ホーム > 特許ランキング > エア・ウォーター株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023175382
(43)【公開日】2023-12-12
(54)【発明の名称】水分除去方法および水分除去装置
(51)【国際特許分類】
B01D 53/26 20060101AFI20231205BHJP
C01B 3/50 20060101ALI20231205BHJP
C01B 3/56 20060101ALI20231205BHJP
【ＦＩ】
B01D53/26 231
B01D53/26 100
C01B3/50
C01B3/56 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022087803
(22)【出願日】2022-05-30
(71)【出願人】
【識別番号】000126115
【氏名又は名称】エア・ウォーター株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山野 めぐみ
(72)【発明者】
【氏名】シュー シュンカイ
(72)【発明者】
【氏名】末長 純也
【テーマコード（参考）】
4D052
4G140
【Ｆターム（参考）】
4D052AA02
4D052BA00
4D052CD01
4D052DA01
4D052DB01
4D052DB04
4D052EA08
4D052GA01
4D052GA03
4D052GB02
4D052GB08
4D052HA01
4D052HA02
4D052HA03
4G140FA01
4G140FB02
4G140FC02
4G140FC08
4G140FD01
4G140FE01
(57)【要約】 （修正有）
【課題】水素ガスの回収率を低下させることなく、水分を含む水素ガスから水分を除去することができる水分除去方法および水分除去装置を提供すること。
【解決手段】吸着剤が各々充填された一対の吸着塔１０Ａ，１０Ｂを用い、水素ガスと水分を含む対象ガスを一方の吸着塔に供給し、水分を前記吸着剤に吸着させることにより対象ガスから水分を分離する吸着工程と、前記吸着工程後の吸着塔に対し、前記対象ガスの一部を加熱して供給することにより吸着剤から水分を脱着させる加熱再生工程と、前記加熱再生工程後の吸着塔に対し、前記対象ガスの一部を加熱しないで供給することにより吸着剤を吸着可能となる温度まで冷却する冷却工程と、を含む吸着サイクルを各吸着塔においてそれぞれ繰り返し行い、一方の吸着塔で前記吸着工程が行われている間は、他方の吸着塔で前記吸着工程以外の工程を行う、水分除去方法。
【選択図】図１
【解決手段】吸着剤が各々充填された一対の吸着塔１０Ａ，１０Ｂを用い、水素ガスと水分を含む対象ガスを一方の吸着塔に供給し、水分を前記吸着剤に吸着させることにより対象ガスから水分を分離する吸着工程と、前記吸着工程後の吸着塔に対し、前記対象ガスの一部を加熱して供給することにより吸着剤から水分を脱着させる加熱再生工程と、前記加熱再生工程後の吸着塔に対し、前記対象ガスの一部を加熱しないで供給することにより吸着剤を吸着可能となる温度まで冷却する冷却工程と、を含む吸着サイクルを各吸着塔においてそれぞれ繰り返し行い、一方の吸着塔で前記吸着工程が行われている間は、他方の吸着塔で前記吸着工程以外の工程を行う、水分除去方法。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
吸着剤が各々充填された一対の吸着塔を用いて、対象ガスと、第１対象ガスと、第２対象ガスと、を含む混合ガスから水分を除去する水分除去方法であって、
前記対象ガス、前記第１対象ガスおよび前記第２対象ガスは、水素ガスおよび水分を含み、
前記吸着塔に前記混合ガスを供給し、水分を前記吸着剤に吸着させることにより、前記混合ガスから水分を分離する吸着工程と、
前記吸着工程後の前記吸着塔に対し、前記対象ガスの一部を加熱して供給することにより、前記吸着剤から水分を脱着させて、前記第１対象ガスを排出する加熱再生工程と、
前記加熱再生工程後の前記吸着塔に対し、前記対象ガスの一部を加熱しないで供給することにより、前記吸着剤を吸着可能となる温度まで冷却させて、前記第２対象ガスを排出する冷却工程と、
を含む吸着サイクルを、各吸着塔においてそれぞれ繰り返し行い、
一方の吸着塔で前記吸着工程が行われている間は、他方の吸着塔で前記吸着工程以外の工程を行う、水分除去方法。
前記対象ガス、前記第１対象ガスおよび前記第２対象ガスは、水素ガスおよび水分を含み、
前記吸着塔に前記混合ガスを供給し、水分を前記吸着剤に吸着させることにより、前記混合ガスから水分を分離する吸着工程と、
前記吸着工程後の前記吸着塔に対し、前記対象ガスの一部を加熱して供給することにより、前記吸着剤から水分を脱着させて、前記第１対象ガスを排出する加熱再生工程と、
前記加熱再生工程後の前記吸着塔に対し、前記対象ガスの一部を加熱しないで供給することにより、前記吸着剤を吸着可能となる温度まで冷却させて、前記第２対象ガスを排出する冷却工程と、
を含む吸着サイクルを、各吸着塔においてそれぞれ繰り返し行い、
一方の吸着塔で前記吸着工程が行われている間は、他方の吸着塔で前記吸着工程以外の工程を行う、水分除去方法。
【請求項2】
前記対象ガスよりも水分を多く含む原料ガスを凝縮して、前記対象ガスを得る凝縮工程をさらに備える、請求項１に記載の水分除去方法。
【請求項3】
前記対象ガスは、前記原料ガスを圧縮後、冷却し水分を凝縮除去したものである、請求項２に記載の水分除去方法。
【請求項4】
前記原料ガスは、水の電気分解により得られるガスである、請求項２または請求項３に記載の水分除去方法。
【請求項5】
請求項１に記載の水分除去方法に用いられる水分除去装置であって、
前記一対の吸着塔のうち、前記吸着工程を行う一方の吸着塔には、前記混合ガスを供給し、前記吸着工程以外の工程を行う他方の吸着塔には、前記混合ガスを供給しない混合ガス供給手段と、
前記加熱再生工程中の前記吸着塔に、加熱された前記対象ガスを供給する第１導入路と、
前記第１導入路に接続され、前記対象ガスを加熱する加熱手段と、
前記冷却工程中の前記吸着塔に、加熱されていない前記対象ガスを供給する第２導入路と、を備え、
