(57)【要約】【課題】ヨウ化水素と硫酸が反応し副生成物として生成された硫化水素と硫黄を二酸化硫黄とし、ヨウ素と共にブンゼン反応に利用して水素製造効率を向上させる。【解決手段】熱化学的水素製造装置は、ヨウ素１４、二酸化硫黄１５及び水１１を熱化学的に分解してヨウ化水素１６及び硫酸１７が生成されるブンゼン反応器３と、精製されたヨウ化水素１６からヨウ素１４を分離するＨＩ蒸留器４と、ヨウ素１４が分離されたヨウ化水素１６を水素１２及びヨウ素１４に分解するＨＩ分解器５と、精製された硫酸１７を三酸化硫黄２２及び水１１に分解する硫酸分解器１と、分解された三酸化硫黄２２を二酸化硫黄１５及び酸素１３に分解する三酸化硫黄分解器２と、硫酸１７を主成分とする相に酸素１３を添加し所定温度に制御する酸素添加手段２５と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨウ素、二酸化硫黄及び水を熱化学的に分解してヨウ化水素及び硫酸が生成され、さらにこの生成されたヨウ化水素及び硫酸が分離されるブンゼン反応器と、
この分離されたヨウ化水素から不純物である硫酸を除去するヨウ化水素精製器と、
この精製されたヨウ化水素からヨウ素を分離するヨウ化水素蒸留器と、
このヨウ素が分離されたヨウ化水素を水素及びヨウ素に分解するヨウ化水素分解器と、
前記分離された硫酸から不純物であるヨウ化水素及びヨウ素の少なくとも一方を除去する硫酸相精製器と、
この精製された硫酸を三酸化硫黄及び水に分解する硫酸分解器と、
この分解された三酸化硫黄を二酸化硫黄及び酸素に分解する三酸化硫黄分解器と、
前記硫酸を主成分とする相に酸素を添加し所要の温度に制御する酸素添加手段と、
を有することを特徴とする熱化学的水素製造装置。
【請求項２】
前記酸素添加手段は、前記硫酸を主成分とする相に酸素を添加し温度を１２０℃以上に制御してなること、を特徴とする請求項１記載の熱化学的水素製造装置。
【請求項３】
前記酸素添加手段は、前記酸素を添加して生成された二酸化硫黄が、前記二酸化硫黄及びヨウ素が反応する相に導入されてなること、を特徴とする請求項１又は２記載の熱化学的水素製造装置。
【請求項４】
前記酸素添加手段の上流側に、前記硫酸を主成分とする相を硫黄及び硫酸に分離し、この分離した硫黄に酸素を添加する硫酸相硫黄ろ過器を具備すること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱化学的水素製造装置。
【請求項５】
ヨウ素、二酸化硫黄及び水を熱化学的に分解してヨウ化水素及び硫酸が生成され、さらにこの生成されたヨウ化水素及び硫酸が分離されるブンゼン反応器と、
この分離されたヨウ化水素から不純物である硫酸を除去するヨウ化水素精製器と、
この精製されたヨウ化水素からヨウ素を分離するヨウ化水素蒸留器と、
このヨウ素が分離されたヨウ化水素を水素及びヨウ素に分解するヨウ化水素分解器と、
前記分離された硫酸から不純物であるヨウ化水素及びヨウ素の少なくとも一方を除去する硫酸相精製器と、
この精製された硫酸を三酸化硫黄及び水に分解する硫酸分解器と、
前記ヨウ化水素を主成分とする相に酸素を添加し所要の温度に制御する酸素添加手段と、
を有することを特徴とする熱化学的水素製造装置。
【請求項６】
前記酸素添加手段は、前記ヨウ化水素を主成分とする相に酸素を添加し温度を１２０℃以上に制御してなること、を特徴とする請求項５記載の熱化学的水素製造装置。
【請求項７】
前記酸素添加手段は、前記酸素を添加して生成された二酸化硫黄を、前記二酸化硫黄及びヨウ素が反応する相に導入されてなること、を特徴とする請求項５又は６記載の熱化学的水素製造装置。
【請求項８】
前記酸素添加手段の上流側に、前記ヨウ化水素を主成分とする相から硫黄を分離し、この分離した硫黄に酸素を添加するヨウ化水素相硫黄ろ過器を具備すること、を特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の熱化学的水素製造装置。
【請求項９】
前記酸素添加手段は、前記ヨウ化水素を主成分とする相に酸素を添加し温度を８０℃以下に制御してなること、を特徴とする請求項５記載の熱化学的水素製造装置。
