(57)【要約】【課題】  容器の内壁に付着したヨウ素が洗浄され回収されて効率的な水素製造を可能とする熱化学法による水素製造装置及びその装置を提供する。【解決手段】  本発明に係る熱化学法における水素製造装置は、ヨウ素１１、二酸化硫黄１２及び水８が熱化学的に分解されてヨウ化水素１３及び硫酸１４が生成されるブンゼン反応器１と、濃縮されたヨウ化水素１３が水素９とヨウ素１１とに分解されるヨウ化水素分解器５と、濃縮された硫酸１４が二酸化硫黄１２と酸素１０とに分解される硫酸分解器２０と、ブンゼン反応器１、ヨウ化水素分解器５、硫酸分解器２０等から選択された少なくとも１容器の内壁に付着したヨウ素１１が洗浄され回収されるヨウ素洗浄回収装置５０と、を有する。【選択図】  図１
2007031225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨウ素、二酸化硫黄及び水が熱化学的に分解されてヨウ化水素及び硫酸が生成されるブンゼン反応器と、
このブンゼン反応器で生成されたヨウ化水素及び硫酸が分離される二相分離器と、
この分離されたヨウ化水素が濃縮されるヨウ化水素濃縮器と、
この濃縮されたヨウ化水素が水素とヨウ素とに分解されるヨウ化水素分解器と、
この分解されたヨウ素と未分解のヨウ化水素が回収されるヨウ化水素及びヨウ素回収器と、
前記分離された硫酸が濃縮される硫酸濃縮器と、
この濃縮された硫酸が二酸化硫黄と酸素とに分解される硫酸分解器と、
この分解された二酸化硫黄が回収される硫酸回収器と、
前記ブンゼン反応器、二相分離器、ヨウ化水素濃縮器、ヨウ化水素分解器、ヨウ化水素及びヨウ素回収器、硫酸濃縮器、硫酸分解器並びに硫酸回収器から選択された少なくとも１容器の内壁に付着したヨウ素が洗浄される洗浄液を導入し、洗浄後当該容器から洗浄液を回収するヨウ素洗浄回収装置と、
を有することを特徴とする熱化学法における水素製造装置。
【請求項２】
前記ヨウ素洗浄回収装置で使用される洗浄液は、ヨウ化水素酸又はヨウ化水素酸希釈溶液であること、を特徴とする請求項1記載の熱化学法における水素製造装置。
【請求項３】
前記ヨウ素洗浄回収装置は、燃料水が添加される燃料水添加装置を具備すること、を特徴とする請求項1又は２記載の熱化学法における水素製造装置。
【請求項４】
前記ヨウ素洗浄回収装置は、前記ヨウ化水素が分解されて生成されるヨウ素が洗浄され回収され更に再利用される手段を具備すること、を特徴とする請求項1乃至３のいずれか１項に記載の熱化学法における水素製造装置。
【請求項５】
前記ヨウ素洗浄回収装置は、前記ヨウ化水素が分解された後の未分解物のヨウ化水素及び水が回収されて前記ヨウ素の洗浄液として使用される手段を具備すること、を特徴とする請求項1乃至４のいずれか１項に記載の熱化学法における水素製造装置。
【請求項６】
前記ヨウ素洗浄回収装置は、前記ヨウ化水素と硫酸とが比重分離され、この比重分離されたそれぞれの溶液の不純物除去部で発生するヨウ素が洗浄され回収される手段を具備すること、を特徴とする請求項1乃至５のいずれか１項に記載の熱化学法における水素製造装置。
【請求項７】
前記ヨウ素洗浄回収装置は、前記硫酸が濃縮されることにより発生するヨウ素が洗浄され回収される手段を具備すること、を特徴とする請求項1乃至６のいずれか１項に記載の熱化学法における水素製造装置。
【請求項８】
ヨウ素、二酸化硫黄及び水が熱化学的に分解されてヨウ化水素及び硫酸が生成されるブンゼン工程と、
このブンゼン工程で生成されたヨウ化水素及び硫酸が分離される二相分離工程と、
この分離されたヨウ化水素が濃縮されるヨウ化水素濃縮工程と、
この濃縮されたヨウ化水素が水素とヨウ素とに分解されるヨウ化水素分解工程と、
この分解されたヨウ素と未分解のヨウ化水素が回収されるヨウ化水素及びヨウ素回収工程と、
