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JP4335735B2 - Sulfuric acid decomposer and hydrogen production apparatus using the same - Google Patents
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Sulfuric acid decomposer and hydrogen production apparatus using the same Download PDF

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Description

本発明は、硫酸分解器及びこれを利用する水素製造に関する。   The present invention relates to a sulfuric acid decomposer and hydrogen production using the same.

例えば、ヨウ素及び二酸化硫黄を利用して熱化学的に水から水素を製造する従来の水素製造装置を図11に示す。   For example, FIG. 11 shows a conventional hydrogen production apparatus that thermochemically produces hydrogen from water using iodine and sulfur dioxide.

図11に示すように、ヨウ素(I2)と二酸化硫黄(SO2)と水(H2O)とをブンゼン反応させて硫酸(H2SO4)及びヨウ化水素(HI)を生成させる反応器10には、当該反応により生成した硫酸水溶液とヨウ化水素水溶液とを比重差により分離する分離器20が連絡している。分離器20の下方側には、ヨウ化水素水溶液を濃縮するヨウ化水素用の濃縮器30が連絡している。分離器20の上方側には、硫酸水溶液を濃縮する硫酸用の濃縮器60が連絡している。 As shown in FIG. 11, iodine (I 2 ), sulfur dioxide (SO 2 ), and water (H 2 O) are reacted with Bunsen to produce sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen iodide (HI). The separator 10 communicates with the vessel 10 to separate the sulfuric acid aqueous solution and the hydrogen iodide aqueous solution generated by the reaction by specific gravity difference. A hydrogen iodide concentrator 30 for concentrating the hydrogen iodide aqueous solution communicates with the lower side of the separator 20. The sulfuric acid concentrator 60 for concentrating the sulfuric acid aqueous solution communicates with the upper side of the separator 20.

ヨウ化水素用の濃縮器30には、濃縮されたヨウ化水素を加熱してヨウ素(I2)ガスと水素(H2)ガスとに分解するヨウ化水素用の分解器40が連絡している。ヨウ化水素用の分解器40には、分解生成したヨウ素ガス及び水素ガスを冷却してヨウ素を液化させることによりヨウ素と水素ガスとを分離して当該水素ガスを水素回収容器1に単離する一方、液化したヨウ素を前記反応器10に供給する冷却分離器50が連絡している。 The hydrogen iodide concentrator 30 communicates with a hydrogen iodide decomposer 40 that heats the concentrated hydrogen iodide and decomposes it into iodine (I 2 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas. Yes. The hydrogen iodide decomposer 40 cools iodine gas and hydrogen gas generated by decomposition to liquefy iodine, thereby separating iodine and hydrogen gas and isolating the hydrogen gas into the hydrogen recovery container 1. On the other hand, a cooling separator 50 for supplying liquefied iodine to the reactor 10 communicates.

他方、硫酸用の濃縮器60には、濃縮された硫酸を加熱して二酸化硫黄ガスと酸素(O2)ガスと水蒸気とに分解する硫酸用の分解器70が連絡している。硫酸用の分解器70には、分解生成した上記ガスを冷却して水蒸気を液化させることにより水と二酸化硫黄ガス及び酸素ガスとを分離して当該ガスを前記反応器10に供給する一方、当該水(残留した硫酸を含む)を前記濃縮器60に送給する冷却分離器80が連絡している。また、前記反応器10には、酸素回収容器2が連絡している。 On the other hand, the sulfuric acid concentrator 60 communicates with a sulfuric acid decomposer 70 that heats the concentrated sulfuric acid to decompose it into sulfur dioxide gas, oxygen (O 2 ) gas, and water vapor. The sulfuric acid decomposing unit 70 supplies water to the reactor 10 by separating the water, sulfur dioxide gas and oxygen gas by cooling the gas generated by decomposition and liquefying water vapor, while supplying the gas to the reactor 10. A cooling separator 80 that communicates water (including residual sulfuric acid) to the concentrator 60 communicates. In addition, the oxygen recovery container 2 communicates with the reactor 10.

前記分解器70は、図12に示すように、セラミックス等からなるブロック状の本体71に、一方の面と対向する他方の面との間を連通する流通路71aを複数形成すると共に、当該流通路71aの軸方向と直交する方向の一方の面と対向する他方の面との間を連通する流通路71bを複数形成した構造をなすブロック型のものであり、一方の前記流通路71a内に加熱ガス(例えばヘリウムガス)を流通させ、他方の前記流通路71b内に濃縮された硫酸を流通させることにより、当該硫酸を加熱して二酸化硫黄ガスと酸素ガスと水蒸気とに分解することができるようになっている。   As shown in FIG. 12, the decomposer 70 forms a plurality of flow passages 71a communicating with one surface and the other surface in a block-shaped main body 71 made of ceramics and the like. A block type structure having a structure in which a plurality of flow passages 71b communicating between one surface in a direction orthogonal to the axial direction of the passage 71a and the other surface facing each other is formed, and in one of the flow passages 71a By circulating a heated gas (for example, helium gas) and circulating sulfuric acid concentrated in the other flow passage 71b, the sulfuric acid can be heated and decomposed into sulfur dioxide gas, oxygen gas, and water vapor. It is like that.

このような従来の水素製造装置を使用する水素製造方法を次に説明する。   Next, a hydrogen production method using such a conventional hydrogen production apparatus will be described.

前記反応器10内に水を供給すると共に、ヨウ素及び二酸化硫黄を供給して反応させると、ブンゼン反応により、下記の式(1)に示す発熱反応(約100℃)を生じて硫酸水溶液及びヨウ化水素水溶液が生成する。   When water is supplied into the reactor 10 and iodine and sulfur dioxide are supplied and reacted, an exothermic reaction (about 100 ° C.) shown in the following formula (1) is generated by the Bunsen reaction, and an aqueous sulfuric acid solution and iodine An aqueous hydrogen fluoride solution is formed.

2H2O(L)+I2(L)+SO2(G)→H2SO4(aq)+2HI(aq)・・・(1) 2H 2 O (L) + I 2 (L) + SO 2 (G) → H 2 SO 4 (aq) + 2HI (aq) (1)

上記反応により生成した液分(硫酸水溶液及びヨウ化水素水溶液)を前記反応器10から前記分離器20に送給し、下方に位置するヨウ化水素水溶液を前記濃縮器30に送給し、上方に位置する硫酸水溶液を前記濃縮器60に送給する。   The liquid produced by the above reaction (sulfuric acid aqueous solution and hydrogen iodide aqueous solution) is fed from the reactor 10 to the separator 20, and the hydrogen iodide aqueous solution located below is fed to the concentrator 30. The sulfuric acid aqueous solution located in is fed to the concentrator 60.

ヨウ化水素水溶液を前記濃縮器30で加熱(約100〜250℃)して水分を蒸発留去することにより、ヨウ化水素水溶液を濃縮した後、濃縮されたヨウ化水素を前記分解器40に送給する。なお、留去された上記水分は、前記反応器10内に戻されて原料として再利用される。   The aqueous hydrogen iodide solution is heated by the concentrator 30 (about 100 to 250 ° C.) to evaporate and distill off the water, thereby concentrating the aqueous hydrogen iodide solution and then supplying the concentrated hydrogen iodide to the decomposer 40. To send. The distilled water is returned to the reactor 10 and reused as a raw material.

濃縮されたヨウ化水素を前記分解器40で加熱(約250℃)すると、下記の式(2)に示すように、ヨウ化水素がヨウ素ガスと水素ガスとに分解する。   When the concentrated hydrogen iodide is heated by the decomposer 40 (about 250 ° C.), hydrogen iodide is decomposed into iodine gas and hydrogen gas as shown in the following formula (2).

2HI(L)→H2(G)+I2(G)・・・(2) 2HI (L) → H 2 (G) + I 2 (G) (2)

分解生成したヨウ素ガス及び水素ガスを前記冷却分離器50に送給して冷却(約100〜200℃)し、ヨウ素ガスを液化させることにより水素ガスとヨウ素とを分離し、水素ガスを水素回収容器1に回収する。分離されたヨウ素は、付随していた水分と共に前記反応器10内に再び供給されて、再利用される。   The iodine gas and hydrogen gas generated by decomposition are supplied to the cooling separator 50 to be cooled (about 100 to 200 ° C.), and the hydrogen gas and iodine are separated by liquefying the iodine gas, and the hydrogen gas is recovered into hydrogen. Collect in container 1. The separated iodine is supplied again into the reactor 10 together with the accompanying moisture and reused.

他方、前記濃縮器60に送給した硫酸水溶液を加熱(約100〜450℃)して水分を蒸発留去することにより、硫酸水溶液を濃縮した後、濃縮された硫酸を前記分解器70に送給する。なお、留去された上記水分は、前記反応器10内に戻されて原料として再利用される。   On the other hand, the sulfuric acid aqueous solution fed to the concentrator 60 is heated (about 100 to 450 ° C.) to evaporate and distill off the water, thereby concentrating the sulfuric acid aqueous solution and then sending the concentrated sulfuric acid to the decomposer 70. To pay. The distilled water is returned to the reactor 10 and reused as a raw material.

濃縮された硫酸を前記分解器70で加熱(約450〜850℃)すると、下記の式(3)に示すように、硫酸が二酸化硫黄ガスと酸素ガスと水蒸気とに分解する。   When the concentrated sulfuric acid is heated by the decomposer 70 (about 450 to 850 ° C.), the sulfuric acid is decomposed into sulfur dioxide gas, oxygen gas and water vapor as shown in the following formula (3).

2SO4(L)→SO3(G)+H2O(G)
→SO2(G)+1/2O2(G)+H2O(G)・・・(3)
H 2 SO 4 (L) → SO 3 (G) + H 2 O (G)
→ SO 2 (G) + 1 / 2O 2 (G) + H 2 O (G) (3)

分解生成した上記ガスを前記冷却分離器80に送給して冷却(約100℃)し、水蒸気を液化させた後、前記ガスを前記反応器10内に供給し、二酸化硫黄を再利用する一方、水を前記濃縮器60に送給して、残存する硫酸の再分解を行う。前記反応器10内に供給された酸素ガスは、前記反応に供されずに当該反応器10内に残留するため、前記反応後、当該反応器10内から酸素回収容器2に回収される。   The gas generated by decomposition is supplied to the cooling separator 80 and cooled (about 100 ° C.) to liquefy water vapor, and then the gas is supplied into the reactor 10 to recycle sulfur dioxide. Then, water is fed to the concentrator 60 to re-decompose the remaining sulfuric acid. Since the oxygen gas supplied into the reactor 10 remains in the reactor 10 without being subjected to the reaction, the oxygen gas is recovered from the reactor 10 into the oxygen recovery container 2 after the reaction.

