(57)【要約】      （修正有）【課題】原料であるジメチルエーテルを触媒の存在の下、燃料改質を行って水素を精製する際、発生する燃焼排ガスをより一層有効な再活用を図って供給する熱エネルギの消費を少なくさせた水素製造装置を提供する。【解決手段】水を蒸発させる水蒸発器３、原料であるジメチルエーテルを予熱させるジメチルエーテル予熱器４、前記水蒸発器３からの水蒸気と前記ジメチルエーテル予熱器４からのジメチルエーテルとを混合させる混合ガス予熱器５、この混合ガス予熱器５からの混合ガスを水素リッチなガスに改質させる改質器６、この改質器６で精製された改質ガスを精製する水素精製器１１のうち、少なくとも一つ以上に前記水素精製器１１から排出される水素含有排ガスを熱源として供給する水素含有排ガス供給系統２６とを備えたものである。【選択図】  図１
2007246305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を蒸発させる水蒸発器と、原料であるジメチルエーテルを予熱させるジメチルエーテル予熱器と、前記水蒸発器からの水蒸気と前記ジメチルエーテル予熱器からのジメチルエーテルとを混合させる混合ガス予熱器と、この混合ガス予熱器からの混合ガスを水素リッチなガスに改質させる改質器と、この改質器で精製された改質ガスを精製する水素精製器と、前記水蒸発器、前記ジメチルエーテル予熱器、前記混合ガス予熱器、前記改質器、前記水素精製器のそれぞれとの熱を授受する熱源供給部と、前記水蒸発器、前記ジメチルエーテル予熱器、前記混合ガス予熱器、前記改質器のうち、少なくとも一つ以上に前記水素精製器から排出される水素含有排ガスを熱源として供給する水素含有排ガス供給系統とを備えたことを特徴とする水素製造装置。
【請求項２】
水を蒸発させる水蒸発器と、原料であるジメチルエーテルを予熱させるジメチルエーテル予熱器と、前記水蒸発器からの水蒸気と前記ジメチルエーテル予熱器からのジメチルエーテルとを混合させる混合ガス予熱器と、この混合ガス予熱器からの混合ガスを水素リッチなガスに改質させる改質器と、この改質器で精製された改質ガスを精製する水素精製器と、前記水蒸発器、前記ジメチルエーテル予熱器、前記混合ガス予熱器、前記改質器、前記水素精製器のそれぞれとの熱を授受する熱源供給部と、前記水蒸発器、前記ジメチルエーテル予熱器、前記混合ガス予熱器、前記改質器のうち、少なくとも一つ以上に前記水素精製器で精製された水素の一部を燃料として供給する水素燃料供給系統および前記水素精製器から排出される水素含有排ガスを熱源として供給する水素含有排ガス供給系統とを備えたことを特徴とする水素製造装置。
【請求項３】
水を蒸発させる水蒸発器と、原料であるジメチルエーテルを予熱させるジメチルエーテル予熱器と、前記水蒸発器からの水蒸気と前記ジメチルエーテル予熱器からのジメチルエーテルとを混合させる混合ガス予熱器と、この混合ガス予熱器からの混合ガスを水素リッチなガスに改質させる改質器と、この改質器で精製された改質ガスを冷却する冷却器と、冷却された改質ガスに酸素供給器からの酸素が加えられ、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変成する一酸化炭素除去器と、この一酸化炭素除去器からの前記改質ガスを圧縮させた後、水素を精製する水素精製器と、前記水蒸発器、前記ジメチルエーテル予熱器、前記混合ガス予熱器、前記改質器、前記一酸化炭素除去器、前記水素精製器のそれぞれとの熱を授受する熱源供給部とを備えたことを特徴とする水素製造装置。
【請求項４】
請求項３記載の水素製造装置において、前記水素精製器は、自身から出る排ガスを熱源として前記水蒸発器、前記ジメチルエーテル予熱器、前記混合ガス予熱器、前記改質器、前記一酸化炭素除去器、前記水素精製器のそれぞれに供給する排ガス配管系統を備えたことを特徴とする水素製造装置。
【請求項５】
請求項３の水素製造装置において、前記一酸化炭素除去器は、出口側に二酸化炭素回収器を設けたことを特徴とする水素製造装置。
【請求項６】
