[发明专利]氢制造和二氧化碳回收方法以及装置

说明书

技术领域

本发明涉及由化石燃料类等含碳燃料制造氢并同时回收二氧化碳的方法和装置。

背景技术

氢被希望作为未来的能量介质，在其制造、储藏·运送、利用等广阔的技术领域进行着活跃的研发。氢用作能量介质的优点除了高能量利用效率之外，还可列举如燃烧后的排出物仅有水。

目前一次能量的约80％被石油、煤、天然气等化石燃料占据，推测即使今后因可再生能量利用的增加而逐渐减少，其比例仍会居高。因此，可以说在氢的制造中，将作为一次能量源的化石燃料当做原料的途径的重要性在目前不会下降。

已公知，通过将Pd等氢透过膜用于化石燃料类的改性器而抽取氢并同时进行改性反应从而获得高纯度氢的方法是能够通过简单的装置获得高纯度的氢的技术(专利文献1和2)。

该技术虽然在高效获得高纯度氢的方面有效，但副生出二氧化碳。在防止地球温室效应方面，CO₂排放削减被称为重要的课题。在该状况中，将从化石燃料制造氢时副生的CO₂分离·回收的技术作为兼顾CO₂排放消减与氢社会的早日实现的技术十分重要。

专利文献3公开了一种将氢透过膜用于化石燃料类的改性器并且将产生的二氧化碳分离的方法，但由于二氧化碳的分离是使其被含有碱性化合物的吸收剂吸收，因此，从吸收剂回收二氧化碳时需要使用蒸汽赋予热量等复杂且不能称为能量效率优良的工序。

【专利文献1】日本专利平6-263402号公报

【专利文献2】日本专利平6-345408号公报

【专利文献3】日本专利2002-321904号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可以高效进行高纯度氢的制造和二氧化碳回收的方法和装置。

通过本发明提供了以下的方法和装置。

一种氢制造和二氧化碳回收方法，其是由含碳燃料制造氢并回收二氧化碳的氢制造和二氧化碳回收方法，其中，

具有，使用具备氢透过膜的改性器，将含碳燃料改性并同时分离氢，得到作为透过了氢透过膜的气体的氢透过膜透过气体和作为没有透过氢透过膜的气体的改性器截断气体(off gas)的膜分离改性工序，

还具有：

通过使用氢分离膜和二氧化碳分离膜对该改性器截断气体进行处理，从而得到富含氢的气体和富含二氧化碳的气体的工序；或者，

使该改性器截断气体进行转化反应后，分离成富含二氧化碳的气体和富含二氧化碳以外成分的气体的工序。

一种氢制造和二氧化碳回收装置，其是由含碳燃料制造氢并回收二氧化碳的氢制造和二氧化碳回收装置，其中，

具有，将含碳燃料改性并同时分离氢，得到作为透过了氢透过膜的气体的氢透过膜透过气体和没有透过氢透过膜的气体的改性器截断气体的具有氢透过膜的改性器，

还具有：

用于处理该改性器截断气体，得到富含氢的气体和富含二氧化碳的气体的氢分离膜和二氧化碳分离膜；或者，

使该改性器截断气体进行转化反应的转化反应器、和将从该转化反应器得到的气体分离成富含二氧化碳的气体和富含二氧化碳以外成分的气体的二氧化碳分离装置。

另外，还提供了本发明的一实施方式(实施方式A)涉及的方法和装置。

〔A1〕一种氢制造和二氧化碳的回收方法，其是由含碳燃料制造氢并同时回收二氧化碳的氢制造和二氧化碳回收方法，

其具有：

使用具备氢透过膜的改性器，将含碳燃料改性并同时分离氢，得到作为透过了氢透过膜的气体的氢透过膜透过气体和作为没有透过氢透过膜的气体的改性器截断气体的膜分离改性工序；

使用二氧化碳分离膜，将该改性器截断气体分离成作为富含二氧化碳的气体的二氧化碳富含气体和作为富含二氧化碳以外成分的气体的二氧化碳分离膜截断气体的二氧化碳膜分离工序；和

使用氢分离膜，将该二氧化碳分离膜截断气体分离成作为富含氢的气体的氢富含气体和富含氢以外成分的气体的氢分离膜截断气体的氢膜分离工序。

〔A2〕

根据〔A1〕所述的方法，其中具有将上述二氧化碳富含气体液化得到液化二氧化碳的工序。

〔A3〕

根据〔A1〕或〔A2〕所述的方法，其中，具有将上述氢富含气体再循环到上述膜分离改性工序的工序。

〔A4〕