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JP6757058B1 - Dehydrogenation system, catalyst holding device - Google Patents

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JP6757058B1 JP2020536708A JP2020536708A JP6757058B1 JP 6757058 B1 JP6757058 B1 JP 6757058B1 JP 2020536708 A JP2020536708 A JP 2020536708A JP 2020536708 A JP2020536708 A JP 2020536708A JP 6757058 B1 JP6757058 B1 JP 6757058B1
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Abstract

触媒やヒーターのメンテナンスを容易にする脱水素システムなどを提供する。脱水素システムは、反応容器と、電力供給により発熱する抵抗線21と、抵抗線21の側部を覆う筒部27と、筒部27の側部の少なくとも一部を覆う触媒被覆部33と、筒部27と触媒被覆部33の間に設けられ脱水素反応を活性化させる触媒31とを有する触媒保持装置20とを備える。触媒保持装置20の上方から有機ハイドライドが供給される。触媒被覆部33は、触媒31を通さず、有機ハイドライドと、脱水素反応により発生した芳香族化合物と水素を通す孔を有する。触媒被覆部33が、反応容器の内側に位置し、抵抗線21の端子23の一部が反応容器の外側に露出した状態で、反応容器は触媒保持装置20を保持する。Provide a dehydrogenation system that facilitates maintenance of catalysts and heaters. The dehydrogenation system includes a reaction vessel, a resistance wire 21 that generates heat due to power supply, a cylinder portion 27 that covers the side portion of the resistance wire 21, and a catalyst coating portion 33 that covers at least a part of the side portion of the cylinder portion 27. A catalyst holding device 20 having a catalyst 31 provided between the cylinder portion 27 and the catalyst coating portion 33 and activating the dehydrogenation reaction is provided. Organic hydride is supplied from above the catalyst holding device 20. The catalyst coating portion 33 has pores through which hydrogen is passed through the organic hydride and the aromatic compound generated by the dehydrogenation reaction without passing through the catalyst 31. The reaction vessel holds the catalyst holding device 20 in a state where the catalyst coating portion 33 is located inside the reaction vessel and a part of the terminal 23 of the resistance wire 21 is exposed to the outside of the reaction vessel.

Description

本発明は、脱水素システムなどに関する。 The present invention relates to a dehydrogenation system and the like.

従来、特許文献1のように、脱水素システムを含む装置が提案されている。 Conventionally, as in Patent Document 1, an apparatus including a dehydrogenation system has been proposed.

特開2002−184436号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-184436

しかしながら、脱水反応を活性化させる触媒や触媒を温めるヒーターのメンテナンスについては、特に考慮されていなかった。 However, for the maintenance of the heater to warm the catalyst or catalyst which activates the dehydrogenation reaction, it has not been particularly considered.

したがって本発明の目的は、触媒やヒーターのメンテナンスを容易にする脱水素システムなどを提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a dehydrogenation system or the like that facilitates maintenance of catalysts and heaters.

本発明に係る脱水素システムは、反応容器と、電力供給により発熱する抵抗線と、抵抗線の側部を覆う筒部と、筒部の側部の少なくとも一部を覆う触媒被覆部と、筒部と触媒被覆部の間に設けられ脱水素反応を活性化させる触媒とを有する触媒保持装置とを備える。反応容器における触媒保持装置の上方から原料が供給される。触媒被覆部は、触媒を通さず、原料と、脱水素反応により発生した水素と原料から水素が脱離した物質を通す孔を有する。触媒被覆部が、反応容器の内側に位置し、抵抗線の端子の一部が反応容器の外側に露出した状態で、反応容器は触媒保持装置を保持する。 The dehydrogenation system according to the present invention includes a reaction vessel, a resistance wire that generates heat due to power supply, a cylinder portion that covers the side portion of the resistance wire, a catalyst coating portion that covers at least a part of the side portion of the cylinder portion, and a cylinder. It is provided with a catalyst holding device provided between the portion and the catalyst coating portion and having a catalyst for activating the dehydrogenation reaction. The raw material is supplied from above the catalyst holding device in the reaction vessel. The catalyst coating portion has holes for passing the raw material, hydrogen generated by the dehydrogenation reaction, and a substance desorbed from the raw material without passing the catalyst. The reaction vessel holds the catalyst holding device in a state where the catalyst coating portion is located inside the reaction vessel and a part of the terminal of the resistance wire is exposed to the outside of the reaction vessel.

脱水素システムにおいて、触媒保持装置を容易に反応容器から取り外しでき、触媒保持装置における触媒やヒーター(抵抗線など)のメンテナンスを容易に出来る。
また、電流が流れる抵抗線と端子が、有機ハイドライドなどの原料や芳香族化合物などの原料から水素が脱離した物質や水素と接しない領域に設けられるため、抵抗線や端子を劣化しにくく出来る。
In the dehydrogenation system, the catalyst holding device can be easily removed from the reaction vessel, and maintenance of the catalyst and the heater (resistance wire, etc.) in the catalyst holding device can be facilitated.
In addition, since the resistance wire and terminal through which the current flows are provided in the region where hydrogen is desorbed from the raw material such as organic hydride or the raw material such as an aromatic compound or in the region where hydrogen does not come into contact, the resistance wire and terminal can be prevented from deteriorating. ..

好ましくは、筒部には、放熱用のフィンが設けられる。フィンは、触媒被覆部に覆われる。 Preferably, the cylinder portion is provided with fins for heat dissipation. The fins are covered with a catalyst coating.

さらに好ましくは、触媒被覆部は、取り外し可能な状態で、筒部に取り付けられる。 More preferably, the catalyst coating is attached to the cylinder in a removable state.

触媒被覆部が取り外し可能な状態で、筒部に取り付けられた場合には、触媒被覆部を筒部から取り外し、触媒を補充したり入れ替えたり、触媒被覆部を取り替えたりすることも容易に出来る。 When the catalyst coating portion is attached to the cylinder portion in a removable state, the catalyst coating portion can be easily removed from the cylinder portion to replenish or replace the catalyst, or to replace the catalyst coating portion.

さらに好ましくは、脱水素システムは、反応容器に収容され、原料を霧状に散布する噴霧部を更に備える。 More preferably, the dehydrogenation system further comprises a spray section that is housed in a reaction vessel and atomizes the raw material.

原料を噴霧させることで、触媒被覆部の孔を通りやすく出来、広い範囲に原料を供給させながら反応容器の内部に供給する原料の量を調整しやすく出来る。 By spraying the raw material, it is possible to easily pass through the pores of the catalyst coating portion, and it is possible to easily adjust the amount of the raw material supplied to the inside of the reaction vessel while supplying the raw material over a wide range.

さらに好ましくは、噴霧部は、原料を上方向または斜め上方向に噴霧する。 More preferably, the spraying section sprays the raw material upward or diagonally upward.

上方や斜め上方に向けて原料を噴霧する形態の場合には、下方に向けて原料を噴霧する形態に比べて、一旦上方に噴霧される分だけ、緩やかに且つ反応容器の内部の広範囲に原料を散布することが可能になる。 In the case of spraying the raw material upward or diagonally upward, as compared with the form of spraying the raw material downward, the raw material is gently sprayed over a wide area inside the reaction vessel. Can be sprayed.

さらに好ましくは、脱水素システムは、反応容器で発生した水素を他の物質と分離するための水素抽出部を更に備える。水素抽出部は、水素分離膜を有する。 More preferably, the dehydrogenation system further comprises a hydrogen extractor for separating the hydrogen generated in the reaction vessel from other substances. The hydrogen extraction unit has a hydrogen separation membrane.

さらに好ましくは、水素抽出部は、反応容器から排出された気体を冷却した後に気体と液体とに分離する気液分離器を有する。気液分離器から排出された気体について、水素を他の物質と分離するように、水素分離膜は、気液分離器に対して気体の流れの下流に配置される。 More preferably, the hydrogen extractor has a gas-liquid separator that cools the gas discharged from the reaction vessel and then separates the gas into a liquid. For the gas discharged from the gas-liquid separator, the hydrogen separation membrane is arranged downstream of the gas flow with respect to the gas-liquid separator so as to separate hydrogen from other substances.

