知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-05
(54)【発明の名称】アンモニア分解プロセス
(51)【国際特許分類】
C01B 3/04 20060101AFI20240628BHJP
C01B 3/56 20060101ALI20240628BHJP
B01D 53/047 20060101ALI20240628BHJP
B01D 53/14 20060101ALI20240628BHJP
【ＦＩ】
C01B3/04 B
C01B3/56 Z
B01D53/047
B01D53/14 200
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023577388
(86)(22)【出願日】2021-06-18
(85)【翻訳文提出日】2023-12-14
(86)【国際出願番号】 US2021038000
(87)【国際公開番号】W WO2022265650
(87)【国際公開日】2022-12-22
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】591035368
【氏名又は名称】エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＩＲ ＰＲＯＤＵＣＴＳ ＡＮＤ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100195213
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 健治
(74)【代理人】
【識別番号】100202441
【弁理士】
【氏名又は名称】岩田 純
(72)【発明者】
【氏名】アンドリュー ショウ
(72)【発明者】
【氏名】サイモン クレイグ サロウェイ
(72)【発明者】
【氏名】ビンセント ホワイト
【テーマコード（参考）】
4D012
4D020
4G140
【Ｆターム（参考）】
4D012CA07
4D012CA20
4D012CB11
4D012CD07
4D012CD10
4D012CE03
4D012CF10
4D012CH04
4D012CH05
4D012CK01
4D020AA10
4D020BA23
4D020BB03
4D020CC09
4D020CD03
4D020DA03
4D020DB20
4G140FA02
4G140FB06
4G140FC03
4G140FE01
(57)【要約】
分解されたガスが、ＰＳＡシステムにおいて精製されるアンモニア分解プロセスは、ＰＳＡ排ガス、又はそれから誘導されたガスを二次分解反応器に供給し、第２の分解されたガスを更に処理することによって、第１の分解されたガス中の残留アンモニアを更なる水素及び窒素に変換することによって改善される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アンモニアから水素を生成する方法であって、液体アンモニアを加圧することと、
１つ以上の高温流体との熱交換によって、前記液体アンモニアを加熱して（及び任意選択的に、気化させて）、加熱されたアンモニアを生成することと、
炉内で燃料を燃焼させて、第１の組の触媒を含む反応器管を加熱し、煙道ガスを形成することと、
前記加熱されたアンモニアを、前記第１の組の触媒を含む反応器管に供給して、水素ガス、窒素ガス、及び残留アンモニアを含む第１の分解されたガスにアンモニアの分解を引き起こすことと、
第１のＰＳＡ内の前記第１の分解されたガスを精製して、第１の水素生成物ガス及び第１のＰＳＡ排ガスを生成することと、
前記第１のＰＳＡ排ガス、又はそれから誘導されたガスを、供給物として、水素ガス及び窒素ガスを含む第２の分解されたガスへのアンモニアの分解を引き起こす触媒を含む二次分解反応器に供給することと、を含み、
前記１つ以上の高温流体が、前記煙道ガス及び／又は前記第１の分解されたガスを含む、方法。
【請求項2】
前記二次分解反応器への前記供給物が、前記第２の分解されたガスとの熱交換によって加熱される、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記二次分解反応器への前記供給物が、前記煙道ガスとの熱交換によって加熱される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記二次分解反応器が、約２５０℃～約７００℃の範囲内にある温度で動作する、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記二次分解反応器への前記供給物が、前記反応器に供給される前に圧縮される、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記二次分解反応器が、約１．５ｂａｒ～約５０ｂａｒの圧力で動作する、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記二次分解反応器が、約１０ｂａｒ～約１２ｂａｒの圧力で動作する、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記二次分解反応器が、約３ｂａｒ～約５ｂａｒ、好ましくは、約４ｂａｒの圧力で動作する、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記第１のＰＳＡ排ガスが、前記二次分解反応器に供給される前に圧縮される、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記第１のＰＳＡ排ガスが、２つのステージを備える多段式圧縮機内で圧縮され、前記プロセスが、前記圧縮機の中間ステージから前記二次分解反応器への前記供給物を取り出すことと、
更なる圧縮のために、前記第２の分解されたガスを前記圧縮機の前記中間ステージに供給することと、を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
水素が、前記第２の分解されたガスから回収される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
水素が、第２のＰＳＡにおいて前記第２の分解されたガスを精製して、第２の水素生成物ガス及び第２のＰＳＡ排ガスを生成することによって、前記第２の分解されたガスから回収される、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記炉内で燃焼される前記燃料が、前記第２のＰＳＡ排ガスを含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項14】
第２のＰＳＡ内の前記第１のＰＳＡ排ガスを精製して、第２の水素生成物ガス及び第２のＰＳＡ排ガスを生成することと、前記第２のＰＳＡ排ガスを、前記供給物として、前記二次分解反応器に供給することと、を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
前記炉内で燃焼された前記燃料が、前記第２の分解されたガスを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記第１のＰＳＡ排ガスが、圧縮することなく、前記二次分解反応器に供給される、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記第１のＰＳＡ排ガスを第１の圧縮機において圧縮して、圧縮された第１のＰＳＡ排ガスを生成することと、膜分離器を使用して前記圧縮された第１のＰＳＡ排ガスを分離して、アンモニアを含む水素リッチ透過ガス、及び窒素リッチ残留ガスを生成することと、を含み
前記透過ガスが、前記二次分解反応器への前記供給物として供給される、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項18】
前記透過ガスが、前記二次分解反応器への前記供給物として供給される前に、第２の圧縮機内で圧縮される、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記第２の圧縮機が、２つのステージを備え、前記第２の圧縮機の中間ステージから前記二次分解反応器への前記供給物を取り出すことと、
更なる圧縮のために、前記第２の分解されたガスを前記第２の圧縮機の前記中間ステージに供給することと、を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
水素が、前記第２の分解されたガスから回収される、請求項１７～１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項21】
水素が、前記第１のＰＳＡ内の前記第１の分解されたガスで前記第２の分解されたガスを精製することによって、前記第２の分解されたガスから回収される、請求項１７～２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項22】
アンモニアから水素を生成するための装置であって、液体アンモニアを加圧するためのポンプと、