前記分離された硫酸が濃縮される硫酸濃縮工程と、
この濃縮された硫酸が二酸化硫黄と酸素とに分解される硫酸分解工程と、
この分解された二酸化硫黄が回収される硫酸回収工程と、
前記ブンゼン反応工程、二相分離工程、ヨウ化水素濃縮工程、ヨウ化水素分解工程、ヨウ化水素及びヨウ素回収工程、硫酸濃縮工程、硫酸分解工程並びに硫酸回収工程から選択された少なくとも１工程において付着したヨウ素が洗浄され回収されるヨウ素洗浄回収工程と、
を有することを特徴とする熱化学法における水素製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器の内壁に付着したヨウ素が洗浄され回収される熱化学法による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考えられている。
【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しながら水を熱化学的に分解して水素製造する方法、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）
このＩＳ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ＩＳ法において、熱源として高温ガス炉等が用いられる。
【０００４】
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）及び硫酸に変換される。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されることにより、水素及びヨウ素へ分解される。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。この分解したヨウ素、水、二酸化硫黄は、上記のブンゼン反応工程へリサイクルされ、さらに水素と酸素を取り出すことができる。
【特許文献１】特開２００５−４１７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の熱化学法による水素製造においては、ヨウ素と二酸化硫黄と水からヨウ化水素酸と硫酸が生成される工程と、ヨウ化水素酸を分解して水素が生成される工程と、硫酸が分解して二酸化硫黄が生成される工程からなるものである。この熱化学法による反応には、ヨウ素が必要不可欠となる。
【０００６】
このヨウ素は、常温常圧下では固体で存在するが、上記した熱化学法による反応に使用されるときには、溶液状態又は気体状態として融点（沸点）を下回らない状態で使用される。
【０００７】
しかしながら、溶液状態の温度を下回った部分又は気体と液体との分離等の際に冷却材が用いられる部分等においては、上記のヨウ素は容器又はこれに接続する配管の内壁に付着し固化して、流体の流れを妨げ、閉塞等の不具合を招く、という課題があった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、熱化学法による水素製造において、容器又はこれに接続する配管の内壁に付着したヨウ素が洗浄され回収されることにより効率的な水素製造を可能とする熱化学法による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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の熱化学法による水素製造装置においては、ヨウ素、二酸化硫黄及び水が熱化学的に分解されてヨウ化水素及び硫酸が生成されるブンゼン反応器と、このブンゼン反応器で生成されたヨウ化水素及び硫酸が分離される二相分離器と、この分離されたヨウ化水素が濃縮されるヨウ化水素濃縮器