ホーム > 特許ランキング > セッグ パワー アーエス
(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】2024-08-16
(54)【発明の名称】水素製造システム
(51)【国際特許分類】
C01B 3/38 20060101AFI20240808BHJP
C01B 3/56 20060101ALI20240808BHJP
C01B 32/50 20170101ALI20240808BHJP
B01J 8/26 20060101ALI20240808BHJP
B01D 53/12 20060101ALI20240808BHJP
【ＦＩ】
C01B3/38
C01B3/56 Z
C01B32/50
B01J8/26
B01D53/12
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024508036
(86)(22)【出願日】2022-08-02
(85)【翻訳文提出日】2024-04-05
(86)【国際出願番号】 EP2022071679
(87)【国際公開番号】W WO2023016862
(87)【国際公開日】2023-02-16
(31)【優先権主張番号】21190415.6
(32)【優先日】2021-08-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522076125
【氏名又は名称】セッグ パワー アーエス
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ノルハイム、アルンシュタイン
(72)【発明者】
【氏名】シュテンロッド ウェスト、マルグレーテ
(72)【発明者】
【氏名】グラフ、ヴィダル
【テーマコード（参考）】
4D012
4G070
4G140
4G146
【Ｆターム（参考）】
4D012BA01
4D012CA03
4D012CB20
4D012CD04
4D012CG01
4D012CK01
4G070AA01
4G070AB06
4G070BA08
4G070BB33
4G070CA07
4G070CA08
4G070CB07
4G070CB11
4G070CB18
4G070CC06
4G070CC07
4G140EA03
4G140EA06
4G140EB11
4G140FA02
4G140FB04
4G140FC02
4G140FC06
4G140FD07
4G140FE01
4G146JA02
4G146JB02
4G146JC02
4G146JC20
4G146JC22
4G146JC34
4G146JC36
(57)【要約】
水素ガスを製造するためのシステム及び方法。システムは、少なくとも１つの改質器反応器と、少なくとも１つの分離器と、少なくとも１つの分離器搬送ラインと、少なくとも１つの再生器反応器と、少なくとも１つの再生器搬送ラインと、少なくとも１つのリサイクルラインとを備える。改質器反応器は、使用済みの吸着剤Ａ＊を形成するＣＯ２を捕捉する吸着剤Ａを収容するためのものであり、供給材料Ｂ及び水蒸気Ｃを改質してＨ２及びＣＯ２を含む改質ガス混合物を生成するように構成される。改質器反応器は、Ｂ及びＣの少なくとも一方を改質器反応器に供給するための改質器入口と、Ａ＊及びＨ２を排出するための改質器出口とを備える。分離器はＡ＊をＨ２から分離するように構成される。分離器は、Ｈ２及びＡ＊を分離器に供給するための分離器入口と、分離されたＡ＊を排出するための分離器出口とを備える。分離器搬送ラインは、Ａ＊及びＨ２を改質器出口から分離器入口に搬送する。再生器反応器は、分離器で分離されたＡ＊の少なくとも一部を受け入れるための再生器入口を備える。再生器動力源は、ＣＯ２の放出を可能にして吸着剤を再生するために、受け取ったＡ＊に十分なエネルギーを供給するように構成される。再生器出口は再生吸着剤を排出する。再生器搬送ラインは、Ａ＊の流れを分離器出口から再生器入口に搬送する。リサイクルラインは、再生吸着剤の少なくとも一部を再生器出口から改質器反応器に搬送するように配置される。再生器搬送ラインは、再生器入口に搬送されるＡ＊の流量を調整するように構成された流量調整装置を備える。