(57)【要約】【課題】ＩＳ法による水素製造ではヨウ化水素の分解率の改善に非常に多くのヨウ化水素分解工程とヨウ素回収工程が必要であり、システムが大規模になってしまう。【解決手段】ＨＩ供給部１からＨＩ分解ユニット１０１内にヨウ化水素を供給した後、三方切替弁１１、１２の開閉によりガスの流路をループ状の流路に切り替える。ループ状の流路内のガスをポンプ５で駆動してＨＩ分解ユニット１０１内を循環させ、ＨＩ分解器２によるヨウ化水素分解とＩ２回収器３によるヨウ素回収とを繰り返し行い、ヨウ化水素分解率を高める。【選択図】図１
2008303101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨウ化水素を供給するヨウ化水素供給器と、
このヨウ化水素供給器から供給されるヨウ化水素を分解するヨウ化水素分解ユニットから構成され、
このヨウ化水素分解ユニットは、前記ヨウ化水素供給器から供給されるヨウ化水素をヨウ素と水素に分解するヨウ化水素分解器と、このヨウ化水素分解器で発生した前記ヨウ素、前記水素、及び未分解のヨウ化水素を含む混合ガスから前記ヨウ素を回収するヨウ素回収器と、前記水素と前記未分解のヨウ化水素を含む混合ガスの流路を前記ヨウ素回収器から前記ヨウ化水素分解器へ流入させるループ状の流路に切り替え前記混合ガスを前記ヨウ化水素分解器から前記ヨウ素回収器へ循環させる流路切替手段と、前記ループ状の流路内のガスを駆動させるガス駆動手段を有することを特徴とするヨウ化水素分解システム。
【請求項２】
前記ガス駆動手段は、前記ヨウ素回収器が前記ループ状の流路内のヨウ素を回収することによって圧力が低下した前記ループ状の流路内のガスよりも高圧のヨウ化水素を前記ヨウ化水素供給器から供給することでエゼクター効果を発生させ前記ループ状の流路内のガスを駆動するエゼクター手段であることを特徴とする請求項１に記載のヨウ化水素分解システム。
【請求項３】
前記ヨウ化水素分解ユニットに複数の前記ヨウ素回収器が並列に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヨウ化水素分解システム。
【請求項４】
複数の前記ヨウ化水素分解ユニットが並列に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載のヨウ化水素分解システム。
【請求項５】
水供給部と、
ブンゼン反応を用いてヨウ素、二酸化硫黄、前記水供給部から供給される水からヨウ化水素と硫酸を生成した後に前記ヨウ化水素と前記硫酸を分離するブンゼン反応工程部と、
前記ブンゼン反応工程部から供給される前記ヨウ化水素を分解するヨウ化水素分解ユニットと、
前記ブンゼン反応工程部から供給される硫酸を酸素と二酸化硫黄に分解し二酸化硫黄を前記ブンゼン反応工程部へ供給する硫酸濃縮分解工程部から構成され、
前記ヨウ化水素分解ユニットは、前記ブンゼン反応工程部から供給される前記ヨウ化水素をヨウ素と水素に分解するヨウ化水素分解器と、このヨウ化水素分解器が分解した前記ヨウ素、前記水素、及び未分解のヨウ化水素を含む混合ガスから前記ヨウ素を回収して前記ブンゼン反応工程部へ供給するヨウ素回収器と、前記水素と前記未分解のヨウ化水素を含む混合ガスの流路を前記ヨウ素回収器から前記ヨウ化水素分解器へ流入させるループ状の流路に切り替え前記混合ガスを前記ヨウ化水素分解器から前記ヨウ素回収器へ循環させる流路切替手段と、前記ループ状の流路内のガスを駆動させるガス駆動手段を有することを特徴とする水素製造システム。
【請求項６】
ヨウ化水素分解器によってヨウ化水素をヨウ素と水素に分解してヨウ素、水素及び未分解のヨウ化水素の混合ガスとし、前記混合ガス中のヨウ素をヨウ素回収器によって回収するヨウ化水素分解方法であって、
