(57)【要約】【課題】製品ガスの消費量を抑制しながら、吸着剤を的確に洗浄できる圧力変動吸着式水素ガス製造方法を提供する。【解決手段】原料ガスから吸着対象成分を吸着する吸着剤を充填させた形態で、且つ、原料ガス供給路３及びオフガス排出路４を一端側に接続し、かつ、製品ガス排出路５及び製品ガス供給路６を他端側に接続させた形態で設けた吸着塔１について、吸着工程、脱着工程、洗浄工程、及び、昇圧工程を順次行う圧力変動吸着式水素ガス製造方法であって、洗浄工程において、先ず、吸着塔１における一端側と他端側との間に接続した洗浄ガス供給路１１からの洗浄ガスを、吸着塔１の内部を通して流動させてオフガス排出路４から排出する第１洗浄工程を行い、その後、製品ガス供給路６からの製品ガスを、吸着塔１の内部を通して流動させてオフガス排出路４から排出する第２洗浄工程を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素成分及びそれ以外の吸着対象成分を含む原料ガスから前記吸着対象成分を吸着する吸着剤を充填させた形態で、且つ、原料ガス供給路及びオフガス排出路を一端側に接続し、かつ、製品ガス排出路及び製品ガス供給路を他端側に接続させた形態で設けた吸着塔について、
前記吸着塔の内部圧を吸着用高圧に調整した状態で、前記原料ガス供給路を通して供給した前記原料ガスから前記吸着対象成分を吸着して製品ガスを前記製品ガス排出路から排出する吸着工程、前記オフガス排出路を通した前記吸着塔の内部ガスの排出により、前記吸着塔の内部圧を脱着用低圧状態に減圧しかつ前記吸着剤に吸着された前記吸着対象成分を前記吸着塔から排出する脱着工程、前記製品ガス供給路からの前記製品ガスを、前記吸着塔の内部を通して流動させて前記オフガス排出路から排出する洗浄工程、及び、前記吸着塔の内部圧を前記吸着用高圧に向けて昇圧する昇圧工程を順次行う圧力変動吸着式水素ガス製造方法であって、
前記製品ガスとは異なる洗浄ガスを、前記吸着塔における一端側と他端側との間に供給する洗浄ガス供給部を設け、
前記洗浄工程において、先ず、前記洗浄ガス供給部からの前記洗浄ガスを、前記吸着塔の内部を通して流動させて前記オフガス排出路から排出する第１洗浄工程を行い、
その後、前記製品ガス供給路からの前記製品ガスを、前記吸着塔の内部を通して流動させて前記オフガス排出路から排出する第２洗浄工程を行うことを特徴とする圧力変動吸着式水素ガス製造方法。
【請求項２】
前記吸着塔を、複数の塔部分を直列に接続して構成し、
複数の前記塔部分のうちの前記原料ガスの流動方向において上流側に位置する塔部分の前記原料ガスの流動方向において下流側端部に、前記洗浄ガス供給部から前記洗浄ガスを供給するように構成し、
前記第１洗浄工程において、複数の前記塔部分のうちで、前記原料ガスの流動方向において上流側に位置する塔部分を通して、前記洗浄ガスを流動させ、
前記第２洗浄工程において、複数の前記塔部分の全てを通して、前記製品ガスを流動させることを特徴とする請求項１記載の圧力変動吸着式水素ガス製造方法。
【請求項３】
前記洗浄ガスとして、窒素ガスを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の圧力変動吸着式水素ガス製造方法。
【請求項４】
前記吸着塔として、前記吸着工程、前記脱着工程、前記洗浄工程、及び、前記昇圧工程の夫々を同じタイミングでは異なる工程を行う形態で順次行う複数の吸着塔を設け、
前記脱着工程の初期側の段階において、前記吸着塔の他端側から排出する前記内部ガスを、前記昇圧工程の前記吸着塔に対して昇圧用ガスとして供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力変動吸着式水素ガス製造方法。
【請求項５】
前記原料ガスが、炭化水素を主成分とする原燃料ガスを改質処理した改質ガスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧力変動吸着式水素ガス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素成分及びそれ以外の吸着対象成分を含む原料ガスから前記吸着対象成分を吸着する吸着剤を充填させた形態で、且つ、原料ガス供給路及びオフガス排出路を一端側に接続し、かつ、製品ガス排出路及び製品ガス供給路を他端側に接続させた形態で設けた吸着塔について、
前記吸着塔の内部圧を吸着用高圧に調整した状態で、前記原料ガス供給路を通して供給した前記原料ガスから前記吸着対象成分を吸着して製品ガスを前記製品ガス排出路から排出する吸着工程、前記オフガス排出路を通した前記吸着塔の内部ガスの排出により、前記吸着塔の内部圧を脱着用低圧に減圧しかつ前記吸着剤に吸着された前記吸着対象成分を前記吸着塔から排出する脱着工程、前記製品ガス供給路からの前記製品ガスを、前記吸着塔の内部を通して流動させて前記オフガス排出路から排出する洗浄工程、及び、前記吸着塔の内部圧を前記吸着用高圧に向けて昇圧する昇圧工程を順次行う圧力変動吸着式水素ガス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる圧力変動吸着式水素ガス製造方法は、水素成分及び水素成分以外のガス成分を含む原料ガスから、吸着対象成分としての水素成分以外のガス成分を、吸着剤に吸着させることにより、水素濃度の高い製品ガスを製造する方法である。
【０００３】
このような圧力変動吸着式水素ガス製造方法の従来例として、洗浄工程において、製品ガス供給路からの製品ガスを、吸着塔の内部を通して流動させてオフガス排出路から排出することのみによって、つまり、製品ガスのみを用いて、吸着剤を洗浄するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
ちなみに、特許文献１は、都市ガス等の炭化水素を主成分とする原燃料ガスを水蒸気と反応させて改質処理する改質装置から供給される改質ガスを、原料ガスとして、この原料ガスから製品ガスとしての水素ガスを製造するようにしたものである。
そして、吸着剤として、活性炭（カーボンモレキュラーシーブ）、ゼオライト等を使用することが記載されている。
尚、改質ガスには、水素（Ｈ2）、メタン（ＣＨ4）、二酸化炭素（ＣＯ2）、及び、一酸化炭素（ＣＯ）が含まれることになり、メタン（ＣＨ4）、二酸化炭素（ＣＯ2）、及び、一酸化炭素（ＣＯ）が、吸着対象成分として吸着剤に吸着されることになる。
【０００５】
また、特許文献１には、吸着塔として、吸着工程、脱着工程、洗浄工程、及び、昇圧工程の夫々を同じタイミングでは異なる工程を行う形態で順次行う３台の吸着塔を設けることが記載されている。