前記第１導入路および前記第２導入路は、前記混合ガス供給手段に接続されている、水分除去装置。
前記一対の吸着塔のうち、前記吸着工程を行う一方の吸着塔には、前記混合ガスを供給し、前記吸着工程以外の工程を行う他方の吸着塔には、前記混合ガスを供給しない混合ガス供給手段と、
前記加熱再生工程中の前記吸着塔に、加熱された前記対象ガスを供給する第１導入路と、
前記第１導入路に接続され、前記対象ガスを加熱する加熱手段と、
前記冷却工程中の前記吸着塔に、加熱されていない前記対象ガスを供給する第２導入路と、を備え、
前記第１導入路および前記第２導入路は、前記混合ガス供給手段に接続されている、水分除去装置。
【請求項6】
前記対象ガスよりも水分を多く含む原料ガスを凝縮して、前記対象ガスを得る凝縮手段をさらに備える、請求項５に記載の水分除去装置。
【請求項7】
前記原料ガスを凝縮する圧縮式冷却器を備える、請求項６に記載の水分除去装置。
【請求項8】
前記原料ガスは、水の電気分解により得られるガスである、請求項６または請求項７に記載の水分除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、水分除去方法および水分除去装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、クリーンエネルギーとして水素ガスが注目されている。水素ガスを発生させる方法としては、水蒸気改質法等が一般的であるが、このような方法では水素ガスの発生と共に二酸化炭素も発生する。脱炭素化の観点から、二酸化炭素を発生しない水素ガスの発生方法が求められる。
【0003】
二酸化炭素を発生しない水素ガスの発生方法としては、例えば、水電解法が挙げられる。しかし、水電解法では、電解セルから発生する水素ガスに多くの水分が含まれ、燃焼させてエネルギー利用する際には、熱効率の観点から除湿処理を実施する必要がある。また、水素ガスに水分が多く含まれていると、配管が詰まる等のハンドリング上の不具合があるとの観点からも、除湿処理を実施する必要がある。例えば、特許文献１（特開２０１９－２３３２８号公報）には、水分を吸着する吸着剤が充填された一対の吸着筒に水素ガスを供給することで、水素ガスから水分を吸着する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１９－２３３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載の方法では、一方の吸着筒で除湿した水素ガスの一部を他方の吸着筒に分配することで、吸着剤の再生に利用している。しかし、このように利用された水素ガスは汚染され、圧力も失っているため、製品として使用することができない。その結果、水素ガスの回収率は低下する。
【0006】
本開示の目的は、水素ガスの回収率を低下させることなく、水分を含む水素ガスから水分を除去することができる水分除去方法および水分除去装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
〔１〕吸着剤が各々充填された一対の吸着塔を用いて、対象ガスと、第１対象ガスと、第２対象ガスと、を含む混合ガスから水分を除去する水分除去方法であって、
前記対象ガス、前記第１対象ガスおよび前記第２対象ガスは、水素ガスおよび水分を含み、
前記吸着塔に前記混合ガスを供給し、水分を前記吸着剤に吸着させることにより、前記混合ガスから水分を分離する吸着工程と、
前記吸着工程後の前記吸着塔に対し、前記対象ガスの一部を加熱して供給することにより、前記吸着剤から水分を脱着させて、前記第１対象ガスを排出する加熱再生工程と、
前記加熱再生工程後の前記吸着塔に対し、前記対象ガスの一部を加熱しないで供給することにより、前記吸着剤を吸着可能となる温度まで冷却させて、前記第２対象ガスを排出する冷却工程と、
を含む吸着サイクルを、各吸着塔においてそれぞれ繰り返し行い、
一方の吸着塔で前記吸着工程が行われている間は、他方の吸着塔で前記吸着工程以外の工程を行う、水分除去方法。
前記対象ガス、前記第１対象ガスおよび前記第２対象ガスは、水素ガスおよび水分を含み、
前記吸着塔に前記混合ガスを供給し、水分を前記吸着剤に吸着させることにより、前記混合ガスから水分を分離する吸着工程と、
前記吸着工程後の前記吸着塔に対し、前記対象ガスの一部を加熱して供給することにより、前記吸着剤から水分を脱着させて、前記第１対象ガスを排出する加熱再生工程と、
前記加熱再生工程後の前記吸着塔に対し、前記対象ガスの一部を加熱しないで供給することにより、前記吸着剤を吸着可能となる温度まで冷却させて、前記第２対象ガスを排出する冷却工程と、
を含む吸着サイクルを、各吸着塔においてそれぞれ繰り返し行い、
一方の吸着塔で前記吸着工程が行われている間は、他方の吸着塔で前記吸着工程以外の工程を行う、水分除去方法。
【0008】
〔２〕前記対象ガスよりも水分を多く含む原料ガスを凝縮して、前記対象ガスを得る凝縮工程をさらに備える、〔１〕に記載の水分除去方法。
【0009】
〔３〕前記対象ガスは、前記原料ガスを圧縮後、冷却し水分を凝縮除去したものである、〔２〕に記載の水分除去方法。
【0010】
〔４〕前記原料ガスは、水の電気分解により得られるガスである、〔２〕または〔３〕に記載の水分除去方法。
【0011】
〔５〕〔１〕から〔４〕のいずれか１項に記載の水分除去方法に用いられる水分除去装置であって、
前記一対の吸着塔のうち、前記吸着工程を行う一方の吸着塔には、前記混合ガスを供給し、前記吸着工程以外の工程を行う他方の吸着塔には、前記混合ガスを供給しない混合ガス供給手段と、
前記加熱再生工程中の前記吸着塔に、加熱された前記対象ガスを供給する第１導入路と、
前記第１導入路に接続され、前記対象ガスを加熱する加熱手段と、
前記冷却工程中の前記吸着塔に、加熱されていない前記対象ガスを供給する第２導入路と、を備え、
前記第１導入路および前記第２導入路は、前記混合ガス供給手段に接続されている、水分除去装置。
前記一対の吸着塔のうち、前記吸着工程を行う一方の吸着塔には、前記混合ガスを供給し、前記吸着工程以外の工程を行う他方の吸着塔には、前記混合ガスを供給しない混合ガス供給手段と、
前記加熱再生工程中の前記吸着塔に、加熱された前記対象ガスを供給する第１導入路と、
前記第１導入路に接続され、前記対象ガスを加熱する加熱手段と、
