(57)【要約】【課題】オフガスタンクに貯留したオフガスを外部に放出することを回避しながら、改質部の改質処理を良好に行わせることができる水素製造装置を提供する。【解決手段】原料ガスＧを改質ガスＫに改質する改質反応部２及び当該改質反応部２を加熱する燃焼部３を備えた改質部Ａと、改質ガスＫから吸着対象成分を吸着剤に吸着して製品ガスＨを生成する吸着塔１を備えた圧力変動吸着部Ｂと、当該圧力変動吸着部Ｂから排出されるオフガスを回収するオフガスタンクＴと、当該オフガスタンクＴに貯留されたオフガスを燃焼部３に供給するオフガス供給路４とが設けられ、制御部Ｍが、オフガス貯留量の最大値が設定適正上限値よりも多い場合には、改質部Ａの運転状態を、原料ガスの処理量を同じ処理量に維持させた状態で、燃焼部３にて消費するオフガスの消費量を増加させるオフガス消費量増加運転状態に変更するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素系ガスである原料ガスに混合する水蒸気のモル数の前記原料ガス中の炭素のモル数に対する比を目標比にするように水蒸気を混合する水蒸気混合部、前記原料ガスを水蒸気改質処理により水素成分が多い改質ガスに改質する改質反応部及び当該改質反応部を改質反応用温度に加熱する燃焼部を備えた改質部と、当該改質部からの前記改質ガスから水素成分以外の吸着対象成分を吸着剤に吸着して製品ガスを生成する吸着塔を備えた圧力変動吸着部と、当該圧力変動吸着部から排出されるオフガスを回収するオフガスタンクと、当該オフガスタンクに貯留された前記オフガスを前記燃焼部に供給するオフガス供給路と、前記改質部及び前記圧力変動吸着部の運転を制御する制御部とが設けられた水素製造装置であって、
前記オフガスタンクに貯留されている前記オフガスのオフガス貯留量を検出するオフガス量検出部が設けられ、
前記制御部が、前記圧力変動吸着部の運転に伴って繰り返し増減する前記オフガス貯留量の最大値が設定適正上限値以下の場合においては、前記改質部を基準運転状態にて運転し、且つ、前記最大値が前記設定適正上限値よりも多い場合には、前記改質部の運転状態を、前記原料ガスの処理量を同じ処理量に維持させた状態で、前記燃焼部にて消費する前記オフガスの消費量を、前記基準運転状態において消費する量よりも増加させるオフガス消費量増加運転状態に変更するように構成されている水素製造装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記改質反応用温度を、前記オフガス消費量増加運転状態において、前記基準運転状態の基準目標温度よりも高いオフガス消費量増加目標温度に変更する請求項１記載の水素製造装置。
【請求項３】
前記制御部が、前記目標比を、前記オフガス消費量増加運転状態において、前記基準運転状態の基準運転用比よりも大きなオフガス消費量増加用比に変更する請求項１記載の水素製造装置。
【請求項４】
前記制御部が、前記圧力変動吸着部の運転に伴って繰り返し増減する前記オフガス貯留量の最大値が前記設定適正上限値以下になった場合には、前記改質部の運転状態を、前記基準運転状態に戻すように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素製造装置。
【請求項５】
前記オフガス量検出部が、前記オフガスタンクの内部圧力を検出するように構成されている請求項１〜４のいずれか１項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、炭化水素系ガスである原料ガスに混合する水蒸気のモル数の前記原料ガス中の炭素のモル数に対する比を目標比にするように水蒸気を混合する水蒸気混合部、前記原料ガスを水蒸気改質処理により水素成分が多い改質ガスに改質する改質反応部及び当該改質反応部を改質反応用温度に加熱する燃焼部を備えた改質部と、当該改質部からの前記改質ガスから水素成分以外の吸着対象成分を吸着剤に吸着して製品ガスを生成する吸着塔を備えた圧力変動吸着部と、当該圧力変動吸着部から排出されるオフガスを回収するオフガスタンクと、当該オフガスタンクに貯留された前記オフガスを前記燃焼部に供給するオフガス供給路と、前記改質部及び前記圧力変動吸着部の運転を制御する制御部とが設けられた水素製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる水素製造装置は、改質部によって、天然ガスやナフサ等の炭化水素系ガスである原料ガスを水蒸気改質処理により水素成分が多い改質ガスに改質し、圧力変動吸着部によって、水素成分及び水素成分以外の吸着対象成分を含む改質ガスから吸着対象成分を吸着剤に吸着することにより、水素濃度の高い製品ガスを製造するものである。