そして、特許文献１には、製品ガスとしての水素ガスを水素貯蔵タンクに貯蔵し、洗浄工程において、水素貯蔵タンクに貯蔵された水素ガス（製品ガス）を、吸着塔に流動させることが記載されている。
【０００６】
尚、特許文献１には記載されていないが、複数の吸着塔が装備されている形態の場合においては、洗浄工程において、吸着工程の吸着塔から排出される製品ガスの一部を、洗浄工程の吸着塔に流動させるようにする例もある。
つまり、洗浄用の製品ガスとして、吸着工程の吸着塔から排出される製品ガスを用いる例もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２９９９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の圧力変動吸着式水素ガス製造方法においては、洗浄工程において、製品ガスのみを用いて、吸着剤を洗浄するものであるため、吸着剤を的確に洗浄しようとすると、製品ガスの消費量が多くなり、製品ガスの回収率が低下するものであった。
【０００９】
例えば、炭化水素を主成分とする原燃料ガスを水蒸気と反応させて改質処理する改質装置から供給される改質ガスを、原料ガスとして、製品ガスとしての水素ガスを製造し、製品ガスとしての水素ガスを燃料電池に供給する場合においては、燃料電池の触媒が一酸化炭素にて被毒されることを回避するために、製品ガスとしての水素ガスに含まれる一酸化炭素の濃度を、例えば、１０ｐｐｍ未満にする必要があり、そのためには、多量の製品ガスを使用して吸着剤を的確に洗浄することになり、その結果、製品ガスの回収率が低下することになる。
【００１０】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、製品ガスの消費量を抑制しながら、吸着剤を的確に洗浄できる圧力変動吸着式水素ガス製造方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の圧力変動吸着式水素ガス製造方法は、水素成分及びそれ以外の吸着対象成分を含む原料ガスから前記吸着対象成分を吸着する吸着剤を充填させた形態で、且つ、原料ガス供給路及びオフガス排出路を一端側に接続し、かつ、製品ガス排出路及び製品ガス供給路を他端側に接続させた形態で設けた吸着塔について、
前記吸着塔の内部圧を吸着用高圧に調整した状態で、前記原料ガス供給路を通して供給した前記原料ガスから前記吸着対象成分を吸着して製品ガスを前記製品ガス排出路から排出する吸着工程、前記オフガス排出路を通した前記吸着塔の内部ガスの排出により、前記吸着塔の内部圧を脱着用低圧に減圧しかつ前記吸着剤に吸着された前記吸着対象成分を前記吸着塔から排出する脱着工程、前記製品ガス供給路からの前記製品ガスを、前記吸着塔の内部を通して流動させて前記オフガス排出路から排出する洗浄工程、及び、前記吸着塔の内部圧を前記吸着用高圧に向けて昇圧する昇圧工程を順次行う方法であって、その特徴構成は、
前記製品ガスとは異なる洗浄ガスを、前記吸着塔における一端側と他端側との間に供給する洗浄ガス供給部を設け、
前記洗浄工程において、先ず、前記洗浄ガス供給部からの前記洗浄ガスを、前記吸着塔の内部を通して流動させて前記オフガス排出路から排出する第１洗浄工程を行い、
その後、前記製品ガス供給路からの前記製品ガスを、前記吸着塔の内部を通して流動させて前記オフガス排出路から排出する第２洗浄工程を行うことを特徴とする。
【００１２】
すなわち、洗浄工程においては、先ず、吸着塔における一端側と他端側との間に洗浄ガス供給部から洗浄ガスを供給して、洗浄ガスを吸着塔の内部を通して流動させてオフガス排出路から排出する第１洗浄工程を行うことになる。
【００１３】
洗浄ガスとしては、安価に入手できるガスを用いることになり、例えば、窒素ガスが排ガスとして生じるガス工場等においては、窒素ガスを洗浄ガスとして利用することが好ましい。
【００１４】
洗浄ガス供給部から吸着塔の内部に供給される洗浄ガスは、吸着塔の内部を、原料ガス供給路及びオフガス排出路が接続される吸着塔の一端側に向けて流動して、吸着剤を洗浄することになる。
つまり、洗浄ガスは、吸着塔の内部のうちで、原料ガスの流動方向において上手側に対応する箇所を流動することになる。
【００１５】
洗浄工程において、第１洗浄工程を行った後は、製品ガス供給路からの製品ガスを、吸着塔の内部を通して流動させてオフガス排出路から排出する第２洗浄工程を行うことになる。
【００１６】
製品ガス供給路から吸着塔の内部に供給される製品ガスは、吸着塔の内部を、原料ガス供給路及びオフガス排出路が接続される吸着塔の一端側に向けて流動して、吸着剤を洗浄することになる。
つまり、製品ガスは、吸着塔の内部の全て、換言すれば、原料ガスの流動方向において上手側に対応する箇所及び下手側に対応する箇所を流動することになる。
【００１７】
したがって、洗浄工程において、先ず、洗浄ガスを流動させる第１洗浄工程を行い、その後、製品ガスを流動させる第２洗浄工程を行うものであるから、製品ガスの消費量を抑制しながらも、吸着剤を的確に洗浄することができる。
【００１８】
製品ガスの消費量を抑制しながら、吸着剤を的確に洗浄できる点について説明を加えると、吸着塔に供給される原料ガスの吸着対象成分は、原料ガスが一端側から他端側に向けて流動するに伴って順次吸着剤に吸着されることになるから、原料ガスが他端側に近づくほど、吸着対象成分の濃度は少なくなることになる。
換言すれば、吸着塔に充填される吸着剤のうちで、原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分の方が、原料ガスの流動方向の下手側に対応する部分よりも、多量の吸着対象成分を吸着することになる。
【００１９】
そして、第１洗浄工程を行うことによって、吸着剤のうちで、多量の吸着対象成分が吸着されている原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分を洗浄する。
吸着剤のうちで、原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分は、第１洗浄工程によって、多量の吸着対象成分が除去されることになるが、第１洗浄工程を行った後には、付着量は少ないものの、洗浄ガスが付着している。
【００２０】
その後、第２洗浄工程を行うことによって、吸着剤の原料ガスの流動方向の下手側に対応する部分及び吸着剤の原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分を、製品ガスにて洗浄することになる。