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水素ガスを製造するためのシステムであって、－ 使用済み吸着剤（Ａ＊）を形成する二酸化炭素を捕捉する吸着剤（Ａ）を収容するための改質器反応器（１００）であって、前記改質器反応器（１００）は、供給材料（Ｂ）及び水蒸気（Ｃ）の改質を可能にして、水素ガス（Ｈ２）及び二酸化炭素（ＣＯ２）を含む改質ガス混合物を生成するように構成され、前記供給材料（Ｂ）及び前記水蒸気（Ｃ）の少なくとも１つを前記改質器反応器（１００）に供給するための改質器入口（１３０）と、前記使用済み吸着剤（Ａ＊）及び前記水素ガス（Ｈ２）を排出するための改質器出口（１５５）と、を備える改質器反応器（１００）と、
－ 前記使用済み吸着剤（Ａ＊）を前記水素ガス（Ｈ２）から分離するように構成された分離器（３００）であって、前記水素ガス（Ｈ２）及び前記使用済み吸着剤（Ａ＊）を前記分離器（３００）に供給するための分離器入口（３０４）と、分離された前記使用済み吸着剤（Ａ＊）を排出するための分離器出口（３０５）と、を備える分離器（３００）と、
－ 前記使用済み吸着剤（Ａ＊）及び前記水素ガス（Ｈ２）を前記改質器出口（１５５）から前記分離器入口（３０４）に搬送するための分離器搬送ライン（１５０）と、
－ 前記分離器（３００）で分離された前記使用済み吸着剤（Ａ＊）の少なくとも一部を受け入れるための再生器入口（２０５）と、受け取った前記使用済み吸着剤（Ａ＊）に、二酸化炭素（ＣＯ２）の放出を可能にして前記吸着剤（Ａ）を再生するのに十分なエネルギーを供給するように構成された再生器動力源（２２０）と、再生吸着剤（Ａ）を排出するための再生器出口（２１５）と、を備える再生器反応器（２００）と、
－ 前記使用済み吸着剤（Ａ＊）の流れを、前記分離器出口（３０５）から前記再生器入口（２０５）に搬送するための再生器搬送ライン（３２０、４３０、４３０’）と、
－ 前記再生吸着剤（Ａ）の少なくとも一部を、前記再生器出口（２１５）から前記改質器反応器（１００）に搬送するように配置されたリサイクルライン（２１０）と、
を備え、
前記再生器搬送ライン（３２０、４３０）が、前記再生器入口（２０５）に搬送される前記使用済み吸着剤（Ａ＊）の流量（ＲＡ＊）を調整するように構成された流量調整装置（４４０）を備えることを特徴とする、
システム。
【請求項2】
前記再生器搬送ライン（３２０、４３０）は、－ 分離された前記使用済み吸着剤（Ａ＊）を収容するためのタンク（４１０）と、
－ 一端が前記分離器出口（３０５）に結合され、他端が前記タンク（４１０）のタンク入口（４０５）に結合された第１の再生器搬送ライン（３２０）と、
－ 一端が前記タンク（４１０）のタンク出口（４１５）に結合され、他端が前記再生器入口（２０５）に結合された第２の再生器搬送ライン（４３０、４３０’）と、
をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記流量調整装置（４４０）は、前記再生器反応器（２００）に流入する前記使用済み吸着剤（Ａ＊）の流量（ＲＡ＊）を調整するために、調整可能な回転速度（ｖｒ）で回転するように配置されたスクリューコンベア（４５０）をさらに備える、請求項１又は請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記スクリューコンベア（４５０）は、前記スクリューコンベア（４５０）がより高い回転速度（ｖｒ，Ｈ）及びより低い回転速度（ｖｒ，Ｌ）でそれぞれ回転している場合に、前記使用済み吸着剤（Ａ＊）がより高い流量（ＲＡ＊，Ｈ）及びより低い流量（ＲＡ＊，Ｌ）で前記再生器反応器（２００）に搬送されるように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記流量調整装置（４４０）は、－ 前記スクリューコンベア（４５０）に回転可能に接続されたモータ（４６０）と、
－ 前記モータ（４６０）に接続されて、前記モータ（４６０）の前記回転速度の制御を可能にする変速駆動装置（４７０）と、
