(57)【要約】【課題】アンモニア除去装置の取替頻度又は再生頻度を少なくすることが可能であり、またアンモニア除去装置の破過によりアンモニア濃度の高いガスが精製済みガスに混入することを未然に防ぐことが可能なアンモニア除去設備等を提供する。【解決手段】水素ガス及びアンモニアを含有する混合ガス中のアンモニアを除去するアンモニア除去設備であって、ｎ個（ｎは３以上の整数）のアンモニア除去装置と、前記ｎ個のアンモニア除去装置を環状に接続する少なくともｎ本の連結配管とを含む環状構造、前記ｎ個のアンモニア除去装置の各々に前記混合ガスを供給する少なくともｎ本の供給配管、及び前記ｎ個のアンモニア除去装置の各々から排出する処理ガスを排出させる少なくともｎ本の排出配管、を有する、アンモニア除去設備である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガス及びアンモニアを含有する混合ガス中のアンモニアを除去するアンモニア除去設備であって、
ｎ個（ｎは３以上の整数）のアンモニア除去装置と、前記ｎ個のアンモニア除去装置を環状に接続する少なくともｎ本の連結配管とを含む環状構造、
前記ｎ個のアンモニア除去装置の各々に前記混合ガスを供給する少なくともｎ本の供給配管、及び
前記ｎ個のアンモニア除去装置の各々から排出する処理ガスを排出させる少なくともｎ本の排出配管、
を有する、アンモニア除去設備。
【請求項２】
前記少なくともｎ本の連結配管の各々に、前記排出配管が接続されている、請求項１に記載のアンモニア除去設備。
【請求項３】
前記ｎ個のアンモニア除去装置の各々に、前記排出配管が接続されている、請求項１に記載のアンモニア除去設備。
【請求項４】
前記ｎ個のアンモニア除去装置の各々から排出する処理ガスのアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定装置を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンモニア除去設備。
【請求項５】
前記アンモニア濃度測定装置はｎ個未満の個数であり、
前記アンモニア濃度測定装置の少なくとも１個は、２本以上の測定用配管を介して２個以上の前記アンモニア除去装置に接続されている、請求項４に記載のアンモニア除去設備。
【請求項６】
前記アンモニア除去装置は、アンモニア吸着剤を収容しており、
前記アンモニア除去装置に吸着剤再生ガスを供給する再生ガス配管を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアンモニア除去設備。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のアンモニア除去設備を用いたアンモニア除去方法であって、
下記の第１のアンモニア除去運転の後に第２のアンモニア除去運転を行う、アンモニア除去方法。
第１のアンモニア除去運転：前記混合ガスを、第１のアンモニア除去装置、前記第１のアンモニア除去装置に接続されている第１の連結配管、前記第１の連結配管に接続されている第２のアンモニア除去装置、の順に通気する運転。
第２のアンモニア除去運転：前記混合ガスを、前記第２のアンモニア除去装置、前記第２のアンモニア除去装置に接続されている第２の連結配管、前記第２の連結配管に接続されている第３のアンモニア除去装置、の順に通気する運転。
【請求項８】
下記の第１の復帰工程を行う、請求項７に記載のアンモニア除去方法。
第１の復帰工程：前記第２のアンモニア除去運転の継続中に、前記第１のアンモニア除去装置の取替又は再生を行う工程。
【請求項９】
前記ｎは３であり、
前記第２のアンモニア除去運転の後に、下記第３のアンモニア除去運転を行う、請求項７又は８に記載のアンモニア除去方法。
第３のアンモニア除去運転：前記混合ガスを、前記第３のアンモニア除去装置、前記第３のアンモニア除去装置に接続されている第３の連結配管、前記第３の連結配管に接続されている前記第１のアンモニア除去装置、の順に通気する運転。
【請求項１０】
前記第１の復帰工程、下記の第２の復帰工程及び第３の復帰工程をこの順に行う、請求項９に記載のアンモニア除去方法。
第２の復帰工程：前記第３のアンモニア除去運転の継続中に、前記第２のアンモニア除去装置の取替又は再生を行う工程。
第３の復帰工程：前記第１のアンモニア除去運転の継続中に、前記第３のアンモニア除去装置の取替又は再生を行う工程。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のアンモニア除去設備、
前記アンモニア除去設備の前記供給配管に接続されており、アンモニア分解触媒が収容されたアンモニア分解装置、及び、
前記アンモニア除去設備の前記排出配管に接続された水素ガス精製装置、
を有する、水素ガス製造装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の水素ガス製造装置を用いた水素ガスの製造方法であって、
下記の第１の水素ガス製造運転の後に、第２の水素ガス製造運転を行う、水素ガスの製造方法。
第１の水素ガス製造運転：アンモニアを前記アンモニア分解装置に供して前記混合ガスを得、前記混合ガスを、第１のアンモニア除去装置、前記第１のアンモニア除去装置に接続されている第１の連結配管、前記第１の連結配管に接続されている第２のアンモニア除去装置、
の順に通気することにより前記混合ガスを第１のアンモニア除去運転に供した後、前記水素ガス精製装置に供して水素ガスを製造する運転。
第２の水素ガス製造運転：アンモニアを前記アンモニア分解装置に供して前記混合ガスを得、前記混合ガスを、前記第２のアンモニア除去装置、前記第２のアンモニア除去装置に接続されている第２の連結配管、前記第２の連結配管に接続されている第３のアンモニア除去装置、
の順に通気することにより前記混合ガスを前記第２のアンモニア除去運転に供した後、前記水素ガス精製装置に供して水素ガスを製造する運転。
【請求項１３】
前記ｎは３であり、
前記第２の水素ガス製造運転の後に、下記第３の水素ガス製造運転を行う、請求項１２に記載の水素ガスの製造方法。
第３の水素ガス製造運転：アンモニアを前記アンモニア分解装置に供して前記混合ガスを得、前記混合ガスを、前記第３のアンモニア除去装置、前記第３のアンモニア除去装置に接続されている第３の連結配管、前記第３の連結配管に接続されている第１のアンモニア除去装置、
の順に通気することにより前記混合ガスを第３のアンモニア除去運転に供した後、前記水素ガス精製装置に供して水素ガスを製造する運転。
【請求項１４】
前記第１の水素ガス製造運転中に、第３のアンモニア除去装置の取替又は再生を行い、
前記第２の水素ガス製造運転中に、第１のアンモニア除去装置の取替又は再生を行い、
前記第３の水素ガス製造運転中に、第２のアンモニア除去装置の取替又は再生を行う、請求項１３に記載の水素ガスの製造方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の水素ガス製造装置から得られる水素ガスを使用した燃料電池。
【請求項１６】
請求項１５に記載の燃料電池を搭載した輸送機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア除去設備、アンモニア除去方法、水素ガスの製造装置及び水素ガスの製造方法、燃料電池並びに輸送機に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素ガスは、究極のクリーンエネルギーとして期待されている。例えば、水素ガスは燃料電池用の燃料ガスとして用いられる。この水素ガスは、水の電気分解、又は天然ガス、石炭あるいは廃プラスチックの水蒸気改質等によって製造することができる。
ところで、この燃料ガスとしての水素ガスが不純物としてアンモニアを含有すると、アンモニアが燃料電池内の電解質膜や触媒層に悪影響を与える。そのため、燃料ガスを吸着器へ導入してアンモニアを除去した後に、燃料電池に供給することが行われている。
また、２個の吸着器を並列に設置し、これら２個の吸着器を交互に切り替えて運転に供することが行われている。これにより、運転に供した後の停止中の吸着器内の吸着剤を再生することができ、連続してアンモニアの除去を実施することが可能となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックへと供給される燃料ガスが流通するガス流通部と、を有し、前記ガス流通部に、アンモニア吸着部が備えられ、前記アンモニア吸着部に、アンモニア吸着能の異なる第１吸着体及び第２吸着体が備えられることを特徴とする、燃料電池システムが記載されている。