前記二酸化炭素回収器は、熱を授受する熱源供給部に接続するとともに、水素精製器からの排ガスを熱源として受ける排ガス配管系統を備えたことを特徴とする請求項２記載の水素製造装置。
【請求項７】
請求項３〜６記載の水素製造装置において、前記水蒸発器、前記ジメチルエーテル予熱器、前記混合ガス予熱器、前記改質器、前記一酸化炭素除去器、前記二酸化炭素回収器、前記水素精製器のうち、少なくとも一つ以上には、加熱用補助燃料供給系統を備えたことを特徴とする水素製造装置。
【請求項８】
請求項３〜６記載の水素製造装置において、前記水蒸発器、前記ジメチルエーテル予熱器、前記混合ガス予熱器、前記改質器、前記一酸化炭素除去器、前記二酸化炭素回収器、前記水素精製器のうち、少なくとも一つ以上には、ジメチルエーテル補助燃料供給系統を備えたことを特徴とする水素製造装置。
【請求項９】
請求項３〜６記載の水素製造装置において、前記水蒸発器、前記ジメチルエーテル予熱器、前記混合ガス予熱器、前記改質器、前記一酸化炭素除去器、前記二酸化炭素回収器、前記水素精製器のそれぞれから排出する燃焼排ガスを前記二酸化炭素回収器に回収させる燃焼排ガス回収系統を備えたことを特徴とする水素製造装置。
【請求項１０】
請求項３記載の水素製造装置において、前記熱源供給部は、改質器に与えた熱源でジメチルエーテルを水素リッチなガスに改質させた後、その排熱をジメチルエーテル予熱器に供給するジメチルエーテル予熱源供給系統と、前記ジメチルエーテルを予熱後の前記ジメチルエーテル予熱器からの排熱を自身に回収する熱回収系統とを備えたことを特徴とする水素製造装置。
【請求項１１】
請求項３記載の水素製造装置において、前記冷却器は、予熱した水を水蒸発器に供給する水予熱供給系統を備えたことを特徴とする水素製造装置。
【請求項１２】
請求項３記載の水素製造装置において、前記酸素供給器は、改質器に酸素を供給する酸素供給系統を備えたことを特徴とする水素製造装置。
【請求項１３】
請求項１〜３記載の水素製造装置において、前記熱源供給部は、原子力発電プラントであることを特徴とする水素製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒の存在の下、ジメチルエーテルを原料として使用し、水蒸気改質を行って水素リッチなガスを精製する水素製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の水素精製の技術では、例えばジメチルエーテルを原料として水蒸気改質を行う場合、ジメチルエーテルが合成燃料であることから、天然ガスや液化石油等に較べ硫黄等の不純物が少なく、温度３００℃以下でも水素の精製が可能であると、研究成果が報告されている。
【０００３】
従来、水素を精製するのに必要な温度は７００℃以上とされており、この熱源として化石燃料の燃料排熱を利用していた。このため水素を精製するときに発生する二酸化炭素のほかに燃焼排熱からも二酸化炭素が出ている。つまり、原料から改質された水素を精製するとき、二酸化炭素の発生はないものの、水素の製造過程において多くの二酸化炭素を精製している。
【０００４】
さらに、加えて原料を水蒸気改質する際、使用する燃焼排熱から硫黄酸化物等の有害物質が精製されている。
【０００５】
このように、天然ガスや液化石油ガス等に較べて環境に与える影響が少ないジメチルエーテルを使用して水素を精製するとき、水蒸気改質の際に使用する触媒は、例えば、特許文献１および特許文献２等に開示されている。
【０００６】
また、天然ガスに較べて低温で水素を精製するジメチルエーテルを使用し、このジメチルエーテルから精製された水素を原動機の燃料に使用する技術として、例えば特許文献３に開示されている。
【０００７】
また、ジメチルエーテルを水蒸気改質して水素を精製する際、水蒸気の供給源を原子力発電プラントから求めた技術として、例えば特許文献４に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１０６８５号公報
【特許文献２】特開２００３−３８９５７号公報
【特許文献３】特開平１１−１０６７７０号公報