【請求項１０】
ブンゼン反応器においてヨウ素、二酸化硫黄及び水を熱化学的に分解してヨウ化水素及び硫酸が生成され、さらにこの生成されたヨウ化水素及び硫酸が分離されるステップと、
この分離されたヨウ化水素がヨウ化水素精製器に導入され不純物である硫酸が除去されるステップと、
この精製されたヨウ化水素がヨウ化水素蒸留器に導入されヨウ素が分離されるステップと、
このヨウ素が分離されたヨウ化水素がヨウ化水素分解器に導入され水素及びヨウ素に分解されるステップと、
前記分離された硫酸が硫酸相精製器に導入され不純物であるヨウ化水素及びヨウ素の少なくとも一方が除去されるステップと、
この精製された硫酸が硫酸分解器に導入され三酸化硫黄及び水に分解されるステップと、
この分解された三酸化硫黄が三酸化硫黄分解器に導入され二酸化硫黄及び酸素に分解するステップと、
前記硫酸を主成分とする相に酸素を添加し所定温度に制御するステップと、
を有することを特徴とする熱化学的水素製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱化学的に水素を製造する熱化学水素製造装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
未来社会の１つのビジョンとして水素をエネルギー媒体とした水素エネルギー社会の実現が注目されており、いくつかの有力な水素製造方法が知られている。
【０００３】
いくつかの水素製造方法のうち、熱化学水素製造プロセスであるＩＳ法（Ｉｏｄｉｎｅ-Ｓｕｌｆｕｒ法：ヨウ素と硫酸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、ＳＩ法とも言われている。）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このＳＩ法は、水及び発電所等から得られた９００℃程度の熱を供給することにより、主に３つの工程（ブンゼン反応工程、ヨウ化水素濃縮分解工程、硫酸濃縮分解工程）による内部循環を経て水を水素と酸素へと変換するものである。このＳＩ法は、熱源として高温ガス炉等が用いられる。
【０００５】
上記のブンゼン反応工程において、水、ヨウ素、二酸化硫黄は、熱化学プロセスを経由してヨウ化水素（ＨＩ）及び硫酸に変えられる。次に、ヨウ化水素濃縮分解工程において、前工程で生成されたヨウ化水素は加熱することにより、水素及びヨウ素へ分解される。この分解したヨウ素はブンゼン反応工程へ循環され、未分解物はヨウ化水素濃縮等へ再循環される。水素は製品として取り出す。
【０００６】
次に、硫酸濃縮分解工程において、上記のブンゼン反応工程において生成された一方の硫酸は、やはり加熱することにより酸素、水、二酸化硫黄に分解される。この分解した二酸化硫黄はブンゼン反応工程へ循環され、未分解物は硫酸濃縮等へ再循環される。酸素は製品として取り出される。
【０００７】
しかし、このＳＩ法において、ブンゼン反応により再生されたヨウ化水素と硫酸が反応し硫化水素や硫黄となり、ヨウ化水素が減少し水素製造効率を低下させる主たる原因となっている。このため、ヨウ化水素と硫酸の反応を抑制するためにヨウ化水素と硫酸の分離を速やかに行う方法が提案されている（非特許文献１）。
【特許文献１】特公平４−３８６８１号公報
【非特許文献１】Ｊ．Ｈ．Ｎｏｒｍａｎ  ｅｔ  ａｌ．，ＧＡ−Ａ  １６７１３，１９８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の熱化学水素製造装置及びその方法においては、二酸化硫黄と水とヨウ素によるブンゼン反応によりヨウ化水素と硫酸を生成し、ヨウ化水素を熱分解し水素を製造している。
【０００９】
しかし、このブンゼン反応により生成されたヨウ化水素と硫酸とが反応し硫化水素や硫黄となり、ヨウ化水素を減少させ水素製造効率を低下させる主たる原因となっている、という課題があった。
【００１０】
すなわち、ＳＩ法において、以下の（１）式及び（２）式が示すように、ヨウ化水素と硫酸が反応し、副生成物として硫化水素と硫黄が生成される。この生成された硫化水素と硫黄が原因となってヨウ化水素を減少させ、水素の製造効率を低下させている。