前記冷却工程中の前記吸着塔に、加熱されていない前記対象ガスを供給する第２導入路と、を備え、
前記第１導入路および前記第２導入路は、前記混合ガス供給手段に接続されている、水分除去装置。
【0012】
〔６〕前記対象ガスよりも水分を多く含む原料ガスを凝縮して、前記対象ガスを得る凝縮手段をさらに備える、〔５〕に記載の水分除去装置。
【0013】
〔７〕前記原料ガスを凝縮する圧縮式冷却器を備える、〔６〕に記載の水分除去装置。
【0014】
〔８〕前記原料ガスは、水の電気分解により得られるガスである、〔６〕または〔７〕に記載の水分除去装置。
【発明の効果】
【0015】
本開示によれば、水素ガスの回収率を低下させることなく、水分を含む水素ガスから水分を除去することができる水分除去方法および水分除去装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本開示の実施形態が説明される。ただし以下の説明は特許請求の範囲を限定するものではない。
【0018】
［実施形態１］
＜水分除去装置＞
図１を参照して、本実施形態の水分除去装置１は、水分を吸着する吸着剤が各々充填された第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂの２塔を少なくとも用いて、温度スイング吸着法により、対象ガスと、第１対象ガスと、第２対象ガスと、を含む混合ガスから水分を除去する装置である。対象ガス、第１対象ガスおよび第２対象ガスは、水素ガスおよび水分を含む。水分除去装置１は、一対の吸着塔のうち、吸着工程を行う一方の吸着塔には、混合ガスを供給し、吸着工程以外の工程を行う他方の吸着塔には、混合ガスを供給しない混合ガス供給手段２２（混合ガス供給路２２Ａ、２２Ｂ）と、加熱再生工程中の吸着塔に、加熱された対象ガスを供給する第１導入路２３と、第１導入路２３に接続され、対象ガスを加熱する加熱手段１３と、冷却工程中の吸着塔に、加熱されていない対象ガスを供給する第２導入路２４と、を備える。また、第１導入路２３および第２導入路２４は、混合ガス供給手段２２に接続されている。
＜水分除去装置＞
図１を参照して、本実施形態の水分除去装置１は、水分を吸着する吸着剤が各々充填された第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂの２塔を少なくとも用いて、温度スイング吸着法により、対象ガスと、第１対象ガスと、第２対象ガスと、を含む混合ガスから水分を除去する装置である。対象ガス、第１対象ガスおよび第２対象ガスは、水素ガスおよび水分を含む。水分除去装置１は、一対の吸着塔のうち、吸着工程を行う一方の吸着塔には、混合ガスを供給し、吸着工程以外の工程を行う他方の吸着塔には、混合ガスを供給しない混合ガス供給手段２２（混合ガス供給路２２Ａ、２２Ｂ）と、加熱再生工程中の吸着塔に、加熱された対象ガスを供給する第１導入路２３と、第１導入路２３に接続され、対象ガスを加熱する加熱手段１３と、冷却工程中の吸着塔に、加熱されていない対象ガスを供給する第２導入路２４と、を備える。また、第１導入路２３および第２導入路２４は、混合ガス供給手段２２に接続されている。
【0019】
以下、実施形態１に係る水分除去装置について説明する。なお、本実施形態では２塔の吸着塔を用いて水分を除去する装置および方法を説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、３塔以上の吸着塔を用いてもよい。
【0020】
本実施形態において、「対象ガス」とは、少なくとも水素ガスと、水分と、を含むガスを示す。対象ガス中に含まれる水分の濃度は、８．０体積％以下であることが好ましく、２．０体積％以下であることがより好ましい。対象ガスとしては、例えば、二酸化炭素を発生しない水素ガスの発生方法である水電解法により発生したガスが挙げられる。
【0021】
本実施形態において、「第１対象ガス」とは、少なくとも水素ガスと、水分と、を含み、加熱再生工程において使用した後の対象ガスを示す。具体的には、図１に示す水分除去装置１において、第１対象ガスは、対象ガス分岐路２１から第１導入路２３を通り、加熱手段１３によって加熱され、吸着塔（第１吸着塔１０Ａまたは第２吸着塔１０Ｂ）を通り、混合ガス供給手段２２に供給される。
【0022】
本実施形態において、「第２対象ガス」とは、少なくとも水素ガスと、水分と、を含み、冷却工程において使用した後の対象ガスを示す。具体的には、図１に示す水分除去装置１において、第２対象ガスは、対象ガス分岐路２１から第２導入路２４を通り、吸着塔（第１吸着塔１０Ａまたは第２吸着塔１０Ｂ）を通り、混合ガス供給手段２２に供給される。
【0023】
本実施形態において、「混合ガス」とは、対象ガスと、第１対象ガスと、第２対象ガスと、を含むガスを示す。混合ガスは、実質的に対象ガスと、第１対象ガスと、第２対象ガスと、からなる。
【0024】
吸着剤は、水分を吸着可能であり、加熱されることで吸着した水分が放出されて水分吸着性能が回復する再生可能な吸着剤である。このような吸着剤としては、例えば、合成ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナ等が挙げられる。
【0025】
対象ガスの供給路として、対象ガス供給路２０および対象ガス分岐路２１が設けられている。対象ガス分岐路２１は、さらに第１導入路２３および第２導入路２４に分岐する。
【0026】
対象ガス供給路２０は、混合ガス供給路２２に連通している。対象ガス供給路２０には、弁体１８が設けられており、対象ガスが弁体１８を通過する際に圧力を損失させることで、第１対象ガスと、第２対象ガスと、円滑に合流することができる。
【0027】
混合ガス供給路２２には、混合ガス冷却器１１および混合ガス気液分離器１２が設けられている。混合ガス冷却器１１は、混合ガスを冷却し、温度を調整する機能を有する。混合ガス気液分離器１２は、混合ガス中に含まれている水素ガスと液体となった水分の混合流体を、凝縮した水分を捕集分離することにより気液分離する機能を有する。
【0028】
