特許 7598506 ガス均質化装置、ガス均質化方法、水素ガスの製造方法、水素ガス製造設備及びその運転方法、ガス化溶融炉設備及びその運転方法、製鉄方法、熱処理方法、並びに鉄鉱石の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-03

(45)【発行日】2024-12-11

(54)【発明の名称】ガス均質化装置、ガス均質化方法、水素ガスの製造方法、水素ガス製造設備及びその運転方法、ガス化溶融炉設備及びその運転方法、製鉄方法、熱処理方法、並びに鉄鉱石の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B01F 23/10 20220101AFI20241204BHJP

   C01B 3/00 20060101ALI20241204BHJP

   C21B 5/00 20060101ALI20241204BHJP

   C21B 13/00 20060101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

B01F23/10

C01B3/00 Z

C21B5/00

C21B5/00 321

C21B13/00

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2024082107

(22)【出願日】2024-05-20

【審査請求日】2024-05-30

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】306022513

【氏名又は名称】日鉄エンジニアリング株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100212026

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真生

(72)【発明者】

【氏名】矢野 亮

(72)【発明者】

【氏名】木内 崇文

(72)【発明者】

【氏名】大橋 亜珠香

(72)【発明者】

【氏名】中尾 憲治

(72)【発明者】

【氏名】荒井 貴博

【審査官】太田 一平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－１４２９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／０４７１６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１７７６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０６２３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０９０２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０６７７２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｆ ２１／００ － ２５／９０

Ｃ０１Ｂ ３／００

Ｃ２１Ｂ ５／００

Ｃ２１Ｂ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

組成が経時的に変動する第１ガスが順次に導入される複数のタンクと、
前記複数のタンクの少なくとも一つから導出され、前記第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスが流通する流路と、
前記第２ガスと、前記第１ガス及び前記第２ガスとは異なる組成を有する第３ガスとを混合して第４ガスを導出する混合器と、を備える、ガス均質化装置。

【請求項2】

前記第１ガスの組成は周期的に変動する、請求項１に記載のガス均質化装置。

【請求項3】

前記第１ガスは、圧力スイング吸着装置から導出されるオフガスの少なくとも一部を含む、請求項１又は２に記載のガス均質化装置。

【請求項4】

前記圧力スイング吸着装置の吸着塔から導出される前記オフガスの流路は複数に分岐しており、
前記オフガスが水素の平均濃度が互いに異なる複数のオフガスに分別され、分別されたオフガスが前記第１ガスとして前記複数のタンクに順次に導入される、請求項３に記載のガス均質化装置。

【請求項5】

前記第１ガスが前記複数のタンクに順次に導入されるように前記第１ガスが導入されるタンクを切り替える切替部を備え、
前記切替部は前記第１ガスの組成変動の周期ごとに前記タンクを切り替える、請求項１又は２に記載のガス均質化装置。

【請求項6】

前記第１ガスが前記複数のタンクに順次に導入されるように前記第１ガスが導入されるタンクを切り替える切替部を備え、
前記切替部は前記第１ガスの組成変動の周期よりも短い周期で前記タンクを切り替える、請求項１又は２に記載のガス均質化装置。

【請求項7】

前記複数のタンクの総数は、前記第１ガスの組成変動の一周期当たりに前記第１ガスが導入されるタンクの基数よりも多い、請求項１又は２に記載のガス均質化装置。

【請求項8】

請求項１又は２に記載のガス均質化装置と、水素ガスを精製する圧力スイング吸着装置と、を備える水素ガス製造設備であって、
前記圧力スイング吸着装置から導出される水素ガスを含むオフガスの少なくとも一部が前記第１ガスとして前記ガス均質化装置に導入され、
水素ガスと窒素ガスとを含む前記第３ガスが前記混合器に導入され、
前記第４ガスを含むガスが前記圧力スイング吸着装置に導入される、水素ガス製造設備。

【請求項9】

前記第１ガスとして前記ガス均質化装置に導入される前記オフガスにおける水素ガスの平均濃度が４０体積％以上である、請求項８に記載の水素ガス製造設備。

【請求項10】

請求項１又は２に記載のガス均質化装置と、溶融炉と、前記溶融炉の上方に設けられる装入装置と、前記装入装置で用いられる窒素ガスを精製する第１圧力スイング吸着装置と、を備えるガス化溶融炉設備であって、
前記第１圧力スイング吸着装置から導出される酸素ガスを含むオフガスの少なくとも一部が前記第１ガスとして前記ガス均質化装置に導入され、
前記第３ガスとして酸素を含む第１酸素含有ガスが前記混合器に導入され、
前記第４ガスを含む第２酸素含有ガスが前記溶融炉に導入される、ガス化溶融炉設備。

【請求項11】

空気から、前記第３ガスとして前記空気よりも高い酸素ガス濃度を有する前記第１酸素含有ガスを得る第２圧力スイング吸着装置をさらに備える、請求項１０に記載のガス化溶融炉設備。

【請求項12】

組成が経時的に変動する第１ガスを複数のタンクに順次に導入する導入工程と、
前記複数のタンクの少なくとも一つから、前記第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスを導出する導出工程と、
前記第２ガスと、前記第１ガス及び前記第２ガスとは異なる組成を有する第３ガスとを混合器において混合して第４ガスを得る混合工程と、を有する、ガス均質化方法。

【請求項13】

圧力スイング吸着装置の吸着塔から導出される流路が複数に分岐しており、前記吸着塔から導出されるオフガスを複数に分別する分別工程を有し、
分別された前記オフガスの一部を前記第１ガスとして前記複数のタンクに順次に導入する、請求項１２に記載のガス均質化方法。

【請求項14】

請求項１又は２に記載のガス均質化装置と、水素ガスを精製する圧力スイング吸着装置と、を備える水素ガス製造設備の運転方法であって、
前記圧力スイング吸着装置から導出される水素ガスを含むオフガスの少なくとも一部を前記第１ガスとして前記ガス均質化装置に導入する第１導入工程と、
水素ガスと窒素ガスとを含む前記第３ガスを前記混合器に導入する第２導入工程と、
前記第４ガスを前記圧力スイング吸着装置に導入する第３導入工程と、
前記圧力スイング吸着装置において前記第４ガスから水素ガスを得る精製工程と、を有する、水素ガス製造設備の運転方法。

【請求項15】

請求項１又は２に記載のガス均質化装置と、溶融炉と、前記溶融炉の装入装置で用いられる窒素ガスを精製する第１圧力スイング吸着装置と、を備えるガス化溶融炉設備の運転方法であって、
前記第１圧力スイング吸着装置から導出される酸素ガスを含むオフガスの少なくとも一部を前記第１ガスとして前記ガス均質化装置に導入する第１導入工程と、
前記第３ガスとして酸素を含む第１酸素含有ガスを前記混合器に導入する第２導入工程と、
前記第４ガスを含む第２酸素含有ガスを前記溶融炉に導入する第３導入工程と、を有する、ガス化溶融炉設備の運転方法。

【請求項16】

水素ガスを含み、組成が経時的に変動する第１ガスが順次に導入される複数のタンクと、前記複数のタンクの少なくとも一つから導出され、前記第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスが流通する流路と、前記第２ガスと、前記第１ガス及び前記第２ガスとは異なる組成を有する第３ガスとを混合して第４ガスを導出する混合器と、吸着塔を有する圧力スイング吸着装置と、を備える水素ガス製造設備を用いる水素ガスの製造方法であって、
水素ガスと前記水素ガスとは異なる異種成分を含む前記第４ガスを前記吸着塔に導入し、前記異種成分を前記吸着塔内の吸着剤に吸着させて水素ガスを得る吸着工程と、
前記吸着塔への前記第４ガスの導入を停止し、前記吸着工程よりも前記吸着塔内の圧力を下げて、前記吸着塔内に残存するガスを排出する脱圧工程と、
前記吸着塔内の圧力を前記脱圧工程よりもさらに下げて、前記吸着塔内に残存するガスを排出する排気工程と、
前記吸着塔内に残存するガスとともに、前記吸着剤に吸着された前記異種成分を排出する再生工程と、
前記再生工程の後に前記吸着塔内に前記第４ガスを導入することにより前記吸着塔内を加圧する加圧工程と、を有し、
前記脱圧工程、前記排気工程、及び前記再生工程で排出されるオフガスを分別して、水素ガスの平均濃度が異なる複数のオフガスを得る分別工程を有する、水素ガスの製造方法。

【請求項17】

前記分別工程では、前記脱圧工程及び前記再生工程において前記吸着塔から排出される第１オフガスと、前記排気工程において前記吸着塔から排出され、前記第１オフガスよりも水素ガスの平均濃度が低い第２オフガスと、を分別する、請求項１６に記載の水素ガスの製造方法。