と、この濃縮されたヨウ化水素が水素とヨウ素とに分解されるヨウ化水素分解器と、この分解されたヨウ素と未分解のヨウ化水素が回収されるヨウ化水素及びヨウ素回収器と、前記分離された硫酸が濃縮される硫酸濃縮器と、この濃縮された硫酸が二酸化硫黄と酸素とに分解される硫酸分解器と、この分解された二酸化硫黄が回収される硫酸回収器と、前記ブンゼン反応器、二相分離器、ヨウ化水素濃縮器、ヨウ化水素分解器、ヨウ化水素及びヨウ素回収器、硫酸濃縮器、硫酸分解器並びに硫酸回収器から選択された少なくとも１容器の内壁に付着したヨウ素が洗浄される洗浄液を導入し、洗浄後当該容器から洗浄液を回収するヨウ素洗浄回収装置と、を有することを特徴とするものである。
【００１０】
また、上記目的を達成するため、本発明の熱化学法による水素製造方法においては、ヨウ素、二酸化硫黄及び水が熱化学的に分解されてヨウ化水素及び硫酸が生成されるブンゼン工程と、このブンゼン工程で生成されたヨウ化水素及び硫酸が分離される二相分離工程と、この分離されたヨウ化水素が濃縮されるヨウ化水素濃縮工程と、この濃縮されたヨウ化水素が水素とヨウ素とに分解されるヨウ化水素分解工程と、この分解されたヨウ素と未分解のヨウ化水素が回収されるヨウ化水素及びヨウ素回収工程と、前記分離された硫酸が濃縮される硫酸濃縮工程と、この濃縮された硫酸が二酸化硫黄と酸素とに分解される硫酸分解工程と、この分解された二酸化硫黄が回収される硫酸回収工程と、前記ブンゼン反応工程、二相分離工程、ヨウ化水素濃縮工程、ヨウ化水素分解工程、ヨウ化水素及びヨウ素回収工程、硫酸濃縮工程、硫酸分解工程並びに硫酸回収工程から選択された少なくとも１工程において付着したヨウ素が洗浄され回収されるヨウ素洗浄回収工程と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の熱化学法による水素製造装置及びその方法によれば、容器の内壁に付着したヨウ素が洗浄され回収されることにより、効率的な水素製造を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る熱化学法による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。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態の熱化学法による水素製造装置の基本的な反応工程を示すブロック図である。
【００１４】
本図に示すように、熱化学法による水素製造の工程は、主に３つの工程、すなわち、ブンゼン反応工程１５、ヨウ化水素（ＨＩ）濃縮分解工程１６、硫酸濃縮分解工程１７から構成される。
【００１５】
まず、ブンゼン反応工程１５について説明する。ヨウ素１１、二酸化硫黄１２、水８がブンゼン反応器１に供給される。このブンゼン反応器１において、ブンゼン反応と呼ばれる熱化学反応が生じ、ヨウ化水素１３及び硫酸１４が生成される。
【００１６】
この生成されたヨウ化水素１３及び硫酸１４は二相分離器２に導入される。この二相分離器２において、比重の相違により、ヨウ化水素１３と硫酸１４とに分離される。この分離したヨウ化水素１３と硫酸１４とは、それぞれＨＩ濃縮分解工程１６及び硫酸濃縮分解工程１７へと送られる。未反応のヨウ素１１、二酸化硫黄１２、水８は、二相分離器２内の生成装置で分離されて元のブンゼン反応容器１に戻される。
【００１７】
次に、ＨＩ濃縮分解工程１６について説明する。上記のブンゼン反応工程１５分離したヨウ化水素１３は水８と共に、ＨＩ濃縮器３に送り込まれる。このＨＩ濃縮器３においては、加熱されてヨウ化水素１３の濃度は高められる。この加熱は、例えば、発電所から導かれた熱源による加熱器１８により行われる。ここで蒸留した水８は、ブンゼン反応工程１５に再循環される。
