[发明专利]变压吸附(PSA)装置以及变压吸附方法

说明书

本发明的一技术方案的PSA装置的特征在于，包括：吸附塔，其配置有活性炭单层的吸附剂或者将活性炭和沸石层叠而得到的2层吸附剂，导入含有0.5vol％以上且6.0vol％以下的一氧化碳(CO)和0.4vol％以上且10vol％以下的甲烷(CH₄)作为杂质成分的氢气，使用变压吸附(PSA)法，吸附氢气中的杂质成分；以及CO连续分析仪，其用于检测从吸附塔排出的氢气中的CO浓度，所述PSA装置中，以通过CO连续分析仪测定的CO浓度低于阈值的方式对杂质成分进行吸附去除。

技术领域

本申请是主张以在2018年2月9日向日本提出申请的JP2018-021794(申请号)为基础申请的优先权的申请。JP2018-021794所记载的内容并入本申请。

本发明涉及一种变压吸附(PSA)装置、氢制造装置以及氢制造方法，例如涉及一种用于制造在向以氢气为动力源的燃料电池汽车(FCV：Fuel Cell Vehicle)填充氢气的氢站中使用的氢气的装置和方法。

背景技术

作为汽车的燃料，除了以以往的汽油为代表的燃料油之外，近年来，作为清洁能源，氢燃料受到关注。与此同时，以氢燃料为动力源的FCV车辆的开发正在进行中。在FCV用的氢站中，有成为氢制造据点的氢发货中心、现场氢站(以下，现场ST)和自氢制造据点(氢发货中心、现场ST等)接受氢而进行销售的异地氢站(以下，异地ST)。在FCV用的氢制造据点中，例如以LPG(液化石油气)为原料，利用氢制造装置制造高纯度氢。

在此，向FCV供给的氢气的品质需要以ISO国际标准14687-2为标准。ISO国际标准规定了在各种各样的氢制造方法中有可能因源自原料、源自空气而含有的杂质成分中的、对FCV的燃料电池堆的性能造成不良影响的成分。根据该严格的ISO国际标准，在氢制造据点中，对品质管理所下的工夫和成本负担等成为课题。

以往，为了应对该严格的ISO国际标准，关于向FCV供给的氢的品质管理，定期从向FCV车辆填充氢气的分配器的填充喷嘴前端采集高压气体，由分析技术人员对所采集的气体进行分析，确认是否满足ISO标准值。喷嘴前端处的采集需要专用的容器和装置，因此采样较为费工夫。另外，分析要对由ISO规定的14种成分全部进行分析，因此成本较高。像这样，现状的氢气的品质通过上述抽取的方式来确保，并非始终连续地对品质进行管理。由此，为了谋求品质的改善和品质管理成本降低，期望建立能够始终进行品质管理的方法。另外，向FCV供给的成分组成的氢气不仅能够利用于用于FCV的燃料，例如还能够利用于家庭用的燃料电池等其他用途。关于除该FCV的燃料之外的用途，也同样需要品质管理，产生上述同样的问题。

在此，虽然与向FCV供给的氢气的成分组成比完全不同，公开了一种通过PSA法从焦炉煤气分离氢气的方法。在该焦炉煤气中，由氢气(49.5％～55.4％)、氧气(O₂)(1.0％～1.9％)、氮气(N₂)(5.8％～8.7％)、甲烷(25.3％～28.6％)、一氧化碳(5.5％～6.5％)以及其他成分组成，从该焦炉煤气中分离氢气。因此，向依次层叠有活性氧化铝(6体积％)、活性炭(64体积％)以及合成沸石(30体积％)的吸附塔导入焦炉煤气，作为最难以吸附的成分气体，对N₂浓度进行监测，将N₂浓度抑制为5ppm以下，从而进行氢气的品质管理(例如，参照专利文献1)。然而，在水蒸气改性后的富氢气体中，与焦炉煤气不同，由ISO规定的杂质的14种成分中的、源自空气的成分即氧气(O₂)和氮气(N₂)等不会在制造过程中作为杂质混入，或者，即使混入到原料气体中也通过还原等反应转换为其他成分(例如，N₂转换为NH₃等)，因此对上述N₂浓度进行监测的品质管理较为困难。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-009935号公报