吸着剤の原料ガスの流動方向の下手側に対応する部分に存在している吸着対象成分の量が少なく、また、吸着剤の原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分に存在している洗浄ガスの量も少ないから、小量の製品ガスを流動させるだけで、吸着剤の全体を的確に洗浄できるのである。
【００２１】
要するに、本発明の圧力変動吸着式水素ガス製造方法の特徴構成によれば、製品ガスの消費量を抑制しながら、吸着剤を的確に洗浄できる。
【００２２】
また、本発明の圧力変動吸着式水素ガス製造方法の更なる特徴構成は、前記吸着塔を、複数の塔部分を直列に接続して構成し、
複数の前記塔部分のうちの前記原料ガスの流動方向において上流側に位置する塔部分の前記原料ガスの流動方向において下流側端部に、前記洗浄ガス供給部から前記洗浄ガスを供給するように構成し、
前記第１洗浄工程において、複数の前記塔部分のうちで、前記原料ガスの流動方向において上流側に位置する塔部分を通して、前記洗浄ガスを流動させ、
前記第２洗浄工程において、複数の前記塔部分の全てを通して、前記製品ガスを流動させることを特徴とする。
【００２３】
すなわち、吸着塔が、複数の塔部分を直列に接続する形態に構成され、複数の塔部分にうちの原料ガスの流動方向において上流側に位置する塔部分の原料ガスの流動方向において下流側端部に、洗浄ガス供給部から洗浄ガスを供給するように構成される。
ちなみに、複数の塔部分のうちの原料ガスの流動方向において上流側に位置する塔部分における原料ガスの流動方向において下流側端部は、吸着塔の全体からは、吸着塔における一端側と他端側との間に相当する箇所である。
【００２４】
そして、洗浄工程における第１洗浄工程において、洗浄ガス供給部からの洗浄ガスを、複数の塔部分における原料ガスの流動方向において上流側に位置する塔部分の原料ガスの流動方向において下流側端部に供給することにより、複数の塔部分のうちで、原料ガスの流動方向において上流側に位置する塔部分を通して、洗浄ガスを流動させることになる。
【００２５】
また、洗浄工程における第２洗浄工程において、製品ガス供給路からの製品ガスを、複数の塔部分のうちの原料ガスの流動方向において最も下流側に位置する塔部分における、原料ガスの流動方向において下流側に相当する端部に供給することにより、複数の塔部分の全てを通して、製品ガスを流動させることになる。
【００２６】
つまり、本特徴構成においては、吸着塔を、分割した複数の塔部分を直列に接続する形態に構成して、複数の前記塔部分のうちの原料ガスの流動方向において上流側に位置する塔部分の原料ガスの流動方向において下流側端部に、洗浄ガス供給部から洗浄ガスを供給するようにすることによって、洗浄ガスを吸着塔に供給するための構成の簡素化を図ることができる。
【００２７】
説明を加えると、吸着塔を複数の塔部分に分割しない場合には、吸着塔の側壁部に、洗浄ガス供給部を接続するための接続孔を形成して、その接続孔に、洗浄ガス供給部を設置することになるが、この場合、吸着塔の側壁部に接続孔を形成しながらも、吸着工程において内部圧が高圧になる吸着塔の強度を確保するためには、吸着塔の側壁部の肉厚を厚くする等、吸着塔の構成が複雑になり、結果的に、洗浄ガスを吸着塔に供給するための構成が複雑化する虞がある。
【００２８】
本特徴構成においては、吸着塔の構成する複数の塔部分の側壁部には、洗浄ガス供給部を接続する接続孔が形成されないため、側壁部の肉厚を、接続孔を形成する場合よりも薄くしながら、必要な強度を確保できるため、塔部分の構成の簡素化を図ることができ、結果的に、洗浄ガスを吸着塔に供給するための構成の簡素化を図ることができるのである。
【００２９】
要するに、本発明の圧力変動吸着式水素ガス製造方法の更なる特徴構成によれば、洗浄ガスを吸着塔に供給するための構成の簡素化を図ることができる。
【００３０】
また、本発明の圧力変動吸着式水素ガス製造方法の更なる特徴構成は、前記洗浄ガスとして、窒素ガスを用いることを特徴とする。
【００３１】
すなわち、窒素ガスは、大気中に放出することができるものであるから、洗浄工程における第１洗浄工程において、オフガス排出路から排出される洗浄ガスを、大気中に放出することができる。
【００３２】
つまり、第１洗浄工程においてオフガス排出路から排出される洗浄ガスを、大気中に放出する形態を採用することにより、構成の簡素化を図りながら、第１洗浄工程を実行できるものとなる。
【００３３】
要するに、本発明の圧力変動吸着式水素ガス製造方法の更なる特徴構成によれば、構成の簡素化を図りながら、第１洗浄工程を実行できる。
【００３４】
また、本発明の圧力変動吸着式水素ガス製造方法の更なる特徴構成は、前記吸着塔として、前記吸着工程、前記脱着工程、前記洗浄工程、及び、前記昇圧工程の夫々を同じタイミングでは異なる工程を行う形態で順次行う複数の吸着塔を設け、
前記脱着工程の初期側の段階において、前記吸着塔の他端側から排出する前記内部ガスを、前記昇圧工程の前記吸着塔に対して昇圧用ガスとして供給することを特徴とする。
【００３５】
尚、上記の「前記吸着工程、前記脱着工程、前記洗浄工程、及び、前記昇圧工程の夫々を同じタイミングでは異なる工程を行う形態」とは、ひとつの吸着塔が行う工程の終期において、他の吸着塔が同じ工程を開始する場合をも含むものであり、要は、異なる吸着塔において、同じ時間帯に、同じ工程が完全に重複して行われないことを意味するものである。
【００３６】
すなわち、複数の吸着塔の夫々にて、吸着工程、脱着工程、洗浄工程、及び、昇圧工程の夫々を同じタイミングでは異なる工程を行う形態で順次行わせることにより、製品ガスを効率良く製造できるのである。
【００３７】
しかも、脱着工程の初期の段階に吸着塔から排出される内部ガスを、昇圧工程の吸着塔に対して昇圧用ガスとして供給するものであるから、昇圧ガスとして消費する製品ガスの消費量を減少させることができる。
【００３８】
つまり、昇圧工程において吸着塔の内部圧を吸着用高圧に向けて昇圧するには、一般に、製品ガスを吸着塔に供給することになるが、脱着工程の初期側の段階に吸着塔から排出される内部ガスは、製品ガスと同程度に、吸着対象成分が除かれているガスであるから、この内部ガスを、昇圧工程の吸着塔に対して昇圧用ガスとして供給することにより、昇圧工程の吸着塔に対して供給する製品ガスの供給量を減少させて、昇圧工程における製品ガスの消費量を減少させることができる。
【００３９】
要するに、本発明の圧力変動吸着式水素ガス製造方法の更なる特徴構成によれば、昇圧工程における製品ガスの消費量を減少させることができる。
【００４０】
また、本発明の圧力変動吸着式水素ガス製造方法の更なる特徴構成は、前記原料ガスが、炭化水素を主成分とする原燃料ガスを改質処理した改質ガスであることを特徴とする。
