(57)【要約】【課題】硫酸濃縮液を製造するために外部から熱エネルギーを供給する必要のない熱化学水素製造装置を提供する。【解決手段】本発明の熱化学水素製造装置は、高温の硫酸分解ガスとブンゼン反応液を直接接触熱交換型硫酸濃縮器４に供給して前記硫酸分解ガスと前記ブンゼン反応液とを直接接触させて硫酸濃縮を製造する。従って、外部から熱エネルギーを供給しなくても硫酸濃縮液を製造することができ、かつシステム構成を簡略化することができる。【選択図】図１
2007223844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温の硫酸分解ガスとブンゼン反応により生成されるブンゼン反応液を直接接触熱交換型硫酸濃縮器に供給して前記硫酸分解ガスと前記ブンゼン反応液とを直接接触させて硫酸濃縮液を製造することを特徴とする熱化学水素製造方法。
【請求項２】
ブンゼン反応器で生成した硫酸含有液を直接接触型熱交換型硫酸濃縮器に供給することを特徴とする熱化学製造装置。
【請求項３】
ブンゼン反応によりブンゼン反応液を生成するブンゼン反応器と、前記ブンゼン反応液から酸素を分離する酸素分離器と、酸素を分離したブンゼン反応液からＨ２ＳＯ４リッチ液とＨＩリッチ液に分離する二液分離器と、分離されたＨ２ＳＯ４リッチ液を高温のＳＯ２＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ含有ガスと直接接触させて硫酸濃縮液を製造する直接接触熱交換型硫酸濃縮器とから構成されていることを特徴とする請求項２記載の熱化学水素製造装置。
【請求項４】
直接接触型熱交換型硫酸濃縮器で生じた硫酸濃縮液を硫酸分解部に供給することを特徴とする請求項２に記載の熱化学製造装置。
【請求項５】
硫酸分解部で生じた硫酸分解ガスを直接接触型熱交換型硫酸濃縮器に供給することを特徴とする請求項２に記載の熱化学製造装置。
【請求項６】
直接接触型熱交換型硫酸濃縮器は気液分離機能を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の熱化学製造装置。
【請求項７】
直接接触型熱交換型硫酸濃縮器で分離された気体をブンゼン反応器へ供給することを特徴とする請求項２に記載の熱化学製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫酸濃縮液を製造する熱化学水素製造方法とその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱化学水素製造装置においては、水を酸素を含む化合物と水素を含む化合物に分離した後、各化合物を熱分解して水素と酸素を回収している。
【０００３】
このような従来の熱化学水素製造装置を図２を参照して説明する。
図２に示すように、従来の熱化学水素製造装置は、ブンゼン反応器１０１と、酸素分離器１０２と、２液分離器１０３と、硫酸精留塔１０４と、硫酸分解器１０５と、冷却器１０６と、気液分離器１０７と、ＨＩ分解部１０８とから構成されている。
【０００４】
次に、上記熱化学水素製造装置を構成する各構成機器の作用について説明する。
まず、ブンゼン反応器１０１では下記のブンゼン反応
ＳＯ２＋Ｉ２＋２Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＳＯ４＋２ＨＩ
により生成した１２０℃のＨ２ＳＯ４＋ＨＩ含有液と未反応のＨ２Ｏ，Ｉ２，Ｏ２を酸素分離器１０２に供給し、酸素Ｏ２を分離する。さらに、酸素を分離したＨ２ＳＯ４＋ＨＩ含有液と未反応のＨ２Ｏ，Ｉ２を２液分離器１０３に供給してＨ２ＳＯ４リッチ液とＨＩリッチ液に分離する。分離されたＨＩリッチ液と付随するＩ２，Ｈ２ＯはＨＩ分解部１０８に供給して下記のＨＩ分解反応
２ＨＩ→Ｈ２＋Ｉ２
により水素とヨウ素に分解される（特許文献１参照）。生成したヨウ素およびＨ２Ｏはブンゼン反応器１０１に供給され、水素は製品として回収される。
【０００５】
２液分離器１０３で分離されたＨ２ＳＯ４リッチ液は、硫酸精留塔１０４で４００℃のＨ２ＳＯ４濃縮液と水に分離される。分離された１００℃の水はブンゼン反応器１０１へ供給される。
【０００６】
一方、４００℃のＨ２ＳＯ４濃縮液は硫酸分解器１０５に供給され、下記の硫酸分解反応
Ｈ２ＳＯ４→ＳＯ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｏ２
により、ＳＯ２とＨ２ＯとＯ２に分解される。
【０００７】
こうして得られた８５０℃のＨ２ＳＯ４とＳＯ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｏ２含有ガスを冷却器１０６で冷却した後、気液分離器１０７でＳＯ２＋Ｏ２含有ガスとＨ２ＳＯ４含有液に分離される。分離されたＳＯ２＋Ｏ２含有ガスはブンゼン反応器１０１に供給される。またＨ２ＳＯ４含有液は硫酸精留塔１０４へ供給される（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開2004-107115号公報