１つ以上の高温流体との熱交換によって、前記ポンプからの前記液体アンモニアを加熱する（及び任意選択的に、気化する）ために、ポンプと流体連通する少なくとも１つの熱交換器と、
前記熱交換器からの加熱されたアンモニアを分解して、水素ガス、窒素ガス、及び残留アンモニアを含む第１の分解されたガスを生成するために、前記熱交換器と流体連通する第１の組の触媒を含む反応器管と、
燃料を燃焼させて、前記第１の組の触媒を含む反応器管を加熱し、煙道ガスを形成するために、前記第１の組の触媒を含む反応器管と熱連通する炉と、
前記第１の分解されたガスを精製して、第１の水素生成物ガス及び第１のＰＳＡ排ガスを生成するために、前記第１の組の触媒を含む反応器管と流体連通する第１のＰＳＡデバイスと、
前記第１のＰＳＡ排ガス又はそれから誘導されたガスを分解して、水素ガス及び窒素ガスを含む第２の分解されたガスを生成するための触媒を含む二次分解反応器と、
前記第２の分解されたガス又は前記第１のＰＳＡ排ガスからの水素を回収して、第２の水素生成物ガス及び第２のＰＳＡ排ガスを生成するための第２のＰＳＡデバイスと、を備え、
前記装置が、前記煙道ガスを高温流体として前記炉から前記熱交換器に供給するための煙道ガス導管、及び／又は前記第１の分解されたガスを高温流体として前記第１の組の触媒を含む反応器管から前記熱交換器に供給するための分解されたガス導管を備える、装置。
【請求項23】
前記装置が、前記二次分解反応器の上流の前記第１のＰＳＡ排ガスを圧縮するための圧縮機を備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項24】
前記装置が、前記二次分解反応器の上流の前記第１のＰＳＡ排ガスを圧縮するための第１のステージと、
前記二次分解反応器の下流の前記第２の分解されたガスを圧縮するための第２のステージと、を備える、多段式圧縮機を備える、請求項２３に記載の装置。
【請求項25】
前記第２のＰＳＡデバイスが、前記圧縮機の下流にあり、前記二次分解反応器の上流にある、請求項２２又は２３に記載の装置。
【請求項26】
前記装置が、前記第２のＰＳＡデバイスの上流の前記第２の分解されたガスを圧縮するための圧縮機を備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項27】
アンモニアから水素を生成するための装置であって、液体アンモニアを加圧するためのポンプと、
１つ以上の高温流体との熱交換によって、前記ポンプからの前記液体アンモニアを加熱する（及び任意選択的に、気化する）ために、前記ポンプと流体連通する少なくとも１つの熱交換器と、
前記熱交換器からの加熱されたアンモニアを分解して、水素ガス、窒素ガス、及び残留アンモニアを含む第１の分解されたガスを生成するために、前記熱交換器と流体連通する第１の組の触媒を含む反応器管と、
燃料を燃焼させて、前記第１の組の触媒を含む反応器管を加熱し、煙道ガスを形成するために、前記第１の組の触媒を含む反応器管と熱連通する炉と、
前記第１の分解されたガスを精製して、水素生成物ガス及び第１のＰＳＡ排ガスを生成するために、前記第１の組の触媒を含む反応器管と流体連通する第１のＰＳＡデバイスと、
前記第１のＰＳＡ排ガス又はそれから誘導されたガスを分解して、水素ガス及び窒素ガスを含む第２の分解されたガスを生成するための触媒を含む二次分解反応器と、
前記第１のＰＳＡ排ガスを分離して、窒素リッチ残留ガス、及び前記二次分解反応器内で更に処理するためのアンモニアを含む水素リッチ透過ガスを生成するための膜分離器と、を備え、
前記装置が、前記煙道ガスを高温流体として前記炉から前記熱交換器に供給するための煙道ガス導管、及び／又は前記第１の分解されたガスを高温流体として前記第１の組の触媒を含む反応器管から前記熱交換器に供給するための分解されたガス導管を備える、装置。
【請求項28】
前記膜分離器内で分離する前に、前記第１のＰＳＡ排ガスを圧縮するための第１の圧縮機を備える、請求項２７に記載の装置。
【請求項29】
前記水素リッチガスを圧縮するための第２の圧縮機を備える、請求項２７又は２８に記載の装置。
【請求項30】
前記装置が、前記二次分解反応器の上流の前記水素リッチガスを圧縮するための第１のステージと、
前記二次分解反応器の下流の前記第２の分解されたガスを圧縮するための第２のステージと、を備える多段式圧縮機を備える、請求項２７又は２８に記載の装置。
【請求項31】
前記第２の分解されたガスを圧縮するための第２の圧縮機を備える、請求項２７又は２８に記載の装置。
【請求項32】
前記第２の分解されたガスとの熱交換によって、前記二次熱分解反応器への前記ＰＳＡ排ガス供給物を加熱するための第１のエコノマイザを備える、請求項２２～３１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項33】
前記煙道ガスとの熱交換によって前記二次分解反応器への前記ＰＳＡ排ガス供給物を加熱するための第２のエコノマイザを備える、請求項２２～３２のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
再生可能エネルギーへの世界的な関心、及びこの再生可能エネルギーを使用してグリーン水素を発生させることは、アンモニアが数百又は数千マイルの距離を移送することにおいてより簡単であるため、グリーン水素をグリーンアンモニアに変換することへの関心を高めている。特に、液体水素の輸送は、現在商業的には可能ではないが、液体状態にあるアンモニアの輸送は、現在実践されている。
【0002】
市販の燃料電池における使用の場合、アンモニアは、反応により水素に変換されなければならない。
これは吸熱プロセス、すなわち、熱を必要とするプロセスであり、触媒を介して実施される。このプロセスは、分解として既知である。生成されるガス（又は「分解されたガス」）は、水素（Ｈ2）と窒素（Ｎ2）の組み合わせである。分解反応は、平衡反応であるため、残留アンモニアもまた存在する。現行の分解装置のほとんどの用途において、水素＋窒素の混合物は、そのまま利用される。しかしながら、アンモニアは、燃料電池にとって害になるものであり得るため、この流れは、水で洗浄することによってなど、アンモニアを好適に除去することで、燃料電池において直接使用することができる。しかしながら、水素が車両の燃料供給において使用される場合、存在する窒素は、プロセスにペナルティを提供する。車両の燃料供給システムへの燃料は、最大９００ｂａｒという著しい圧力に圧縮される。これは、プロセスにおいて単なる希釈剤である窒素も圧縮され、電力を要し、貯蔵量を要し、アノードガスパージ要件を増加させ、効率を低下させることを意味する。したがって、水素が車両の燃料供給において使用される場合、水素＋窒素が精製されることが有益である。
【数1】
【0003】
小規模分解反応器、又は「分解装置」は、典型的には、圧力スイング吸着（「ＰＳＡ」）デバイスを使用して、分解されたガスを分離し、水素を回収し、ＰＳＡ排ガス（又はオフガス）を生成する。しかしながら、これらの分解装置は、概して、電気的に加熱され、ＰＳＡ排ガスは、典型的には、大気中に排気される。
【0004】
蒸気メタン改質（ＳＭＲ）反応器からの水素生成において一般的であるように、ＰＳＡは、窒素＋水素を精製するために使用することができる。分解反応は、炉によって外部的に加熱される触媒が充填された管内で実施される（ＧＢ１１４２９４１を参照）。
【0005】
ＧＢ１１４２９４１は、アンモニアから都市ガスを作製するためのプロセスを開示する。アンモニアを、分解し、分解されたガスを、水で洗浄して、残留アンモニアを除去する。次いで、精製された水素／窒素混合物をプロパン及び／又はブタン蒸気で濃縮して、分配用の都市ガスを生成する。
【0006】
ＵＳ６８３５３６０Ａは、炭化水素原料及びメタノールを、水素及び一酸化炭素などの有用なガスに変換するための吸熱触媒反応装置を開示する。装置は、放射性燃焼室と組み合わせて、管状の吸熱触媒反応器を備える。結果として得られた分解されたガスは、ガス調節システムを通過した後、燃料電池内で直接使用される。
【0007】
ＧＢ９７７８３０Ａは、アンモニアを分解して、水素を生成するためのプロセスを開示する。このプロセスでは、分解されたガスを、窒素を吸着する分子ふるいの床に通すことによって、水素が窒素から分離される。次いで、窒素は、床から駆動され、ホルダ内に貯蔵され得る。
【0008】
ＪＰ５３３０８０２Ａは、アンモニアが１０ｋｇ／ｃｍ2（又は約９．８ｂａｒ）の圧力及び３００～７００℃の温度でアンモニア分解触媒と接触するアンモニア分解プロセスを開示する。水素は、ＰＳＡデバイスを使用して分解されたガスから回収される。参考文献は、脱着された窒素が上流プロセスを後押しするために使用され得ることに言及しているが、詳細は提供されていない。
【0009】
ＵＳ２００７／１７８０３４Ａは、アンモニア及び炭化水素原料の混合物が、６００℃及び３．２ＭＰａ（又は約３２ｂａｒ）の燃焼蒸気改質器を通過し、約７０体積％の水素を含む合成ガスに変換されるプロセスを開示する。合成ガスは、シフト反応で水素が濃縮され、冷却され、縮合物が除去される。結果として得られたガスは、ＰＳＡシステムに供給されて、９９体積％以上の水素を有する精製水素生成物を生成する。ＰＳＡシステムからのオフガスは、燃料として燃焼蒸気改質器に供給される。
【0010】