【請求項18】

前記第４ガスは、アンモニアを分解して得られる水素ガスを含む、請求項１６又は１７に記載の水素ガスの製造方法。

【請求項19】

請求項１６又は１７に記載の水素ガスの製造方法により得られる前記水素ガス及び／又は前記複数のオフガスを製鉄工程で使用する、製鉄方法。

【請求項20】

請求項１６又は１７に記載の水素ガスの製造方法により得られる前記水素ガス及び／又は前記複数のオフガスを高炉に導入する、製鉄方法。

【請求項21】

請求項１６又は１７に記載の水素ガスの製造方法により得られる前記水素ガス及び／又は前記複数のオフガスを加熱炉に導入する、熱処理方法。

【請求項22】

請求項１６又は１７に記載の水素ガスの製造方法により得られる前記水素ガス及び／又は前記複数のオフガスを鉄鉱石の直接還元炉に導入する、鉄鉱石の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガス均質化装置、ガス均質化方法、水素ガスの製造方法、水素ガス製造設備及びその運転方法、ガス化溶融炉設備及びその運転方法、製鉄方法、熱処理方法及び鉄鉱石の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

各種プラントでは種々のオフガスが発生する。例えば、ＰＳＡ装置の脱圧工程及び再生工程では、水素ガスを含むオフガスが発生する。特許文献１では、ＰＳＡ装置から排出されるオフガスを、第１のタンクと第２のタンクの間で循環させて混合することによって、オフガス中の水素ガス濃度の変動を抑制する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１７７６１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の方法でオフガスを均質化するためには、タンク間で大量のオフガスを循環させる必要がある。オフガスの循環量が増えると、オフガスを循環させるための動力が増加する。本開示は、動力の増加を抑制しつつ、ガスの経時的な組成変動の影響を十分に低減することが可能なガス均質化装置及びガス均質化方法を提供する。本開示は、オフガスを有効に利用して水素ガスを効率よく製造することが可能な水素ガス製造設備及びその運転方法を提供する。本開示は、オフガスを有効に利用して効率よく運転することが可能なガス化溶融炉設備及びその運転方法を提供する。本開示は、オフガスを有効に利用することが可能な水素ガスの製造方法を提供する。本開示は、水素ガス製造設備で得られる精製ガス又はオフガスを有効に利用することが可能な製鉄方法、熱処理方法及び鉄鉱石の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面は、組成が経時的に変動する第１ガスが順次に導入される複数のタンクと、上記複数のタンクの少なくとも一つから導出され、上記第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスが流通する流路と、上記第２ガスと、上記第１ガス及び上記第２ガスとは異なる組成を有する第３ガスとを混合して第４ガスを導出する混合器と、を備える、ガス均質化装置を提供する。

【0006】

上記ガス均質化装置は、組成が経時的に変動する第１ガスが順次に導入される複数のタンクを備える。このような複数のタンクは、第１ガスの経時的な組成の変動を緩衝し、第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスを導出することができる。そして、このような第２ガスが流通する流路と、当該第２ガスと第３ガスとを混合し第４ガスを導出する混合器を備える。このようなガス均質化装置によれば、第１ガスの経時的な組成の変動の影響が十分に低減され、十分に均質化された第４ガスを得ることができる。また、複数のタンクの間でガスを循環する必要がないことから、動力の増加を抑制することができる。

【0007】

本開示の一側面は、上記ガス均質化装置と、水素ガスを精製する圧力スイング吸着装置と、を備える水素ガス製造設備であって、上記圧力スイング吸着装置から導出される水素ガスを含むオフガスの少なくとも一部が上記第１ガスとして上記ガス均質化装置に導入され、水素ガスと窒素ガスとを含む上記第３ガスが上記混合器に導入され、上記第４ガスを含むガスが上記圧力スイング吸着装置に導入される、水素ガス製造設備を提供する。

【0008】

上記水素ガス製造設備は、圧力スイング吸着装置から導出される水素ガスを含むオフガスの少なくとも一部を、上記ガス均質化装置を用いて圧力スイング吸着装置に導入することができる。このためオフガスに含まれる水素ガスを有効に利用することが可能になり、効率よく水素ガスを製造することができる。

【0009】

本開示の一側面は、上記ガス均質化装置と、溶融炉と、前記溶融炉の上方に設けられる装入装置と、上記装入装置で用いられる窒素ガスを精製する第１圧力スイング吸着装置と、を備えるガス化溶融炉設備であって、上記第１圧力スイング吸着装置から導出される酸素ガスを含むオフガスの少なくとも一部が上記第１ガスとして上記ガス均質化装置に導入され、上記第３ガスとして酸素を含む第１酸素含有ガスが上記混合器に導入され、上記第４ガスを含む第２酸素含有ガスがガス化溶融炉に導入される、ガス化溶融炉設備を提供する。

【0010】

上記ガス化溶融炉設備は、第１圧力スイング吸着装置から導出される酸素ガスを含むオフガスの少なくとも一部を、上記ガス均質化装置を用いてガス化溶融炉設備に導入することができる。このためオフガスに含まれる酸素ガスを有効に利用することが可能になり、ガス化溶融炉設備を効率よく運転することができる。

【0011】

本開示の一側面は、組成が経時的に変動する第１ガスを複数のタンクに順次に導入する導入工程と、上記複数のタンクの少なくとも一つから、上記第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスを導出する導出工程と、上記第２ガスと、上記第１ガス及び上記第２ガスとは異なる組成を有する第３ガスとを混合器において混合して第４ガスを得る混合工程と、を有する、ガス均質化方法を提供する。

【0012】

上記ガス均質化方法は、組成が経時的に変動する第１ガスを複数のタンクに順次に導入する導入工程を有する。このような導入工程では、複数のタンクにおいて第１ガスの経時的な組成の変動が緩衝される。そして、導出工程で導出される、第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスと第３ガスとを混合し第４ガスを得る混合工程を有する。このようなガス均質化方法によれば、第１ガスの経時的な組成の変動の影響が十分に低減され、十分に均質化された第４ガスを得ることができる。また、複数のタンクの間でガスを循環する必要がないことから、動力の増加を抑制することができる。

【0013】

本開示の一側面は、上記ガス均質化装置と、水素ガスを精製する圧力スイング吸着装置と、を備える水素ガス製造設備の運転方法であって、上記圧力スイング吸着装置から導出される水素ガスを含むオフガスの少なくとも一部を上記第１ガスとして上記ガス均質化装置に導入する第１導入工程と、水素ガスと窒素ガスとを含む前記第３ガスを上記混合器に導入する第２導入工程と、上記第４ガスを上記圧力スイング吸着装置に導入する第３導入工程と、上記圧力スイング吸着装置において上記第４ガスから水素ガスを得る精製工程と、を有する、水素ガス製造設備の運転方法を提供する。

【0014】

上記水素ガス製造設備の運転方法は、圧力スイング吸着装置から導出される水素ガスを含むオフガスの少なくとも一部を、上記ガス均質化装置を用いて圧力スイング吸着装置に導入することができる。このためオフガスに含まれる水素ガスを有効に利用することが可能になり、効率よく水素ガスを製造することができる。

【0015】

本開示の一側面は、上記ガス均質化装置と、ガス化溶融炉と、上記ガス化溶融炉の装入装置で用いられる窒素ガスを精製する第１圧力スイング吸着装置と、を備えるガス化溶融炉設備の運転方法であって、上記第１圧力スイング吸着装置から導出される酸素ガスを含むオフガスの少なくとも一部を上記第１ガスとして上記ガス均質化装置に導入する第１導入工程と、上記第３ガスとして酸素を含む第１酸素含有ガスを上記混合器に導入する第２導入工程と、上記第４ガスを含む第２酸素含有ガスを上記ガス化溶融炉に導入する第３導入工程と、を有する、ガス化溶融炉設備の運転方法を提供する。

【0016】

上記ガス化溶融炉設備の運転方法は、第１圧力スイング吸着装置から導出される酸素ガスを含むオフガスの少なくとも一部を、上記ガス均質化装置を用いてガス化溶融炉設備に導入することができる。このためオフガスに含まれる酸素ガスを有効に利用することが可能になり、ガス化溶融炉設備を効率よく運転することができる。

【0017】

本開示の一側面は、水素ガスを含み、組成が経時的に変動する第１ガスが順次に導入される複数のタンクと、前記複数のタンクの少なくとも一つから導出され、前記第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスが流通する流路と、前記第２ガスと、前記第１ガス及び前記第２ガスとは異なる組成を有する第３ガスとを混合して第４ガスを導出する混合器と、吸着塔を有する圧力スイング吸着装置と、を備える水素ガス製造設備を用いる水素ガスの製造方法であって、水素ガスと上記水素ガスとは異なる異種成分を含む上記第４ガスを吸着塔に導入し、上記異種成分を吸着塔内の吸着剤に吸着させて水素ガスを得る吸着工程と、上記吸着塔への上記第４ガスの導入を停止し、上記吸着工程よりも吸着塔内の圧力を下げて、上記吸着塔内に残存するガスを排出する脱圧工程と、上記吸着塔内の圧力を上記脱圧工程よりもさらに下げて、上記吸着塔内に残存するガスを排出する排気工程と、上記吸着塔内に残存するガスとともに、上記吸着剤に吸着された上記異種成分を排出する再生工程と、上記再生工程の後に上記吸着塔内に上記第４ガスを導入することにより上記吸着塔内を加圧する加圧工程と、を有し、上記脱圧工程、上記排気工程、及び上記再生工程で排出されるオフガスを分別して、水素ガスの平均濃度が異なる複数のオフガスを得る分別工程を有する、水素ガスの製造方法を提供する。

