(57)【要約】【課題】脱水素触媒の劣化を抑制しつつ、オフガスを脱水素反応部での脱水素反応に用いることができる水素供給システムを提供する。【解決手段】水素供給システム１００は、リサイクルラインＬ７に設けられ、オフガスに含まれるトルエン（脱水素生成物）を水素化し、ＭＣＨ（原料）として脱水素反応器３の上流部から排出されるオフガスには、水素精製器６で除去されなかった脱水素生成物が含まれている。このようにオフガスに含まれる脱水素生成物を水素化装置２０にて水素化することによって、ＭＣＨとして用いることが可能となる。従って、水素化装置２０で脱水素生成物を水素化して原料として供給することによって、脱水素触媒を劣化させることなく脱水素反応器３にて脱水素反応させることができる。以上により、脱水素触媒の劣化を抑制しつつ、オフガスを脱水素反応器３での脱水素反応に用いることができる。【選択図】図１
2015227256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素の供給を行う水素供給システムであって、
原料を脱水素反応させることによって水素含有ガスを得る脱水素反応部と、
前記水素含有ガスから脱水素生成物を分離する気液分離部と、
前記気液分離部で分離された前記水素含有ガスから前記脱水素生成物を除去し、精製ガスを得る水素精製部と、
前記水素精製部から排出されるオフガスを前記水素精製部よりも上流側へ還流させるリサイクルラインと、
前記リサイクルラインに設けられ、前記オフガスに含まれる前記脱水素生成物を水素化し、前記原料として前記脱水素反応部の上流側へ供給する水素化部と、を備える水素供給システム。
【請求項２】
前記脱水素反応部から前記気液分離部へ供給される前記水素含有ガスの熱を、前記水素化部へ供給する熱交換部を更に備える、請求項１に記載の水素供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素の供給を行う水素供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水素供給システムとして、例えば特許文献１に挙げるものが知られている。特許文献１の水素供給システムは、原料の芳香族炭化水素の水素化物を貯蔵するタンクと、当該タンクから供給された原料を脱水素反応させることによって水素を得る脱水素反応器と、反応器で得られた水素を気液分離する気液分離器と、気液分離された水素を精製する水素精製器と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３２６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水素供給システムには、水素精製器から排出されるオフガスを当該水素精製器よりも上流側へ還流させるリサイクルラインが設けられる場合がある。水素精製器で精製された精製ガスの水素濃度は極めて高い一方、オフガスには不純物として脱水素生成物が含まれる。このように脱水素生成物を含むオフガスを脱水素反応器へ還流させた場合、脱水素触媒が劣化する可能性がある。これに対し、脱水素触媒を劣化させないようにオフガスを脱水素反応器に供給することなくバーナー等の燃料として用いる場合がある。ここで、オフガスをバーナー等の燃料として用いるのではなく、脱水素触媒の劣化を抑制しつつ、オフガスを脱水素反応部での脱水素反応に用いることが要請されていた。
【０００５】
そこで、本発明は、脱水素触媒の劣化を抑制しつつ、オフガスを脱水素反応部での脱水素反応に用いることができる水素供給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】
本発明に係る水素供給システムは、水素の供給を行う水素供給システムであって、原料を脱水素反応させることによって水素含有ガスを得る脱水素反応部と、水素含有ガスから脱水素生成物を分離する気液分離部と、気液分離部で分離された水素含有ガスから脱水素生成物を除去し、精製ガスを得る水素精製部と、水素精製部から排出されるオフガスを水素精製部よりも上流側へ還流させるリサイクルラインと、リサイクルラインに設けられ、オフガスに含まれる脱水素生成物を水素化し、原料として脱水素反応部の上流側へ供給する水素化部と、を備える。