前記ヨウ素回収器によってヨウ素を回収された前記混合ガスを再度前記ヨウ化水素分解器に流入させて前記ヨウ化水素分解器と前記ヨウ素回収器とを循環させ、前記ヨウ化水素を繰り返し分解することを特徴とするヨウ化水素分解方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＳ法を用いた熱化学水素製造プロセスにおけるヨウ化水素分解システム、水素製造システム、ならびにヨウ化水素分解方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素製造方法の一つとして、熱化学水素製造プロセスであるＩＳ法（Ｉｏｄｉｎｅ−Ｓｕｌｆｕｒ法）が知られている。ＩＳ法はヨウ素と硫黄を内部循環させながら、水を熱化学的に分解して水素を製造する方法である。原料として水と９００℃程度の熱をエネルギーとして供給することにより、主にブンゼン反応工程、ヨウ化水素分解工程、硫酸分解工程の三つの工程による内部循環を経て水を水素と酸素へと変換する。
【０００３】
ＩＳ法では、例えば高温ガス炉や発電所などの９００℃程度の高温を有する熱源を用い、ブンゼン反応工程で水、ヨウ素（Ｉ２）、二酸化硫黄（ＳＯ２）をヨウ化水素（ＨＩ）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）に変え、そのうちヨウ化水素は加熱分解することで水素およびヨウ素に（ヨウ化水素濃縮分解工程）、一方の硫酸はやはり加熱分解することで酸素、水、二酸化硫黄に変え、水素と酸素を取り出し、ヨウ素、水、二酸化硫黄はブンゼン反応工程へリサイクルする。このＩＳ法は炭酸ガスを一切出さないクリーンな水素製造プロセスであり、水素の大量製造に適していると考えられている。
【０００４】
このＩＳ法による水素製造において重要な課題の１つはヨウ化水素の分解効率である。ヨウ化水素の分解反応式は、下記（１）式に示す
２ＨＩ→Ｈ２＋Ｉ２  （１）
となり、熱力学的圧力平衡状態においてはその分解率は４００℃で約２１％、更に高温にしても３０％を超えることは無く、また等モル反応なので圧力依存性は無い。よって、熱力学的圧力平衡状態下では、ヨウ化水素の分解率を大きく改善することは期待できないことになる。しかしＩＳ法を用いた水素製造においてヨウ化水素分解反応は水素を直接生成する工程であるため、この反応の分解率の改善は水素製造熱効率の改善に寄与する。
【０００５】
ヨウ化水素分解率を改善する方法の１つとして、反応生成物の１つであるヨウ素をコバルトに反応させてヨウ化コバルト（ＣｏＩ２）とすることによってヨウ素を除去するコバルト吸着法を用い、熱力学的圧力平衡状態を崩す方法が考えられている（例えば、特許文献１参照）。下記（２）式にヨウ素とコバルトの反応式を示す。
【０００６】
Ｃｏ＋Ｉ２→ＣｏＩ２  （２）
また、ヨウ化コバルトは６５０℃まで昇温することで元のコバルトとヨウ素へと分解するので、ヨウ素は分離してブンゼン反応工程へリサイクルし、コバルトは再びヨウ素の除去に使用することができる。この反応とヨウ化水素分解とを組み合わせることで熱力学的圧力平衡状態を崩し、その結果分解率を改善することが出来る（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
このコバルト吸着を使った最も単純なシステムとしては、ＨＩ分解器とＩ２回収器とを１つずつ組み合わせたプロセスを２段組み合わせたシステムであるが、この場合の分解率は最大で３２％までである。熱力学的圧力平衡条件下に比べて約１．５倍に改善できるが、これでも大半のヨウ化水素は分解されないままである。
【０００８】