【００１８】
上記の如く加熱されて濃縮したヨウ化水素１３は、ＨＩ分解器５に送り込まれる。このＨＩ分解器５では、加熱されてヨウ化水素１３は水素９とヨウ素１１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る加熱器１８により行われる。
【００１９】
この分解した水素９とヨウ素１１は、未分解のヨウ化水素１３と共にＨＩ及びヨウ素回収器８に送り込まれる。このＨＩ及びヨウ素回収器８では、ヨウ素１１、ヨウ化水素１３が回収され、前工程のＨＩ分解器５又は元のブンゼン反応工程１５に再度戻される。
【００２０】
このＨＩ回収器８おいて捕捉されなかった水素９は、系外に排出され回収される。
【００２１】
次に、硫酸濃縮分解工程１７について説明する。二相分離器２で分離した硫酸１４は水８と共に、硫酸濃縮器４に送り込まれる。この硫酸濃縮器４においては、加熱されて硫酸１４の濃度が高められる。この加熱は、例えば、発電所から導かれた熱源による加熱器１８により行われる。ここで蒸留した水８は、再循環される。
【００２２】
上記の如く加熱されて濃縮した硫酸１５は、硫酸分解器２０に送り込まれる。この硫酸分解器２０では、硫酸１４は加熱されて、二酸化硫黄１２、酸素１０及び水８が直接的に生成される。副産物として、三酸化硫黄１９が生成される。この加熱は、例えば、発電所から導かれた熱源による加熱器１８により行われる。
【００２３】
また、この生成された二酸化硫黄１２、三酸化硫黄１９及び水８は、硫酸回収器６に送り込まれる。この硫黄回収器６では、二酸化硫黄１２は、回収されて元のブンゼン反応工程１５に戻される。さらに、水８と共に硫酸１４は、硫酸濃縮器４に導かれる。
【００２４】
上記の熱化学水素製造プロセスの構成は、本実施の形態を実現するための基本的な構成であって、場合によって各機器を２段階に分けて反応工程を構成することもある。
【００２５】
例えば、硫酸分解器２０おいて、硫酸１４から直接二酸化硫黄１２が生成されるのではなく、硫酸１４が分解されて水８と三酸化硫黄１９が生成される。その後、三酸化硫黄１９は、分解されて二酸化硫黄１２と酸素１０が生成されるという２段階に分けて機器が構成されることもある。しかし、一般的にはこれらの反応工程は、硫酸分解器６を介して行われるので、同じ機能を有する機器構成と考えることができる。
【００２６】
さらに、上記のブンゼン反応器１、二相分離器２、ヨウ化水素濃縮器３、ヨウ化水素分解器５、ヨウ化水素及びヨウ素回収器８、硫酸濃縮器４、硫酸分解器２０及び硫酸回収器６から選択された少なくとも１容器又はこれに接続する配管の内壁に付着したヨウ素１１が洗浄され回収されるヨウ素洗浄回収装置５０が設けられている。
【００２７】
ここに、ヨウ素洗浄回収装置５０の具体的な構成について図２乃至７を用いて説明する。
【００２８】
図２は、図１のヨウ素洗浄回収装置５０の概略構成を示す構成図である。
【００２９】
上述のように熱化学法による水素製造において、ヨウ素１１は必要不可欠な反応物質であると共に、取り扱いし難い物質でもある。このことは、ヨウ素１１を沸点以上に昇温して気相として扱えば移送等も比較的容易であるが、沸点を下回った部分が生じると非常に付着し易くすぐ固化してしまう性質があるからである。また、ヨウ素１１が固形化すると、移送上の問題が発生する。さらに、液体中のヨウ素１１は６０℃以上に昇温すると、徐々に気化して上記の付着し固化して閉塞する等の問題を惹起する恐れがある。
【００３０】
本図に示すように、ヨウ素１１は、ヨウ素１１が発生する反応容器２１から次反応容器２２へ配管２７を介して供給される。この反応容器２１、次反応容器２１として、図１に示すように、ＨＩ分解器５と次工程となるＨＩ及びヨウ素回収器８等とすることができる。