【0018】

上記水素ガスの製造方法では、圧力スイング吸着装置の吸着塔から発生するオフガスを分別して水素ガスの平均濃度が異なる複数のオフガスを得る。したがって、複数のオフガスをそれぞれ別々の用途に使用することができる。このため、水素ガス濃度が高い精製ガスを得つつ、オフガスを水素ガスの平均濃度に応じて有効に利用することができる。

【0019】

本開示の一側面は、上述の水素ガスの製造方法により得られる上記水素ガス及び／又は上記複数のオフガスを製鉄工程で使用する、製鉄方法を提供する。この製鉄方法では、上記水素ガス製造設備で得られる精製ガス又はオフガスを有効に利用することができる。これによって二酸化炭素の排出を低減することができる。

【0020】

本開示の一側面は、上述の水素ガスの製造方法により得られる上記水素ガス及び／又は上記複数のオフガスを高炉に導入する、製鉄方法を提供する。この製鉄方法では、上記水素ガス製造設備で得られる精製ガス又はオフガスを有効に利用することができる。これによって二酸化炭素の排出を低減することができる。

【0021】

本開示の一側面は、上述の水素ガスの製造方法により得られる上記水素ガス及び／又は上記複数のオフガスを加熱炉に導入する、熱処理方法を提供する。この熱処理方法では、上記水素ガス製造設備で得られる精製ガス又はオフガスを有効に利用することができる。これによって二酸化炭素の排出を低減することができる。

【0022】

本開示の一側面は、上述の水素ガスの製造方法により得られる上記水素ガス及び／又は上記複数のオフガスを直接還元炉に導入する、鉄鉱石の製造方法を提供する。この製造方法では、上記水素ガス製造設備で得られる精製ガス又はオフガスを有効に利用することができる。これによって二酸化炭素の排出を低減することができる。直接還元炉はシャフト炉を用いたものであってよく、流動層を用いたものであってもよい。

【発明の効果】

【0023】

本開示は、動力の増加を抑制しつつ、ガスの経時的な組成変動の影響を十分に低減することが可能なガス均質化装置及びガス均質化方法を提供することができる。本開示によれば、オフガスを有効に利用して水素ガスを効率よく製造することが可能な水素ガス製造設備及びその運転方法を提供することができる。本開示によれば、オフガスを有効に利用して効率よく運転することが可能なガス化溶融炉設備及びその運転方法を提供することができる。本開示によれば、オフガスを有効に利用することが可能な水素ガスの製造方法を提供することができる。本開示は、水素ガス製造設備で得られる精製ガス又はオフガスを有効に利用することが可能な製鉄方法、熱処理方法及び鉄鉱石の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】ガス均質化装置及び水素ガス製造設備の一実施形態を示す図である。

【図2】水素ガスを精製する圧力スイング吸着装置で発生するオフガスの組成の経時的な変動の一例を示すグラフである。

【図3】圧力スイング吸着装置の一例を示す図である。

【図4】圧力スイング吸着装置の別の例を示す図である。

【図5】ガス均質化装置及び水素ガス製造設備の別の実施形態を示す図である。

【図6】水素ガスを精製する圧力スイング吸着装置で発生するオフガスの組成の経時的な変動の一例を示すグラフである。

【図7】ガス化溶融炉設備の一実施形態を示す図である。

【図8】窒素を生成する圧力スイング吸着装置から導出されるオフガスの組成（酸素ガスと窒素ガスの体積割合）の変動を示す図である。

【図9】実施例１のシミュレーション結果である。（Ａ）が酸素ガス濃度を、（Ｂ）が窒素ガス濃度のシミュレーション結果を示している。

【図10】比較例１のシミュレーション結果である。（Ａ）が酸素ガス濃度を、（Ｂ）が窒素ガス濃度のシミュレーション結果を示している。

【図11】実施例２のシミュレーション結果である。

【図12】比較例２のシミュレーション結果である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、場合により図面を参照して、本開示の実施形態を説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用い、場合により重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す符号の向きを基準とする位置関係に基づくものとする。さらに、各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

【0026】

一実施形態に係るガス均質化装置は、組成が経時的に変動する第１ガスが順次に導入される複数のタンクと、複数のタンクの少なくとも一つから導出され、第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスが流通する流路と、第２ガスと、第１ガス及び第２ガスとは異なる組成を有する第３ガスとを混合して第４ガスを導出する混合器と、を備える。

【0027】

第１ガスは組成が経時的に変動するガスであれば特に限定されない。例えば、圧力スイング吸着装置から導出されるオフガスであってよい。複数のタンクの基数は、２基以上、３基以上、又は５基以上であってよい。「第１ガスが順次に導入される」とは、第１ガスが導入されるタイミングが異なることを意味する。例えば、複数のタンクが第１タンク、第２タンク及び第３タンクを含む場合、最初の所定期間（第１期間）に第１ガスが第１タンクに導入され、次の所定期間（第２期間）に第１ガスが第２タンクに導入され、さらに次の所定期間（第３期間）に第１ガスが第３タンクに導入される。このように所定期間が経過するごとに、導入されるタンクが切り替わる。第１ガスの導入の順番は限定されず、例えば、第１タンク、第３タンク及び第２タンクの順番で導入されてもよい。ガスの組成の変動幅とは所定成分の濃度の最小値と最大値の差である。ガスが３成分以上を含有する場合には、最小値と最大値の差が最も大きい成分に基づいて変動幅が求められる。各タンクに第１ガスが導入される期間及び第１ガスが導入されるタンクを切り替えるタイミングは、各タンクから導出される第２ガスの組成の変動幅が、第１ガスの組成の変動幅よりも低減されるようなタイミングであれば特に限定されない。

【0028】

第１ガスの組成は、周期的に変動してよい。圧力スイング吸着装置は、純度の高い所定のガスとともに、吸着塔の脱圧及び再生の際にオフガスを導出する。組成が周期的に変動する第１ガスとしては、このオフガスが挙げられる。各タンクに第１ガスが連続して導入される期間ｔは、第１ガスの組成変動の周期ｐよりも短くてもよく長くてもよい。また、期間ｔ＝周期ｐであってもよい。例えば、周期ｐに対する期間ｔの比は、複数のタンクの基数が過剰になることを抑制しつつ組成の変動幅が十分に低減された第２ガスを得る観点から、０．１～１であってよい。当該比が１の場合、第１ガスの組成変動の周期ごとに第１ガスが導入されるタンクが切り替えられることになる。

【0029】

図１の水素ガス製造設備２００は、高純度の水素ガス（Ｈ_２ガス）を製造する圧力スイング吸着装置１０と、圧力スイング吸着装置１０で発生する、組成が経時的に変動するオフガス（第１ガス）を均質化するガス均質化装置１００と、を備える。ガス均質化装置１００は、複数のタンク２０と、複数のタンク２０における第１タンク２１及び第２タンク２２に、圧力スイング吸着装置１０から導出されるオフガス（第１ガス）を順次に導入する流路１２と、複数のタンク２０から導出される第２ガスが流通する流路５２と、流路５２に接続され、第２ガスと第３ガスとを混合する混合器３０と、を備える。

【0030】

流路１２は、オフガスを系外に導出する流路１３が接続されている。流路１３を用いて、例えば、水素ガス濃度が低いオフガスの一部を系外に放出してもよいし、放出しなくてもよい。圧力スイング吸着装置１０で発生した、水素ガスを含むオフガスの少なくとも一部は、流路１２を流通して第１タンク２１又は第２タンク２２に導入される。

【0031】

流路１２は、第１タンク２１及び第２タンク２２にオフガスを導入するため２本に分岐している。分岐した流路には、それぞれバルブＳＶ１，ＳＶ２が設けられている。ＳＶ１，ＳＶ２の開閉操作を行うことによって、流路１２を流通するオフガスの導入先を切り替えることができる。すなわち、ＳＶ１，ＳＶ２は、オフガスが導入されるタンクを切り替える切替部を構成する。ＳＶ１，ＳＶ２を操作することによって、流路１２を流通するオフガスを第１タンク２１及び第２タンク２２に交互に導入することができる。

【0032】

圧力スイング吸着装置１０が水素ガスを精製するＰＳＡ式水素ガス精製装置（Ｈ_２－ＰＳＡ）である場合、高純度（９９．９体積％以上）の水素ガスの他に、水素ガスと水素ガス以外のガスを含むオフガスが発生する。このようなオフガスの組成は、圧力スイング吸着装置１０において脱圧工程、排気工程、再生工程及び加圧工程が繰り返されることに伴って経時的に変動する。この場合、オフガスの組成は、図２に示す時間Ｔを一周期（周期ｐ）として、周期的に変動する。以下、本例におけるこのオフガスを「第１ガス」と称する。第１ガス（オフガス）における水素ガスの濃度は、３５～４５体積％の間で周期的に変動する。第１ガスにおける窒素ガスの濃度は、５５～６５体積％の間で周期的に変動する。第１ガスの組成の変動幅は、１０体積％である。