したがって、上述したような水素製造装置によれば、ヨウ素及び二酸化硫黄を利用することにより、水のみを原料として水素を製造することができる。   Therefore, according to the hydrogen production apparatus as described above, hydrogen can be produced using only water as a raw material by using iodine and sulfur dioxide.

特開昭63−248701号公報JP-A-63-248701

前述したようなヨウ素及び二酸化硫黄を利用する水素製造装置においては、熱エネルギをできるだけ有効に利用することが求められており、特に、分解器70による硫酸のガス化エネルギ効率の向上が強く求められていた。   In the hydrogen production apparatus using iodine and sulfur dioxide as described above, it is required to use thermal energy as effectively as possible, and in particular, improvement in the efficiency of sulfuric acid gasification by the decomposer 70 is strongly required. It was.

このようなことから、本発明は、硫酸のガス化エネルギ効率が高い硫酸分解器及びこれを利用する水素製造装置を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a sulfuric acid decomposer with high efficiency of sulfuric acid gasification and a hydrogen production apparatus using the sulfuric acid decomposer.

前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る硫酸分解器は、一方の面に流通路を形成されると共に、一方の面と他方の面との間を貫通して当該流通路と連通する対をなす連絡穴を形成された第一流通プレートと、一方の面に流通路を形成されると共に、当該流通路と外部とを連通させる対をなす連通溝を形成され、さらに、前記第一流通プレートの前記連絡穴と連通する連絡穴を形成された第二流通プレートとを、一方の前記プレートの一方の面と他方の前記プレートの他方の面とを対面させるようにして交互に複数積層し、前記プレートの積層方向一方側に、当該プレートの前記連絡穴の一方と連絡する供給マニホールドを配設すると共に、前記プレートの積層方向他方側に、当該プレートの前記連絡穴の他方と連通する送出マニホールドを配設してなる本体部を備え、前記供給マニホールド内に硫酸又は熱媒のいずれか一方が供給されると共に、前記第二流通プレートの前記連通溝内に硫酸又は熱媒のいずれか他方が供給されることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, the sulfuric acid decomposer according to the first aspect of the present invention has a flow passage formed on one surface and penetrates between one surface and the other surface. A first flow plate formed with a communication hole that forms a pair communicating with the flow passage, a flow passage is formed on one surface, a communication groove that forms a pair communicating the flow passage and the outside, and further, The second flow plate formed with a communication hole communicating with the communication hole of the first flow plate is alternately arranged so that one surface of the one plate faces the other surface of the other plate. And a supply manifold that communicates with one of the connection holes of the plate is disposed on one side of the plate in the stacking direction, and the other of the connection holes of the plate is disposed on the other side of the plate in the stacking direction. Sending machine communicating with A main body portion provided with a hold, wherein either one of sulfuric acid or a heat medium is supplied into the supply manifold, and either the sulfuric acid or the heat medium is inserted into the communication groove of the second flow plate. Is provided.

第二番目の発明に係る硫酸分解器は、第一番目の発明において、前記本体部が複数直列に連結され、前記供給マニホールド及び前記送出マニホールドのうちの少なくとも一方が、流通する硫酸又は熱媒の温度分布を均一にする混合空間部を有すると共に、直列に連結されて隣り合う前記本体部の前記第二流通プレートの前記連通溝の間に、流通する硫酸又は熱媒の温度分布を均一にする混合空間部を有していることを特徴とする。   A sulfuric acid decomposer according to a second invention is the sulfuric acid decomposer according to the first invention, wherein a plurality of the main body portions are connected in series, and at least one of the supply manifold and the delivery manifold is a circulating sulfuric acid or heat medium. It has a mixing space portion that makes the temperature distribution uniform, and also makes the temperature distribution of the sulfuric acid or heat medium flowing between the communication grooves of the second flow plate of the adjacent main body portions connected in series uniform. It has a mixing space part.

第三番目の発明に係る硫酸分解器は、第一番目の発明において、熱媒が流通する前記プレートの前記流通路が、硫酸の分解ガスが流通する前記プレートの前記流通路の背面部分に相当する他方の面と対面しないように設定されていることを特徴とする。   In the sulfuric acid decomposer according to a third aspect, in the first aspect, the flow path of the plate through which the heat medium flows corresponds to a back surface portion of the flow path of the plate through which sulfuric acid decomposition gas flows. It is set so as not to face the other surface.

第四番目の発明に係る硫酸分解器は、第一番目の発明において、液状の硫酸を供給される供給口を下方側に有すると共に、上方側に送出口を有し、前記本体部が硫酸中に浸漬するように内部に配設される外部容器と、前記外部容器の外側から前記本体部の前記供給マニホールドに熱媒を供給する熱媒供給配管と、前記本体部の前記送出マニホールドから前記外側容器の外側に熱媒を送出する熱媒送出配管とを備えていることを特徴とする。   The sulfuric acid decomposer according to a fourth invention is the sulfuric acid decomposer according to the first invention, having a supply port to which liquid sulfuric acid is supplied on the lower side and a delivery port on the upper side, wherein the main body is in sulfuric acid. An outer container disposed inside so as to be immersed in, a heat medium supply pipe for supplying a heat medium from the outside of the outer container to the supply manifold of the main body, and the outer side from the delivery manifold of the main body A heat medium delivery pipe for delivering the heat medium to the outside of the container is provided.

第五番目の発明に係る硫酸分解器は、第四番目の発明において、前記外側容器の前記送出口に絞り部材を介して連結されたフラッシュタンクを備えていることを特徴とする。   A sulfuric acid decomposer according to a fifth invention is characterized in that, in the fourth invention, a sulfuric tank is connected to the delivery port of the outer container through a throttle member.

第六番目の発明に係る硫酸分解器は、液状の硫酸を供給される供給口を下方側に有すると共に、上方側に送出口を有する円筒型のシェルと、前記シェルの内部に配設されて熱媒が流通するチューブとを有するシェルアンドチューブ型の本体部を備えていることを特徴とする。 A sulfuric acid decomposer according to a sixth aspect of the present invention includes a cylindrical shell having a supply port to which liquid sulfuric acid is supplied on the lower side and a delivery port on the upper side, and is disposed inside the shell. A shell and tube type main body having a tube through which a heat medium flows is provided.

第七番目の発明に係る硫酸分解器は、液状の硫酸を絞り部材から噴出させることにより気化させるフラッシュタンクと、前記フラッシュタンクに回収されたガスを加熱する加熱手段とを備えていることを特徴とする。   A sulfuric acid decomposer according to a seventh aspect of the invention comprises a flash tank that vaporizes liquid sulfuric acid by ejecting it from a throttle member, and a heating means that heats the gas collected in the flash tank. And

また、前述した課題を解決するための、第八番目の発明に係る水素製造装置は、ヨウ素又は臭素のハロゲンと二酸化硫黄と水とを反応させて硫酸水溶液とハロゲン化水素水溶液とを生成させる反応手段と、硫酸水溶液とハロゲン化水素水溶液とを比重差により分離する分離手段と、分離したハロゲン化水素水溶液を濃縮するハロゲン化水素濃縮手段と、濃縮したハロゲン化水素をハロゲンと水素とに分解するハロゲン化水素分解手段と、分解生成した水素を単離する一方、分解生成したハロゲンを前記反応手段に供給するハロゲン再利用手段と、分離した硫酸水溶液を濃縮する硫酸濃縮手段と、濃縮した硫酸を二酸化硫黄と酸素と水とに分解する硫酸分解手段と、分解生成した二酸化硫黄、酸素、水のうち、少なくとも二酸化硫黄を前記反応手段に供給する二酸化硫黄再利用手段とを備えている水素製造装置において、前記硫酸分解手段が、第一番目から第七番目の発明のいずれかの硫酸分解器であることを特徴とする。
In addition, the hydrogen production apparatus according to the eighth invention for solving the above-mentioned problem is a reaction in which a halogen of iodine or bromine, sulfur dioxide, and water are reacted to produce a sulfuric acid aqueous solution and a hydrogen halide aqueous solution. Means, separation means for separating sulfuric acid aqueous solution and hydrogen halide aqueous solution by specific gravity difference, hydrogen halide concentration means for concentrating the separated hydrogen halide aqueous solution, and decomposing the concentrated hydrogen halide into halogen and hydrogen A hydrohalide decomposition means, a halogen recycle means for isolating the decomposed hydrogen to the reaction means, a sulfuric acid concentration means for concentrating the separated sulfuric acid aqueous solution, and a concentrated sulfuric acid Sulfuric acid decomposition means that decomposes into sulfur dioxide, oxygen, and water, and at least sulfur dioxide among the decomposed sulfur dioxide, oxygen, and water In the hydrogen production apparatus and a sulfur dioxide recycling means for supplying to the stage, the sulfuric acid decomposition unit, characterized in that the first th is any of sulfuric acid decomposer of the seventh aspect of the invention.

第一番目の発明に係る硫酸分解器によれば、プレート積層型をなしていることから、従来のようなブロック型の場合よりも、硫酸のガス化エネルギ効率を向上させることができるので、熱エネルギ効率を向上させることができる。   According to the sulfuric acid decomposer according to the first invention, since the plate laminating type is used, it is possible to improve the gasification energy efficiency of sulfuric acid as compared with the conventional block type. Energy efficiency can be improved.

第二番目の発明に係る硫酸分解器によれば、直列に複数連結された本体部の間に、硫酸又は熱媒の温度分布を均一にする混合空間部を有していることから、本体部に生じる熱応力を極力抑えることができ、本体部の長寿命化を図ることができる。   According to the sulfuric acid decomposer according to the second aspect of the present invention, the main body portion has a mixing space portion that makes the temperature distribution of the sulfuric acid or the heat medium uniform between the main body portions connected in series. The thermal stress generated in the body can be suppressed as much as possible, and the life of the main body can be extended.