第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂの塔底部には、混合ガス供給手段２２としての混合ガス供給路２２Ａ、２２Ｂがそれぞれ連通されている。混合ガス供給路２２Ａ、２２Ｂには、それぞれ開閉弁１０１Ａ、１０１Ｂが設けられており、これらを開閉制御することにより、第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂへの混合ガスの供給とその停止を制御する。なお、混合ガス供給路２２Ａ、２２Ｂは、混合ガス供給路２２から分流したものである。
【0029】
また、第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂの塔頂部には、精製された水素ガス（以下、「製品ガス」とも称する。）を排出するための製品ガス排出路２５Ａ、２５Ｂがそれぞれ連通している。製品ガス排出路２５Ａ、２５Ｂには、それぞれ開閉弁１０６Ａ、１０６Ｂが設けられており、これらを開閉制御することにより、第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂから製品ガスの排出とその停止を制御する。なお、製品ガス排出路２５Ａ、２５Ｂは製品ガス排出路２５に合流するように連通されている。
【0030】
第１導入路２３および第２導入路２４には、それぞれ開閉弁１００、１０２Ａが設けられており、これらを開閉制御することにより、対象ガス分岐路２１から対象ガスの排出とその停止を制御する。
【0031】
第１導入路２３には、加熱手段１３が設けられている。加熱手段１３は、対象ガスを加熱する機能を有する。加熱手段１３としては、特に限定されず、例えば、ガスヒーターが挙げられる。ガスヒーターとしては、例えば、電気式ステンレスシーズヒーター、蒸気式ヒーター等を使用することができる。
【0032】
第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂの塔頂部には、加熱された対象ガスを供給するための第１導入路２３Ａ、２３Ｂがそれぞれ連通されている。第１導入路２３Ａ、２３Ｂには、それぞれ開閉弁１０４Ａ、１０４Ｂが設けられており、これらを開閉制御することにより、第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂへの加熱された対象ガスの供給とその停止を制御する。なお、第１導入路２３Ａ、２３Ｂは、第１導入路２３から分流したものである。
【0033】
第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂの塔底部には、吸着剤の加熱再生に使用された第１対象ガスを排出するための第１対象ガス排出路２６Ａ、２６Ｂがそれぞれ連通されている。第１対象ガス排出路２６Ａ、２６Ｂには、それぞれ開閉弁１０３Ａ、１０３Ｂが設けられており、これらを開閉制御することにより、第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂから第１対象ガスの排出とその停止を制御する。なお、第１対象ガス排出路２６Ａ、２６Ｂは第１対象ガス排出路２６に合流するように連通されている。
【0034】
第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂの塔底部には、加熱されていない対象ガスを供給するための第２導入路２４Ａ、２４Ｂがそれぞれ連通されている。第２導入路２４Ａ、２４Ｂには、それぞれ開閉弁１０３Ａ、１０３Ｂが設けられており、これらを開閉制御することにより、第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂへの加熱されていない対象ガスの供給とその停止を制御する。なお、第２導入路２４Ａ、２４Ｂは、第２導入路２４から分流したものである。
【0035】
第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂの塔頂部には、吸着剤の冷却に使用された第２対象ガスを排出するための第２対象ガス排出路２７Ａ、２７Ｂがそれぞれ連通されている。第２対象ガス排出路２７Ａ、２７Ｂには、それぞれ開閉弁１０５Ａ、１０５Ｂが設けられており、これらを開閉制御することにより、第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂから第２対象ガスの排出とその停止を制御する。なお、第２対象ガス排出路２７Ａ、２７Ｂは第２対象ガス排出路２７に合流するように連通されている。
【0036】
第１対象ガス排出路２６および第２対象ガス排出路２７は、混合ガス供給路２２に合流するように連通している。
【0037】
＜水分除去方法＞
本実施形態の水分除去方法は、水分を吸着する吸着剤が各々充填された第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂの２塔を少なくとも用いて、温度スイング吸着法により、対象ガスと、第１対象ガスと、第２対象ガスと、を含む混合ガスから水分を除去する方法である。対象ガス、第１対象ガスおよび第２対象ガスは、水素ガスおよび水分を含む。水分除去方法は、吸着塔に混合ガスを供給し、水分を吸着剤に吸着させることにより、混合ガスから水分を分離する吸着工程と、吸着工程後の吸着塔に対し、対象ガスの一部を加熱して供給することにより、吸着剤から水分を脱着させて、第１対象ガスを排出する加熱再生工程と、加熱再生工程後の吸着塔に対し、対象ガスの一部を加熱しないで供給することにより、吸着剤を吸着可能となる温度まで冷却させて、第２対象ガスを排出する冷却工程と、を含む吸着サイクルを、各吸着塔においてそれぞれ繰り返し行う。また、一方の吸着塔で吸着工程が行われている間は、他方の吸着塔で吸着工程以外の工程を行う。
以下、本実施形態の水分除去方法について説明する。
本実施形態の水分除去方法は、水分を吸着する吸着剤が各々充填された第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂの２塔を少なくとも用いて、温度スイング吸着法により、対象ガスと、第１対象ガスと、第２対象ガスと、を含む混合ガスから水分を除去する方法である。対象ガス、第１対象ガスおよび第２対象ガスは、水素ガスおよび水分を含む。水分除去方法は、吸着塔に混合ガスを供給し、水分を吸着剤に吸着させることにより、混合ガスから水分を分離する吸着工程と、吸着工程後の吸着塔に対し、対象ガスの一部を加熱して供給することにより、吸着剤から水分を脱着させて、第１対象ガスを排出する加熱再生工程と、加熱再生工程後の吸着塔に対し、対象ガスの一部を加熱しないで供給することにより、吸着剤を吸着可能となる温度まで冷却させて、第２対象ガスを排出する冷却工程と、を含む吸着サイクルを、各吸着塔においてそれぞれ繰り返し行う。また、一方の吸着塔で吸着工程が行われている間は、他方の吸着塔で吸着工程以外の工程を行う。