図６に示すように、ヨウ化水素（ＨＩ）分解器２０２とヨウ素（Ｉ２）回収器２０３とを１つずつ組み合わせたヨウ化水素分解プロセスを何段にも積み上げた装置構成とし、ヨウ化水素（ＨＩ）供給器２０１から供給するヨウ化水素を繰り返し分解することでヨウ化水素分解率を限りなく１００％へ近づけて水素（Ｈ２）を製造することは可能である。しかし、このような装置を採用すると装置規模が非常に大きくなってしまう。これは多大なコストや設置スペースを必要とする他、ＨＩ分解器２０２への熱輸送系も規模が大きくなってしまう。ちなみに分解率を９０％以上にするためには理論上およそ９０段、９９％以上にするにはおよそ７００段のヨウ化水素分解プロセスを有する装置が必要である。
【特許文献１】特開２００５−２８９７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来、ＩＳ法ではヨウ化水素の分解率を改善するためにコバルト吸着法が考案されているが、分解率を９０％程度までに改善するためにはヨウ化水素分解プロセスを何段にも積み上げた装置が必要だった。
【００１０】
従って本発明は、従来のようにヨウ化水素分解器とヨウ素回収器とを組み合わせたプロセスを多段に積み上げた構成とすることなく高いヨウ化水素分解率を達成することが可能なヨウ化水素分解システムおよび水素製造システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明によるヨウ化水素分解システムは、ヨウ化水素を供給するヨウ化水素供給器と、このヨウ化水素供給器から供給されるヨウ化水素を分解するヨウ化水素分解ユニットから構成され、このヨウ化水素分解ユニットは、前記ヨウ化水素供給器から供給されるヨウ化水素をヨウ素と水素に分解するヨウ化水素分解器と、このヨウ化水素分解器で発生した前記ヨウ素、前記水素、及び未分解のヨウ化水素を含む混合ガスから前記ヨウ素を回収するヨウ素回収器と、前記水素と前記未分解のヨウ化水素を含む混合ガスの流路を前記ヨウ素回収器から前記ヨウ化水素分解器へ流入させるループ状の流路に切り替え前記混合ガスを前記ヨウ化水素分解器から前記ヨウ素回収器へ循環させる流路切替手段と、前記ループ状の流路内のガスを駆動させるガス駆動手段を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による水素製造システムは、水供給部と、ブンゼン反応を用いてヨウ素、二酸化硫黄、前記水供給部から供給される水からヨウ化水素と硫酸を生成した後に前記ヨウ化水素と前記硫酸を分離するブンゼン反応工程部と、前記ブンゼン反応工程部から供給される前記ヨウ化水素を分解するヨウ化水素分解ユニットと、前記ブンゼン反応工程部から供給される硫酸を酸素と二酸化硫黄に分解し二酸化硫黄を前記ブンゼン反応工程部へ供給する硫酸濃縮分解工程部から構成され、前記ヨウ化水素分解ユニットは、前記ブンゼン反応工程部から供給される前記ヨウ化水素をヨウ素と水素に分解するヨウ化水素分解器と、このヨウ化水素分解器が分解した前記ヨウ素、前記水素、及び未分解のヨウ化水素を含む混合ガスから前記ヨウ素を回収して前記ブンゼン反応工程部へ供給するヨウ素回収器と、前記水素と前記未分解のヨウ化水素を含む混合ガスの流路を前記ヨウ素回収器から前記ヨウ化水素分解器へ流入させるループ状の流路に切り替え前記混合ガスを前記ヨウ化水素分解器から前記ヨウ素回収器へ循環させる流路切替手段と、前記ループ状の流路内のガスを駆動させるガス駆動手段を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によるヨウ化水素分解方法は、ヨウ化水素分解器によってヨウ化水素をヨウ素と水素に分解してヨウ素、水素及び未分解のヨウ化水素の混合ガスとし、前記混合ガス中のヨウ素をヨウ素回収器によって回収するヨウ化水素分解方法であって、前記ヨウ素回収器によってヨウ素を回収された前記混合ガスを再度前記ヨウ化水素分解器に流入させて前記ヨウ化水素分解器と前記ヨウ素回収器とを循環させ、前記ヨウ化水素を繰り返し分解することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＨＩ分解システムおよび熱化学水素製造システムによれば、ＨＩ分解器とＩ２回収器とを組み合わせたヨウ化水素分解プロセスを従来のように多段に積み上げた構成とすることなく、高いヨウ化水素分解率を達成することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は実施例１によるヨウ化水素（ＨＩ）分解システムの概略を示すブロック図である。