【０００７】
本発明に係る水素供給システムは、リサイクルラインに設けられ、オフガスに含まれる脱水素生成物を水素化し、原料として脱水素反応部の上流側へ供給する水素化部を備えている。水素精製部から排出されるオフガスには、水素精製部で除去されなかった脱水素生成物が含まれている。このようにオフガスに含まれる脱水素生成物を水素化部にて水素化することによって、原料として用いることが可能となる。従って、水素化部で脱水素生成物を水素化して原料として脱水素反応部の上流側へ供給することによって、脱水素触媒を劣化させることなく脱水素反応部にて脱水素反応を行うことができる。以上により、脱水素触媒の劣化を抑制しつつ、オフガスを脱水素反応部での脱水素反応に用いることができる。
【０００８】
本発明に係る水素供給システムは、脱水素反応部から気液分離部へ供給される水素含有ガスの熱を、水素化部へ供給する熱交換部を更に備えてよい。気液分離部では、水素含有ガスから脱水素生成物を分離するために冷却がなされる。従って、気液分離部へ供給される水素含有ガスの熱を水素化部で用いることによって、熱を有効に利用することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、脱水素触媒の劣化を抑制しつつ、オフガスを脱水素反応部での脱水素反応に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る水素供給システムの構成を示すブロック図である。
【図２】従来例に係る水素供給システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る水素供給システムの構成を示すブロック図である。本実施形態に係る水素供給システム１００は、有機化合物（常温で液体）を原料とするものである。なお、水素精製の過程では、原料である有機化合物（常温で液体）を脱水素した、脱水素生成物（有機化合物（常温で液体））が除去される。原料の有機化合物として、例えば、有機ハイドライドが挙げられる。有機ハイドライドは、製油所で大量に生産されている水素を芳香族炭化水素と反応させた水素化物が好適な例である。また、有機ハイドライドは、芳香族の水素化化合物に限らず、２−プロパノール（水素とアセトンが生成される）の系もある。有機ハイドライドは、ガソリンなどと同様に液体燃料としてタンクローリーなどによって水素供給システム１００へ輸送することができる。本実施形態では有機ハイドライドとして、メチルシクロヘキサン（以下、ＭＣＨと称する）を用いる。その他、有機ハイドライドとしてシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカリン、メチルデカリン、ジメチルデカリン、エチルデカリンなど芳香物炭化水素の水素化物を適用することができる（なお、芳香族化合物は特に水素含有量の多い好適な例である）。水素供給システム１００は、燃料電池自動車（ＦＣＶ）や水素エンジン車に水素を供給することができる。なお、メタンを主成分とした天然ガスやプロパンを主成分としたＬＰＧ、あるいはガソリン、ナフサ、灯油、軽油といった液体炭化水素原料から水素を製造する場合にも適用可能である。
【００１３】
本実施形態では、水素供給システム１００として、ＦＣＶ１０に高純度水素を供給する水素ステーションを例として説明を行う。図１に示すように、本実施形態に係る水素供給システム１００は、ＭＣＨタンク１、気化器２、脱水素反応器（脱水素反応部）３、気液分離器（気液分離部）４、トルエンタンク５、水素精製器（水素精製部）６、圧縮機７、蓄圧器８、ディスペンサ９、熱源１１、冷熱源１２，１３、水素化装置（水素化部）２０、及び熱交換器（熱交換部）２１を備えている。また、水素供給システム１００は、ラインＬ１〜Ｌ９を備えている。なお、本実施形態では、原料としてＭＣＨを採用し、水素精製の過程で除去される脱水素生成物がトルエンである場合を例として説明する。なお、実際には、トルエンのみならず、未反応のＭＣＨと少量の副生成物及び不純物も存在するが、本実施形態中では、トルエンに混じって当該トルエンと同じ挙動を示す。従って、以下の説明において、「トルエン」と称して説明するものには、未反応のＭＣＨや副生成物も含むものとする。