【００４１】
すなわち、改質ガスには、水素（Ｈ2）、メタン（ＣＨ4）、二酸化炭素（ＣＯ2）、及び、一酸化炭素（ＣＯ）が含まれることになり、メタン（ＣＨ4）、二酸化炭素（ＣＯ2）、及び、一酸化炭素（ＣＯ）が、吸着対象成分として吸着剤に吸着されることになる。
【００４２】
そして、吸着剤として、例えば、活性炭（カーボンモレキュラーシーブ）を使用した場合においては、吸着剤の吸着性能は、二酸化炭素（ＣＯ2）、メタン（ＣＨ4）、一酸化炭素（ＣＯ）の順に高くなるから、吸着剤のうちで、原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分には、二酸化炭素（ＣＯ2）及びメタン（ＣＨ4）が多量に吸着され、かつ、一酸化炭素（ＣＯ）が少量吸着される傾向となり、そして、吸着剤のうちで、原料ガスの流動方向の下手側に対応する部分には、一酸化炭素（ＣＯ）が少量吸着される傾向となる。
【００４３】
したがって、洗浄工程の第１洗浄工程を行うことによって、吸着剤のうちで、二酸化炭素（ＣＯ2）、メタン（ＣＨ4）、一酸化炭素（ＣＯ）の吸着対象成分が多量に存在している可能性が高い原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分を、洗浄ガスにて洗浄する。
尚、吸着剤のうちで、原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分は、第１洗浄工程によって、多量の吸着対象成分が除去されることになるが、第１洗浄工程を行った後には、付着量は少ないものの、洗浄ガスが付着することになる。
【００４４】
次に、第２洗浄工程を行うことにより、吸着剤のうちで、少量の一酸化炭素（ＣＯ）が存在する原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分、及び、吸着剤のうちで、少量の洗浄ガスが存在する原料ガスの流動方向の下手側に対応する部分を、製品ガスにて洗浄することになり、その結果、一酸化炭素（ＣＯ）が存在せず、かつ、洗浄ガスが存在しない状態に、吸着剤の全体を的確に洗浄できる。
【００４５】
このように、吸着剤を一酸化炭素（ＣＯ）が存在しない状態に的確に洗浄できるから、吸着工程において製造される製品ガス（水素ガス）に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）の濃度を十分に減少させることができ、例えば、製品ガス（水素ガス）を、燃料ガスとして燃料電池に供給することが可能となる。
【００４６】
要するに、本発明の圧力変動吸着式水素ガス製造方法の更なる特徴構成によれば、炭化水素を主成分とする原燃料ガスを改質処理した改質ガスを、原料ガスとして、一酸化炭素（ＣＯ）の濃度を十分に減少させた水素ガスを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態の圧力変動吸着式ガス製造装置の概略図
【図２】第１実施形態の運転状態を示す図
【図３】第１実施形態の運転状態を示す図
【図４】第１実施形態の吸着塔内の吸着量の分布を示す図
【図５】第２実施形態の吸着塔の側面図
【図６】第２実施形態の吸着塔の横断平面図
【図７】第３実施形態の圧力変動吸着式ガス製造装置の概略図
【図８】第３実施形態の運転状態を示す図
【図９】第３実施形態の運転状態を示す図
【図１０】第３実施形態の吸着塔内の吸着量の分布を示す図
【図１１】第４実施形態の圧力変動吸着式ガス製造装置の概略図
【図１２】第４実施形態の圧力変動吸着式ガス製造装置の工程図
【図１３】第４実施形態の吸着塔の内部圧の変化を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４８】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
（圧力変動吸着式ガス製造装置の全体構成）
図１に示すように、本発明の圧力変動吸着式ガス製造方法を実施する圧力変動吸着式ガス製造装置は、単一の吸着塔１を備える形態であり、都市ガス等の炭化水素を主成分とする原燃料ガスを水蒸気と反応させて改質処理する改質装置Ｋから供給される改質ガスを、原料ガスとして、この原料ガスから水素ガスを製品ガスとして製造するように構成されている。
【００４９】
吸着塔１には、製品ガス成分及びそれ以外の吸着対象成分を含む原料ガスから吸着対象成分を吸着する吸着剤が充填されることになり、本実施形態においては、吸着剤として、活性炭（カーボンモレキュラーシーブ）が充填されている。
【００５０】
つまり、原料ガスとしての改質ガスには、水素（Ｈ2）、メタン（ＣＨ4）、二酸化炭素（ＣＯ2）、及び、一酸化炭素（ＣＯ）が含まれることになり、メタン（ＣＨ4）、二酸化炭素（ＣＯ2）、及び、一酸化炭素（ＣＯ）が、吸着対象成分として吸着剤に吸着されることになる。
【００５１】
そして、活性炭（カーボンモレキュラーシーブ）の吸着性能は、二酸化炭素（ＣＯ2）、メタン（ＣＨ4）、一酸化炭素（ＣＯ）の順に高くなるから、吸着剤の量は、一酸化炭素（ＣＯ）を吸着させるのに必要な量として定めることになる。
【００５２】
吸着塔１の下部には、圧縮機２にて圧縮された原料ガスを供給する原料ガス供給路３、及び、オフガスを排出するオフガス排出路４が接続され、原料ガス供給路３を開閉する原料ガス供給弁３Ａ、及び、オフガス排出路４を開閉するオフガス排出弁４Ａが設けられている。
また、オフガス排出路４におけるオフガス排出弁４Ａよりも吸着塔１に近い側の部分には、吸着塔１を大気開放するための大気開放弁４Ｂが接続されている。
【００５３】
吸着塔１の上部には、製品ガスを製品タンクＨに送出する製品ガス排出路５、及び、製品ガス供給路としての、製品タンクＨに貯留された製品ガスを吸着塔１に還流する還流路６が接続され、製品ガス排出路５を開閉する製品ガス排出弁５Ａ、及び、還流路６を開閉する製品ガス還流弁６Ａが設けられている。
また、還流路６には、製品タンクＨから吸着塔１に還流する製品ガスの圧力を還流用設定圧に減圧する減圧弁７が設けられている。
【００５４】
オフガス排出路４には、オフガスを回収しかつ回収したオフガスを燃焼装置としてのバーナ８に供給するオフガスタンクＴが接続されている。
ちなみに、バーナ８は、改質装置Ｋの改質部を加熱する加熱用バーナとして、改質装置Ｋに装着することができる。
【００５５】
また、本実施形態においては、製品ガスとは異なる洗浄ガスを供給する洗浄ガス供給部として、洗浄ガスとしての窒素ガスを噴出する窒素ガス噴出部９が、吸着塔１の一端側と他端側との間、具体的には、吸着塔１の一端側と他端側との中央部に設けられている。