【００１７】
本実施例による装置の構成について、以下説明する。
【００１８】
ヨウ化水素（ＨＩ）供給器１が配管Ｌ１を介してヨウ化水素（ＨＩ）分解ユニット１０１の三方切替弁１１に接続されている。
【００１９】
ＨＩ分解ユニット１０１は三方切替弁１１、三方切替弁１１と配管Ｌ２を介して接続されたヨウ化水素（ＨＩ）分解器２、ＨＩ分解器２と配管Ｌ３を介して接続されたヨウ素（Ｉ２）回収器３、Ｉ２回収器３と配管Ｌ４を介して接続された三方切替弁１２、三方切替弁１２に接続された配管Ｌ５、三方切替弁１１と三方切替弁１２を接続する配管Ｌ６、配管Ｌ６に設けられたポンプ５から構成されている。
【００２０】
ＨＩ分解器２は図示しない熱源によって加熱されてヨウ化水素（ＨＩ）を水素（Ｈ２）とヨウ素(Ｉ２)に分解するヨウ化水素（ＨＩ）分解手段である。
【００２１】
Ｉ２回収器３は温度スイング法を用いてガス中のヨウ素を触媒に吸着してガス中のヨウ素を除去する。触媒に吸着したヨウ素は触媒から脱離させて回収する。触媒にはヨウ素を吸着する反応と脱離する反応がある温度で逆転するような物質、例えばコバルトを用いる。
【００２２】
三方切替弁１２は配管Ｌ５を介して図示しないＨＩ分解ユニット１０１の後段に設けられるユニットと、配管Ｌ６を介して三方切替弁１１と接続されている。ポンプ５は配管Ｌ６内の流体を三方切替弁１２から三方切替弁１１の方向へ駆動させるように設けられたガス駆動手段である。また、制御部４は三方切替弁１１、１２と接続されており、三方切替弁１１、１２の開閉を制御する。
【００２３】
次に、本実施例による装置の作用について以下説明する。
【００２４】
ＨＩ供給器１は配管Ｌ１、三方切替弁１１、配管Ｌ２を介してＨＩ分解器２へヨウ化水素を供給する。このとき、三方切替弁１１の配管Ｌ１側、三方切替弁１２の配管Ｌ６側は閉塞されている。ＨＩ分解器２はヨウ化水素を加熱分解によってヨウ素と水素に分解する。ヨウ化水素加熱分解反応の分解率は４００℃で約２１％、更に高温にしても３０％には達しない程度であるから、ヨウ化水素加熱分解後も多くのヨウ化水素が未分解のまま残存する。
【００２５】
ＨＩ分解器２は配管Ｌ４を介してヨウ素、水素及び未分解のヨウ化水素の混合ガスをＩ２回収器３へ供給する。
【００２６】
Ｉ２回収器３は温度スイング法を用い、供給された混合ガスからヨウ素を触媒に吸着して除去する。水素とヨウ化水素の混合ガスは配管Ｌ４へ排出する。吸着したヨウ素は触媒から脱離させた後、配管Ｌ１１からＨＩ分解ユニット１０１外部へ排出する。
【００２７】
ここで制御部４が三方切替弁１２の配管Ｌ６側を開放、配管Ｌ５側を閉塞する。配管Ｌ４へ排出された水素とヨウ化水素の混合ガスは三方切替弁１２を介して配管Ｌ６へ流入し、三方切替弁１１と配管Ｌ６の接続部へ達する。ここで三方切替弁１１の配管Ｌ６側を開放、配管Ｌ１側を閉塞する。さらに、ポンプ５によって配管Ｌ６内のガスが駆動され、水素と未分解のヨウ化水素の混合ガスは三方切替弁１１、配管Ｌ２を介してＨＩ分解器２へ流入して再び加熱分解される。さらにＩ２回収器３によってヨウ素を分離された後、配管Ｌ６を介して再度ＨＩ分解器２へ流入する。
【００２８】