Ｈ２ＳＯ４＋８ＨＩ→４Ｉ２＋４Ｈ２Ｏ＋Ｈ２Ｓ                    （１）
Ｈ２ＳＯ４＋６ＨＩ→３Ｉ２＋４Ｈ２Ｏ＋Ｓ                        （２）
【００１１】
また、以下の（３）式が示すように、ブンゼン反応においては、硫酸とヨウ化水素が同時に生成されるので、この副反応を完全に抑制することは困難である。この生成された硫化水素と硫黄を効率よく二酸化硫黄とし、ヨウ素と共にブンゼン反応に利用することが課題であった。
ＳＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋Ｉ２→  ２ＨＩ＋Ｈ２ＳＯ４                    （３）
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ＳＩ法において、ヨウ化水素と硫酸が反応し副生成物として生成された硫化水素と硫黄を二酸化硫黄とし、ヨウ素と共にブンゼン反応に利用することにより、水素製造効率を向上させることができる熱化学水素製造装置及びその方法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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の熱化学水素製造装置においては、ヨウ素、二酸化硫黄及び水を熱化学的に分解してヨウ化水素及び硫酸が生成され、さらにこの生成されたヨウ化水素及び硫酸が分離されるブンゼン反応器と、この分離されたヨウ化水素から不純物である硫酸を除去するヨウ化水素精製器と、この精製されたヨウ化水素からヨウ素を分離するヨウ化水素蒸留器と、このヨウ素が分離されたヨウ化水素を水素及びヨウ素に分解するヨウ化水素分解器と、前記分離された硫酸から不純物であるヨウ化水素及びヨウ素の少なくとも一方を除去する硫酸相精製器と、この精製された硫酸を三酸化硫黄及び水に分解する硫酸分解器と、この分解された三酸化硫黄を二酸化硫黄及び酸素に分解する三酸化硫黄分解器と、前記硫酸を主成分とする相に酸素を添加し所要の温度に制御する酸素添加手段と、を有すること特徴とするものである。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の熱化学水素製造装置においては、ヨウ素、二酸化硫黄及び水を熱化学的に分解してヨウ化水素及び硫酸が生成され、さらにこの生成されたヨウ化水素及び硫酸が分離されるブンゼン反応器と、この分離されたヨウ化水素から不純物である硫酸を除去するヨウ化水素精製器と、この精製されたヨウ化水素からヨウ素を分離するヨウ化水素蒸留器と、このヨウ素が分離されたヨウ化水素を水素及びヨウ素に分解するヨウ化水素分解器と、前記分離された硫酸から不純物であるヨウ化水素及びヨウ素の少なくとも一方を除去する硫酸相精製器と、この精製された硫酸を三酸化硫黄及び水に分解する硫酸分解器と、前記ヨウ化水素を主成分とする相に酸素を添加し所要の温度に制御する酸素添加手段と、を有することを特徴とするものである。
【００１５】
また、上記目的を達成するため、本発明の熱化学水素製造方法においては、ブンゼン反応器においてヨウ素、二酸化硫黄及び水を熱化学的に分解してヨウ化水素及び硫酸が生成され、さらにこの生成されたヨウ化水素及び硫酸が分離されるステップと、この分離されたヨウ化水素がヨウ化水素精製器に導入され不純物である硫酸が除去されるステップと、この精製されたヨウ化水素がヨウ化水素蒸留器に導入されヨウ素が分離されるステップと、このヨウ素が分離されたヨウ化水素がヨウ化水素分解器に導入され水素及びヨウ素に分解されるステップと、前記分離された硫酸が硫酸相精製器に導入され不純物であるヨウ化水素及びヨウ素の少なくとも一方が除去されるステップと、この精製された硫酸が硫酸分解器に導入され三酸化硫黄及び水に分解されるステップと、この分解された三酸化硫黄が三酸化硫黄分解器に導入され二酸化硫黄及び酸素に分解するステップと、前記硫酸を主成分とする相に酸素を添加し所定温度に制御するステップと、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の熱化学水素製造装置及びその方法によれば、ヨウ化水素と硫酸とが反応し副生成物として生成された硫化水素や硫黄を二酸化硫黄とし、ヨウ素と共にブンゼン反応に利用することにより、水素製造効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る熱化学水素製造装置及びその方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施の形態の熱化学水素製造装置を示す構成図である。