また、特許文献１には、２個のアンモニア吸着部を並列に配設することが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、燃料ガスのアンモニアを吸着する吸着器と、前記吸着器を経由した前記燃料ガスを用いて発電する燃料電池と、前記燃料電池の燃料オフガスから少なくとも水素を選択的に回収して前記燃料オフガスより水素濃度の高い水素含有ガスを生成する水素回収手段と、前記吸着器への前記燃料ガスの供給を停止する停止手段と、前記停止手段によって前記燃料ガスの供給が停止された場合に、前記水素含有ガスを前記吸着器に供給する水素供給手段と、を備えることを特徴とする燃料電池システムが記載されている。
また、特許文献２には、前記吸着器として、第１吸着器及び第２吸着器を並列に配設することが記載されている。
【０００５】
一方、燃料ガスとしての水素ガスの原料として、アンモニアを用いることも行われている。アンモニアは、水素の貯蔵及び輸送を容易にする化学物質（水素キャリア）として注目されている。アンモニアは２０℃、０．８５７ＭＰａで圧縮することで容易に液化し、液体アンモニアは重量水素密度が１７．８質量％と極めて高く、体積水素密度が液体水素の１．５〜２．５倍という非常に優れた水素キャリアである。
このように、アンモニアは水素キャリアとして優れているが、アンモニアを分解して水素ガスを取り出す際に、アンモニア分解ガス中にアンモニアが残存することになる。このため、当該アンモニア分解ガスに関しても、アンモニア分解ガス中に残存するアンモニアを除去するための技術が求められている。
【０００６】
特許文献３には、アンモニアを水素と窒素に分解するアンモニア分解装置と、該分解装置から排出されるアンモニアを吸着除去するアンモニア吸着装置とを具備し、アンモニア吸着装置に、アンモニア吸着熱が５０〜１８０ｋＪ／ｍｏｌ、アンモニア吸着容量が０．１〜４ｍｍｏｌ／ｇかつ細孔径５０ｎｍ〜１０μｍの容積が０．１〜１ｍｌ／ｇであるアンモニア吸着剤が含まれることを特徴とする水素製造システムが記載されている。
また、特許文献３には、２個のアンモニア吸着装置を並列に配設することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−０８７７２６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４６１７５号公報
【特許文献３】特開２０１５−０５９０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３のように、並列に併設された２個の吸着器を切替運転する場合、一方の吸着器が破過する前に、他方の吸着器に切替運転する必要がある。そのため、一方の吸着器が未だ十分に吸着能力を有する状態で、余裕をみて他方の吸着器に切替える必要があり、吸着器の再生頻度が多くなるという問題がある。また、吸着器を破過寸前まで使用しようとする場合、破過の時期を予測するのは困難であるため、切替える前に吸着器が破過し、アンモニア濃度の高いガスが精製済みガスに混入してしまうという問題がある。
なお、特許文献１では、第１吸着体及び第２吸着体が、１つのアンモニア吸着部内に備えられているため、第１吸着体及び第２吸着体のいずれかが破過した場合、第１吸着体及び第２吸着体の両方を取替又は再生する必要がある。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、アンモニア除去装置の取替頻度又は再生頻度を少なくすることが可能であり、またアンモニア除去装置の破過によりアンモニア濃度の高いガスが精製済みガスに混入することを未然に防ぐことが可能なアンモニア除去設備、アンモニア除去方法、水素ガスの製造装置、水素ガスの製造方法、燃料電池及び輸送機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は鋭意検討した結果、複数個のアンモニア除去装置を配管を介して環状に接続することにより、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち本発明は、以下の［１］〜［１６］に関する。
［１］水素ガス及びアンモニアを含有する混合ガス中のアンモニアを除去するアンモニア除去設備であって、ｎ個（ｎは３以上の整数）のアンモニア除去装置と、前記ｎ個のアンモニア除去装置を環状に接続する少なくともｎ本の連結配管とを含む環状構造、前記ｎ個のアンモニア除去装置の各々に前記混合ガスを供給する少なくともｎ本の供給配管、及び前記ｎ個のアンモニア除去装置の各々から排出する処理ガスを排出させる少なくともｎ本の排出配管、を有する、アンモニア除去設備。
［２］前記少なくともｎ本の連結配管の各々に、前記排出配管が接続されている、前記［１］に記載のアンモニア除去設備。
［３］前記ｎ個のアンモニア除去装置の各々に、前記排出配管が接続されている、前記［１］に記載のアンモニア除去設備。
［４］前記ｎ個のアンモニア除去装置の各々から排出する処理ガスのアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定装置を有する、前記［１］〜［３］のいずれか１つに記載のアンモニア除去設備。
［５］前記アンモニア濃度測定装置はｎ個未満の個数であり、前記アンモニア濃度測定装置の少なくとも１個は、２本以上の測定用配管を介して２個以上の前記アンモニア除去装置に接続されている、前記［４］に記載のアンモニア除去設備。
【００１１】
［６］前記アンモニア除去装置は、アンモニア吸着剤を収容しており、前記アンモニア除去装置に吸着剤再生ガスを供給する再生ガス配管を有する、前記［１］〜［５］のいずれか１つに記載のアンモニア除去設備。
［７］前記［１］〜［６］のいずれか１つに記載のアンモニア除去設備を用いたアンモニア除去方法であって、下記の第１のアンモニア除去運転の後に第２のアンモニア除去運転を行う、アンモニア除去方法。
第１のアンモニア除去運転：前記混合ガスを、第１のアンモニア除去装置、前記第１のアンモニア除去装置に接続されている第１の連結配管、前記第１の連結配管に接続されている第２のアンモニア除去装置、の順に通気する運転。
第２のアンモニア除去運転：前記混合ガスを、前記第２のアンモニア除去装置、前記第２のアンモニア除去装置に接続されている第２の連結配管、前記第２の連結配管に接続されている第３のアンモニア除去装置、の順に通気する運転。
［８］下記の第１の復帰工程を行う、前記［７］に記載のアンモニア除去方法。
第１の復帰工程：前記第２のアンモニア除去運転の継続中に、前記第１のアンモニア除去装置の取替又は再生を行う工程。
【００１２】
［９］前記ｎは３であり、前記第２のアンモニア除去運転の後に、下記第３のアンモニア除去運転を行う、前記［７］又は［８］に記載のアンモニア除去方法。
第３のアンモニア除去運転：前記混合ガスを、前記第３のアンモニア除去装置、前記第３のアンモニア除去装置に接続されている第３の連結配管、前記第３の連結配管に接続されている前記第１のアンモニア除去装置、の順に通気する運転。
［１０］前記第１の復帰工程、下記の第２の復帰工程及び第３の復帰工程をこの順に行う、請求項９に記載のアンモニア除去方法。
第２の復帰工程：前記第３のアンモニア除去運転の継続中に、前記第２のアンモニア除去装置の取替又は再生を行う工程。
第３の復帰工程：前記第１のアンモニア除去運転の継続中に、前記第３のアンモニア除去装置の取替又は再生を行う工程。
【００１３】
［１１］前記［１］〜［６］のいずれか１つに記載のアンモニア除去設備、前記アンモニア除去設備の前記供給配管に接続されており、アンモニア分解触媒が収容されたアンモニア分解装置、及び、前記アンモニア除去設備の前記排出配管に接続された水素ガス精製装置、を有する、水素ガス製造装置。
【００１４】
［１２］前記［１１］に記載の水素ガス製造装置を用いた水素ガスの製造方法であって、下記の第１の水素ガス製造運転の後に、第２の水素ガス製造運転を行う、水素ガスの製造方法。
第１の水素ガス製造運転：アンモニアを前記アンモニア分解装置に供して前記混合ガスを得、前記混合ガスを、第１のアンモニア除去装置、前記第１のアンモニア除去装置に接続されている第１の連結配管、前記第１の連結配管に接続されている第２のアンモニア除去装置、
の順に通気することにより前記混合ガスを第１のアンモニア除去運転に供した後、前記水素ガス精製装置に供して水素ガスを製造する運転。
第２の水素ガス製造運転：アンモニアを前記アンモニア分解装置に供して前記混合ガスを得、前記混合ガスを、前記第２のアンモニア除去装置、前記第２のアンモニア除去装置に接続されている第２の連結配管、前記第２の連結配管に接続されている第３のアンモニア除去装置、
の順に通気することにより前記混合ガスを前記第２のアンモニア除去運転に供した後、前記水素ガス精製装置に供して水素ガスを製造する運転。