気液分離器と、水素分離膜とによる2段階の水素抽出処理により、気液分離器と水素分離膜の一方だけを使った形態に比べて、不純物が少なく純度が高い水素を抽出することが可能になる。 By a two-step hydrogen extraction process using a gas-liquid separator and a hydrogen separation membrane, it is possible to extract hydrogen with less impurities and higher purity than the form using only one of the gas-liquid separator and the hydrogen separation membrane. It will be possible.

さらに好ましくは、脱水素システムは、反応容器の気体を吸引し、水素抽出部へ誘導する吸引ポンプを更に備える。 More preferably, the dehydrogenation system further comprises a suction pump that sucks the gas in the reaction vessel and guides it to the hydrogen extractor.

さらに好ましくは、脱水素システムは、反応容器と水素抽出部とを連通する気体排出管を更に備える。気体排出管は、反応容器の気体排出口から斜め方向に延びる勾配部を有する。 More preferably, the dehydrogenation system further comprises a gas discharge pipe that connects the reaction vessel and the hydrogen extractor. The gas discharge pipe has a slope portion extending in an oblique direction from the gas discharge port of the reaction vessel.

さらに好ましくは、筒部は、円筒形状を有する。筒部は、回転可能な状態で反応容器を構成する壁に取り付けられる。 More preferably, the tubular portion has a cylindrical shape. The tubular portion is rotatably attached to the wall constituting the reaction vessel.

触媒保持装置を回転させて、筒部と触媒被覆部の間に充填された触媒を攪拌させたり、噴霧された原料が侵入する部位を調整したりすることが可能になる。 It is possible to rotate the catalyst holding device to stir the catalyst filled between the cylinder portion and the catalyst coating portion, and to adjust the portion where the sprayed raw material invades.

さらに好ましくは、脱水素システムは、第2の反応容器を更に備える。第2の反応容器における触媒保持装置の上方から、反応容器から排出された原料と原料から水素が脱離した物質が供給される。 More preferably, the dehydrogenation system further comprises a second reaction vessel. From above the catalyst holding device in the second reaction vessel, the raw material discharged from the reaction vessel and the substance in which hydrogen is desorbed from the raw material are supplied.

さらに好ましくは、反応容器を構成する壁は、触媒保持装置を取り付けする際に、触媒保持装置を通すための開口孔を有する。 More preferably, the wall constituting the reaction vessel has an opening for passing the catalyst holding device when the catalyst holding device is attached.

本発明に係る触媒保持装置は、電力供給により発熱する抵抗線と、抵抗線の側部を覆う筒部と、筒部の側部の少なくとも一部を覆う触媒被覆部と、筒部と触媒被覆部の間に設けられる触媒とを備える。反応容器における触媒保持装置の上方から原料が供給される。触媒被覆部は、触媒を通さず、原料と、脱水素反応により発生した水素と前記原料から水素が脱離した物質を通す孔を有する。抵抗線の端子の一部が反応容器の外側に露出した状態で、触媒保持装置は、反応容器に保持される。 The catalyst holding device according to the present invention includes a resistance wire that generates heat due to power supply, a cylinder portion that covers the side portion of the resistance wire, a catalyst coating portion that covers at least a part of the side portion of the cylinder portion, and a cylinder portion and a catalyst coating. It is provided with a catalyst provided between the parts. The raw material is supplied from above the catalyst holding device in the reaction vessel. The catalyst coating portion has holes for passing the raw material, hydrogen generated by the dehydrogenation reaction, and a substance desorbed from the raw material without passing the catalyst. The catalyst holding device is held in the reaction vessel with a part of the terminals of the resistance wire exposed to the outside of the reaction vessel.

以上のように本発明によれば、触媒やヒーターのメンテナンスを容易にする脱水素システムなどを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a dehydrogenation system or the like that facilitates maintenance of a catalyst or a heater.

本実施形態における脱水素システムの構成図である。It is a block diagram of the dehydrogenation system in this embodiment. 触媒保持装置の断面構成図である。It is sectional drawing of the catalyst holding apparatus. 開口を介して触媒を充填する際の触媒保持装置の断面構成図である。It is sectional drawing of the catalyst holding device at the time of filling a catalyst through an opening. 本実施形態の変形例で、上方向に噴霧させる噴霧部と、反応容器から斜め上方向に延びる勾配部を含む脱水素システムの構成図である。In a modified example of this embodiment, it is a block diagram of a dehydrogenation system including a spraying portion for spraying upward and a gradient portion extending diagonally upward from the reaction vessel. 第2の反応容器を更に設けた脱水素システムの構成図である。It is a block diagram of the dehydrogenation system further provided with the 2nd reaction vessel.

以下、第1実施形態について、図を用いて説明する。
なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。また、各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが出来る。
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to the drawings.
The embodiment is not limited to the following embodiments. In principle, the contents described in one embodiment are similarly applied to other embodiments. In addition, each embodiment and each modification can be combined as appropriate.

本実施形態における脱水素システム1は、メチルシクロヘキサンなどの有機ハイドライド(飽和縮合環炭化水素)から水素を取り出し、当該水素を外部の電力発生装置(不図示)などに供給する装置である。
脱水素システム1は、原料(有機ハイドライド)タンク5、脱水素反応器10、気体排出管50、液体排出管52、吸引ポンプ60、水素抽出部70、水素タンク81、分離液タンク82、検知部91、制御部93を備える(図1参照)。
The dehydrogenation system 1 in the present embodiment is a device that extracts hydrogen from an organic hydride (saturated condensed ring hydrocarbon) such as methylcyclohexane and supplies the hydrogen to an external power generator (not shown) or the like.
The dehydrogenation system 1 includes a raw material (organic hydride) tank 5, a dehydrogenation reactor 10, a gas discharge pipe 50, a liquid discharge pipe 52, a suction pump 60, a hydrogen extraction unit 70, a hydrogen tank 81, a separation liquid tank 82, and a detection unit. 91 and a control unit 93 are provided (see FIG. 1).

(原料タンク5)
原料タンク5は、有機ハイドライドを貯蔵するタンクで、原料タンク5に貯蔵された有機ハイドライドは、原料ポンプ(不図示)を介して、脱水素反応器10の噴霧部43に供給され、脱水素反応器10における脱水素反応で、トルエンなどの芳香族化合物と水素に分離される。
(Raw material tank 5)
The raw material tank 5 is a tank for storing the organic hydride, and the organic hydride stored in the raw material tank 5 is supplied to the spray section 43 of the dehydrogenation reactor 10 via a raw material pump (not shown) to perform a dehydrogenation reaction. By the dehydrogenation reaction in the vessel 10, it is separated into an aromatic compound such as toluene and hydrogen.

(脱水素反応器10)
脱水素反応器10は、触媒保持装置20、反応容器41、噴霧部43を有する。
(Dehydrogenation reactor 10)
The dehydrogenation reactor 10 includes a catalyst holding device 20, a reaction vessel 41, and a spray unit 43.

(触媒保持装置20)
触媒保持装置20は、反応容器41に保持される状態で、複数設けられる。
触媒保持装置20は、触媒31を保持しながら、電気加熱で触媒31を温める装置で、反応容器41に保持される。
触媒保持装置20は、抵抗線21、コーキング22、端子(ボビン)23、絶縁粉末24、絶縁部材25、ナット26、筒部(ヒーターパイプ)27、フィン29、抵抗器固定部材30、触媒31、触媒被覆部33、被覆部固定部材35を有する(図2参照)。
(Catalyst holding device 20)
A plurality of catalyst holding devices 20 are provided while being held in the reaction vessel 41.
The catalyst holding device 20 is a device that heats the catalyst 31 by electric heating while holding the catalyst 31, and is held in the reaction vessel 41.
The catalyst holding device 20 includes a resistance wire 21, a caulking 22, a terminal (bobin) 23, an insulating powder 24, an insulating member 25, a nut 26, a tubular portion (heater pipe) 27, fins 29, a resistor fixing member 30, and a catalyst 31. It has a catalyst coating portion 33 and a coating portion fixing member 35 (see FIG. 2).

