(57)【要約】【課題】改質ガス又はオフガス中の水蒸気を効率的に除去し、かつこのような水蒸気を有効に活用し、水素製造にあたっての効率を向上させるようにした水素製造装置及び水素製造方法を提供する。【解決手段】炭化水素と水を原料として水蒸気改質反応により水素を製造するスチームリフォーマ６と、水蒸気分離装置１７とを含み、水蒸気改質反応後得られる水蒸気を含むガスから、上記水蒸気分離装置１７で水蒸気を分離し、上記水蒸気分離装置１７により水蒸気の分離されているオフガスをスチームリフォーマで燃焼するように構成した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素と水を原料として水蒸気改質反応により水素を製造するスチームリフォーマと、水蒸気分離装置とを含み、水蒸気改質反応後得られる水蒸気を含むガスから、上記水蒸気分離装置で水蒸気を分離し、上記水蒸気分離装置により水蒸気の分離されているオフガスをスチームリフォーマで燃焼するように構成したことを特徴とする水素製造装置。
【請求項２】
上記水蒸気分離装置で分離した水蒸気を、改質される原料に添加するように構成したことを特徴とする請求項１の水素製造装置。
【請求項３】
上記水蒸気分離装置が膜分離装置であることを特徴とする請求項１又は２の水素製造装置。
【請求項４】
上記膜分離装置の水蒸気発生側に原料ガスを流通させ、原料ガスの加湿と加熱を同時に行なうようにしたことを特徴とする請求項３の水素製造装置。
【請求項５】
上記水蒸気分離装置の前段又は後段に上記水蒸気改質反応後得られる水蒸気を含むガスの冷却装置を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの水素製造装置。
【請求項６】
上記水蒸気分離装置を経たガスの後段に設けた冷却装置と、該冷却装置で凝結した水分を除去する装置とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの水素製造装置。
【請求項７】
炭化水素と水を原料として水素を製造するスチームリフォーマと、水蒸気分離装置とを含み、該水蒸気分離装置を経た改質ガスから水素を分離した後、得られるオフガスを上記スチームリフォーマで燃焼するように構成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの水素製造装置。
【請求項８】
上記スチームリフォーマが、水素のみを選択的に透過する水素透過膜を組込み高純度の水素を製造する水素分離型リフォーマであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの水素製造装置。
【請求項９】
原料と水をスチームリフォーマに供給し、水蒸気改質反応により水素を得ると共に、水蒸気改質反応後得られる水蒸気を含むガスを水蒸気分離装置に供給して、水蒸気を分離し、上記水蒸気分離装置により水蒸気の分離されているオフガスを上記スチームリフォーマに供給して燃焼させることを含むことを特徴とする水素製造方法。
【請求項１０】
上記水蒸気分離装置で分離した水蒸気を原料と共に、上記スチームリフォーマに供給することを特徴とする請求項９の水素製造方法。
【請求項１１】
上記水蒸気分離装置として膜分離装置を用い、膜分離装置の水蒸気発生側に原料ガスを流通させ、原料ガスの加湿と加熱を同時に行なうことを特徴とする請求項９又は１０のいずれかの水素製造方法。
【請求項１２】
上記水蒸気分離装置の前段又は後段に設けた冷却装置により、上記水蒸気改質反応後得られる水蒸気を含むガスを冷却するようにしたことを特徴とする請求項９〜１１のいずれかの水素製造方法。
【請求項１３】
上記水蒸気分離装置の後段に設けた冷却装置によって、該水蒸気分離装置を経たガスを冷却し、凝結した水分を除去することをさらに含むことを特徴とする請求項９〜１２のいずれかの水素製造方法。
【請求項１４】
原料と水をスチームリフォーマに供給し、水素を含む改質ガスを得ると共に、該改質ガスを水蒸気分離装置に供給して、水蒸気を分離し、さらに上記水素分離装置で水素を分離して排出されたオフガスを上記スチームリフォーマに供給して燃焼させることを含むことを特徴とする請求項９〜１３のいずれかの水素製造方法。
【請求項１５】