【００５６】
そして、液体窒素を貯留する貯留タンク１０、及び、この貯留タンク１０に貯留された液体窒素を窒素ガス噴出部９に供給する窒素供給路１１が設けられ、この窒素供給路１１に、窒素供給用の供給ポンプ１２、液体窒素を気化させて窒素ガスを生成する窒素気化器１３、及び、窒素ガスの供給を断続する窒素供給弁１４が設けられている。
つまり、後述の如く、洗浄工程の第１洗浄工程において、窒素ガス噴出部９から窒素ガスを噴出させるように構成されている。
【００５７】
そして、本発明の圧力変動吸着式ガス製造方法は、原料ガス供給弁３Ａ、オフガス排出弁４Ａ、大気開放弁４Ｂ、製品ガス排出弁５Ａ、製品ガス還流弁６Ａ、及び、窒素供給弁１４の開閉作動により、図２及び図３に示すように、吸着工程、脱着工程、洗浄工程、昇圧工程を順次行うことにより、原料ガスとしての改質ガスから水素ガスを製品ガスとして製造するように構成されている。
【００５８】
（吸着工程）
吸着工程は、昇圧工程にて吸着塔１の内部圧を吸着用高圧に調整した状態で、吸着塔１に供給した原料ガスから吸着対象成分を吸着して製品ガスを生成するものであり、原料ガス供給弁３Ａ及び製品ガス排出弁５Ａを開き状態にし、オフガス排出弁４Ａ、大気開放弁４Ｂ、製品ガス還流弁６Ａ及び窒素供給弁１４を閉じ状態にすることになる。
【００５９】
（脱着工程）
脱着工程は、吸着塔１の内部ガスを排出して、吸着塔１の内部圧を脱着用低圧状態に減圧しかつ吸着剤に吸着された吸着対象成分を吸着塔から排出するものであり、大気開放弁４Ｂを開き状態にし、原料ガス供給弁３Ａ、オフガス排出弁４Ａ、製品ガス排出弁５Ａ、製品ガス還流弁６Ａ及び窒素供給弁１４を閉じ状態にすることになる。
【００６０】
（洗浄工程）
洗浄工程は、本実施形態においては、先ず、窒素供給部９から噴出される窒素ガスを、吸着塔１の内部を通して流動させてオフガス排出路４から排出する第１洗浄工程を行う。
その後、製品ガス供給路としての還流路６からの製品ガスを、吸着塔１の内部を通して流動させてオフガス排出路４から排出する第２洗浄工程を行うことになる。
【００６１】
第１洗浄工程においては、大気開放弁４Ｂ及び窒素供給弁１４を開き状態にし、原料ガス供給弁３Ａ、製品ガス排出弁５Ａ、オフガス排出弁４Ａ及び製品ガス還流弁６Ａを閉じ状態にすることになる。
【００６２】
第２洗浄工程においては、オフガス排出弁４Ａ及び製品ガス還流弁６Ａを開き状態にし、原料ガス供給弁３Ａ、製品ガス排出弁５Ａ、大気開放弁４Ｂ及び窒素供給弁１４を閉じ状態にすることになる。
【００６３】
つまり、第１洗浄工程においては、窒素ガスを、吸着塔１の内部のうちで、原料ガスの流動方向の上手側に対応する箇所を流動させて、吸着塔１の内部に充填される吸着剤のうちで、原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分を洗浄することになる。
【００６４】
そして、第２洗浄工程においては、製品タンクＨに貯留した製品ガスを、吸着塔１の内部を通流させて、オフガス排出路４から排出させることによって、吸着塔１の内部の吸着剤の全体を洗浄することになる。
【００６５】
説明を加えると、原料ガスとしての改質ガスには、水素（Ｈ2）、メタン（ＣＨ4）、二酸化炭素（ＣＯ2）、及び、一酸化炭素（ＣＯ）が含まれるから、メタン（ＣＨ4）、二酸化炭素（ＣＯ2）、及び、一酸化炭素（ＣＯ）が、吸着対象成分として吸着剤に吸着されることになる。
【００６６】
そして、吸着剤として、例えば、活性炭（カーボンモレキュラーシーブ）を使用した場合においては、吸着剤の吸着性能（吸着量）は、二酸化炭素（ＣＯ2）、メタン（ＣＨ4）、一酸化炭素（ＣＯ）の順に高くなるから、図４に示すように、吸着剤のうちで、原料流動方向の上手側に対応する箇所には、二酸化炭素（ＣＯ2）及びメタン（ＣＨ4）が多量に吸着され、かつ、一酸化炭素（ＣＯ）が少量吸着される傾向となり、そして、吸着剤のうちで、原料流動方向の下手側に対応する箇所には、一酸化炭素（ＣＯ）が少量吸着される傾向となる。
【００６７】
したがって、洗浄工程の第１洗浄工程を行うことによって、吸着剤のうちで、二酸化炭素（ＣＯ2）、メタン（ＣＨ4）、一酸化炭素（ＣＯ）の吸着対象成分が多量に存在している可能性が高い原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分を、洗浄ガスとしての窒素ガスにて洗浄する。
尚、吸着剤のうちで、原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分は、第１洗浄工程によって、多量の吸着対象成分が除去されることになり、そして、第１洗浄工程を行った後には、付着量は少ないものの、窒素ガスが付着することになる。
【００６８】
次に、第２洗浄工程を行うことにより、吸着剤のうちで、少量の一酸化炭素（ＣＯ）が存在する原料流動方向の下手側に対応する部分、及び、吸着剤のうちで、少量の窒素ガスが存在する原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分を、製品ガス（水素ガス）にて洗浄する。
その結果、一酸化炭素（ＣＯ）が存在せず、かつ、洗浄ガス（窒素ガス）が存在しない状態に、吸着剤の全体を的確に洗浄できる。
【００６９】
（昇圧工程）
昇圧工程は、製品タンクＨに貯留した製品ガスを吸着塔１の内部に充填して、吸着塔１の内部圧を吸着用高圧に向けて昇圧するものであって、製品ガス還流弁６Ａを開き状態にし、原料ガス供給弁３Ａ、製品ガス排出弁５Ａ、オフガス排出弁４Ａ、大気開放弁４Ｂ及び窒素供給弁１４を閉じ状態にすることになる。
【００７０】
（第１実施形態のまとめ）
第１実施形態の圧力変動吸着式ガス製造方法によれば、洗浄工程において、第１洗浄工程及び第２洗浄工程を順次行うことにより、吸着塔１の内部に充填されている吸着剤を一酸化炭素（ＣＯ）が存在しない状態に的確に洗浄できるから、吸着工程において製造される製品ガス（水素ガス）に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）の濃度を十分に減少させることができ、例えば、製品ガス（水素ガス）を、燃料ガスとして燃料電池に供給することが可能となる。
【００７１】
そして、第１洗浄工程においては、製品ガスとは異なる洗浄ガス（窒素ガス）を使用することにより、第２洗浄工程においてのみ、製品ガス（水素ガス）を使用するものであるから、製品ガス（水素ガス）の使用量を抑制しながら、吸着剤を的確に洗浄できる。
