が２以上の炭化水素の濃度は、１％以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下になっている。一次改質器３を出た混合ガスは、４００〜５００℃で水素分離型リフォーマ４に供給される。
【００３３】
水素分離型リフォーマ４は、改質触媒層４１と、水素分離膜４２と、透過部４４と、燃焼器４３と、燃焼側４５とを含んでなる。改質触媒層４１は、水素分離型リフォーマ４に導入された原料ガスに式（１）〜（３）の反応を生じさせるための触媒が設けられた部分であり、触媒成分としては、Ｎi系やＲｕ系の触媒が用いられる。水素分離膜４２は、生成した水素のみを選択的に透過させる膜で、パラジウム−銀合金やその他のパラジウム合金、あるいはバナジウム合金などからなるものが用いられる。透過部４４は、水素分離膜４２を介して改質触媒層４１と反対の側に設けられ、水素分離膜４２を透過して分離された水素が導入される部分である。燃焼器４３は、原料ガスや未反応ガスをバーナで燃焼して燃焼室ガスを産生し、水素製造システム１全体の熱源を供給する。燃焼側４５は、改質触媒層４１の近傍に設けられ、バーナにより加熱された高温の燃焼室ガスを流通させ、改質触媒層４１に熱を与えるものである。なお、図２に示す燃焼室４８燃焼側４５の一部であって、バーナ４３の近傍を指称するものである。
【００３４】
燃焼側４５で、燃焼器であるバーナ４３により加熱された高温の燃焼室ガスは、１３００〜１８００℃であり、燃焼室ガスの一部は燃焼室ガス供給ライン８から排出され、予熱器１０に供給される。燃焼室ガスの残りは、改質触媒層４１に、反応に必要な熱を与え、５５０〜７００℃の燃焼排ガスとなる。燃焼排ガスは、燃焼排ガスライン７を通って、燃焼室ガス供給ライン８からの燃焼室ガスと混合され、予熱器１０に供給されて、原料ガスと熱交換する。さらに、燃焼室ガスは混合ガス予熱器１４で熱交換した後、ストリームとなりベントスタック１５から排出される。
【００３５】
水素分離型リフォーマ４では、導入された混合ガスが、さらに反応式（１）〜（３）の反応により分解される。このとき混合ガスは改質触媒層４１で熱交換され、反応温度は、５００〜５５０℃であり、反応が生じる触媒層４１の圧力は、０．８〜１．０ＭＰａＧである。この反応により生成されたガス中の水素だけが、水素分離膜４２を通して水素分離型リフォーマの透過部４４に分離される。このときの水素ガスの温度は約５００℃であり、圧力は０．０〜−０．０４ＭＰａＧである。水素ガスは、その後、熱交換器１６、１７において空気、水に熱を供給し、次に、水素圧縮器１８で圧縮される。
【００３６】
一方、式（１）〜（３）の反応により生じた主に二酸化炭素からなる未反応ガスは、改質触媒層４１から、水素分離型リフォーマ４の外へ排出される。この未反応ガスは、約５００℃であり、熱交換器１１、１２において冷却水によって冷却された後、低温未反応ガスとなり、脱硫器２の後段で燃料用に分割された原料ガスと混合され、ストリームとして水素分離型リフォーマ４の燃焼器４３に導入され、燃焼用の燃料とされる。ここで、低温未反応ガスは、燃焼器４３に導入されるのに先立って、気液分離器１３に導入し、未反応ガス中の凝縮した水分を排水として分離し、燃焼器４３での燃焼性を安定させることができる。さらに、水素分離型リフォーマ４の燃焼器４３には、熱交換器１１で昇温された空気が一次空気として添加される。
【００３７】
水素分離型リフォーマの透過部４４には、不活性ガスが熱交換器で加熱された高温不活性ガスとして供給されてもよい。水素分離型リフォーマ４で発生する水素は不活性ガスによって払い出される。この分離された水素ガスと不活性ガスとの混合ガスは前記の如く、熱交換器１６、１７において空気、水に熱を供給し、水素ガスと不活性ガスの混合ガスとして取り出される。不活性ガスとして、スチームを利用することで、熱交換器の後段に気液分離器（図示せず）を設けて水素と水に容易に分離できるという利点もある。また、透過部４４を、真空ポンプなどを用いて減圧にすることで、不活性ガスを使用せずに水素を取り出すこともできる。
【００３８】
本実施形態にかかる水素製造システム１によれば、一次改質器３に供給される前の原料ガスを、燃焼室ガスと燃焼排ガスとにより熱交換して、４００〜５００℃といった比較的高い温度にしたうえで一次改質器３に供給することができる。これにより、一次改質器３出口の一次改質ガス中の炭素数が２以上の成分が１％以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下まで低減することで、カーボン析出の発生を抑制し水素分離型リフォーマ４の改質触媒の耐久性を向上させることができる。
【００３９】
次に、本発明の別の実施形態による水素製造システム１ａについて説明する。図４は、本実施形態による水素製造システム１ａを模式的に示すシステム図である。水素製造システム１ａは、図２に示すシステムに加えて、燃焼排ガス再循環送風手段として用いることができる燃焼排ガス再循環ブロワ８２をさらに含んでなる。
【００４０】