上記スチームリフォーマとして、水素のみを選択的に透過する水素透過膜を組込み高純度の水素を製造する水素分離型リフォーマを用い、該水素分離型リフォーマで得られるオフガスを、上記水蒸気分離装置に供給し、水蒸気を分離すること含むことを特徴とする請求項９〜１３のいずれかの水素製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素製造装置及び水素製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スチーム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等の炭化水素や含酸素炭化水素からなるガスを原料として水蒸気改質反応させ、発生した水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水及び未反応ガス等を含む改質ガスを水素分離装置に供給し、水素を分離製造する。ここで、水素分離装置とは、吸着剤を用いて圧力スイング法や温度スイング法により水素を分離する吸着分離装置や、水素のみを選択的に透過する水素分離膜を用いる膜分離装置などが利用できる。ここで、水素を分離除去したオフガスは、反応器の燃焼用バーナーに供給し、バーナーで燃焼することとしていた。
また、スチームリフォーマに水素分離膜を内蔵し、水素のみを選択的に分離するようにした水素分離型リフォーマがあり、該水素分離型リフォーマでは改質ガス中の水素がリフォーマ内で連続的に分離されるため、リフォーマからは高純度水素及びオフガスが排出される。水素分離膜としては、例えばパラジウム合金からなるものが利用されている。
オフガスは、リフォーマの燃焼用バーナーに供給し、このようなバーナーで燃焼し、リフォーマで必要な加熱源としていた。
【０００３】
しかし、オフガスに含まれる水分は、６０ｍｏｌ％に達する場合があり、単位体積あたりの発熱量を低下させ、燃焼を不安定にさせることがあった。
また、従来のスチームリフォーマは、水蒸気改質用の水蒸気を多量に必要とし、例えば、原料ガスに含有される炭化水素の炭素（Ｃ）のモル当り水蒸気（Ｓ）のモル量をＳ／Ｃ比で表すと、３程度である。このため、熱効率の観点からできるだけ水蒸気を削減するなどの改善が望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に対してなされたもので、改質ガス又はオフガス中の水蒸気を効率的に除去し、かつこのような水蒸気を有効に活用し、水素製造にあたっての効率を向上させるようにした水素製造装置及び水素製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る水素製造装置は、炭化水素と水を原料として水蒸気改質反応により水素を製造するスチームリフォーマと、水蒸気分離装置とを含み、水蒸気改質反応後得られる水蒸気を含むガスから、上記水蒸気分離装置で水蒸気を分離し、上記水蒸気分離装置により水蒸気の分離されているオフガスをスチームリフォーマで燃焼するように構成したことを特徴とする。
【０００６】
本発明では、水蒸気分離装置で分離した水蒸気を、改質される原料に添加するように構成することが好ましい。また、水蒸気分離装置は、膜分離装置とすることが好適である。さらに、該膜分離装置の水蒸気発生側に原料ガスを流通させ、原料ガスの加湿と加熱を同時に行なうことが好適である。
またさらに、上記水蒸気分離装置の前段又は後段に上記水蒸気改質反応後得られる水蒸気を含むガスの冷却装置を設けることが好適である。ここで、水蒸気分離装置を経たガスの後段に冷却装置を設け、この冷却装置で凝結した水分を除去する装置を設けることが好ましい。
【０００７】
また、本発明に係る水素製造装置は、その好適な実施の形態で、炭化水素と水を原料として水素を製造するスチームリフォーマと、水蒸気分離装置とを含み、該水蒸気分離装置を経た改質ガスから水素を分離した後、得られるオフガスを上記スチームリフォーマで燃焼するようにしている。
またさらに、上記スチームリフォーマとして、水素のみを選択的に透過する水素透過膜を組込み高純度の水素を製造する水素分離型リフォーマを採用することも本発明に含まれる。
【０００８】
本発明は、他の側面において、水素製造方法であり、該水素製造方法は、原料と水をスチームリフォーマに供給し、水蒸気改質反応により水素を得ると共に、水蒸気改質反応後得られる水蒸気を含むガスを水蒸気分離装置に供給して、水蒸気を分離し、上記水蒸気分離装置により水蒸気の分離されているオフガスを上記スチームリフォーマに供給して燃焼させることを含む。
【０００９】
このような水素製造方法では、水蒸気分離装置で分離した水蒸気を原料と共に、上記スチームリフォーマに供給することが好適である。さらに、上記水蒸気分離装置として膜分離装置を用い、膜分離装置の水蒸気発生側に原料ガスを流通させ、原料ガスの加湿と加熱を同時に行なうことが好適である。