【００１５】
［１３］前記ｎは３であり、前記第２の水素ガス製造運転の後に、下記第３の水素ガス製造運転を行う、前記［１２］に記載の水素ガスの製造方法。
第３の水素ガス製造運転：アンモニアを前記アンモニア分解装置に供して前記混合ガスを得、前記混合ガスを、前記第３のアンモニア除去装置、前記第３のアンモニア除去装置に接続されている第３の連結配管、前記第３の連結配管に接続されている第１のアンモニア除去装置、
の順に通気することにより前記混合ガスを第３のアンモニア除去運転に供した後、前記水素ガス精製装置に供して水素ガスを製造する運転。
［１４］前記第１の水素ガス製造運転中に、第３のアンモニア除去装置の取替又は再生を行い、前記第２の水素ガス製造運転中に、第１のアンモニア除去装置の取替又は再生を行い、前記第３の水素ガス製造運転中に、第２のアンモニア除去装置の取替又は再生を行う、前記［１３］に記載の水素ガスの製造方法。
［１５］前記［１１］に記載の水素ガス製造装置から得られる水素ガスを使用した燃料電池。
［１６］前記［１５］に記載の燃料電池を搭載した輸送機。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、アンモニア除去装置の取替頻度又は再生頻度を少なくすることが可能であり、またアンモニア除去装置の破過によりアンモニア濃度の高いガスが精製済みガスに混入することを未然に防ぐことが可能なアンモニア除去設備、アンモニア除去方法、水素ガスの製造装置、水素ガスの製造方法、燃料電池及び輸送機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態に係るアンモニア除去設備の概略図である。
【図２】第２の実施の形態に係るアンモニア除去設備の概略図である。
【図３】第３の実施の形態に係るアンモニア除去設備の概略図である。
【図４】第１の実施の形態に係る水素ガス製造装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本実施の形態に係るアンモニア除去設備は、水素ガス及びアンモニアを含有する混合ガス中のアンモニアを除去するアンモニア除去設備であって、ｎ個（ｎは３以上の整数）のアンモニア除去装置と、前記ｎ個のアンモニア除去装置を環状に接続する少なくともｎ本の連結配管とを含む環状構造、前記ｎ個のアンモニア除去装置の各々に前記混合ガスを供給する少なくともｎ本の供給配管、及び前記ｎ個のアンモニア除去装置の各々から排出する処理ガスを排出させる少なくともｎ本の排出配管、を有する、アンモニア除去設備である。
これにより、前記混合ガスを、例えばｋ個（２≦ｋ≦ｎ−１、ただしｋは整数。）のアンモニア除去装置に順番に通気してアンモニアを除去することができると共に、残り（ｎ−ｋ）個のアンモニア除去装置を予備として確保できる。また、当該アンモニア除去運転を継続していくと、上流側のアンモニア除去装置ほど早期にアンモニア除去性能が低下する。しかしながら、上流側のアンモニア除去装置が劣化しても下流側のアンモニア除去装置によって十分にアンモニア除去を行うことができる。更に、例えば最上流側からｍ個（１≦ｍ≦ｎ−２、ただしｍは整数。）のアンモニア除去装置のアンモニア除去性能が低下した場合、これらｍ個のアンモニア除去装置への混合ガスの供給を停止して当該ｍ個のアンモニア除去装置の交換又は再生を行うことができる。また、これと共に、前記混合ガスを、（ｍ＋１）個目から順に（ｎ−ｍ）個のアンモニア除去装置に順番に供して、アンモニアを除去することができる。これにより、アンモニア除去設備の連続運転が可能となる。
【００１９】
上記のアンモニア除去設備は、前記少なくともｎ本の連結配管の各々に、前記排出配管が接続されている、アンモニア除去設備であってもよい。この場合、連結配管のうち当該排出配管の接続部よりも下流側に開閉弁を設けると共に、前記連結配管のうち当該排出配管の接続点よりも上流側に、アンモニア濃度測定装置を設置してもよい。
これにより、当該開閉弁を閉としたときにあっても、当該連結配管を介して当該アンモニア濃度測定装置に処理ガスを引き入れ、処理ガス中のアンモニア濃度を測定することができる。
【００２０】
また、上記のアンモニア除去設備は、前記ｎ個のアンモニア除去装置の各々に、前記排出配管が接続されているアンモニア除去設備であってもよい。
【００２１】
上記のアンモニア除去設備は、前記ｎ個のアンモニア除去装置の各々から排出する処理ガスのアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定装置を有するアンモニア除去設備であってもよい。
これにより、アンモニア除去装置の除去性能低下を検知することができる。
また、前記アンモニア濃度測定装置はｎ個未満の個数であり、前記アンモニア濃度測定装置の少なくとも１個は、２本以上の測定用配管を介して２個以上の前記アンモニア除去装置に接続されていてもよい。
これにより、１個のアンモニア濃度測定装置で２個以上のアンモニア除去装置から排出する処理ガスのアンモニア濃度を測定することができ、アンモニア濃度測定装置の個数を削減することができる。
【００２２】
上記のアンモニア除去装置は、アンモニア除去材料を収容する。
当該アンモニア除去装置は、アンモニア除去材料としてアンモニア吸着剤を収容しており、前記アンモニア除去装置に吸着剤再生ガスを供給する再生ガス配管を有することが好ましい。これにより、アンモニア除去装置を再生することができる。
なお、アンモニア除去材料の詳細については、後述するとおりである。
【００２３】
本実施の形態に係るアンモニア除去方法は、上記アンモニア除去設備を用いたアンモニア除去方法であって、下記の第１のアンモニア除去運転の後に第２のアンモニア除去運転を行う、アンモニア除去方法である。
第１のアンモニア除去運転：前記混合ガスを、第１のアンモニア除去装置、前記第１のアンモニア除去装置に接続されている第１の連結配管、前記第１の連結配管に接続されている第２のアンモニア除去装置、の順に通気する運転。
第２のアンモニア除去運転：前記混合ガスを、前記第２のアンモニア除去装置、前記第２のアンモニア除去装置に接続されている第２の連結配管、前記第２の連結配管に接続されている第３のアンモニア除去装置、の順に通気する運転。
また、上記のアンモニア除去方法において、下記の第１の復帰工程を行う、ことが好ましい。
第１の復帰工程：前記第２のアンモニア除去運転の継続中に、前記第１のアンモニア除去装置の取替又は再生を行う工程。
【００２４】
上記第１のアンモニア除去運転を継続すると、最上流側に存在する第１のアンモニア除去装置のアンモニア除去性能が最初に低下して十分にアンモニアを除去できなくなる。その場合であっても、第２のアンモニア除去装置によって、アンモニアを確実に除去することができる。また、この第１のアンモニア除去装置のアンモニア除去性能が低下した後で第１のアンモニア除去装置を取替え又は再生することにより、第１のアンモニア除去装置の取替頻度又は再生頻度を低減することができる。
また、第２のアンモニア除去運転を継続すると、最上流側に存在する第２のアンモニア除去装置のアンモニア除去性能が最初に低下して十分にアンモニアを除去できなくなる。その場合であっても、第３のアンモニア除去装置によって、アンモニアを確実に除去することができる。また、この第２のアンモニア除去装置のアンモニア除去性能が低下した後で第２のアンモニア除去装置を取替え又は再生することにより、第２のアンモニア除去装置の取替頻度又は再生頻度を低減することができる。
【００２５】
上記アンモニア除去方法において、前記ｎは３であり、前記第２のアンモニア除去運転の後に、下記第３のアンモニア除去運転を行うことが好ましい。
第３のアンモニア除去運転：前記混合ガスを、前記第３のアンモニア除去装置、前記第３のアンモニア除去装置に接続されている第３の連結配管、前記第３の連結配管に接続されている前記第１のアンモニア除去装置、の順に通気する運転。
また、前記第１の復帰工程、下記の第２の復帰工程及び第３の復帰工程をこの順に行うことが好ましい。
第２の復帰工程：前記第３のアンモニア除去運転の継続中に、前記第２のアンモニア除去装置の取替又は再生を行う工程。
第３の復帰工程：前記第１のアンモニア除去運転の継続中に、前記第３のアンモニア除去装置の取替又は再生を行う工程。
これにより、アンモニアを確実に除去することができると共に、第１〜第３のアンモニア除去装置の取替頻度又は再生頻度を低減することができる。
【００２６】
本実施の形態に係る水素ガス製造装置は、上記アンモニア除去設備、前記アンモニア除去設備の前記供給配管に接続されており、アンモニア分解触媒が収容されたアンモニア分解装置、及び、前記アンモニア除去設備の前記排出配管に接続された水素ガス精製装置、を有する、水素ガス製造装置である。