【００１９】
本図に示すように、ＳＩ法による熱化学的水素製造法は、主に３つの工程、すなわち、ブンゼン反応工程１８、ヨウ化水素（ＨＩ）濃縮分解工程１９及び硫酸濃縮分解工程２０から構成される。上記それぞれの工程において、これらの主反応とこれを補助する反応が存在する。
【００２０】
まず、ブンゼン反応工程１８について説明する。ヨウ素（Ｉ２）１４、二酸化硫黄（ＳＯ２）１５、水（H２Ｏ）１１がブンゼン反応器３に供給される。このブンゼン反応器３において、ブンゼン反応と呼ばれる熱化学反応を発生させ、ヨウ化水素（ＨＩ）１６及び硫酸（H２ＳＯ４）１７が生成される。
【００２１】
また、上記ブンゼン反応器３において、この生成されたヨウ化水素１６及び硫酸１７は、比重の相違により、ヨウ化水素１６と硫酸１７とに分離される。この分離された下相のヨウ化水素１６と硫酸１７とは、それぞれＨＩ濃縮分解工程１９及び硫酸濃縮分解工程２０へと送られる。未反応のヨウ素１４、二酸化硫黄１５及び水１１は、分離されて元のブンゼン反応容器３に戻される。
【００２２】
次に、ＨＩ濃縮分解工程１９について説明する。上記ブンゼン反応工程１８で分離されたヨウ化水素１６は水１１と共に、ＨＩ精製器７に送り込まれる。このＨＩ精製器７で分離され不純物となった硫酸１７はブンゼン反応器３にリサイクルされる。
【００２３】
上記の精製されたヨウ化水素１６は、ＨＩ蒸留器４経由してＨＩ分解器５に送り込まれる。このＨＩ蒸留器４では、ヨウ化水素１６とヨウ素１４が分離される。この分離されたヨウ素１４はブンゼン反応器３に再循環され、ヨウ化水素１６はＨＩ分解器５に導入される。このＨＩ分解器５では、加熱されてヨウ化水素１６は水素１２とヨウ素１４とに分解される。この加熱は、例えば、発電所から導かれた熱源により行われる。
【００２４】
次に、硫酸濃縮分解工程２０について説明する。上記ブンゼン反応工程１８で分離した上相の硫酸１７は水１１と共に、硫酸相精製器６に送り込まれる。この硫酸相精製器６で分離され不純物となったヨウ化水素１６やヨウ素１４はブンゼン反応器３にリサイクルされる。
【００２５】
この精製された硫酸１７は、硫酸分解器１に送り込まれる。この硫酸分解器１において、硫酸１７が加熱し分解されて、三酸化硫黄（ＳＯ３）２２や水１１が生成される。この分解された三酸化硫黄２２は、三酸化硫黄分解器２に導入される。この三酸化硫黄分解器２において、三酸化硫黄２２は、さらに加熱されて二酸化硫黄１５や酸素１３が生成される。
【００２６】
さらに、このＳＩ法による熱化学的水素製造装置は、上記硫酸１７を主成分とする相に酸素１３を添加し所定の温度である１２０℃以上に制御する酸素添加手段２５を具備している。この酸素添加手段２５については、後述する。
【００２７】
このように構成された本実施の形態において、以下の（４）式が示すように、上記硫酸分解器１の中では硫酸１７が分解され、水１１と三酸化硫黄２２が生成される。さらに、以下の（５）式が示すように、三酸化硫黄分解器２に導入され８５０℃まで加熱されて二酸化硫黄１５が生成される。
Ｈ２ＳＯ４→ＳＯ３＋Ｈ２Ｏ                                    （４）
ＳＯ３→ＳＯ２＋０．５Ｏ２                                    （５）
【００２８】
上述のようにして得られた二酸化硫黄１５は、二酸化硫黄供給ライン２ａを介してブンゼン反応容器３に導入される。水供給ライン２ｂからは水１１が供給される。また、ヨウ素供給ライン２ｃからはヨウ素１４がそれぞれ供給される。
【００２９】