【特許文献４】特開２００３−１６５７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の特許文献に示されているように、ジメチルエーテルを原料とし、触媒の存在の下、水蒸気改質を行って水素リッチなガスを精製する際、外部から多くの熱が供給されているが、供給される熱を余すことなく、十分に活用している訳ではない。
【０００９】
このため、外部から供給される熱のより一層の有効活用を図るとともに、水素を精製するに必要な直接的に供給する熱の温度を低くさせても良質の水素リッチなガスが精製できる新たな技術の開発が望まれている。
【００１０】
本発明は、このような要望に基づいてなされたもので、原料を触媒の存在の下、燃料改質を行って水素リッチなガスを精製する際、発生する燃焼排ガスをより一層有効に再活用を図り、熱エネルギの消費を少なくさせた水素製造装置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】
【００１１】
本発明に係る水素製造装置は、上述の目的を達成するために、水を蒸発させる水蒸発器と、原料であるジメチルエーテルを予熱させるジメチルエーテル予熱器と、前記水蒸発器からの水蒸気と前記ジメチルエーテル予熱器からのジメチルエーテルとを混合させる混合ガス予熱器と、この混合ガス予熱器からの混合ガスを水素リッチなガスに改質させる改質器と、この改質器で精製された改質ガスを精製する水素精製器と、前記水蒸発器、前記ジメチルエーテル予熱器、前記混合ガス予熱器、前記改質器のうち、少なくとも一つ以上に前記水素精製器から排出される水素含有排ガスを熱源として供給する水素含有排ガス供給系統を備えたものである。
【００１２】
また、本発明に係る水素製造装置は、上述の目的を達成するために、水を蒸発させる水蒸発器と、原料であるジメチルエーテルを予熱させるジメチルエーテル予熱器と、前記水蒸発器からの水蒸気と前記ジメチルエーテル予熱器からのジメチルエーテルとを混合させる混合ガス予熱器と、この混合ガス予熱器からの混合ガスを水素リッチなガスに改質させる改質器と、この改質器で精製された改質ガスを冷却する冷却器と、冷却された改質ガスに酸素供給器からの酸素が加えられ、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変成する一酸化炭素除去器と、この一酸化炭素除去器からの前記改質ガスを圧縮させた後、水素を精製する水素精製器と、前記水蒸発器、前記ジメチルエーテル予熱器、前記混合ガス予熱器、前記改質器、前記一酸化炭素除去器、前記水素精製器のそれぞれとの熱を授受する熱源供給部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る水素製造装置は、原料の改質を行って水素を精製する際、発生する燃焼排ガスを、水蒸発器、ジメチルエーテル予熱器、混合ガス予熱器、改質器、水素精製器のそれぞれに熱源として供給する手段を備え、排熱エネルギの再活用を図ったので、水素製造に要する熱エネルギを節約することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る水素製造装置の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る水素製造装置の第１実施形態を示す概略系統図である。
【００１６】
本実施形態に係る水素製造装置は、原料である水１を蒸発させる水蒸発器３と、原料であるジメチルエーテル２を予熱させるジメチルエーテル予熱器４とを並列に配置して備えている。
【００１７】
また、本実施形態に係る水素製造装置は、水蒸発器３で蒸発させた水蒸気を、ジメチルエーテル予熱器４で予熱させたジメチルエーテル２に混合させて混合ガスにし、この混合ガスを再び予熱させる混合ガス予熱器５と、この混合ガス予熱器５を出た混合ガスに触媒の存在の下、水蒸気改質を行って水素リッチなガスを精製する改質器６と、この改質器６からのガスで水素を精製する水素精製器１１とを直列接続させて備えている。
【００１８】
