[发明专利]氢制造方法及氢制造系统

说明书

技术领域

本发明涉及从低品位煤、生物资源等低品质燃料制造高纯度的氢气的方法。又，本发明涉及由煤炭或低品位煤制造高纯度氢气，在煤炭或低品位煤产地以外的场所使用液态氢的氢气制造系统。

背景技术

作为氢的制造方法，已知有在高温高压下使水蒸汽作用于煤炭、重油等，生成氢、一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽等的混合气体的技术。从一氧化碳出发，利用CO+H₂O→CO₂+H₂（水煤气变换反应，也就是置换反应）这一化学反应还可以生成氢。这样的已有的氢制造方法，将二氧化碳全部排放到大气中，但近年来为了防止全球变暖，尝试不向大气中排放二氧化碳。

专利文献1中公开了将水煤气变换反应后的包含二氧化碳及水蒸汽的气体导入深海，使二氧化碳溶解到海水中，选择性地取得氢气的技术。又，专利文献2中公开了利用无烟煤催化剂气化反应的氢制造方法，该氢制造方法中的无烟煤使用来自褐煤或次烟煤（亚沥青煤）的无烟煤，而且气化温度采用600～650℃，催化剂使用碳酸钾。

专利文献3中公开了以生物资源制造氢的方法，具有4个工序，即（i）使生物资源气化，生成含有碳氢化合物、氢、一氧化碳的混合气体的第一工序、（ii）精制在第一工序中得到的气体混合物的第二工序、（iii）将包含于第二工序中得到的气体混合物中的碳氢化合物转化为氢和一氧化碳的第三工序、以及（iv）从在第三工序中得到的气体混合物回收氢的第四工序。

作为去除混合气体中的一氧化碳的方法，也存在使用Ru/Al₂O₃等钌系催化剂，在60～210℃的温度下使其与混合气体接触，有选择地使一氧化碳氧化为二氧化碳的技术（专利文献4）。

在这里，煤化程度高的无烟煤和烟煤（沥青煤）也被称为高品位煤，煤化程度不高的次烟煤、褐煤、泥煤也被称为低品位煤。低品位煤的煤化程度低，是水分和氧含量多的低品位煤，水分过多，将其作为微粉煤锅炉的燃料往往会超出粉碎/烘干机的能力，由于每单位重量的发热量低，因此使运送成本增加，如果进行脱水，则变得容易自燃，成为不容易处理的煤炭。因此，低品位煤尽管有丰富的埋藏量，但由于运输困难，仅限于在矿山附近的发电等情况下使用。

另一方面，专利文献5公开了将多孔质煤与混合有重油成分以及溶剂油成分的混合油作为原料浆液，使多孔质煤的细孔内含浸混合油，通过脱水处理增大低品位煤的发热量，提高输送效率的技术。

又，专利文献6公开了将从煤层产出的煤层气（含有甲烷的气体）或天然气合成为更容易输送的二甲醚进行输送，在输送目的地使二甲醚分解，制造氢气，回收二氧化碳以液化二氧化碳输送到二甲醚生产地（煤炭产地），注入煤层进行处置的技术。

专利文献1：特开平3－242301号公报；

专利文献2：日本特开2009－13320号公报；

专利文献3：日本特开2004－182501号公报；

专利文献4：日本特许第2869525号公报；

专利文献5：日本特开2008－144113号公报；

专利文献6：日本特开2005－330170号公报。

发明内容

将以气体排放或即将排放到大气中的二氧化碳人为集中，封闭在地下、水中等地方，被称为二氧化碳贮留（CCS：Carbon dioxide Capture and Storage）。如上所述，用煤炭等制造氢气的技术中，不仅要重视氢气制造效率，也要重视CCS。

专利文献1中公开的将二氧化碳导入深海的方法能够不将来自煤炭等的二氧化碳向大气中排放地制造氢气，但是为了利用将含有氢、二氧化碳以及水蒸汽的气体压入设置于深海的压力容器内以取出氢气，会产生氢的制造被限于沿海的问题。因此，从经济观点考虑，特别是利用内陆地区存在的煤炭等制造氢有困难。又，该海洋隔离技术现在也被伦敦条约1996年议定书以及海洋污染防止法所禁止。

又，专利文献5公开的多孔质煤改性方法能够提高多孔质煤的输送效率，发挥提高多孔质煤的发热量的效果，但是由于改性的多孔质煤中依然含有碳，有必要在改性的多孔质煤的消费地分离并回收二氧化碳。因此，改性的多孔质煤的利用被限定于具备CCS设备的大型火力发电厂等。

又，专利文献6公开的利用二甲醚的技术，也有必要在分解二甲醚制造氢时，分解并回收产生的二氧化碳，作为液化二氧化碳输送到二甲醚产地以及煤炭产地。