【０００３】
圧力変動吸着部から排出されるオフガスには、可燃成分が含まれているから、圧力変動吸着部から排出されるオフガスをオフガスタンクに回収して、オフガスタンクに貯留したオフガスを、改質部の改質反応部を加熱する燃焼部に供給して燃焼させることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９９９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水素製造装置においては、オフガスタンクに回収して貯留するオフガスの貯留量が過剰となって、オフガスタンクに貯留したオフガスを外部に放出する無駄が発生する場合があり、改善が望まれていた。
【０００６】
すなわち、例えば、製品ガスの製造量を減少させた際に、オフガスタンクに回収して貯留するオフガスの貯留量が過剰となり、オフガスタンクに貯留したオフガスを外部に放出する虞があった。
説明を加えると、製品ガスの製造量は、製品ガスを消費する消費部の消費量の変化に合わせて変動することになり、製品ガスの製造量を減少させる際には、改質部に供給する原料ガスの供給量を減少させることになる。
そして、改質部に供給する原料ガスの供給量を減少させると、その減少に応じて、改質部の改質反応部を改質反応用温度に加熱するために燃焼部にて消費するオフガスの量は減少することになる。
【０００７】
しかしながら、改質部に供給する原料ガスの供給量を減少させた直後においては、圧力変動吸着部には、原料ガスの供給量を減少させる前の多量の改質ガスが供給されることになるため、圧力変動吸着部からは多量のオフガスが排出されることになる結果、オフガスタンクに回収して貯留するオフガスの貯留量が過剰となる場合があり、そのような場合には、オフガスタンクに貯留したオフガスを外部に放出することが行われていた。
【０００８】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、オフガスタンクに貯留したオフガスを外部に放出することを回避しながら、改質部の改質処理を良好に行わせることができる水素製造装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の水素製造装置は、炭化水素系ガスである原料ガスに混合する水蒸気のモル数の前記原料ガス中の炭素のモル数に対する比を目標比にするように水蒸気を混合する水蒸気混合部、前記原料ガスを水蒸気改質処理により水素成分が多い改質ガスに改質する改質反応部及び当該改質反応部を改質反応用温度に加熱する燃焼部を備えた改質部と、当該改質部からの前記改質ガスから水素成分以外の吸着対象成分を吸着剤に吸着して製品ガスを生成する吸着塔を備えた圧力変動吸着部と、当該圧力変動吸着部から排出されるオフガスを回収するオフガスタンクと、当該オフガスタンクに貯留された前記オフガスを前記燃焼部に供給するオフガス供給路と、前記改質部及び前記圧力変動吸着部の運転を制御する制御部が設けられたものであって、その特徴構成は、
前記オフガスタンクに貯留されている前記オフガスのオフガス貯留量を検出するオフガス量検出部が設けられ、
前記制御部が、前記圧力変動吸着部の運転に伴って繰り返し増減する前記オフガス貯留量の最大値が設定適正上限値以下の場合においては、前記改質部を基準運転状態にて運転し、且つ、前記最大値が前記設定適正上限値よりも多い場合には、前記改質部の運転状態を、前記原料ガスの処理量を同じ処理量に維持させた状態で、前記燃焼部にて消費する前記オフガスの消費量を、前記基準運転状態において消費する量よりも増加させるオフガス消費量増加運転状態に変更するように構成されている点にある。
【００１０】
すなわち、オフガスタンクに貯留されているオフガスのオフガス貯留量は、圧力変動吸着部の運転に伴って繰り返し増減することになり、そして、オフガスタンクに貯留されているオフガス貯留量の最大値が設定適正上限値以下の場合においては、制御部が、改質部を基準運転状態にて運転する。
そして、オフガスタンクに貯留されているオフガス貯留量の最大値が設定適正上限値よりも多くなると、制御部が、改質部の運転状態を、原料ガスの処理量を同じ処理量に維持させた状態で、燃焼部にて消費するオフガスの消費量を、基準運転状態において消費する量よりも増加させるオフガス消費量増加運転状態に変更することになる。
【００１１】