上記ブンゼン反応容器３においては、上記の（３）式が示すように、これらの導入されたヨウ素１４等が反応して、ヨウ化水素１６と硫酸１７が生成される。ヨウ素１４を過剰に供給することにより、２相に分離し上相には硫酸１７を多く含み、下相にはヨウ化水素１６とヨウ素１４が多く含んでいる。未反応物は排気ライン２ｄを経由して排気される。
【００３０】
硫酸１７を多く含む上相は、硫酸相精製器６に供給される。この上相には少量のヨウ化水素１６が含まれるために、上記の（１）式及び（２）式が示すように、硫酸１７とヨウ化水素１６が反応し硫化水素２３と硫黄２４が生成される。
【００３１】
この硫酸相精製器６において、容器の温度を１２０℃以上に加熱し、さらに酸素供給ライン６ａから酸素１３を供給している。このように酸素１３を供給し加熱することにより、下記の（６）式が示すように、硫化水素（Ｈ２Ｓ）２３は二酸化硫黄（ＳＯ２）１５となる。
Ｈ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｓ＋Ｏ２→２ＳＯ２＋２Ｈ２Ｏ                      （６）
【００３２】
硫化水素（Ｈ２Ｓ）２３、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）１７及び酸素（Ｏ２）１３の反応について図２を用いて詳述する。図２は、本発明の第１の実施の形態の酸素、硫酸及び硫化水素の系における熱力学平衡計算結果を示すグラフである。
【００３３】
本図に、硫化水素（ＳＯ２）（○印）１ｍｏｌ、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）（−印）１ｍｏｌ及び酸素（Ｏ２）（□印）１ｍｏｌの系における熱力学平衡計算を行った結果を示す。温度が１２０℃以上になったときに、ＳＯ２（○印）が生成されていることが分かる。
【００３４】
なお、酸素１３を供給しないときの硫化水素（Ｈ２Ｓ）２３及び硫酸（Ｈ２ＳＯ４）１７の反応について、図３を用いて説明する。図３は、硫酸１７及び硫化水素２３の系における熱力学平衡計算結果を示すグラフである。この硫酸相精製容器６において、容器の温度を１２０℃以上に加熱し、酸素１３は供給していない。
【００３５】
本図に示した熱力学平衡値から分かるように、酸素１３を供給しないときは、硫黄（＋印）が残存している。この結果は、下記の（７）式からも確認することができる。
Ｈ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｓ→ＳＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋Ｓ                      （７）
【００３６】
上述の反応で生成された二酸化硫黄１５はブンゼン反応器３に導入される。また、未反応の硫酸１７は硫酸分解器１に供給され、ヨウ化水素１６を生成する反応に用いられる。
【００３７】
本実施の形態によれば、硫酸１７を主成分とする相に酸素１３を添加し温度を１２０℃以上に制御することにより、副生成物として生成された硫化水素２３を二酸化硫黄１５に変えることができる。この二酸化硫黄１５をヨウ素１４と共にブンゼン反応器３に導入し熱化学的に水素を製造することにより、水素製造効率を向上させることができる。
【００３８】
次に、ヨウ化水素１６を主成分とする相に酸素１３を酸素供給ライン７ａを介して添加し温度を８０℃以下に制御する酸素添加手段２６について述べる。
【００３９】
上記ブンゼン反応器３において、生成されたヨウ化水素１６及び硫酸１７は、比重の相違により、ヨウ化水素１６と硫酸１７とに分離される。この分離されたヨウ化水素１６は、ＨＩ濃縮分解工程１９へと送られる。
【００４０】
すなわち、下相のヨウ化水素１６を主成分とする相は、ＨＩ精製器７に導入される。この下相には少量の硫酸１７が含まれるために、上記の（１）式及び（２）式が示すように、副生成物として硫化水素２３及び硫黄２４が生成される。この生成された硫化水素２３は水溶性であるので、ＨＩ蒸留器４へ移送され熱効率の低下の起因となるので酸素１３を供給し硫化水素２３を硫黄２４にするものである。