【００３１】
上記の配管２７の途中に洗浄部２６が設けられている。また、洗浄液を貯溜した洗浄容器２３が別置されている。この洗浄容器２３から移送ポンプ２４により、弁２５を介して洗浄液が洗浄部２６に導入される。さらに、反応容器２１及び次反応容器２２の内部の温度を計測する温度計２８が設置されている。また、反応容器２１および次反応容器２２の内部を加熱する加熱器１８が設置されている。
【００３２】
本実施の形態によれば、洗浄容器２３からの洗浄液は、洗浄部２６を介して配管２７を経由して反応容器２１及び次反応容器２２に導入されて配管の内面及び容器の内壁に付着するヨウ素１１を洗浄することができる。このようにして、ヨウ素洗浄のための溶液を注入することにより、ヨウ素１１を溶解して洗浄し、これを次反応容器２２へ移送してヨウ素１１を回収することが可能となる。
【００３３】
また、このヨウ素１１の洗浄のための洗浄液を注入する洗浄部２６において、洗浄液と気体状ヨウ素を効率良く攪拌するために狭形部、衝突部又は攪拌部等を設けることが有効であることはもちろんである。
【００３４】
また、ヨウ素の付着抑制のために配管温度として２００℃を下回る部分においては、配管２７の内部にガラス、テフロン（登録商標）等をライニングすることも有効である。
【００３５】
図３は、本発明の第２の実施の形態のヨウ化水素酸又はヨウ化水素酸希釈溶液を使用するヨウ素洗浄回収装置の概略構成を示す構成図である。
【００３６】
この洗浄液としては、ＩＳ法において使用される溶液であるヨウ化水素（ＨＩ）１３を使用することが効率的である。このヨウ化水素１３の水溶液であるヨウ化水素酸１３は、ヨウ素１１の含有量によりポリヨウジド酸としてＨＩ３〜ＨＩ１１程度まで種々な形態を取ることができる。
【００３７】
ヨウ化水素１３の溶解について実験をした結果、ヨウ化水素酸１３に対してヨウ素１１が等モルで溶解することが解った。この知見を基き、放出するヨウ素１１に対してヨウ化水素酸１３の希釈液を調整することにより効率的な洗浄と、ポリヨウジド酸としてのヨウ素１１の再利用が可能となる見解を得ることができた。
【００３８】
本図に示すように、上記のヨウ化水素酸希釈液の処理を示す。ヨウ化水素酸蒸発部２９の温度は、ヨウ化水素酸共沸点（大気圧）１２８℃付近に設定される、この温度を目安にして、ヨウ化水素酸１３は蒸気圧に応じて気液相に別れる。したがって、洗浄用のヨウ化水素酸希釈液を得るためには、上記の共沸点温度より低い温度を設定する必要がある。なお、ヨウ化水素酸希釈液濃度は、温度に応じて得られる濃度も変化するため、使用濃度にあった温度を温度計２８により設定する。
【００３９】
本実施の形態によれば、上記のヨウ化水素酸蒸発部２９で生成されたヨウ化水素酸希釈液は、配管２７を経由してヨウ化水素酸冷却部３０で回収される。このヨウ化水素酸冷却部３０は、冷却部３１における冷却水により冷却される。上記の回収された回収液は、移送ポンプ２４により、弁２５を介して洗浄容器２３へ移送され各種の洗浄に用いられる。
【００４０】
また、ヨウ化水素酸蒸発部２９からヨウ化水素酸冷却部３０へヨウ化水素酸希釈液を供給する配管２７の途中においても、ヨウ素１１の付着し固化する現象が生じる恐れがある。このため、移送ポンプ２４により、弁２５を介して、洗浄容器２３から洗浄部２６にヨウ素洗浄のための洗浄溶液を注入して、ヨウ素１１を溶解して洗浄することは有効である。
【００４１】
図４は、本発明の第３の実施の形態の燃料水添加装置８ａを有するヨウ素洗浄回収装置５０の概略構成を示す構成図である。
【００４２】