これにより、アンモニアが十分に除去された水素ガスを、連続して製造することができる。
【００２７】
本実施の形態に係る水素ガスの製造方法は、上記の水素ガス製造装置を用いた水素ガスの製造方法であって、下記の第１の水素ガス製造運転の後に、第２の水素ガス製造運転を行う、水素ガスの製造方法である。
第１の水素ガス製造運転：アンモニアを前記アンモニア分解装置に供して前記混合ガスを得、前記混合ガスを、第１のアンモニア除去装置、前記第１のアンモニア除去装置に接続されている第１の連結配管、前記第１の連結配管に接続されている第２のアンモニア除去装置、
の順に通気することにより前記混合ガスを第１のアンモニア除去運転に供した後、前記水素ガス精製装置に供して水素ガスを製造する運転。
第２の水素ガス製造運転：アンモニアを前記アンモニア分解装置に供して前記混合ガスを得、前記混合ガスを、前記第２のアンモニア除去装置、前記第２のアンモニア除去装置に接続されている第２の連結配管、前記第２の連結配管に接続されている第３のアンモニア除去装置、
の順に通気することにより前記混合ガスを前記第２のアンモニア除去運転に供した後、前記水素ガス精製装置に供して水素ガスを製造する運転。
また、前記第２の水素ガス製造運転の継続中に、前記吸着剤再生ガスを用いて、前記第１のアンモニア除去装置の再生を行うことが好ましい。
これにより、アンモニアが十分に除去された水素ガスを、連続して製造することができる。
【００２８】
この水素ガスの製造方法において、前記ｎは３であり、前記第２の水素ガス製造運転の後に、下記第３の水素ガス製造運転を行うことが好ましい。
第３の水素ガス製造運転：アンモニアを前記アンモニア分解装置に供して前記混合ガスを得、前記混合ガスを、前記第３のアンモニア除去装置、前記第３のアンモニア除去装置に接続されている第３の連結配管、前記第３の連結配管に接続されている第１のアンモニア除去装置、
の順に通気することにより前記混合ガスを第３のアンモニア除去運転に供した後、前記水素ガス精製装置に供して水素ガスを製造する運転。
【００２９】
前記第１の水素ガス製造運転中に、第３のアンモニア除去装置の取替又は再生を行ってもよい。また、前記第２の水素ガス製造運転中に、第１のアンモニア除去装置の取替又は再生を行ってもよい。また、前記第３の水素ガス製造運転中に、第２のアンモニア除去装置の取替又は再生を行ってもよい。これらアンモニア除去装置の再生を行う場合、前記吸着剤再生ガスを用いることが好ましい。
これにより、アンモニアが十分に除去された水素ガスを、連続して製造することができる。
【００３０】
第１〜第３のアンモニア除去運転及び第１〜第３の水素ガス製造運転において、アンモニア除去装置内の温度は、好ましくは−１０〜５０℃、より好ましくは０〜３０℃であり、また、アンモニア除去装置内の圧力（絶対圧）は、好ましくは０．０１〜５０ＭＰａ、より好ましくは０．０５〜１０ＭＰａである。
【００３１】
また、第１〜第３の復帰工程及び第１〜第３の水素ガス製造運転において、アンモニア除去装置内に吸着剤再生ガスを流通させることによってアンモニア除去装置内の吸着剤を再生させる場合、アンモニア除去装置内の温度は、好ましくは５０〜６００℃、より好ましくは１００〜５５０℃、更に好ましくは１５０〜５００℃である。アンモニア除去装置内の温度調整は、アンモニア除去装置をヒータ等で加熱することにより行ってもよく、吸着剤再生ガスの温度を調整することにより行ってもよい。
吸着剤再生ガスとしては、窒素ガス、窒素ガス以外の不活性ガス、及び空気の少なくとも１種を含むガスが好ましく、当該少なくとも１種を主成分とするガスがより好ましく、当該少なくとも１種のみからなるガスであってもよい。また、吸着剤再生ガスは、水素ガス、アンモニア、水蒸気等のガスを含んでもよく、含んでいなくてもよい。
【００３２】
また、第１〜第３の復帰工程及び第１〜第３の水素ガス製造運転において、アンモニア除去装置内を減圧し、アンモニア除去装置の内外における圧力差によってアンモニア除去装置内の吸着剤を再生させることもできる。この場合、アンモニア除去装置内の圧力（絶対圧）は、好ましくは０．０００１〜１０ＭＰａ、より好ましくは０．０００５〜５ＭＰａ、更に好ましくは０．００１〜１ＭＰａである。また、減圧すると共に、アンモニア除去装置内を加熱してもよい。この場合におけるアンモニア除去装置内の温度は、好ましくは５０〜６００℃、より好ましくは１００〜５５０℃、更に好ましくは１５０〜５００℃である。
【００３３】
なお、本実施の形態において、「環状」とは、一続きの閉じたヒモ状をなす形状を意味し、円形又は楕円形に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形、五角形などの多角形の環状も含まれる。また、２つのアンモニア除去装置同士を連結する連結配管の形状は、２つのアンモニア除去装置同士を連結する限りにおいて限定はなく、直線形状であってもよく、カーブした形状でもよく、エルボーを介して屈曲した形状であってもよい。
【００３４】
実施の形態に係る燃料電池は、前述の水素ガス製造装置から得られる水素ガスを使用した燃料電池である。
また、実施の形態に係る輸送機は、前述の燃料電池を搭載した輸送機である。
【００３５】
［第１の実施の形態に係るアンモニア除去設備及びアンモニア除去方法］
次に、図面を参照して本実施の形態に係るアンモニア除去設備及びアンモニア除去方法を説明する。
＜アンモニア除去設備の全体構造＞
図１は、第１の実施の形態に係るアンモニア除去設備の模式図である。
第１の実施の形態に係るアンモニア除去設備５０は、水素ガス及びアンモニアを含有する混合ガス中のアンモニアを除去するアンモニア除去設備であって、ｎ個（ｎは３以上の整数。本実施の形態では３。）のアンモニア除去装置１１、１２、１３と、前記ｎ個のアンモニア除去装置１１、１２、１３を環状に接続するｎ本の連結配管２ａ、２ｂ、２ｃとを含む環状構造１０、前記ｎ個のアンモニア除去装置１１、１２、１３の各々に前記混合ガスを供給するｎ本の供給配管１ａ、１ｂ、１ｃ、及び前記ｎ本の連結配管２ａ、２ｂ、２ｃから分岐して前記ｎ本の連結配管２ａ、２ｂ、２ｃ内の処理ガスを排出させるｎ個の排出配管３ａ、３ｂ、３ｃ、を有する。
上記供給配管１ａ、１ｂ、１ｃの上流端は、供給本管１に接続されている。
上記排出配管３ａ、３ｂ、３ｃの下流端は、排出本管３に接続されている。
【００３６】
上記供給配管１ａ、１ｂ、１ｃはそれぞれ開閉弁を有しており、排出配管３ａ、３ｂ、３ｃはそれぞれ開閉弁を有している。
また、連結配管２ａ、２ｂ、２ｃは、それぞれ開閉弁２ｘ、２ｙ、２ｚを有している。
【００３７】
上記連結配管２ａ、２ｂ、２ｃのうち前記ｎ個の排出配管３ａ、３ｂ、３ｃへの分岐点よりも上流側に、ｎ本の測定用配管８ａ、８ｂ、８ｃが設けられている。これらｎ本の測定用配管８ａ、８ｂ、８ｃに、アンモニア濃度測定装置２１、２２、２３が接続されている。また、図示は省略するが、これらアンモニア濃度測定装置２１、２２、２３には、それぞれ、測定済のガスを排出する配管が設けられている。
前記ｎ個の連結配管２ａ〜２ｃの各々において、前記測定用配管８ａ〜８ｃ、前記排出配管３ａ〜３ｃ、及び開閉弁２ｘ〜２ｚは、上流側からこの順に設けられている。
【００３８】
上記アンモニア除去装置１１、１２、１３は、それぞれアンモニア除去材料を収容している。
当該アンモニア除去装置１１、１２、１３には、吸着剤再生ガスを供給するｎ本の再生ガス配管６ａ、６ｂ、６ｃが接続されている。
これら再生ガス配管６ａ、６ｂ、６ｃは、それぞれ開閉弁を有しており、再生ガス配管６ａ、６ｂ、６ｃの上流端は再生ガス本管６に接続されている。
また、アンモニア除去装置１１、１２、１３には、吸着剤再生ガスを排出させるための再生ガス排出配管７ａ、７ｂ、７ｃが接続されている。これら再生ガス排出配管７ａ、７ｂ、７ｃは、それぞれ開閉弁を有している。
【００３９】
＜アンモニア除去装置１１〜１３＞
アンモニア除去装置１１〜１３内には、前述のアンモニア除去材料が収容されている。アンモニア除去材料としては、後述する混合ガス中のアンモニアを除去できるものであれば特に制限はなく、ゼオライト、活性炭、アルミナ、シリカ、複合酸化物等の吸着剤；アンモニアとの酸塩基反応によってアンモニアを除去するための酸；等が挙げられる。
これらアンモニア除去材料の中では、再生利用可能な観点から、吸着剤が好ましい。また、吸着剤の中では、吸着能の観点から、ゼオライトが好ましい。