即ち、ガスの流路を三方切替弁１１、１２の開閉によって三方切替弁１１から三方切替弁１２までの区間内でループ状の流路に切り替え、ヨウ化水素を分解するサイクルを繰り返すことによってヨウ化水素分解率を高めることが可能となる。
【００２９】
三方切替弁１１、１２間のループ流路内でヨウ化水素分解サイクルを繰り返し行い、十分なヨウ化水素分解率を高めた後、三方切替弁１２の配管Ｌ５側を開放、配管Ｌ１２側を閉塞して三方切替弁１１、１２間のループ状の流路から切り替え、配管Ｌ５を介して図示しない後段のユニットへ水素または水素とヨウ化水素の混合ガスを供給する。後段のユニットへ混合ガスまたは水素を供給した後、制御部４は三方切替弁１１の配管Ｌ１側を開放、配管Ｌ１１側を閉塞し、ＨＩ供給器１からＨＩ分解器２へヨウ化水素を供給される。
【００３０】
なお、三方切替弁１１、１２間のループ状の流路からの切り替えにあたっては、所定の分解サイクル数を設定する、ループ状の流路内に図示しないガス濃度計を設けて所定のヨウ化水素分解率を設定するなどして判定することが考えられる。
【００３１】
本実施例によれば、ＨＩ分解器２とＩ２回収器３とを組み合わせたプロセスを１段のみ有するシステムにおいて、ヨウ化水素をＨＩ分解器２で加熱分解して生成されたヨウ素、水素、及び未分解のヨウ化水素の混合ガスからＩ２回収器３でヨウ素を除去し、その後にガス流路をループ状の流路に切り替えて再びＨＩ分解器２へ流入させることによってヨウ化水素の加熱分解を繰り返し行うことができ、高いヨウ化水素分解率を達成することが可能である。
【実施例２】
【００３２】
図２は実施例２によるＨＩ分解システムの概略を示すブロック図である。
【００３３】
本実施例による装置の構成について、以下説明する。なお、実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３４】
本実施例においては、配管Ｌ１に弁１３が設けられており、配管Ｌ１、Ｌ２、Ｌ６はそれぞれエゼクター６に接続されている。エゼクター６に関して、配管Ｌ１側がノズル、配管Ｌ２側がデフューザ、配管Ｌ６側がドレンとなっている。
【００３５】
この装置の作用について以下説明する。
【００３６】
弁１３を開放、三方切替弁１２の配管Ｌ５側を閉塞、配管Ｌ６側を開放した状態でＨＩ供給器１がヨウ化水素を供給すると、ヨウ化水素はエゼクター６、ＨＩ分解器２、Ｉ２回収器３を通過した後に配管Ｌ６へ流入し、エゼクター６のドレン側に達する。
【００３７】
ループ状の流路内のガスは、ＨＩ分解器２で加熱分解された後にＩ２回収器３においてヨウ素を除去されるため圧力が低下する。例えばヨウ化水素分解率が１００％に達してヨウ素を全て除去した場合、圧力はＨＩ供給器から供給された時点の半分まで低下する。よって、配管Ｌ６からエゼクター６のドレン側に達したガスはＨＩ供給器１から供給されるガスよりも圧力が低くなっている。
【００３８】
ＨＩ供給器１がさらにヨウ化水素を供給すると、エゼクター６の駆動ガスとなるヨウ化水素はドレンのガスより高圧であるためエゼクター効果が発生し、ヨウ化水素が吸いだされて配管Ｌ２へ流入する。このようにエゼクター６のエゼクター効果によりループ状の流路内のガスを駆動させることができる。
【００３９】
配管Ｌ５から後段のユニットへ水素を供給するときは三方切替弁１２の配管Ｌ６側を閉塞、Ｌ５側を開放するとともに弁１３を閉塞する。
【００４０】
また、三方切替弁１１に代えてエゼクター６を配置するものとして説明したが、ジェットポンプなどを用いることも可能である。
【００４１】
本実施例のＨＩ分解システムによれば、実施例１の効果に加えて、ループ状の流路内にヨウ化水素を補充することによりループ状の流路内のガスの圧力低下によって生じる差圧を抑制することができる。
【実施例３】
【００４２】