第三番目の発明に係る硫酸分解器によれば、熱媒が流通する前記プレートの流通路が、硫酸の分解ガスが流通する前記プレートの流通路の背面部分に相当する他方の面と対面しないように設定されていることから、加熱により生成したガスが第二流通プレートの他方の面と接触することにより生じる熱衝撃を大幅に緩和することができるので、本体部の長寿命化を図ることができる。   According to the sulfuric acid decomposer of the third invention, the flow path of the plate through which the heat medium flows does not face the other surface corresponding to the back surface portion of the flow path of the plate through which the decomposition gas of sulfuric acid flows. Since the thermal shock caused by the gas generated by heating coming into contact with the other surface of the second flow plate can be greatly reduced, the life of the main body can be extended. Can do.

第四番目の発明に係る硫酸分解器によれば、本体部の前記プレートが全面にわたって液状の硫酸に常に接触するようになることから、生成ガスの接触によって当該プレートに加わる熱衝撃を大幅に緩和することができるので、本体部の長寿命化を図ることができると共に、さらに、硫酸の液面位置の管理を容易に行うことができ、運転制御の容易化を図ることができる。   According to the sulfuric acid decomposer according to the fourth aspect of the invention, the plate of the main body always comes into contact with liquid sulfuric acid over the entire surface, so that the thermal shock applied to the plate due to the contact of the generated gas is greatly reduced. Therefore, the life of the main body can be extended, and furthermore, the liquid level position of sulfuric acid can be easily managed, and the operation control can be facilitated.

第五番目の発明に係る硫酸分解器によれば、外側容器の送出口に絞り部材を介して連結されたフラッシュタンクを備えていることから、硫酸の液面を絞り部材部分に常に位置させることができるので、硫酸の液面位置の管理を容易に行うことができ、運転制御の容易化を図ることができる。   According to the sulfuric acid decomposer according to the fifth aspect of the present invention, since the flush tank connected to the delivery port of the outer container via the throttle member is provided, the liquid level of sulfuric acid is always located at the throttle member portion. Therefore, the liquid level position of sulfuric acid can be easily managed, and the operation control can be facilitated.

第六番目の発明に係る硫酸分解器によれば、シェルアンドチューブ型をなしているので、硫酸の液面位置の管理を容易に行うことができ、運転制御の容易化を図ることができる。   According to the sulfuric acid decomposer according to the sixth aspect of the invention, since it is of a shell and tube type, the liquid level position of sulfuric acid can be easily managed, and the operation control can be facilitated.

第七番目の発明に係る硫酸分解器によれば、液状の硫酸を絞り部材から噴出させることにより気化させるフラッシュタンクと、前記フラッシュタンクに回収されたガスを加熱する加熱手段とを備えていることから、高Cr鋼、Ni基鋼、Co基鋼等のような耐食性の金属材料を使用した一般的な加熱器を適用して硫酸を加熱分解することができ、SiCやSi−SiC等のセラミックス等の高耐食性を有する材料の使用をフラッシュタンク部分だけで済ますことができるので、SiCやSi−SiC等のセラミックス等の高耐食性を有する材料の使用箇所を少なくすることができ、作製の容易化を図ることができると共に、製造コストを抑えることができる。   According to the sulfuric acid decomposer according to the seventh aspect of the present invention, it is provided with a flash tank that vaporizes liquid sulfuric acid by ejecting it from the throttle member, and a heating means that heats the gas collected in the flash tank. From the above, sulfuric acid can be thermally decomposed by applying a general heater using a corrosion-resistant metal material such as high Cr steel, Ni base steel, Co base steel, etc., and ceramics such as SiC and Si-SiC The use of materials with high corrosion resistance, such as the flash tank part, can be done only, so the number of places where high corrosion resistance materials such as ceramics such as SiC and Si-SiC can be used can be reduced, making production easier. In addition, the manufacturing cost can be reduced.

第八番目の発明に係る水素製造装置によれば、第一番目から第七番目の発明のいずれかの硫酸分解器を備えているので、水素製造に係る熱効率を高めることができると共に、水素製造に係るコストを低減することができる。   According to the hydrogen production apparatus according to the eighth aspect of the present invention, since the sulfuric acid decomposer according to any one of the first to seventh aspects of the invention is provided, the thermal efficiency related to the hydrogen production can be increased, and the hydrogen production The cost concerning can be reduced.

本発明に係る硫酸分解器及びこれを利用する水素製造装置の実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。   Embodiments of a sulfuric acid decomposer and a hydrogen production apparatus using the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.

[第一番目の実施形態]
本発明に係る硫酸分解器及びこれを利用する水素製造装置の第一番目の実施形態を図1〜3に基づいて説明する。図1は、水素製造装置の概略構成図、図2は、硫酸分解器の全体概略構成図、図3は、図2の硫酸分解器の要部の部材の構成図である。
[First embodiment]
A first embodiment of a sulfuric acid decomposer according to the present invention and a hydrogen production apparatus using the sulfuric acid decomposer will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hydrogen production apparatus, FIG. 2 is an overall schematic configuration diagram of a sulfuric acid decomposer, and FIG. 3 is a configuration diagram of main components of the sulfuric acid decomposer of FIG.

図1に示すように、ヨウ素(I2)と二酸化硫黄(SO2)と水(H2O)とをブンゼン反応させて硫酸(H2SO4)及びヨウ化水素(HI)を生成させる反応手段である反応器110には、当該反応により生成した硫酸水溶液とヨウ化水素水溶液とを比重差により分離する分離手段である分離器120が連絡している。分離器120の下方側には、ヨウ化水素水溶液を濃縮するハロゲン化水素濃縮手段であるヨウ化水素用の濃縮器130が連絡している。分離器120の上方側には、硫酸水溶液を濃縮する硫酸濃縮手段である硫酸用の濃縮器160が連絡している。 As shown in FIG. 1, iodine (I 2 ), sulfur dioxide (SO 2 ), and water (H 2 O) are subjected to a Bunsen reaction to produce sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen iodide (HI). The reactor 110 which is a means communicates with a separator 120 which is a separation means for separating the sulfuric acid aqueous solution and the hydrogen iodide aqueous solution generated by the reaction by a specific gravity difference. A hydrogen iodide concentrator 130, which is a hydrogen halide concentrating means for concentrating the hydrogen iodide aqueous solution, communicates with the lower side of the separator 120. A sulfuric acid concentrator 160 that is a sulfuric acid concentrating means for concentrating the sulfuric acid aqueous solution communicates with the upper side of the separator 120.

ヨウ化水素用の濃縮器130には、濃縮されたヨウ化水素を加熱してヨウ素(I2)ガスと水素(H2)ガスとに分解するハロゲン化水素分解手段であるヨウ化水素用の分解器140が連絡している。ヨウ化水素用の分解器140には、分解生成したヨウ素ガス及び水素ガスを冷却してヨウ素を液化させることによりヨウ素と水素ガスとを分離して当該水素ガスを水素回収容器101に単離する一方、液化したヨウ素を前記反応器110に供給するハロゲン再利用手段である冷却分離器150が連絡している。 The hydrogen iodide concentrator 130 is for hydrogen iodide, which is a hydrogen halide decomposition means for heating the concentrated hydrogen iodide to decompose it into iodine (I 2 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas. The decomposer 140 is in communication. The hydrogen iodide decomposer 140 cools iodine gas and hydrogen gas generated by decomposition to liquefy iodine, thereby separating iodine and hydrogen gas and isolating the hydrogen gas into the hydrogen recovery container 101. On the other hand, a cooling separator 150 which is a halogen recycling means for supplying liquefied iodine to the reactor 110 communicates.

他方、硫酸用の濃縮器160には、濃縮された硫酸を加熱して二酸化硫黄ガスと酸素(O2)ガスと水蒸気とに分解する硫酸分解手段である硫酸用の分解器170が連絡している。硫酸用の分解器170には、分解生成した上記ガスを冷却して水蒸気を液化させることにより水と二酸化硫黄ガス及び酸素ガスとを分離して当該ガスを前記反応器110に供給する一方、当該水(残留した硫酸を含む)を前記濃縮器160に送給する二酸化硫黄再利用手段である冷却分離器180が連絡している。また、前記反応器110には、酸素回収容器102が連絡している。 On the other hand, the sulfuric acid concentrator 160 communicates with a sulfuric acid decomposing unit 170 which is a sulfuric acid decomposing means for heating the concentrated sulfuric acid to decompose it into sulfur dioxide gas, oxygen (O 2 ) gas and water vapor. Yes. The sulfuric acid decomposing unit 170 supplies water to the reactor 110 while separating the water, sulfur dioxide gas and oxygen gas by cooling the gas generated by decomposition and liquefying water vapor, while supplying the gas to the reactor 110. A cooling separator 180, which is a sulfur dioxide recycling means for feeding water (including residual sulfuric acid) to the concentrator 160, communicates. The reactor 110 is in communication with an oxygen recovery container 102.

前記分解器170は、図2に示すように、SiCやSi−SiC等のセラミックス等の高耐食材料からなる第一流通プレート171と第二流通プレート172とを交互に複数積層し、当該プレート171,172の積層方向一方側の端部にSiCやSi−SiC等のセラミックス等の高耐食材料からなる供給マニホールド173を配設すると共に、当該プレート171,172の積層方向他方側の端部にSiCやSi−SiC等のセラミックス等の高耐食材料からなる送出マニホールド174を配設してなる本体部170Aを備えたプレート積層型となっている。   As shown in FIG. 2, the decomposer 170 alternately stacks a plurality of first flow plates 171 and second flow plates 172 made of highly corrosion-resistant materials such as ceramics such as SiC and Si—SiC. 172, a supply manifold 173 made of a highly corrosion-resistant material such as ceramics such as SiC or Si-SiC is disposed at one end in the stacking direction, and SiC is disposed at the other end in the stacking direction of the plates 171 and 172. Or a plate laminate type having a main body 170A provided with a delivery manifold 174 made of a highly corrosion-resistant material such as ceramics such as Si-SiC.