アンモニア除去材料として、ゼオライト、活性炭、アルミナ、シリカ、複合酸化物等の吸着剤を使用する場合の吸着時温度は、好ましくは‐１０℃〜５０℃、より好ましくは０℃〜３０℃であり、この温度範囲であれば、効率よくアンモニアを吸着できるので有利である。また上記吸着剤を使用する場合の吸着時圧力は、好ましくは１ＭＰａ以下であり、より好ましくは０．０８〜０．１ＭＰａであり、この圧力範囲であれば、吸着に係るエネルギーコスト低減の観点で有利である。
酸としては、アンモニアとの酸塩基反応によってアンモニアを除去できるものであれば特に限定は無いが、硫酸、硫酸水素塩、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物等が挙げられる。
【００４０】
アンモニア除去装置１１の仕様と、アンモニア除去装置１２の仕様と、アンモニア除去装置１３の仕様とは、異なっていてもよいが同等である方が好ましい。仕様を同等とすることにより、後述する第１のアンモニア除去運転、第２のアンモニア除去運転及び第３のアンモニア除去運転とを同じように行うことができるため、連続安全運転を行うことができる。
また、アンモニア除去装置１１に収容するアンモニア除去材料と、アンモニア除去装置１２に収容するアンモニア除去材料と、アンモニア除去装置１３に収容するアンモニア除去材料とは、異なっていてもよいが同等である方が好ましい。アンモニア除去材料を同等とすることにより、連続安全運転を行うことができる。例えば、総てのアンモニア除去装置１１〜１３に、特定のゼオライトを収容することが好ましい。
特定のゼオライトとしては、国際ゼオライト学会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｚｅｏｌｉｔｅ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）が定めるアルファベット３文字からなる構造コードにて表される結晶構造として、ＡＮＡ、ＣＨＡ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＫＦＩ、ＬＴＡ、ＮＡＴ、ＰＡＵ、ＹＵＧ、ＤＤＲ、ＡＦＩ、ＡＴＯ、ＢＥＡ、ＣＯＮ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＬＴＬ、ＭＯＲ、ＭＴＷ、ＯＦＦ、ＣＬＯ、ＶＦＩ、ＡＥＴ、ＣＦＩ、ＤＯＮ等が挙げられる。
また、各アンモニア除去装置１１〜１３には、アンモニア除去材料は均一に収容しても不均一に収容してもよいが、連続安全運転の観点から、均一に収容することが好ましい。
【００４１】
＜アンモニア濃度測定装置２１、２２、２３＞
アンモニア濃度測定装置２１、２２、２３は、ガス中のアンモニア濃度を測定できるものであれば特に制限はなく、質量分析計、分光光度計、滴定等が挙げられるが、応答性の観点から分光光度計が好ましい。
分光光度計としては、好ましくはフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）等である。
【００４２】
＜アンモニア除去方法＞
次に、上記のとおり構成されたアンモニア除去設備を用いてアンモニアを除去する方法の一例を説明する。
【００４３】
（第１のアンモニア除去運転）
第１のアンモニア除去運転は、前記混合ガスを、供給本管１、前記ｎ本の供給配管のうちの第１の供給配管１ａ、前記１の供給配管１ａに接続されている第１のアンモニア除去装置１１、前記第１のアンモニア除去装置１１に接続されている第１の連結配管２ａ、前記第１の連結配管２ａに接続されている第２のアンモニア除去装置１２、前記第２のアンモニア除去装置１２に接続されている第２の連結配管２ｂ、前記第２の連結配管２ｂに接続されている第２の排出配管３ｂ、排出本管３、の順に通気する運転である。
【００４４】
具体的には、開閉弁の開閉状態を、図１に示すとおりにする。なお、図１において、黒色で表記した開閉弁は閉止状態を示し、白色で表記した開閉弁は開放状態を示す。
すなわち、第１のアンモニア除去運転では、供給配管１ａに設けられた開閉弁、第１の連結配管２ａに設けられた開閉弁２ｘ、及び第２の排出配管３ｂに設けられた開閉弁を開とし、その他の開閉弁（すなわち、供給配管１ｂ、１ｃに設けられた開閉弁、連結配管２ｂ、２ｃに設けられた開閉弁２ｙ、２ｚ、及び第３、第１の排出配管３ｃ、３ａに設けられた開閉弁）を閉とする。
【００４５】
これにより、混合ガスは、供給本管１、第１の供給配管１ａを介して、第１のアンモニア除去装置１１に供給され、当該アンモニア除去装置１１によって混合ガス中のアンモニアが除去されて第１次処理ガスとされ、第１の連結配管２ａに排出される。
この第１次処理ガスの一部は、測定用配管８ａを介してアンモニア濃度測定装置２１に供給され、アンモニア濃度が測定される。
この第１次処理ガスの残部は、第１の連結配管２ａを介して第２のアンモニア除去装置１２に供給され、当該アンモニア除去装置１２によって混合ガス中のアンモニアが更に除去されて第２次処理ガスとされ、第２の連結配管２ｂに排出される。
この第２次処理ガスの一部は、測定用配管８ｂを介してアンモニア濃度測定装置２２に供給され、アンモニア濃度が測定される。
この第２次処理ガスの残部は、第２の連結配管２ｂ、第２の排出配管３ｂ、排出本管３を介してアンモニア除去設備外（例えば、後述の水素ガス精製装置）に排出される。このようにして、アンモニアが十分に除去された処理ガスが製造される。
【００４６】
上記第１のアンモニア除去運転では、混合ガスを第１のアンモニア除去装置１１で処理し、当該第１のアンモニア除去装置１１での処理によりアンモニア濃度が低減された第１次処理ガスを第２のアンモニア除去装置１２で処理する。そのため、第１のアンモニア除去装置１１は、第２のアンモニア除去装置１２よりも高負荷となり、より早期にアンモニア除去性能が低下する。この第１のアンモニア除去装置１１のアンモニア除去性能が低下すると、第１のアンモニア濃度測定装置２１によるアンモニア濃度の測定値が増加する。当該測定値の増加を検知したときに、第１のアンモニア除去運転から、次の第２のアンモニア除去運転に運転切替を行う。
【００４７】
（第３の復帰工程）
なお、第１のアンモニア除去運転の前に、後述する第３のアンモニア除去運転を行っていた場合には、第３のアンモニア除去装置のアンモニア除去性能が低下しているため、第３の復帰工程を実施する。
この第３の復帰工程は、前記第１のアンモニア除去運転の継続中に、前記第３のアンモニア除去装置の取替又は再生を行う工程である。
アンモニア除去装置１１〜１３が吸着剤を収容しており、当該吸着剤の再生を行う場合には、図１に示すとおり、第３の再生ガス配管６ｃに設けられた開閉弁を開とし、第１、第２の再生ガス配管６ａ、６ｂに設けられた開閉弁を閉とする。
これにより、吸着剤再生ガスが、再生ガス本管６、第３の再生ガス配管６ｃを介して第３のアンモニア除去装置１３に供給され、アンモニア吸着剤に吸着されているアンモニアがこの吸着剤再生ガスによって押し出され、第３の再生ガス排出配管７ｃから排出される。このようにして、第３のアンモニア除去装置１３が再生される。
なお、吸着剤再生ガスの詳細については、前述したとおりである。
【００４８】
この再生における温度としては、例えば５０℃〜１０００℃で行うことができる。尚、この再生温度条件は、後述の第１のアンモニア除去装置および第２のアンモニア除去装置の再生においても適用できる。
【００４９】
（第２のアンモニア除去運転）
第２のアンモニア除去運転は、前記第１のアンモニア除去運転の終了後、前記混合ガスを、供給本管１、前記ｎ本の供給配管のうちの第２の供給配管１ｂ、前記２の供給配管１ｂに接続されている第２のアンモニア除去装置１２、前記第２のアンモニア除去装置１２に接続されている第２の連結配管２ｂ、前記第２の連結配管２ｂに接続されている第３のアンモニア除去装置１３、前記第３のアンモニア除去装置１３に接続されている第３の連結配管２ｃ、前記第３の連結配管２ｃに接続されている第３の排出配管３ｃ、排出本管３の順に通気する運転である。
【００５０】
具体的には、開閉弁の開閉状態を、次のとおりにする。
すなわち、第２のアンモニア除去運転では、供給配管１ｂに設けられた開閉弁、第２の連結配管２ｂに設けられた開閉弁２ｙ、及び第３の排出配管３ｃに設けられた開閉弁を開とし、その他の開閉弁（すなわち、供給配管１ｃ、１ａに設けられた開閉弁、連結配管２ｃ、２ａに設けられた開閉弁２ｚ、２ｘ、及び第１、第２の排出配管３ａ、３ｂに設けられた開閉弁）を閉とする。
【００５１】
これにより、混合ガスは、供給本管１、第２の供給配管１ｂを介して、第２のアンモニア除去装置１２に供給され、当該アンモニア除去装置１２によって混合ガス中のアンモニアが除去されて第１次処理ガスとされ、第２の連結配管２ｂに排出される。
この第１次処理ガスの一部は、測定用配管８ｂを介してアンモニア濃度測定装置２２に供給され、アンモニア濃度が測定される。