図４において、脱硫器２、一次改質器３、水素分離型リフォーマ４、複数の熱交換器の機能および作用は、図３において説明したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。燃焼排ガス再循環ブロワ８２は、燃焼排ガスライン７の、燃焼室ガス供給ライン８との合流より前段の燃焼排ガスを、燃焼室４８に再循環させる。
【００４１】
図５は、本実施形態による水素製造システム１ａにおける水素分離型リフォーマ４と、燃焼排ガスライン７と、燃焼室ガス供給ライン８と、燃焼排ガス再循環ブロワ８２と予熱器１０との構成を模式的に示す概念図である。燃焼排ガス再循環ブロワ８２は、燃焼排ガスライン７の、燃焼室ガス供給ライン８との合流より前段の燃焼排ガスを、燃焼室４８のバーナ４３の近傍に吹き込む。燃焼室４８に燃焼排ガスを再循環させることにより、通常、１３００〜１８００℃の燃焼室ガスの温度を８００℃〜１３００℃にまで低減させることができる。温度の調整は、再循環量を適宜調整することにより行うことができる。
【００４２】
燃焼室ガスの温度を調整することで、予熱器１０において原料ガスと熱交換する熱量を調節することができ、一次改質器３に供給される原料ガス温度を所望の値に調節することができる。一次改質器３に供給される原料ガス温度を所望の値に調節することができれば、炭素数が２以上の炭化水素含有量および組成が異なる各種原料を用いる場合にも対応することができる。
【００４３】
次に、本発明のさらに別の実施形態による水素製造システム１ｂについて説明する。図６は、本実施形態による水素製造システム１ｂを模式的に示すシステム図である。水素製造システム１ｂは、図３に示すシステムに加えて、分析装置２０をさらに含んでなる。
【００４４】
分析装置２０は、一次改質器３出口の炭素数が２以上の炭化水素濃度を測定するものである。分析装置２０は、オンラインまたはオフラインで炭素数が２以上の炭化水素濃度を測定する装置であって、具体的には、ガスクロマトグラフィーや赤外線分光装置であってよい。そして、測定結果に応じて炭素数２以上の成分が所定濃度以下となるように、燃焼室ガス供給ライン８のダンパ８１を制御する。これにより、予熱器１０に供給される燃焼室ガス量を調節し、一次改質器３に供給される原料ガスの温度を調整することができる。
【００４５】
具体的には、例えば、一次改質器３出口の炭素数が２以上の炭化水素濃度が１０ｐｐｍを超えたときは、ダンパ８１により燃焼室ガス供給流量を増やし、一次改質器３に供給される原料ガスの温度を４５０〜５５０℃まで上昇させてから一次改質を行うことができる。また、図６には示されていない燃焼排ガス再循環ブロワをさらに設けて、予熱器１０に供給される燃焼室ガス流量に加えて、ガス温度をさらに調節しやすくすることもできる。
【００４６】
本実施形態による水素製造システム１ｂによれば、一次改質器３出口の炭素数が２以上の炭化水素濃度をオンライン分析しながら、経時的な性能劣化に対し、一次改質器３入口の原料ガス温度をコントロールすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の活用例として、燃料電池の燃料として用いる水素を製造するシステムに組み込むことが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、水素製造システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、水素製造システムを模式的に示すシステム図である。
【図３】図３は、図２の水素製造システムにおける燃焼室と燃焼室ガス供給ラインとを模式的に示す概念図である。
【図４】図４は、燃焼排ガス再循環ブロワを備えた水素製造システムを模式的に示すシステム図である。
【図５】図５は、図４の水素製造システムにおける燃焼室と燃焼室ガス供給ラインとを模式的に示す概念図である。
【図６】図６は、炭素数が２以上の炭化水素濃度を測定する装置を備える水素製造システムを模式的に示すシステム図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  水素製造システム
２  常温吸着脱硫器
３  一次改質器
４  水素分離型リフォーマ
５  水素循環ライン
６  ボイラ
７  燃焼排ガスライン
８  燃焼室ガス供給ライン
１０  予熱器
１１  熱交換器
１２  熱交換器
１３  気液分離器
１４  予熱器
１５  ベントスタック
１６  熱交換器
１７  ボイラ用空気予熱器
１８  水素圧縮機
１９  純水製造装置
２０  分析装置
４１  改質触媒層
４２  水素透過膜
４３  燃焼器（バーナ）
４４  透過部
４５  燃焼側
４６  反応管
４８  燃焼室
８１  ダンパ
８２  燃焼排ガス再循環ブロワ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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