【００１４】
ラインＬ１〜Ｌ９は、ＭＣＨ、トルエン、水素含有ガス、オフガス、または高純度水素が通過する流路である。ラインＬ１は、ＭＣＨタンク１と気化器２とを接続する。ラインＬ２は、気化器２と脱水素反応器３とを接続する。ラインＬ３は、脱水素反応器３と気液分離器４とを接続する。ラインＬ４は、気液分離器４と水素精製器６とを接続する。ラインＬ５は、気液分離器４とトルエンタンク５とを接続する。ラインＬ６は、水素精製器６と圧縮機７とを接続する。ラインＬ７は、水素化装置２０を介して水素精製器６と気化器２とを接続する。なお、水素化装置２０の詳細については後述する。ラインＬ７は、水素精製器６から排出されるオフガスを脱水素反応器３よりも上流側へ還流させるリサイクルラインとして機能する。以下の説明においては、ラインＬ７を「リサイクルラインＬ７」と称して説明する。ラインＬ８は、圧縮機７と蓄圧器８とを接続する。ラインＬ９は、蓄圧器８とディスペンサ９とを接続する。
【００１５】
ＭＣＨタンク１は、原料となるＭＣＨを貯留するタンクである。外部からタンクローリーなどで輸送されたＭＣＨは、ＭＣＨタンク１にて貯留される。ＭＣＨタンク１に貯留されているＭＣＨは、圧縮機（不図示）によってラインＬ１を介して気化器２へ供給される。
【００１６】
気化器２は、インジェクタなどを介してＭＣＨタンク１から供給されたＭＣＨを気化する機器である。気化されたＭＣＨは、リサイクルラインＬ７を介して水素精製器６から供給されたオフガスと併せて、ラインＬ２を介して脱水素反応器３へ供給される。
【００１７】
脱水素反応器３は、ＭＣＨを脱水素反応させることによって水素を得る機器である。すなわち、脱水素反応器３は、脱水素触媒を用いた脱水素反応によってＭＣＨから水素を取り出す機器である。有機ハイドライドの反応は可逆反応であり、反応条件（温度、圧力）によって反応の方向が変わる（化学平衡の制約を受ける）。一方、脱水素反応は、常に吸熱反応で分子数が増える反応である。従って、高温、低圧の条件が有利である。脱水素反応は吸熱反応であるため、脱水素反応器３は熱源１１から熱媒体を介して熱を供給される。脱水素反応器３は、脱水素触媒中を流れるＭＣＨと熱源１１からの熱媒体との間で熱交換可能な機構を有している。熱源１１は、脱水素反応器３を加熱することができるものであればどのようなものを採用してもよい。例えば、熱源１１は、脱水素反応器３を直接加熱するものであってもよく、例えば気化器２やラインＬ１，Ｌ２を加熱することによって脱水素反応器３に供給されるＭＣＨを加熱してもよい。また、熱源１１は、脱水素反応器３と、脱水素反応器３へ供給されるＭＣＨの両方を加熱してもよい。例えば、熱源１１としてバーナーやエンジンを採用することができる。脱水素反応器３で取り出された水素含有ガスは、ラインＬ３を介して気液分離器４へ供給される。ラインＬ３の水素含有ガスは、液体であるトルエンを混合物として含んだ状態で、気液分離器４へ供給される。
【００１８】
気液分離器４は、水素含有ガスからトルエンを分離するタンクである。気液分離器４は、混合物としてトルエンを含む水素含有ガスを貯留することによって、気体である水素と液体であるトルエンとを気液分離する。気液分離器４は、冷熱源１２からの冷却媒体によって冷却される。気液分離器４は、気液分離器４中の水素含有ガスと冷熱源１２からの冷却媒体との間で熱交換可能な機構を有している。冷熱源１２は気液分離器４を冷却することができるものであればどのようなものを採用してもよい。例えば、冷熱源１２としてチラー等の冷却器を採用することができる。気液分離器４で分離されたトルエンは、ラインＬ５を介してトルエンタンク５へ供給される。気液分離器４で分離された水素含有ガスは、ラインＬ４を介して水素精製器６へ供給される。なお、水素含有ガスを冷やすと当該ガスの一部（トルエン）は液化し、気液分離器４によって、液化しないガス（水素）と分離することができる。ガスを低温とした方が、分離の効率は良くなり、圧力を上げると更に、トルエンの液化が進む。
【００１９】