この第１次処理ガスの残部は、第２の連結配管２ｂを介して第３のアンモニア除去装置１３に供給され、当該アンモニア除去装置１３によって混合ガス中のアンモニアが更に除去されて第２次処理ガスとされ、第３の連結配管２ｃに排出される。
この第２次処理ガスの一部は、測定用配管８ｃを介してアンモニア濃度測定装置２３に供給され、アンモニア濃度が測定される。
この第２次処理ガスの残部は、第３の連結配管２ｃ、第３の排出配管３ｃ、排出本管３を介してアンモニア除去設備外（例えば、後述の水素ガス精製装置）に排出される。このようにして、アンモニアが十分に除去された処理ガスが製造される。
【００５２】
上記第２のアンモニア除去運転では、混合ガスを第２のアンモニア除去装置１２で処理し、当該第２のアンモニア除去装置１２で処理されてアンモニア濃度の低減された第１次処理ガスを第３のアンモニア除去装置１３で処理する。また、第２のアンモニア除去装置１２は、第１のアンモニア除去運転で使用されている。そのため、第２のアンモニア除去装置１２は、第３のアンモニア除去装置１３よりも早期にアンモニア除去性能が低下する。この第２のアンモニア除去装置１２のアンモニア除去性能が低下すると、第２のアンモニア濃度測定装置２２によるアンモニア濃度の測定値が増加する。当該測定値の増加を検知したときに、第２のアンモニア除去運転から、次の第３のアンモニア除去運転に運転切替を行う。
【００５３】
（第１の復帰工程）
第１の復帰工程は、前記第２のアンモニア除去運転の継続中に、前記第１のアンモニア除去装置の取替又は再生を行う工程である。
アンモニア除去装置１１〜１３が吸着剤を収容しており、当該吸着剤の再生を行う場合には、第１の再生ガス配管６ａに設けられた開閉弁を開とし、第２、第３の再生ガス配管６ｂ、６ｃに設けられた開閉弁を閉とする。
これにより、吸着剤再生ガスが、再生ガス本管６、第１の再生ガス配管６ａを介して第１のアンモニア除去装置１１に供給され、アンモニア吸着剤に吸着されているアンモニアがこの吸着剤再生ガスによって押し出され、第１の再生ガス排出配管７ａから排出される。このようにして、第１のアンモニア除去装置１１が再生される。
【００５４】
（第３のアンモニア除去運転）
第３のアンモニア除去運転は、前記第２のアンモニア除去運転の終了後、前記混合ガスを、供給本管１、前記ｎ本の供給配管のうちの第３の供給配管１ｃ、前記第３の供給配管１ｃに接続されている第３のアンモニア除去装置１３、前記第３のアンモニア除去装置１３に接続されている第３の連結配管２ｃ、前記第３の連結配管２ｃに接続されている第１のアンモニア除去装置１１、前記第１のアンモニア除去装置１１に接続されている第１の連結配管２ａ、前記第１の連結配管２ａに接続されている第１の排出配管３ａ、排出本管３、の順に通気する運転である。
【００５５】
具体的には、開閉弁の開閉状態を、次のとおりにする。
すなわち、第３のアンモニア除去運転では、供給配管１ｃに設けられた開閉弁、第３の連結配管２ｃに設けられた開閉弁２ｚ、及び第１の排出配管３ａに設けられた開閉弁を開とし、その他の開閉弁（すなわち、供給配管１ａ、１ｂに設けられた開閉弁、連結配管２ａ、２ｂに設けられた開閉弁２ｘ、２ｙ、及び第２、第３の排出配管３ｂ、３ｃに設けられた開閉弁）を閉とする。
【００５６】
これにより、混合ガスは、供給本管１、第３の供給配管１ｃを介して、第３のアンモニア除去装置１３に供給され、当該アンモニア除去装置１３によって混合ガス中のアンモニアが除去されて第１次処理ガスとされ、第３の連結配管２ｃに排出される。
この第１次処理ガスの一部は、測定用配管８ｃを介してアンモニア濃度測定装置２３に供給され、アンモニア濃度が測定される。
この第１次処理ガスの残部は、第３の連結配管２ｃを介して第１のアンモニア除去装置１１に供給され、当該アンモニア除去装置１１によって混合ガス中のアンモニアが更に除去されて第２次処理ガスとされ、第１の連結配管２ａに排出される。
この第２次処理ガスの一部は、測定用配管８ａを介してアンモニア濃度測定装置２１に供給され、アンモニア濃度が測定される。
この第２次処理ガスの残部は、第１の連結配管２ａ、第１の排出配管３ａ、排出本管３を介してアンモニア除去設備外（例えば、後述の水素ガス精製装置）に排出される。このようにして、アンモニアが十分に除去された処理ガスが製造される。
【００５７】
上記第３のアンモニア除去運転では、混合ガスを第３のアンモニア除去装置１３で処理し、当該第３のアンモニア除去装置１３で処理されてアンモニア濃度の低減された第１次処理ガスを第１のアンモニア除去装置１１で処理する。また、第３のアンモニア除去装置１３は、第２のアンモニア除去運転で使用されている。そのため、第３のアンモニア除去装置１３は、第１のアンモニア除去装置１１よりも早期にアンモニア除去性能が低下する。この第３のアンモニア除去装置１３のアンモニア除去性能が低下すると、第３のアンモニア濃度測定装置２３によるアンモニア濃度の測定値が増加する。当該測定値の増加を検知したときに、第３のアンモニア除去運転から、前述した第１のアンモニア除去運転に運転切替を行う。
【００５８】
（第２の復帰工程）
第２の復帰工程は、前記第３のアンモニア除去運転の継続中に、前記第２のアンモニア除去装置の取替又は再生を行う工程である。
具体的には、第２の再生ガス配管６ｂに設けられた開閉弁を開とし、第３、第１の再生ガス配管６ｃ、６ａに設けられた開閉弁を閉とする。
これにより、吸着剤再生ガスが、再生ガス本管６、第２の再生ガス配管６ｂを介して第２のアンモニア除去装置１２に供給され、アンモニア吸着剤に吸着されているアンモニアがこの吸着剤再生ガスによって押し出され、第２の再生ガス排出配管７ｂから排出される。このようにして、第２のアンモニア除去装置１２が再生される。
なお、上記第１、第２及び第３のアンモニア除去運転並びに上記第２、第３、及び第１の復帰工程を１セットとして、１セット又は複数セットを繰り返し行うことが好ましく、これにより、長期に亘ってアンモニア除去運転を継続することができる。
【００５９】
＜混合ガス＞
混合ガスは、水素ガス及びアンモニアを含有するガスであれば特に制限はない。例えば、混合ガスは、アンモニアを分解して得られる水素ガス、窒素ガス及びアンモニアを含有する分解ガスに由来する混合ガスであってもよく、廃プラスチックを分解して得たガスであってもよいが、好ましくはアンモニアを分解して得られる水素ガス、窒素ガス及びアンモニアを含有する分解ガスに由来する混合ガスであり、より好ましくは分解温度４５０℃以上６００℃以下でアンモニアを分解して得られる分解ガスに由来する水素ガス、窒素ガス及びアンモニアを含有する混合ガス、更に好ましくは分解温度５００℃以上６００℃以下でアンモニアを分解して得られる分解ガスに由来する水素ガス、窒素ガス及びアンモニアを含有する混合ガス、より更に好ましくは分解温度５００℃以上５５０℃以下でアンモニアを分解して得られる分解ガスに由来する水素ガス、窒素ガス及びアンモニアを含有する混合ガスである。
また、当該混合ガス中のアンモニア含有量は、当該混合ガス全量に対して、好ましくは１００，０００モルｐｐｍ以下、より好ましくは１０，０００モルｐｐｍ以下、更に好ましくは１，０００モルｐｐｍ以下である。
【００６０】
また、当該混合ガス中の水素ガス含有量は、当該混合ガス全量に対して、好ましくは６０モル％以上、より好ましくは７０モル％以上、更に好ましくは７５モル％以上である。
また、当該混合ガス中の窒素ガス含有量は、当該混合ガス全量に対して、好ましくは４０モル％以下、より好ましくは３０モル％以下、更に好ましくは２５モル％以下である。
また、当該混合ガスが更に水分（Ｈ２Ｏ）を含有している場合、当該水分（Ｈ２Ｏ）の含有量は、当該混合ガス全量に対して、好ましくは１０モル％以下、より好ましくは５．０モル％以下、更に好ましくは１．０モル％以下、より更に好ましくは１，０００モルｐｐｍ以下、より更に好ましくは１００モルｐｐｍ以下、より更に好ましくは２０モルｐｐｍ以下、より更に好ましくは１０モルｐｐｍ以下、より更に好ましくは１．０モルｐｐｍ以下である。
【００６１】
混合ガスとして、アンモニアを分解した分解ガス由来の混合ガスを用いる場合、アンモニアの分解は、下記（ａ）式のように表すことができる。
ＮＨ３→（１／２）Ｎ２＋（３／２）Ｈ２        （ａ）
当該アンモニア分解反応は、化学平衡反応であり、温度が高いほどアンモニア転化率は向上し、４００℃の条件で、アンモニア転化率は約９９％となる。
したがって、アンモニアを分解した分解ガス中の窒素ガスと水素ガスとのモル比（Ｎ２／Ｈ２比、以下、単に「Ｎ２／Ｈ２」とも表記する。）は、好ましくはＮ２／Ｈ２＝１．０／２．５〜１．０／３．５の範囲、より好ましくは１．０／２．８〜１．０／３．２の範囲、更に好ましくは１．０／２．９〜１．０／３．１の範囲、より更に好ましくは１．０／３．０である。