より具体的には、図3に示すように、上記第一流通プレート171は、窪状をなす流通路171aが一方の面に形成されると共に、一方の辺側及び当該一方の辺側と対向する辺側に、一方の面と他方の面との間を貫通して当該流通路171aと連通する連絡穴171b,171cがそれぞれ複数形成されている。上記第二流通プレート172は、蛇行型の溝状をなす流通路172aが一方の面に形成されると共に、一方の辺側及び当該一方の辺側と対向する辺側に、当該流通路172aの各端部側と外部とを連通させる連通溝172b,172cがそれぞれ形成され、さらに、前記第一流通プレート171と積層したときに、当該第一流通プレート171の前記連絡穴171b,171cと連通するように一方の面と他方の面との間を貫通する連絡穴172d,172eがそれぞれ形成されている。   More specifically, as shown in FIG. 3, the first flow plate 171 has a flow path 171 a having a concave shape formed on one surface, and faces one side and the one side. A plurality of communication holes 171b and 171c that penetrate between the one surface and the other surface and communicate with the flow passage 171a are formed on the side to be connected. The second flow plate 172 has a meandering groove-shaped flow passage 172a formed on one surface, and one side and a side opposite to the one side of the flow passage 172a. Communication grooves 172b and 172c for communicating each end side and the outside are formed, respectively, and further communicated with the communication holes 171b and 171c of the first flow plate 171 when stacked with the first flow plate 171. In this way, communication holes 172d and 172e penetrating between one surface and the other surface are formed.

また、図2に示すように、供給マニホールド173は、前記プレートの171,172の一方の前記連絡穴171b,172dと連絡している。送出マニホールド174は、前記プレートの171,172の他方の前記連絡穴171c,172eと連絡している。   As shown in FIG. 2, the supply manifold 173 communicates with one of the communication holes 171b and 172d of the plates 171 and 172. The delivery manifold 174 communicates with the other communication holes 171c and 172e of the plates 171 and 172.

つまり、上記分解器170は、本体部170Aの前記供給マニホールド173内に濃縮硫酸が供給されると共に、本体部170Aの各第二流通プレート172の前記連通溝172b内にヘリウム等の熱媒である加熱ガスが供給されると、濃縮硫酸が前記プレート171,172の前記連絡穴171b,172d内に流入して、各第一流通プレート171の前記流通路171a内を流通する一方、加熱ガスが各第二流通プレート172の前記流通路172a内を流通することにより、濃縮硫酸が加熱ガスとの熱交換で加熱されて分解ガスとなり、当該プレート171,172の前記連絡穴171c,172eを介して前記送出マニホールド174に流出し、本体部170Aから当該ガスを次工程に送出することができるようになっているのである。   That is, the decomposer 170 is supplied with concentrated sulfuric acid into the supply manifold 173 of the main body 170A, and is a heat medium such as helium in the communication groove 172b of each second flow plate 172 of the main body 170A. When heated gas is supplied, concentrated sulfuric acid flows into the connection holes 171b and 172d of the plates 171 and 172, and flows through the flow passages 171a of the first flow plates 171 while the heated gas flows into the communication holes 171a and 172d. By circulating in the flow passage 172a of the second flow plate 172, the concentrated sulfuric acid is heated by heat exchange with the heated gas to be decomposed gas, and the above-described plates 171 and 172 have the communication holes 171c and 172e through the communication holes 171c and 172e. The gas flows out to the delivery manifold 174, and the gas can be sent to the next process from the main body 170A. .

なお、各第二流通プレート172の前記流通路172a内を流通した加熱ガスは、前記連通溝172cから本体部Aの外部へ送出されて、加熱された後に当該本体部170Aの各第二流通プレート172の前記連通溝172bに再び供給される。   The heated gas flowing through the flow passage 172a of each second flow plate 172 is sent out of the communication groove 172c to the outside of the main body portion A and heated, and then heated to each second flow plate of the main body portion 170A. 172 is supplied again to the communication groove 172b.

このような本実施形態に係る水素製造装置を使用する水素製造方法を次に説明する。   Next, a hydrogen production method using such a hydrogen production apparatus according to this embodiment will be described.

前記反応器110内に水を供給すると共に、ヨウ素及び二酸化硫黄を供給して反応させると、ブンゼン反応により、下記の式(1)に示す発熱反応(約100℃)を生じて硫酸水溶液及びヨウ化水素水溶液が生成する。   When water is supplied into the reactor 110 and iodine and sulfur dioxide are supplied and reacted, an exothermic reaction (about 100 ° C.) shown in the following formula (1) is caused by the Bunsen reaction to produce an aqueous sulfuric acid solution and iodine. An aqueous hydrogen fluoride solution is formed.

2H2O(L)+I2(L)+SO2(G)→H2SO4(aq)+2HI(aq)・・・(1) 2H 2 O (L) + I 2 (L) + SO 2 (G) → H 2 SO 4 (aq) + 2HI (aq) (1)

上記反応により生成した液分(硫酸水溶液及びヨウ化水素水溶液)を前記反応器110から前記分離器120に送給し、下方に位置するヨウ化水素水溶液を前記濃縮器130に送給し、上方に位置する硫酸水溶液を前記濃縮器160に送給する。   The liquid produced by the above reaction (sulfuric acid aqueous solution and hydrogen iodide aqueous solution) is fed from the reactor 110 to the separator 120, and the hydrogen iodide aqueous solution located below is fed to the concentrator 130. The sulfuric acid aqueous solution located in the position is fed to the concentrator 160.

ヨウ化水素水溶液を前記濃縮器130で加熱(約100〜250℃)して水分を蒸発留去することにより、ヨウ化水素水溶液を濃縮した後、濃縮されたヨウ化水素を前記分解器140に送給する。なお、留去された上記水分は、前記反応器110内に戻されて原料として再利用される。   The aqueous hydrogen iodide solution is heated by the concentrator 130 (about 100 to 250 ° C.) to evaporate and distill off the water, thereby concentrating the aqueous hydrogen iodide solution and then supplying the concentrated hydrogen iodide to the decomposer 140. To send. The distilled water is returned to the reactor 110 and reused as a raw material.

濃縮されたヨウ化水素を前記分解器140で加熱(約250℃)すると、下記の式(2)に示すように、ヨウ化水素がヨウ素ガスと水素ガスとに分解する。   When concentrated hydrogen iodide is heated by the decomposer 140 (about 250 ° C.), hydrogen iodide is decomposed into iodine gas and hydrogen gas as shown in the following formula (2).

2HI(L)→H2(G)+I2(G)・・・(2) 2HI (L) → H 2 (G) + I 2 (G) (2)

分解生成したヨウ素ガス及び水素ガスを前記冷却分離器150に送給して冷却(約100〜200℃)し、ヨウ素ガスを液化させることにより水素ガスとヨウ素とを分離し、水素ガスを水素回収容器101に回収する。分離されたヨウ素は、付随していた水分と共に前記反応器110内に再び供給されて、再利用される。   The iodine gas and hydrogen gas generated by decomposition are supplied to the cooling separator 150 and cooled (about 100 to 200 ° C.), and the iodine gas is liquefied to separate the hydrogen gas and iodine, and the hydrogen gas is recovered into hydrogen. Collect in the container 101. The separated iodine is supplied again into the reactor 110 together with the accompanying water and reused.

他方、前記濃縮器160に送給した硫酸水溶液を加熱(約100〜450℃)して水分を蒸発留去することにより、硫酸水溶液を濃縮した後、濃縮された硫酸を前記分解器170に送給する。なお、留去された上記水分は、前記反応器110内に戻されて原料として再利用される。   On the other hand, the sulfuric acid aqueous solution fed to the concentrator 160 is heated (about 100 to 450 ° C.) to evaporate and distill off the water, thereby concentrating the sulfuric acid aqueous solution, and then sending the concentrated sulfuric acid to the decomposer 170. To pay. The distilled water is returned to the reactor 110 and reused as a raw material.

濃縮された硫酸を前記分解器170に供給すると、当該硫酸は、先に説明したようにして加熱されることにより、ガス化して、下記の式(3)に示すように、二酸化硫黄ガスと酸素ガスと水蒸気とに分解する(約450〜850℃)。   When the concentrated sulfuric acid is supplied to the cracker 170, the sulfuric acid is gasified by being heated as described above, as shown in the following formula (3), and sulfur dioxide gas and oxygen Decomposes into gas and water vapor (about 450-850 ° C.).

2SO4(L)→SO3(G)+H2O(G)
→SO2(G)+1/2O2(G)+H2O(G)・・・(3)
H 2 SO 4 (L) → SO 3 (G) + H 2 O (G)
→ SO 2 (G) + 1 / 2O 2 (G) + H 2 O (G) (3)

分解生成した上記ガスを前記冷却分離器180に送給して冷却(約100℃)し、水蒸気を液化させた後、前記ガスを前記反応器110内に供給し、二酸化硫黄を再利用する一方、水を前記濃縮器160に送給して、残存する硫酸の再分解を行う。前記反応器110内に供給された酸素ガスは、前記反応に供されずに当該反応器110内に残留するため、前記反応後、当該反応器110内から酸素回収容器102に回収される。   The gas generated by decomposition is supplied to the cooling separator 180 for cooling (about 100 ° C.) to liquefy water vapor, and then the gas is supplied into the reactor 110 to recycle sulfur dioxide. Then, water is supplied to the concentrator 160 to re-decompose the remaining sulfuric acid. Since the oxygen gas supplied into the reactor 110 remains in the reactor 110 without being subjected to the reaction, it is recovered from the reactor 110 into the oxygen recovery container 102 after the reaction.

これにより、ヨウ素及び二酸化硫黄を利用して、水のみを原料として水素が製造される。   Thus, hydrogen is produced using only water as a raw material using iodine and sulfur dioxide.

つまり、本実施形態では、プレート積層型の分解器170により濃縮硫酸を分解ガス化するようにしたのである。   That is, in the present embodiment, the concentrated sulfuric acid is decomposed and gasified by the plate stacking type decomposer 170.