以下、本実施形態の水分除去方法について説明する。
【0038】
本実施形態の水分除去方法は、温度スイング吸着法により実施されるものであり、各吸着塔においては、（１）吸着工程、（２）加熱再生工程、（３）冷却工程、の吸着サイクルを順次繰り返す。また、一方の吸着塔で吸着工程が行われている間は、他方の吸着塔で加熱再生工程および冷却工程が行われ、このような切り換えを行いながら、２つの吸着塔を稼働させることにより、連続的かつ効率的に水分の除去を可能にしている。
【0039】
（吸着工程）
吸着工程とは、吸着塔に混合ガスを供給し、水分を吸着剤に吸着させることにより、混合ガスから水分を分離する工程である。
吸着工程とは、吸着塔に混合ガスを供給し、水分を吸着剤に吸着させることにより、混合ガスから水分を分離する工程である。
【0040】
図１に示す水分除去装置１において、混合ガスからの水分の分離は、内部に吸着剤が充填された第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂにおいて実施される。混合ガスを各吸着塔の塔底部から導入し、吸着剤に接触させることにより水分のみを吸着させる。
【0041】
供給する混合ガスの流量は、水分除去装置１の規模によって適宜設定される。また、供給する混合ガスの温度は、混合ガス冷却器１１によって調整され、例えば、１５℃以下となるように調整される。さらに、冷却により凝縮した水分は、混合ガス気液分離器１２によって除去される。また、本工程の実施期間は特に限定されない。
【0042】
（加熱再生工程）
加熱再生工程とは、吸着工程後の吸着塔に対し、対象ガスの一部を加熱して供給することにより、吸着剤から水分を脱着させて、第１対象ガスを排出する工程である。換言すると、加熱再生工程は、吸着塔内に充填された吸着剤を再使用可能な状態にする工程である。
加熱再生工程とは、吸着工程後の吸着塔に対し、対象ガスの一部を加熱して供給することにより、吸着剤から水分を脱着させて、第１対象ガスを排出する工程である。換言すると、加熱再生工程は、吸着塔内に充填された吸着剤を再使用可能な状態にする工程である。
【0043】
具体的には、対象ガス分岐路２１から第１導入路２３に供給されてきた対象ガスは、加熱手段１３によって加熱され、吸着塔内に充填された吸着剤に接触させることにより、吸着剤に吸着している水分を脱着させる。本工程により、吸着剤は再生される。
【0044】
また、本工程により排出される第１対象ガスは、加熱されているものの、実質的に対象ガスである。したがって、第１対象ガスは、冷却することで吸着工程に利用することができ、水素ガスの回収率を向上させることができる。
【0045】
対象ガス供給路２０に供給される対象ガスと対象ガス分岐路２１に供給される対象ガスとの割合は、水分除去装置１の規模によって適宜設定される。対象ガス分岐路２１に供給される対象ガスの割合は、例えば、５％以上５０％以下である。本割合は、後述する冷却工程においても同様である。
【0046】
本工程での吸着剤に対する加熱は、水分が気化する温度になるまで行われる。加熱手段１３による対象ガスの加熱温度は、１７０℃以上であることが好ましい。また、本工程の実施期間は特に限定されないが、吸着工程の実施期間と、本工程および冷却工程の実施期間とが略同一期間となるように調整すればよい。
【0047】
（冷却工程）
冷却工程とは、加熱再生工程後の吸着塔に対し、対象ガスの一部を加熱しないで供給することにより、吸着剤を吸着可能となる温度まで冷却させて、第２対象ガスを排出する工程である。
冷却工程とは、加熱再生工程後の吸着塔に対し、対象ガスの一部を加熱しないで供給することにより、吸着剤を吸着可能となる温度まで冷却させて、第２対象ガスを排出する工程である。
【0048】
具体的には、対象ガス分岐路２１から第２導入路２４に供給されてきた対象ガスを吸着塔内に充填された吸着剤に接触させることにより、吸着剤を冷却させる。本工程により、吸着剤は水分の吸着が可能となる。
【0049】
また、本工程により排出される第２対象ガスは、加熱された吸着塔を通過しているため、温度は上昇しているものの、実質的に対象ガスである。したがって、第２対象ガスは、冷却することで吸着工程に利用することができる。
【0050】
本工程での吸着剤に対する冷却は、例えば、４０℃以下としてもよい。また、本工程の実施期間は特に限定されないが、吸着工程の実施期間と、本工程および加熱再生工程の実施期間とが略同一期間となるように調整すればよい。
【0051】
以上の吸着サイクルにより水分が除去された製品ガスは、原料である対象ガス中の水素ガスを系外に排出することなく回収することができるため、水素ガスの回収率を向上させることができる。
【0052】
以上の吸着サイクルにおける各工程と上述の水分除去装置１の動作とを併せて、図２～６を参照しながらさらに以下に説明する。図２に示すように、第１吸着塔１０Ａおよび第２吸着塔１０Ｂは、ステップ１～４の各段階で上記の各工程のいずれかを行う。
【0053】
（ステップ１）
図２および図３に示すように、ステップ１の第１吸着塔１０Ａにおいては、吸着工程が行われる。すなわち、開閉弁１０１Ａは開弁され、混合ガス供給路２２、２２Ａから第１吸着塔１０Ａの塔底部に対し混合ガスが供給される。混合ガスは、第１吸着塔１０Ａ内で水分が吸着剤により吸着分離されることにより、製品ガスとなる。製品ガスは、塔頂部から製品ガス排出路２５、２５Ａを介して排出される。なお、製品ガス排出路２５Ａにおける開閉弁１０６Ａは開弁されている。
図２および図３に示すように、ステップ１の第１吸着塔１０Ａにおいては、吸着工程が行われる。すなわち、開閉弁１０１Ａは開弁され、混合ガス供給路２２、２２Ａから第１吸着塔１０Ａの塔底部に対し混合ガスが供給される。混合ガスは、第１吸着塔１０Ａ内で水分が吸着剤により吸着分離されることにより、製品ガスとなる。製品ガスは、塔頂部から製品ガス排出路２５、２５Ａを介して排出される。なお、製品ガス排出路２５Ａにおける開閉弁１０６Ａは開弁されている。