トルエンタンク５は、気液分離器４で分離された液体のトルエンを貯留するタンクである。トルエンタンク５に貯留されたトルエンは、回収して利用することが可能である。
【００２０】
水素精製器６は、脱水素反応器３で得られると共に気液分離器４で気液分離された水素含有ガスから、脱水素生成物（本実施形態ではトルエン）を除去する。これによって、水素精製器６は、当該水素含有ガスを精製して高純度水素（精製ガス）を得る。得られた高純度水素は、ラインＬ６へ供給され、水素及び脱水素生成物を含むオフガスは、リサイクルラインＬ７へ排出される。リサイクルラインＬ７へ供給されたオフガスは、図示されない圧縮機を介して気化器２へ供給され、ラインＬ２を介して脱水素反応器３へ供給される。
【００２１】
水素精製器６は、採用する水素精製方法によって異なるが、具体的には、水素精製方法として膜分離を用いる場合には、水素分離膜を備える水素分離装置であり、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｗｉｎｇ  ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）法又はＴＳＡ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｓｗｉｎｇ  ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）法を用いる場合には、不純物を吸着する吸着材を格納する吸着塔を複数備えた吸着除去装置である。
【００２２】
水素精製器６が膜分離を用いる場合について説明する。この方法では、所定温度に加熱された膜に、圧縮機（不図示）によって所定圧力に加圧された水素含有ガスを透過させることによって、脱水素生成物を除去し、高純度の水素ガス（精製ガス）を得ることができる。膜を透過した透過ガスの圧力は、膜を透過する前の圧力と比べて低下する。一方、膜を透過しなかった非透過ガスの圧力は、膜を透過する前の所定圧力と略同一である。このとき、膜を透過しなかった非透過ガスが、水素精製器６のオフガスに該当する。
【００２３】
水素精製器６に適用される膜の種類は特に限定されず、多孔質膜（分子流によって分離するもの、表面拡散流によって分離するもの、毛管凝縮作用によって分離するもの、分子ふるい作用によって分離するものなど）や、非多孔質膜を適用することができる。水素精製器６に適用される膜として、例えば、金属膜（ＰｂＡｇ系、ＰｄＣｕ系、Ｎｂ系など）、ゼオライト膜、無機膜（シリカ膜、カーボン膜など）、高分子膜（ポリイミド膜など）を採用することができる。
【００２４】
膜分離による水素精製器６の水素回収率は、７０〜９０％である。水素精製器６で用いられる膜の「水素／トルエン」の分離係数は、１０００以上であることが好ましく、１００００以上であることがより好ましい。
【００２５】
水素精製器６の除去方法として、ＰＳＡ法を採用する場合について説明する。ＰＳＡ法で用いられる吸着材は、高圧下では水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着し、低圧下では吸着したトルエンを脱着する性質を持つ。ＰＳＡ法は、吸着材のこのような性質を利用するものである。すなわち、吸着塔内を高圧にすることにより、水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去し、高純度の水素ガス（精製ガス）を得る。吸着により吸着塔内の吸着材の吸着機能が低下した場合には、吸着塔内を低圧にすることにより、吸着材に吸着したトルエンを脱着し、併せて除去した精製ガスの一部を逆流させることにより当該脱着されたトルエンを吸着塔内から除去することで、吸着材の吸着機能を再生する（このとき、トルエンを吸着塔内から除去することで排出される少なくとも水素とトルエンを含む水素含有ガスが、水素精製器６からのオフガスに該当する）。
【００２６】