【0033】

図１における第１タンク２１には、最初の一周期の間、ＳＶ１を開放（ＳＶ２は閉止）して第１ガスを導入する。その後、ＳＶ１を閉止するとともにＳＶ２を開放し、次の一周期の間、第２タンク２２に第１ガスを導入する。これによって、第１タンク２１及び第２タンク２２のそれぞれには、一周期分の第１ガスが導入される。したがって、第１タンク２１と第２タンク２２に収容される第１ガスの組成がそれぞれ均質化される。このようにして、第１タンク２１及び第２タンク２２において、第１ガスよりも経時的な変動が低減された第２ガスが得られる。また、第１タンク２１と第２タンク２２に収容される第１ガスの互いの組成は同等になる。このようにして第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスが得られる。

【0034】

第１タンク２１と第２タンク２２は、それぞれ、第１ガスの導入、第１ガスの均質化（第２ガスの生成）、第２ガスの導出を、繰り返して行う。上述のとおり、ＳＶ１を閉止するとともにＳＶ２を開放し、第２タンク２２にオフガスの導入が開始されたら、第１タンク２１に接続された流路５２におけるバルブＯＶ１を開放する。これによって、第１タンク２１で生成した第２ガスが流路５２を流通する。均質化されたオフガス（第２ガス）は、流路５２を流通して混合器３０に導入される。

【0035】

第１タンク２１における第２ガスの在庫が少なくなったら、流路５２におけるＯＶ１を閉止し、流路１２におけるＳＶ１を開放する。これとともに、流路１２におけるＳＶ２を閉止し、流路５２におけるバルブＯＶ２を開放する。これによって、圧力スイング吸着装置１０から導出される第１ガスの導出先が第２タンク２２から第１タンク２１に切り替えられるとともに、第２ガスの混合器３０への導出元が第１タンク２１から第２タンク２２に切り替えられる。このようにして、ガス均質化装置１００及び水素ガス製造設備２００を継続して運転することができる。

【0036】

混合器３０には、第２ガスを供給する流路５２と、第３ガスを供給する流路５３が接続されている。第３ガスは、例えば以下式（１）に示すとおり、アンモニアを分解して得られる水素ガスと窒素ガスを含んでいてよい。第３ガスにおける水素ガスの含有量は、６５～８５体積％、又は７０～８０体積％であってよい。第３ガスにおける窒素ガスの含有量は１５～３５体積％、又は２０～３０体積％であってよい。流路５２及び流路５３には、第２ガス及び第３ガスの流量を調節する流量調節バルブＦＶ１，ＦＶ２が設けられている。第２ガスの組成が変動した場合にＦＶ１，ＦＶ２を用いて第２ガス及び第３ガスの流量を調節して、後述する第４ガスの組成の変動を抑制してもよい。
２ＮＨ_３→Ｎ_２＋３Ｈ_２ ・・・（１）

【0037】

混合器３０は、円筒状の側壁と側壁上端に接続された上板と側壁下端に接続された底板とで構成される容器本体３８と、容器本体３８の内部に設けられる邪魔板３１，３２，３３を有する。邪魔板３１，３３は円盤形状を有しており、邪魔板３１，３３と側壁の内面との間にはリング形状の隙間が設けられている。邪魔板３２はリング形状を有しており、中心に円形状の貫通孔が設けられている。流路５２，５３は、容器本体３８の上板に接続されており、第２ガスと第３ガスは容器本体３８の上部から導入される。

【0038】

容器本体３８内には、邪魔板３１，３２，３３によってジグザクの流路が形成されている。第２ガス及び第３ガスはこのような流路を流通しながら混合される。図１では、混合器３０に３枚の邪魔板が設けられているが、これに限定されない。混合器３０において第２ガスと第３ガスを十分に混合して均質化する観点から、邪魔板の数は５枚以上、７枚以上、又は１０枚以上であってよい。混合器３０は、容器本体と邪魔板から構成される形状に限定されず、例えば、ジグザグの流路を構成する管体で構成されてもよい。混合器３０として、ミキサ、ブレンダ、インジェクタ等、種々の混合器を用いてもよい。

【0039】

混合器３０において、第２ガスと第３ガスとが十分混合されて得られるガスを、「第４ガス」と称する。混合器３０の容器本体３８における底板には流路４４が接続されている。流路４４は圧縮機４０が設けられている。この圧縮機４０によって、ガス均質化装置１００において、第１ガス、第２ガス、第３ガス及び第４ガスを流通させることができる。ガス均質化装置１００は、このようにガスを流通させるための動力源を設けているが、複数のタンク２０において第１ガスを循環する必要がないため、均質化に伴う動力の増加を抑制することができる。混合器３０で生成した第４ガスは混合器３０から流路４４に導出される。

【0040】

第４ガスは、アンモニアを分解して得られる水素ガスと窒素ガスが含まれる第３ガス、及び、圧力スイング吸着装置１０から導出される第１ガス（オフガス）のガス組成が均質化された第２ガスを含む。この第１ガスは、図２に示すとおり、水素ガスを含んでおり、その濃度は、周期的に変動する。しかしながら、ガス均質化装置１００では、複数のタンク２０において周期的な変動を低減した第２ガスとするとともに、混合器３０において第３ガスと周期的な変動が低減された第２ガスとを混合する。これによって、経時的な組成の変動が十分に抑制され、十分に均質化された第４ガスを得ることができる。

【0041】

第４ガスは流路４４を流通し圧力スイング吸着装置１０に導入される。第４ガスには元々第１ガスに含まれていた水素ガスが含まれる。このため、水素ガス製造設備２００は、オフガスを有効に利用して効率よく水素ガスを製造することができる。水素ガス製造設備２００には、経時的な組成の変動が十分に抑制された第４ガスが導入される。このため、圧力スイング吸着装置１０を十分安定的に運転することができる。

【0042】

図３に示すように圧力スイング吸着装置１０は、４つの吸着塔（第１吸着塔１０Ａ，第２吸着塔１０Ｂ，第３吸着塔１０Ｃ，第４吸着塔１０Ｄ）を有する。第１吸着塔１０Ａ，第２吸着塔１０Ｂ，第３吸着塔１０Ｃ，第４吸着塔１０Ｄには、水素ガス以外のガス（窒素ガス等）を吸着する吸着剤が収容されている。各吸着塔は、吸着工程と、脱圧工程と、排気工程と、再生工程と、加圧工程の各工程を繰り返して行うことによって、水素ガスの精製を行ってもよい。

【0043】

吸着工程は、第４ガス（原料ガス）に含まれる水素ガス以外のガスを高圧下で吸着塔内の吸着剤に吸着させて、水素ガスを回収する工程である。脱圧工程は、吸着工程後の吸着塔内を脱圧して吸着工程よりも吸着塔の圧力を下げて、吸着塔内に残存する水素ガス及び第４ガスを排出する工程である。このときに発生するオフガスは、吸着塔内に残留する水素ガスと第４ガスを含む。排気工程は、大気圧下への開放又は真空ポンプ等を用いて吸着塔内に残存する第４ガス及び水素ガスを排出する工程である。排気工程は、吸着塔内の圧力を前記脱圧工程よりもさらに下げて、吸着塔内に残存するガスを排出する。再生工程は、大気圧下への開放又は真空ポンプで吸着塔内をさらに減圧し、吸着塔内に残存する第４ガス及び水素ガスとともに、吸着剤に吸着されていた不純物を排出する工程である。加圧工程は、再生工程を終えた吸着塔に水素ガスを導入して吸着塔内を加圧する工程である。

【0044】

図３は、第１吸着塔１０Ａが吸着工程を、第２吸着塔１０Ｂが脱圧工程及び排気工程を、第３吸着塔１０Ｃが再生工程を、第４吸着塔１０Ｄが加圧工程をそれぞれ行っている状態を示している。第１吸着塔１０Ａから高純度の水素ガスが得られる。一方、第２吸着塔１０Ｂ及び第３吸着塔１０Ｃからは水素ガスとその他のガスを含むオフガスが発生する。このようにして発生するオフガスの全てを、流路１２を経由して複数のタンク２０に導入してもよい。

【0045】

図４に示す圧力スイング吸着装置１０では、脱圧工程及び排気工程を行っている第２吸着塔１０Ｂ及び再生工程を行っている第３吸着塔１０Ｃの下部に接続される流路が複数に分岐している。すなわち、図１に示す複数のタンク２０に接続される流路１２と、図１に示す複数のタンク２０に接続されず、系外の設備に接続される流路１４とに分岐している。脱圧工程及び再生工程で得られるオフガス（第１オフガス）の水素ガスの濃度は、脱圧工程及び再生工程の間の平均で例えば４０体積％以上であり、排気工程で得られるオフガス（第２オフガス）の水素ガスの平均濃度よりも高い。