をさらに備える、請求項３又は請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記流量調整装置（４４０）と信号通信する自動制御装置（５００）をさらに備え、前記自動制御装置（５００）は、
・前記改質器反応器（１００）に流入する供給材料（Ｂ）の流量、
・前記改質器反応器（１００）に流入する水蒸気（Ｃ）の流量、
・前記改質器反応器（１００）に流入する供給材料（Ｂ）と水蒸気（Ｃ）との混合物の流量、
・前記改質器出口（１５５）と前記再生器入口（２０５）との間を流れる前記使用済み吸着剤（Ａ＊）の流量、
・前記改質器出口（１５５）と前記再生器入口（２０５）との間を流れる少なくとも二酸化炭素（ＣＯ２）の流量、及び
・前記分離器（３００）から流出する前記水素ガス（３１０）の流量
のうちの少なくとも１つに基づいて、前記流量調整装置（４４０）の動作を自動的に制御するように構成されている、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項7】
前記流量調整装置（４４０）と信号通信する自動制御装置（５００）をさらに備え、前記自動制御装置（５００）は、
・前記改質器反応器（１００）に流入する水蒸気（Ｃ）の総流量に対する供給材料（Ｂ）の組成比、
・前記改質器出口（１５５）と前記再生器入口（２０５）との間を流れる流体の化合物の組成比、
・前記改質器出口（１５５）と前記再生器入口（２０５）との間を流れる一酸化炭素（ＣＯ）と未変換燃料ガスとの間のガス組成比、
・前記改質器出口（１５５）と前記再生器入口（２０５）との間を流れる二酸化炭素（ＣＯ２）と未変換燃料ガスとの間のガス組成比、及び
・水素ライン（３１０）におけるガス組成の測定値
のうちの少なくとも１つに基づいて、前記流量調整装置（４４０）の動作を自動的に制御するように構成されている、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項8】
前記改質器反応器（１００）は、一定量の前記供給材料（Ｂ）、一定量の前記水蒸気（Ｃ）、及び一定量の前記吸着剤（Ａ）を含み、前記供給材料（Ｂ）は炭化水素含有燃料を含む、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項9】
前記改質器反応器（１００）及び前記再生器反応器（２００）の少なくとも一方が、流動床を含む、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項10】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のシステムを用いて水素ガス（Ｈ２）を製造する方法であって、Ａ．前記供給材料（Ｂ）及び前記水蒸気（Ｃ）を、１つ以上の前記改質器入口（１３０）を介して、二酸化炭素（ＣＯ２）を捕捉するための吸着剤（Ａ）を含む前記改質器反応器（１００）に導入することと、
Ｂ．前記水素ガス（Ｈ２）及び前記二酸化炭素（ＣＯ２）を含む改質ガス混合物を生成するために、前記改質器反応器（１００）内で前記供給材料（Ｂ）及び前記水蒸気（Ｃ）を改質することであって、前記吸着剤（Ａ）が前記二酸化炭素（ＣＯ２）を捕捉して前記使用済み吸着剤（Ａ＊）を形成する、前記供給材料（Ｂ）及び前記水蒸気（Ｃ）を改質することと、
Ｃ．前記使用済み吸着剤（Ａ＊）の少なくとも一部と前記水素ガス（Ｈ２）の少なくとも一部とを、前記分離器搬送ライン（１５０）を通して前記改質器反応器（１００）から前記分離器（３００）に搬送することと、
Ｄ．少なくとも１つの前記分離器（３００）を動作させることによって、前記使用済み吸着剤（Ａ＊）を前記水素ガス（Ｈ２）から分離することと、
Ｅ． 前記流量調整装置（４４０）を動作させることによって、前記使用済み吸着剤（Ａ＊）の前記流量（ＲＡ＊）を調整しながら、前記使用済み吸着剤（Ａ＊）の少なくとも一部を、再生器搬送ライン（３２０，４３０，４３０’）を通して前記分離器（３００）から前記再生器反応器（２００）に搬送することと、
Ｆ．前記再生器反応器（２００）内の前記使用済み吸着剤（Ａ＊）にエネルギーを供給して、前記使用済み吸着剤（Ａ＊）から二酸化炭素（ＣＯ２）の少なくとも一部を放出させ、ステップＡの前記吸着剤（Ａ）を少なくとも部分的に再生することと、