このように、オフガスタンクに貯留されているオフガス貯留量の最大値が設定適正上限値よりも多くなると、改質部の燃焼部にて消費するオフガスの消費量が増加されるから、オフガスタンクに貯留したオフガスの消費量も増加するため、オフガスタンクに貯留したオフガスを外部に放出することを回避できる。
【００１２】
そして、オフガス消費量増加運転状態においては、例えば、改質反応部を、基準運転状態よりも改質反応を進め易い高温に加熱して、原料ガスを水蒸気改質処理により改質ガスに良好に改質する等、改質部の改質処理を良好に行わせることができる。
【００１３】
要するに、本発明の水素製造装置の特徴構成によれば、オフガスタンクに貯留したオフガスを外部に放出することを回避しながら、改質部の改質処理を良好に行わせることができる。
【００１４】
本発明の水素製造装置の更なる特徴構成は、前記制御部が、前記改質反応用温度を、前記オフガス消費量増加運転状態において、前記基準運転状態の基準目標温度よりも高いオフガス消費量増加目標温度に変更する点にある。
【００１５】
すなわち、オフガス消費量増加運転状態においては、改質反応部の改質反応用温度を、基準運転状態における基準目標温度よりも高いオフガス消費量増加目標温度にして、改質反応を進め易い高温に改質反応部を加熱することにより、原料ガスを水蒸気改質処理により改質ガスに良好に改質することができる。
【００１６】
つまり、改質反応部の改質反応用温度を高温に設定すれば、改質反応部の改質反応を進め易いものとなるが、オフガス以外の他のガスを用いて改質反応部を高温に加熱することを回避するために、基準運転状態においては、改質反応用温度を、オフガスの消費により加熱できる程度の基準目標温度に設定することになる。
【００１７】
そして、オフガスタンクに貯留されているオフガスのオフガス貯留量の最大値が設定適正上限値よりも多くなったときには、余剰となっているオフガスを、改質反応部を基準目標温度よりも高いオフガス消費量増加目標温度に加熱することに使用することにより、改質部における水蒸気改質処理を良好に行わせることができる。
【００１８】
要するに、本発明の水素製造装置の更なる特徴構成によれば、余剰となっているオフガスを、改質反応部をオフガス消費量増加目標温度に加熱することに使用することにより、改質部における水蒸気改質処理を良好に行わせることができる。
【００１９】
本発明の水素製造装置の更なる特徴構成は、前記制御部が、前記目標比を、前記オフガス消費量増加運転状態において、前記基準運転状態の基準運転用比よりも大きなオフガス消費量増加用比に変更する点にある。
【００２０】
すなわち、オフガス消費量増加運転状態においては、原料ガスに供給する水蒸気のモル数の原料ガス中の炭素のモル数に対する比である目標比が、基準運転状態の基準運転用比よりも大きなオフガス消費量増加用比に変更される結果、改質反応部を改質反応用温度に加熱するために、燃焼部に消費するオフガスの消費量が増加することになる。
【００２１】
つまり、原料ガスに供給する水蒸気のモル数の原料ガス中の炭素のモル数に対する比である目標比（Ｓ／Ｃ）は、原料ガスを改質ガスに水蒸気改質処理するための理論値よりも大きな値に設定すれば、改質反応部の改質反応を進め易いものとなる。
しかしながら、目標比（Ｓ／Ｃ）を大きな値に設定するほど、改質反応部を改質反応用温度に加熱するために、燃焼部に消費するオフガスの消費量が増加することになるから、オフガス以外の他のガスを用いて改質反応部を加熱することを回避するために、基準運転状態における目標比（Ｓ／Ｃ）は、理論値よりも少し大きい程度の基準運転用比に設定されている。
【００２２】
そして、オフガスタンクに貯留されているオフガスのオフガス貯留量の最大値が設定適正上限値よりも多くなったときには、改質反応部を改質反応用温度に加熱するために、余剰となっているオフガスを多量に使用できる点に鑑みて、目標比（Ｓ／Ｃ）をオフガス消費量増加用比にすることによって、余剰となっているオフガスを消費しながら、改質部における水蒸気改質処理を良好に行わせることができる。
【００２３】
要するに、本発明の水素製造装置の更なる特徴構成によれば、目標比をオフガス消費量増加用比にして、余剰となっているオフガスを消費するようにしながら、改質部における水蒸気改質処理を良好に行わせることができる。
【００２４】
本発明の水素製造装置の更なる特徴構成は、前記制御部が、前記圧力変動吸着部の運転に伴って繰り返し増減する前記オフガス貯留量の最大値が前記設定適正上限値以下になった場合には、前記改質部の運転状態を、前記基準運転状態に戻すように構成されている点にある。
【００２５】