【００４１】
この硫酸（Ｈ２ＳＯ４）１７及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）２３の反応について、図４を用いて説明する。図４は、硫酸１７及び硫化水素２３の系における熱力学平衡計算結果を示すグラフである。
【００４２】
本図において、酸素（Ｏ２）（□印）１ｍｏｌ、硫化水素（Ｈ２Ｓ）１ｍｏｌの系において熱力学平衡計算を行った結果を示している。温度が８０℃以下では、硫化水素（Ｈ２Ｓ）が硫黄（Ｓ）（＋印）に変化していることが分かる。
【００４３】
本実施の形態によれば、硫化水素２３に酸素１３を供給して硫黄２４に変化することができる。この硫黄２４は溶解度が小さく容器内に沈殿し、ＨＩ蒸留器４への移送量を容易に低減することができる。かくして、ＨＩ蒸留器４へ移送され熱効率の低下の起因となる硫化水素２３を取り除くことにより、熱効率の向上を図ることができる。
【００４４】
次に、前記ヨウ化水素を主成分とする相に酸素を添加し温度を１２０℃以上に制御する酸素添加手段２７について述べる。
【００４５】
上記ブンゼン反応器３において、生成されたヨウ化水素１６及び硫酸１７は、比重の相違により、ヨウ化水素１６と硫酸１７とに分離される。この分離されたヨウ化水素１６は、ＨＩ濃縮分解工程１９へと送られる。
【００４６】
すなわち、下相のヨウ化水素１６を主成分とする相は、ＨＩ精製器７に導入される。この下相には少量の硫酸１７が含まれるために、上記の（１）式及び（２）式が示すように、副生成物として硫化水素２３及び硫黄２４が生成される。このヨウ化水素１６と硫酸１７が反応し硫化水素２３や硫黄２４となる。このために、ヨウ化水素１６が減少し水素製造効率を低下させる主たる原因となっている。
【００４７】
このＨＩ精製器７において、容器の温度を１２０℃以上に加熱し、さらに酸素供給ライン７ａから酸素１３を供給している。このように酸素１３を供給し加熱することにより、上記の（６）式が示すように、硫化水素（Ｈ２Ｓ）２３は二酸化硫黄（ＳＯ２）１５となる。
【００４８】
本実施の形態によれば、ＨＩ精製器７の温度を１２０℃以上とし酸素１３を供給することにより硫化水素２３は二酸化硫黄１５となる。この生成された二酸化硫黄１５はＨＩ精製器７からブンゼン反応器３に送られヨウ化水素１６を生成する反応に用いられ、水素製造効率の向上を図ることができる。
【００４９】
図５は、本発明の第２の実施の形態の熱化学水素製造装置を示す構成図である。本図は、図１の装置に硫酸相硫黄ろ過器８やヨウ化水素相硫黄ろ過器９を追加して設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００５０】
本図に示すように、ブンゼン反応器３で生成された硫酸１７が主成分である上相は硫酸相精製器６に導入される。上記の（２）式が示すように、この硫酸相に含まれるヨウ化水素１６は硫酸１７と反応し硫黄２４が生成される。この硫酸相精製器６の上流側に硫酸相硫黄ろ過器８が設置されている。この硫酸相硫黄ろ過器８には、酸素供給ライン８ａを介して酸素１３が導入されている。
【００５１】
このように構成された本実施の形態において、硫黄２４を含む上相は硫酸相硫黄ろ過器８に導入され、硫酸１７及び硫黄２４に分離される。この分離された硫酸１７は、硫酸分解器１内の硫酸相へ導入される。硫黄２４を含む成分は硫酸相硫黄ろ過器８内に貯溜される。この後に、酸素供給ライン８ａを介して酸素１３が導入される。この硫酸相硫黄ろ過器８において、硫黄２４と酸素１３が反応し二酸化硫黄１５に変化する。
【００５２】
次に、硫黄２４と酸素１３との反応について図６を用いて説明する。図６は、酸素と硫黄の系における熱力学平衡計算結果を示すグラフである。
【００５３】
本図に示すように、酸素（□印）１３が硫酸相硫黄ろ過器８に導入され、容器内の硫黄（△印）２４と反応し二酸化硫黄（○印）１５に変化している。硫黄（△印）１ｍｏｌと、酸素（□印）１ｍｏｌの系における熱力学平衡計算結果を示す。本図から明らかなように、二酸化硫黄（○印）が生成されていることが分る。
【００５４】