Ｇ．前記再生吸着剤（Ａ）を、前記リサイクルライン（２１０）を通して前記再生器反応器（２００）から前記改質器反応器（１００）に搬送することによって、ステップＦの前記再生吸着剤（Ａ）の少なくとも一部をリサイクルすることと、
を含む、方法。
【請求項11】
前記流量調整装置（４４０）はスクリューコンベア（４５０）を備え、ステップＥにおける前記流量（ＲＡ＊）の調整が、前記スクリューコンベア（４５０）の回転速度（ｖｒ）を調整することによって達成される、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
ステップＥにおいて前記スクリューコンベア（４５０）の前記回転速度（ｖｒ）を調整することが、前記使用済み吸着剤（Ａ＊）をより高い流量（ＲＡ＊，Ｈ）で前記再生器反応器（２００）に搬送するために、前記スクリューコンベア（４５０）をより高い回転速度（ｖｒ，Ｈ）に調整することと、
前記使用済み吸着剤（Ａ＊）をより低い流量（ＲＡ＊，Ｌ）で前記再生器反応器（２００）に搬送するために、前記スクリューコンベアをより低い回転速度（ｖｒ，Ｌ）に調整することと、
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記流量調整装置（４４０）は、－ 前記スクリューコンベア（４５０）に回転可能に接続されたモータ（４６０）と、
－ 前記モータ（４４０）の回転速度の制御を可能にするために前記モータ（４６０）に接続された変速度駆動装置（４７０）と、
をさらに備え、
ステップＥにおいて前記スクリューコンベア（４５０）の回転速度（ｖｒ）を調整する工程が、前記モータ（４４０）の回転速度を変更するために前記変速度駆動装置（４７０）を動作させることをさらに含む、
請求項１０から請求項１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項14】
前記再生器搬送ライン（３２０、４３０、４３０’）が、－ 分離された前記使用済み吸着剤（Ａ＊）を収容するためのタンク（４１０）と、
－ 一端が前記分離器出口（３０５）に結合され、他端が前記タンク（４１０）のタンク入口（４０５）に結合された第１の再生器搬送ライン（３２０）と、
－ 一端が前記タンク（４１０）のタンク出口（４１５）に結合され、他端が前記再生器入口（２０５）に結合された第２の再生器搬送ライン（４３０，４３０’）と、
を備え、
ステップＥが、前記タンク（４１０）を、分離された前記使用済み吸着剤（Ａ＊）の予め定めた最小量まで充填することをさらに含む、
請求項１０から請求項１３までのいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水素製造及びその方法に関する。より詳細には、本発明は、改質器リアクタ（reformer reactor）において改質反応中に生成される二酸化炭素を捕捉するための吸着剤を使用し、使用済みの吸着剤が分離され、再生器リアクタに制御可能に供給される、水素ガスを製造するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
エネルギーキャリアとしての水素燃料の使用が急速に増加しているため、産業ユーザへの水素の供給は、世界中で主要なビジネスとなっている。
【0003】
水素は、化石燃料やバイオマスから、水から、又は両方の混合物から抽出することができる。現在、水素製造の主要な供給源は天然ガスである。
【0004】
現在、水素燃料は、様々な方法で製造されている。最も一般的な方法は、天然ガス／メタン改質、石炭ガス化、及び電気分解である。他の方法としては、太陽光駆動（solar-driven）プロセスやバイオプロセスが挙げられる。例えば、https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-fuel-basicsを参照
【0005】
[従来のＳＭＲ]