【００６２】
また、アンモニアを分解して得られる水素ガス、窒素ガス及びアンモニアを含有する混合ガスを得るためには、上記式（ａ）のアンモニア分解反応を促進するための触媒を添加することが好ましい。当該触媒としては、上記式（ａ）のアンモニア分解反応に触媒活性を有するものであって、本発明の効果を奏する限り特に制限はないが、例えば、卑金属系遷移金属（鉄、コバルト、ニッケル、モリブデン等）、希土類系（ランタン、セリウム、ネオジム等）、貴金属系（ルテニウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金等）を組成として含む触媒が挙げられる。上記卑金属系遷移金属は合金、窒化物、炭化物、酸化物、複合酸化物として用いることができ、上記希土類系は酸化物として用いることができ、当該遷移金属系及び当該希土類系ともに、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア等の高い比表面積を有する担体に担持して用いることができる。また、上記卑金属系も、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア等の高い比表面積を有する担体に担持して用いることができる。また、上記遷移金属系及び／又は上記希土類系に、少量の上記貴金属系を含有させて用いることもできる。これらの触媒は単体で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００６３】
混合ガスとして、アンモニアを分解した分解ガス由来の混合ガスを用いる場合、アンモニア分解反応の温度条件は、好ましくは３００℃以上８００℃以下である。そして、耐熱温度が６００℃以下であるステンレススチール（ＳＵＳ）材料であっても、アンモニア分解反応に用いる設備（容器、配管等）の材料として用いることができるようになる観点から、上記アンモニアの分解反応の温度条件としては、より好ましくは５００℃以上６００℃以下、更に好ましくは５００℃以上５５０℃以下である。
また、上記アンモニア分解反応時の圧力条件としては、好ましくは０．０１〜１．０ＭＰａ（ａｂｓ）、より好ましくは０．０５〜０．７５ＭＰａ（ａｂｓ）、更に好ましくは０．１〜０．５ＭＰａ（ａｂｓ）である。
【００６４】
また、５００℃以上、６００℃以下の条件でアンモニアを分解し、高いアンモニア転化率を達成する場合には、上記アンモニア分解に用いることができる触媒の例の中でも、ニッケル、ルテニウム及びロジウムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む触媒を用いることが好ましく、ルテニウムを含む触媒（ルテニウム系触媒）を用いることがより好ましい。ルテニウム系触媒を用いる場合、分解温度５５０℃以下の条件であっても、上記分解反応が平衡状態となるアンモニア転化率を達成し易い。
【００６５】
＜第１次処理ガス＞
第１次処理ガス中のアンモニア濃度としては、好ましくは１０，０００モルｐｐｍ以下、より好ましくは１，０００モルｐｐｍ以下、更に好ましくは１００モルｐｐｍ以下である。
【００６６】
＜第２次処理ガス＞
第２次処理ガス中のアンモニア濃度としては、好ましくは１０モルｐｐｍ以下、より好ましくは１モルｐｐｍ以下、更に好ましくは０モルｐｐｍである。
【００６７】
＜変形例＞
図１のアンモニア除去設備において、配管６、６ａ、６ｂ、６ｃは省略してもよい。この場合、前述の第３の復帰工程に代えて、以下に示す第３ａの復帰工程、第３ｂの復帰工程、又は第３ｃの復帰工程を行うのが好ましい。
【００６８】
（第３ａの復帰工程）
再生ガス排出配管７ｃにポンプを設置する等して、当該再生ガス排出配管７ｃを介してアンモニア除去装置１３を減圧する。これにより、アンモニア除去装置１３内のアンモニア吸着剤に吸着されていたアンモニアが脱着してアンモニア除去装置１３の外に排出される。
（第３ｂの復帰工程）
アンモニア除去装置１３を、ヒーター等を用いて加熱する。これにより、アンモニア除去装置１３内のアンモニア吸着剤に吸着されていたアンモニアが脱着してアンモニア除去装置１３の外に排出される。
（第３ｃの復帰工程）
再生ガス排出配管７ｃにポンプを設置する等して、当該再生ガス排出配管７ｃを介してアンモニア除去装置１３を減圧すると共に、アンモニア除去装置１３をヒーター等を用いて加熱する。これにより、アンモニア除去装置１３内のアンモニア吸着剤に吸着されていたアンモニアが脱着してアンモニア除去装置１３の外に排出される。
【００６９】
なお、第１の復帰工程又は第２の復帰工程においても、上記第３ａ、３ｂ、３ｃの復帰工程と同様の復帰工程に変更してもよい。
また、後述の実施の形態においても、当該変形例と同様の変形を行っても良い。
また、配管６、６ａ、６ｂおよび６ｃから選ばれる少なくとも１つを、上記変形例に代えることもできる。
【００７０】
［第２の実施の形態に係るアンモニア除去設備及びアンモニア除去方法］
＜アンモニア除去設備の全体構造＞
図２は、第２の実施の形態に係るアンモニア除去設備の模式図である。
第２の実施の形態に係るアンモニア除去設備５０Ａは、ｎ本（本実施の形態では３本）の測定用配管８ａ、８ｂ、８ｃが、測定用本管８を介して１個のアンモニア濃度測定装置２０Ａに接続されていること以外は、第１の実施の形態に係るアンモニア除去設備５０と同一の構成を有している。図２において、図１と同一の符号は図１と同一部分を示している。
なお、第２の実施の形態では、これらｎ本の測定用配管８ａ、８ｂ、８ｃが開閉弁を有している。
【００７１】
＜アンモニア除去方法＞
次に、上記のとおり構成されたアンモニア除去設備を用いてアンモニアを除去する方法の一例を説明する。
【００７２】
（第１のアンモニア除去運転）
第２の実施の形態における第１のアンモニア除去運転では、第３の測定用配管８ｃの開閉弁を閉とすると共に、第１の測定用配管８ａの開閉弁及び第２の測定用配管８ｂの開閉弁を交互に開とすることにより、第１の連結配管２ａ内の第１次処理ガスのアンモニア濃度測定と、第２の連結配管２ｂ内の第２次処理ガスのアンモニア濃度測定とを、交互に行うことができ、またどちらか一方のみを選択して濃度測定を行うこともできる。
上記操作を行うこと以外は、第２の実施の形態における第１のアンモニア除去運転は、第１の実施の形態における第１のアンモニア除去運転と同様である。
【００７３】
（第３の復帰工程）
第２の実施の形態における第３の復帰工程は、第１の実施の形態における第３の復帰工程と同様である。
【００７４】
（第２のアンモニア除去運転）
第２の実施の形態における第２のアンモニア除去運転では、第１の測定用配管８ａの開閉弁を閉とすると共に、第２の測定用配管８ｂの開閉弁及び第３の測定用配管８ｃの開閉弁を交互に開とすることにより、第２の連結配管２ｂ内の第１次処理ガスのアンモニア濃度測定と、第３の連結配管２ｃ内の第２次処理ガスのアンモニア濃度測定とを、交互に行うことができ、またどちらか一方のみを選択して濃度測定を行うこともできる。
上記操作を行うこと以外は、第２の実施の形態における第２のアンモニア除去運転は、第１の実施の形態における第２のアンモニア除去運転と同様である。
【００７５】
（第１の復帰工程）
第２の実施の形態における第１の復帰工程は、第１の実施の形態における第１の復帰工程と同様である。
【００７６】
（第３のアンモニア除去運転）
第２の実施の形態における第３のアンモニア除去運転では、第２の測定用配管８ｂの開閉弁を閉とすると共に、第３の測定用配管８ｃの開閉弁及び第１の測定用配管８ａの開閉弁を交互に開とすることにより、第３の連結配管２ｃ内の第１次処理ガスのアンモニア濃度測定と、第１の連結配管２ａ内の第２次処理ガスのアンモニア濃度測定とを、交互に行うことができ、またどちらか一方のみを選択して濃度測定を行うこともできる。
上記操作を行うこと以外は、第２の実施の形態における第３のアンモニア除去運転は、第１の実施の形態における第３のアンモニア除去運転と同様である。
【００７７】
（第２の復帰工程）
第２の実施の形態における第２の復帰工程は、第１の実施の形態における第２の復帰工程と同様である。
第２の実施の形態によると、アンモニア濃度測定装置２０Ａを１個設けるだけで足りる。
【００７８】
［第３の実施の形態に係るアンモニア除去設備及びアンモニア除去方法］
＜アンモニア除去設備の全体構造＞
図３は、第３の実施の形態に係るアンモニア除去設備の模式図である。