すなわち、オフガス消費量増加運転状態にして改質部を運転した後に、繰り返し増減するオフガス貯留量の最大値が設定適正上限値以下になった場合には、改質部の運転状態が、基準運転状態に戻されることになる。
【００２６】
このように、オフガス貯留量の最大値が設定適正上限値以下になった場合には、改質部の運転状態を、基準運転状態に戻すものであるから、オフガスタンクに貯留されているオフガスを必要以上に消費することを抑制できる。
【００２７】
要するに、本発明の水素製造装置の更なる特徴構成によれば、オフガスタンクに貯留されているオフガスを必要以上に消費することを抑制できる。
【００２８】
本発明の水素製造装置の更なる特徴構成は、前記オフガス量検出部が、前記オフガスタンクの内部圧力を検出するように構成されている点にある。
【００２９】
すなわち、オフガス量検出部が、オフガスタンクに貯留されているオフガスのオフガス貯留量として、オフガスタンクの内部圧力を検出するものであるから、簡素な構成で、オフガス貯留量を検出することができる。
【００３０】
つまり、例えば、オフガスタンクに回収されるオフガスの流量を積算して、オフガスタンクに回収されるオフガスの回収積算量を求め、オフガスタンクから排出されるオフガスの流量を積算して、オフガスタンクから排出されるオフガスの排出積算量を求め、回収積算量から排出積算量を減算してオフガス貯留量を検出することが考えられるが、この場合には、オフガス貯留量を検出する構成が複雑になる。
【００３１】
これに対して、オフガス貯留量として、オフガスタンクの内部圧力を検出するものであるから、簡素な構成にてオフガス貯留量を検出することができるのである。
【００３２】
要するに、本発明の水素製造装置の更なる特徴構成によれば、簡素な構成にてオフガス貯留量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】水素製造装置を示す全体図
【図２】圧力変動吸着部を示す概略図
【図３】圧力変動吸着部の運転サイクルを示す図
【図４】圧力変動吸着部の運転状態を示す説明図
【図５】圧力変動吸着部の運転状態を示す説明図
【図６】圧力変動吸着部の運転状態を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００３４】
〔実施形態〕
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（水素製造装置の全体構成）
図１に示すように、水素製造装置には、天然ガスやナフサ等の炭化水素系ガスである原料ガスＧを水素成分が多い改質ガスに改質する改質部Ａと、当該改質部Ａからの改質ガスから水素成分以外の吸着対象成分を吸着剤に吸着して製品ガスＨを生成する吸着塔１を備えた圧力変動吸着部Ｂと、当該圧力変動吸着部Ｂから排出されるオフガスを回収するオフガスタンクＴと、改質部Ａ及び圧力変動吸着部Ｂの運転を制御する制御部Ｍが設けられている。
【００３５】
改質部Ａには、原料ガスＧに混合する水蒸気のモル数の原料ガス中の炭素のモル数に対する比を目標比（Ｓ／Ｃ）にするように水蒸気を混合する水蒸気混合部Ｊ、原料ガスＧを水蒸気改質処理により水素成分が多い改質ガスに改質する改質反応部としての改質反応管２、及び、当該改質反応管２を改質反応用温度に加熱する燃焼部としてのバーナ３が備えられている。
そして、オフガスタンクＴに貯留されたオフガスをバーナ３に供給するオフガス供給路４が設けられ、また、燃焼用空気をバーナ３に供給する空気供給路５が設けられている。
【００３６】
原料ガスＧを脱硫器６に搬送する原料ガス供給ライン７が設けられ、脱硫器６にて脱硫処理した原料ガスＧを水混合部８に搬送する混合部搬送ライン９が設けられている。
水混合部８は、水供給ライン１０を通して搬送される水を供給して、脱硫処理後の原料ガスＧに混合するように構成されている。
【００３７】
水混合部８にて水が混合された原料ガスＧを蒸発用熱交換部１１に向けて搬送する蒸発用搬送ライン１２が設けられ、原料ガスＧに混合された水が蒸発用熱交換部１１にて加熱されて水蒸気となるように構成されている。
ちなみに、本実施形態においては、水蒸気混合部Ｊが、水混合部８及び蒸発用熱交換部１１を主要部として構成される。
【００３８】
そして、蒸発用熱交換部１１にて水蒸気を含む状態（水蒸気が混合された状態）となるように加熱された原料ガスＧが、反応管搬送ライン１３にて改質反応管２に搬送されて、水蒸気改質処理により水素成分が多い改質ガスＫに改質されるように構成されている。
つまり、改質反応管２の内部には、改質触媒が充填され、上述の如く、バーナ３により改質反応用温度（例えば、７５０℃）に加熱されることにより、水蒸気改質処理により水素成分が多い改質ガスに改質するように構成されている。