ＣＮ１１１９５７２７０Ａは、アンモニアが炉内の管状反応器内で分解されるプロセスを開示する。分解されたガスは、吸着によって分離されて、水素ガス及び窒素リッチオフガスを生成する。分解されたガス、水素生成物ガス、及び／又はオフガスの組み合わせを使用して、炉の燃料需要が満たされるように見える。
【0011】
概して、アンモニアからの水素の生成のための改善されたプロセス、具体的には、エネルギー消費の観点からより効率的であるプロセス、及び／又はより高いレベルの水素回収を有するプロセス、及び／又は化石燃料を燃焼させる必要性を低減若しくは排除するプロセスのための改善されたプロセスが、必要である。
【0012】
以下の本発明の実施形態の考察では、特に明記されない限り、与えられた圧力は絶対圧力である。
【発明の概要】
【0013】
本発明の第１の態様によれば、アンモニアから水素を生成するための方法が提供され、
液体アンモニアを加圧することと、
１つ以上の高温流体との熱交換によって、液体アンモニアを加熱して（及び任意選択的に、気化させて）、加熱されたアンモニアを生成することと、
炉内で燃料を燃焼させて、第１の組の触媒を含む反応器管を加熱し、煙道ガスを形成することと、
加熱されたアンモニアを、第１の組の触媒を含む反応器管に供給して、水素ガス、窒素ガス、及び残留アンモニアを含む第１の分解されたガスにアンモニアの分解を引き起こすことと、
第１のＰＳＡデバイス内の第１の分解されたガスを精製して、第１の水素生成物ガス及び第１のＰＳＡ排ガスを生成することと、
第１のＰＳＡ排ガス、又はそれから誘導されたガスを、供給物として、水素ガス及び窒素ガスを含有する第２の分解されたガスへのアンモニアの分解を引き起こす触媒を含む二次分解反応器に供給することと、を含み、
１つ以上の高温流体が、煙道ガス及び／又は第１の分解されたガスを含む。
液体アンモニアを加圧することと、
１つ以上の高温流体との熱交換によって、液体アンモニアを加熱して（及び任意選択的に、気化させて）、加熱されたアンモニアを生成することと、
炉内で燃料を燃焼させて、第１の組の触媒を含む反応器管を加熱し、煙道ガスを形成することと、
加熱されたアンモニアを、第１の組の触媒を含む反応器管に供給して、水素ガス、窒素ガス、及び残留アンモニアを含む第１の分解されたガスにアンモニアの分解を引き起こすことと、
第１のＰＳＡデバイス内の第１の分解されたガスを精製して、第１の水素生成物ガス及び第１のＰＳＡ排ガスを生成することと、
第１のＰＳＡ排ガス、又はそれから誘導されたガスを、供給物として、水素ガス及び窒素ガスを含有する第２の分解されたガスへのアンモニアの分解を引き起こす触媒を含む二次分解反応器に供給することと、を含み、
１つ以上の高温流体が、煙道ガス及び／又は第１の分解されたガスを含む。
【0014】
液体アンモニア供給物は、典型的には、１．１ｂａｒ超、例えば、少なくとも５ｂａｒ又は少なくとも１０ｂａｒの圧力に加圧される。いくつかの実施形態では、液体アンモニアは、約５ｂａｒ～約５０ｂａｒの範囲内、又は約１０～約４５ｂａｒの範囲内、又は約３０ｂａｒ～約４０ｂａｒの範囲内の圧力に加圧される。
【0015】
液体アンモニアは、典型的には、約２５０℃超、例えば、約３５０℃～約８００℃、又は約４００℃～約６００℃の範囲内にある温度で加熱アンモニアを生成するように加熱される。問題の圧力において、液体アンモニアは、典型的には、完全に気化して、加熱されたアンモニア蒸気を形成する。
【0016】
温度は、最終的に、触媒の同一性、動作圧力、及び所望の「スリップ」、すなわち、分解されることなく分解反応器を通過するアンモニアの量によって決定される。これに関して、プロセスは、典型的には、約４％以下のスリップで動作し、これは、分解プロセスが平衡に近いアプローチで５ｂａｒ及び３５０℃で動作させた場合のスリップ量である。いくつかの構造材料では、約７００℃を上回る温度で任意の認識可能な圧力において問題が発生する可能性がある。
【0017】
第１の分解反応は、炉によって加熱される第１の組の触媒で充填された反応器管内で起こる。しかしながら、理論的には、任意の不均一に触媒されたガス反応器は、潜在的に変換のために使用することができる。
【0018】
アンモニア分解反応に有用であるとして当技術分野において既知の多数の触媒が存在し、これらの従来の触媒のいずれかが、本発明において使用され得る。
【0019】
炉のための一次燃料は、典型的には、メタンを含む。燃料は、純粋なメタンであり得るが、天然ガス又はバイオガスである可能性も高い。いくつかの実施形態では、一次燃料は、任意選択的に、アンモニア分解ガスの形態で、二次燃料として水素で補完された天然ガス又はバイオガスである。これらの実施形態では、液体アンモニアは、ポンプ圧送され、分解されて、一次燃料に追加される分解ガスを形成することができる。
【0020】
第１のＰＳＡデバイスは、ＰＳＡサイクル又は真空スイング吸着（ＶＳＡ）サイクルを動作させ得る。ＴＳＡデバイスは、第１のＰＳＡデバイス、アンモニアを除去するためのＴＳＡデバイス（ＵＳ１０７８７３６７を参照）、及び窒素を除去し、水素生成物を生成するための第１のＰＳＡデバイスと組み合わせて使用され得る。好適なＰＳＡサイクルは、ＵＳ９３８１４６０、ＵＳ６３７９４３１、及びＵＳ８７７８０５１に開示されているサイクルのいずれかを含み、これらの開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0021】
典型的には、二次分解反応器は、約２５０℃～約７００℃の範囲内、例えば、約３００℃～約７００℃の範囲内、又は約４００℃～約６００℃の範囲内の温度で動作する。このため、二次分解反応器への供給物は、典型的には、反応器に供給される前に加熱されなければならない。好ましい実施形態では、二次分解反応器への供給物は、第２の分解されたガス及び／又は排気ガスとの熱交換によって加熱される。例えば、二次分解反応及び反応への供給物の加熱は、単一の「熱交換器反応器」で実施され得る。
【0022】
二次分解反応器は、約１．５ｂａｒ～約５０ｂａｒ、例えば、約１．５ｂａｒ～約４０ｂａｒの圧力で動作し得る。典型的には、二次分解反応器は、約２ｂａｒ～約１５ｂａｒ、好ましくは、約１０ｂａｒ～約１２ｂａｒ、より好ましくは、約１１ｂａｒ又は約１２ｂａｒの圧力で動作する。他の実施形態では、二次分解反応器は、約２ｂａｒ～約５ｂａｒ、好ましくは、約４ｂａｒの圧力で動作する。このため、二次分解反応器への供給物は、反応器に供給される前に、二次分解反応器の動作圧力に圧縮されなければならない場合がある。第１のＰＳＡ排ガスは、圧縮することなく、二次分解反応器に供給され得る。
【0023】
いくつかの実施形態では、第１のＰＳＡ排ガスは、二次分解反応器に供給される前に圧縮される。これに関連して、この方法は、少なくとも２つのステージを備える多段式圧縮機内で第１のＰＳＡ排ガスを圧縮することを含み得、当該プロセスは、圧縮機の中間ステージから二次分解装置への供給物を取り出し、更なる圧縮のために第２の分解されたガスを圧縮機の中間ステージに戻って供給することを含む。
【0024】
水素は、第２の分解されたガスから回収され得る。回収は、第２のＰＳＡにおいて第２の分解されたガスを精製して、第２の水素生成物ガス及び第２のＰＳＡ排ガスを生成することによって達成され得る。第２の水素生成物ガスは、第１の水素生成物ガスと組み合わされて、組み合わされた水素生成物ガスを形成し得る。追加的に又は代替的に、炉内で燃焼した燃料は、第２のＰＳＡ排ガスを含み得る。
【0025】
いくつかの実施形態では、第１のＰＳＡ排ガスは、第２のＰＳＡにおいて精製されて、第２の水素生成物ガス及び第２のＰＳＡ排ガスを生成する。第２のＰＳＡ排ガスは、二次分解反応器への供給物として供給され得る。任意選択的に、炉内で燃焼された燃料は、第２の分解されたガスを含む。
【0026】
第２のＰＳＡデバイスは、ＰＳＡサイクル又は真空スイング吸着（ＶＳＡ）サイクルを動作させ得る。ＴＳＡデバイスは、第２のＰＳＡデバイスと組み合わせて使用され得、ＴＳＡデバイスは、アンモニアを除去し、第２のＰＳＡデバイスは、窒素を除去し、水素生成物を生成する。好適なＰＳＡサイクルとしては、ＵＳ９３８１４６０、ＵＳ６３７９４３１及びＵＳ８７７８０５１内に開示されたサイクルのうちのいずれかが挙げられる。
【0027】
他の実施形態では、この方法は、膜分離器を使用して第１のＰＳＡテールを分離することを含む。水素と同様に、アンモニアは、ガス分離に使用される膜を容易に透過する「高速ガス」である。これらの実施形態では、方法は、第１の圧縮機内の第１のＰＳＡ排ガスを圧縮して、圧縮された第１のＰＳＡ排ガスを生成することと、膜分離器を使用して、圧縮された第１のＰＳＡ排ガスを分離して、アンモニアを含む水素リッチ透過ガス、及び窒素リッチ残留ガスを生成することと、を含み得、透過ガスは、二次分解反応器への供給物として供給される。
【0028】
透過ガスはまた、二次分解反応器への供給物として供給される前に、第２の圧縮機内で圧縮され得る。
【0029】
ＰＳＡデバイス（又は、簡略化のために、「ＰＳＡ」）における更なる処理のために水素リッチ透過ガスを再循環させることは、水素回収を著しく改善し、回収率は、１００％に近づくことができ、例えば、約９９％であり得る。
【0030】