抵抗線21は、ニクロム線などコイル状を有し、電力供給により発熱する。 The resistance wire 21 has a coil shape such as a nichrome wire, and generates heat by supplying electric power.

端子23は、抵抗線21と電気的に接続され、抵抗線21の両端に設けられる。
端子23は、第1端部23a、第2端部23b、中間部23cを有し、第1端部23aと中間部23cと第2端部23bが、一体的に構成される。
第1端部23aは、ナット26との螺合のために雄ネジ形状を有し、一部が筒部27から露出する。
第2端部23bは、略円柱形状を有する。
抵抗線21の一部は、第2端部23bに巻き付けられ、スポット溶接などで固定される。
中間部23cは、第1端部23aと第2端部23bに挟まれる。
The terminal 23 is electrically connected to the resistance wire 21 and is provided at both ends of the resistance wire 21.
The terminal 23 has a first end portion 23a, a second end portion 23b, and an intermediate portion 23c, and the first end portion 23a, the intermediate portion 23c, and the second end portion 23b are integrally formed.
The first end portion 23a has a male screw shape for screwing with the nut 26, and a part thereof is exposed from the tubular portion 27.
The second end portion 23b has a substantially cylindrical shape.
A part of the resistance wire 21 is wound around the second end portion 23b and fixed by spot welding or the like.
The intermediate portion 23c is sandwiched between the first end portion 23a and the second end portion 23b.

端子23の筒部27から露出する部分は、反応容器41を構成する壁から外側に露出する。
端子23の筒部27から露出する部分は、商用電源からの電力供給線(ケーブルなど)と接続される。
抵抗線21と端子23は、当該商用電源などから電力供給を受ける。
ただし、電力供給源は、商用電源に限るものではなく、発電装置や蓄電装置であってもよい。
The portion of the terminal 23 exposed from the tubular portion 27 is exposed to the outside from the wall constituting the reaction vessel 41.
The portion of the terminal 23 exposed from the tubular portion 27 is connected to a power supply line (cable or the like) from a commercial power source.
The resistance wire 21 and the terminal 23 receive electric power from the commercial power source or the like.
However, the power supply source is not limited to the commercial power source, and may be a power generation device or a power storage device.

筒部27は、絶縁部材25を介して端子23を保持する。
また、筒部27は、端子23の一部と抵抗線21の側面を覆う。
筒部27に覆われる端子23の一部は、反応容器41を構成する壁から外側に露出しない部分である。
The tubular portion 27 holds the terminal 23 via the insulating member 25.
Further, the tubular portion 27 covers a part of the terminal 23 and the side surface of the resistance wire 21.
A part of the terminal 23 covered with the tubular portion 27 is a portion not exposed to the outside from the wall constituting the reaction vessel 41.

なお、図2や図3の断面構成図は、抵抗線21と端子23とナット26以外の部分の断面を示し、抵抗線21と端子23とナット26の側面を示す。 The cross-sectional configuration views of FIGS. 2 and 3 show a cross section of a portion other than the resistance wire 21, the terminal 23, and the nut 26, and show the side surfaces of the resistance wire 21, the terminal 23, and the nut 26.

筒部27の側面には、放熱用のフィン29が設けられる。
フィン29は、筒部27の側面に着脱可能な状態で取り付けられるのが望ましい。
フィン29は、抵抗線21で発した熱を放射し、近接する触媒31を温めて、脱水素反応を活性化させる。
Fins 29 for heat dissipation are provided on the side surface of the tubular portion 27.
It is desirable that the fins 29 are attached to the side surface of the tubular portion 27 in a detachable state.
The fin 29 radiates the heat generated by the resistance wire 21 to warm the adjacent catalyst 31 and activate the dehydrogenation reaction.

筒部27の内部は、マグネシアなどの絶縁粉末24が充填され、圧縮と熱によって固められる。
絶縁粉末24は、第1端部23aの一部と、第2端部23bの全部と、中間部23cの全部を覆うように充填される。
絶縁粉末24における絶縁部材25と対向する部分、すなわち、絶縁粉末24と絶縁部材25の境界部分や、第1端部23aの雄ネジ形状部分の一部は、シリコーンなどでコーキング22が施される。
コーキング22を介して、第1端部23aの雄ネジ形状部分の一部と絶縁粉末24が固定された状態になる。
The inside of the tubular portion 27 is filled with an insulating powder 24 such as magnesia, and is hardened by compression and heat.
The insulating powder 24 is filled so as to cover a part of the first end portion 23a, the entire second end portion 23b, and the entire intermediate portion 23c.
The portion of the insulating powder 24 facing the insulating member 25, that is, the boundary portion between the insulating powder 24 and the insulating member 25 and a part of the male screw-shaped portion of the first end portion 23a are caulked 22 with silicone or the like. ..
A part of the male screw-shaped portion of the first end portion 23a and the insulating powder 24 are fixed via the caulking 22.

絶縁部材25と筒部27を間に挟んだ状態で、ナット26が第1端部23aに螺合される。 The nut 26 is screwed into the first end portion 23a with the insulating member 25 and the tubular portion 27 sandwiched between them.

触媒保持装置20における端子23と導通しない箇所が、抵抗器固定部材30を介して、反応容器41を構成する壁に保持される。
触媒保持装置20における端子23と導通しない箇所は、絶縁部材25を介して、端子23を保持する筒部27の両端近傍などが考えられる。
抵抗器固定部材30は、少なくとも筒部27と接する領域が絶縁部材で構成され、筒部27の筒を挟むようにして保持する。
抵抗器固定部材30は、ネジなどを介して、反応容器41を構成する壁における第1開口孔41aや第2開口孔41bを塞ぐように、当該壁に固定され、反応容器41と触媒保持装置20との間を密閉する。
The portion of the catalyst holding device 20 that does not conduct with the terminal 23 is held by the wall constituting the reaction vessel 41 via the resistor fixing member 30.
The portion of the catalyst holding device 20 that does not conduct with the terminal 23 may be near both ends of the tubular portion 27 that holds the terminal 23 via the insulating member 25.
The resistor fixing member 30 is formed of an insulating member at least in a region in contact with the cylinder portion 27, and holds the cylinder portion 27 so as to sandwich the cylinder.
The resistor fixing member 30 is fixed to the wall so as to close the first opening hole 41a and the second opening hole 41b in the wall constituting the reaction vessel 41 via a screw or the like, and the reaction vessel 41 and the catalyst holding device 30 are fixed to the wall. Seal between 20 and 20.

抵抗器固定部材30による端子23の反応容器41への固定を緩めたときに、端子23を抵抗線21が延びる軸周りに回転が出来るように、筒部27が円筒形状を有し、触媒保持装置20は、回転可能な状態で反応容器41に保持されるのが望ましい。
この場合、触媒保持装置20を回転させて、筒部27と触媒被覆部33の間に充填された触媒31を攪拌させたり、噴霧された有機ハイドライドが侵入する部位を調整したりすることが可能になる。
The tubular portion 27 has a cylindrical shape and holds the catalyst so that the terminal 23 can rotate around the axis on which the resistance wire 21 extends when the terminal 23 is loosened from the reaction vessel 41 by the resistor fixing member 30. It is desirable that the device 20 be held in the reaction vessel 41 in a rotatable state.
In this case, it is possible to rotate the catalyst holding device 20 to stir the catalyst 31 filled between the cylinder portion 27 and the catalyst coating portion 33, or to adjust the portion where the sprayed organic hydride invades. become.

(触媒31、触媒被覆部33、被覆部固定部材35)
触媒31は、脱水素反応を促進させる白金や白金塩などで構成される。
図2と図3における×印をつけた領域が、触媒31が充填された領域であるとして説明する。
(Catalyst 31, catalyst coating 33, coating fixing member 35)
The catalyst 31 is composed of platinum, a platinum salt, or the like that promotes the dehydrogenation reaction.
The regions marked with x in FIGS. 2 and 3 will be described as the regions filled with the catalyst 31.