【0054】
一方、第２吸着塔１０Ｂにおいては、加熱再生工程が行われる。すなわち、開閉弁１００が開弁され、対象ガスが第１導入路２３に供給される。また、加熱手段１３を駆動させ、対象ガスの加熱を行う。開閉弁１０４Ｂが開弁され、加熱された対象ガスが第２吸着塔１０Ｂ内の吸着剤に接触すると、吸着剤の温度が上昇し、水分の脱着が行われる。第２吸着塔１０Ｂを通過した加熱された対象ガス、すなわち、第１対象ガスは、塔底部から第１対象ガス排出路２６、２６Ｂを介して混合ガス供給路２２に供給される。なお、第１対象ガス排出路２６Ｂにおける開閉弁１０２Ｂ、１０３Ｂは開弁されている。第２吸着塔１０Ｂの塔底部における温度が設定温度に到達すると、開閉弁１００、１０４Ｂを閉じ、加熱手段１３を停止する。これにより、加熱再生工程が終了する。なお、対象ガスの加熱温度は、１７０℃以上であることが好ましい。
【0055】
【0056】
一方、第２吸着塔１０Ｂにおいては、冷却工程が行われる。すなわち、開閉弁１０２Ａが開弁され、対象ガスが第２導入路２４に供給される。開閉弁１０３Ｂが開弁され、加熱されていない対象ガスが第２吸着塔１０Ｂ内の吸着剤に接触すると、吸着剤の温度が下降し、吸着剤が再生する。第２吸着塔１０Ｂを通過した加熱されていない対象ガス、すなわち、第２対象ガスは、塔頂部から第２対象ガス排出路２７、２７Ｂ介して混合ガス供給路２２に供給される。なお、第２対象ガス排出路２７Ｂにおける開閉弁１０５Ｂは開弁されている。第２吸着塔１０Ｂの塔頂部における温度が設定温度に到達すると、開閉弁１０１Ａ、１０３Ｂを閉じ、冷却工程が終了する。
【0057】
（ステップ３～４）
図２に示すように、ステップ３～４においては、第１吸着塔１０Ａと第２吸着塔１０Ｂにおいて吸着サイクルが切り替わる。すなわち、ステップ３の終了と共に、第１吸着塔１０Ａにおける吸着工程が終了し、第２吸着塔１０Ｂにおいて吸着工程が開始される。ステップ３～４における水素除去装置１の詳細な動作については、図５～６に示す通りであり、ステップ１～２と同様の操作を、第１吸着塔１０Ａと第２吸着塔１０Ｂにおいて逆にして行う。したがって、詳細は省略する。
図２に示すように、ステップ３～４においては、第１吸着塔１０Ａと第２吸着塔１０Ｂにおいて吸着サイクルが切り替わる。すなわち、ステップ３の終了と共に、第１吸着塔１０Ａにおける吸着工程が終了し、第２吸着塔１０Ｂにおいて吸着工程が開始される。ステップ３～４における水素除去装置１の詳細な動作については、図５～６に示す通りであり、ステップ１～２と同様の操作を、第１吸着塔１０Ａと第２吸着塔１０Ｂにおいて逆にして行う。したがって、詳細は省略する。
【0058】
（ガス流れ）
図３～６に示すように、本実施形態においては、後述する実施形態３とは異なり、加熱再生工程におけるガスの流れと、冷却工程におけるガスの流れとは、逆向きである。すなわち、加熱再生工程における加熱した対象ガスは、吸着塔の塔頂部から供給され、冷却工程における加熱していない対象ガスは、吸着塔の塔底部から供給される。このようなガスの流れとすることで、製品ガスの出口側である吸着塔の塔頂部を高温に保つことができ、吸着剤の再生が促進される。また、対象ガスの入口側である吸着塔の塔底部に水分が多く付着しているため、吸着塔の外部に水分が追い出され易くなる。
図３～６に示すように、本実施形態においては、後述する実施形態３とは異なり、加熱再生工程におけるガスの流れと、冷却工程におけるガスの流れとは、逆向きである。すなわち、加熱再生工程における加熱した対象ガスは、吸着塔の塔頂部から供給され、冷却工程における加熱していない対象ガスは、吸着塔の塔底部から供給される。このようなガスの流れとすることで、製品ガスの出口側である吸着塔の塔頂部を高温に保つことができ、吸着剤の再生が促進される。また、対象ガスの入口側である吸着塔の塔底部に水分が多く付着しているため、吸着塔の外部に水分が追い出され易くなる。
【0059】
［実施形態２］
＜水分除去装置＞
図７を参照して、本実施形態の水分除去装置２は、原料ガスから対象ガスを製造する対象ガス製造装置３（原料ガス凝縮手段）をさらに備える点で、実施形態１の水分除去装置とは異なる。以下、対象ガス製造装置３について説明する。なお、実施形態１に係る水分除去装置１と同様の機能を有する構成要素については、説明を省略する。
＜水分除去装置＞
図７を参照して、本実施形態の水分除去装置２は、原料ガスから対象ガスを製造する対象ガス製造装置３（原料ガス凝縮手段）をさらに備える点で、実施形態１の水分除去装置とは異なる。以下、対象ガス製造装置３について説明する。なお、実施形態１に係る水分除去装置１と同様の機能を有する構成要素については、説明を省略する。
【0060】
本実施形態において、「原料ガス」とは、少なくとも水素ガスと、水分と、を含むガスを示す。原料ガス中に含まれる水分の濃度は、対象ガス中に含まれる水分の濃度よりも大きければ特に制限はない。原料ガスとしては、例えば、二酸化炭素を発生しない水素ガスの発生方法である水電解法により発生したガスが挙げられる。
【0061】
対象ガス製造装置３には、原料ガスタンク１４、原料ガス圧縮機１５、原料ガス圧縮機後段冷却器１６および原料ガス吐出気液分離器１７が設けられている。原料ガスタンク１４は、原料ガス圧縮機１５にて圧縮する前の原料ガスから水分を除去する機能を有する。原料ガス圧縮機１５は、原料ガスタンク１４を通過した原料ガスを圧縮する機能を有する。原料ガス圧縮機後段冷却器１６は、原料ガスを冷却し、熱を取り除くと同時に、水分を凝縮させる機能を有する。原料ガス吐出気液分離器１７は、原料ガス中に含まれている水素ガスと液体となった水分の混合流体を、凝縮した水分を捕集分離することにより気液分離する機能を有する。なお、原料ガス圧縮機１５の保護の観点から、対象ガス製造装置３に導入される原料ガスは、常温付近であることが好ましい。
【0062】
なお、対象ガス製造装置３は、原料ガス凝縮手段として原料ガス圧縮機後段冷却器１６および原料ガス吐出気液分離器１７を設けていればよく、原料ガスタンク１４および原料ガス圧縮機１５は必ずしも設けられていなくてもよい。原料ガスタンク１４および原料ガス圧縮機１５を設けることで、原料ガス中の水分の凝縮および除去がし易くなり、また、原料ガスの体積を低下させることで水分除去装置１がコンパクトになる。