プロセスは、少なくとも２つのステージを備える多段式圧縮機の中間ステージから二次分解装置への供給物を取り出すことと、更なる圧縮のために第２の分解されたガスを圧縮機の中間ステージに供給することと、を含み得る。
【0031】
典型的には、水素は、膜分離器を利用する方法において、第２の分解されたガスから回収される。任意選択的に、水素は、第１のＰＳＡ中の第１の分解されたガスで第２の分解されたガスを精製することによって、第２の分解されたガスから回収される。
【0032】
本発明の第２の態様によると、アンモニアから水素を生成するための装置が提供され、
液体アンモニアを加圧するためのポンプと、
１つ以上の高温流体との熱交換によって、ポンプからの液体アンモニアを加熱する（及び任意選択的に、気化する）ために、ポンプと流体連通する少なくとも１つの熱交換器と、
熱交換器からの加熱されたアンモニアを分解して、水素ガス、窒素ガス、及び残留アンモニアを含む第１の分解されたガスを生成するために、熱交換器と流体連通する第１の組の触媒を含む反応器管と、
燃料を燃焼させて、第１の組の触媒を含む反応器管を加熱し、煙道ガスを形成するために、第１の組の触媒を含む反応器管と熱連通する炉と、
第１の分解されたガスを精製して、第１の水素生成物ガス及び第１のＰＳＡ排ガスを生成するために、第１の組の触媒を含む反応器管と流体連通する第１のＰＳＡデバイスと、
第１のＰＳＡ排ガス又はそれから誘導されたガスを分解して、水素ガス及び窒素ガスを含む第２の分解されたガスを生成するための触媒を含む二次分解反応器と、
第２の分解されたガス又は第１のＰＳＡ排ガスからの水素を回収して、第２の水素生成物ガス及び第２のＰＳＡ排ガスを生成するための第２のＰＳＡデバイスと、を備え、
装置は、煙道ガスを、高温流体として炉から熱交換器に供給するための煙道ガス導管、及び／又は第１の分解されたガスを、高温流体として第１の組の触媒を含む反応器管から熱交換器に供給するための分解されたガス導管を備える。
液体アンモニアを加圧するためのポンプと、
１つ以上の高温流体との熱交換によって、ポンプからの液体アンモニアを加熱する（及び任意選択的に、気化する）ために、ポンプと流体連通する少なくとも１つの熱交換器と、
熱交換器からの加熱されたアンモニアを分解して、水素ガス、窒素ガス、及び残留アンモニアを含む第１の分解されたガスを生成するために、熱交換器と流体連通する第１の組の触媒を含む反応器管と、
燃料を燃焼させて、第１の組の触媒を含む反応器管を加熱し、煙道ガスを形成するために、第１の組の触媒を含む反応器管と熱連通する炉と、
第１の分解されたガスを精製して、第１の水素生成物ガス及び第１のＰＳＡ排ガスを生成するために、第１の組の触媒を含む反応器管と流体連通する第１のＰＳＡデバイスと、
第１のＰＳＡ排ガス又はそれから誘導されたガスを分解して、水素ガス及び窒素ガスを含む第２の分解されたガスを生成するための触媒を含む二次分解反応器と、
第２の分解されたガス又は第１のＰＳＡ排ガスからの水素を回収して、第２の水素生成物ガス及び第２のＰＳＡ排ガスを生成するための第２のＰＳＡデバイスと、を備え、
装置は、煙道ガスを、高温流体として炉から熱交換器に供給するための煙道ガス導管、及び／又は第１の分解されたガスを、高温流体として第１の組の触媒を含む反応器管から熱交換器に供給するための分解されたガス導管を備える。
【0033】
炉は、触媒充填された反応器管から分離され得るが、炉及び触媒充填された反応器管は、好ましくは、同一ユニット内に統合される。好ましい実施形態では、蒸気メタン再形成（ＳＭＲ）タイプの反応器が使用され、炉は、触媒を含む反応器管を通過させる放射線部分を含む。
【0034】
装置は、二次分解反応器の上流の第１のＰＳＡ排ガスを圧縮するための圧縮機を備え得る。
【0035】
代替的に、装置は、二次分解反応器の上流の第１のＰＳＡ排ガスを圧縮するための第１のステージと、二次分解反応器の下流の第２の分解されたガスを圧縮するための第２のステージと、を備える多段式圧縮機を備え得る。
【0036】
第２のＰＳＡデバイスは、圧縮機の下流にあり、二次分解反応器の上流にあり得る。
【0037】
装置は、第２のＰＳＡデバイスの上流の第２の分解されたガスを圧縮するための圧縮機を備え得る。
【0038】
典型的には、装置はまた、第２の分解されたガスとの熱交換によって二次熱分解反応器へのＰＳＡ排ガス供給物を加熱するための第１のエコノマイザを備える。追加的又は代替的に、装置は、典型的には、煙道ガスとの熱交換によって二次分解反応器へのＰＳＡ排ガス供給を加熱するための第２のエコノマイザを備える。
【0039】
本発明の第３の態様によると、アンモニアから水素を生成するための装置が提供され、
液体アンモニアを加圧するためのポンプと、
１つ以上の高温流体との熱交換によって、ポンプからの液体アンモニアを加熱する（及び任意選択的に、気化する）ために、ポンプと流体連通する少なくとも１つの熱交換器と、
熱交換器からの加熱されたアンモニアを分解して、水素ガス、窒素ガス、及び残留アンモニアを含む第１の分解されたガスを生成するために、熱交換器と流体連通する第１の組の触媒を含む反応器管と、
燃料を燃焼させて、第１の組の触媒を含む反応器管を加熱し、煙道ガスを形成するために、第１の組の触媒を含む反応器管と熱連通する炉と、
第１の分解されたガスを精製して、水素生成物ガス及び第１のＰＳＡ排ガスを生成するために、第１の組の触媒を含む反応器管と流体連通する第１のＰＳＡデバイスと、
第１のＰＳＡ排ガス又はそれから誘導されたガスを分解して、水素ガス及び窒素ガスを含む第２の分解されたガスを生成するための触媒を含む二次分解反応器と、
第１のＰＳＡ排ガスを分離して、窒素リッチ残留ガスと、二次分解反応器で更に処理するためのアンモニアを含む水素リッチ透過ガスとを生成するための膜分離器と、を備え、
装置は、煙道ガスを、高温流体として炉から熱交換器に供給するための煙道ガス導管、及び／又は第１の分解されたガスを、高温流体として第１の組の触媒を含む反応器管から熱交換器に供給するための分解されたガス導管を備える。
液体アンモニアを加圧するためのポンプと、
１つ以上の高温流体との熱交換によって、ポンプからの液体アンモニアを加熱する（及び任意選択的に、気化する）ために、ポンプと流体連通する少なくとも１つの熱交換器と、
熱交換器からの加熱されたアンモニアを分解して、水素ガス、窒素ガス、及び残留アンモニアを含む第１の分解されたガスを生成するために、熱交換器と流体連通する第１の組の触媒を含む反応器管と、
燃料を燃焼させて、第１の組の触媒を含む反応器管を加熱し、煙道ガスを形成するために、第１の組の触媒を含む反応器管と熱連通する炉と、
第１の分解されたガスを精製して、水素生成物ガス及び第１のＰＳＡ排ガスを生成するために、第１の組の触媒を含む反応器管と流体連通する第１のＰＳＡデバイスと、
第１のＰＳＡ排ガス又はそれから誘導されたガスを分解して、水素ガス及び窒素ガスを含む第２の分解されたガスを生成するための触媒を含む二次分解反応器と、
第１のＰＳＡ排ガスを分離して、窒素リッチ残留ガスと、二次分解反応器で更に処理するためのアンモニアを含む水素リッチ透過ガスとを生成するための膜分離器と、を備え、
装置は、煙道ガスを、高温流体として炉から熱交換器に供給するための煙道ガス導管、及び／又は第１の分解されたガスを、高温流体として第１の組の触媒を含む反応器管から熱交換器に供給するための分解されたガス導管を備える。
【0040】
装置は、膜分離器内で分離する前に、第１のＰＳＡ排ガスを圧縮するための第１の圧縮機を備え得る。任意選択的に、装置は、水素リッチガスを圧縮するための第２の圧縮機を備え得る。
【0041】
いくつかの実施形態では、装置は、二次分解反応器の上流の水素リッチガスを圧縮するための第１のステージと、二次分解反応器の下流の第２の分解されたガスを圧縮するための第２のステージと、を備える多段式圧縮機を備える。
【0042】
別の実施形態では、装置は、第２の分解されたガスを圧縮するための第２の圧縮機を備える。
【0043】
典型的には、装置はまた、第２の分解されたガスとの熱交換によって二次熱分解反応器へのＰＳＡ排ガス供給物を加熱するための第１のエコノマイザを備える。追加的又は代替的に、装置は、典型的には、煙道ガスとの熱交換によって二次分解反応器へのＰＳＡ排ガス供給を加熱するための第２のエコノマイザを備える。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】水素を生成するためのアンモニア分解プロセスの第１の参考例のプロセスフロー図である。
【図4】膜分離器を利用する水素を生成するためのアンモニア分解プロセスの第４の参考例のプロセスフロー図である。
【図5】２つのＰＳＡデバイスを利用する水素を生成するためのアンモニア分解プロセスの第５の参考例のプロセスフロー図である。
【図6】本発明による、水素を生成するためのアンモニア分解プロセスの第１の実施形態のプロセスフロー図である。
【図10】本発明による、水素を生成するためのアンモニア分解プロセスの第２の実施形態のプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0045】