また、本実施形態に係る水素製造装置は、水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器６、および水素精製器１１のそれぞれに、熱源供給部１２、具体的には原子力発電プラントからの熱の授受を行う熱授受配管系統１３ａ１，１３ａ２，１３ｂ１，１３ｂ２，…，１３ｅ１，１３ｅ２を備える一方、他の熱供給源として水素の精製中、水素精製器１１から排出される水素含有排ガスを供給する水素含有排ガス供給系統２６を備えている。
【００１９】
なお、熱源供給部１２は、原子力発電プラントに限らず、産業用ボイラ、火力発電プラント、燃料工程を有する産業システム等でもよい。
【００２０】
一方、上述の構成を有する本実施形態に係る水素製造装置において、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）２を予熱するジメチルエーテル予熱器４は、熱源供給部１２、具体的には原子力発電プラントから熱授受配管系統１３ｂ１，１３ｂ２を介して供給される熱と、水素精製器１１から水素含有排ガス供給系統２６を介して供給される水素含有排ガスの熱とを受け、ジメチルエーテル２を液体から気体に気化している
また、水蒸発器３は、熱源を上述と同様に、熱源供給部１２の熱授受配管系統１３ａ１，１３ａ２を介して供給される熱と、水素含有排ガス供給系統２６からの水素含有排ガスの熱とを受けて水１を蒸発させて水蒸気にしている。
【００２１】
また、混合ガス予熱器５は、水蒸発器３からの水蒸気とジメチルエーテル予熱器４からのジメチルエーテル２の気体とを混合させ、この混合ガスを、上述と同様に、熱授受配管系統１３ｃ１，１３ｃ２からの熱と、水素含有排ガス供給系統２６からの熱とで温度２５０℃〜３００℃まで予熱させている。
【００２２】
また、改質器６は、触媒の存在の下、予熱した混合ガスに、上述と同様に、熱授受配管系統１３ｄ１，１３ｄ２からの熱と水素含有排ガス供給系統２６からの熱とを加えて水蒸気改質を行い、水素リッチなガスを精製している。
【００２３】
そして、水素精製器１１では、熱授受配管系統１３ｅ１，１３ｅ２の熱を受け、改質器６からの水素リッチなガスを精製して水素を生産する。
【００２４】
このように、本実施形態は、水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器８のそれぞれを加熱する熱源を、熱供給部１２の熱授受配管系統１３ａ１，１３ａ２，１３ｂ１，１３ｂ２，…，１３ｅ１，１３ｅ２からの熱と、水素精製器１１の水素含有排ガス供給系統２６からの排ガスに求めたので、二酸化炭素の発生をより一層少なくすることができ、排エネルギのより一層の有効活用を図ることができる。
【００２５】
なお、本実施形態は、二酸化炭素発生の低減化と排エネルギ利用の有効活用を、原子力発電プラントおよび水素精製器１１の排ガスに求めたが、この例に限らず、例えば、図２に示すように、水素精製器１１で精製された水素の一部を燃料として供給する水素燃料供給系統２７を設けてもよい。水素含有排ガス供給系統２６と併用すると、供給熱エネルギのより一層の節約を図ることができる。
【００２６】
図３は、本発明に係る水素製造装置の第３実施形態を示す概略系統図である。
【００２７】
本実施形態に係る水素製造装置は、水１を蒸発させた水蒸発器３からの水蒸気と、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）２を気化させたジメチルエーテル予熱器４からの気体とを混合ガス予熱器５で混合予熱させる一方、予熱させた混合ガスの流れに沿って順に、改質器６、冷却器７、酸素供給器８を設けた一酸化炭素除去器９、圧縮機１０および水素精製器１１を備える構成になっている。
【００２８】
また、上述の構成機器のうち、水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器６、一酸化炭素除去器９および水素精製器１１のそれぞれには、例えば発電プラント、あるいは焼却炉の排熱等、具体的には原子力発電プラントを、別置きの熱源供給部１２とし、ここから熱の授受を行う熱授受配管系統１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，…，１３ｆと、水素精製器１１の排ガス配管系統１５から出たオフガス（水素含有排ガスの排熱）の熱回収を行う排熱回収系統１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，…，１４ｆとを備え、熱の回収を行い、より一層排熱の有効再活用を図っている。