【0063】
＜水分除去方法＞
本実施形態の水分除去方法は、原料ガスを圧縮後、冷却し水分を凝縮除去して、対象ガスを得る凝縮工程をさらに備える点で実施形態１の水分除去方法とは異なる。以下、凝縮工程について説明する。なお、実施形態１に係る水分除去方法と同様の説明は省略する。
本実施形態の水分除去方法は、原料ガスを圧縮後、冷却し水分を凝縮除去して、対象ガスを得る凝縮工程をさらに備える点で実施形態１の水分除去方法とは異なる。以下、凝縮工程について説明する。なお、実施形態１に係る水分除去方法と同様の説明は省略する。
【0064】
（凝縮工程）
凝縮工程とは、原料ガスを圧縮後、冷却し水分を凝縮除去することで、対象ガスを製造する工程である。
凝縮工程とは、原料ガスを圧縮後、冷却し水分を凝縮除去することで、対象ガスを製造する工程である。
【0065】
図７に示す対象ガス製造装置３において、原料ガス圧縮機後段冷却器１６により原料ガスを冷却し、熱を取り除くと同時に、水分を凝縮させる。冷却により凝縮した水分は、原料ガス吐出気液分離器１７によって除去される。冷却温度は、適宜設定されるが、例えば、４０℃以下に冷却することが好ましい。
【0066】
（圧縮工程）
本実施形態の水分除去方法は、凝縮工程前に圧縮工程を備えていてもよい。圧縮工程とは、原料ガスを圧縮する工程である。
本実施形態の水分除去方法は、凝縮工程前に圧縮工程を備えていてもよい。圧縮工程とは、原料ガスを圧縮する工程である。
【0067】
図７に示す対象ガス製造装置３において、原料ガス圧縮機１５により原料ガスを圧縮する。圧縮は、例えば、０．０１ＭＰａＧ程度の原料ガスを、例えば、０．５ＭＰａＧ以上０．８ＭＰａＧ以下に圧縮してもよい。
【0068】
［実施形態３］
＜水分除去方法＞
本実施形態の水分除去方法は、ガス流れの点で実施形態１の水分除去方法とは異なる。以下、本実施形態における実施形態１との相違点を、図２および８～１２を参照しながら説明する。なお、図８に示す本実施形態の水分除去装置の構成に関しては、図１に示す実施形態１の水分除去装置と同様であるため、説明を省略する。
＜水分除去方法＞
本実施形態の水分除去方法は、ガス流れの点で実施形態１の水分除去方法とは異なる。以下、本実施形態における実施形態１との相違点を、図２および８～１２を参照しながら説明する。なお、図８に示す本実施形態の水分除去装置の構成に関しては、図１に示す実施形態１の水分除去装置と同様であるため、説明を省略する。
【0069】
（ステップ１）
図２および図９に示すように、ステップ１の第１吸着塔１０Ａにおいては、吸着工程が行われる。すなわち、開閉弁１１０Ａは開弁され、混合ガス供給路２２、２２Ａから第１吸着塔１０Ａの塔底部に対し混合ガスが供給される。混合ガスは、第１吸着塔１０Ａ内で水分が吸着剤により吸着分離されることにより、製品ガスとなる。製品ガスは、塔頂部から製品ガス排出路２５、２５Ａを介して排出される。なお、製品ガス排出路２５Ａにおける開閉弁１１３Ａは開弁されている。
図２および図９に示すように、ステップ１の第１吸着塔１０Ａにおいては、吸着工程が行われる。すなわち、開閉弁１１０Ａは開弁され、混合ガス供給路２２、２２Ａから第１吸着塔１０Ａの塔底部に対し混合ガスが供給される。混合ガスは、第１吸着塔１０Ａ内で水分が吸着剤により吸着分離されることにより、製品ガスとなる。製品ガスは、塔頂部から製品ガス排出路２５、２５Ａを介して排出される。なお、製品ガス排出路２５Ａにおける開閉弁１１３Ａは開弁されている。
【0070】
一方、第２吸着塔１０Ｂにおいては、加熱再生工程が行われる。すなわち、開閉弁１１１Ｂが開弁され、対象ガスが第１導入路２３に供給される。また、加熱手段１３を駆動させ、対象ガスの加熱を行う。加熱された対象ガスが第２吸着塔１０Ｂ内の吸着剤に接触すると、吸着剤の温度が上昇し、水分の脱着が行われる。第２吸着塔１０Ｂを通過した加熱された対象ガス、すなわち、第１対象ガスは、塔頂部から第１対象ガス排出路２６、２６Ｂを介して混合ガス供給路２２に供給される。なお、第１対象ガス排出路２６Ｂにおける開閉弁１１２Ｂは開弁されている。第２吸着塔１０Ｂの塔頂部における温度が設定温度に到達すると、開閉弁１００、１１１Ｂを閉じ、加熱手段１３を停止する。これにより、加熱再生工程が終了する。なお、対象ガスの加熱温度は、１７０℃以上であることが好ましい。
【0071】
【0072】
一方、第２吸着塔１０Ｂにおいては、冷却工程が行われる。すなわち、開閉弁１１１Ｂが開弁され、対象ガスが第２導入路２４に供給される。加熱されていない対象ガスが第２吸着塔１０Ｂ内の吸着剤に接触すると、吸着剤の温度が下降し、吸着剤が再生する。第２吸着塔１０Ｂを通過した加熱されていない対象ガス、すなわち、第２対象ガスは、塔頂部から第２対象ガス排出路２７、２７Ｂ介して混合ガス供給路２２に供給される。なお、第２対象ガス排出路２７Ｂにおける開閉弁１１２Ｂは開弁されている。第２吸着塔１０Ｂの塔頂部における温度が設定温度に到達すると、開閉弁１００、１１１Ｂを閉じ、冷却工程が終了する。
【0073】
（ステップ３～４）
図２に示すように、ステップ３～４においては、第１吸着塔１０Ａと第２吸着塔１０Ｂにおいて吸着サイクルが切り替わる。すなわち、ステップ３の終了と共に、第１吸着塔１０Ａにおける吸着工程が終了し、第２吸着塔１０Ｂにおいて吸着工程が開始される。ステップ３～４における水素除去装置１の詳細な動作については、図１１～１２に示す通りであり、ステップ１～２と同様の操作を、第１吸着塔１０Ａと第２吸着塔１０Ｂにおいて逆にして行う。したがって、詳細は省略する。
図２に示すように、ステップ３～４においては、第１吸着塔１０Ａと第２吸着塔１０Ｂにおいて吸着サイクルが切り替わる。すなわち、ステップ３の終了と共に、第１吸着塔１０Ａにおける吸着工程が終了し、第２吸着塔１０Ｂにおいて吸着工程が開始される。ステップ３～４における水素除去装置１の詳細な動作については、図１１～１２に示す通りであり、ステップ１～２と同様の操作を、第１吸着塔１０Ａと第２吸着塔１０Ｂにおいて逆にして行う。したがって、詳細は省略する。
【0074】
（ガス流れ）