アンモニアを分解することによって水素を生成するためのプロセスが本明細書において説明される。プロセスは、化石燃料の代わりに再生可能エネルギーを使用して生成される水素である、いわゆる「グリーン」水素を生成するための特定の用途を有する。この場合、アンモニアは、典型的には、水素を生成するために、風力及び／又は太陽エネルギーなどの再生可能エネルギーから生成された電気を使用して水を電解することによって生成され、次いで、水素よりも輸送しやすいアンモニアを生成するために窒素と触媒的に反応させる（Ｈａｂｅｒプロセス）。目的地に到達した後、アンモニアは、次いで分解されて、水素を再生する。
【0046】
本発明のプロセスでは、反応に必要とされる熱は、典型的には、炉内でのＰＳＡ排ガス（通常、ある程度の量の残留水素及びアンモニアを含む）の燃焼によって提供される。ＰＳＡ排ガスが、気化されたアンモニア、生成物水素の一部分、又は代替燃料のいずれかよりも不十分な加熱値を有する場合、トリム燃料として排ガスとともに使用され得る。
【0047】
実際には、天然ガスは、水素に関するＳＭＲで実践されるように、ＰＳＡ排ガスとともにトリム燃料として使用され得る。しかしながら、そのように生成された水素の「グリーン」又は再生可能な資質を維持することを所望して、「再生可能な燃料」を使用する動機が存在する。これは、分解された「再生可能な」アンモニア、アンモニア自体、又はバイオガスなどの別の再生可能エネルギー源であり得、又は電気が、それ自体が再生可能な源からであるかどうかにかかわらず、実際には電気加熱であり得、この場合は、アンモニアの形態で輸送された水素を生成するために使用される再生可能な電気とは対照的に、分解プロセスに対して局所的である。
【0048】
プロセスの参考例は、図１に示される。このプロセスは、貯蔵（図示せず）から液体アンモニアを取り出す。分解されるアンモニア（ライン２）は、所望の分解圧力（ＧＢ１１４２９４１を参照）を超える圧力に液体としてポンプ圧送される（ポンプＰ２０１）。反応圧力は、ルシャトリエの原理により、動作圧力と変換との間の折衷である。液体アンモニアをポンプ圧送することは、生成物の水素を圧縮するよりも少ない電力及び資本を必要とするため、反応器（８）をより高い圧力で動作させる動機となる。
【0049】
次いで、加圧された液体アンモニア（ライン４）を加熱し、気化させ（それがその臨界圧力を下回る場合）、反応管を離れる分解されたガス及び炉からの煙道ガスにおいて利用可能な熱を使用して、熱交換器（Ｅ１０１）を介して最大２５０℃超の温度に更に加熱する。図では、熱交換器（Ｅ１０１）は、１つの熱交換器として示されているが、実際には、ネットワーク内の一連の熱交換器になる。
【0050】
代替的に、加圧された液体アンモニアの初期加熱及び気化は、冷却水又は周囲空気などの代替熱源に対して行われてもよい。典型的な反応温度は、５００℃超（ＵＳ２６０１２２１参照）であり、パラジウム系システムは、６００℃及び１０ｂａｒで動作することができ、一方でＲｅｎＣａｔの金属酸化物系システムは、３００℃及び１ｂａｒ未満で動作する。（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ａｍｍｏｎｉａｅｎｅｒｇｙ．ｏｒｇ／ａｒｔｉｃｌｅｓ／ａｍｍｏｎｉａ－ｃｒａｃｋｉｎｇ－ｔｏ－ｈｉｇｈ－ｐｕｒｉｔｙ－ｈｙｄｒｏｇｅｎ－ｆｏｒ－ｐｅｍ－ｆｕｅｌ－ｃｅｌｌｓ－ｉｎ－ｄｅｎｍａｒｋ／を参照されたい）。分解装置の動作圧力は、典型的には、いくつかの要因の最適化である。水素及び窒素へのアンモニアの分解は、低圧によって好まれるが、他の要因は、消費電力（生成物水素を圧縮するのではなく供給アンモニアをポンプ圧送することによって最小限に抑えられる）、及びＰＳＡサイズ（より高い圧力でより小さい）などのより高い圧力を好む。
【0051】
高温のアンモニア（ライン６）は、所望の圧力で反応器（８）の反応管に入り、そこで炉（１０）によって追加の熱が提供されて、アンモニアを窒素及び水素に分解する。結果として得られた残留アンモニア、水素、及び窒素の混合物は、反応温度及び圧力で反応管（８）を出る（ライン１２）。反応生成物は、供給アンモニア（ライン４から）、炉燃料（この場合はライン１４、ポンプＰ２０２及びライン１６からポンプ圧送されたアンモニア、ライン１８からのＰＳＡ排ガス、並びにライン２０内で燃料として使用される生成物水素）、及び燃焼空気（ライン２２、ファンＫ２０１及びライン２４から）の組み合わせに対して熱交換器（Ｅ１０１）内で冷却されて、ＰＳＡデバイス（２６）の入口に必要な温度にできるだけ近づくように温度を低減させる。分解されたガス混合物（ライン２８）中の残留熱は、水冷装置（図示せず）内で除去されて、ＰＳＡデバイス（２６）への入口温度を約２０℃～約６０℃の範囲内、例えば約５０℃で達成する。
【0052】
ＰＳＡ生成物（ライン３０）は、ＩＳＯ規格１４６８７（水素燃料品質）に準拠した純粋な水素であり、ほぼ反応圧力で、残留アンモニア＜０．１ｐｐｍｖ、窒素＜３００ｐｐｍｖを有する。生成物水素（ライン３０）は、輸送のため、管トレーラ（図示せず）に充填するために更に圧縮（図示せず）されるか、又は任意の必要な圧縮後に水素液化器（図示せず）内で液化され得る。ＰＳＡデバイス（２６）からのＰＳＡ排ガス（ライン１８）又は「パージガス」は、燃焼燃料として（ライン３４内で）炉に送られる前に、反応管を離れる分解されたガス（ライン１２）又は炉煙道ガス（ライン３２）を使用して、熱交換器Ｅ１０１を介して加熱されるように示される。しかしながら、ＰＳＡ排ガス（ライン１８）は、加熱せずに炉（１０）に直接供給される場合もある。
【0053】
結果として得られた加温されたアンモニア燃料（ライン３６）及び加温された水素（ライン４０）は、ミキサ（４２）内で（任意選択的に）加温されたＰＳＡ排ガス（ライン３８）と組み合わされて、組み合わされた燃料を生成するように描写され、これは燃焼のために炉（１０）に供給されて（ライン４４）、煙道ガスを生成する（ライン３２、及び、Ｅ１０１で冷却した後、ライン４８）。しかしながら、１つ以上の燃料は、事前に混合することなく、炉に直接供給され得ることに留意されたい。加温された空気（燃料の燃焼用）は、ライン４６において炉（１０）に供給される。
【0054】
本プロセスの好ましい実施形態の目的のうちの１つは、再生可能なアンモニアを分解することによって生成される水素の量を最大化することである。つまり、燃料として使用される水素の量を最小限に抑えること、又はアンモニアを直接燃料として使用する場合はアンモニアを最小限に抑えることを意味する。したがって、熱煙道ガス及び分解されたガスを適切に使用するために、例えば、空気（ライン２４）及びアンモニア（ライン４）を分解装置に対して予熱するために、熱統合が重要であり、これにより、炉（１０）のバーナにおいて使用される「燃料」の量を低減させる。これは、より少ない水素が水として炉煙道ガス（ライン３２及び４８）中で失われるので、より高い水素回収につながる。したがって、例えば、蒸気生成は、プロセス内熱統合を支持して最小限に抑えられるべきである。
【0055】
図１は、燃料（ライン３４及び４４）及び供給物（ライン６）として提供されるアンモニアを示し、また、燃料として生成物水素（ライン４０及び４４）も示し、実際には、これらの流れのうちの１つのみが燃料として使用される可能性が高い。これに関連して、図２は、アンモニアが燃料（ライン３４）として使用されているが、生成物水素が使用されていない図１と同様のプロセスを描写する。図２に描写されるプロセスの他の全ての特徴は、図１と同じであり、共通の特徴は、同じ参照番号を与えられている。
【0056】
本発明者らは、水素が燃料としても使用される場合、特に、起動時及びウォームアップ時に、アンモニアの安定した燃焼が促進されることを認識している。
【0057】
図３は、図２において描写されるものと同様のプロセスを描写する。このプロセスでは、ＰＳＡからの水素の回収（ライン３０）が調整されて、燃焼時にプロセスに必要な全ての熱を提供し、そのためトリム燃料の必要性を排除する排ガス（ライン１８）を提供し得る。図３に描写されるプロセスの他の全ての特徴は、図１と同じであり、共通の特徴は、同じ参照番号を与えられている。
【0058】
上で考察されたように、分解反応のための実行可能な再生可能エネルギーの代替源が存在する場合、ＰＳＡから生成された水素に加えて、プロセスからの純水素生成を増加させるために、ＰＳＡ排ガスから水素を回収することを検討することができる。かかるプロセスは、水素に対して容易に透過性であるが、窒素に対して相対的に不透過性である選択層を有する膜を使用して、窒素リッチＰＳＡ排ガス流から水素を分離することができる（図４）。
【0059】
アンモニアを特に除去する必要があるが、膜材料は高濃度のアンモニアに耐性がなく、アンモニアは高速ガスであり、水素で浸透するため、除去されない場合プロセス内に蓄積するため、膜が分離プロセスの一部として使用されている場合、この限りではない。アンモニアは、例えば、水洗い又はアンモニア除去のための他の周知の技術によって、膜の上流で除去することができる。アンモニアは、ストリッピングカラムを使用して水洗いで生成されたアンモニア水溶液から回収され得、回収されたアンモニアは、分解反応器への供給物に再循環され得る。これは、理論的には、プロセスからの水素回収率を最大１００％まで増加させることができる。分解されたガスからアンモニアを回収することは、水素精製工程を簡素化し、分離されたアンモニアが供給物として回収された場合、アンモニアからの水素の回収率を増加させ得、また、バーナへの供給物からアンモニアを除去し、アンモニアを燃焼させることによって引き起こされるＮＯxの生成に関する懸念を排除する。