吸着塔内の圧力の調整方法は特に限定されないが、例えば、吸着塔毎に備えられたバルブを閉めるなどの操作により、吸着塔毎に調節することができる。従って、吸着材の吸着機能が低下した吸着塔については、減圧により吸着材を再生させるとともにオフガスを排出する。一方、残りの吸着塔については、加圧により水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去するとともに高純度水素を得る。再生中の吸着塔についての吸着材再生が完了したら、当該吸着塔については、加圧によりトルエンの除去を開始するとともに高純度水素を得る。一方、トルエンの除去を行っていた吸着塔の全部または一部については、減圧により吸着材の再生を開始するとともにオフガスを排出する。このように、再生を行う吸着塔とトルエンの除去を行う吸着塔の切り替えを繰り返し行うことで、水素供給システム１００全体として、連続的に高純度水素とオフガスとを得ることができる。水素精製器６がＰＳＡ法を採用する場合の水素回収率は、吸着塔の数によるが、約６０〜９０％である。
【００２７】
水素精製器６の除去方法として、ＴＳＡ法を採用する場合について説明する。ＴＳＡ法で用いられる吸着材は、常温下では水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着し、高温下では吸着したトルエンを脱着する性質を持つ。ＴＳＡ法は、吸着材のこのような性質を利用するものである。すなわち、吸着塔内を常温にすることにより、水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去し、高純度の水素ガス（高純度水素）を得る。吸着により吸着塔内の吸着材の吸着機能が低下した場合には、吸着塔内を高温にすることにより、吸着材に吸着したトルエンを脱着し、併せて除去した高純度水素の一部を逆流させることにより当該脱着されたトルエンを吸着塔内から除去することで、吸着材の吸着機能を再生する（このとき、トルエンを吸着塔内から除去することで排出される少なくとも水素とトルエンを含む水素含有ガスが、水素精製器６からのオフガスに該当する）。
【００２８】
吸着塔内の温度の調整方法は特に限定されないが、例えば、吸着塔毎に備えられたヒータのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるなどの操作により、吸着塔毎に調節することができる。従って、吸着材の吸着機能が低下した吸着塔については、高温にすることにより吸着材を再生させるとともにオフガスを排出する。一方、残りの吸着塔については、常温に保つことにより水素含有ガスに含まれるトルエンを吸着材に吸着させて除去するとともに高純度水素を得る。再生中の吸着塔についての吸着材再生が完了したら、当該吸着塔については、吸着塔内を常温に保つことによりトルエンの除去を開始するとともに高純度水素を得る。一方、トルエンの除去を行っていた吸着塔の全部または一部については、吸着塔内を高温にすることにより吸着材の再生を開始するとともにオフガスを排出する。このように、再生を行う吸着塔とトルエンの除去を行う吸着塔の切り替えを繰り返し行うことで、水素供給システム１００全体として、連続的に高純度水素とオフガスとを得ることができる。水素精製器６がＴＳＡ法を採用する場合の水素回収率は、吸着塔の数によるが、約６０〜９０％である。
【００２９】
圧縮機７は、水素精製器６で得られた高純度水素を高圧状態とする。圧縮機７は、例えば、２０〜９０ＭＰａの圧力で高純度水素を高圧状態とする。圧縮機７は、高純度水素をＦＣＶ１０へ供給可能とするために高圧状態にした上で、ラインＬ８を介して蓄圧器８へ供給する。なお、目的とする圧力に応じて、圧縮を行う圧縮ユニットを複数備え、段階的に圧縮を行う構成としてもよい。
【００３０】
蓄圧器８は、高純度水素を高圧状態のまま蓄える。蓄圧器８で蓄えられた高純度水素は、ラインＬ９を介して、ディスペンサ９によってＦＣＶ１０に供給される。蓄圧器８により、水素供給システム１００内にある程度の量の高純度水素を蓄えておくことができるため、ＦＣＶ１０へ水素を安定供給することが可能となる。ただし、蓄圧器８は、水素供給を行うために必須ではないため、省略してもよい。ラインＬ９を通過する高純度水素は、冷熱源１３からの冷却媒体によって冷却される。ラインＬ９は、当該ラインＬ９を流れる高純度水素と冷熱源１３からの冷却媒体との間で熱交換可能な機構を有している。冷熱源１３はラインＬ９を流れる高純度水素を冷却することができるものであればどのようなものを採用してもよい。例えば、冷熱源１３としてチラー等の冷却器を採用することができる。