【0046】

圧力スイング吸着装置１０から導出されるオフガスのうち、水素ガスの濃度が高い高質オフガス（第１オフガス）のみを第１ガスとして流路１２を経由して複数のタンク２０に導入してもよい。これによって、第４ガスに含まれる水素ガス以外のガス成分の濃度を低減して、圧力スイング吸着装置１０の負荷を低減することができる。高質オフガスよりも水素ガスの濃度が低い低質オフガス（第２オフガス）は、流路１４を流通して例えば燃焼設備において燃料として用いてもよい。なお、高質オフガスの全量を複数のタンク２０に導入することは必須ではなく、高質オフガスの一部を他の用途に使用してもよい。この高質オフガスは低質オフガスよりもカロリーが高く且つ組成の変動が少ないため、発電機の燃料に用いてもよい。このようにオフガスを複数に分別することで、エネルギーの有効利用を図ることができる。

【0047】

図４に示すような複数の吸着塔を備える圧力スイング吸着装置１０を用いて水素ガスの製造方法を行ってもよい。水素ガスの製造方法では、精製ガスとして高純度の水素ガスを得るとともに、高質オフガス（第１オフガス）と低質オフガス（第２オフガス）とを得ることができる。このため、水素ガスの製造方法ということもできる。このようにして得られる精製ガス（水素ガス）、高質オフガス、及び低質オフガスからなる群より選ばれる少なくとも一つを高炉に導入してもよいし、製鉄工程で用いてもよい。これによって鉄鋼生産に伴って排出される二酸化炭素を低減することができる。精製ガス（水素ガス）、高質オフガス、及び低質オフガスからなる群より選ばれる少なくとも一つを、加熱炉に導入して熱処理に用いてもよいし、直接還元炉に導入して鉄鉱石の製造に用いてもよい。これによって、二酸化炭素の排出量を低減することができる。

【0048】

高質オフガスと低質オフガスは経時的に水素ガス濃度が変動してよい。高質オフガスの水素ガスの平均濃度は、低質オフガスの水素ガスの平均濃度よりも高い。高質オフガスの水素ガスの平均濃度は４０体積％以上、又は４５体積％以上であってよい。

【0049】

図５の水素ガス製造設備２１０は、水素ガスを精製する圧力スイング吸着装置１０と、圧力スイング吸着装置１０で発生する、組成が経時的に変動するオフガス（第１ガス）を均質化するガス均質化装置１１０と、を備える。ガス均質化装置１１０は、複数のタンク２０Ａと、複数のタンク２０Ａに圧力スイング吸着装置１０から導出されるオフガス（第１ガス）を順次に導入する流路１２と、複数のタンク２０Ａから導出される第２ガスが流通する流路５１，５２，５４と、第３ガスが流通する流路５３と、第２ガスと第３ガスとを混合する混合器３０と、を備える。

【0050】

図５の水素ガス製造設備２１０は、図１の水素ガス製造設備２００とは、第１ガスが導入される複数のタンク２０Ａの基数と、これに関わる付帯設備の点で異なっている。その他の構成は図１の水素ガス製造設備２００と同様であってよい。ここでは、図１の水素ガス製造設備２００と異なる点を中心に以下に説明する。

【0051】

流路１２は、第１タンク２１、第２タンク２２、第３タンク２３、第４タンク２４、第５タンク２５、第６タンク２６、第７タンク２７（以下、纏めて「タンク群２１～２７」という。）にオフガスを導入するため７本に分岐している。分岐した流路には、それぞれバルブＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４，ＳＶ５，ＳＶ６，ＳＶ７（以下、纏めて「ＳＶ１～ＳＶ７」という。）が設けられている。ＳＶ１～ＳＶ７の開閉操作を行うことによって、流路１２を流通する第１ガスの導入先を切り替えることができる。すなわち、ＳＶ１～ＳＶ７は、第１ガスが導入されるタンクを切り替える切替部を構成する。ＳＶ１～ＳＶ７を操作することによって、タンク群２１～２７の各タンクに第１ガスを異なるタイミングで導入することができる。なお、第１ガスは、タンク群２１～２７のうち一基ずつ順次導入してもよいし、タンク群２１～２７のうち二基のグループ又は三基のグループに、順次導入してもよい。

【0052】

タンク群２１～２７には、流路５１及び流路５２からなる群より選ばれる少なくとも一つの流路が接続されている。流路５１と、第１タンク２１、第２タンク２２、第３タンク２３、第４タンク２４、及び第５タンク２５と、を接続する各分岐管には、それぞれバルブＯＶ１Ａ、バルブＯＶ２Ａ、バルブＯＶ３Ａ、バルブＯＶ４Ａ、バルブＯＶ５Ａが設けられている。これらのバルブを操作することによって、第１タンク２１、第２タンク２２、第３タンク２３、第４タンク２４、及び第５タンク２５から流路５１への第２ガスの導出を開始したり停止したりすることができる。

【0053】

流路５２と、第２タンク２２、第３タンク２３、第４タンク２４、第５タンク２５、第６タンク２６、及び第７タンク２７と、を接続する各分岐管には、それぞれバルブＯＶ２Ｂ、バルブＯＶ３Ｂ、バルブＯＶ４Ｂ、バルブＯＶ５Ｂ、バルブＯＶ６Ｂ、及びバルブＯＶ７Ｂが設けられている。これらのバルブを操作することによって、第２タンク２２、第３タンク２３、第４タンク２４、第５タンク２５、第６タンク２６、及び第７タンク２７から流路５２への第２ガスの導出を開始したり停止したりすることができる。つまり、第２ガスの導出元のタンクを切り替えることができる。

【0054】

流路５１と流路５２は、予備混合器３０Ａ（第２混合器）に接続されている。予備混合器３０Ａは、円筒状の側壁と側壁上端に接続された上板と側壁下端に接続された底板とで構成される容器本体３９と、容器本体３９の内部に設けられる邪魔板３５，３６，３７を有する。邪魔板３５，３７は円盤形状を有しており、邪魔板３５，３７と側壁の内面との間にはリング状の隙間が設けられている。邪魔板３６はリング形状を有しており、中心に円形状の貫通孔が設けられている。流路５１，５２は、容器本体３９の上板に接続されており、流路５１，５２を流通してきた第２ガスは容器本体３９の上部から導入される。

【0055】

容器本体３９内には、邪魔板３５，３６，３７によってジグザクの流路が形成されている。異なるタンクから導出された第２ガスはこのような流路を流通しながら混合される。これによって、第２ガスを十分に均質化することができる。図５では、予備混合器３０Ａに３枚の邪魔板が設けられているが、これに限定されない。予備混合器３０Ａにおいて第２ガス同士を十分に混合して均質化する観点から、邪魔板の数は５枚以上、７枚以上、又は１０枚以上であってよい。予備混合器３０Ａは、混合器３０と同様に容器本体と邪魔板から構成される形状に限定されず、例えば、ジグザグの流路を構成する管体で構成されてもよい。予備混合器３０Ａとして、ミキサ、ブレンダ、インジェクタ等、種々の混合器を用いてもよい。

【0056】

第１ガスの組成が図２に示すように変動する場合、第１ガスの組成変動の一周期内（周期ｐ）において、第１ガスを複数のタンクに順次導入してもよい。図６には一周期分の第１ガスの組成変動を示している。図６の横軸は時間、縦軸は窒素ガスの体積比である。図６では、一周期を、Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ，Ｖ，ＶＩの６つの時間帯に等分している。これらの時間帯ごとに、第１ガスを導入するタンクを切り替えてもよい。表１及び表２に、タンクの切り替えの例を示す。

【0057】

【表1】

【0058】

【表2】

【0059】

表１及び表２にはサイクル１～９の各時間帯Ｉ～ＶＩにおけるタンク群２１～２７の状態を示している。一つのサイクルが一周期に対応する。各サイクルにおいて、第１ガス（オフガス）の組成が図６のように変動する。表１及び表２では、サイクル１～９を示しているが、サイクル数は限定されず、サイクル１０以降もサイクル９までと同様の操作を繰り返してもよい。

【0060】

表１，２中、「導入」は第１ガスが各タンクに導入されることを示し、「待機」は第２ガスが充填された状態であることを示し、「導出」は各タンクから第２ガスを流路５１又は流路５２に導出することを示す。この「導出」は、一つの時間帯で、１基のタンク内にある第２ガスを全て導出するのに対し、「１／２導出」は、２つの時間帯にわたって、２基のタンク内にある第２ガスを全て導出する。このため、単位時間当たりの各タンクからの第２ガスの導出量は、「１／２導出」では「導出」の半分となる。「↓」は直前の時間帯と同じ状態を継続すること示し、「－」は第２ガスを導出した後、タンクが実質的に空の状態になっていることを示している。

【0061】

表１及び表２に示されるように、各サイクルにおいて時間帯Ｉで圧力スイング吸着装置１０から導出される第１ガスは、いずれも第１タンク２１に導入される。第１タンク２１に導入された第１タンク２１は時間帯ＩＩ～Ｖの間、滞留して均質化され第２ガスとなり、時間帯ＶＩで第１タンク２１から導出される。また、各サイクルにおいて時間帯ＩＶで発生する第１ガスは、第４タンク２４、第５タンク２５、第６タンク２６、又は第７タンク２７に導入される。これらのタンクで暫く滞留して均質化されて第２ガスとなり、その後、いずれかの時間帯で各タンクから導出される。時間帯Ｉ，ＩＶで発生する第１ガスは、概ね一周期で発生する第１ガスの平均的な組成に近い組成を有することから、単独で第２ガスを導出しても第２ガスの組成の経時的な変動を十分に抑制することができる。