図３は本実施例によるＨＩ分解システムの概略を示すブロック図である。本実施例のＨＩ分解システムにおいては、ＨＩ分解ユニット１０１内に２つのＩ２回収器３ａ、３ｂが並列に配置されており、このＩ２回収器３ａ、３ｂとＨＩ分解器２との流路の接続を切り替える三方切替弁２１、及びＩ２回収器３ａ、３ｂと三方切替弁１２との流路の接続を切り替える三方切替弁２２が設けられている。
【００４３】
本実施例による装置の構成について、以下説明する。なお、実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４４】
ＨＩ分解器２は配管Ｌ３を介して三方切替弁２１に接続されており、この三方切替弁２１は配管Ｌ２１を介してＩ２回収器３ａに、配管Ｌ２２を介してＩ２回収器３ｂに接続されている。
【００４５】
また、Ｉ２回収器３ａは配管Ｌ２３を介して、Ｉ２回収器３ｂは配管Ｌ２４を介して三方切替弁２２に接続されており、この三方切替弁２２は配管Ｌ４を介して三方切替弁１２と接続されている。
【００４６】
本実施例の作用について以下説明する。
【００４７】
三方切替弁２１の配管Ｌ２２側を、三方切替弁２２のＬ２４側を閉塞し、配管Ｌ３、三方切替弁２１、配管Ｌ２１を介してＨＩ分解器２からＩ２回収器３ａへヨウ素、水素、未分解のヨウ化水素の混合ガスを供給する。Ｉ２回収器３ａは混合ガス中のヨウ素を触媒に吸着させ、水素とヨウ化水素の混合ガスを配管Ｌ２３へ排出する。
【００４８】
Ｉ２回収器３ａが所定量、例えば触媒吸着限界量のヨウ素を吸着したら、三方切替弁２１の配管Ｌ２２側を開放、配管Ｌ２１側を閉塞し、三方切替弁２２の配管Ｌ２４側を開放、配管Ｌ２３側を閉塞し、Ｉ２回収器３ａのヨウ素脱離を開始するとともに、Ｉ２回収器３ｂがＨＩ分解器２から供給される混合ガス中のヨウ素吸着を開始する。Ｉ２回収器３ｂが所定量のヨウ素を吸着したら、三方切替弁２１の配管Ｌ２１側を開放、配管Ｌ２２側を閉塞し、三方切替弁２２の配管Ｌ２３側を開放、配管Ｌ２４側を閉塞し、Ｉ２回収器３ｂのヨウ素脱離及びＩ２回収器３ａのヨウ素吸着を開始する。
【００４９】
このように温度スイング法を用いたＩ２回収器を複数並列に配置し、ヨウ素吸着と脱離を切り替えながら運転させてヨウ素の除去を連続的に行うことにより、ヨウ化水素分解を連続的に行うことが可能となる。
【００５０】
なお、本実施例においては２つのＩ２回収器を並列配置したものとして説明したが、３つ以上のＩ２回収器を並列配置することも可能である。
【実施例４】
【００５１】
図４は本実施例によるＨＩ分解システムの構成を示すブロック図である。本実施例のＨＩ分解システムにおいては、ＨＩ分解ユニット１０１ａ、１０１ｂが並列に配置されている。
【００５２】
本実施例による装置の構成について、以下説明する。なお、実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５３】
ＨＩ供給器１が配管Ｌ３１を介してＨＩ分解ユニット１０１ａの三方切替弁１１ａ、ＨＩ分解ユニット１０１ｂの三方切替弁１１ｂと接続され、また、ＨＩ分解ユニット１０１ａの三方切替弁１２ａ、ＨＩ分解ユニット１０１ｂの三方切替弁１２ｂは、それぞれ配管Ｌ３５を介して後段のユニットへ接続されている。後段のユニットとしては、例えば水素貯蔵タンクや水素を原料とした発電装置などが考えられる。
【００５４】
本実施例の作用について以下説明する。
【００５５】
ＨＩ供給器１は配管Ｌ３１を介してＨＩ分解ユニット１０１ａ、１０１ｂそれぞれにヨウ化水素を供給する。ＨＩ分解ユニット１０１ａ、１０１ｂは、それぞれが水素と未分解のヨウ化水素の混合ガスの流路をループ状の流路への切り替えを行いヨウ化水素の分解を行う。
【００５６】
ＨＩ分解ユニット１０１ａは、ヨウ化水素分解が完了したら三方切替弁１２ａを切り替え、配管Ｌ３５を介して後段のユニットへ水素を供給する。この時、ＨＩ分解ユニット１０１ｂのヨウ化水素分解が完了していても三方切替弁１２ｂは切り替えず、ＨＩ分解ユニット１０１ｂから後段のユニットへ水素供給を行わない。