触媒被覆部33が反応容器の内側に位置するように、触媒被覆部33は、筒部27の反応容器41に保持される両端の間で、筒部27の周囲に配置される。
触媒被覆部33は、筒部27の一部と、筒部27に取り付けられたフィン29と、触媒31を覆う。
触媒31は、筒部27の外壁と、触媒被覆部33の内壁の間に保持される。
触媒被覆部33は、触媒31(の粒)を通さず、有機ハイドライドと芳香族化合物と水素を通す孔を有する。
触媒被覆部33は、例えば、シート状の多孔質膜で構成される。
The catalyst coating portion 33 is arranged around the cylinder portion 27 between both ends held by the reaction vessel 41 of the cylinder portion 27 so that the catalyst coating portion 33 is located inside the reaction vessel.
The catalyst coating portion 33 covers a part of the tubular portion 27, the fins 29 attached to the tubular portion 27, and the catalyst 31.
The catalyst 31 is held between the outer wall of the tubular portion 27 and the inner wall of the catalyst coating portion 33.
The catalyst coating portion 33 has pores that allow the organic hydride, the aromatic compound, and hydrogen to pass through without passing through the catalyst 31 (grains).
The catalyst coating portion 33 is composed of, for example, a sheet-like porous membrane.

触媒被覆部33は、被覆部固定部材35によって、取り外し可能な状態で、筒部27に取り付けられるのが望ましい。
被覆部固定部材35による触媒被覆部33の筒部27への取り付けは、結束バンドによる締結や、ろう付けなどの溶着が考えられる。
It is desirable that the catalyst coating portion 33 is attached to the tubular portion 27 in a removable state by the coating portion fixing member 35.
The catalyst coating portion 33 may be attached to the cylinder portion 27 by the coating portion fixing member 35 by fastening with a binding band or brazing.

このため、被覆部固定部材35による触媒被覆部33の筒部27への取り付けを解除することにより、触媒保持装置20の触媒31と触媒被覆部33と被覆部固定部材35を除く部分をそのままにして、触媒31と触媒被覆部33と被覆部固定部材35の少なくとも1つを新しいものに交換することが可能になる。 Therefore, by releasing the attachment of the catalyst coating portion 33 to the tubular portion 27 by the coating portion fixing member 35, the portion of the catalyst holding device 20 excluding the catalyst 31, the catalyst coating portion 33, and the coating portion fixing member 35 remains as it is. Therefore, at least one of the catalyst 31, the catalyst coating portion 33, and the coating portion fixing member 35 can be replaced with new ones.

触媒保持装置20は、抵抗線21を含む抵抗器に、被覆部固定部材35を介して、触媒31と触媒被覆部33が取り付けられた構成である。 The catalyst holding device 20 has a configuration in which a catalyst 31 and a catalyst coating portion 33 are attached to a resistor including a resistance wire 21 via a coating portion fixing member 35.

(触媒31の充填手順)
触媒被覆部33と筒部27の間への触媒31の充填は、以下の手順などで進められる。
触媒被覆部33の一方の端部が、被覆部固定部材35を使って、筒部27の端部の一方(フィン29と絶縁部材25の間の一方)に取り付けられる(図3参照)。
このとき、筒部27の端部の他方(フィン29と絶縁部材25の壁の間の他方)には、被覆部固定部材35を使った取り付けが行われず、触媒被覆部33と筒部27との間に触媒投入用開口OPが出来た状態となる。
当該触媒投入用開口OPが略上方向を向くように、触媒被覆部33や筒部27を保持した状態で、当該触媒投入用開口OPを介して、触媒被覆部33と筒部27の間に、触媒31が投入される。
筒部27や触媒被覆部33を振動させたり回転させたりして、筒部27触媒被覆部33の間に均一に触媒31が配置されるようにするのが望ましい。
触媒31の投入完了後、被覆部固定部材35の他方の端部が、筒部27の端部の他方(フィン29と絶縁部材25の間の他方)に取り付けられる。
これにより、触媒31は、フィン29と接触可能な状態で、筒部27と触媒被覆部33の間に保持される。
(Catalyst 31 filling procedure)
Filling of the catalyst 31 between the catalyst coating portion 33 and the cylinder portion 27 proceeds according to the following procedure or the like.
One end of the catalyst coating 33 is attached to one end of the cylinder 27 (one between the fins 29 and the insulating member 25) using the coating fixing member 35 (see FIG. 3).
At this time, the other end of the tubular portion 27 (the other between the fin 29 and the wall of the insulating member 25) is not attached using the covering portion fixing member 35, and the catalyst coating portion 33 and the tubular portion 27 In the meantime, the opening OP for catalyst injection is created.
While holding the catalyst coating portion 33 and the cylinder portion 27 so that the catalyst charging opening OP faces substantially upward, the catalyst coating portion 33 and the cylinder portion 27 are separated from each other through the catalyst charging opening OP. , The catalyst 31 is charged.
It is desirable to vibrate or rotate the cylinder portion 27 and the catalyst coating portion 33 so that the catalyst 31 is uniformly arranged between the cylinder portion 27 and the catalyst coating portion 33.
After the charging of the catalyst 31 is completed, the other end of the covering portion fixing member 35 is attached to the other end of the tubular portion 27 (the other between the fin 29 and the insulating member 25).
As a result, the catalyst 31 is held between the tubular portion 27 and the catalyst coating portion 33 in a state where it can come into contact with the fins 29.

(反応容器41)
反応容器41は、噴霧部43から噴霧された原料(有機ハイドライド)について、触媒保持装置20を介して、水素と芳香族化合物に分離させる脱水素反応を促進する容器である(図1参照)。
反応容器41を構成する壁は、複数の触媒保持装置20を保持する。
反応容器41を構成する壁は、第1開口孔41a、第2開口孔41bを有する。
触媒保持装置20を当該壁に取り付けする際に、触媒保持装置20を通すため、第1開口孔41aは、触媒保持装置20の最大径部分よりも大きい孔形状を有する。本実施形態では、第1開口孔41aは、当該最大径部分に相当する触媒被覆部33が通る孔形状を有する。
第2開口孔41bは、筒部27を保持するため、筒部27の外形と略同じ形状を有する。
(Reaction vessel 41)
The reaction vessel 41 is a vessel that promotes a dehydrogenation reaction that separates the raw material (organic hydride) sprayed from the spray unit 43 into hydrogen and an aromatic compound via the catalyst holding device 20 (see FIG. 1).
The wall constituting the reaction vessel 41 holds a plurality of catalyst holding devices 20.
The wall constituting the reaction vessel 41 has a first opening hole 41a and a second opening hole 41b.
When the catalyst holding device 20 is attached to the wall, the first opening hole 41a has a hole shape larger than the maximum diameter portion of the catalyst holding device 20 in order to pass the catalyst holding device 20. In the present embodiment, the first opening hole 41a has a hole shape through which the catalyst coating portion 33 corresponding to the maximum diameter portion passes.
The second opening hole 41b has substantially the same shape as the outer shape of the tubular portion 27 in order to hold the tubular portion 27.

また、噴霧部43は、反応容器41の内側に保持される。
また、反応容器41を構成する壁の側方には、脱水素反応で得られる気体を排出するための開口(気体排出口45)が設けられる。
また、反応容器を構成する壁の下方には、液体を排出するための開口(液体排出口47)が設けられる。
なお、気体排出口45は、反応容器41を構成する壁の上面に設けられても良い。
Further, the spray unit 43 is held inside the reaction vessel 41.
Further, on the side of the wall constituting the reaction vessel 41, an opening (gas discharge port 45) for discharging the gas obtained by the dehydrogenation reaction is provided.
Further, below the wall constituting the reaction vessel, an opening (liquid discharge port 47) for discharging the liquid is provided.
The gas discharge port 45 may be provided on the upper surface of the wall constituting the reaction vessel 41.