【００３１】
次に、本実施形態に係る水素供給システム１００の要部について説明する。水素化装置（水素化部）２０は、リサイクルラインＬ７に設けられ、オフガスに含まれるトルエン（脱水素生成物）を水素化し、ＭＣＨ（原料）として脱水素反応器３の上流側に配置されるＭＣＨタンク１へ供給する装置である。ここで、リサイクルラインＬ７は、水素精製器６と水素化装置２０とを接続するラインＬ７ａと、水素化装置２０と気化器２とを接続するラインＬ７ｂと、を備えている。また、水素化装置２０は、ラインＬ１０を介してＭＣＨタンク１と接続されている。また、水素供給システム１００は、脱水素反応器３から気液分離器４へ供給される水素含有ガスの熱を、水素化装置２０へ供給する熱交換器（熱交換部）２１を更に備えている。熱交換器２１は、気液分離器４と脱水素反応器３とを接続するラインＬ３を流れる水素含有ガスの熱を回収して、水素化装置２０（又はラインＬ７ａ）へ供給する。
【００３２】
このような構成によって、水素ガス及びトルエンを含むオフガスは、ラインＬ７ａを介して水素化装置２０へ供給される。当該水素化装置２０は、水素化触媒を有している。従って、水素化装置２０では、当該水素化触媒を加熱すると共に、水素ガス及びトルエンを流すことにより、トルエンの水素化反応が行われる。このとき、熱交換器２１は、ラインＬ３を流れる水素含有ガスの熱を水素化装置２０へ供給する。なお、水素化装置２０は、図示されない熱源から熱を供給されてもよい。これによって、水素化装置２０では、トルエンの水素化反応によってＭＣＨが得られる。水素化装置２０は、ラインＬ１０を介してトルエンの水素化によって得られたＭＣＨをＭＣＨタンク１へ供給する。また、水素化装置２０は、オフガスに含まれる水素ガスのうち、水素化に用いられなかったものを、ラインＬ７ｂを介して気化器２へ供給する。具体的には、オフガスには、水素が５０〜９９．５ｍｏｌ％、トルエンが０．２〜３０ｍｏｌ％、ＭＣＨが０．１〜１５ｍｏｌ％、その他（例えばメタン）の物質が０．１〜１０ｍｏｌ％含まれる。これに対し、ラインＬ７ｂを流れるガスは、水素が５〜９９．３ｍｏｌ％、トルエンが０〜１５ｍｏｌ％、ＭＣＨが０．３〜３０ｍｏｌ％、その他（例えばメタン）の物質が０．１〜２０ｍｏｌ％含まれる。このように、脱水素反応器３へ流れるガス中のトルエンの濃度を低減することができる。また、このようにトルエンの濃度を低減した水素ガスが脱水素反応器３に供給されるため、脱水素触媒の劣化を抑制できる。なお、脱水素触媒の材質として、例えば活性なアルミナに白金を担持させた触媒などが採用される。
【００３３】
ここで、水素化装置２０の具体的な構成の一例について説明する。水素化装置２０において、不飽和炭化水素（ここでは脱水素生成物であるトルエン）に対して水素を付加する具体的な方法は特に限定されない。ただし、低コスト及び反応時間が短いという観点から、通常は触媒を用いて不飽和炭化水素に水素を付加させてよい。このような触媒としては、例えばＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｆｅ等の金属、及びこれらの合金が挙げられる。触媒を構成する金属及びそれらの合金は、１種が単独であってもよく、２種以上が任意の比率及び組み合わせで用いられてもよい。
【００３４】
また、これらの触媒は、触媒量の低減による更なる低コスト化と反応表面積の増大化の観点から、微粒子化されていることが好ましい。微粒子化された触媒を用いる場合、微粒子触媒の凝集による表面積の減少を防止する観点から、任意の担体に担持してもよい。担体に触媒を担持させる場合、担持させる方法に特に制限は無く、例えば、共沈法、熱分解法、無電解めっき法等を用いることができる。また、担体の種類も特に制限は無く、例えば活性炭、カーボンナノチューブ、黒鉛等の炭素材料のほか、シリカ、アルミナ、ゼオライト等のアルミナシリケート等を用いることもできる。担体は１種であってもよく、２種以上を任意の比率及び組み合わせで用いてもよい。
【００３５】