このため、本実施形態では、従来のようなブロック型の分解器70により濃縮硫酸を分解ガス化する場合よりも、硫酸のガス化エネルギ効率を向上させることができる。   For this reason, in this embodiment, the gasification energy efficiency of a sulfuric acid can be improved rather than the case where concentrated sulfuric acid is decomposed | disassembled and gasified with the block-type cracker 70 like the past.

したがって、本実施形態によれば、熱エネルギ効率を向上させることができる。   Therefore, according to this embodiment, thermal energy efficiency can be improved.

[第二番目の実施形態]
本発明に係る硫酸分解器及びこれを利用する水素製造装置の第二番目の実施形態を図4に基づいて説明する。図4は、硫酸分解器の全体概略構成図である。なお、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な部分については、前述した第一番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the sulfuric acid decomposer according to the present invention and a hydrogen production apparatus using the sulfuric acid decomposer will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an overall schematic configuration diagram of the sulfuric acid decomposer. In addition, about the part similar to the case of 1st embodiment mentioned above, by using the code | symbol similar to the code | symbol used in description of 1st embodiment mentioned above, 1st embodiment mentioned above is used. The description overlapping with the description in is omitted.

図4に示すように、本実施形態に係る硫酸分解器270は、前述した第一番目の実施形態と同様な構造をなす複数(本実施形態では3つ)の本体部270A〜270Cを直列に連結したものである。   As shown in FIG. 4, the sulfuric acid decomposer 270 according to the present embodiment includes a plurality of (three in the present embodiment) main body portions 270 </ b> A to 270 </ b> C having the same structure as that of the first embodiment described above in series. Concatenated.

具体的には、本体部270Aの送出マニホールド274の送出口を本体部270Bの供給マニホールド273の受入口に連絡させ、本体部270Bの送出マニホールド274の送出口を本体部270Cの供給マニホールド273の受入口に連絡させると共に、本体部270Cの第二流通プレート172の前記連通溝172cを本体部270Bの第二流通プレート172の前記連通溝172bに連絡させ、本体部270Bの第二流通プレート172の前記流通溝172cを本体部270Aの第二流通プレート272の前記流通溝172bに連絡させるように、これら本体部270A〜270Cの前記マニホールド273,274を重ね合わせて直列に連結しているのである。   Specifically, the outlet of the delivery manifold 274 of the main body 270A is connected to the inlet of the supply manifold 273 of the main body 270B, and the outlet of the delivery manifold 274 of the main body 270B is received by the supply manifold 273 of the main body 270C. The communication groove 172c of the second flow plate 172 of the main body part 270C is connected to the communication groove 172b of the second flow plate 172 of the main body part 270B, so that the inlet of the second flow plate 172 of the main body part 270B is connected. The manifolds 273 and 274 of the main body portions 270A to 270C are overlapped and connected in series so that the flow groove 172c communicates with the flow groove 172b of the second flow plate 272 of the main body portion 270A.

さらに、直列に連結されて隣り合う本体部270Cの第二流通プレート172と本体部270Bの第二流通プレート172との間及び本体部270Bの第二流通プレート172と本体部270Aの第二流通プレート172との間には、流通する加熱ガスの温度分布を均一にする混合空間部270aがそれぞれ介在している。また、本体部270A,270Bの送出マニホールド274の送出口周辺部分には、流通する硫酸の温度分布を均一にする混合空間部274aが形成されている。   Further, the second flow plate 172 of the main body 270B and the second flow plate 172 of the main body 270B and the second flow plate 172 of the main body 270B and the second flow plate of the main body 270A are connected in series and adjacent to each other. A mixing space portion 270a that makes the temperature distribution of the circulating heated gas uniform is interposed between the two. Further, a mixing space portion 274a that makes the temperature distribution of the flowing sulfuric acid uniform is formed in the periphery of the delivery outlet of the delivery manifold 274 of the main body portions 270A and 270B.

このような本実施形態に係る上記分解器270においては、本体部270Aの前記供給マニホールド273内に濃縮硫酸が供給されると共に、本体部270Cの各第二流通プレート172の前記連通溝172b内にヘリウム等の加熱ガスが供給されると、濃縮硫酸が、前述した第一番目の実施形態の場合と同様にして本体部270A,270B,270Cの順にその内部を流通する一方、加熱ガスが、前述した第一番目の実施形態の場合と同様にして本体部270C,270B,270Aの順にその内部を流通することにより、濃縮硫酸が加熱ガスとの熱交換で加熱されて分解ガスとなり、本体部270Cの送出マニホールド274から当該ガスが次工程に送出され、加熱ガスが本体部270Aから送出されて、加熱された後に本体部270Cに再び供給される。   In the above decomposer 270 according to this embodiment, concentrated sulfuric acid is supplied into the supply manifold 273 of the main body 270A and also into the communication grooves 172b of the second flow plates 172 of the main body 270C. When a heating gas such as helium is supplied, concentrated sulfuric acid flows through the main body portions 270A, 270B, and 270C in the same order as in the first embodiment described above, while the heating gas flows as described above. In the same manner as in the first embodiment, the main body portions 270C, 270B, and 270A are circulated through the inside of the main body portions 270C, 270A, and the concentrated sulfuric acid is heated by heat exchange with the heated gas to be decomposed gas. The gas is sent from the delivery manifold 274 to the next process, and the heated gas is sent from the main body 270A and heated, and then the main body 270 is heated. It is supplied again to.

このとき、本体部270C,270Bの各第二流通プレート172の前記連通溝172cから送出した加熱ガスは、前記混合空間部270aで一旦混合された後、本体部270B,270Aの各第二流通プレート172の前記連通溝172b内に流入するので、本体部270C,270B内で流通した各第二流通プレート172ごとに温度ムラを生じたとしても、上記混合空間部270aで混合されて温度分布を均一にされてから次の本体部270B,270Aに供給される。   At this time, the heated gas sent from the communication groove 172c of each of the second flow plates 172 of the main body portions 270C and 270B is once mixed in the mixing space portion 270a, and then the second flow plates of the main body portions 270B and 270A. 172 flows into the communication groove 172b, so even if temperature unevenness occurs in each of the second flow plates 172 flowing in the main body portions 270C and 270B, the temperature distribution is uniformed by mixing in the mixing space portion 270a. And then supplied to the next main body 270B, 270A.

また、本体部270B,270Cの供給マニホールド273に流入する硫酸が前記混合空間部274aで一旦混合されるため、当該硫酸は、本体部270A,270B内で流通した各第一流通プレート171ごとに温度ムラを生じたとしても、上記混合空間部274aで混合されてから次の本体部270B,270Cに供給される。   Further, since the sulfuric acid flowing into the supply manifold 273 of the main body portions 270B and 270C is once mixed in the mixing space portion 274a, the sulfuric acid has a temperature for each of the first flow plates 171 distributed in the main body portions 270A and 270B. Even if unevenness occurs, the mixture is mixed in the mixing space portion 274a and then supplied to the next main body portions 270B and 270C.

つまり、前述した第一番目の実施形態では、単一の本体部170を備えた分解器170を用いるようにしたが、本実施形態では、複数の本体部270A〜270Cを直列に連結、言い換えれば、複数に分割して本体部270A〜270Cを構成し、これら本体部270A〜270C内を分岐して流通する硫酸や加熱ガスを当該本体部270A〜270Cの間の前記混合空間部270a,274aで一旦集合させて混合することにより硫酸や加熱ガスの温度ムラを極力少なくするようにしたのである。   That is, in the first embodiment described above, the decomposer 170 including the single main body 170 is used, but in the present embodiment, the plurality of main bodies 270A to 270C are connected in series, in other words, The main body portions 270A to 270C are divided into a plurality of parts, and sulfuric acid and heated gas that diverges and flows through the main body portions 270A to 270C are mixed in the mixing space portions 270a and 274a between the main body portions 270A to 270C. Once assembled and mixed, the temperature unevenness of sulfuric acid and heated gas was reduced as much as possible.

このため、上記分解器270においては、各本体部270A〜270C内に生じる温度差を非常に小さく抑えることができ、各本体部270A〜270Cにそれぞれ生じる熱歪みを極力抑えることができる。   For this reason, in the decomposer 270, the temperature difference generated in each of the main body portions 270A to 270C can be suppressed to be extremely small, and the thermal distortion generated in each of the main body portions 270A to 270C can be suppressed as much as possible.

したがって、本実施形態によれば、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、分解器270に生じる熱応力を極力抑えることができ、分解器270の長寿命化を図ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the thermal stress generated in the decomposer 270 can be suppressed as much as possible as well as the same effect as in the case of the first embodiment described above. The life of the 270 can be extended.

なお、本実施形態では、本体部270A,270Bの送出マニホールド274の送出口周辺部分に混合空間部274aを形成したが、これに代えて、本体部270B,270Cの供給マニホールド273の受入口周辺部分に混合空間部を形成することも可能であり、さらに、送出マニホールド274及び供給マニホールド273の両方に混合空間部を形成することも可能である。   In the present embodiment, the mixing space portion 274a is formed in the peripheral portion of the delivery outlet of the delivery manifold 274 of the main body portions 270A and 270B. Instead, the peripheral portion of the reception inlet of the supply manifold 273 of the main body portions 270B and 270C. It is also possible to form a mixing space portion, and it is also possible to form a mixing space portion in both the delivery manifold 274 and the supply manifold 273.

また、本実施形態では、3つの本体部270A〜270Cを連結するようにしたが、種々の条件に応じて、2つの本体部を連結したり、4つ以上の本体部を連結するようにすることも可能である。   In the present embodiment, the three main body portions 270A to 270C are connected. However, depending on various conditions, the two main body portions are connected or four or more main body portions are connected. It is also possible.

[第三番目の実施形態]
本発明に係る硫酸分解器及びこれを利用する水素製造装置の第三番目の実施形態を図5,6に基づいて説明する。図5は、硫酸分解器の全体概略構成図、図6は、図5の硫酸分解器の要部の部材の構成図である。なお、前述した第一、二番目の実施形態の場合と同様な部分については、前述した第一、二番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一、二番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
[Third embodiment]
A third embodiment of the sulfuric acid decomposer and the hydrogen production apparatus using the same according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is an overall schematic configuration diagram of the sulfuric acid decomposer, and FIG. 6 is a configuration diagram of the main components of the sulfuric acid decomposer of FIG. In addition, about the part similar to the case of 1st, 2nd embodiment mentioned above, by using the code | symbol similar to the code | symbol used in description of 1st, 2nd embodiment mentioned above, the 1st mentioned above. The description overlapping with the description in the second embodiment is omitted.