従来の水蒸気メタン改質（ＳＭＲ：steam methane reforming）では、触媒の存在下、高温（８００～１０００℃）かつ高圧（１５～２０バール）で、水蒸気がメタンと反応すると、水素（Ｈ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）からなるガス混合物が生成される。反応（２．１）参照。続いて、触媒を用いて一酸化炭素を水蒸気と反応させる水性ガスシフト反応（２．２）により、低温（３００～４００℃）環境で二酸化炭素（ＣＯ２）と追加の水素が生成される。その後、所望の水素純度が達成されるまで、例えば圧力スイング吸着によって、複数の工程を経て水素ガスがＣＯ２から分離される。
従来の水蒸気メタン改質（ＳＭＲ：steam methane reforming）では、触媒の存在下、高温（８００～１０００℃）かつ高圧（１５～２０バール）で、水蒸気がメタンと反応すると、水素（Ｈ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）からなるガス混合物が生成される。反応（２．１）参照。続いて、触媒を用いて一酸化炭素を水蒸気と反応させる水性ガスシフト反応（２．２）により、低温（３００～４００℃）環境で二酸化炭素（ＣＯ２）と追加の水素が生成される。その後、所望の水素純度が達成されるまで、例えば圧力スイング吸着によって、複数の工程を経て水素ガスがＣＯ２から分離される。
【0006】
従来のＳＭＲにおける主な反応は以下の通りである。
改質：ＣＨ４(g)＋Ｈ２Ｏ(g) ⇔ ＣＯ(g)＋３Ｈ２(g) （２．１）
シフト：ＣＯ(g)＋Ｈ２Ｏ(g) ⇔ ＣＯ２(g)＋Ｈ２(g) （２．２）
全体：ＣＨ４(g)＋２Ｈ２Ｏ(g) ⇔ ＣＯ２(g)＋４Ｈ２(g) （２．３）
改質：ＣＨ４(g)＋Ｈ２Ｏ(g) ⇔ ＣＯ(g)＋３Ｈ２(g) （２．１）
シフト：ＣＯ(g)＋Ｈ２Ｏ(g) ⇔ ＣＯ２(g)＋Ｈ２(g) （２．２）
全体：ＣＨ４(g)＋２Ｈ２Ｏ(g) ⇔ ＣＯ２(g)＋４Ｈ２(g) （２．３）
【0007】
従来のＳＭＲは、圧力降下を最小化するために大きな固定床が必要であること、炭素生成による触媒の失活、及び燃焼熱の一部のみがプロセスに直接使用されるので高い反応器温度を維持する必要があること等、いくつかの欠点を抱えている。
【0008】
[収着強化ＳＭＲ（ＳＥ－ＳＭＲ）]
ＳＥ－ＳＭＲ（sorption-enhanced steam methane reforming）プロセスは、酸化カルシウム（ＣａＯ）やドロマイトなどのＣＯ２吸着剤を、触媒と共に改質器反応器に添加することにより、処理工程を削減する。吸着剤が反応器に添加されると、ＣＯ２は、発熱を伴うか焼（calcination）反応（２．４）において固形の炭酸塩（ＣａＣＯ３）に変換され、その結果、改質器からの生成ガスは、主にＨ２とＨ２Ｏとからなり、少量のＣＯ、ＣＯ２及び未変換ＣＨ４（燃料ガス）を含む。したがって、吸着剤を添加すると、反応（２．１）～（２．３）が順方向でシフトし、メタン転化率及び水素収率が向上する。発熱反応は、５５０℃から６５０℃の範囲の温度で反応するほとんど自己発熱的なプロセスをもたらす。
ＳＥ－ＳＭＲ（sorption-enhanced steam methane reforming）プロセスは、酸化カルシウム（ＣａＯ）やドロマイトなどのＣＯ２吸着剤を、触媒と共に改質器反応器に添加することにより、処理工程を削減する。吸着剤が反応器に添加されると、ＣＯ２は、発熱を伴うか焼（calcination）反応（２．４）において固形の炭酸塩（ＣａＣＯ３）に変換され、その結果、改質器からの生成ガスは、主にＨ２とＨ２Ｏとからなり、少量のＣＯ、ＣＯ２及び未変換ＣＨ４（燃料ガス）を含む。したがって、吸着剤を添加すると、反応（２．１）～（２．３）が順方向でシフトし、メタン転化率及び水素収率が向上する。発熱反応は、５５０℃から６５０℃の範囲の温度で反応するほとんど自己発熱的なプロセスをもたらす。
【0009】
ＳＥ－ＳＭＲにおける主な反応は、反応（２．１）～（２．２）に加えて、以下の通りである。
炭酸化：ＣａＯ(s)＋ＣＯ２(g) ⇔ ＣａＣＯ３(s) （２．４）
全体：ＣＨ４(g)＋２Ｈ２Ｏ(g)＋ＣａＯ(s) ⇔ ＣａＣＯ３(s)＋４Ｈ２(g) （２．５）
炭酸化：ＣａＯ(s)＋ＣＯ２(g) ⇔ ＣａＣＯ３(s) （２．４）
全体：ＣＨ４(g)＋２Ｈ２Ｏ(g)＋ＣａＯ(s) ⇔ ＣａＣＯ３(s)＋４Ｈ２(g) （２．５）