【非特許文献１】General Atomics, High Efficiency Generation of Hydrogen Fuels Using Nuclear Power，Final Technical  Report for the Period August 1, 1999 through September 30, 2002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記した従来の熱化学水素製造装置において、硫酸濃縮液を製造するには、外部から大量の熱エネルギーを供給せねばならないという課題であった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は硫酸濃縮液を製造するために外部から熱エネルギーを供給する必要のない熱化学水素製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る熱化学水素製造方法は、高温の硫酸分解ガスとブンゼン反応により生成されるブンゼン反応液を直接接触熱交換型硫酸濃縮器に供給して前記分解ガスと前記ブンゼン反応液とを直接接触させて硫酸濃縮液を製造することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る熱化学水素製造装置は、ブンゼン反応器で生成した硫酸含有液を接触型熱交換型硫酸濃縮器に供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高温の硫酸分解ガスと、ブンゼン反応液とを直接接触させて硫酸濃縮液を製造するので、外部から熱エネルギーを供給しなくても硫酸濃縮液を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図を参照して説明する。
（実施例）
図１は本発明の一実施形態の熱化学水素製造装置の構成図である。
【００１４】
図に示すように、本実施形態の熱化学水素製造装置は、ブンゼン反応器１と、酸素分離器２と、二液分離器３と、直接接触熱交換型硫酸濃縮器４と、硫酸分解部５と、ＨＩ分解部６と、冷却器７とから構成されている。
【００１５】
次に、本実施形態の熱化学水素製造装置を構成する各構成機器の作用について説明する。
まず、ブンゼン反応器１では下記のブンゼン反応
ＳＯ２＋Ｉ２＋２Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＳＯ４＋２ＨＩ
により生成した１２０℃のＨ２ＳＯ４＋ＨＩ含有液と未反応のＨ２Ｏ，Ｉ２，Ｏ２を酸素分離器２に供給し、酸素Ｏ２を分離する。ここで、ブンゼン反応により生成したＨ２ＳＯ４＋ＨＩ含有液と未反応のＨ２Ｏ，Ｉ２，Ｈ２Ｏをブンゼン反応液と呼ぶ。さらに、酸素を分離したＨ２ＳＯ４＋ＨＩ含有液と未反応のＨ２Ｏ，Ｉ２を２液分離器３に供給してＨ２ＳＯ４リッチ液とＨＩリッチ液に分離する。分離されたＨＩリッチ液と付随するＩ２，Ｈ２ＯはＨＩ分解部６に供給して下記のＨＩ分解反応
２ＨＩ→Ｈ２＋Ｉ２
により水素とヨウ素に分解される。生成したヨウ素およびＨ２Ｏはブンゼン反応器１０１に供給され、水素は製品として回収される。
【００１６】
また、２液分離器３で分離されたＨ２ＳＯ４リッチ液（硫酸含有液）は、直接接触熱交換型硫酸濃縮器４でＳＯ２＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ含有ガスとＨ２ＳＯ４濃縮液に分離される。この分離されたＳＯ２＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ含有ガスは冷却器７で冷却された後、ブンゼン反応器１へ供給される。
【００１７】
一方、直接接触熱交換型硫酸濃縮器４で分離されたＨ２ＳＯ４濃縮液は硫酸分解部５で下記の硫酸分解反応
Ｈ２ＳＯ４→ＳＯ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｏ２
により高温のＳＯ２＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ含有ガス（硫酸分解ガス）に分解される。得られた高温のＳＯ２＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ含有ガスは直接接触型熱交換器４へ供給される。
【００１８】
本実施の形態によれば、直接接触熱交換型硫酸濃縮器４で高温のＳＯ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｏ２含有ガスとＨ２ＳＯ４リッチ液とを直接接触させて硫酸濃縮液を製造するので、外部からの熱エネルギーの供給を省略することができる。さらに、従来必要であった気液分離器も不要であり、従来のシステムと比べて構成を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る熱化学水素製造装置の構成図。
【図２】従来の熱化学水素製造装置の構成図。
【符号の説明】
【００２０】
１…ブンゼン反応器、２…酸素分離器、３…２液分離器、４…直接接触熱交換型硫酸濃縮器、５…硫酸分解部、６…ＨＩ分解部、７…冷却器、１０１…ブンゼン反応器、１０２…酸素分離器、１０３…２液分離器、１０４…硫酸精留塔、１０５…硫酸分解器、１０６…冷却器、１０７…気液分離器、１０８…ＨＩ分解部。
【図１】
2007223844.tif 000003
【図２】
2007223844.tif 000004