【００３９】
ちなみに、本実施形態においては、バーナ３の燃焼ガスは、改質反応管２を加熱した後に、蒸発用熱交換部１１に向けて流動して、蒸発用熱交換部１１を加熱した後に、排ガス路１４を通して排出されるように構成されている。
【００４０】
改質反応管２からの改質ガスＫをＣＯ変成器１５に搬送する変成器搬送ライン１６が設けられ、改質ガスＫに含まれている一酸化炭素がＣＯ変成器１５にて二酸化炭素に変成処理されるように構成されている。
そして、ＣＯ変成器１５にて変成処理された改質ガスＫが、改質ガス供給ライン１７を通して圧力変動吸着部Ｂに供給されている。
尚、改質ガス供給ライン１７には、水冷器１８ａ及び気水分離器１８ｂを備える水分離部１８が備えられて、余分な水分を改質ガスＫから除去するように構成されている。
【００４１】
（圧力変動吸着部の詳細）
本実施形態の圧力変動吸着部Ｂは、吸着塔１として、第１吸着塔１Ａ、第２吸着塔１Ｂ、第３吸着塔１Ｃを備えている。
図２に示すように、３つの吸着塔１の夫々の下部が、改質ガス供給ライン１７に対して、第１供給弁２０ａを備えた第１供給用分岐路２１ａ、第２供給弁２０ｂを備えた第２供給用分岐路２１ｂ、第３供給弁２０ｃを備えた第３供給用分岐路２１ｃを介して接続されている。
【００４２】
各吸着塔１には、水素成分以外の吸着対象成分を改質ガスＫから吸着する吸着剤が装填充填されている。
尚、水素成分以外の吸着対象成分とは、二酸化炭素、一酸化炭素、メタン、窒素等であり、一酸化炭素及びメタンは、可燃成分である。
【００４３】
また、３つの吸着塔１の夫々の上部が、製品ガス排出ライン２２に対して、第１排出弁２３ａを備えた第１排出用分岐路２２ａ、第２排出弁２３ｂを備えた第２排出用分岐路２２ｂ、第３排出弁２３ｃを備えた第３排出用分岐路２２ｃを介して接続されている。
【００４４】
また、３つの吸着塔１の夫々の上部が、均圧ライン２４に対して、第１均圧弁２５ａを備えた第１均圧用分岐路２４ａ、第２均圧弁２５ｂを備えた第２均圧用分岐路２４ｂ、第３均圧弁２５ｃを備えた第３均圧用分岐路２４ｃを介して接続されている。
また、製品ガス排出ライン２２を流動する製品ガスＨを均圧ライン２４に流動させる洗浄ライン２６が設けられ、その洗浄ライン２６には、洗浄弁２７が配設されている。
【００４５】
さらに、３つの吸着塔１の夫々の下部が、オフガス排出ライン２８に対して、第１オフガス弁２９ａを備えた第１オフガス用分岐路２８ａ、第２オフガス弁２９ｂを備えた第２オフガス用分岐路２８ｂ、第３オフガス弁２９ｃを備えた第３オフガス用分岐路２８ｃを介して接続され、オフガス排出ライン２８が、オフガスタンクＴに接続されている。
【００４６】
圧力変動吸着部Ｂは、制御部Ｍによる運転制御により、３つの吸着塔１の夫々において、図３に示すように、吸着工程、均圧（排出）工程、減圧工程、洗浄工程、均圧（受入）工程、昇圧工程からなる運転サイクルを、運転位相を異ならせた状態で、繰り返し行うことによって、改質ガスＫから高純度で水素ガスを含む製品ガスＨを生成するように構成されている。
【００４７】
つまり、第１吸着塔１Ａが吸着工程を行う第１単位周期、第２吸着塔１Ｂが吸着工程を行う第２単位周期及び第３吸着塔１Ｃが吸着工程を行う第３単位周期を繰り返し実行するように構成されている。
【００４８】
説明を加えると、第１吸着塔１Ａが吸着工程を行う第１単位周期においては、第１供給弁２０ａ及び第１排出弁２３ａが開弁されて、改質ガスＫに含まれる吸着対象成分を吸着する吸着工程が実行され（図４〜図６参照）、第１吸着塔１Ａからは製品ガスＨが製品ガス排出ライン２２に排出される。
【００４９】
第１単位周期の初期においては、第２吸着塔１Ｂの第２均圧弁２５ｂ及び第３吸着塔１Ｃの第３均圧弁２５ｃが開弁されて、第３吸着塔１Ｃの内部ガスを第２吸着塔１Ｂに供給する均圧工程が行われることになる（図４参照）。
尚、この均圧工程は、第３吸着塔１Ｃにおいては、均圧（排出）工程に相当し、第２吸着塔１Ｂにおいては、均圧（受入）工程に相当する。
【００５０】
第２吸着塔１Ｂにおいては、上記均圧工程が終了すると、第２均圧弁２５ｂを閉じて、第２排出弁２３ｂを開弁することにより、第１吸着塔１Ａから排出される製品ガスＨを導入する昇圧工程が、第１単位周期が終了するまで実行される（図５及び図６参照）。
【００５１】
第３吸着塔１Ｃにおいては、上記均圧工程が終了すると、第３均圧弁２５ｃを閉じて、第３オフガス弁２９ｃを開弁することにより、第３吸着塔１Ｃの内部ガスをオフガス排出ライン２８に排出する減圧工程が実行され（図５参照）、その後、第３オフガス弁２９ｃを開弁したまま、第３均圧弁２５ｃ及び洗浄弁２７を開弁して、洗浄ライン２６から製品ガスＨを流動させる洗浄工程が実行される（図６参照）。