(噴霧部43)
噴霧部43は、反応容器41の内部に設けられ、原料タンク5から供給された原料(有機ハイドライド)を霧状で噴射させる。
噴霧部43は、下方に向けて原料を噴霧する形態であってもよいが、図4に示すように上方や斜め上方に向けて原料を噴霧する形態であってもよい。
上方や斜め上方に向けて原料を噴霧する形態の場合には、下方に向けて原料を噴霧する形態に比べて、一旦上方に噴霧される分だけ、緩やかに且つ反応容器41の内部の広範囲に原料を散布することが可能になる。
噴霧部43の下方に、複数の触媒保持装置20が配置される。
(Spraying unit 43)
The spray unit 43 is provided inside the reaction vessel 41 and sprays the raw material (organic hydride) supplied from the raw material tank 5 in the form of mist.
The spraying unit 43 may be in the form of spraying the raw material downward, but may be in the form of spraying the raw material upward or diagonally upward as shown in FIG.
In the case of spraying the raw material upward or diagonally upward, as compared with the form of spraying the raw material downward, the amount of the raw material sprayed upward is slower and the inside of the reaction vessel 41 is wider. It becomes possible to spray the raw material.
A plurality of catalyst holding devices 20 are arranged below the spraying unit 43.

有機ハイドライドを噴霧させることで、触媒被覆部33の孔を通りやすく出来、広い範囲に有機ハイドライドを供給させながら反応容器41の内部に供給する有機ハイドライドの量を調整しやすく出来る。
ただし、触媒保持装置20の上方からの有機ハイドライドの供給は、噴霧部43を使った噴霧に限るものではなく、触媒保持装置20の上方から、有機ハイドライドを流し込む形態であってもよい。
By spraying the organic hydride, it is possible to easily pass through the pores of the catalyst coating portion 33, and it is possible to easily adjust the amount of the organic hydride to be supplied to the inside of the reaction vessel 41 while supplying the organic hydride to a wide range.
However, the supply of the organic hydride from above the catalyst holding device 20 is not limited to the spraying using the spraying unit 43, and the organic hydride may be poured from above the catalyst holding device 20.

(気体排出管50)
気体排出管50の一方の端部は、気体排出口45と連通する。
気体排出管50の他方の端部は、水素抽出部70と連通する。
気体排出管50には、反応容器41から気体を吸引し、水素抽出部70に誘導するための吸引ポンプ60が設けられる。
気体排出管50の一方の端部は、吸引ポンプ60で吸引された水素などの気体が流れやすいように、斜め方向の勾配部50aが設けられるのが望ましい。
図1は、気体排出口45から斜め下方向の勾配部50aが設けられた気体排出管50の例を示す。
図4は、気体排出口45から斜め上方向の勾配部50aが設けられた気体排出管50の例を示す。
反応容器41で発生した気体は、吸引ポンプ60の吸引により、気体排出管50を通って、水素抽出部70に供給される。
反応容器41で発生した気体には、水素、気化した有機ハイドライド、及び気化した芳香族化合物などが含まれる。
(Gas discharge pipe 50)
One end of the gas discharge pipe 50 communicates with the gas discharge port 45.
The other end of the gas discharge pipe 50 communicates with the hydrogen extraction unit 70.
The gas discharge pipe 50 is provided with a suction pump 60 for sucking gas from the reaction vessel 41 and guiding it to the hydrogen extraction unit 70.
It is desirable that one end of the gas discharge pipe 50 is provided with a gradient portion 50a in an oblique direction so that a gas such as hydrogen sucked by the suction pump 60 can easily flow.
FIG. 1 shows an example of a gas discharge pipe 50 provided with a slope portion 50a diagonally downward from the gas discharge port 45.
FIG. 4 shows an example of a gas discharge pipe 50 provided with a slope portion 50a in an obliquely upward direction from the gas discharge port 45.
The gas generated in the reaction vessel 41 is supplied to the hydrogen extraction unit 70 through the gas discharge pipe 50 by suction of the suction pump 60.
The gas generated in the reaction vessel 41 contains hydrogen, vaporized organic hydride, vaporized aromatic compound and the like.

吸引ポンプ60は、図1や図4に示すように、反応容器41と第1分離部71の間に設けられる形態であってもよいし、第1分離部71と第2分離部72の間や、第2分離部72と水素タンク81の間に設けられる形態であってもよい。また、吸引ポンプ60が、反応容器41と第1分離部71の間、第1分離部71と第2分離部72の間、第2分離部72と水素タンク81の間の2箇所以上に設けられる形態であってもよい。 As shown in FIGS. 1 and 4, the suction pump 60 may be provided between the reaction vessel 41 and the first separation unit 71, or between the first separation unit 71 and the second separation unit 72. Alternatively, it may be provided between the second separation portion 72 and the hydrogen tank 81. Further, suction pumps 60 are provided at two or more locations between the reaction vessel 41 and the first separation unit 71, between the first separation unit 71 and the second separation unit 72, and between the second separation unit 72 and the hydrogen tank 81. It may be in the form of

(液体排出管52)
液体排出管52の一方の端部は、液体排出口47と連通する。
液体排出管52の他方の端部は、分離液タンク82と連通する。
反応容器41において、触媒保持装置20の下方に流れた液体は、液体排出管52を通って、分離液タンク82に供給される。
(Liquid discharge pipe 52)
One end of the liquid discharge pipe 52 communicates with the liquid discharge port 47.
The other end of the liquid discharge pipe 52 communicates with the separation liquid tank 82.
In the reaction vessel 41, the liquid flowing below the catalyst holding device 20 is supplied to the separation liquid tank 82 through the liquid discharge pipe 52.

(水素抽出部70)
水素抽出部70は、第1分離部71、第2分離部72を有する。
(Hydrogen extraction unit 70)
The hydrogen extraction unit 70 has a first separation unit 71 and a second separation unit 72.

第1分離部71は、冷却装置と、気液分離器を含む。
第1分離部71の冷却装置は、チラーなどで構成され、反応容器41からの気体を冷却する。
第1分離部71の気液分離器は、第1分離部71の冷却装置で冷却された物質を液体と気体とに分離する。
第1分離部71で分離された液体(液化した有機ハイドライド、及び液化した芳香族化合物)は、分離液タンク82に供給される。
第1分離部71で分離された気体(水素、液化していない有機ハイドライド、液化していない芳香族化合物、及び不純物)は、第2分離部72に供給される。
The first separation unit 71 includes a cooling device and a gas-liquid separator.
The cooling device of the first separation unit 71 is composed of a chiller or the like and cools the gas from the reaction vessel 41.
The gas-liquid separator of the first separation unit 71 separates the substance cooled by the cooling device of the first separation unit 71 into a liquid and a gas.
The liquid (liquefied organic hydride and liquefied aromatic compound) separated by the first separation unit 71 is supplied to the separation liquid tank 82.
The gas separated by the first separation unit 71 (hydrogen, unliquefied organic hydride, unliquefied aromatic compound, and impurities) is supplied to the second separation unit 72.

第2分離部72は、水素と、水素以外の他の物質とを分離するための水素分離膜を有する。
第1分離部71の気液分離器から排出された気体について、水素を他の物質と分離するように、第2分離部72の水素分離膜は、第1分離部71の気液分離器に対して気体の流れの下流に配置される。
第2分離部72で分離された水素、すなわち水素分離膜を通過した水素は、水素タンク81に供給される。
第2分離部72で分離された水素以外の物質、すなわち水素分離膜を通過しなかった物質は、分離液タンク82もしくは、他のタンク(不図示)に供給される。
The second separation unit 72 has a hydrogen separation membrane for separating hydrogen and other substances other than hydrogen.
The hydrogen separation membrane of the second separation unit 72 is attached to the gas-liquid separator of the first separation unit 71 so that hydrogen is separated from other substances in the gas discharged from the gas-liquid separator of the first separation unit 71. On the other hand, it is located downstream of the gas flow.
The hydrogen separated by the second separation section 72, that is, the hydrogen that has passed through the hydrogen separation membrane is supplied to the hydrogen tank 81.
A substance other than hydrogen separated by the second separation section 72, that is, a substance that has not passed through the hydrogen separation membrane is supplied to the separation liquid tank 82 or another tank (not shown).