図９～１２に示すように、本実施形態においては、上述の実施形態１とは異なり、加熱再生工程におけるガスの流れと、冷却工程におけるガスの流れとは、順向きである。すなわち、加熱再生工程における加熱した対象ガスおよび冷却工程における加熱していない対象ガスは、吸着塔の塔底部から供給される。
図９～１２に示すように、本実施形態においては、上述の実施形態１とは異なり、加熱再生工程におけるガスの流れと、冷却工程におけるガスの流れとは、順向きである。すなわち、加熱再生工程における加熱した対象ガスおよび冷却工程における加熱していない対象ガスは、吸着塔の塔底部から供給される。
【0075】
［実施形態４］
本実施形態の水分除去装置は、実施形態２と同様に、原料ガスから対象ガスを製造する対象ガス製造装置３をさらに備える点で、実施形態３の水分除去装置とは異なる。なお、本実施形態の対象ガス製造装置３は、実施形態２の対象ガス製造装置３と同様の機能を有するため、説明を省略する。
本実施形態の水分除去装置は、実施形態２と同様に、原料ガスから対象ガスを製造する対象ガス製造装置３をさらに備える点で、実施形態３の水分除去装置とは異なる。なお、本実施形態の対象ガス製造装置３は、実施形態２の対象ガス製造装置３と同様の機能を有するため、説明を省略する。
【0076】
また、本実施形態の水分除去方法は、実施形態２と同様に、原料ガスを凝縮して、対象ガスを得る凝縮工程をさらに備える点で実施形態３の水分除去方法とは異なる。なお、凝縮工程は、実施形態２の凝縮工程と同様の工程であるため、説明を省略する。
【実施例0077】
以下、実施例が説明される。ただし以下の例は、特許請求の範囲を限定するものではない。
【0078】
＜実施例１＞
図７に示す水分除去装置２を用いて、原料ガスからの対象ガスの製造および図２～６に示す吸着サイクルを繰り返すことにより、原料ガスおよび対象ガスからの水分の除去および製品ガスの精製のシミュレーションを行った。
図７に示す水分除去装置２を用いて、原料ガスからの対象ガスの製造および図２～６に示す吸着サイクルを繰り返すことにより、原料ガスおよび対象ガスからの水分の除去および製品ガスの精製のシミュレーションを行った。
【0079】
原料ガスとしては、水電解法により発生した、水分を含む水素ガスを使用した。図７に示す対象ガス製造装置３により、原料ガスから水分を圧縮および凝集することで、対象ガスを製造した。具体的には、原料ガスは、０．０１ＭＰａＧ、４０℃で原料ガスタンク１４に供給後、原料ガス圧縮機１５にて０．５ＭＰａＧまで圧縮された。圧縮された原料ガスは、原料ガス圧縮機後段冷却器１６にて２０℃以下に冷却され、水分が凝縮された。凝縮された水分は、原料ガス吐出気液分離器１７によって除去され、対象ガスを得た。対象ガスは、水分を約２体積％含んでいた。
【0080】
次に、図７に示す水分除去装置２により、対象ガスから水分を除去することで、製品ガスを精製した。吸着剤としては、ゼオライトを使用した。吸着サイクルの各工程の条件は、以下のように設定した。吸着サイクル時間（１サイクル）は、１２時間とした。
【0081】
（吸着工程）
吸着時間 ：１２時間
流量 ：５０Ｎｍ３／ｈ
塔内圧力 ：０．８ＭＰａＧ
対象ガス温度：２０℃
吸着時間 ：１２時間
流量 ：５０Ｎｍ３／ｈ
塔内圧力 ：０．８ＭＰａＧ
対象ガス温度：２０℃
【0082】
（加熱再生工程）
加熱再生時間 ：６時間
塔底部温度 ：１７０℃
第１対象ガス流量：２０Ｎｍ３／ｈ
塔内圧力 ：０．８ＭＰａＧ
加熱再生時間 ：６時間
塔底部温度 ：１７０℃
第１対象ガス流量：２０Ｎｍ３／ｈ
塔内圧力 ：０．８ＭＰａＧ
【0083】
（冷却工程）
冷却時間 ：６時間
塔頂部温度 ：２０℃
第２対象ガス流量：２０Ｎｍ３／ｈ
塔内圧力 ：０．８ＭＰａＧ
冷却時間 ：６時間
塔頂部温度 ：２０℃
第２対象ガス流量：２０Ｎｍ３／ｈ
塔内圧力 ：０．８ＭＰａＧ
【0084】
上述の条件でシミュレーションを行った結果、製品ガス中における水分含有濃度は２．３ｐｐｍであった。また、製品ガスの回収率は９９．８％であった。
【0085】
なお、製品ガスの回収率の値は、以下の式（１）より算出した。
製品ガス回収率（％）＝（１サイクル当りに吸着塔に供給される対象ガス量－１サイクル当りに吸着塔から排出される製品ガス量）／（１サイクル当りに吸着塔に供給される対象ガス量）×１００・・・（１）
製品ガス回収率（％）＝（１サイクル当りに吸着塔に供給される対象ガス量－１サイクル当りに吸着塔から排出される製品ガス量）／（１サイクル当りに吸着塔に供給される対象ガス量）×１００・・・（１）
【0086】
実施例１のシミュレーション結果から、上述の水分除去装置１を用いることで、水分を大幅に除去できることが示された。また、製品ガスの回収率も９９．８％であり、水素ガスの回収率の低下を抑制できることも確認された。
【0087】
このように、本開示に記載の水分除去方法および水分除去装置を用いることによって、水素ガスの回収率を低下させることなく、水分を含む水素ガスから水分を除去することができる。また、本開示に記載の水素ガスの発生方法は、二酸化炭素を発生させないことから、地球温暖化ガスを削減することができ、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の一部活動に貢献することができる。
【0088】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0089】
１，２ 水分除去装置、３ 対象ガス製造装置、１０Ａ 第１吸着塔、１０Ｂ 第２吸着塔、１１ 混合ガス冷却器、１２ 混合ガス気液分離器、１３ 加熱手段、１４ 原料ガスタンク、１５ 原料ガス圧縮機、１６ 原料ガス圧縮機後段冷却器、１７ 原料ガス吐出気液分離器、１８ 弁体、２０ 対象ガス供給路、２１ 対象ガス分岐路、２２，２２Ａ，２２Ｂ 混合ガス供給路（混合ガス供給手段）、２３，２３Ａ，２３Ｂ 第１導入路、２４，２４Ａ，２４Ｂ 第２導入路、２５，２５Ａ，２５Ｂ 製品ガス排出路、２６，２６Ａ，２６Ｂ 第１対象ガス排出路、２７，２７Ａ，２７Ｂ 第２対象ガス排出路、１００，１０１Ａ～１０６Ａ，１０１Ｂ～１０６Ｂ，１１０Ａ～１１３Ａ，１１０Ｂ～１１３Ｂ 開閉弁。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】