【0062】

各サイクルにおいて時間帯ＩＩＩで発生する第１ガスは、第２タンク２２、第３タンク２３、第４タンク２４、又は第５タンク２５に導入される。各サイクルにおいて時間帯Ｖで発生する第１ガスは、第２タンク２２、第３タンク２３、又は第５タンク２５に導入される。各タンクに導入された第１ガスは暫く滞留して均質化され第２ガスとなる。時間帯ＩＩＩで各タンクに導入され滞留した第２ガスと、時間帯Ｖで各タンクに導入され滞留した第２ガスは、それぞれ同じタイミングで流路５１又は流路５２に導出される。これらは予備混合器３０Ａで合流して混合される。これによって概ね一つの周期で発生する第１ガスの平均的な組成に近い組成を有する第２ガスが得られる。

【0063】

各サイクルにおいて時間帯ＩＩで発生する第１ガスは、第２タンク２２、第４タンク２４、第６タンク２６、又は第７タンク２７に導入される。各サイクルにおいて時間帯ＶＩで発生する第１ガスは、第３タンク２３、第４タンク２４、第５タンク２５又は第６タンク２６に導入される。各タンクに導入された第１ガスは暫く滞留して均質化されて第２ガスとなる。時間帯ＩＩで発生し均質化された第２ガスと、時間帯ＶＩで発生し均質化された第２ガスは、それぞれ同じタイミングで流路５１又は流路５２に導出される。これらは予備混合器３０Ａで合流して混合される。これによって概ね一つの周期で発生する第１ガスの平均的な組成に近い組成を有する第２ガスが得られる。

【0064】

このようにして経時的な組成の変動が低減された第２ガスが得られる。この第２ガスは流路５４を流通して混合器３０に導入される。混合器３０以降は、図１に示す実施形態と同様であってよい。この実施形態では、第１ガスの組成変動の一周期当たりに第１ガスが導入されるタンクの基数は６基であるのに対し、複数のタンク２０Ａの総数は７基である。このように一周期当たりに第１ガスが導入されるタンクの基数よりもタンクの総数を多くすることによって、組成変動が十分に抑制された第２ガス及び第４ガスを安定的に得ることができる。

【0065】

本開示のガス均質化装置は、水素ガス製造設備以外の設備に含まれていてよい。例えば、廃棄物を処理するガス化溶融炉設備に含まれていてもよい。

【0066】

図７のガス化溶融炉設備３００は、炭材ベッド式の溶融炉７０と、溶融炉７０の上部に設けられた二重シール機構を有する装入装置６０と、ガス均質化装置１２０と、装入装置６０で用いられる窒素ガスを調製する第１圧力スイング吸着装置１０ａと、を備える。溶融炉７０は、シャフト部７２と該シャフト部７２の下端に設けられる朝顔部７４と、朝顔部７４の下部に設けられる炉底部７６と、を有する。シャフト部７２から炉底部７６には、上から順に、熱分解帯用の上段羽口７５と、燃焼溶融帯用の下段羽口７７とが設けられている。上段羽口７５及び下段羽口７７は、それぞれ複数段で設けられていてもよい。

【0067】

廃棄物、炭材及び副資材は、装入装置６０において、窒素ガスによって、廃棄物、炭材及び副資材中に混在する空気が除去されて溶融炉７０に装入される。廃棄物としては、一般廃棄物、産業廃棄物、これらに乾燥、焼却、破砕等の処理を施して得られた焼却灰等の処理物、及び、これらを一度埋め立て処理した後、再度掘り起こした土砂分を含む埋め立てごみ等が挙げられる。副資材は、上述の塩基度調整剤を含んでよい。副資材は、塩基度調整剤の他に、鉄鉱石、マグネシア、ペリクレース、クドカンラン石、及びジャモン石等から選ばれる少なくとも一つを含んでよい。このような副資材を用いることによって、溶融炉７０の内部において、廃棄物７８を十分に溶融させることができる。炭材としては、石炭、コークス又は成型炭、木質バイオマス等を用いることができる。

【0068】

下段羽口７７からは酸素富化空気が供給され、上段羽口７５からは支燃ガスとして空気が供給される。溶融炉７０に装入された炭材は、下段羽口７７から供給された酸素富化空気によって燃焼され熱源として機能する。溶融炉７０に装入された副資材を含む廃棄物７８は、炭材の燃焼によって例えば１６００℃以上にまで加熱されて、熱分解残渣７３となる。熱分解残渣７３は、主に上段羽口７５から供給された空気によって燃焼される。

【0069】

廃棄物７８中の可燃分と塩基度調整剤の成形体に含まれるプラスチック及びバイオマスはガス化して溶融炉７０内を上昇し、排ガス管６２を経由して燃焼室に導入される。一方、灰分は、熱分解残渣７３を経て溶融スラグとなる。塩基度調整剤の成形体に含まれる石灰源及びシリカ源は、溶融スラグの塩基度調整剤として機能する。塩基度が調整された溶融スラグは、炉底部７６の炭材充填層７１を流下して出滓口７９から排出される。

【0070】

溶融炉７０で生成した熱分解ガスは、シャフト部７２を上昇し、装入装置６０の下部に接続された排ガス管６２から燃焼室へ導入される。燃焼排ガスは可燃ガスとして燃焼された後、ボイラで廃熱回収される。その後、排ガスは、減温塔で温度が調整された後、集塵機及び触媒反応塔を通過して、煙突から排出されてよい。

【0071】

第１圧力スイング吸着装置１０ａは、窒素ガスを精製するＰＳＡ式窒素ガス精製装置（Ｎ_２－ＰＳＡ）であってよい。第１圧力スイング吸着装置１０ａは、例えば、空気から高純度の窒素ガスを得るとともに、窒素ガス及び酸素ガスを含むオフガスを導出する。第１圧力スイング吸着装置１０ａも図３に示すように、複数（例えば２～４つ）の吸着塔を有し、それぞれに窒素ガス以外のガス（酸素ガス等）を吸着する吸着剤が収容されている。各吸着塔は、吸着工程と、脱圧工程と、排気工程と、再生工程と、加圧工程の各工程を繰り返して行ってよい。

【0072】

第１圧力スイング吸着装置１０ａで得られた窒素ガスは、装入装置６０において、廃棄物、炭材及び副資材中に混在する空気の除去及び装入に用いられてよい。脱圧工程、排気工程及び再生工程等で発生するオフガスは、酸素ガスを含む。以下、本例において、酸素ガスを含む当該オフガスを「第１ガス」と称する。第１ガスは、図１に示す実施形態と同様に、流路１２を流通して複数のタンク２０のそれぞれに順次に導入される。第１タンク２１と第２タンクに導入された第１ガスは、滞留して均質化される。このようにして、第１タンク２１及び第２タンクにおいて、第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスが得られる。また、第１タンク２１と第２タンクに収容される第２ガスの組成は同等になる。

【0073】

混合器３０には、第２ガスを供給する流路５２と、第３ガスを供給する流路５３が接続されている。第３ガスは、第２圧力スイング吸着装置８０で得られる高純度の酸素ガスであってよい。第２圧力スイング吸着装置８０としては、空気から酸素ガスを精製するＰＳＡ式酸素ガス精製装置（Ｏ_２－ＰＳＡ）であってよい。ＰＳＡ式酸素ガス精製装置の装置構成も、図３に示すように、複数（例えば２～４つ）の吸着塔を有し、それぞれに酸素ガス以外のガス（窒素ガス等）を吸着する吸着剤が収容されている。各吸着塔は、吸着工程と、脱圧工程と、排気工程と、再生工程と、加圧工程の各工程を繰り返して行ってよい。

【0074】

混合器３０において、第２ガスと第３ガスとが混合されて得られる酸素富化空気（第４ガス）の酸素ガス濃度は、例えば３０～８０体積％、又は４０～７０体積％であってよい。混合器３０で生成した酸素富化空気は、必要に応じて空気を混合した後、下段羽口７７から溶融炉７０に供給されてよい。第１圧力スイング吸着装置１０ａで発生した第１ガスを、酸素富化空気の調整に用いることによって、第２圧力スイング吸着装置８０の負荷を低減することができる。また、混合器３０で得られる酸素富化空気は、経時的な組成変動が十分に抑制されているため、溶融炉７０を十分に安定して運転することができる。

【0075】

一実施形態に係るガス均質化方法は、組成が経時的に変動する第１ガスを複数のタンク２０に順次に導入する導入工程と、複数のタンク２０の少なくとも一つから、第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスを導出する導出工程と、第２ガスと、第１ガス及び第２ガスとは異なる組成を有する第３ガスとを混合器において混合して第４ガスを得る混合工程と、を有する。このガス均質化方法は、図１に示す水素ガス製造設備２００のガス均質化装置１００、図５に示す水素ガス製造設備２１０のガス均質化装置１１０、図７に示すガス化溶融炉設備３００のガス均質化装置１２０、又はこれらとは別の設備において行ってよい。上述の各装置及び各設備の説明は、ガス均質化方法にも適用される。