【0060】
アンモニア分解触媒への損傷を防止するために、供給アンモニアから水を除去する必要もあり得る。典型的には、アンモニアには少量の水が追加されており、輸送及び貯蔵中の船舶内の応力腐食分解を防止する。これは、除去される必要があり得る。しかしながら、水除去は、上記のストリッピングカラムに組み込むことができる。アンモニアは、必要な圧力で気化し、水が蒸発器アンモニアを有するストリッピングカラムを通って搬送されることを確実とするように、蒸発器の設計に注意を払う。この主に気相アンモニアは、カラムの中間点に入り、純粋なアンモニアはカラムの上部を通って離れる。カラムは、部分凝縮器（還流に十分な液体のみを凝縮）を有し、オーバーヘッド蒸気は、供給アンモニア（水を含まない）と分解装置ガス流から回収されたアンモニアを含む。
【0061】
分解されたガスを最初に膜に供給して、水素濃縮透過物流及び排気され得る窒素リッチ残留物流を生成することは、よりエネルギー効率が高い可能性がある。水素濃縮透過物は、ＰＳＡ中で更に精製され得る。第２の膜を、ＰＳＡ排ガス流に追加して、全体的な水素回収を更に促進することができる。この構成は、排ガス圧縮機のサイズを大幅に低減させるであろう。
【0062】
水素回収を増加させるための膜分離器の使用は、プロセスの燃焼セクションを通過することなく、プロセスから窒素を排気することを可能にする。窒素流が圧力であるプロセスでは、膨張タービンを通じて電力を回収するための排気前に、窒素を大気圧に膨張させることが有益であろう。煙道ガス又は分解されたガス流中で利用可能な熱を使用して膨張前に加圧窒素を加熱する場合、回収される電力量が増加する。
【0063】
図４は、窒素を除去しながら、ＰＳＡ排ガスから水素を回収するための膜を伴うプロセスを描写する。図１～３のプロセスに共通する図４のプロセスの特徴は、同じ参照番号を与えられている。以下は、図４の新機能の考察である。
【0064】
燃料（ライン５０）は、おそらく「再生可能な」燃料であるが、典型的には、天然ガス又はバイオガスであり、熱交換器（Ｅ１０１）内で加温され、燃焼のために炉（１０）に供給されて（ライン５２）、分解反応器（８）の触媒充填管を加熱する。
【0065】
冷却された分解されたガス（ライン２８）は、圧縮された水素リッチ透過ガス（ライン６２）と組み合わされて、ＰＳＡデバイス（２６）に供給される（ライン６４）、組み合わされたガスを形成する。組み合わされたガスは、水素生成物を形成するように分離される（ライン３０）。ＰＳＡからの排ガス（ライン５４）は、第１の圧縮機（Ｋ３０１）内で圧縮され、圧縮されたガスは、膜分離ユニット（Ｍ３０１）に供給されて（ライン５６）、濃縮水素透過物流（ライン５８）及び窒素リッチ残留物流（ライン６０）を生成する。膜分離ユニットは、供給物流量及び所望の水素回収によって決定される際、並列又は直列に配置された複数の膜デバイスからなることができる。透過物流は、第２の圧縮機（Ｋ３０２）内で圧縮されて、圧縮された水素リッチガス（ライン６２）を形成し、これは、冷却された分解されたガス（ライン２８）でＰＳＡ（２６）に再循環されて（ライン６４）、水素の全回収率を増加させる。
【0066】
膜によって生成された水素の純度が十分に高いと仮定すると、水素透過ガスの一部（ライン６８）は、水素生成物（ライン３０）と圧縮した後に組み合わされ得、残りは冷却された分解されたガス（ライン２８）でＰＳＡに再循環されてもよい（ライン６４）。このようにして水素透過ガスの一部を水素生成物と組み合わせることで、ＰＳＡの必要サイズ及びＫ３０１及びＫ３０２の出力を低減することができる。
【0067】
代替的に、圧縮された水素リッチ透過ガス（ライン６２）の全ては、水素生成物（ライン３０）と組み合わされ得、ＰＳＡ（２６）に再循環されるものはない。
【0068】
図４は、分解されたガスからアンモニアを除去及び回収するためのシステム（ユニット９０として描写される）を有する。このシステムは、水でガスからアンモニアを除去するためのスクラバ、及び水からアンモニアを回収するためのストリッパを伴い得るか、又は吸着によってアンモニアを除去するためのＴＳＡデバイスを伴い得る（ＵＳ１０７８７３６７を参照）。
【0069】
代替的に、第１のＰＳＡからの排ガスは、圧縮され、第２のＰＳＡに供給されて、水素を更に回収し得（図５）、第２のＰＳＡからのＰＳＡ排ガスは、任意選択的に、分解プロセスのための燃料の一部として使用される。第２のＰＳＡは、再生可能なアンモニアからの再生可能な水素の回収を最大化する。第１のＰＳＡからの排ガスは、両方のＰＳＡからの水素が同じ高さの圧力になるようなレベルに圧縮される。
【0070】
両方のＰＳＡは、供給物流内のアンモニアに耐性がある必要がある。ＰＳＡ中の吸着剤は、アンモニアの吸着及び脱着に好適である必要がある。
【0071】
第２のＰＳＡ排ガス圧力は、第１のＰＳＡ排ガス圧力よりも高くなり得、すなわち、回収を最大化するために第１のＰＳＡにおいてより低く、第２のＰＳＡにおいてより高くなり、優先的にＰＳＡ排ガスを再加熱し、バーナに供給するために使用される熱交換器における圧力降下を可能にする。再生可能燃料プロセスのエネルギー効率（炭素強度）要件は、同様の水素生成プロセスで通常考慮されるものよりも効率的な熱統合を必要とする。任意選択的に、ＰＳＡ排ガスからの低圧は、低圧降熱交換器又は中間熱交換流体を使用することによって耐えることができる。
【0072】
低炭素燃料がバーナへの燃料として使用されることが見出せない場合、図５に示される２つのＰＳＡプロセスのような高い水素回収プロセスは、その燃料が再生不可能な炭化水素、例えば天然ガスであり、排出される二酸化炭素（ＣＯ2）が再生可能燃料からの二酸化炭素として考慮されない場合、部分的に燃料と関連付けられた高炭素強度を有するであろう。より低い水素回収が許容される場合、必要とされる天然ガス燃料の量は低下する。
【0073】
図５は、第１のＰＳＡ排ガスから水素を回収するための第２のＰＳＡを伴うプロセスを描写する。図１～４のプロセスに共通する図５のプロセスの特徴は、同じ参照番号を与えられている。以下は、図５の新機能の考察である。
【0074】
燃料（ライン５０）、例えば、天然ガス又は再生可能燃料は、熱交換器（Ｅ１０１）内で加温されて、加温された燃料を生成する（ライン５２）。加温された燃料（ライン５２）は、ミキサ（４２）に供給されて、組み合わされた燃料（ライン４４）を生成し、これは、燃焼のために炉（１０）に供給されて、分解反応器（８）の触媒充填管を加熱する。冷却された分解されたガス（ライン２８）は、第１のＰＳＡデバイス（２６）に供給される。ガスは、第１の水素生成物を形成するために分離される（ライン３０）。第１のＰＳＡデバイス（２６）からの排ガス（ライン７０）は、圧縮機（Ｋ３０１）内で圧縮され、圧縮されたガスは、第２のＰＳＡデバイス（７４）に供給される（ライン７２）。ガスは、第２の水素生成物（ライン７８）を形成するために分離されて、これはライン８０において第１の水素生成物（ライン３０）と組み合わされる。第２のＰＳＡ排ガス（ライン７６）は、熱交換器Ｅ１０１を介して加熱されて、加温された第２のＰＳＡ排ガス（ライン８２）を生成し、これは、ミキサ（４２）に供給される。
【0075】
二次分解は、主分解反応器（８）をすり抜けたアンモニアが、水素に変換することによって回収されることを可能にし、これは次いでＰＳＡデバイス内で回収される。代替的に、二次分解反応器を分解反応器内の燃料として使用される前にＰＳＡ排ガス上に配置することは、水素がアンモニアよりもより容易に燃焼するため、燃焼を補助し、燃焼プロセス内でＮＯxを生成する可能性を低減するという利点を有する。
【0076】
二次分解反応器は、断熱固定床反応器であり得るが、他のタイプの反応器、例えば、触媒熱交換器反応器であり得る。典型的に、二次分解反応器は、断熱固定床反応器である。
【0077】
第１のＰＳＡデバイス（２６）からのＰＳＡ排ガス（再圧縮の前若しくは後、又は中間ステージ）が第２の分解反応器（８８）内の触媒に供給されて、第１のＰＳＡ排ガス内のアンモニアを更に分解させる場合、二次分解反応器が使用され得る。これは、第２のＰＳＡデバイス（７４）内でより多くの水素が回収され、バーナへの燃料におけるアンモニアと関連付けられた問題が低減されることを意味する。かかるプロセスが、図６に描写される。
【0078】
【0079】