【００５７】
ＨＩ分解ユニット１０１ａが後段のユニットへの水素供給を完了したら三方切替弁１１ａ、１２ａを切り替え、ＨＩ供給器１からＨＩ分解ユニット１０１ａにヨウ化水素を供給し、ＨＩ分解ユニット１０１ａはヨウ化水素分解を開始する。併せて、三方切替弁１２ｂを切り替えてＨＩ分解ユニット１０１ｂから後段のユニットへの水素の供給を行う。
【００５８】
さらにＨＩ分解ユニット１０１ｂが後段のユニットへの水素供給を完了したら三方切替弁１１ｂ、１２ｂを切り替え、ＨＩ供給器１からＨＩ分解ユニット１０１ｂにヨウ化水素を供給し、ＨＩ分解ユニット１０１ｂはヨウ化水素分解を開始する。併せて、三方切替弁１２ａを切り替えてＨＩ分解ユニット１０１ａから後段のユニットへの水素の供給を行う。
【００５９】
このように２つのＨＩ分解ユニット１０１ａ、１０１ｂを並列に配置し、ヨウ化水素分解と後段のユニットへの水素供給を相互に切り替えながら運転させることにより、実施例１の効果に加えて後段のユニットへ水素を連続的に供給することが可能となる。
【００６０】
また、ＨＩ分解ユニットのメンテナンスを行う際、一方のメンテナンスを行っている間でも他方は運転可能であるから、完全に運転を停止させることなくメンテナンスを行うことが可能である。
【００６１】
なお、本実施例においては２つのＨＩ分解ユニットを並列に配置するものとして説明したが、３つ以上のＨＩ分解ユニットを並列配置することも可能であり、その場合はＨＩ分解ユニットのメンテナンス時であっても後段のユニットへ水素を連続的に供給することが可能である。
【実施例５】
【００６２】
図５は本実施例による水素製造システムの構成を示すブロック図である。なお、実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６３】
本実施例による水素製造システムの構成について以下説明する。
【００６４】
本実施例による水素製造システムは水供給部５１、ブンゼン反応工程部６０、ＨＩ分解工程部７０、硫酸分解工程部８０から構成されている。
【００６５】
水供給部５１はブンゼン反応工程部６０に水を供給する。
【００６６】
ブンゼン反応工程部６０はブンゼン反応器６１、二相分離器６２から構成される。ブンゼン反応器６１はブンゼン反応を用いて水、ヨウ素、二酸化硫黄からヨウ化水素と硫酸を生成する。二相分離器６２は、比重の相違を用いてヨウ化水素と硫酸を分離する。
【００６７】
ＨＩ分解工程部７０はＨＩ分解ユニット１０１、ＨＩ回収器７１から構成される。ＨＩ分解ユニット１０１はヨウ化水素を分解してヨウ素と水素に分離する。ＨＩ回収器７１はＨＩ分解ユニット１０１が分解しきれなかったヨウ化水素を回収する。
【００６８】
硫酸分解工程部８０は硫酸分解器８１、三酸化硫黄分解器８２、二酸化硫黄回収器８３から構成される。硫酸分解器８１は硫酸を三酸化硫黄と水に加熱分解する。三酸化硫黄分解器８２は三酸化硫黄を二酸化硫黄と酸素に加熱分解する。二酸化硫黄回収器１５は二酸化硫黄と酸素を分離し二酸化硫黄を回収する。
【００６９】
本実施例による水素製造システムの作用について以下説明する。
【００７０】
水供給部５１は配管Ｌ５１を介してブンゼン反応工程部６０のブンゼン反応器６１に水を供給する。
【００７１】
ブンゼン反応器６１は生成したヨウ化水素と硫酸を二相分離器６２へ供給する。二相分離器６２は、分離したヨウ化水素は配管Ｌ６２を介してＨＩ分解工程部７０へ、硫酸は配管Ｌ６３を介して硫酸分解工程部８０へ供給する。また、ブンゼン反応器６１で未反応のまま二相分離器６２へ供給された水、ヨウ素、二酸化硫黄は配管Ｌ６４を介してブンゼン反応器６１へ供給する。
【００７２】