第1分離部71の気液分離器と、第2分離部72の水素分離膜とによる2段階の水素抽出処理により、気液分離器と水素分離膜の一方だけを使った形態に比べて、不純物が少なく純度が高い水素を抽出することが可能になる。 Compared with the form using only one of the gas-liquid separator and the hydrogen separation membrane by the two-step hydrogen extraction treatment by the gas-liquid separator of the first separation part 71 and the hydrogen separation membrane of the second separation part 72. It is possible to extract hydrogen with few impurities and high purity.

(水素タンク81)
水素タンク81は、反応容器41で生成され、水素抽出部70で抽出された水素を貯蔵する。
水素タンク81は、水素を供給可能な状態で電力発生装置(不図示)と連通してもよい。
当該電力発生装置は、水素タンク81から供給された水素に基づいて電力を発生させ、蓄電装置(不図示)や電気機器(不図示)に電力を供給する。
また、水素タンク81を設けずに、水素抽出部70で抽出された水素が、直接電力発生装置に供給される形態であってもよい。
(Hydrogen tank 81)
The hydrogen tank 81 stores the hydrogen generated in the reaction vessel 41 and extracted by the hydrogen extraction unit 70.
The hydrogen tank 81 may communicate with a power generator (not shown) in a state where hydrogen can be supplied.
The electric power generator generates electric power based on the electric power supplied from the hydrogen tank 81, and supplies electric power to a power storage device (not shown) and an electric device (not shown).
Further, the hydrogen extracted by the hydrogen extraction unit 70 may be directly supplied to the electric power generator without providing the hydrogen tank 81.

(分離液タンク82)
分離液タンク82は、反応容器41から排出された水素以外の物質(有機ハイドライド、芳香族化合物など)を貯蔵する。
(Separation liquid tank 82)
The separation liquid tank 82 stores substances other than hydrogen (organic hydride, aromatic compound, etc.) discharged from the reaction vessel 41.

(検知部91、制御部93)
検知部91は、温度センサなどで、反応容器41の内部であって、触媒保持装置20の近傍に設けられ、触媒保持装置20の近傍の温度に関する情報を取得する。
制御部93は、触媒保持装置20、噴霧部43、吸引ポンプ60など、脱水素システム1を構成する電気機器を制御する。
特に、制御部93は、検知部91で得られた触媒保持装置20の近傍の温度に関する情報に基づいて触媒保持装置20への電力供給を調整する。
触媒保持装置20への電力供給の調整により、抵抗線21からの発熱量が調整される。
これにより、脱水素反応が活性化した状態で、原料(有機ハイドライド)を噴霧部43から散布する量やタイミング、吸引ポンプ60で気体を吸引させる量やタイミングを調整することが可能になる。
(Detection unit 91, control unit 93)
The detection unit 91 is provided with a temperature sensor or the like inside the reaction vessel 41 and in the vicinity of the catalyst holding device 20, and acquires information on the temperature in the vicinity of the catalyst holding device 20.
The control unit 93 controls the electrical equipment constituting the dehydrogenation system 1, such as the catalyst holding device 20, the spray unit 43, and the suction pump 60.
In particular, the control unit 93 adjusts the power supply to the catalyst holding device 20 based on the information regarding the temperature in the vicinity of the catalyst holding device 20 obtained by the detection unit 91.
The amount of heat generated from the resistance wire 21 is adjusted by adjusting the power supply to the catalyst holding device 20.
This makes it possible to adjust the amount and timing of spraying the raw material (organic hydride) from the spray unit 43 and the amount and timing of sucking the gas by the suction pump 60 in a state where the dehydrogenation reaction is activated.

(水素抽出手順)
次に、本実施形態における脱水素システム1を使った水素の抽出手順を説明する。
予め、反応容器41には、触媒保持装置20や噴霧部43が取り付けられている。
原料タンク5は、噴霧部43と連通されている。
反応容器41の気体排出口45には、気体排出管50が取り付けられ、反応容器41の液体排出口47には、液体排出管52が取り付けられている。
気体排出管50には、吸引ポンプ60と水素抽出部70と水素タンク81が取り付けられている。
液体排出管52には、分離液タンク82が取り付けられている。
(Hydrogen extraction procedure)
Next, the procedure for extracting hydrogen using the dehydrogenation system 1 in the present embodiment will be described.
A catalyst holding device 20 and a spraying portion 43 are attached to the reaction vessel 41 in advance.
The raw material tank 5 is communicated with the spray unit 43.
A gas discharge pipe 50 is attached to the gas discharge port 45 of the reaction vessel 41, and a liquid discharge pipe 52 is attached to the liquid discharge port 47 of the reaction vessel 41.
A suction pump 60, a hydrogen extraction unit 70, and a hydrogen tank 81 are attached to the gas discharge pipe 50.
A separation liquid tank 82 is attached to the liquid discharge pipe 52.

制御部93は、商用電源などに、触媒保持装置20に電力供給を行わせる。
これにより、抵抗線21が発熱し、絶縁粉末24と筒部27を介して、フィン29に抵抗線21の熱が伝えられる。
触媒31は、筒部27やフィン29からの熱で温められる。
触媒31が所定の温度(例えば、350℃)になると、脱水素反応が活性化可能な状態となる。
検知部91からの情報、若しくは、触媒保持装置20への電力供給が開始された後の経過時間などから、触媒31が当該所定の温度になったと制御部93が判断した場合に、制御部93は、噴霧部43による有機ハイドライドの噴霧を開始させる。
噴霧部43による有機ハイドライドの噴霧が開始された後、所定の時間が経過した後、制御部93は、吸引ポンプ60の動作が開始させる。
噴霧部43から噴霧された有機ハイドライドの一部は、触媒保持装置20の触媒被覆部33の孔を通って、触媒31と接触する。
このときに、脱水素反応により、有機ハイドライドは、水素と芳香族化合物に分離される。
触媒保持装置20における、筒部27と触媒被覆部33の間から、触媒被覆部33の孔を通って、有機ハイドライドと芳香族化合物と水素が排出される。
触媒被覆部33から排出された物質などのうち、反応容器41内の気体は、吸引ポンプ60による吸引により、気体排出管50を介して、水素抽出部70に送られる。
触媒被覆部33から排出された物質などのうち、反応容器内の液体は、液体排出管52を介して、分離液タンク82に送られる。
The control unit 93 causes the catalyst holding device 20 to supply electric power to a commercial power source or the like.
As a result, the resistance wire 21 generates heat, and the heat of the resistance wire 21 is transferred to the fins 29 via the insulating powder 24 and the tubular portion 27.
The catalyst 31 is heated by heat from the cylinder portion 27 and the fins 29.
When the catalyst 31 reaches a predetermined temperature (for example, 350 ° C.), the dehydrogenation reaction becomes active.
When the control unit 93 determines that the catalyst 31 has reached the predetermined temperature based on the information from the detection unit 91 or the elapsed time after the power supply to the catalyst holding device 20 is started, the control unit 93 Starts spraying of organic hydride by the spraying unit 43.
After a predetermined time has elapsed after the spraying of the organic hydride by the spraying unit 43 is started, the control unit 93 starts the operation of the suction pump 60.
A part of the organic hydride sprayed from the spray portion 43 passes through the hole of the catalyst coating portion 33 of the catalyst holding device 20 and comes into contact with the catalyst 31.
At this time, the organic hydride is separated into hydrogen and an aromatic compound by a dehydrogenation reaction.
Organic hydrides, aromatic compounds, and hydrogen are discharged from between the tubular portion 27 and the catalyst coating portion 33 in the catalyst holding device 20 through the holes of the catalyst coating portion 33.
Of the substances discharged from the catalyst coating unit 33, the gas in the reaction vessel 41 is sent to the hydrogen extraction unit 70 via the gas discharge pipe 50 by suction by the suction pump 60.
Among the substances discharged from the catalyst coating portion 33, the liquid in the reaction vessel is sent to the separation liquid tank 82 via the liquid discharge pipe 52.