【0076】

一実施形態に係る水素ガス製造設備の運転方法は、図１（図５）に示すガス均質化装置１００（１１０）と、圧力スイング吸着装置１０と、を備える水素ガス製造設備２００（２１０）の運転方法であって、圧力スイング吸着装置１０から導出される水素ガスを含むオフガスの少なくとも一部を第１ガスとしてガス均質化装置１００に導入する第１導入工程と、水素ガスと窒素ガスとを含む第３ガスを混合器３０に導入する第２導入工程と、水素ガスと窒素ガスとを含む第４ガスを圧力スイング吸着装置１０に導入する第３導入工程と、圧力スイング吸着装置１０において第４ガスから水素ガスを得る精製工程と、を有する。

【0077】

この水素ガス製造設備の運転方法は、図１に示す水素ガス製造設備２００、図５に示す水素ガス製造設備２１０、又はこれらとは別の水素ガス製造設備において行ってよい。水素ガス製造設備２００，２１０の説明は、水素ガス製造設備の運転方法にも適用される。

【0078】

一実施形態に係る水素ガスの製造方法は、図４に示す圧力スイング吸着装置１０を用いて行ってよい。上述の水素ガス製造設備２００及びその運転方法に関する説明内容は、水素ガスの製造方法にも適用される。この水素ガスの製造方法は、水素ガスと水素ガスとは異なる異種成分（例えば窒素ガス）を含む原料ガスを吸着塔に導入し、異種成分を吸着塔１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）の吸着剤に吸着させて原料ガスよりも水素ガス濃度が高い精製ガスを得る吸着工程と、吸着塔１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）への原料ガスの導入を停止し、吸着工程よりも吸着塔１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）内の圧力を下げて、吸着塔１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）内に残存するガスを排出する脱圧工程と、吸着塔１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）内の圧力を脱圧工程よりもさらに下げて、吸着塔１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）内に残存するガスを排出する排気工程と、吸着塔１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）内の圧力を排気工程よりもさらに下げて、吸着塔１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）内に残存するガスとともに、吸着剤に吸着された異種成分を排出する再生工程と、再生工程に続いて吸着塔１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）内に原料ガスを導入することにより吸着塔内を加圧する加圧工程と、上記脱圧工程及び上記再生工程において吸着塔１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）から排出される第１オフガスと、上記排気工程において吸着塔１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）から排出され、第１オフガスよりも水素ガスの平均濃度が低い第２オフガスと、を分別する分別工程と、を有する。

【0079】

原料ガスは第４ガスに限定されず、水素ガスを含む種々のガスを用いることができる。各吸着塔において一連の工程を繰り返し行うことで、高純度の水素ガスを継続的に製造しつつ、オフガスを有効利用することができる。吸着塔は４つに限定されない。分別工程では、脱圧工程、排気工程及び再生工程で得られるそれぞれのオフガスを、水素ガスの平均濃度が異なる３つのオフガスに分別してもよいし、脱圧工程で得られるオフガスと、排気工程及び再生工程で得られるオフガスとに分別してもよい。このように水素ガスの平均濃度が異なる複数のオフガスが得られればよい。

【0080】

一実施形態に係るガス化溶融炉設備の運転方法は、図７に示すガス均質化装置１２０と、溶融炉７０と、溶融炉７０の装入装置６０で用いられる窒素ガスを精製する第１圧力スイング吸着装置１０ａと、を備えるガス化溶融炉設備３００の運転方法であって、第１圧力スイング吸着装置１０ａから導出される酸素ガスを含むオフガスの少なくとも一部を第１ガスとしてガス均質化装置１２０に導入する第１導入工程と、第３ガスとして酸素を含む第１酸素含有ガスを混合器３０に導入する第２導入工程と、第４ガスを含む第２酸素含有ガスを溶融炉７０に導入する第３導入工程と、を有する。第３ガス（第１酸素含有ガス）は、第２圧力スイング吸着装置８０で得られるガスであってよい。第２酸素含有ガスは、第３ガスと空気とを混合して得られる酸素富化空気であってよい。

【0081】

このガス化溶融炉設備の運転方法は、図７に示すガス化溶融炉設備３００、又はこれらとは別のガス化溶融炉設備において行ってよい。ガス化溶融炉設備３００の説明は、ガス化溶融炉設備の運転方法にも適用される。

【0082】

以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではない。本開示は以下の実施形態を含む。

【0083】

［１］組成が経時的に変動する第１ガスが順次に導入される複数のタンクと、
前記複数のタンクの少なくとも一つから導出され、前記第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスが流通する流路と、
前記第２ガスと、前記第１ガス及び前記第２ガスとは異なる組成を有する第３ガスとを混合して第４ガスを導出する混合器と、を備える、ガス均質化装置。
［２］前記第１ガスの組成は周期的に変動する、［１］に記載のガス均質化装置。
［３］前記第１ガスは、圧力スイング吸着装置から導出されるオフガスの少なくとも一部を含む、［１］又は［２］に記載のガス均質化装置。
［４］前記圧力スイング吸着装置の吸着塔から導出される前記オフガスの流路は複数に分岐しており、
前記オフガスが水素の平均濃度が互いに異なる複数のオフガスに分別され、分別されたオフガスが前記第１ガスとして前記複数のタンクに順次に導入される、［３］に記載のガス均質化装置。
［５］前記第１ガスが前記複数のタンクに順次に導入されるように前記第１ガスが導入されるタンクを切り替える切替部を備え、
前記切替部は前記第１ガスの組成変動の周期ごとに前記タンクを切り替える、［１］～［４］のいずれか一つに記載のガス均質化装置。
［６］前記第１ガスが前記複数のタンクに順次に導入されるように前記第１ガスが導入されるタンクを切り替える切替部を備え、
前記切替部は前記第１ガスの組成変動の周期よりも短い周期で前記タンクを切り替える、［１］～［５］のいずれか一つに記載のガス均質化装置。
［７］前記複数のタンクの総数は、前記第１ガスの組成変動の一周期当たりに前記第１ガスが導入されるタンクの基数よりも多い、［１］～［６］のいずれか一つに記載のガス均質化装置。
［８］上記［１］～［７］のいずれか一つに記載のガス均質化装置と、水素ガスを精製する圧力スイング吸着装置と、を備える水素ガス製造設備であって、
前記圧力スイング吸着装置から導出される水素ガスを含むオフガスの少なくとも一部が前記第１ガスとして前記ガス均質化装置に導入され、
水素ガスと窒素ガスとを含む前記第３ガスが前記混合器に導入され、
前記第４ガスを含むガスが前記圧力スイング吸着装置に導入される、水素ガス製造設備。
［９］ 前記第１ガスとして前記ガス均質化装置に導入される前記オフガスにおける水素ガスの平均濃度が４０体積％以上である、［８］に記載の水素ガス製造設備。
［１０］上記［１］～［９］のいずれか一つに記載のガス均質化装置と、溶融炉と、前記溶融炉の上方に設けられる装入装置と、前記装入装置で用いられる窒素ガスを精製する第１圧力スイング吸着装置と、を備えるガス化溶融炉設備であって、
前記第１圧力スイング吸着装置から導出される酸素ガスを含むオフガスの少なくとも一部が前記第１ガスとして前記ガス均質化装置に導入され、
前記第３ガスとして酸素を含む第１酸素含有ガスが前記混合器に導入され、
前記第４ガスを含む第２酸素含有ガスが前記溶融炉に導入される、ガス化溶融炉設備。
［１１］空気から、前記第３ガスとして前記空気よりも高い酸素ガス濃度を有する前記第１酸素含有ガスを得る第２圧力スイング吸着装置をさらに備える、［１０］に記載のガス化溶融炉設備。
［１２］組成が経時的に変動する第１ガスを複数のタンクに順次に導入する導入工程と、
前記複数のタンクの少なくとも一つから、前記第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスを導出する導出工程と、
前記第２ガスと、前記第１ガス及び前記第２ガスとは異なる組成を有する第３ガスとを混合器において混合して第４ガスを得る混合工程と、を有する、ガス均質化方法。
［１３］圧力スイング吸着装置の吸着塔から導出される流路が複数に分岐しており、前記吸着塔から導出されるオフガスを複数に分別する分別工程を有し、
分別された前記オフガスの一部を前記第１ガスとして前記複数のタンクに順次に導入する、［１２］に記載のガス均質化方法。
［１４］上記［１］～［９］のいずれか一つに記載のガス均質化装置と、水素ガスを精製する圧力スイング吸着装置と、を備える水素ガス製造設備の運転方法であって、
前記圧力スイング吸着装置から導出される水素ガスを含むオフガスの少なくとも一部を前記第１ガスとして前記ガス均質化装置に導入する第１導入工程と、
水素ガスと窒素ガスとを含む前記第３ガスを前記混合器に導入する第２導入工程と、
前記第４ガスを前記圧力スイング吸着装置に導入する第３導入工程と、
前記圧力スイング吸着装置において前記第４ガスから水素ガスを得る精製工程と、を有する、水素ガス製造設備の運転方法。
［１５］上記［１］～［９］のいずれか一つに記載のガス均質化装置と、溶融炉と、前記溶融炉の装入装置で用いられる窒素ガスを精製する第１圧力スイング吸着装置と、を備えるガス化溶融炉設備の運転方法であって、
前記第１圧力スイング吸着装置から導出される酸素ガスを含むオフガスの少なくとも一部を前記第１ガスとして前記ガス均質化装置に導入する第１導入工程と、
前記第３ガスとして酸素を含む第１酸素含有ガスを前記混合器に導入する第２導入工程と、
前記第４ガスを含む第２酸素含有ガスを前記溶融炉に導入する第３導入工程と、を有する、ガス化溶融炉設備の運転方法。
［１６］水素ガスを含み、組成が経時的に変動する第１ガスが順次に導入される複数のタンクと、前記複数のタンクの少なくとも一つから導出され、前記第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスが流通する流路と、前記第２ガスと、前記第１ガス及び前記第２ガスとは異なる組成を有する第３ガスとを混合して第４ガスを導出する混合器と、吸着塔を有する圧力スイング吸着装置と、を備える水素ガス製造設備を用いる水素ガスの製造方法であって、
水素ガスと前記水素ガスとは異なる異種成分を含む前記第４ガスを前記吸着塔に導入し、前記異種成分を前記吸着塔内の吸着剤に吸着させて水素ガスを得る吸着工程と、
前記吸着塔への前記第４ガスの導入を停止し、前記吸着工程よりも前記吸着塔内の圧力を下げて、前記吸着塔内に残存するガスを排出する脱圧工程と、
前記吸着塔内の圧力を前記脱圧工程よりもさらに下げて、前記吸着塔内に残存するガスを排出する排気工程と、
前記吸着塔内に残存するガスとともに、前記吸着剤に吸着された前記異種成分を排出する再生工程と、
前記再生工程の後に前記吸着塔内に前記第４ガスを導入することにより前記吸着塔内を加圧する加圧工程と、を有し、
前記脱圧工程、前記排気工程、及び前記再生工程で排出されるオフガスを分別して、水素ガスの平均濃度が異なる複数のオフガスを得る分別工程を有する、水素ガスの製造方法。
［１７］前記分別工程では、前記脱圧工程及び前記再生工程において前記吸着塔から排出される第１オフガスと、前記排気工程において前記吸着塔から排出され、前記第１オフガスよりも水素ガスの平均濃度が低い第２オフガスと、を分別する、［１７］に記載の水素ガスの製造方法。
［１８］前記第４ガスは、アンモニアを分解して得られる水素ガスを含む、［１６］又は［１７］に記載の水素ガスの製造方法。
［１９］上記［１６］～［１８］のいずれか一つに記載の水素ガスの製造方法により得られる前記水素ガス及び／又は前記複数のオフガスを製鉄工程で使用する、製鉄方法。［２０］上記［１６］～［１８］のいずれか一つに記載の水素ガスの製造方法により得られる前記水素ガス及び／又は前記複数のオフガスを高炉に導入する、製鉄方法。
［２１］上記［１６］～［１８］のいずれか一つに記載の水素ガスの製造方法により得られる前記水素ガス及び／又は前記複数のオフガスを加熱炉に導入する、熱処理方法。
［２２］上記［１６］～［１８］のいずれか一つに記載の水素ガスの製造方法により得られる前記水素ガス及び／又は前記複数のオフガスを鉄鉱石の直接還元炉に導入する、鉄鉱石の製造方法。