またさらに、上記水蒸気分離装置の前段又は後段に設けた冷却装置により、上記水蒸気改質反応後得られる水蒸気を含むガスを冷却することが好適である。この場合、水蒸気分離装置の後段に設けた冷却装置によって、該水蒸気分離装置を経たガスを冷却し、凝結した水分を除去することをさらに含むことが好適である。
【００１０】
また、本発明に係る水素製造方法は、その好適な実施の形態で、原料と水をスチームリフォーマに供給し、水素を含む改質ガスを得ると共に、該改質ガスを水蒸気分離装置に供給して、水蒸気を分離し、さらに上記水素分離装置で水素を分離して排出されたオフガスを上記スチームリフォーマに供給して燃焼させることを含む。
【００１１】
またさらに、上記スチームリフォーマとして、水素のみを選択的に透過する水素透過膜を組込み高純度の水素を製造する水素分離型リフォーマを用い、該水素分離型リフォーマで得られるオフガスを、上記水蒸気分離装置に供給し、水蒸気を分離することも、本発明に係る水素製造方法の実施の形態に含まれる。
【００１２】
本明細書中、「水蒸気改質反応後得られる水蒸気を含むガス」とは、水素分離膜を組み込んでいないスチームリフォーマでは、水蒸気を含む「改質ガス」のことを意味する。このような「改質ガス」は、水素を分離していないので、水素を含む。「オフガス」は、このような「改質ガス」から水素を除去したガス、又は水素分離型リフォーマから排出されるオフガスのように、もともと水素を含まないガスの両方の概念に相当する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面に示した実施の形態を参照しながら、本発明に係る水素製造装置及び水素製造方法を説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る水素製造装置の一実施の形態についてその概要を示す。
この水素製造装置及びこれを用いて水素を製造する方法を、水素製造の流れを中心として説明する。
この水素製造装置では、原料ガス１を燃焼器２、ボイラ１８へ供給するガス３と、スチームリフォーマ６の改質触媒層４へ供給するガス５とに分割する。なお、原料ガス１は、天然ガス、都市ガス等の炭化水素が一般的である。もっとも、本発明の目的に反しない限りこれらに限定されるものではない。
【００１５】
スチームリフォーマ６は、ガス３と空気７の供給を受け、ガス３を燃焼させる。また、ガス５は、供給される水８に由来する水蒸気９と混合する。この混合ガス１０を改質触媒層４に導入する。改質触媒層４では以下の反応（１）〜（３）によって原料ガスが水素、一酸化炭素及び二酸化炭素に改質される。
ＣｎＨｍ  ＋  ｎＨ２Ｏ  ＝  ｎＣＯ    ＋  （ｎ＋ｍ／２）Ｈ２          （１）
ＣｎＨｍ  ＋  ２ｎＨ２Ｏ＝  ｎＣＯ２  ＋（２ｎ＋ｍ／２）Ｈ２        （２）
ＣｎＨｍ  ＋  ｎＣＯ２      ＝  ２ｎＣＯ    ＋  ｍ／２Ｈ２                            （３）
【００１６】
本実施の形態では、従来と異なり、改質ガスから水蒸気を分離した後、水素分離装置に供給して水素を分離する。すなわち、改質ガスは、空気７（一次空気）と熱交換器１５で熱交換し、空気７を加熱する。ここで、改質ガスは、約２００℃以下となる。その後、水蒸気分離装置１７で、水蒸気を分離する。
改質ガスは、水素分離装置１６に送られ、水素２２のみを分離した後、弁１１を経たガス３、上記空気７（一次空気）と同様、燃焼器２に供給される。ここで燃焼器に供給されるオフガス中の水蒸気は、予め水蒸気分離装置１７で水蒸気を除去しているので燃焼器２のバーナーによる燃焼効率を良好に保つことができる。
【００１７】
一方、ガス５は、水蒸気分離装置１７で、水蒸気が透過して来る側にスイープガスとして流す。これによって、ガス５を加湿することができる。水８は、ボイラ１８で加熱され水蒸気となって、ガス５に混合される。しかし、このように予め加湿しておくことにより、ボイラ１８の負担が軽減し、全体として熱効率が良くなる。本実施の形態から了解されるように、水蒸気分離装置１７は、水蒸気の分離を行うと同時に原料となるガス５の加湿を行うという優れた機能を発揮する。
【００１８】
さらに、この実施の形態では、燃焼器２からの燃焼排ガス１９を熱交換器２０に通し、ガス１０を加熱し、水蒸気改質反応における熱源のひとつとして燃焼排ガス１９を活用している。燃焼排ガス１９は、さらに、熱交換器２１で冷却水によって冷却した後、系外に排出される。
