[发明专利]氢气站和制氢方法

说明书

[任务]当加热用于对氢化芳香族化合物的脱氢反应输入热量的热介质时避免使用明火并且抑制COsubgt;2/subgt;排放。[解决方案]一种氢气站1，其包括脱氢反应器23，其在脱氢催化剂的存在下通过氢化芳香族化合物的脱氢反应来产生氢气；供热装置26，其通过使用燃料加热的热介质向脱氢反应器供热；以及PSA装置33，其通过使用根据变压吸附法的吸附剂来净化脱氢反应器中的反应产物气体，其中向PSA装置供应含有氢气的吹扫气体用于吸附剂的再生，供热装置包括储存热介质的储罐27和催化燃烧管28，该催化燃烧管被设置在储罐内，以便在燃烧催化剂存在的情况下催化燃烧燃料，并且向催化燃烧管供应由PSA装置排出的吹扫气体，与空气一起作为燃料。

技术领域

本发明涉及用于向装备有燃料电池的诸如燃料电池汽车(FCV)、燃料电池叉车等的移动体供应氢气的氢气站和制氢方法。

背景技术

根据日本政府的基本氢气战略，正在筹备用于对装备有燃料电池的诸如燃料电池汽车(fuel cell vehicle)等的移动体加注氢气的氢气站。目前，已在约110个地点运行了用于FCV的氢气站，目标是到2030年在900个地点部署氢气站，其集中在四个主要的大城市地区。预计最终，氢气站将在约15,000个地点成为必要，与目前的加油站类似。在2030年之后，有必要的是不仅在四个主要大城市地区，而且在包括偏远岛屿在内的全国范围内推广氢气站。目前，投入实际使用的氢气站采用压缩氢气法或液态氢气法来储存和运输氢气。

另一方面，有一种有机化学氢化物法作为储存/运输氢气的一种方法(参见非专利文献1和2)。该有机化学氢化物法(OCH法)是这样的方法，其中氢气与诸如甲苯(TOL)的芳香族化合物发生氢化反应，并转化为饱和环状化合物(氢化芳香族化合物)，诸如其分子中包含了氢的甲基环己烷(MCH)，从而在常温常压下实现了以液体状态“储存”和“运输”，并通过饱和环状化合物的脱氢反应取出必要量的氢气，以在使用地点使用。即，OCH法包括使氢气和TOL发生反应的氢化反应(储氢反应)以及由MCH生成氢气并回收TOL的脱氢反应(产氢反应)，例如，取出氢气后生成的TOL可被回收并作为氢的容器(载体)反复使用。

在运输后由饱和环状化合物产生氢气的脱氢反应是一个吸热反应，因此，有必要从外部输入热量。从而，在脱氢反应中，采用使诸如热油的加热的液体热介质在充满脱氢催化剂的反应管外部循环的方法，来引入必要的热量以维持预定的反应温度条件(例如，反应温度为300至400℃)。在此，作为加热热油的方法，可以设想利用加热炉内的燃料燃烧产生的火焰通过明火加热热油流动的管道的方法(参见专利文献1)。然而，为了安全起见，优选尽可能避免在处理可燃氢气的氢气站场所使用明火。

另外，如果使用诸如天然气或煤油的化石燃料作为加热热油的燃料，则燃料中的碳含量将作为CO₂得以排放，因此，存在使用氢气的意义被减弱的问题。此外，对于燃料燃烧点火源是必须的，因此存在一个问题，即不能仅通过避免使用加热炉的燃烧器来避免点火源带来的风险。

现有技术文献

专利文献

非专利文献1:OKADA Yoshimi,Energy/Natural Resources,Vol.33,No.3,168(2018)

非专利文献2:OKADA Yoshimi,Bulletin of The High Pressure GasSafetyInstitute of TOKYO，2019年8月和2019年9月

专利文献1:JP2015-182919A

发明内容

本发明所要完成的任务

在上述背景下，本发明人对在使用加热的热介质向氢气站中执行的氢化芳香族化合物的脱氢反应输入热量时避免使用明火并抑制二氧化碳排放的方法进行了广泛研究。