図６は、第１のＰＳＡデバイス（２６）からのＰＳＡ排ガス（ライン７０）が、圧縮機（Ｋ３０１）内で圧縮されて、圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン７２）を生成する本発明によるプロセスを描写する圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン７２）は、第１のエコノマイザ（Ｅ１０２）内の第２の分解されたガス（ライン９２）との熱交換によって加熱されて、加熱された圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン８４）を生成する。加熱された圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン８４）は、第２のエコノマイザ（Ｅ１０３）内の煙道ガス（ライン３２）に対する熱交換によって更に５５０℃まで加熱されて、二次分解装置（８８）のための供給物（ライン８６）を生成する。供給物は、二次分解反応器（８８）内の触媒を通過して、第２の分解されたガスを生成する（ライン９２）。二次分解反応器内で使用される触媒は、アンモニア分解のための任意の好適な触媒、例えば、ニッケル触媒（ＧＢ７６８０９１Ａ）、鉄触媒（ＧＢ１３５３７５１Ａ）、ルテニウム触媒、ロジウム触媒、及び／又はイリジウム触媒（ＵＳ２６０１２２１）であり得る。好適な有機金属触媒はまた、例えば、金属アミド及び／又は金属イミド触媒（ＧＢ２５８９６２１Ａ）を使用してもよい。触媒は、第１のアンモニア分解装置において使用されるのと同じ触媒であり得るか、又は異なる触媒であってもよい。触媒は、１つのタイプの金属を含み得るか、又は１つ以上のタイプの金属を含み得る。第２の分解されたガス（ライン９２）は、第１のエコノマイザ（Ｅ１０２）内で圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン７２）との熱交換によって冷却されて、第２のＰＳＡデバイス（７４）に供給される、冷却された第２の分解されたガス（ライン９４）を生成する。第２の分解されたガスは、第２の水素生成物（ライン９８）及び第２のＰＳＡ排ガス（ライン９６）を形成するように分離される。第１の水素生成物（ライン３０）及び第２の水素生成物（ライン９８）は、組み合わされて、組み合わされた水素生成物（ライン１００）を生成する。次いで、第２のＰＳＡ排ガス（ライン９６）は、ミキサ（４２）内で燃料源（ライン５０）と混合される。
【0080】
二次分解反応器（８８）は、図６に描写されるプロセス内のいくつかの異なる位置に位置付けることができる。これに関連して、図６に描写されるプロセスの代替的な配置は、図７～９に描写される。また、ポンプ式液体アンモニアを炉の燃料として使用するとき、二次分解反応器が使用されて、ポンプ圧送された液体アンモニアを分解し、任意選択的に、ミキサ４２内の一次燃料に追加される分解されたガスを生成することができることに留意されたい。
【0081】
図７は、圧縮機（Ｋ３０１）及び第２のＰＳＡデバイス（７４）の上流、及び第１のＰＳＡデバイス（２６）の下流に位置付けられた二次分解反応器（８８）を示す。第１のＰＳＡデバイス（２６）からのＰＳＡ排ガス（ライン７０）は、第１のエコノマイザ（Ｅ１０２）内の第２の分解されたガス（ライン１０８）との熱交換によって加熱されて、加熱されたＰＳＡ排ガス（ライン１０４）を生成する。加熱されたＰＳＡ排ガス（ライン１０４）は、第２のエコノマイザ（Ｅ１０３）内の煙道ガス（ライン３２）に対する熱交換によって更に加熱され、二次分解装置（８８）に供給される。第２の分解されたガス（ライン１０８）は、第１のエコノマイザ（Ｅ１０２）内で第１のＰＳＡ排ガス（ライン７０）との熱交換によって冷却されて、冷却された第２の分解されたガス（ライン１１０）を生成し、これは圧縮機Ｋ３０１に供給され、圧縮されて、圧縮された冷却された第２の分解されたガス（ライン１１２）を生成する。圧縮された冷却された第２の分解されたガス（ライン１１２）を第２のＰＳＡデバイス（７４）に供給し、分離して、第２の水素生成物（ライン１１６）及び第２のＰＳＡ排ガス（ライン１１４）を形成する。二次分解反応器（８８）を圧縮機（Ｋ３０１）の上流に配置することは、アンモニアの変換がより高い圧力よりも低い圧力に有利に働くため、アンモニアの水素への変換が増加する可能性がある。
【0082】
図８は、多段式圧縮システム（Ｋ３０１Ａ、Ｋ３０１Ｂ）の中間ステージに位置付けられた二次分解反応器（８８）を示す。中間ステージ圧力において分解反応を行うことは、反応が圧縮システムの最終圧力で実行された場合よりも反応の生成物に有利に働く。したがって、より低い圧力におけるアンモニアの変換量は、より高い圧力におけるアンモニアの変換量よりも大きい。
【0083】
第１のＰＳＡデバイス（２６）からのＰＳＡ排ガス（ライン７０）は、多段式圧縮機の第１のステージ（Ｋ３０１Ａ）内で圧縮されて、圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン７２）を生成する。圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン７２）は、多段式圧縮機の中間ステージから除去され、第１のエコノマイザ（Ｅ１０２）内で第２の分解されたガス（ライン９２）との熱交換によって加熱されて、加熱された圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン８４）を生成する。加熱された圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン８４）は、第２のエコノマイザ（Ｅ１０３）内の煙道ガス（ライン３２）に対する熱交換によって更に５５０℃まで加熱されて、二次分解装置（８８）のための供給物（ライン８６）を生成する。供給物は、二次分解反応器（８８）内の触媒を通過して、第２の分解されたガスを生成する（ライン９２）。第２の分解されたガス（ライン９２）は、第１のエコノマイザ（Ｅ１０２）内で圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン７２）との熱交換によって冷却されて、冷却された第２の分解されたガス（ライン９４）を生成し、これは、多段式圧縮機の中間ステージに戻って供給され、圧縮機の第２のステージ（Ｋ３０１Ｂ）内で圧縮されて、圧縮された冷却された第２の分解されたガス（ライン１２２）を生成する。圧縮された冷却された第２の分解されたガス（ライン１２２）は、第２のＰＳＡデバイス（７４）に供給され、及び分離されて、第２の水素生成物（ライン１２６）及び第２のＰＳＡ排ガス（ライン１２４）を形成する。第１の水素生成物（ライン３０）及び第２の水素生成物（ライン１６８）は、組み合わされて、組み合わされた水素生成物（ライン１２８）を形成する。次いで、第２のＰＳＡ排ガス（ライン１２４）は、ミキサ（４２）内で燃料源（ライン５０）と混合される。
【0084】
図９は、第２のＰＳＡデバイス（７４）の下流に位置付けられた二次分解反応器（８８）を示す。ＰＳＡ排ガス（ライン７０）は、圧縮機（Ｋ３０１）内で圧縮されて、圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン７２）を生成する。圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン７２）は、第２のＰＳＡデバイス（７４）に供給されて、第２の水素生成物（ライン１３４）及び第２のＰＳＡ排ガス（ライン１３２）を生成する。第１及び第２の水素生成物（ライン３０及び１３４）は組み合わされて、組み合わされた水素生成物を形成する（ライン１３６）。第２のＰＳＡ排ガス（ライン１３２）は、第１のエコノマイザ（Ｅ１０２）内の第２の分解されたガス（ライン１４２）との熱交換によって加熱されて、加熱された第２のＰＳＡ排ガス（ライン１３８）を生成する。加熱された第２のＰＳＡ排ガス（ライン１３８）は、第２のエコノマイザ（Ｅ１０３）内の煙道ガス（ライン３２）に対する熱交換によって更に加熱されて、二次分解装置（８８）のための供給物（ライン１４０）を生成する。供給物は、二次分解反応器（８８）内の触媒を通過して、第２の分解されたガスを生成する（ライン１４２）。第２の分解されたガス（ライン１４２）は、第１のエコノマイザ（Ｅ１０２）内で第２のＰＳＡ排ガス（ライン１３２）との熱交換によって冷却されて、冷却された第２の分解されたガス（ライン１４４）を生成し、これは、ユニットＥ１０１を通ってミキサ４２に通過し、燃料を生成する（ライン４４）。この配置では、水素回収における増加は存在しないが、燃料中の高レベルのアンモニアによって引き起こされるＮＯx生成と関連付けられた問題が大幅に低減されるため、アンモニアよりも水素を燃焼させることが容易である。
【0085】
図１０では、二次分解反応器（８８）からの未変換アンモニアは、第１のＰＳＡデバイス（２６）及び膜ユニット（Ｍ３０１）を通して再循環され、１００％に近いアンモニアの水素への変換をもたらし、唯一のアンモニア損失は、非透過性窒素リッチ流である。膜の使用は、第１のＰＳＡ排ガスを分離して、アンモニアを含む水素透過ガスを取得する。このガスは、分解触媒の上を通過する。このオプションの利点は、（ｉ）触媒床におけるより低い速度（より長い滞留時間を意味する）、及び（ｉｉ）平衡の位置を変更する窒素生成物の除去を含む。
【0086】