なお、都市ガス等のイオウ成分を含むものを原料として用いる場合には、予め図示しない脱硫器でイオウ成分を除去する。
【００１９】
水蒸気分離装置
ここで、上記水蒸気分離装置１７について、その一実施の形態を図２について説明する。
図２の実施の形態に係る水蒸気分離装置１７内には、後述するようにエレメント（水蒸気透過膜）が配設されており、該エレメントの表面は、混合物（液体又は気体）中の水分又は水蒸気を選択的に透過させる特性を有している。このため、スチームリフォーマ６から排出される改質ガスの中から、水蒸気のみが水蒸気分離装置１７内のエレメントを通過して分離される。
【００２０】
水蒸気分離装置１７の内部に設置されるエレメント（水蒸気透過膜）の構造には、中空型の円管、ハニカム構造、平板型等がある。本実施の形態は、円管型のエレメントを用いた水蒸気分離装置（膜分離装置）１７として実施している。
【００２１】
水蒸気分離装置１７は、供給した改質ガス（入口ガス）を、該改質ガス中に含まれる水蒸気（膜透過ガス）と、残りの可燃成分（空気、未反応炭化水素原料等）等とに分離する機能を有している。以下、図２（ａ）について説明を進める。この水蒸気分離装置１７は、ケーシング５１の内部に円筒状のエレメント（水蒸気透過膜）５２が設置された構成となっている。
ケーシング５１は、改質ガスを投入する入口ノズル５３と、スイープガスを投入するスイープガスノズル５４と、膜透過ガス及びスイープガスが流出する透過ガスノズル５５と、水蒸気を除去したオフガスが流出する出口ノズル５６とを備えた密閉容器である。
【００２２】
ケーシング５１の内部は、上下一対の仕切板５７、５８によって、スイープガス室５９、入口・出口ガス室６０及び透過ガス室６１の３つの空間に仕切られている。スイープガス室５９には、スイープガスノズル５４が開口し、入口・出口ガス室６０には、入口ノズル５３及び出口ノズル５６が開口し、さらに、透過ガス室６１には、透過ガスノズル５５が開口している。
なお、入口ノズル５３は、反応領域１１に連通し、改質ガスを導入し、出口ノズル５６は、出口ガス領域１２に開口して水蒸気を除去した改質ガスを流出させる。
【００２３】
エレメント５２は、一端がスイープガス室５９に開口し、かつ、他端が透過ガス室６１に開口するようにして、上下一対の仕切板５７、５８を貫通して複数設けている。このエレメント５２として、例えば、特許第１７００３８８号公報、特許第１７００３８９号公報、特許第２１１１５９３１号公報、特許第２８０８４７９号公報、特願平０８−１２８１８２号公報、特公平８−３２２９８号公報に記載されているシリカゲル膜等の無機分離膜が使用可能である。
これらに記載されているシリカゲル膜は、耐熱性や耐酸性があり、有機酸又は有機溶剤／水混合物からの水分離や、水蒸気を含むガス中から水蒸気を高性能で分離・除去することができる。
【００２４】
次に、水蒸気分離装置１７における水蒸気分離の作用を説明する。
原料及び水蒸気の供給を受けて、スチームリフォーマ６では、排出された改質ガスは、水蒸気分離装置１７の入口ガスとして、入口ノズル５３から入口・出口ガス室６０へ流れ込む。この改質ガス中に含まれている水蒸気は、出口ノズルへ向けて流れ出て行く過程で矢印６２［図２（ｂ）参照］のようにエレメント５２を透過し、エレメント５２の中空部５２ａに入り込む。この結果、改質ガスは、中空部５２ａ内の水蒸気（膜透過ガス）と、エレメント５２を透過しない水蒸気以外の他の成分（出口ガス）とに分離する。
【００２５】
このうち、可燃性ガス成分を含む水蒸気以外の出口ガス（膜非透過ガス）は、出口ノズル５６から下流側の出口ガス領域１２へ流出する。なお、水蒸気分離装置１７では、水蒸気が完全に除去されないことがあるので、出口ガスにはある程度の残存水蒸気が含まれている場合もある。この出口ガスは、図１について説明したように、燃焼器２に供給する。
【００２６】
一方、エレメント５２を透過した水蒸気は、スイープガスノズル５４から流入し、中空部５２ａを通って透過ガスノズル５５から流出するスイープガスの流れを推進力とし、このスイープガスと共に流出する。こうして分離した水蒸気及びスイープガスは、スチームリフォーマ６に供給される。図１について説明した通り、スイープガスとしてガス５を利用しており、ガス５は、加湿した状態で、スチームリフォーマ６に供給することができる。
なお、水蒸気分離装置１７に流す改質ガスとスイープガスとの量比は、都市ガスを原料として用いる場合、体積比で１．０  〜  ５．０が好適である。最終的に、スチームリフォーマ６に供給するガス１０のＳ／Ｃ（スチーム／カーボン）比は、モル比で１．５〜  ４．０の範囲である。
【００２７】