図5,6に示すように、本実施形態に係る硫酸分解器370の本体部370Aの第二流通プレート372は、連通溝172cを形成された辺と交差する側の辺の一方に、流通路372aと外部とを連通させる連通溝372bが形成されると共に、前記流通路372aが、連通溝372b、172cとの間に位置できる範囲内のみに形成されている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the second flow plate 372 of the main body 370 </ b> A of the sulfuric acid decomposer 370 according to the present embodiment has a flow passage on one of the sides intersecting the side where the communication groove 172 c is formed. A communication groove 372b that connects the 372a and the outside is formed, and the flow passage 372a is formed only within a range that can be positioned between the communication grooves 372b and 172c.

このような本実施形態に係る分解器370においては、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、本体部370Aの前記供給マニホールド173内に濃縮硫酸が供給されると共に、本体部370Aの各第二流通プレート372の前記連通溝372b内に加熱ガスが供給されることにより、濃縮硫酸が加熱ガスとの熱交換で加熱されてガス化する。   In such a decomposer 370 according to the present embodiment, concentrated sulfuric acid is supplied into the supply manifold 173 of the main body 370A and the main body 370A of the main body 370A, as in the case of the first embodiment described above. When heated gas is supplied into the communication groove 372b of each second flow plate 372, the concentrated sulfuric acid is heated and gasified by heat exchange with the heated gas.

このとき、図6に示すように、前記第一流通プレート171の流通路171a内を流通する硫酸の液面が、前記第二流通プレート372の流通路372aと前記連絡穴172eとの間に位置するように設定される、言い換えれば、第二流通プレート372の流通路372aが、第一流通プレート171の流通路171aの硫酸分解ガスの流通する背面部分に相当する他方の面と対面しないように設定されているので、加熱により生成したガスが第二流通プレート372の他方の面と接触することにより生じる熱衝撃を大幅に緩和することができる。   At this time, as shown in FIG. 6, the liquid level of sulfuric acid flowing in the flow passage 171a of the first flow plate 171 is located between the flow passage 372a of the second flow plate 372 and the communication hole 172e. In other words, the flow passage 372a of the second flow plate 372 does not face the other surface corresponding to the back surface portion of the flow passage 171a of the first flow plate 171 through which the sulfuric acid decomposition gas flows. Since it is set, the thermal shock caused by the gas generated by heating coming into contact with the other surface of the second flow plate 372 can be greatly reduced.

したがって、本実施形態によれば、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、分解器370の本体部370Aの第二流通プレート372に加わる熱衝撃を極力抑えることができるので、分解器370の本体部370Aの長寿命化を図ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained, as well as the heat applied to the second flow plate 372 of the main body portion 370A of the decomposer 370. Since the impact can be suppressed as much as possible, the life of the main body 370A of the decomposer 370 can be extended.

[第四番目の実施形態]
本発明に係る硫酸分解器及びこれを利用する水素製造装置の第四番目の実施形態を図7に基づいて説明する。図7は、硫酸分解器の全体概略構成図である。なお、前述した第一〜三番目の実施形態の場合と同様な部分については、前述した第一〜三番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一〜三番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
[Fourth embodiment]
A fourth embodiment of a sulfuric acid decomposer and a hydrogen production apparatus using the sulfuric acid decomposer according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an overall schematic configuration diagram of the sulfuric acid decomposer. In addition, about the part similar to the case of 1st-3rd embodiment mentioned above, by using the code | symbol similar to the code | symbol used in description of 1st-3rd embodiment mentioned above, the 1st mentioned above. The description overlapping with the description in the third embodiment is omitted.

図7に示すように、本実施形態に係る分解器470は、液状の硫酸を供給される供給口475aを下方側に有すると共に、上方側に送出口475bを有し、前記本体部170Aが硫酸中に浸漬するように内部に配設されるSiCやSi−SiC等のセラミックス等の高耐食材料からなる外部容器475と、外部容器475の外側から本体部170Aの前記供給マニホールド173に加熱ガスを供給するSiCやSi−SiC等のセラミックス等の高耐食材料からなる熱媒供給配管476aと、本体部170Aの前記送出マニホールド174から外側容器475の外側に加熱ガスを送出するSiCやSi−SiC等のセラミックス等の高耐食材料からなる熱媒送出配管476bとを備えている。   As shown in FIG. 7, the decomposer 470 according to the present embodiment has a supply port 475a to which liquid sulfuric acid is supplied on the lower side and a delivery port 475b on the upper side, and the main body 170A is made of sulfuric acid. An outer container 475 made of a highly corrosion-resistant material such as SiC or Si-SiC ceramics disposed inside so as to be immersed therein, and a heating gas from the outside of the outer container 475 to the supply manifold 173 of the main body 170A A heating medium supply pipe 476a made of highly corrosion-resistant material such as ceramics such as SiC or Si-SiC to be supplied, SiC, Si-SiC, etc. for sending a heating gas from the delivery manifold 174 of the main body 170A to the outside of the outer container 475, etc. And a heat medium delivery pipe 476b made of a highly corrosion resistant material such as ceramics.

つまり、前述した第一〜三番目の実施形態では、供給マニホールド173から第一流通プレート171の流通路171aに硫酸を流通させ、第二流通プレート172,372の連通溝172b,372bから流通路172a,372aに加熱ガスを流通させるようにしたが、本実施形態では、外部容器475内の液状の硫酸中に本体部170Aを浸漬させることにより、第二流通プレート172の連絡溝172bから流通路172aに硫酸を流通させ、熱媒供給配管476aから供給マニホールド173を介して第一流通プレート171の流通路171aに加熱ガスを流通させるようにしたのである。   That is, in the first to third embodiments described above, sulfuric acid is circulated from the supply manifold 173 to the flow passage 171a of the first flow plate 171 and from the communication grooves 172b and 372b of the second flow plates 172 and 372, the flow passage 172a. In the present embodiment, the main body 170A is immersed in the liquid sulfuric acid in the outer container 475, so that the flow passage 172a from the communication groove 172b of the second flow plate 172 is circulated. Then, the sulfuric acid was circulated through the heating medium, and the heating gas was circulated from the heat medium supply pipe 476a to the flow passage 171a of the first flow plate 171 through the supply manifold 173.

このため、本実施形態に係る分解器470においては、本体部170の前記プレート171,172が全面にわたって液状の硫酸に常に接触するようになるので、生成ガスの接触によって当該プレート171,172に加わる熱衝撃を大幅に緩和することができる。   For this reason, in the decomposer 470 according to the present embodiment, the plates 171 and 172 of the main body 170 always come into contact with liquid sulfuric acid over the entire surface, so that the generated gas contacts the plates 171 and 172. Thermal shock can be greatly reduced.

したがって、本実施形態によれば、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、前述した第三番目の実施形態の場合と同様に、分解器470の本体部170Aの前記プレート171,172に加わる熱衝撃を極力抑えることができ、分解器470の本体部170Aの長寿命化を図ることができると共に、さらに、硫酸の液面位置の管理を容易に行うことができ、運転制御の容易化を図ることができる。   Therefore, according to this embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above, as well as the case of the third embodiment described above. The thermal shock applied to the plates 171 and 172 of the main body 170A of the 470 can be suppressed as much as possible, the life of the main body 170A of the decomposer 470 can be extended, and the liquid level position of the sulfuric acid can be managed. This can be easily performed, and the operation control can be facilitated.

[第五番目の実施形態]
本発明に係る硫酸分解器及びこれを利用する水素製造装置の第五番目の実施形態を図8に基づいて説明する。図8は、硫酸分解器の全体概略構成図である。なお、前述した第一〜四番目の実施形態の場合と同様な部分については、前述した第一〜四番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一〜四番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
[Fifth embodiment]
A fifth embodiment of the sulfuric acid decomposer and the hydrogen production apparatus using the sulfuric acid decomposer according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an overall schematic configuration diagram of the sulfuric acid decomposer. In addition, about the part similar to the case of the 1st-4th embodiment mentioned above, by using the code | symbol similar to the code | symbol used in description of the 1st-4th embodiment mentioned above, the 1st mentioned above. The description overlapping with the description in the fourth embodiment will be omitted.

図8に示すように、本実施形態に係る分解器570は、液状の硫酸を供給される供給口571aを下方側に有すると共に、上方側に送出口571bを有するSiCやSi−SiC等のセラミックス等の高耐食材料からなる円筒型の外部容器であるシェル571と、シェル571の内部に配設されて加熱ガスが流通するSiCやSi−SiC等のセラミックス等の高耐食材料からなる複数の熱媒流通管であるチューブ572と、シェル571の一端側に配設されて前記チューブ572に加熱ガスを供給する供給マニホールド573と、シェル571の他端側に配設されて前記チューブ572を流通した加熱ガスを回収する送出マニホールド574とを有する本体部570Aを備えている。   As shown in FIG. 8, the decomposer 570 according to the present embodiment has a supply port 571a to which liquid sulfuric acid is supplied on the lower side and ceramics such as SiC or Si-SiC having a delivery port 571b on the upper side. A shell 571 that is a cylindrical outer container made of a highly corrosion-resistant material such as, and a plurality of heats made of a highly corrosion-resistant material such as SiC or Si-SiC that is disposed inside the shell 571 and through which a heated gas flows. A tube 572 that is a medium circulation pipe, a supply manifold 573 that is disposed on one end side of the shell 571 and supplies heated gas to the tube 572, and a tube 572 that is disposed on the other end side of the shell 571 and flows through the tube 572. A main body 570A having a delivery manifold 574 for collecting the heated gas is provided.

つまり、前述した第一〜四番目の実施形態では、プレート積層型の本体部170A,270A〜270C,370Aを備えた分解器170,270,370,470を適用したが、本実施形態では、シェルアンドチューブ型の本体部570Aを備えた分解器570を適用するようにしたのである。   That is, in the first to fourth embodiments described above, the decomposers 170, 270, 370, and 470 including the plate-stacked main body portions 170A, 270A to 270C, and 370A are applied. The decomposer 570 provided with the and tube type main body 570A is applied.