上記のＩＳ法においては、ブンゼン反応工程１５において使用されるヨウ素１１が直接的に関与する。上述の如く反応温度が６０℃以上であると溶液中のヨウ素１１が気化し、未反応の二酸化硫黄１２又はこの二酸化硫黄１２の生成時に同時に生成される酸素１０、水蒸気８が一緒になって気相部へ導入される。このプロセスにおいて、気液分離を行う際にヨウ素１１は冷却されて固化しラインの閉塞原因となる。これに対処するために、下記のようにヨウ素１１の洗浄を行う。
【００４３】
本図に示すように、ブンゼン反応容器１から排出される水８、酸素１０、ヨウ素１１、二酸化硫黄１２等のガスは気相抜き３２を経由してヨウ素洗浄器３４に導入される。このヨウ素洗浄器３４は、冷却器３１により冷却される。この冷却により、ヨウ素洗浄器３４内のヨウ素１１は、気体から変化し内壁に付着して固化体となる。なお、酸素１０、二酸化硫黄１２は放出される。
【００４４】
本実施の形態によれば、このヨウ素の洗浄のために、洗浄容器２３からのヨウ化水素希釈水１３は、液移送ポンプ２４により、弁２５を介してヨウ素洗浄器３４内に導入される。また、燃料水添加装置８ａからの燃料水８は、液移送ポンプ２４により、弁２５を介してヨウ素洗浄器３４内に導入される。さらに、ヨウ素洗浄器３４内の容器下部３３に貯溜されたヨウ化水素希釈水は、循環ポンプ２４により、弁２５を介して洗浄ライン２７を経由してヨウ素洗浄器３４の内壁のヨウ素１１を洗浄し回収しながら循環される。
【００４５】
また、気相抜き部３２においてもヨウ素１１の付着は進行する恐れがある。洗浄ライン２７に注入されるヨウ化水素希釈水１３及び燃料水８の量を調整することにより、この溶液１３，８が容器下部３３を溢れ出る。気相抜き部３２壁面の洗浄と燃料水８とを兼ねるこの溢れた溶液１３，８が、ブンゼン反応容器１へ導出されることにより洗浄が可能となる。
【００４６】
図５は、本発明の第４の実施の形態のヨウ化水素分解後に生成されるヨウ素を再利用するヨウ素洗浄回収装置の概略構成を示す構成図である。
【００４７】
本図に示す洗浄回収に使用するヨウ化水素酸希釈溶液は、図４のヨウ素洗浄回収装置で生成されるものが用いられる。
【００４８】
上記のヨウ化水素分解器５に使用される温度を仮に４００℃とした場合のヨウ化水素１３の分解後の組成は次のとおりである。すなわち、分解した水素９とヨウ素１１は、反応温度が４００℃において分解割合が略２２％である。残りの７８％は未分解のヨウ化水素酸１３と水８が後段において放出される。
【００４９】
この後段において、未分解処理容器３６において生成されたヨウ素１１と未分解ヨウ化水素１３の殆どは、液移送ポンプ２４により、弁２５を介してヨウ化水素／ヨウ素蒸留部３５へ移送される。
【００５０】
上記の未分解処理容器３６において、その設定温度に応じて頂部からヨウ化水素酸希釈液が得られる。この設定温度はヨウ化水素酸共沸点が１２８℃であり、この温度を目安にヨウ化水素酸は蒸気圧に応じて気液に別れる。このため、洗浄用のヨウ化水素酸希釈液を得るためには、この共沸点温度より低い温度を設定する。
【００５１】
また、ヨウ化水素分解器５で生成された放出物は、配管２７を経由して未分解処理容器３６に供給される。この配管２７においてもヨウ素１１が付着し固化する恐れがある。なお、ヨウ化水素分解器５の内部には、上記の熱化学反応を促進するために触媒５ａが挿入されている。
【００５２】
本実施の形態によれば、ヨウ化水素酸希釈液容器２３から、液移送ポンプ２４により、弁２５を介してヨウ化水素酸洗浄液１３を洗浄部２６から注入されることにより、ヨウ素が付着し固化することが回避され、かつヨウ化水素酸１３と一緒にヨウ素１１が回収される。
【００５３】
また、未分解処理容器３６の頂部から得られるヨウ化水素酸希釈洗浄液１３は、上記の如く６０℃以上の温度が加えられることによりヨウ化水素酸希釈洗浄液と一緒にヨウ素１１も放出される。本図に示すように、ヨウ化水素酸希釈液容器２３から、液移送ポンプ２４により、弁２５介して、ヨウ化水素酸洗浄液１３が洗浄部２６に注入することにより、ヨウ素１１の付着固化を回避でき、かつヨウ化水素酸１３と一緒にヨウ素１１が回収される。