【００５２】
また、減圧工程及び洗浄工程においてオフガス排出ライン２８に排出されたオフガスは、オフガスタンクＴに回収された後、オフガス供給路４を通して、改質部Ａのバーナ３に供給されることになる。
尚、オフガスには、可燃成分として、一酸化炭素、メタン及び水素が含まれることになる。
【００５３】
オフガスタンクＴに貯留されるオフガス貯留量は、圧力変動吸着部Ｂの運転に伴って繰り返し増減することになる。
つまり、第１単位周期、第２単位周期、及び、第３単位周期の夫々において、減圧工程が開始されるとオフガス貯留量が急増し、その後洗浄工程が行われるときも、オフガス貯留量が増加し、均圧工程が行われると、オフガス貯留量が漸減する状態で、オフガス貯留量が繰り返し増減することになる。
【００５４】
ちなみに、オフガスタンクＴに貯留されているオフガス貯留量を検出するオフガス量検出部として、オフガスタンクＴの内部圧力を検出する圧力センサＰＳが設けられている。
また、図１に示すように、オフガスタンクＴに貯留されるオフガス貯留量が不足するときに、改質ガス供給ライン１７からの改質ガスＫをオフガスタンクＴに供給する補給ライン１９が設けられ、その補給ライン１９を開閉する補給弁１９Ａが設けられている。
そして、オフガスタンクＴに貯留されるオフガス貯留量が不足することが圧力センサＰＳにて検出されたときには、補給弁１９Ａを開いて、オフガスタンクＴに貯留されるオフガス貯留量が設定基準量になることが圧力センサＰＳにて検出されるまで、改質ガスＫをオフガスタンクＴに補給するように構成されている。
【００５５】
第１吸着塔１Ａが吸着工程を行う第１単位周期においては、上記の通り、第２吸着塔１Ｂについては、均圧（受入）工程、及び、昇圧工程が順次実行され、第３吸着塔１Ｃについては、均圧（排出）工程、減圧工程、洗浄工程が順次実行されることになる。
尚、第２吸着塔１Ｂが吸着工程を行う第２単位周期及び第３吸着塔１Ｃが吸着工程を行う第３単位周期は、第１吸着塔１Ａが吸着工程を行う第１単位周期と同様に行われるものであるから、本実施形態においては、第２単位周期及び第３単位周期の詳細な説明を省略する。
【００５６】
（改質部の運転制御）
原料ガス供給ライン７には、原料ガスＧを供給し且つ供給量を調節自在な原料ガス供給部３０、及び、原料ガスＧの供給量を検出する原料ガスセンサ３１が設けられている。
そして、制御部Ｍが、製品ガスＨの目標生産量を示す指示情報に基づいて、目標生産量の製品ガスＨを製造するために必要となる目標原料ガス供給量の原料ガスＧを供給すべく、原料ガス供給部３０の作動を制御するように構成されている。
つまり、原料ガスセンサ３１にて検出される原料ガスＧの供給量が目標原料ガス供給量となるように、原料ガス供給部３０の作動を制御するように構成されている。
【００５７】
ちなみに、本実施形態においては、原料ガス供給部３０が、原料ガスＧを供給する圧縮機３０ａと、圧縮機３０ａにて供給される原料ガスＧの一部を圧縮機３０ａの上流側に戻す流量調節弁３０ｂとを備える形態に構成されている。
【００５８】
水供給ライン１０は、水処理部３２にて純水に処理された水を水混合部８に供給するものであって、水供給ライン１０には、水を供給する水供給ポンプ３３、水供給ライン１０を通して供給される水の流量を検出する水流量センサ３４、及び、水供給量を調節する水流量調節弁３５が設けられている。
尚、水供給ポンプ３３には、水供給圧力を設定圧力に制御する圧力制御弁３３ａが装備されている。
【００５９】
そして、制御部Ｍが、原料ガスＧに供給する水蒸気のモル数の原料ガスＧ中の炭素のモル数に対する比である目標比（Ｓ／Ｃ）を、基準運転状態における基準運転用比（例えば、３．０）にすべく、水流量調節弁３５の作動を制御するように構成されている。
つまり、原料ガスＧが目標原料供給量にて供給される状態において、目標比（Ｓ／Ｃ）を基準運転状態の基準運転用比（例えば、３．０）にするための目標水供給量を求めて、水流量センサ３４にて検出される流量が目標水供給量となるように、水流量調節弁３５の作動を制御するように構成されている。
【００６０】
改質反応管２の内部温度を検出する温度センサＴＳが設けられている。
オフガス供給路４には、オフガス流量を検出するオフガス流量センサ３６、及び、オフガス流量を調節するオフガス流量調節弁３７が設けられている。
空気供給路５には、空気を供給し且つ供給量を調節自在な送風機３８、及び、空気供給路５を流動する空気量を検出する空気流量センサ３９が設けられている。