【００７２】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は、吸着塔１の内部に窒素ガスを噴出する窒素ガス噴出部９の別実施形態を示すものであって、その他の構成は第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明して、第１実施形態と同様な構成については、第１実施形態と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００７３】
図５及び図６に示すように、窒素ガス噴出部９が、複数の噴出口９ａを吸着塔１の内部に分散して並べる状態で備えている。
したがって、窒素供給路１１から供給される窒素ガスが、複数の噴出口９ａから分散して噴出されることになり、洗浄ガスとしての窒素ガスを、吸着剤のうちで、原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分の全体に亘って適切に流動させることができる。
【００７４】
つまり、吸着剤の原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分には、二酸化炭素（ＣＯ2）、メタン（ＣＨ4）、一酸化炭素（ＣＯ）の吸着対象成分が多量に存在している可能性が高いが、窒素ガスが、吸着剤の原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分の全体に亘って流動するものとなるから、吸着剤の原料ガスの流動方向の上手側に対応する部分に吸着されている吸着対象成分を適切に洗浄（除去）させることができる。
【００７５】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態を説明するが、この第３実施形態は、吸着塔１の内部に窒素ガスを供給する構成の別実施形態を示すものであって、その他の構成は第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明して、第１実施形態と同様な構成については、第１実施形態と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００７６】
図７に示すように、吸着塔１が、上下に分割された一対の塔部分１ａを直列に接続する形態で構成されている。
そして、複数の塔部分１ａのうちの原料ガスの流動方向において上流側に位置する塔部分１ａの原料ガスの流動方向において下流側端部に、窒素ガス噴出部９が設けられ、その窒素ガス噴出部９に、洗浄ガス供給路としての窒素供給路１１が接続されている。
【００７７】
つまり、上下一対の塔部分１ａのうちの原料ガスの流動方向において上流側に位置する塔部分１ａの原料ガスの流動方向において下流側端部に、洗浄ガス供給部としての窒素ガス噴出部９から洗浄ガスを供給（噴出）するように構成されている。
【００７８】
したがって、本実施形態においては、第１実施形態と同様に、原料ガス供給弁３Ａ、オフガス排出弁４Ａ、大気開放弁４Ｂ、製品ガス排出弁５Ａ、製品ガス還流弁６Ａ、及び、窒素供給弁１４の開閉作動により、図８及び図９に示すように、吸着工程、脱着工程、洗浄工程、昇圧工程を順次行うことにより、原料ガスとしての改質ガスから水素ガスを製品ガスとして製造することになる。
【００７９】
そして、洗浄工程における第１洗浄工程においては、複数の塔部分１ａのうちで、原料ガスの流動方向において上流側に位置する塔部分１ａを通して、窒素ガスを流動させ、第２洗浄工程においては、上下の塔部分１ａを通して、製品ガス（水素ガス）を流動させるように構成されている。
【００８０】
すなわち、図１０に示すように、吸着塔１が直列接続される一対の塔部分１ａに分割される場合には、一対の塔部分１ａのうちで、原料ガスの流動方向の上手側に位置する塔部分１ａの吸着剤には、二酸化炭素（ＣＯ2）及びメタン（ＣＨ4）が多量に吸着され、かつ、一酸化炭素（ＣＯ）が少量吸着される傾向となる。
また、一対の塔部分１ａのうちで、原料ガスの流動方向の下手側に位置する塔部分１ａの吸着剤には、一酸化炭素（ＣＯ）が少量吸着される傾向となる。
尚、本実施形態においては、一対の塔部分１ａのうちで、原料ガスの流動方向の下手側に位置する塔部分１ａの吸着剤には、微量のメタン（ＣＨ4）も吸着されている。
【００８１】
したがって、洗浄工程の第１洗浄工程を行うことによって、一対の塔部分１ａのうちで原料ガスの流動方向の上手側に位置する塔部分１ａの吸着剤を、洗浄ガスとしての窒素ガスにて洗浄する。
尚、一対の塔部分１ａのうちで原料ガスの流動方向の上手側に位置する塔部分１ａの吸着剤は、第１洗浄工程によって、多量の吸着対象成分が除去されることになり、そして、第１洗浄工程を行った後には、付着量は少ないものの、窒素ガスが付着することになる。
【００８２】
次に、第２洗浄工程を行うことにより、一対の塔部分１ａのうちで原料ガスの流動方向の下手側に位置する塔部分１ａの吸着剤、及び、一対の塔部分１ａのうちで原料ガスの流動方向の上手側に位置する塔部分１ａの吸着剤を、製品ガスにて洗浄する。
その結果、一酸化炭素（ＣＯ）が存在せず、かつ、洗浄ガスが存在しない状態に、吸着剤の全体を的確に洗浄できる。
【００８３】
このように、本実施形態においては、吸着塔１を、分割した一対の塔部分１ａを直列に接続する形態に構成して、原料ガスの流動方向において上流側に位置する塔部分１ａの原料ガスの流動方向の下流側端部に、窒素ガス噴出部９から洗浄ガスを供給（噴出）する形態であるから、窒素ガス（洗浄ガス）を吸着塔１に供給するための構成の簡素化を図ることができる。
【００８４】
説明を加えると、吸着塔１を複数の塔部分１ａに分割しない場合には、吸着塔１の側壁部に、窒素ガス噴出部９を接続するための接続孔を形成して、その接続孔に、窒素ガス噴出部９を接続することになるが、この場合、吸着塔１の側壁部に接続孔を形成しながらも、吸着工程において内部圧が高圧になる吸着塔１の強度を確保するためには、吸着塔１の側壁部の肉厚を厚くする等、吸着塔１の構成が複雑になり、結果的に、洗浄ガスを吸着塔１に供給するための構成が複雑化する虞がある。
【００８５】
本実施形態においては、吸着塔１の構成する一対の塔部分１ａの側壁部には、窒素ガス噴出部９を接続するための接続孔が形成されないため、側壁部の肉厚を、接続孔を形成する場合よりも薄くしながら、必要な強度を確保できるため、塔部分１ａの構成の簡素化を図ることができ、結果的に、洗浄ガスを吸着塔１に供給するための構成の簡素化を図ることができる。
【００８６】
〔第４実施形態〕
次に、第４実施形態について説明するが、この第４実施形態は、第１実施形態で説明した吸着塔１を４つ設けたものであるから、第１実施形態で説明した構成部分と同様な構成部分には、第１実施形態と同じ符号を付して説明する