水素抽出部70の第1分離部71では、気体が冷却された後、気体(主に水素)と液体(主に有機ハイドライドと芳香族化合物)に分離される。
第1分離部71で分離された気体は、第2分離部72に送られる。
第1分離部71で分離された液体は、分離液タンク82に送られる。
In the first separation unit 71 of the hydrogen extraction unit 70, after the gas is cooled, it is separated into a gas (mainly hydrogen) and a liquid (mainly an organic hydride and an aromatic compound).
The gas separated by the first separation unit 71 is sent to the second separation unit 72.
The liquid separated by the first separation unit 71 is sent to the separation liquid tank 82.

水素抽出部70の第2分離部72では、水素分離膜を通った水素と、水素分離膜を通らなかった他の物質とに分離される。
第2分離部72で分離された水素は、水素タンク81に送られる。
第2分離部72で分離された水素以外の物質は、分離液タンク82(若しくは他のタンク)に送られる。
The second separation section 72 of the hydrogen extraction section 70 separates hydrogen that has passed through the hydrogen separation membrane into other substances that have not passed through the hydrogen separation membrane.
The hydrogen separated by the second separation unit 72 is sent to the hydrogen tank 81.
The substance other than hydrogen separated by the second separation unit 72 is sent to the separation liquid tank 82 (or another tank).

水素タンク81には、反応容器41で発生した水素が貯蔵される。
分離液タンク82には、有機ハイドライドや芳香族化合物が貯蔵される。
The hydrogen generated in the reaction vessel 41 is stored in the hydrogen tank 81.
Organic hydrides and aromatic compounds are stored in the separation liquid tank 82.

(効果)
触媒31が筒部27と触媒被覆部33の間に保持され、端子23の一部(第1端部23aの一部)が反応容器41から露出した状態で、触媒保持装置20が反応容器41に保持される。
このため、脱水素システム1において、触媒保持装置20を容易に反応容器41から取り外しでき、触媒保持装置20における触媒やヒーター(抵抗線21など)のメンテナンスを容易に出来る。
また、電流が流れる抵抗線21と端子23が、有機ハイドライドや芳香族化合物や水素と接しない領域に設けられるため、抵抗線21や端子23を劣化しにくく出来る。
また、フィン29が設けられた場合には、筒部27とフィン29と触媒被覆部33の間に触媒31が配置され、フィン29を設けない形態に比べて、筒部27と触媒被覆部33の間の領域にまんべんなく触媒31を配置させやすく、且つまんべんなく触媒31に熱を伝達させやすく出来る。
触媒被覆部33が取り外し可能な状態で、筒部27に取り付けられた場合には、触媒被覆部33を筒部27から取り外し、触媒31を補充したり入れ替えたり、触媒被覆部33を取り替えたりすることも容易に出来る。
(effect)
The catalyst holding device 20 is held in the reaction vessel 41 in a state where the catalyst 31 is held between the tubular portion 27 and the catalyst coating portion 33 and a part of the terminal 23 (a part of the first end portion 23a) is exposed from the reaction vessel 41. Is held in.
Therefore, in the dehydrogenation system 1, the catalyst holding device 20 can be easily removed from the reaction vessel 41, and maintenance of the catalyst and the heater (resistance wire 21 and the like) in the catalyst holding device 20 can be easily performed.
Further, since the resistance wire 21 and the terminal 23 through which the current flows are provided in the region where they do not come into contact with the organic hydride, the aromatic compound or hydrogen, the resistance wire 21 and the terminal 23 can be prevented from deteriorating.
Further, when the fins 29 are provided, the catalyst 31 is arranged between the cylinder portion 27, the fins 29, and the catalyst coating portion 33, and the cylinder portion 27 and the catalyst coating portion 33 are compared with the form in which the fins 29 are not provided. It is possible to easily arrange the catalyst 31 evenly in the region between them, and to easily transfer heat to the catalyst 31 evenly.
When the catalyst coating portion 33 is attached to the cylinder portion 27 in a removable state, the catalyst coating portion 33 is removed from the cylinder portion 27, and the catalyst 31 is replenished or replaced, or the catalyst coating portion 33 is replaced. You can do that easily.

なお、本実施形態では、反応容器41が1つだけ設けられる形態を説明したが、2つ以上設けられる形態であってもよい(図5参照)。
具体的には、分離液タンク82の後段に反応容器(第2の反応容器)41などが設けられ、分離液タンク82に貯まった物質(有機ハイドライドと芳香族化合物)を原料として、脱水素反応が行われる。すなわち、第2の反応容器における触媒保持装置20の上方から、前段の反応容器41から排出された原料と原料から水素が脱離した物質が供給される。なお、図5では、第2の反応容器41の後段に設けられる水素タンク81や分離液タンク82の図示を省略している。
さらに、2回目の脱水素反応が行われた後の分離液タンク82に貯まった物質(有機ハイドライドと芳香族化合物)に3回目の脱水素反応を行わせる反応容器(第3の反応容器)41を設けても良い。
複数回に分けて、脱水素反応を行うことにより、各反応容器41の内部の水素発生量を抑え、気体排出管50から水素を含む気体が排出されやすく出来る。
In this embodiment, the embodiment in which only one reaction vessel 41 is provided has been described, but the embodiment in which two or more reaction vessels 41 are provided may be provided (see FIG. 5).
Specifically, a reaction vessel (second reaction vessel) 41 or the like is provided after the separation liquid tank 82, and a dehydrogenation reaction is carried out using substances (organic hydride and aromatic compound) stored in the separation liquid tank 82 as raw materials. Is done. That is, from above the catalyst holding device 20 in the second reaction vessel, the raw material discharged from the reaction vessel 41 in the previous stage and the substance in which hydrogen is desorbed from the raw material are supplied. In FIG. 5, the hydrogen tank 81 and the separation liquid tank 82 provided after the second reaction vessel 41 are not shown.
Further, a reaction vessel (third reaction vessel) 41 that causes the substances (organic hydride and aromatic compound) stored in the separation liquid tank 82 after the second dehydrogenation reaction to be subjected to the third dehydrogenation reaction. May be provided.
By performing the dehydrogenation reaction in a plurality of times, the amount of hydrogen generated inside each reaction vessel 41 can be suppressed, and the gas containing hydrogen can be easily discharged from the gas discharge pipe 50.

また、本実施形態では、脱水素システム1の原料が環炭化水素で、水素が脱離した物質が芳香族化合物であるとして説明したが、触媒31を用いて水素を脱離させる他の物質(水素を含む化合物)を原料として用いても良い。
例えば、エタノールメタノール鎖状炭化水素などが、脱水素システム1の原料として用いられてもよいし、アンモニアが、脱水素システム1の原料として用いられても良い。
Further, in the present embodiment, it has been described that the raw material of the dehydrogenation system 1 is a ring hydrocarbon and the substance from which hydrogen is desorbed is an aromatic compound, but another substance that dehydrogenates hydrogen using the catalyst 31 ( A compound containing hydrogen) may be used as a raw material.
For example, ethanol , methanol , chain hydrocarbons and the like may be used as a raw material for the dehydrogenation system 1, and ammonia may be used as a raw material for the dehydrogenation system 1.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention as well as the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1 脱水素システム
5 原料(有機ハイドライド)タンク
10 脱水素反応器
20 触媒保持装置
21 抵抗線
22 コーキング
23 端子(ボビン)
23a 第1端部
23b 第2端部
23c 中間部
24 絶縁粉末
25 絶縁部材
26 ナット
27 筒部
29 フィン
30 抵抗器固定部材
31 触媒
33 触媒被覆部
35 被覆部固定部材
41 反応容器
41a 第1開口孔
41b 第2開口孔
43 噴霧部
45 気体排出口
47 液体排出口
50 気体排出管
50a 勾配部
52 液体排出管
60 吸引ポンプ
70 水素抽出部
71 第1分離部
72 第2分離部
81 水素タンク
82 分離液タンク
91 検知部
93 制御部
OP 触媒投入用開口
1 Dehydrogenation system 5 Raw material (organic hydride) tank 10 Dehydrogenation reactor 20 Catalyst holding device 21 Resistance wire 22 Caulking 23 Terminal (bobbin)
23a 1st end 23b 2nd end 23c Intermediate 24 Insulation powder 25 Insulation member 26 Nut 27 Cylinder 29 Fin 30 Resistor fixing member 31 Catalyst 33 Catalyst coating 35 Coating fixing member 41 Reaction vessel 41a 1st opening hole 41b 2nd opening hole 43 Spraying part 45 Gas discharge port 47 Liquid discharge port 50 Gas discharge pipe 50a Gradient part 52 Liquid discharge pipe 60 Suction pump 70 Hydrogen extraction part 71 1st separation part 72 2nd separation part 81 Hydrogen tank 82 Separation liquid Tank 91 Detection unit 93 Control unit OP Opening for charging catalyst