【００６１】
そして、制御部Ｍが、温度センサＴＳにて検出される改質反応管２の改質反応用温度を基準運転状態の基準目標温度（例えば、７５０℃）にすべく、温度センサＴＳと基準目標温度とに基づいて、バーナ３に供給するオフガス目標量を求めて、オフガス流量センサ３６にて検出されるオフガス流量がオフガス目標量となるように、オフガス流量調節弁３７の作動を制御するように構成されている。
【００６２】
また、制御部Ｍが、オフガス目標量のオフガスを燃焼させるのに必要となる目標燃焼空気量を求めて、空気流量センサ３９にて検出される空気量が目標空気量となるように、送風機３８の作動を制御するように構成されている。
【００６３】
（オフガス消費量増加運転について）
制御部Ｍが、圧力変動吸着部Ｂの運転に伴って繰り返し増減するオフガス貯留量の最大値が設定適正上限値以下の場合においては、改質部Ａを基準運転状態にて運転し、且つ、オフガス貯留量の最大値が設定適正上限値よりも多い場合には、改質部Ａの運転状態を、原料ガスＧの処理量を同じ処理量に維持させた状態で、バーナ３にて消費するオフガスの消費量を、基準運転状態において消費する量よりも増加させるオフガス消費量増加運転状態に変更するように構成されている。
【００６４】
また、制御部Ｍが、圧力変動吸着部の運転に伴って繰り返し増減するオフガス貯留量の最大値が設定適正上限値以下になった場合には、改質部Ａの運転状態を、基準運転状態に戻すように構成されている。
【００６５】
すなわち、本実施形態においては、上述の如く、オフガスタンクＴに貯留されているオフガス貯留量を検出するオフガス量検出部として、オフガスタンクの内部圧力を検出する圧力センサＰＳが設けられている。
オフガスタンクＴの内部圧力は、第１単位周期、第２単位周期、及び、第３単位周期の夫々において、オフガス貯留量の増減に伴って増減することになるから、オフガスタンクＴに貯留されているオフガス貯留量が、圧力センサＰＳにて、オフガスタンクの内部圧力として検出される。
【００６６】
そして、第１単位周期、第２単位周期、及び、第３単位周期のいずれにおいても、圧力センサＰＳにて検出されるオフガスタンクＴの内部圧力の最大値が、設定適正上限値に対応する設定上限圧力以下である場合には、制御部Ｍが、改質部Ａを基準運転状態にて運転することになる。
そして、第１単位周期、第２単位周期、及び、第３単位周期のいずれかにおいて、圧力センサＰＳにて検出されるオフガスタンクＴの内部圧力の最大値が、設定適正上限値に対応する設定上限圧力よりも高くなった場合には、制御部Ｍが、改質部Ａの運転状態を、原料ガスＧの処理量を同じ処理量に維持させた状態で、バーナ３にて消費するオフガスの消費量を、基準運転状態において消費する量よりも増加させるオフガス消費量増加運転状態に変更することになる。
【００６７】
また、オフガス消費量増加運転状態に変更したのちにおいて、第１単位周期、第２単位周期、及び、第３単位周期のいずれかにおいて、圧力センサＰＳにて検出されるオフガスタンクＴの内部圧力の最大値が設定上限圧力以下になった場合には、制御部Ｍが、改質部Ａの運転状態を、基準運転状態に戻すことになる。
【００６８】
本実施形態においては、制御部Ｍが、バーナ３にて改質反応管２を基準目標温度（例えば、７５０℃）に加熱する状態を維持しながら、原料ガスＧに供給する水蒸気のモル数の原料ガス中の炭素のモル数に対する比である目標比（Ｓ／Ｃ）を、オフガス消費量増加運転状態において、基準運転状態の基準運転用比（例えば、３．０）よりも大きなオフガス消費量増加用比（例えば、３．１）に変更するように構成されている。
その結果、目標比（Ｓ／Ｃ）が高くなったことにより、バーナ３の加熱によって改質反応管２を改質反応用温度としての基準目標温度（例えば、７５０℃）に昇温するために必要とするオフガス量が増加して、オフガスタンクＴのオフガス消費量を増加させることになる。
【００６９】
したがって、製品ガスＨの生産量を減少させるために原料ガスＧの供給量を減少させた直後等において、圧力センサＰＳにて検出されるオフガスタンクＴの内部圧力が設定上限圧力よりも高くなった場合には、オフガス消費量増加運転状態に変更することにより、オフガスタンクＴに貯留されているオフガスの消費量を増加させて、オフガスタンクＴに貯留されているオフガスを外部に放出することなく、オフガスを消費できることになる。
【００７０】