【実施例】

【0084】

実施例を参照して本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

【0085】

（実施例１）
図８に示されるように、第１圧力スイング吸着装置１０ａで得られる第１ガス（オフガス）の組成（酸素ガスと窒素ガスの体積割合）は周期的に変動する。このような第１ガスを図７に示すガス化溶融炉設備３００のガス均質化装置１２０に供給したときに混合器３０内における酸素ガス濃度及び窒素ガス濃度のシミュレーション結果を図９（Ａ）及び図９（Ｂ）にそれぞれ示す。なお、このシミュレーションにおける混合器３０は、内径１２００ｍｍ、長さ４２００ｍｍの円柱形状を有しており、内部には円板形状（直径：１０００ｍｍ）とリング形状の邪魔板（貫通孔の直径：３５０ｍｍ）を交互に合計で１３枚有している。図８に示すように組成が変動する第１ガスを第１タンク２１と第２タンク２２に順次に導入し、第１ガスよりも組成の変動幅が低減された第２ガスを得た。混合器３０に、酸素ガス：窒素ガス＝９０体積％：１０体積％の第３ガスを１０００Ｎｍ^３／ｈの流量で供給し、各タンクで均質化して得た第２ガスを７９０Ｎｍ^３／ｈの流量で供給した。

【0086】

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）の横軸は、１３枚の邪魔板で区画される混合器３０内の１４個の領域（段）を上流側から順番に番号付けしたものである。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、混合器３０内では、図８に示す第１ガスの組成変動の影響が無くなり、均質な第４ガスを得ることができた。混合器３０の３段目以降で、第４ガスの組成が一定になっていた。

【0087】

（比較例１）
複数のタンク２０を用いずに、図８に示すように組成が変動する第１ガスを直接混合器３０に導入したときの混合器３０の出口における酸素ガス濃度及び窒素ガス濃度をそれぞれシミュレーションした。複数のタンク２０を用いなったこと以外は実施例１と同じ条件とした。その結果、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、第４ガスは周期的に組成が変動しており、第１ガスの組成変動の影響を受けていた。このように、混合器３０のみでは組成変動を抑制することが困難であることが確認された。

【0088】

（実施例２）
図７に示すように、ガス化溶融炉設備３００にガス均質化装置１２０を設けた場合に、第２圧力スイング吸着装置８０の負荷がどの程度軽減されるかをシミュレーションした。図１１に示すように第１圧力スイング吸着装置１０ａからは第１ガス（酸素ガス濃度の平均値が３３体積％のオフガス）が７９０Ｎｍ^３／ｈの量で発生するものとした。第２圧力スイング吸着装置８０には空気を供給し、酸素ガス濃度が９０体積％の第３ガスが得られるものとした。混合器３０から導出される第４ガスは、ブロアで昇圧され、その後、空気と混合されて酸素ガス濃度が３８体積％の酸素富化空気となり、下段羽口から溶融炉７０に４０００Ｎｍ^３／ｈの流量で供給されるものとした。この場合の第２圧力スイング吸着装置８０への空気の導入量は８６５Ｎｍ^３／ｈであった。

【0089】

（比較例２）
複数のタンク２０及び混合器３０を用いずに、第１圧力スイング吸着装置１０ａのオフガスを回収せずに放出した場合に、第２圧力スイング吸着装置８０への空気の導入量がどのくらいになるのかをシミュレーションした。下段羽口から溶融炉７０に導入される酸素富化空気の流量と酸素ガス濃度を実施例２と同じにするためには、図１２に示すとおり、第２圧力スイング吸着装置８０に空気を１０００Ｎｍ^３／ｈの流量で導入することが必要であった。

【0090】

実施例２と比較例２の結果から、第１圧力スイング吸着装置１０ａから発生する酸素ガス濃度の平均値が３３体積％のオフガスを回収することによって、第２圧力スイング吸着装置８０の負荷を十分に低減できることが確認された。なお、図１１及び図１２に示す「％」は体積基準の値である。

【符号の説明】

【0091】

１０…圧力スイング吸着装置、１０ａ…第１圧力スイング吸着装置、１０Ａ…第１吸着塔、１０Ｂ…第２吸着塔、１０Ｃ…第３吸着塔、１０Ｄ…第４吸着塔、１２，１３，１４，４４，５１，５２，５３，５４…流路、２０，２０Ａ…複数のタンク、２１…第１タンク、２２…第２タンク、２３…第３タンク、２４…第４タンク、２５…第５タンク、２６…第６タンク、２７…第７タンク、３０…混合器、３０Ａ…予備混合器、３１，３２，３３，３５，３６，３７…邪魔板、３８，３９…容器本体、４０…圧縮機、６０…装入装置、６２…排ガス管、７０…溶融炉、７１…炭材充填層、７２…シャフト部、７３…熱分解残渣、７４…朝顔部、７５…上段羽口、７６…炉底部、７７…下段羽口、７８…廃棄物、７９…出滓口、８０…第２圧力スイング吸着装置、１００，１１０，１２０…ガス均質化装置、２００，２１０…水素ガス製造設備、３００…ガス化溶融炉設備。

【要約】

【課題】動力の増加を抑制しつつ、ガスの経時的な組成変動の影響を十分に低減することが可能なガス均質化装置を提供すること。
【解決手段】組成が経時的に変動する第１ガスが順次に導入される複数のタンクと、複数のタンクの少なくとも一つから導出され、第１ガスよりも経時的な組成の変動幅が低減された第２ガスが流通する流路と、流路に接続され、第２ガスと、第１ガス及び第２ガスとは異なる組成を有する第３ガスとを混合して第４ガスを導出する混合器と、を備える、ガス均質化装置を提供する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】