Claims (13)

反応容器と、
電力供給により発熱する抵抗線と、前記抵抗線の側部を覆う筒部と、前記筒部の側部の少なくとも一部を覆う触媒被覆部と、前記筒部と前記触媒被覆部の間に設けられ脱水素反応を活性化させる触媒とを有する触媒保持装置とを備えた脱水素システムであって、
前記反応容器における前記触媒保持装置の上方から原料が供給され、
前記触媒被覆部は、触媒を通さず、前記原料と、脱水素反応により発生した水素と前記原料から水素が脱離した物質を通す孔を有し、
前記触媒被覆部が、前記反応容器の内側に位置し、前記抵抗線の端子の一部が前記反応容器の外側に露出した状態で、前記反応容器は前記触媒保持装置を保持する、脱水素システム。
Reaction vessel and
Provided between the cylinder portion and the catalyst coating portion, a resistance wire that generates heat due to power supply, a cylinder portion that covers the side portion of the resistance wire, a catalyst coating portion that covers at least a part of the side portion of the cylinder portion, and the catalyst coating portion. It is a dehydrogenation system equipped with a catalyst holding device having a catalyst for activating the dehydrogenation reaction.
The raw material is supplied from above the catalyst holding device in the reaction vessel.
The catalyst coating portion has holes for passing the raw material, hydrogen generated by the dehydrogenation reaction, and a substance desorbed from the raw material without passing the catalyst.
A dehydrogenation system in which the reaction vessel holds the catalyst holding device in a state where the catalyst coating portion is located inside the reaction vessel and a part of the terminal of the resistance wire is exposed to the outside of the reaction vessel. ..
前記筒部には、放熱用のフィンが設けられ、
前記フィンは、前記触媒被覆部に覆われる、請求項1に記載の脱水素システム。
The cylinder portion is provided with fins for heat dissipation.
The dehydrogenation system according to claim 1, wherein the fins are covered with the catalyst coating portion.
前記触媒被覆部は、取り外し可能な状態で、前記筒部に取り付けられる、請求項1または2に記載の脱水素システム。 The dehydrogenation system according to claim 1 or 2, wherein the catalyst coating portion is attached to the cylinder portion in a removable state. 前記反応容器に収容され、前記原料を霧状に散布する噴霧部を更に備える、請求項1〜3のいずれかに記載の脱水素システム。 The dehydrogenation system according to any one of claims 1 to 3, further comprising a spray unit housed in the reaction vessel and spraying the raw material in a mist form. 前記噴霧部は、前記原料を上方向または斜め上方向に噴霧する、請求項4に記載の脱水素システム。 The dehydrogenation system according to claim 4, wherein the spraying unit sprays the raw material in an upward direction or an obliquely upward direction. 前記反応容器で発生した水素を他の物質と分離するための水素抽出部を更に備え、
前記水素抽出部は、水素分離膜を有する、請求項1〜5のいずれかに記載の脱水素システム。
Further provided with a hydrogen extraction unit for separating hydrogen generated in the reaction vessel from other substances,
The dehydrogenation system according to any one of claims 1 to 5, wherein the hydrogen extraction unit has a hydrogen separation membrane.
前記水素抽出部は、前記反応容器から排出された気体を冷却した後に気体と液体とに分離する気液分離器を有し、
前記気液分離器から排出された気体について、水素を他の物質と分離するように、前記水素分離膜は、前記気液分離器に対して気体の流れの下流に配置される、請求項6に記載の脱水素システム。
The hydrogen extractor has a gas-liquid separator that cools the gas discharged from the reaction vessel and then separates the gas into a liquid.
6. The hydrogen separation membrane is arranged downstream of the gas flow with respect to the gas-liquid separator so as to separate hydrogen from other substances in the gas discharged from the gas-liquid separator. Dehydrogenation system described in.
前記反応容器の気体を吸引し、前記水素抽出部へ誘導する吸引ポンプを更に備える、請求項6または7に記載の脱水素システム。 The dehydrogenation system according to claim 6 or 7, further comprising a suction pump that sucks the gas in the reaction vessel and guides it to the hydrogen extraction unit. 前記反応容器と前記水素抽出部とを連通する気体排出管を更に備え、
前記気体排出管は、前記反応容器の気体排出口から斜め方向に延びる勾配部を有する、請求項8に記載の脱水素システム。
Further provided with a gas discharge pipe for communicating the reaction vessel and the hydrogen extraction unit,
The dehydrogenation system according to claim 8, wherein the gas discharge pipe has a slope portion extending in an oblique direction from the gas discharge port of the reaction vessel.
前記筒部は、円筒形状を有し、
前記筒部は、回転可能な状態で前記反応容器を構成する壁に取り付けられる、請求項1〜9のいずれかに記載の脱水素システム。
The tubular portion has a cylindrical shape and has a cylindrical shape.
The dehydrogenation system according to any one of claims 1 to 9, wherein the tubular portion is attached to a wall constituting the reaction vessel in a rotatable state.
第2の反応容器を更に備え、
前記第2の反応容器における前記触媒保持装置の上方から、前記反応容器から排出された前記原料と前記原料から水素が脱離した物質が供給される、請求項1〜10のいずれかに記載の脱水素システム。
Further equipped with a second reaction vessel
The invention according to any one of claims 1 to 10, wherein the raw material discharged from the reaction vessel and a substance dehydrogenated from the raw material are supplied from above the catalyst holding device in the second reaction vessel. Dehydrogenation system.
前記反応容器を構成する壁は、前記触媒保持装置を取り付けする際に、前記触媒保持装置を通すための開口孔を有する、請求項1〜11のいずれかに記載の脱水素システム。 The dehydrogenation system according to any one of claims 1 to 11, wherein the wall constituting the reaction vessel has an opening for passing the catalyst holding device when the catalyst holding device is attached. 電力供給により発熱する抵抗線と、
前記抵抗線の側部を覆う筒部と、
前記筒部の側部の少なくとも一部を覆う触媒被覆部と、
前記筒部と前記触媒被覆部の間に設けられる触媒とを備えた触媒保持装置であって
応容器における前記触媒保持装置の上方から原料が供給され、
前記触媒被覆部は、触媒を通さず、前記原料と、脱水素反応により発生した水素と前記原料から水素が脱離した物質を通す孔を有し、
前記抵抗線の端子の一部が前記反応容器の外側に露出した状態で、前記触媒保持装置は、前記反応容器に保持される、触媒保持装置。
A resistance wire that generates heat due to power supply,
A tubular portion that covers the side portion of the resistance wire and
A catalyst coating portion that covers at least a part of the side portion of the cylinder portion,
A catalyst holding device including a catalyst provided between the cylinder portion and the catalyst coating portion .
Raw material is supplied from above the catalyst retainer device at the anti-reaction container unit,
The catalyst coating portion has holes for passing the raw material, hydrogen generated by the dehydrogenation reaction, and a substance desorbed from the raw material without passing the catalyst.
The catalyst holding device is held in the reaction vessel in a state where a part of the terminal of the resistance wire is exposed to the outside of the reaction vessel.
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