水素化装置２０における、不飽和炭化水素への水素付加反応条件は特に制限されず、任意に設定すればよい。例えば反応温度は室温（約２５℃）でも水素を付加させることができるが、反応時間をより短くする観点から、１００℃以上４００℃以下程度の温度で付加させてよい。
【００３６】
また、付加反応時の反応圧力も特に制限されないものの、付加反応効率を上げ、反応時間をより短くすることができるという観点から、水素付加時の圧力を、ゲージ圧で１気圧以上５０気圧以下（即ち０.１ＭＰａ以上５ＭＰａ以下）としてよい。従って、水素付加時の圧力を高めるために、水素精製器６と水素化装置２０との間には、圧力調整器を備えてよい。
【００３７】
次に、本実施形態に係る水素供給システム１００の作用・効果について説明する。
【００３８】
まず、図２を参照して従来の水素供給システム５０について説明する。水素供給システム５０は、本実施形態に係る水素供給システム１００のようにリサイクルラインＬ７上に水素化装置２０を備えていない。水素精製器６で精製された精製ガスの水素濃度は極めて高い一方、オフガスには不純物としてトルエン（脱水素生成物）が含まれる。このようにトルエンを含むオフガスを脱水素反応器３へ還流させた場合、脱水素触媒が劣化する可能性がある。脱水素反応器３の上流側の部分は、下流側の部分に比して存在する水素の量が少ない。従って、特に脱水素反応器３の上流側の部分にオフガスに含まれるトルエンが供給されると、脱水素触媒が劣化する。これに対し、脱水素触媒を劣化させないようにオフガスを脱水素反応器３に供給することなくバーナー等の燃料として用いる場合がある。ここで、オフガスをバーナー等の燃料として用いるのではなく、脱水素触媒の劣化を抑制しつつ、オフガスを脱水素反応器３での脱水素反応に用いることが要請されていた。
【００３９】
そこで、本実施形態に係る水素供給システム１００は、リサイクルラインＬ７に設けられ、オフガスに含まれるトルエン（脱水素生成物）を水素化し、ＭＣＨ（原料）として脱水素反応器３の上流部から排出されるオフガスには、水素精製器６で除去されなかったトルエンが含まれている。このようにオフガスに含まれるトルエンを水素化装置２０にて水素化することによって、ＭＣＨとして用いることが可能となる。従って、水素化装置２０でトルエンを水素化してＭＣＨとして供給することによって、脱水素触媒を劣化させることなく脱水素反応器３にて脱水素反応させることができる。以上により、脱水素触媒の劣化を抑制しつつ、オフガスを脱水素反応器３での脱水素反応に用いることができる。
【００４０】
本実施形態に係る水素供給システム１００は、脱水素反応器３から気液分離器４へ供給される水素含有ガスの熱を、水素化装置２０へ供給する熱交換器２１を更に備えている。気液分離器４では、水素含有ガスから脱水素生成物を分離するために冷却がなされる。従って、気液分離器４へ供給される水素含有ガスの熱を水素化装置２０で用いることによって、熱を有効に利用することができる。また、脱水素反応器３から排出される水素含有ガスはそれほど高温（例えば２５０〜３５０℃）ではないが、水素化装置２０を加熱して水素化を行う場合の温度も高温ではない（例えば１００℃〜２５０℃）ため、当該箇所における水素含有ガスの熱でも十分に水素化装置２０で有効利用できる。
【００４１】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００４２】
例えば、水素供給システムは、図１に示すような熱交換器２１を備えていなくともよい。あるいは、水素供給システム中の他の位置から熱を回収して、水素化装置２０へ供給してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…ＭＣＨタンク、２…気化器、３…脱水素反応器（脱水素反応部）、４…気液分離器（気液分離部）、５…トルエンタンク、６…水素精製器（水素精製部）、７…圧縮機、８…蓄圧器、９…ディスペンサ、１１…熱源、１２，１３…冷熱源、２０…水素化装置（水素化部）、２１…熱交換器（熱交換部）、１００…水素供給システム。
【図１】
2015227256.tif 000003
【図２】
2015227256.tif 000004