また、オフガス消費量増加運転状態に変更した後において、圧力センサＰＳにて検出されるオフガスタンクＴの内部圧力が設定上限圧力以下になった場合には、改質部Ａの運転状態を基準運転状態に戻して、オフガスの消費を減少させることにより、改質ガスＫをオフガスタンクＴの補給する事態が発生することを回避できることになる。
【００７１】
〔別実施形態〕
次に、別実施形態を説明するが、この別実施形態は、オフガス消費量増加運転の別実施形態を示すものであって、その他の形態は上記実施形態と同様であるので、上記実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７２】
すなわち、この別実施形態では、制御部Ｍが、原料ガスＧに供給する水蒸気のモル数の原料ガスＧ中の炭素のモル数に対する比である目標比（Ｓ／Ｃ）を基準運転用比（例えば、３．０）に維持した状態で、バーナ３の加熱によって改質反応管２を昇温する改質反応用温度を、オフガス消費量増加運転状態において、基準運転状態の基準目標温度（例えば、７５０℃）よりも高いオフガス消費量増加目標温度（例えば、７５２℃）に変更するように構成されている。
【００７３】
その結果、バーナ３の加熱によって昇温する改質反応管２の改質反応用温度が、基準運転状態の基準目標温度（例えば、７５０℃）よりも高いオフガス消費量増加目標温度（例えば、７５２℃）に変更されることにより、バーナ３の加熱によって改質反応管２をオフガス消費量増加目標温度（例えば、７５２℃）に昇温するために必要とするオフガス量が増加して、オフガスタンクＴのオフガス消費量が増加することになる。
【００７４】
したがって、製品ガスＨの生産量を減少させるために原料ガスＧの供給量を減少させた直後等において、圧力センサＰＳにて検出されるオフガスタンクＴの内部圧力が設定上限圧力よりも高くなった場合には、オフガス消費量増加運転状態に変更することにより、オフガスタンクＴに貯留されているオフガスの消費量を増加させて、オフガスタンクＴに貯留されているオフガスを外部に放出することなく、オフガスを消費できることになる。
【００７５】
また、オフガス消費量増加運転状態に変更した後において、圧力センサＰＳにて検出されるオフガスタンクＴの内部圧力が設定上限圧力以下になった場合には、改質部Ａの運転状態を基準運転状態に戻して、オフガスの消費を減少させることにより、改質ガスＫをオフガスタンクＴの補給する事態が発生することを回避できることになる。
【００７６】
〔その他の別実施形態〕
次に、その他の別実施形態を列記する。
（１）上記実施形態においては、圧力変動吸着部Ｂとして、３つの吸着塔１を備えるものを例示したが、本発明は、圧力変動吸着部Ｂを、２つあるいは４つ以上の吸着塔１を備える形態に構成する場合にも適用できるものである。
【００７７】
（２）上記実施形態では、圧力変動吸着部Ｂとして、洗浄工程を行う形態に構成するものを例示したが、本発明は、圧力変動吸着部Ｂが、洗浄工程に代えて、真空ポンプにて吸着塔１の内部を吸引する吸引工程を行う場合にも適用できるものである。
【００７８】
（３）上記実施形態においては、水蒸気混合部Ｊが、原料ガスＧに水を混合させた後に、混合させた水を蒸発用熱交換部１１にて蒸発させるように構成される場合を例示したが、水蒸気混合部Ｊとしては、予め生成した水蒸気を原料ガスＧに混合させる形態に構成して実施してもよい。
【００７９】
（４）上記実施形態では、オフガスタンクＴに貯留されているオフガス貯留量を検出するオフガス量検出部として、オフガスタンクの内部圧力を検出する圧力センサＰＳを設ける場合を例示したが、オフガス量検出部としては、オフガスタンクＴに回収されるオフガスの流量を積算して、オフガスタンクＴに回収されるオフガスの回収積算量を求め、オフガスタンクＴから排出されるオフガスの流量を積算して、オフガスタンクＴから排出されるオフガスの排出積算量を求め、回収積算量から排出積算量を減算してオフガス貯留量を検出する形態で実施してもよい。
【００８０】
なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１        吸着塔
２        改質反応部
３        燃焼部
４        オフガス供給路
Ａ        改質部
Ｂ        圧力変動吸着部
Ｇ        原料ガス
Ｈ        製品ガス
Ｋ        改質ガス
Ｍ        制御部
ＰＳ      オフガス量検出部
Ｔ        オフガスタンク
【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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