第３の実施の形態に係るアンモニア除去設備５０Ｂは、ｎ本（本実施の形態では３本）の排出配管３ａ、３ｂ、３ｃに代えて、前記ｎ個（本実施の形態では３個）のアンモニア除去装置１１、１２、１３に直接に接続されたｎ本（本実施の形態では３本）の排出配管３ｄ、３ｅ、３ｆを設けたこと及びアンモニア濃度測定装置２４を設けたこと以外は、第１の実施の形態に係るアンモニア除去設備５０と同一の構成を有している。図３において、図１と同一の符号は図１と同一部分を示している。
なお、第３の実施の形態では、これらｎ本の排出配管３ｄ、３ｅ、３ｆが開閉弁を有している。
また、この態様においては、アンモニア濃度測定装置２４を設けたことによって、アンモニア濃度測定装置２１、２２、２３を省略することができる。
【００７９】
＜アンモニア除去方法＞
次に、上記のとおり構成されたアンモニア除去設備を用いてアンモニアを除去する方法の一例を説明する。
【００８０】
（第１のアンモニア除去運転）
第３の実施の形態における第１のアンモニア除去運転では、供給配管１ａに設けられた開閉弁、第１の連結配管２ａに設けられた開閉弁２ｘ、及び第２の排出配管３ｂに設けられた開閉弁を開とし、その他の開閉弁（すなわち、供給配管１ｂ、１ｃに設けられた開閉弁、連結配管２ｂ、２ｃに設けられた開閉弁２ｙ、２ｚ、及び第３、第１の排出配管３ｆ、３ｄに設けられた開閉弁）を閉とする。
上記操作を行うこと以外は、第２の実施の形態における第１のアンモニア除去運転は、第１の実施の形態における第１のアンモニア除去運転と同様である。
【００８１】
（第３の復帰工程）
第３の実施の形態における第３の復帰工程は、第１の実施の形態における第３の復帰工程と同様である。
【００８２】
（第２のアンモニア除去運転）
第３の実施の形態における第２のアンモニア除去運転では、供給配管１ｂに設けられた開閉弁、第２の連結配管２ｂに設けられた開閉弁２ｙ、及び第３の排出配管３ｆに設けられた開閉弁を開とし、その他の開閉弁（すなわち、供給配管１ｃ、１ａに設けられた開閉弁、連結配管２ｃ、２ａに設けられた開閉弁２ｚ、２ｘ、及び第１、第２の排出配管３ｄ、３ｅに設けられた開閉弁）を閉とする。
上記操作を行うこと以外は、第３の実施の形態における第２のアンモニア除去運転は、第１の実施の形態における第２のアンモニア除去運転と同様である。
【００８３】
（第１の復帰工程）
第２の実施の形態における第１の復帰工程は、第１の実施の形態における第１の復帰工程と同様である。
【００８４】
（第３のアンモニア除去運転）
第３の実施の形態における第３のアンモニア除去運転では、供給配管１ｃに設けられた開閉弁、第３の連結配管２ｃに設けられた開閉弁２ｚ、及び第１の排出配管３ｄに設けられた開閉弁を開とし、その他の開閉弁（すなわち、供給配管１ａ、１ｂに設けられた開閉弁、連結配管２ａ、２ｂに設けられた開閉弁２ｘ、２ｙ、及び第２、第３の排出配管３ｅ、３ｆに設けられた開閉弁）を閉とする。
上記操作を行うこと以外は、第３の実施の形態における第３のアンモニア除去運転は、第１の実施の形態における第３のアンモニア除去運転と同様である。
【００８５】
（第２の復帰工程）
第３の実施の形態における第２の復帰工程は、第１の実施の形態における第２の復帰工程と同様である。
【００８６】
［アンモニア除去設備及びアンモニア除去方法の用途］
上述したとおり、本発明のアンモニア除去設備及び本発明のアンモニア除去方法は、上記混合ガスから、アンモニア濃度の低いガスを得ることが可能であることから、高純度の水素ガスが要求される燃料電池（特に、プロトン交換膜から構成される固体高分子形燃料電池、及び固体酸化物形燃料電池）用の水素ガス製造や製造の前処理に用いるアンモニア除去設備及びアンモニア除去方法として好適に用いることができる。特に、上記の水素ガス製造の方法または設備から得られる水素ガスを使用した燃料電池を、各種輸送機に搭載することもできる。ここで輸送機とは船舶、空輸機および車両を含み、前記車両は鉄道車両、自動車、二輪車、および産業用車両を含み、前記自動車は公道を走行可能な車両、例えば自家用車両、バス、タクシー等の業務用車両を含み、前記産業用車両はフォークリフト等を含む。
【００８７】
［第１の実施の形態に係る水素ガス製造装置及び水素ガスの製造方法］
＜水素ガス製造装置６０＞
図４は第１の実施の形態に係る水素ガス製造装置及び水素ガスの製造方法を説明する模式図である。
第１の実施の形態に係る水素ガス製造装置６０は、前述のアンモニア除去設備５０、アンモニア分解装置３２、及び水素ガス精製装置３１を有する。前記アンモニア分解装置３２は、アンモニア分解触媒を収容しており、供給本管１を介して前記アンモニア除去設備５０の前記供給配管１ａ〜１ｃに接続されている。また、アンモニア分解装置３２には、アンモニア供給配管９が接続されている。前記水素ガス精製装置３１は、排出本管３を介して前記アンモニア除去設備５０の前記排出配管３ａ〜３ｃに接続されている。また、水素ガス精製装置３１には、水素ガス排出配管４が接続されている。
【００８８】
（アンモニア分解装置３２）
アンモニア分解装置３２は、上記のとおり、アンモニア分解触媒が収容されている。
このアンモニア分解触媒の詳細は、前述のとおりである。
【００８９】
（水素ガス精製装置３１）
水素ガス精製装置とは、ＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）法によってガス分離を行う装置、ＴＳＡ（Temparature Swing Adsorption）法によってガス分離を行う装置、又はパラジウム膜等の膜で分離を行う装置等のことをいう。
【００９０】
＜水素ガスの製造方法＞
第１の実施の形態に係る水素ガスの製造方法は、水素ガス製造装置を用いた水素ガスの製造方法であって、下記の第１の水素ガス製造運転及び第２の水素ガス製造運転を行う、水素ガスの製造方法である。更に、第３の水素ガス製造運転も行うことが好ましい。
【００９１】
（第１の水素ガス製造運転）
第１の水素ガス製造運転は、アンモニアを前記アンモニア分解装置３２に供して前記混合ガスを得、前記混合ガスを前記第１のアンモニア除去運転に供した後、前記水素ガス精製装置３１に供して水素ガスを製造する運転である。
（第３の復帰工程）
なお、第１の水素ガス製造運転中に、次の第３の復帰工程を実施してもよい。
この第３の復帰工程は、前記第１の水素ガス製造運転の継続中に、前記吸着剤再生ガスを用いて、前記第３のアンモニア除去装置の再生を行う工程である。
【００９２】
（第２の水素ガス製造運転）
第２の水素ガス製造運転は、前記第１の水素ガス製造運転の終了後、アンモニアを前記アンモニア分解装置３２に供して前記混合ガスを得、前記混合ガスを前記第２のアンモニア除去運転に供した後、前記水素ガス精製装置３１に供して水素ガスを製造する運転である。
（第１の復帰工程）
なお、第２の水素ガス製造運転中に、次の第１の復帰工程を実施してもよい。
この第１の復帰工程は、前記第２の水素ガス製造運転の継続中に、前記吸着剤再生ガスを用いて、前記第１のアンモニア除去装置の再生を行う工程である。
【００９３】
（第３の水素ガス製造運転）
第３の水素ガス製造運転は、前記第２の水素ガス製造運転の終了後、アンモニアを前記アンモニア分解装置３２に供して前記混合ガスを得、前記混合ガスを前記第３のアンモニア除去運転に供した後、前記水素ガス精製装置３１に供して水素ガスを製造する運転である。
（第２の復帰工程）
なお、第３の水素ガス製造運転中に、次の第２の復帰工程を実施してもよい。
この第２の復帰工程は、前記第３の水素ガス製造運転の継続中に、前記吸着剤再生ガスを用いて、前記第２のアンモニア除去装置の再生を行う工程である。
【００９４】
このように、アンモニア除去設備５０で処理された処理ガスを更に水素ガス精製装置３１で処理することにより、高純度の水素ガスを製造することができる。
【００９５】
＜上記実施の形態の変形例＞
上記の水素ガス製造装置６０において、アンモニア除去設備５０に代えて、アンモニア除去設備５０Ａ又は５０Ｂを用いてもよい。
【００９６】
＜水素ガスの用途＞
また、前述の水素ガス製造装置又は水素ガスの製造方法で得られる水素ガスは、上記アンモニア除去設備及びアンモニア除去方法の用途で上述したとおり、高純度の水素ガスが要求される燃料電池用水素ガスとして好適に用いることができ、特に輸送機用の燃料電池に使用することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１１、１２、１３  アンモニア除去装置
２０Ａ、２１、２２、２３、２４  アンモニア濃度測定装置
３１  水素ガス精製装置
３２  アンモニア分解装置
５０、５０Ａ、５０Ｂ  アンモニア除去設備
６０  水素ガス製造装置
【図１】
2017154920.tif 000002
【図２】
2017154920.tif 000003
【図３】
2017154920.tif 000004
【図４】
2017154920.tif 000005