【００８７】
（全体構成）
図１１に示すように、４つの吸着塔１として、Ａ塔、Ｂ塔、Ｃ塔、Ｄ塔が設けられ、４つの吸着塔１の下部には、圧縮機２にて圧縮された原料ガスを供給する原料ガス供給路３、及び、オフガスを排出するオフガス排出路４が接続されている。
【００８８】
そして、吸着塔１の夫々に対応して、原料ガス供給路３を開閉する塔側原料ガス供給弁Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、及び、オフガス排出路４を開閉する塔側オフガス排出弁Ａ５、Ｂ５、Ｃ５、Ｄ５が設けられている。
ちなみに、原料ガス供給路３における圧縮機２の下流側箇所には、第１実施形態と同様に、原料ガス供給弁３Ａが、水素ガス製造運転を停止する際に閉じる元ガス弁として設けられているが、この原料ガス供給弁３Ａは省略してもよい。
【００８９】
また、オフガス排出路４におけるオフガスタンクＴの上流側箇所には、第１実施形態と同様に、オフガス排出弁４Ａが設けられている。
さらに、オフガス排出路４におけるオフガス排出弁４Ａよりも吸着塔側部分には、第１実施形態と同様に、大気開放弁４Ｂが接続されている。
【００９０】
４つの吸着塔１の上部には、製品ガスを送出する製品ガス排出路５が接続され、その製品ガス排出路５から分岐する形態で、製品ガス排出路５を流動する製品ガスの一部を吸着塔１に還流する還流路６が設けられ、さらに、４つの吸着塔１を互いに連通接続するための塔連通路１６が、４つの吸着塔１の上部に接続されている。
【００９１】
４つの吸着塔１の夫々に対応して、製品ガス排出路５を開閉する塔側製品ガス排出弁Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、製品ガス供給路としての還流路６を開閉する塔側製品ガス還流弁Ａ３、Ｂ３、Ｃ３、Ｄ３、及び、塔連通路１６を開閉する連通断続弁Ａ４、Ｂ４、Ｃ４、Ｄ４が設けられている。
ちなみに、本第４実施形態においては、第１実施形態における製品ガス排出弁５Ａ及び製品ガス還流弁６Ａが省略されることになる。
【００９２】
また、製品ガスとは異なる洗浄ガスとしての窒素ガスを噴出する窒素ガス噴出部９が、４つの吸着塔１の夫々の一端側と他端側との間、具体的には、吸着塔１の夫々の一端側と他端側との間の中央箇所に設けられている。
そして、液体窒素を貯留する貯留タンク１０、及び、この貯留タンク１０に貯留された液体窒素を供給する窒素供給路１１が設けられ、この窒素供給路１１に、窒素供給用の供給ポンプ１２、液体窒素を気化させて窒素ガスを生成するする窒素気化器１３が設けられている。
【００９３】
窒素供給路１１が、４つの吸着塔１の夫々に設けた窒素ガス噴出部９に接続され、窒素供給路１１には、吸着塔１の夫々に対応して、窒素ガスの供給を断続する塔側窒素供給弁Ａ６、Ｂ６、Ｃ６、Ｄ６が設けられている。
【００９４】
（運転サイクルについて）
図１２及び図１３に示すように、４つの吸着塔１は、吸着工程、脱着工程、洗浄工程、及び、昇圧工程の夫々を同じタイミングでは異なる工程を行う形態で順次行うことになり、そして、脱着工程の初期側の段階において、吸着塔１から排出される内部ガスを、昇圧工程の吸着塔１に対して昇圧用ガスとして供給するように構成されている。
【００９５】
尚、上記の「吸着工程、脱着工程、洗浄工程、及び、昇圧工程の夫々を同じタイミングでは異なる工程を行う形態」とは、ひとつの吸着塔１が行う工程の終期において、他の吸着塔１が同じ工程を開始する場合をも含むものであり、要は、異なる吸着塔１において、同じ時間帯に、同じ工程が完全に重複して行われないことを意味するものである。
【００９６】
ちなみに、本実施形態においては、ひとつの吸着塔１が行う脱着工程の終期において、他の吸着塔１が脱着工程を開始するように構成されている。
【００９７】
また、本実施形態では、昇圧工程においては、脱着工程の吸着塔１から排出される内部ガスを吸着塔１に導入することにより、吸着用高圧よりも低い圧力まで昇圧し、そして、吸着工程において、原料ガスを吸着塔１に導入することにより、吸着塔１の内部圧を吸着用高圧に昇圧するように構成されている。
【００９８】
そして、昇圧工程において、脱着工程の吸着塔１から排出される内部ガスを吸着塔１に導入するにあたり、昇圧工程の一つの吸着塔１に対して、他の３つの吸着塔１から、順次高圧の内部ガスを導入するように構成されている。
【００９９】
具体的には、図１３に示すように、吸着工程において、吸着塔１の内部圧を、脱着用低圧から第３中間圧に昇圧し、次に、第３中間圧から第２中間圧に昇圧し、その後、第２中間圧から第１中間圧に昇圧することになる。
そして、吸着工程において、原料ガスを吸着塔１に導入することにより、吸着塔１の内部圧を、第１中間圧から吸着用高圧に昇圧することになる。
【０１００】
ちなみに、脱着工程においては、吸着塔１の内部圧が、吸着用高圧から第１中間圧に減圧され、次に、第１中間圧から第２中間圧に減圧され、その後、第２中間圧から第３中間圧に減圧され、最後に、脱着用低圧に減圧されることになる。
【０１０１】
ちなみに、脱着工程の吸着塔１から排出される内部ガスを昇圧のために昇圧工程の吸着塔１に導入することを、以下、「均圧」と呼称する。
また、図１０において、例えば、「均圧ＡＣ」とは、内部圧がＡ塔よりも低いＣ塔に対して、Ａ塔の高圧の内部ガスを導入することを意味するものであり、「均圧ＢＤ」や「均圧ＣＡ」等も同様である。
【０１０２】
そして、「均圧ＡＣ」を行う場合には、Ａ塔に対応する連通断続弁Ａ４及びＣ塔に対応する連通断続弁Ｃ４を開き状態にすることになり、「均圧ＢＤ」や「均圧ＣＡ」等を行う場合も同様である。
【０１０３】
（運転サイクルの詳細）
図１２の工程図に基づいて、吸着塔１のうちのＡ塔を代表にしながら運転サイクルについて説明を加える。
ちなみに、吸着工程、脱着工程、洗浄工程の第１洗浄工程、洗浄工程の第２洗浄工程、及び、昇圧工程の夫々における弁開閉作動は、第１実施形態の記載及び上述の記載から理解できるので、本実施形態においては、弁開閉作動についての詳細な説明は省略する。
尚、図１２においては、洗浄工程の第１洗浄工程を、洗浄（１）と記載し、洗浄工程の第２洗浄工程を、洗浄（２）と記載する。
【０１０４】
ＳＴＥＰ１〜１６のうちの、ＳＴＥＰ１〜３が吸着工程に対応し、ＳＴＥＰ４〜８が脱着工程に対応し、ＳＴＥＰ９及び１０が洗浄工程に対応し、ＳＴＥＰ１１〜１６が昇圧工程に対応する。
そして、ステップ９が、洗浄工程の第１洗浄工程に対応し、ステップ１０が、洗浄工程の第２洗浄工程に対応する。
【０１０５】
（吸着工程）