【００５４】
図６は、本発明の第５の実施の形態の不純物除去工程で発生するヨウ素の洗浄を行うヨウ素洗浄回収装置の概略構成を示す構成図である。
【００５５】
上記のブンゼン反応工程１５において、図１に示すように、ヨウ素１１、二酸化硫黄１２及び水８が反応してヨウ化水素酸１３と硫酸１４を生成される。この生成液は、二相分離器２において比重によりヨウ化水素酸１３と硫酸１４とに分離される。
【００５６】
ただし、この比重分離した生成液は、ヨウ化水素酸１３又は硫酸１４の単独の状態では存在しにくい。ヨウ化水素酸１３とヨウ素１１の溶液には微量の硫酸１４が存在し、硫酸１４の溶液中にはヨウ化水素酸１３とヨウ素１１の混合物が存在するために、この混合物は各分解工程においては不純物として作用し反応を阻害する要因となる。
【００５７】
これらの不純物除去操作を行う場合においても、温度を６０℃以上に設定すると、気体状のヨウ素１１が発生し、配管及び容器の内壁に付着し固化体を形成する原因となる。
【００５８】
本図に示すように、上記の如く二層分離した後の軽液又は重液は分離容器３７に移送される。この分離容器３７に貯溜された軽液又は重液は、移送ポンプ２４により、弁２５を介して不純物除去部３８へ移送される。
【００５９】
この不純物除去部３８において、ヨウ化水素酸１３を主とする溶液の場合は、水８、ヨウ素１１及びヨウ化水素酸１３は下部から取り出され次反応へ導出される。一方、頂部からは不純物として、水８、ヨウ素１１及び二酸化硫黄１２が放出される。この放出された不純物は、洗浄部２６において、冷却部３１により冷却され洗浄される。
【００６０】
この洗浄された不純物は、弁２５を介して洗浄容器２３内に供給される。また、洗浄部２６において、気液分離が行われ、気体成分の不純物は、気相として図１に示すブンゼン反応工程１５へ導出されることにより効率的な運転が可能となる。  
上記の硫酸１４を主とする溶液の場合は、水８及び硫酸１４は下部から取り出され、次反応工程に導出される。一方、頂部からは不純物として水８、ヨウ素11及び二酸化硫黄１２が放出される。
【００６１】
これらの不純物は、洗浄部２６において、冷却部３１により冷却され洗浄されて、弁２５を介して洗浄容器２３に導出される。また、洗浄部２６において、気液分離が行われ、気体成分の不純物は、気相としてブンゼン反応工程１５へ導出されることにより効率的な運転が可能とされる。
【００６２】
図７は、本発明の第６の実施の形態の硫酸の濃縮時に発生するヨウ素の洗浄を行うヨウ素洗浄回収装置の概略構成を示す構成図である。
【００６３】
上記の不純物が除去された硫酸１４は、図１に示すように、硫酸濃縮器４においてその濃度に応じて濃縮される。濃硫酸を得る場合は、硫酸１４の沸点付近まで加熱され余分な水分が除去される。この温度領域まで加熱するときに、極微量に存在するヨウ素１１も同時に放出される。
【００６４】
後段工程の硫酸１４から三酸化硫黄１９、二酸化硫黄１２を分解するときは、温度が非常に高く酸化力が強いため、構成材料は極限られたものが使用される。この場合においても極微量であっても不純物が存在すると、構成材料の浸食は予測し得ないものとなる。この極微量に存在するヨウ素の洗浄の構成について説明する。
【００６５】
本図に示すように、分離された硫酸１４は硫酸精製器３９に貯溜される。この硫酸精製器３９に貯溜された硫酸１４は、移送ポンプ２４により、弁２５を介して硫酸濃縮部４０へ移送される。この硫酸濃縮部４０において濃縮された硫酸１４及び若干量の水８は下部から取り出され、次反応工程へ導出される。
【００６６】