ＨＩ分解工程部７０へ供給されたヨウ化水素はＨＩ分解ユニット１０１で水素、ヨウ素に分解される。Ｉ２回収器３が回収したヨウ素は、配管Ｌ５を介してブンゼン反応器６１へ供給される。ＨＩ分解ユニット１０１が生成した水素は配管Ｌ５を介してＨＩ回収器７１に供給される。ＨＩ回収器７１は回収したヨウ化水素は配管Ｌ７１を介してＨＩ分解器２へ、水素は配管Ｌ７２を介して後段のユニットへ供給する。
【００７３】
硫酸分解工程部８０へ供給された硫酸は硫酸分解器８１によって三酸化硫黄と水に分解される。硫酸分解器８１は三酸化硫黄と水とを配管Ｌ８１を介して三酸化硫黄分解器８２へ供給する。三酸化硫黄分解器８４は分解生成した二酸化硫黄と酸素とを配管Ｌ８２を介して二酸化硫黄回収器８３へ供給する。二酸化硫黄回収器８３は、酸素は配管Ｌ８３を介して後段のユニットへ、二酸化硫黄は配管Ｌ８４を介してブンゼン反応器６１へ供給する。
【００７４】
このような構成により、ヨウ化水素分解工程部７０の規模を拡大することなく高いヨウ化水素分解率を達成し、水素製造効率を改善することができる。
【００７５】
以上本発明の実施例１〜５について図を参照して説明してきたが、実施例１〜５において、流路の切り替えを三方弁で行うものとして示したが、各々の配管に弁を配置して切り替え制御することも可能である。また、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施例１〜５を組み合わせ、またいろいろの変形を採ることができる。当業者にあっては、具体的な実施例において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種種の変形・変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施例１によるＨＩ分解システムの概略を示すブロック図。
【図２】実施例２によるＨＩ分解システムの概略を示すブロック図。
【図３】実施例３によるＨＩ分解システムの概略を示すブロック図。
【図４】実施例４によるＨＩ分解システムの概略を示すブロック図。
【図５】実施例５による水素製造システムの概略を示すブロック図。
【図６】従来のＨＩ分解装置の概略を示すブロック図。
【符号の説明】
【００７７】
１、２０１  ＨＩ（ヨウ化水素）供給器
２、２ａ、２ｂ、２０２  ＨＩ（ヨウ化水素）分解器
３、３ａ、３ｂ、２０３  Ｉ２（ヨウ素）回収器３
４  制御部
５、５ａ、５ｂ  ポンプ
６  エゼクター
１１、１１ａ、１１ｂ、１２、１２ａ、１２ｂ、２１、２２  三方切替弁
１３  弁
１０１、１０１ａ、１０１ｂ  ＨＩ（ヨウ化水素）分解ユニット
５１  水供給部
６０  ブンゼン反応工程部
６１  ブンゼン反応器
６２  二相分離器
７０  ＨＩ（ヨウ化水素）分解工程部
７１  ＨＩ（ヨウ化水素）回収器
８０  硫酸分解工程部
８１  硫酸分解器
８２  三酸化硫黄分解器
８３  二酸化硫黄回収器
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ３、Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ４、Ｌ４ａ、Ｌ４ｂ、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ１１、Ｌ１１ａ、Ｌ１１ｂ、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４、Ｌ３１、Ｌ３５、Ｌ５１、Ｌ６１、Ｌ６２、Ｌ６３、Ｌ６４、Ｌ７１、Ｌ７２、Ｌ８１、Ｌ８２、Ｌ８３、Ｌ８４  配管 
【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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