したがって、本実施形態によれば、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、前述した第四番目の実施形態の場合と同様に、硫酸の液面位置の管理を容易に行うことができ、運転制御の容易化を図ることができる。   Therefore, according to this embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above, as well as the case of the fourth embodiment described above. The liquid level position can be easily managed, and the operation control can be facilitated.

[第六番目の実施形態]
本発明に係る硫酸分解器及びこれを利用する水素製造装置の第六番目の実施形態を図9に基づいて説明する。図9は、硫酸分解器の全体概略構成図である。なお、前述した第一〜五番目の実施形態の場合と同様な部分については、前述した第一〜五番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一〜五番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
[Sixth embodiment]
A sixth embodiment of the sulfuric acid decomposer and the hydrogen production apparatus using the sulfuric acid decomposer according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an overall schematic configuration diagram of the sulfuric acid decomposer. In addition, about the part similar to the case of 1st-5th embodiment mentioned above, by using the code | symbol similar to the code | symbol used in description of 1st-5th embodiment mentioned above, the 1st mentioned above. The description overlapping with the description in the fifth embodiment will be omitted.

図9に示すように、本実施形態に係る分解器670は、前述した第四番目の実施形態に係る分解器470において、前記外部容器475の送出口475bにオリフィス等の絞り部材677aを介してSiCやSi−SiC等のセラミックス等の高耐食材料からなるフラッシュタンク677を連結したものであり、前記本体部470Aで加熱された液状の硫酸を上記絞り部材677aから噴出させることにより気化させることができるようになっている。なお、図9中、679は加圧ポンプである。   As shown in FIG. 9, the decomposer 670 according to the present embodiment is similar to the decomposer 470 according to the fourth embodiment described above, via a throttle member 677 a such as an orifice at the delivery port 475 b of the external container 475. A flash tank 677 made of a highly corrosion resistant material such as SiC or Si-SiC ceramics is connected, and the liquid sulfuric acid heated by the main body 470A is vaporized by being ejected from the throttle member 677a. It can be done. In FIG. 9, reference numeral 679 denotes a pressure pump.

このような分解器670においては、前記加圧ポンプ679により、液状の硫酸を外部容器475の内部に加圧供給(約4MPa程度)すると共に、前述した第四番目の実施形態の場合と同様にして本体部170Aにより液状の硫酸を加熱すると、加熱加圧された液状の硫酸が前記絞り部材677aを介してフラッシュタンク677内に噴出して圧力低下(約2MPa程度)することによりガス化する。   In such a decomposer 670, liquid sulfuric acid is pressurized and supplied to the inside of the outer container 475 (about 4 MPa) by the pressure pump 679, and the same as in the case of the fourth embodiment described above. When the liquid sulfuric acid is heated by the main body 170A, the heated and pressurized liquid sulfuric acid is jetted into the flash tank 677 through the throttle member 677a and gasified by a pressure drop (about 2 MPa).

このため、上記分解器670においては、硫酸の液面を前記絞り部材677a部分に常に位置させることができる。   For this reason, in the decomposer 670, the liquid level of sulfuric acid can always be positioned at the portion of the throttle member 677a.

したがって、本実施形態によれば、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、前述した第四番目の実施形態の場合と同様に、硫酸の液面位置の管理を容易に行うことができ、運転制御の容易化を図ることができる。   Therefore, according to this embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above, as well as the case of the fourth embodiment described above. The liquid level position can be easily managed, and the operation control can be facilitated.

[第七番目の実施形態]
本発明に係る硫酸分解器及びこれを利用する水素製造装置の第七番目の実施形態を図10に基づいて説明する。図10は、硫酸分解器の全体概略構成図である。なお、前述した第一〜六番目の実施形態の場合と同様な部分については、前述した第一〜六番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一〜六番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
[Seventh embodiment]
A seventh embodiment of the sulfuric acid decomposer and the hydrogen production apparatus using the same according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is an overall schematic configuration diagram of the sulfuric acid decomposer. In addition, about the part similar to the case of 1st-6th embodiment mentioned above, by using the code | symbol similar to the code | symbol used in description of 1st-6th embodiment mentioned above, the 1st mentioned above. The description overlapping with the description in the sixth embodiment is omitted.

図10に示すように、本実施形態に係る分解器770は、液状の硫酸をオリフィス等の絞り部材677aから噴出させることにより気化させるフラッシュタンク677と、フラッシュタンク677に回収されたガスを加熱する加熱手段である加熱器778とを備えている。なお、図10中、779はコンプレッサである。   As shown in FIG. 10, the decomposer 770 according to this embodiment heats a flash tank 677 that vaporizes liquid sulfuric acid by ejecting liquid sulfuric acid from a throttle member 677 a such as an orifice, and gas collected in the flash tank 677. And a heater 778 which is a heating means. In FIG. 10, 779 is a compressor.

このような分解器770においては、系内の圧力状態(2MPa)の液状の硫酸を前記絞り部材677aからフラッシュタンク677内に噴出して減圧(1〜1.5MPa)することによりガス化した後に、当該ガスを加熱器778で加熱して分解してから、コンプレッサ779で系内の圧力状態にまで加圧して送出することができる。   In such a decomposer 770, liquid sulfuric acid in a pressure state (2 MPa) in the system is injected into the flash tank 677 from the throttle member 677a and gasified by depressurization (1 to 1.5 MPa). Then, after the gas is heated and decomposed by the heater 778, the gas can be pressurized and sent to the pressure state in the system by the compressor 779.

つまり、前述した第六番目の実施形態では、液状の硫酸を必要な温度(550〜850℃)にまで加熱すると共に系内の圧力(2MPa)よりも高くしてから(4MPa)フラッシュタンク677内に噴出することにより、系内の圧力(2MPa)まで減圧低下させて分解ガス化させるようにしたが、本実施形態では、液状の硫酸を系内の圧力状態(2MPa)でフラッシュタンク677内に噴出することにより、系内の圧力よりも低い圧力状態(1〜1.5MPa)にまで減圧低下させてガス化させた後に、当該ガスを加熱器778で必要な温度(550〜850℃)にまで加熱してから、当該ガスをコンプレッサ779で系内の圧力(2MPa)にまで昇圧して送出するようにしたのである。   That is, in the sixth embodiment described above, the liquid sulfuric acid is heated to a required temperature (550 to 850 ° C.) and higher than the pressure (2 MPa) in the system (4 MPa). In this embodiment, liquid sulfuric acid is reduced to a pressure in the system (2 MPa) in the flash tank 677 in a pressure state (2 MPa). By jetting, the pressure is reduced to a pressure state (1 to 1.5 MPa) lower than the pressure in the system and gasified, and then the gas is brought to a necessary temperature (550 to 850 ° C.) with a heater 778. The gas was heated to a pressure in the system (2 MPa) by the compressor 779 and then sent out.

このため、本実施形態では、高Cr鋼、Ni基鋼、Co基鋼等のような耐食性の金属材料を使用した一般的な加熱器778を適用することができ、SiCやSi−SiC等のセラミックス等の高耐食性を有する材料の使用をフラッシュタンク677部分だけで済ますことができる。   For this reason, in this embodiment, a general heater 778 using a corrosion-resistant metal material such as high Cr steel, Ni base steel, Co base steel or the like can be applied, such as SiC or Si-SiC. The use of a material having high corrosion resistance such as ceramics can be performed only in the flash tank 677 portion.

したがって、本実施形態によれば、前述した第一,六番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、SiCやSi−SiC等のセラミックス等の高耐食性を有する材料の使用箇所を少なくすることができるので、作製の容易化を図ることができると共に、製造コストを抑えることができる。   Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the first and sixth embodiments described above, as well as high corrosion resistance of ceramics such as SiC and Si-SiC. Since the number of locations where the material is used can be reduced, the manufacturing can be facilitated and the manufacturing cost can be reduced.

[他の実施形態]
なお、前述した第一〜七番目の実施形態では、ヨウ素を用いて水素を製造する水素製造装置に適用した場合について説明したが、ヨウ素に代えて臭素を用いて水素を製造する水素製造装置であっても、前述した第一〜七番目の実施形態の場合と同様にして適用することができる。
[Other Embodiments]
In the first to seventh embodiments described above, the case where the present invention is applied to a hydrogen production apparatus that produces hydrogen using iodine has been described. However, in the hydrogen production apparatus that produces hydrogen using bromine instead of iodine. Even if it exists, it can apply like the case of the 1st-7th embodiment mentioned above.

さらに、前述した第一〜七番目の実施形態では、水素製造装置に適用した場合について説明したが、これに限らず、硫酸を分解する場合であれば、何等問題なく適用することができる。   Furthermore, in the first to seventh embodiments described above, the case where the present invention is applied to a hydrogen production apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied without any problem as long as sulfuric acid is decomposed.

本発明に係る硫酸分解器及びこれを利用する水素製造装置は、硫酸分解に係る熱効率を向上させることができ、低コストで水素を製造することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。   The sulfuric acid decomposer according to the present invention and the hydrogen production apparatus using the same can improve the thermal efficiency related to sulfuric acid decomposition, and can produce hydrogen at a low cost. Can do.