一方、頂部からは、水８及び極微量のヨウ素１１が放出される。この放出されたヨウ素１１は、洗浄部２６において冷却部３１により冷却され洗浄される。この洗浄されたヨウ素１１は、弁２５ａを介して洗浄容器２３に導入される。
【００６７】
本実施の形態によれば、ＩＳ法にヨウ素の洗浄、回収、再利用を可能とするプロセスを付加することにより、ヨウ素１１に起因する不具合を解消し自動運転化による連続運転を可能とする。また、ヨウ素１１を効率的に使用することにより、信頼性の高い水素製造を行うことができる。
【００６８】
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、各種のヨウ素１１の洗浄回収装置を組み合わせてもよく、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】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の熱化学水素製造プロセスの基本的な反応工程を示すブロック図。
【図２】図１のヨウ素洗浄回収装置の概略構成を示す構成図。
【図３】本発明の第２の実施の形態のヨウ化水素酸又はヨウ化水素酸希釈溶液を使用するヨウ素洗浄回収装置の概略構成を示す構成図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の燃料水添加装置を有するヨウ素洗浄回収装置の概略構成を示す構成図。
【図５】本発明の第４の実施の形態のヨウ化水素分解後に生成されるヨウ素を再利用するヨウ素洗浄回収装置の概略構成を示す構成図。
【図６】本発明の第５の実施の形態の不純物除去工程で発生されるヨウ素の洗浄を行うヨウ素洗浄回収装置の概略構成を示す構成図。
【図７】本発明の第６の実施の形態の硫酸の濃縮時に発生するヨウ素の洗浄を行うヨウ素洗浄回収装置の概略構成を示す構成図。
【符号の説明】
【００７０】
１…ブンゼン反応器、      ２…二相分離器、          ３…ＨＩ濃縮器、
４…硫酸濃縮器、          ５…ＨＩ分解器、          ６…硫酸回収器、
７…ＨＩ及びヨウ素回収器、８…水、                  ８ａ…燃料水添加装置、
９…水素、               １０…酸素、               １１…ヨウ素、
１２…二酸化硫黄、       １３…ＨＩ（ヨウ化水素）、  １４…硫酸、      
１５…ブンゼン反応工程、 １６…ＨＩ濃縮分解工程    １７…硫酸濃縮分解工程、
１８…加熱器、           １９…三酸化硫黄、         ２０…硫酸分解器、
２１…反応容器、         ２２…次反応容器、         ２３…洗浄容器、
２４…移送ポンプ、       ２５…弁、                 ２６…洗浄部、
２７…配管、             ２８…温度計測計、          ２９…ヨウ化水素酸蒸発部、３０…ヨウ化水素酸冷却部、３１…冷却部、            ３２…気相抜き、
３３…容器下部、         ３４…ヨウ素洗浄器、       ３５…ＨＩ／Ｉ２蒸留部、
３６…未分解処理容器、   ３７…二層分離容器、       ３８…不純物除去部、
３９…硫酸精製器、       ４０…硫酸濃縮、            ５０…ヨウ素洗浄回収装置。
【図１】
2007031225.tif 000003
【図２】
2007031225.tif 000004
【図３】
2007031225.tif 000005
【図４】
2007031225.tif 000006
【図５】
2007031225.tif 000007
【図６】
2007031225.tif 000008
【図７】
2007031225.tif 000009