図１０は、第１のＰＳＡデバイス（２６）からのＰＳＡ排ガス（ライン５４）が、圧縮機（Ｋ３０１）内で圧縮されて、圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン５６）を生成する本発明によるプロセスを描写する。圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン５６）は、膜分離器（Ｍ３０１）を通過して、窒素リッチパージ流（ライン６０）及びアンモニアを含む水素リッチガス（ライン５８）を生成する。膜分離器（Ｍ３０１）は、当該技術分野で既知の任意の好適な膜分離器であり得る。従来の膜としては、アンモニアにより耐性があることが既知であるポリアミド若しくはポリスルホンポリマー、又はアンモニアに対する耐性が低いことで既知であるポリイミドポリマーから作製されたものが挙げられる。水素リッチガス（ライン５８）は、第２の圧縮機（Ｋ３０２）内で圧縮されて、圧縮された水素リッチガス（６２）を生成する。圧縮された水素リッチガス（ライン６２）は、第１のエコノマイザ（Ｅ１０２）における熱交換によって３５０℃に加熱されて、加熱された水素リッチガス（ライン１４８）を生成する。加熱された水素リッチガス（ライン１４８）は、第２のエコノマイザ（Ｅ１０３）における熱交換によって更に５５０℃に加熱されて、二次分解装置（８８）のための供給物（ライン１５０）を生成する。供給物は、二次分解装置（８８）を通過して、第２の分解されたガス（ライン１５２）を生成する。第２の分解されたガス（ライン１５２）は、第１のエコノマイザ（Ｅ１０２）内の水素リッチガス（ライン６２）との熱交換（Ｅ１０２）によって冷却されて、冷却された第２の分解されたガス（ライン１５４）を生成する。冷却された第２の分解されたガス（ライン１５４）は、ライン１５６を介して第１のＰＳＡデバイス（２６）に再循環される。
【0087】
一方で二次圧縮機を有する第１及び第２のＰＳＡデバイスオプションでは、二次分解装置への低圧供給物を使用することに平衡利点が存在する。このＰＳＡ／膜構成では、未変換のアンモニアは、ＰＳＡ及び膜を通して戻って再循環されるため、二次分解装置を低圧力で動作させることによって高い変換を達成する必要はない。
【0088】
図１０～１２のＰＳＡデバイスにおける水素回収率は、第１のＰＳＡ排ガス中の水素が再循環されているため、ＰＳＡのみのスキームにおける水素回収率ほど高い必要はない。より高いＰＳＡ排ガス圧力は、第１のＰＳＡ排ガス圧縮機における圧縮機電力を低減させ、これはＰＳＡ水素回収率を低減させるが、排ガス再循環に起因する非透過性の窒素リッチ流の任意の損失を差し引いて、全体的な水素回収率は、依然として１００％である。
【0089】
【0090】
図１１は、膜分離器（Ｍ３０１）の下流及び第２の圧縮機（Ｋ３０２）の上流に位置付けられた二次分解装置（８８）を示す。第１のＰＳＡデバイス（２６）からのＰＳＡ排ガス（ライン５４）は、圧縮機（Ｋ３０１）内で圧縮されて、圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン５６）を生成する。圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン５６）は、膜分離器（Ｍ３０１）を通過して、窒素リッチパージ流（ライン６０）及びアンモニアを含む水素リッチガス（ライン５８）を生成する。水素リッチガス（ライン５８）は、第１のエコノマイザ（Ｅ１０２）における熱交換によって加熱されて、加熱された水素リッチガス（ライン１５８）を生成する。加熱された水素リッチガス（ライン１５８）は、第２のエコノマイザ（Ｅ１０３）内の熱交換によって更に加熱されて、二次分解装置（８８）のための供給物（ライン１６０）を生成する。供給物は、二次分解装置（８８）を通過して、第２の分解されたガス（ライン１６２）を生成する。第２の分解されたガス（ライン１６２）は、第１のエコノマイザ（Ｅ１０２）内の水素リッチガス（ライン５８）との熱交換（Ｅ１０２）によって冷却されて、冷却された第２の分解されたガス（ライン１６４）を生成する。冷却された第２の分解されたガス（ライン１６４）は、圧縮機（Ｋ３０２）内で圧縮されて、ライン１６８を介して第１のＰＳＡデバイス（２６）に再循環される、圧縮された冷却された第２の分解されたガス（ライン１６６）を生成する。この配置の利点は、低圧力におけるアンモニアの変換量が高圧力よりも大きいため、より高いアンモニア変換が達成されることである。
【0091】
図１２は、多段式圧縮システム（Ｋ３０２Ａ、Ｋ３０２Ｂ）の中間ステージに位置付けられた二次分解装置（８８）を示す。第１のＰＳＡデバイス（２６）からのＰＳＡ排ガス（ライン５４）は、圧縮機（Ｋ３０１）内で圧縮されて、圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン５６）を生成する。圧縮されたＰＳＡ排ガス（ライン５６）は、膜分離器（Ｍ３０１）に供給されて、窒素リッチパージ流（ライン６０）及びアンモニアを含む水素リッチガス（ライン５８）を生成する。水素リッチガス（ライン５８）は、多段式圧縮機の第１のステージ（Ｋ３０１Ａ）内で圧縮されて、圧縮された水素リッチガスを生成し、これは圧縮システムの中間ステージから除去され（ライン６２）、第１のエコノマイザ（Ｅ１０２）における熱交換によって加熱されて、加熱された水素リッチガス（ライン１４８）を生成する。加熱された水素リッチガス（ライン１４８）は、第２のエコノマイザ（Ｅ１０３）内の熱交換によって更に加熱されて、二次分解装置（８８）のための供給物（ライン１５０）を生成する。供給物は、二次分解装置（８８）を通過して、第２の分解されたガス（ライン１５２）を生成する。第２の分解されたガス（ライン１５２）は、第１のエコノマイザ（Ｅ１０２）内の水素リッチガス（ライン６２）との熱交換（Ｅ１０２）によって冷却されて、冷却された第２の分解されたガス（ライン１５４）を生成する。冷却された第２の分解されたガス（ライン１５４）は、圧縮システムの中間ステージに戻って供給され、第２のステージ（Ｋ３０１Ｂ）で圧縮されて、圧縮された冷却された第２の分解されたガス（ライン１７０）を生成する。圧縮された冷却された第２の分解されたガス（ライン１７０）は、ライン１７２を介して第１のＰＳＡデバイス（２６）に再循環される。
【0092】
ここで本発明を、以下の参考例及び非限定的な本発明の実施例を参照して説明する。
【実施例】
【0093】
シミュレーションの目的のために、発明の実施例及び参考例の両方は、１１ｂａｒ及び５００℃での分解反応の平衡を想定している。
参考例１
図２に描写されるプロセスは、コンピュータ（Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ，ｖｅｒ．１０、Ａｓｐｅｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．）によってシミュレートされ、及び結果は、表１に描写される。
表１
参考例１
図２に描写されるプロセスは、コンピュータ（Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ，ｖｅｒ．１０、Ａｓｐｅｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．）によってシミュレートされ、及び結果は、表１に描写される。
表１
【表1】
【0094】
この参考例では、アンモニアからの水素回収率は、７７．１８％であり、ＰＳＡ回収率は８３．５％である。アンモニア供給ポンプ（Ｐ２０１）、アンモニア燃料ポンプ（Ｐ２０２）及び空気ファン（Ｋ２０１）の総出力は、約１．３６ｋＷである。
【0095】
【0096】
この参考例では、アンモニアからの水素回収率は、７７．０５％であり、ＰＳＡ回収率は７９．４％である。アンモニア供給ポンプ（Ｐ２０１）及び空気ファン（Ｋ２０１）の総出力は、約１．３７ｋＷである。
【0097】
【0098】
この参考例では、アンモニアからの水素回収率は、９３．６５％である。アンモニア供給ポンプ（Ｐ２０１）、空気ファン（Ｋ２０１）及び第１のＰＳＡ排ガス圧縮の総出力は、約２７．９２ｋＷである。
【0099】
【0100】
発明の実施例では、アンモニアからの水素回収率は、９５．６０％である。アンモニア供給ポンプ（Ｐ２０１）、空気ファン（Ｋ２０１）及び第１のＰＳＡ排ガス圧縮の総出力は、約２８．３６ｋＷである。第１の分解反応器をすり抜けるアンモニアの８０％未満が、１１ｂａｒで動作する第２の分解反応器内で追加の水素及び窒素に分解される。
【0101】
【0102】
発明の実施例では、アンモニアからの水素回収率は、９５．８７％である。アンモニア供給ポンプ（Ｐ２０１）、空気ファン（Ｋ２０１）、第１のＰＳＡ排ガス圧縮及び第２のＰＳＡ排ガス圧縮の総出力は、約２８．３２ｋＷである。第１の分解反応器をすり抜けるアンモニアの９２％超は、本発明の実施例１よりも低い圧力（４ｂａｒ）で動作する第２の分解反応器によって追加の水素及び窒素に分解される。
【0103】
【0104】
発明の実施例では、アンモニアからの水素回収率は、９９．００％である。アンモニア供給ポンプ（Ｐ２０１）、空気ファン（Ｋ２０１）、ＰＳＡ排ガス圧縮及び膜圧縮の総出力は、約５９．２４ｋＷである。第１の分解反応器をすり抜けるアンモニアの約７０％は、第２の分解反応器内で追加の水素及び窒素に変換される。
【0105】
本発明は、本発明のいくつかの態様の例解として意図される実施例に開示される特定の態様又は実施形態によって範囲が限定されるべきではなく、機能的に等価である任意の実施形態は、本発明の範囲内にある。本明細書に示され、説明されるものに加えて、本発明の様々な修正が、当業者に明らかとなり、添付の特許請求の範囲内であることが意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】