図３に、本発明に係る水素製造装置の他の実施の形態を示す。
この実施の形態では、水蒸気分離装置１７を経たオフガス１４を熱交換器２７で冷却水によって冷却し、気液分離タンク２８で凝結した水を排水として排出している。これによって、改質ガス１４から水分をさらに除去している。なお、図１と同一の構成・機能を有する要素は、図１と同一の符号で示している。
【００２８】
図４は、本発明に係る水素製造装置の他の実施の形態についてその概要を示す。
この水素製造装置及びこれを用いて水素を製造する方法を、水素製造の流れを中心として説明する。
この水素製造装置では、スチームリフォーマとして、水素のみを選択的に透過する水素透過膜を組込み高純度の水素を製造する水素分離型リフォーマ６２を採用している。
この水素製造装置では、原料ガス１を燃焼器２、ボイラ１８へ供給するガス３と、水素分離型リフォーマ６２の改質触媒層４へ供給するガス５とに分割する。なお、原料ガス１は、天然ガス、都市ガス等の炭化水素が一般的である。もっとも、本発明の目的に反しない限りこれらに限定されるものではない。
【００２９】
水素分離型リフォーマ６２は、ガス３と空気７の供給を受け、ガス３を燃焼させる。また、ガス５は、供給される水８に由来する水蒸気９と混合する。この混合ガス１０を改質触媒層４に導入する。改質触媒層４では図１について説明したものと同様の反応（１）〜（３）によって原料ガスが水素、一酸化炭素及び二酸化炭素に分解される。
【００３０】
これら分解ガスのうち水素だけが例えばパラジウム合金からなる水素分離膜１２を通して透過部１３に分離される。
水素分離型リフォーマ６２の水素製造の原理そのものは、従来の水素製造装置と略同様である。
【００３１】
本実施の形態では、従来と異なり、分解ガスから水素だけを除いたオフガス１４から水蒸気を分離する。すなわち、オフガス１４は、空気７（一次空気）と熱交換器１５で熱交換し、空気７を加熱した後、ガス５を予熱器１６で予熱する。ここで、オフガス１４は、約２００℃以下となる。その後、水蒸気分離装置１７で、水蒸気を分離する。
オフガス１４は、弁１１を経たガス３、上記空気７（一次空気）と同様、燃焼器２に供給される。ここでオフガス１４からは、予め水蒸気分離装置１７で水蒸気を除去しているので燃焼器２のバーナーによる燃焼効率を良好に保つことができる。
【００３２】
一方、予熱器１６で予熱したガス５は、水蒸気分離装置１７で、水蒸気が透過して来る側にスイープガスとして流す。これによって、ガス５を加湿することができる。水８は、ボイラ１８で加熱され水蒸気となって、ガス５に混合される。しかし、このように予め加湿しておくことにより、ボイラ１８の負担が軽減し、全体として熱効率が良くなる。本実施の形態から了解されるように、水蒸気分離装置１７は、水蒸気の分離を行うと同時に原料となるガス５の加湿を行うという優れた機能を発揮する。
【００３３】
さらに、この実施の形態では、燃焼器２からの燃焼排ガス１９を熱交換器２０に通し、ガス１０を加熱し、水蒸気改質反応における熱源のひとつとして燃焼排ガス１９を活用している。燃焼排ガス１９は、さらに、熱交換器２１で冷却水によって冷却した後、系外に排出される。
【００３４】
また、得られた水素２２は、熱交換器２３、２４で、各々ボイラ用空気２５、水８と熱交換し、これらを加熱する。そして、水素２２は、熱交換器２６で冷却水によって冷却した後、燃料電池等の後段の機器に送られる。
なお、都市ガス等のイオウ成分を含むものを原料として用いる場合には、予め図示しない脱硫器でイオウ成分を除去する。
【００３５】
水蒸気分離装置
本図４の実施の形態で、水蒸気分離装置１７に関しては、上記図１の実施の形態について説明したものと同様の構造・機能を有している。したがって、図２に関して説明した内容が、図４の実施の形態でもそのまま適用される。ただし、図２の説明で改質ガスとして記載したガスは、オフガスと読み替える。図４の実施の形態では、水素分離膜１２で水素を除去したオフガスを水蒸気分離装置１７に送るからである。なお、この実施の形態では、水素分離装置１６を別途に設ける必要がないので、装置全体をコンパクトにできる利点がある。
【００３６】
図５に、図４の実施の形態を変更した形態を示す。
この実施の形態では、水蒸気分離装置１７を経たオフガス１４を熱交換器２７で冷却水によって冷却し、気液分離タンク２８で凝結した水を排水として排出している。これによって、オフガス１４から水分をさらに除去している。なお、図４と同一の構成・機能を有する要素は、図４と同一の符号で示している。
【００３７】
図６に、図４の実施の形態をさらに変更した形態を示す。