本実施の形態によれば、硫酸相硫黄ろ過器８において分離された硫黄２４に酸素１３が導入され、硫黄２４と酸素１３が反応し二酸化硫黄１５が生成される。この生成された二酸化硫黄１５は、ブンゼン反応器３に送られ、再びヨウ化水素１６の生成反応に用いられ、水素製造効率の向上を図ることができる。
【００５５】
次に、ヨウ化水素相硫黄ろ過器９について図５を用いて説明する。
【００５６】
上記ブンゼン反応器３において、生成されたヨウ化水素１６及び硫酸１７は、比重の相違により、ヨウ化水素１６と硫酸１７とに分離される。この分離されたヨウ化水素１６は、ＨＩ濃縮分解工程１９へと送られる。
【００５７】
すなわち、ブンゼン反応器３で生成されたヨウ化水素１６及びヨウ素１４が主成分である下相はＨＩ精製器７に送られる。上記の（２）式が示すように、この下相に含まれる硫酸１７はヨウ化水素１６と反応し硫黄２４が生成される。このために、ヨウ化水素１６が減少し水素製造効率を低下させる原因となっている。
【００５８】
このＨＩ精製器７の上流側にヨウ化水素相硫黄ろ過器９が設置される。このヨウ化水素相硫黄ろ過器９には、酸素供給ライン９ａを介して酸素１３が導入されている。
【００５９】
このように構成された本実施の形態において、硫黄２４を含む下相はヨウ化水素相硫黄ろ過器９に導入され、硫酸１７及び硫黄２４に分離される。この分離された硫酸１７は、硫酸分解器１内の硫酸相へ導入される。硫黄２４を含む成分はヨウ化水素相硫黄ろ過器９内に貯溜される。この後に、酸素供給ライン９ａを介して酸素１３が導入される。このヨウ化水素相硫黄ろ過器９において、硫黄２４と酸素１３が反応し二酸化硫黄１５に変化する。
【００６０】
本実施の形態によれば、ヨウ化水素相硫黄ろ過器９において分離された硫黄２４に酸素１３が導入され、硫黄２４と酸素１３が反応し二酸化硫黄１５が生成される。この生成された二酸化硫黄１５は、ブンゼン反応器３に送られ、再びヨウ化水素１６の生成反応に用いられ。すなわち、ヨウ化水素１６と硫酸１７の反応により生成された副生成物を効率よく二酸化硫黄１５とすることができるので、水素製造効率の向上を図ることができる。
【００６１】
さらに、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の各実施例を組み合わせて、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施の形態の熱化学水素製造装置を示す構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の酸素、硫酸及び硫化水素の系における熱力学平衡計算結果を示すグラフ。
【図３】硫酸及び硫化水素の系における熱力学平衡計算結果を示すグラフ。
【図４】硫酸及び硫化水素の系における熱力学平衡計算結果を示すグラフ。
【図５】本発明の第２の実施の形態の熱化学水素製造装置を示す構成図。
【図６】酸素と硫黄の系における熱力学平衡計算結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６３】
１…硫酸分解器、２…三酸化硫黄（ＳＯ３）分解器、２ａ…二酸化硫黄（ＳＯ２）供給ライン、２ｂ…水供給ライン、２ｃ…ヨウ素供給ライン、２ｄ…排気ライン、３…ブンゼン反応器、４…ＨＩ蒸留器、５…ＨＩ分解器、６…硫酸相精製器、６ａ,７ａ,８ａ,９ａ…酸素供給ライン、７…ＨＩ精製器、８…硫酸相硫黄ろ過器、９…ヨウ化水素相硫黄ろ過器、１１…水（Ｈ２Ｏ）、１２…水素（Ｈ２）、１３…酸素（Ｏ２）、１４…ヨウ素（Ｉ２）、１５…二酸化硫黄（ＳＯ２）、１６…ヨウ化水素（ＨＩ）、１７…硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、１８…ブンゼン反応工程、１９…ヨウ化水素（ＨＩ）濃縮分解工程、２０…硫酸濃縮分解工程、２２…三酸化硫黄（ＳＯ３）、２３…硫化水素（Ｈ２Ｓ）、２４…硫黄（Ｓ）、２５,２６,２７…酸素添加手段。
【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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