【００２９】
一方、上述の構成に基づき、水１とジメチルエーテル２とは、以下に示す反応式により水素を精製する。
【００３０】
［化１］
ＣＨ３ＯＣＨ３＋３Ｈ２Ｏ  →  ２ＣＯ２＋６Ｈ２      ……（１）
この反応式（１）から水をジメチルエーテルの化学量論比は、３となるから、これらの数値を基に水とジメチルエーテルの流量が設定され、機種、容積が選択される。
【００３１】
改質器６は、ジメチルエーテルの水蒸気改質反応を促進させる触媒を充填している。
【００３２】
また、改質器６は、器内温度を２５０℃以上に維持し、反応圧力を１ＭＰａ以下に調整し、触媒によるジメチルエーテルの水蒸気改質に寄与させている。
【００３３】
また、本実施形態は、改質ガスに含まれる一酸化炭素を二酸化炭素に変成させるために酸素を供給する酸素供給器８と、供給された酸素から一酸化炭素を二酸化炭素に変成させる一酸化炭素除去器９を設け、酸化反応を用いる場合を例に採っているが、酸素を用いない、例えば、シフト反応に置き換えてもよい。
【００３４】
一酸化炭素除去器９から出た改質ガスは、圧縮機１０で圧縮され、水素精製器１１に供給される。
【００３５】
圧縮された改質ガスの供給を受ける水素精製器１１は、改質ガス中に含まれる水素と、水素以外の成分とを分離するものであり、吸着法として、例えば、ＰＳＡ法（圧力変動吸着分離法）、ＴＳＡ法（温度変動吸着分離法）、ＰＴＳＡ法（圧力温度変動吸着分離法）、水素分離膜のうち、いずれかが選択される。
【００３６】
また、水素精製器１１は、改質ガスから分離した水素を精製するとともに、残った改質ガスをオフガスとして、排熱回収系統１４ａ，１４ｂ，…，１４ｆを介装して、上述水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、…，および水素精製器１１自身に回収させる。
【００３７】
このように、本実施形態は、水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器６、一酸化炭素除去器９、水素精製器１１のそれぞれに水製造に必要な熱を外部の熱源供給部１２から熱授受する熱授受配管系統１３ａ，１３ｂ，…，１３ｆと、水素精製器１１で精製された燃焼ガスをオフガスとして上述と同様に、排ガス配管系統１５から水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、改質器６、…等のそれぞれに供給する排熱回収系統１４ａ，１４ｂ，…，１４ｆとを備え、オフガス等の排熱エネルギを再び活用させる構成にしたので、水素製造に要する熱エネルギの節約を図ることができる。
【００３８】
また、本実施形態は、熱源供給部１２として原子力発電プラントを適用した場合において、熱を発生させるために酸素を使用しないので、水素製造の際に精製される二酸化炭素をより一層抑制することができる。
【００３９】
図４は、本発明に係る水素製造装置の第４実施形態を示す概略系統図である。
【００４０】
なお、第３実施形態の構成要素と同一構成要素には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００４１】
本実施形態に係る水素製造装置は、一酸化炭素除去器９の出口側と圧縮機１０の入口側との間に二酸化炭素回収器１６を設け、水蒸気改質中に精製された二酸化炭素を回収するとともに、その際に使用する熱源を熱源供給部１２から求める熱授受配管系統１３ｇと、排ガス配管系統１５から求める排熱回収系統１４ｇとを備えたものである。
【００４２】
なお、二酸化炭素回収器１６は、水素精製器１１よりも適用温度の低いものが望ましく、アルコールアミン液を用いるアミン法、アルカリ塩類を用いる熱アルカリ法等が選択される。
【００４３】