吸着工程においては、Ａ塔に対応する塔側原料ガス供給弁Ａ１及び塔側製品ガス排出弁Ａ２を開き、原料ガスを吸着塔１（Ａ塔）に供給して、吸着用高圧に昇圧しながら、製品ガスを製造することになる（図１３参照）。
そして、製品ガスが、製品ガス排出路５を通して製品タンクＨに流動して貯蔵されることになる。
【０１０６】
（脱着工程）
脱着工程においては、先ず、ステップ４にて、Ａ塔の内部ガスを昇圧工程の塔Ｂに供給し、次に、ステップ５にて、Ａ塔の内部ガスを昇圧工程の塔Ｃに供給し、その後、ステップ６にて待機する。
そして、ステップ７にて、Ａ塔の内部ガスを昇圧工程の塔Ｄに供給し、その後、大気開放弁４Ｂを開いて、Ａ塔の内部ガスを大気中に放出しながら、Ａ塔の内部圧を大気圧と同程度の圧力に減圧する。
【０１０７】
Ａ塔の内部ガスを大気中に放出しながら、Ａ塔の内部圧を大気圧と同程度の圧力に減圧することにより、Ａ塔の内部に充填された吸着剤に吸着されていた吸着対象成分が、吸着剤から離脱して、大気中に放出されることになる。
【０１０８】
（洗浄工程）
洗浄工程の第１洗浄工程においては、Ａ塔に対応する塔側窒素供給弁Ａ６、及び、大気開放弁４Ｂを開いて、窒素ガスを、吸着塔１（Ａ塔）の内部のうちで、原料ガスの流動方向において上手側に対応する箇所を流動させて、吸着塔１の内部に充填される吸着剤のうちで、原料ガスの流動方向に上手側に対応する部分を洗浄することになる。
【０１０９】
洗浄工程の第２洗浄工程においては、Ａ塔に対応する塔側製品ガス還流弁Ａ３及び塔側オフガス排出弁Ａ５を開いて、還流路６を通して製品ガスをＡ塔の内部に供給し、Ａ塔を通過した製品ガスを、オフガス排出路４を通してオフガスタンクＴに流動させる。
【０１１０】
（昇圧工程）
昇圧工程においては、先ず、ステップ１１にて、脱着工程のＢ塔の内部ガスを昇圧工程のＡ塔に供給し、次に、ステップ１２にて待機後、脱着工程のＣ塔の内部ガスを昇圧工程のＡ塔に供給し、その後、ステップ１４及びステップ１５にて待機する。
【０１１１】
そして、ステップ１６にて、脱着工程のＤ塔の内部ガスを昇圧工程のＡ塔に供給することになる。
脱着工程のＤ塔の内部ガスを昇圧工程のＡ塔に供給しても、Ａ塔の内部圧は、吸着用高圧よりも低い圧力までは昇圧しないが、上述の如く、吸着工程において、原料ガスを吸着Ａ塔に供給することにより、Ａ塔の内部圧を、吸着用高圧に昇圧させることになる。
【０１１２】
（第４実施形態のまとめ）
本実施形態の圧力変動吸着式ガス製造方法は、４つの吸着塔１の夫々にて、吸着工程、脱着工程、洗浄工程、及び、昇圧工程の夫々を同じタイミングでは異なる工程を行う形態で順次行わせることにより、製品ガスを効率良く製造できる。
【０１１３】
しかも、脱着工程の初期側の段階に吸着塔１から排出される内部ガスを、昇圧工程の吸着塔１に対して昇圧用ガスとして供給するものであるから、昇圧ガスとして消費する製品ガスの消費量を減少させることができる。
【０１１４】
つまり、昇圧工程において吸着塔１の内部圧を吸着用高圧に向けて昇圧するには、一般に、製品ガスを吸着塔に供給することになるが、脱着工程の初期側の段階に吸着塔１から排出される内部ガスは、製品ガスと同程度に、吸着対象成分が除かれているガスであるから、この内部ガスを、昇圧工程の吸着塔１に対して昇圧用ガスとして供給することにより、昇圧工程の吸着塔１に対して供給する製品ガスの供給量を減少させて、昇圧工程における製品ガスの消費量を減少させることができる。
【０１１５】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（１）上記の第１〜第４実施形態では、炭化水素を主成分とする原燃料ガスを水蒸気と反応させて改質処理した改質ガスを、原料ガスとして、この原料ガスから水素ガスを製品ガスとして製造する場合を例示したが、水素成分及びそれ以外の吸着対象成分を含む各種の原料ガスから種々の製品ガスを製造する場合に、本発明は適用できるものである。
【０１１６】
（２）上記の第１〜第３実施形態では、本発明に係る圧力変動吸着式水素製造方法を実施する装置として、一つの吸着塔１を備える場合を例示し、第４実施形態では、本発明に係る圧力変動吸着式水素製造方法を実施する装置として、４つの吸着塔１を備える場合を例示したが、本発明に係る圧力変動吸着式水素製造方法を実施する装置としては、２つの吸着塔１を備える形態のもの、３つの吸着塔１を備える形態のもの、及び、５つ以上の吸着塔１を備える形態のものを適用できる。
【０１１７】
（３）上記の第１〜第４実施形態では、脱着工程において、吸着塔１の内部を大気開放する場合を例示したが、吸着塔１の内部を吸引する真空ポンプを設けて、脱着工程において、吸着塔１の内部を真空状態にするようにしてもよい。
【０１１８】
（４）上記の第１〜第４実施形態では、洗浄ガスとして窒素ガスを用いる場合を例示したが、製品ガスよりも純度が低い水素ガスが多量に発生するガス処理設備においては、純度が低い水素ガスを、洗浄ガスとして利用してもよい。
【０１１９】
（５）上記の第１〜第４実施形態では、吸着塔１の原料ガスの流動方向の一端側と他端側との中央に対応する箇所に、洗浄ガス供給部としての窒素噴出部９を設ける場合を例示したが、吸着塔１に対して窒素噴出部９を設ける位置は、吸着剤に吸着された吸着対象成分の分布状態に応じて種々変更できるものである。
【０１２０】
（６）上記の第３実施形態では、吸着塔１を２つに分割する場合を例示したが、吸着塔１を３つ以上に分割して、分割された３つ以上の塔部分１ａを直列に接続する形態で実施してもよい。
この場合、吸着塔１に対して洗浄ガス供給部としての窒素噴出部９を設ける位置、つまり、３つ以上の塔部分１ａのうちで、洗浄ガスを供給することになる塔部分１ａは、複数の塔部分１ａに充填された吸着剤に吸着された吸着対象成分の分布状態に応じて種々変更できるものである。
【０１２１】
尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１        吸着塔
１ａ      塔部分
３        原料ガス供給路
４        オフガス排出路
５        製品ガス排出路
６        製品ガス供給路
９        洗浄ガス供給部
【図１】
2016185897.tif 000003
【図２】
2016185897.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2016185897.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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