この実施の形態では、図４の実施の形態と異なり、ガス５を熱交換器２９で、燃焼排ガス１９を用いて加熱することとしている。燃焼排ガス１９の持つ熱を活用することとしている。なお、図４と同一の構成・機能を有する要素は、図４と同一の符号で示している。
【００３８】
他の実施の形態
本発明に係る水素製造装置及び水素製造方法は、上記した実施の形態に限られるものではなく、当業者にとって自明な変更・修飾・付加は、全て本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３９】
【実施例】
実施例
上記のような実施の形態について説明した本発明による水蒸気分離装置を用いた水素製造装置と従来の水素製造装置の水蒸気発生に要するエネルギーを比較した。その結果を表１に示す。
本発明による水蒸気分離装置を用いたシステムと従来の水蒸気分離装置を用いたシステムにおいて、水素を製造するための原料の炭化水素流量を一定とし、Ｓ／Ｃ＝３になるように加湿を行なうことを想定すると、従来システムに対して、本発明のシステムでは、６０〜９０％の燃料消費量でＳ／Ｃ＝３相当の加湿が可能になる。すなわち、本発明では、水蒸気分離装置を用いて改質ガス中の水蒸気を分離し、原料の炭化水素ガスを加湿できるため、ボイラで製造する水蒸気量を低減でき、ボイラの燃料消費量の削減に繋がる。さらに、改質ガス中の水蒸気は水蒸気分離装置により分離されているため、水蒸気量は低下しており、該改質ガスを冷却するための冷却水量も削減できることになる。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によれば、水蒸気の分離されていない改質ガス又はオフガス中の水蒸気を効率的に除去し、かつこのような水蒸気を有効に活用し、水素製造にあたっての効率を向上させるようにした水素製造装置及び水素製造方法が提供される。
より具体的には、本発明に係る水素製造装置及び水素製造方法による主な利点は、以下のとおりである。
（１）  上記したように水蒸気発生用のボイラの熱量を削減できるためシステムの熱効率の向上、及びボイラ本体のコンパクト化が可能である。
（２）  改質ガスを冷却するための冷却水量を削減できる。それによって、冷却水循環用ポンプの動力低減による熱効率の向上を図ることができる。
（３）  水蒸気分離装置を用いて原料ガスを予熱できるため、予熱用の熱交換器をコンパクトにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水素製造装置の一実施の形態を説明する概念図である。
【図２】本発明に係る水素製造装置で採用することのできる水蒸気分離装置の一実施の形態を説明する図であり、（ａ）は、その概念図であり、（ｂ）は、その原理を説明する模式的斜視図である。
【図３】本発明に係る水素製造装置の他の実施の形態を説明する概念図である。
【図４】本発明に係る水素製造装置のうち、水素分離型リフォーマを用いた実施の形態を説明する概念図である。
【図５】本発明に係る水素製造装置のうち、水素分離型リフォーマを用いた他の実施の形態を説明する概念図である。
【図６】本発明に係る水素製造装置のうち、水素分離型リフォーマを用いたさらに他の実施の形態を説明する概念図である。
【符号の説明】
１            原料ガス
２            燃焼器
４            改質触媒層
６            スチームリフォーマ
１２          水素分離膜
１３          透過部
１４          オフガス
１６          水素分離装置
１７          水蒸気分離装置
１８          ボイラ
１９          燃焼排ガス
２８          気液分離タンク
５１          ケーシング
５２          エレメント
５３          入口ノズル
５４          スイープガス
５５          透過ガスノズル
５６          出口ノズル
５７、５８    仕切板
５９          スイープガス室
６０          入口・出口ガス室
６１          透過ガス室
６２          水素分離型リフォーマ
【図１】
2004175584.tif 000004
【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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