このように、本実施形態は、一酸化炭素除去器９の出口側と圧縮機１０の入口側との間に二酸化炭素回収器１６を設け、この二酸化炭素回収器１６によって改質ガスに含まれる二酸化炭素を分離させ、二酸化炭素を分離させた改質ガスを水素精製器１１に供給する構成にしたので、原料であるジメチルエーテルに含まれる炭素資源を有効利用することができるとともに、水素精製器１１で二酸化炭素の少なくなった排ガス配管系統１５からのオフガスを再び二酸化炭素分離に再活用でき、熱エネルギの消費低減化に寄与することができる。
【００４４】
図５は、本発明に係る水素製造装置の第５実施形態を示す概略系統図である。
【００４５】
なお、第３実施形態の構成要素と同一構成要素には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００４６】
本実施形態に係る水素製造装置は、水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器６、一酸化炭素除去器９、水素精製器１１、二酸化炭素回収器１６のそれぞれに水素製造に必要な熱を外部の熱源供給部１２から受ける熱授受配管系統１３ａ，１３ｂ，…，１３ｇと、水素精製器１１で水素精製の際、発生した未燃水素ガスを含む燃焼ガスをオフガスとして排ガス配管系統１５から上述の水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器６、一酸化炭素除去器９、水素精製器１１、二酸化炭素回収器１６のそれぞれに供給する排熱回収系統１４ａ，１４ｂ，…，１４ｇとを設ける一方、さらに水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器６、一酸化炭素除去器９、水素精製器１１、二酸化炭素回収器１６のそれぞれに加熱用補助燃料を供給する過熱用補助燃料供給系統１７，１７ａ，１７ｂ，…，１７ｇを設けた。
【００４７】
このように、本実施形態は、水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器６、一酸化炭素除去器９、水素精製器１１、二酸化炭素回収器１６のそれぞれに加熱用補助燃料を供給する加熱用補助燃料供給系統１７，１７ａ，１７ｂ，…，１７ｇを設けたので、熱授受配管系統１３ａ，１３ｂ，…，１３ｇや排熱回収系統１４ａ，１４ｂ，…，１４ｇからの供給される熱の量に過少等の不安定性があっても、確実に適正な熱量を供給することができ、安定した水素を精製することができる。
【００４８】
なお、本実施形態は、水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器６、一酸化炭素除去器９、水素精製器１１、二酸化炭素回収器１６のそれぞれに加熱用補助燃料を供給する加熱用補助燃料供給系統１７，１７ａ，１７ｂ，…，１７ｇを設けたが、この例に限らず、例えば、図６に示すように、水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器６、一酸化炭素除去器９、二酸化炭素回収器１６、水素精製器１１のそれぞれに加熱用補助燃料としてジメチルエーテルを供給するジメチルエーテル補助燃料供給系統１８，１８ａ，１８ｂ，…，１８ｇにしてもよい。なお、図５および図６に示した実施形態なおいて各々の全ての構成要素に補助燃料を供給する構成を採ったが、必要に応じてその一部の構成要素に補助燃料を供給してもよい。
【００４９】
図７は、本発明に係る水素製造装置の第７実施形態を示す概略系統図である。
【００５０】
なお、第３実施形態の構成要素と同一構成要素には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００５１】
本実施形態に係る水素製造装置は、水素精製器１１から出た水素含有のオフガスを燃焼ガスとして再び活用するとき、水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器６、一酸化炭素除去器９、水素精製器１１、二酸化炭素回収器１６のそれぞれが備えた燃焼排ガス系統１９ａ，１９ｂ，…，１９ｇから出た燃焼排ガスを一つにまとめて二酸化炭素回収器１６に回収させる燃焼排ガス回収系統２０を設けたものである。