本発明に係る水素製造装置の第一番目の実施形態の概略構成図である。It is a schematic block diagram of 1st embodiment of the hydrogen production apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る硫酸分解器の第一番目の実施形態の全体概略構成図である。1 is an overall schematic configuration diagram of a first embodiment of a sulfuric acid decomposer according to the present invention. 図2の硫酸分解器の要部の部材の構成図である。It is a block diagram of the principal part of the sulfuric acid decomposer of FIG. 本発明に係る硫酸分解器の第二番目の実施形態の全体概略構成図である。It is a whole schematic block diagram of 2nd embodiment of the sulfuric acid decomposer which concerns on this invention. 本発明に係る硫酸分解器の第三番目の実施形態の全体概略構成図である。It is a whole schematic block diagram of 3rd embodiment of the sulfuric acid decomposer which concerns on this invention. 図5の硫酸分解器の要部の部材の構成図である。It is a block diagram of the member of the principal part of the sulfuric acid decomposer of FIG. 本発明に係る硫酸分解器の第四番目の実施形態の全体概略構成図である。It is a whole schematic block diagram of 4th embodiment of the sulfuric acid decomposer which concerns on this invention. 本発明に係る硫酸分解器の第五番目の実施形態の全体概略構成図である。It is a whole schematic block diagram of 5th embodiment of the sulfuric acid decomposer which concerns on this invention. 本発明に係る硫酸分解器の第六番目の実施形態の全体概略構成図である。It is a whole schematic block diagram of 6th embodiment of the sulfuric acid decomposer which concerns on this invention. 本発明に係る硫酸分解器の第七番目の実施形態の全体概略構成図である。It is a whole schematic block diagram of 7th embodiment of the sulfuric acid decomposer which concerns on this invention. 従来の水素製造装置の一例の全体概略構成図である。It is a whole schematic block diagram of an example of the conventional hydrogen production apparatus. 従来の硫酸分解器の一例の全体概略構成図である。It is a whole schematic block diagram of an example of the conventional sulfuric acid decomposer.

符号の説明Explanation of symbols

101 水素回収容器
102 酸素回収容器
110 反応容器
120 分離器
121 切換弁
130 濃縮器
140 分解器
150 冷却分離器
160 濃縮器
180 冷却分離器
170,270,370,470,570,670,770 分解器
170A,270A〜270C,370A,570A 本体部
171 第一流通プレート
171a 流通路
171b,171c 連絡穴
172,372 第二流通プレート
172a,372a 流通路
172b,172c,372b 連通溝
172d,172e 連絡穴
173,273 供給マニホールド
174,274 送出マニホールド
270a 混合空間部
274a 混合空間部
475 外部容器
475a 供給口
475b 送出口
476a 熱媒供給配管
476b 熱媒送出配管
571 シェル
572 チューブ
573 供給マニホールド
574 送出マニホールド
677 フラッシュタンク
677a 絞り部材
679 加圧ポンプ
778 加熱器
779 コンプレッサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Hydrogen recovery container 102 Oxygen recovery container 110 Reaction container 120 Separator 121 Switching valve 130 Concentrator 140 Decomposer 150 Cooling separator 160 Concentrator 180 Cooling separator 170,270,370,470,570,670,770 Decomposer 170A , 270A to 270C, 370A, 570A body 171 first flow plate 171a flow passage 171b, 171c communication hole 172, 372 second flow plate 172a, 372a flow passage 172b, 172c, 372b communication groove 172d, 172e communication hole 173, 273 Supply manifold 174, 274 Delivery manifold 270a Mixing space 274a Mixing space 475 External container 475a Supply port 475b Outlet 476a Heat medium supply pipe 476b Heat medium supply pipe 571 Shell 572 Over Bed 573 supply manifold 574 sends manifold 677 flash tank 677a diaphragm member 679 pressurizing pump 778 heater 779 compressor

Claims (8)

一方の面に流通路を形成されると共に、一方の面と他方の面との間を貫通して当該流通路と連通する対をなす連絡穴を形成された第一流通プレートと、
一方の面に流通路を形成されると共に、当該流通路と外部とを連通させる対をなす連通溝を形成され、さらに、前記第一流通プレートの前記連絡穴と連通する連絡穴を形成された第二流通プレートとを、
一方の前記プレートの一方の面と他方の前記プレートの他方の面とを対面させるようにして交互に複数積層し、
前記プレートの積層方向一方側に、当該プレートの前記連絡穴の一方と連絡する供給マニホールドを配設すると共に、
前記プレートの積層方向他方側に、当該プレートの前記連絡穴の他方と連通する送出マニホールドを配設してなる本体部を備え、
前記供給マニホールド内に硫酸又は熱媒のいずれか一方が供給されると共に、前記第二流通プレートの前記連通溝内に硫酸又は熱媒のいずれか他方が供給される
ことを特徴とする硫酸分解器。
A flow path is formed on one surface, and a first flow plate formed with a pair of communication holes penetrating between the one surface and the other surface and communicating with the flow path;
A flow passage is formed on one surface, a communication groove that forms a pair that connects the flow passage and the outside is formed, and a communication hole that communicates with the communication hole of the first flow plate is formed. The second distribution plate,
A plurality of layers are alternately stacked such that one surface of one plate faces the other surface of the other plate,
A supply manifold that communicates with one of the connection holes of the plate is disposed on one side in the stacking direction of the plates,
On the other side in the laminating direction of the plate, a main body portion is provided that is provided with a delivery manifold that communicates with the other of the communication holes of the plate.
Either one of sulfuric acid or a heat medium is supplied into the supply manifold, and either the sulfuric acid or the heat medium is supplied into the communication groove of the second flow plate. .
請求項1において、
前記本体部が複数直列に連結され、
前記供給マニホールド及び前記送出マニホールドのうちの少なくとも一方が、流通する硫酸又は熱媒の温度分布を均一にする混合空間部を有すると共に、
直列に連結されて隣り合う前記本体部の前記第二流通プレートの前記連通溝の間に、流通する硫酸又は熱媒の温度分布を均一にする混合空間部を有している
ことを特徴とする硫酸分解器。
In claim 1,
A plurality of the main body portions are connected in series,
At least one of the supply manifold and the delivery manifold has a mixing space that makes the temperature distribution of the flowing sulfuric acid or heating medium uniform,
Between the communicating grooves of the second circulation plate of the main body parts that are connected in series and adjacent to each other, a mixing space part that makes the temperature distribution of the circulating sulfuric acid or the heat medium uniform is provided. Sulfuric acid decomposer.
請求項1において、
熱媒が流通する前記プレートの前記流通路が、硫酸の分解ガスが流通する前記プレートの前記流通路の背面部分に相当する他方の面と対面しないように設定されている
ことを特徴とする硫酸分解器。
In claim 1,
The sulfuric acid is characterized in that the flow passage of the plate through which the heat medium flows is set so as not to face the other surface corresponding to the back surface portion of the flow passage of the plate through which the decomposition gas of sulfuric acid flows. Decomposer.
請求項1において、
液状の硫酸を供給される供給口を下方側に有すると共に、上方側に送出口を有し、前記本体部が硫酸中に浸漬するように内部に配設される外部容器と、
前記外部容器の外側から前記本体部の前記供給マニホールドに熱媒を供給する熱媒供給配管と、
前記本体部の前記送出マニホールドから前記外側容器の外側に熱媒を送出する熱媒送出配管と
を備えていることを特徴とする硫酸分解器。
In claim 1,
An external container having a supply port to which liquid sulfuric acid is supplied on the lower side, a delivery port on the upper side, and being disposed inside so that the main body is immersed in sulfuric acid;
A heat medium supply pipe for supplying a heat medium to the supply manifold of the main body from the outside of the external container;
A sulfuric acid decomposer comprising: a heat medium delivery pipe for delivering a heat medium from the delivery manifold of the main body to the outside of the outer container.
請求項4において、
前記外側容器の前記送出口に絞り部材を介して連結されたフラッシュタンクを備えている
ことを特徴とする硫酸分解器。
In claim 4,
A sulfuric acid decomposer, comprising: a flash tank connected to the delivery port of the outer container via a throttle member.
液状の硫酸を供給される供給口を下方側に有すると共に、上方側に送出口を有する円筒型のシェルと、
前記シェルの内部に配設されて熱媒が流通するチューブと
を有するシェルアンドチューブ型の本体部を備えている
ことを特徴とする硫酸分解器。
A cylindrical shell having a supply port to which liquid sulfuric acid is supplied on the lower side and a delivery port on the upper side;
A sulfuric acid decomposer comprising: a shell and tube type main body having a tube disposed inside the shell and through which a heat medium flows.
液状の硫酸を絞り部材から噴出させることにより気化させるフラッシュタンクと、
前記フラッシュタンクに回収されたガスを加熱する加熱手段と
を備えていることを特徴とする硫酸分解器。
A flash tank that vaporizes liquid sulfuric acid by ejecting it from the throttle member;
And a heating means for heating the gas collected in the flash tank.
ヨウ素又は臭素のハロゲンと二酸化硫黄と水とを反応させて硫酸水溶液とハロゲン化水素水溶液とを生成させる反応手段と、
硫酸水溶液とハロゲン化水素水溶液とを比重差により分離する分離手段と、
分離したハロゲン化水素水溶液を濃縮するハロゲン化水素濃縮手段と、
濃縮したハロゲン化水素をハロゲンと水素とに分解するハロゲン化水素分解手段と、
分解生成した水素を単離する一方、分解生成したハロゲンを前記反応手段に供給するハロゲン再利用手段と、
分離した硫酸水溶液を濃縮する硫酸濃縮手段と、
濃縮した硫酸を二酸化硫黄と酸素と水とに分解する硫酸分解手段と、
分解生成した二酸化硫黄、酸素、水のうち、少なくとも二酸化硫黄を前記反応手段に供給する二酸化硫黄再利用手段と
を備えている水素製造装置において、
前記硫酸分解手段が、
請求項1から請求項7のいずれかの硫酸分解器である
ことを特徴とする水素製造装置。
A reaction means for reacting a halogen of iodine or bromine with sulfur dioxide and water to produce an aqueous sulfuric acid solution and an aqueous hydrogen halide solution;
Separation means for separating the sulfuric acid aqueous solution and the hydrogen halide aqueous solution by the specific gravity difference;
A hydrogen halide concentrating means for concentrating the separated aqueous hydrogen halide solution,
Hydrogen halide decomposition means for decomposing the concentrated hydrogen halide into halogen and hydrogen;
A halogen recycling means for isolating the hydrogen produced by decomposition, and supplying the halogen produced by decomposition to the reaction means;
Sulfuric acid concentration means for concentrating the separated sulfuric acid aqueous solution;
A sulfuric acid decomposition means for decomposing the concentrated sulfuric acid into sulfur dioxide, oxygen and water;
In the hydrogen production apparatus, comprising sulfur dioxide recycling means for supplying at least sulfur dioxide to the reaction means among the decomposed sulfur dioxide, oxygen, and water,
The sulfuric acid decomposition means
The hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the sulfuric acid decomposer is any one of claims 1 to 7.
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