【００５２】
このように、本実施形態は、水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器６、一酸化炭素除去器９、水素精製器１１、二酸化炭素回収器１６のそれぞれが、水素精製器１１から水素含有のオフガスを燃焼ガスとして再活用するときに二酸化炭素が含まれる場合、その燃焼後の燃焼ガスに含まれている二酸化炭素を一つにまとめて回収し、二酸化炭素回収器１６に処理させる燃焼排ガス回収系統２０を設けたので、水素精製の際に発生した排ガスを再活用することができ、水素精製に要する熱エネルギの消費を少なくさせてエネルギの節約を図ることができる。
【００５３】
図８は、本発明に係る水素製造装置の第８実施形態を示す概略系統図である。
【００５４】
なお、第３実施形態の構成要素と同一構成要素には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００５５】
本実施形態に係る水素製造装置は、水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器６、一酸化炭素除去器９、二酸化炭素回収器１６、水素精製器１１のそれぞれが水素精製器１１から出た水素含有のオフガスと、ジメチルエーテル補助燃料供給系統１８，１８ａ，…，１８ｇから供給される補助燃料としてのジメチルエーテルを混焼あるいは単焼するとき、水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器６、一酸化炭素除去器９、水素精製器１１、二酸化炭素回収器１６のそれぞれが備えた燃焼排ガス系統１９ａ，１９ｂ，…，１９ｇから出た燃焼ガスを１つにまとめて二酸化炭素回収器１６に回収させる燃焼排ガス回収系統２０を設けたものである。
【００５６】
このように、本実施形態は、水蒸発器３、ジメチルエーテル予熱器４、混合ガス予熱器５、改質器６、一酸化炭素除去器９、水素精製器１１、二酸化炭素回収器１６のそれぞれが、水素精製器１１からのオフガスと、ジメチルエーテル補助燃料供給系統１８，１８ａ，…，１８ｇからのジメチルエーテルを混焼あるいは単焼し、その燃焼後の燃焼ガスに含まれている二酸化炭素を一つにまとめて回収し、二酸化炭素回収器１６に処理させる燃焼排ガス回収系統２０を設けて排ガスの再活用を図ったので、水素精製に要する熱エネルギの消費を少なくして、エネルギの節約を図ることができる。
【００５７】
図９は、本発明に係る水素製造装置の第９実施形態を示す概略系統図である。
【００５８】
なお、第３実施形態の構成要素と同一構成要素には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００５９】
本実施形態に係る水素製造装置は、熱源供給部１２から熱供給配管系統２１を介して改質器６に供給した熱でジメチルエーテル（原料）２を触媒の下、水蒸気改質して水素を精製し、水素の精製と同時に発生する燃焼ガスを予熱源としてジメチルエーテル予熱器４に送ってジメチルエーテル２を予熱するジメチルエーテル予熱源供給系統２２と、ジメチルエーテル予熱器４でジメチルエーテル２を予熱後の熱を熱源供給部１２に回収させる熱回収系統２３とを設けたものである。
【００６０】
このように、本実施形態は、改質器６でジメチルエーテル２を水蒸気改質に使用した熱を再び活用し、ジメチルエーテル２を予熱するジメチルエーテル予熱源供給系統２２と、ジメチルエーテル２の予熱後の熱を熱源供給部１２に回収させる熱回収系統２３を設け排熱エネルギの再活用を図ったので、水素精製に要する熱エネルギの消費を少なくしてエネルギの節約を図ることができる。
【００６１】
図１０は、本発明に係る水素製造装置の第１０実施形態を示す概略系統図である。
【００６２】
なお、第３実施形態の構成要素と同一構成要素には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００６３】
本実施形態に係る水素製造装置は、冷却器７からの放熱を利用し、水蒸発器３に供給される水を予熱する水予熱供給系統２４を備えたものである。
【００６４】
このように、本実施形態は、冷却器７と水蒸発器３とを結ぶ水予熱供給系統２４を備え、冷却器７の放熱を利用して水蒸発器３に供給される水を予め予熱する構成にしたので、排熱の有効活用を図って水素精製に要する熱エネルギの消費を少なくしてエネルギの節約を図ることができる。
【００６５】
図１１は、本発明に係る水素製造装置の第１１実施形態を示す概略系統図である。
【００６６】
なお、第３実施形態の構成要素と同一構成要素には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００６７】
本実施形態に係る水素製造装置は、酸素供給器８からの酸素を一酸化炭素除去器９に供給し、一酸化炭素を二酸化炭素に変成させる一方、改質器６にも酸素を供給し、ジメチルエーテル２の部分酸化反応を可能にする酸素供給系統２５を備えたものである。
【００６８】
本実施形態は、酸素供給器８からの酸素を改質器６に供給する酸素供給系統２５を設け、原料であるジメチルエーテル２の水蒸気改質の他に部分酸化も行うことができ、その使用方法の選択を拡げて利便性を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る水素製造装置の第１実施形態を示す概略系統図。
【図２】本発明に係る水素製造装置の第２実施形態を示す概略系統図。
【図３】本発明に係る水素製造装置の第３実施形態を示す概略系統図。
【図４】本発明に係る水素製造装置の第４実施形態を示す概略系統図。
【図５】本発明に係る水素製造装置の第５実施形態を示す概略系統図。
【図６】本発明に係る水素製造装置の第６実施形態を示す概略系統図。
【図７】本発明に係る水素製造装置の第７実施形態を示す概略系統図。
【図８】本発明に係る水素製造装置の第８実施形態を示す概略系統図。
【図９】本発明に係る水素製造装置の第９実施形態を示す概略系統図。
【図１０】本発明に係る水素製造装置の第１０実施形態を示す概略系統図。
【図１１】本発明に係る水素製造装置の第１１実施形態を示す概略系統図。
【符号の説明】
【００７０】
１  水
２  ジメチルエーテル
３  水蒸発器
４  ジメチルエーテル予熱器
５  混合ガス予熱器
６  改質器
７  冷却器
８  酸素供給器
９  一酸化炭素除去器
１０  圧縮機
１１  水素精製器
１２  熱源供給部
１３ａ，１３ａ１，１３ａ２，１３ｂ，１３ｂ１，１３ｂ２，１３ｃ，１３ｃ１，１３ｃ２，…  熱授受配管系統
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，…  排熱回収系統
１５  排ガス配管系統
１６  二酸化炭素回収器
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，…  加熱用補助燃料供給系統
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，…  ジメチルエーテル補助燃料供給系統
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，…  燃焼排ガス系統
２０  燃焼排ガス回収系統
２１  熱供給配管系統
２２  ジメチルエーテル予熱器供給系統
２３  熱回収系統
２４  水予熱供給系統
２５  酸素供給系統
２６  水素含有排ガス供給系統
２７  水素燃料供給系
【図１】
2007246305.tif 000003
【図２】
2007246305.tif 000004
【図３】
2007246305.tif 000005
【図４】
2007246305.tif 000006
【図５】
2007246305.tif 000007
【図６】
2007246305.tif 000008
【図７】
2007246305.tif 000009
【図８】
2007246305.tif 000010
【図９】
2007246305.tif 000011
【図１０】
2007246305.tif 000012
【図１１】
2007246305.tif 000013