【0010】
連続生産では、ＣＯ２で飽和した炭酸吸着剤は、その後、再生器反応器に搬送され、吸熱を伴うか焼反応（２．６）を確実に起こすために高温に曝される。
か焼／再生：ＣａＣＯ３(s) ⇔ ＣａＯ(s)＋ＣＯ２(g) （２．６）
か焼／再生：ＣａＣＯ３(s) ⇔ ＣａＯ(s)＋ＣＯ２(g) （２．６）
【0011】
反応器の構成に応じて、飽和した吸着剤は、炭酸化石灰石ＣａＣＯ３からＣＯ２を放出する吸熱反応のために約９００℃まで加熱される。
【0012】
得られた再生吸着剤（ＣａＯ）は、その後、改質器反応器に戻され、使用済み吸着剤から放出されたＣＯ２は、外部の場所（通常は、ＣＯ２処理設備又は貯蔵設備）に搬送される。
【0013】
再生器反応器に供給される熱は、床に入る飽和吸着剤の温度を上昇させると同時に、か焼反応が行われるのに十分な過剰な熱を供給する必要がある。熱源は、例えば、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ：solid oxide fuel cell）からの廃熱であってもよい。ＣＯ２によって飽和した吸着剤は、通常「使用済み吸着剤」と呼ばれる。
【0014】
上記のＳＥ－ＳＭＲは、固定床反応器及び流動床反応器の両方で実施することができる。しかしながら、流動床反応器の使用は、流体／微粒子の連続供給と連続回収が可能であること（したがって、より高度の連続運転が可能になる）、効率的でかつ略等温に近い熱分布、化学反応物の効率的な混合、大規模運転に対するより高い適合性、少ない圧力降下、及び床と浸漬体との間の高い熱伝達により、有利であると考えられる。
【0015】
ＳＥ－ＳＭＲ再生器のための流動化媒体は、原則としてＣＯ２から容易に分離することができる気体であれば何でもよい。蒸気はＣＯ２よりもかなり高温で凝縮するため、この点で水蒸気が理想的であると考えられる。ＳＥ－ＳＭＲ改質器のための流動化媒体は、通常、水蒸気と炭化水素ガスとの混合物であり、水蒸気と炭化水素ガスとの比率Ｓ／Ｃは、２．５／１～４／１である。
【0016】
ＳＥ－ＳＭＲは、本発明の技術分野で公知である。例えば、収着強化改質による水素製造システムを開示する、国際公開第２０１６／１９１６７８号を参照されたい。この従来技術のシステムでは、改質器反応器内の吸着剤物質ＣａＯは、ＣＯ２を吸着してＣａＣＯ３の形態の使用済み吸着剤を形成するように作用する。使用済み吸着剤は、さらに常圧の再生器反応器に案内され、使用済み吸着剤を加熱して使用済み吸着剤からＣＯ２を脱離させ、それによって改質器反応器にリサイクルされる再生吸着剤を生成する。米国特許第８２４１３７４号明細書、国際公開第２０１８／１６２６７５号サーチレポート、国際公開第２０１８／１４８５１４号、及び米国特許出願公開第２０１９／０１１２１８８号明細書には、収着強化ＳＭＲの他の例が記載されている。
【0017】
上述の特許公報に記載されたシステムはいずれも、改質器反応器と再生器反応器との間の使用済み吸着剤の流量の制御に関する情報を提供していない。
【0018】
したがって、本発明の目的は、システム内で使用済み吸着剤の流量の制御を可能にすることである。
【発明の概要】
【0019】
本発明は独立請求項に記載され、特徴付けられ、従属請求項には本発明の他の特徴が記載されている。
【0020】
第１の態様において、本発明は、水素ガスＨ２を製造するためのシステムに関する。
【0021】
このシステムは、少なくとも１つの改質器反応器（reformer reactor）と、少なくとも１つの分離器と、少なくとも１つの分離器搬送ラインと、少なくとも１つの再生器反応器（regenerator reactor）と、少なくとも１つの再生器搬送ラインと、少なくとも１つのリサイクルラインとを備えている。
【0022】
改質器反応器（複数可）は、最低圧力及び／又は最低温度及び／又は体積単位当たりの最低量など、二酸化炭素を捕捉するための条件が存在する場合に、使用済み吸着剤Ａ＊を形成する二酸化炭素を捕捉する吸着剤Ａを収容するための密閉容積を有する。改質器反応器は、供給材料Ｂ（炭化水素燃料など）と水蒸気Ｃ（すなわち、主に気相の水）との改質を可能にして、水素ガスＨ２と二酸化炭素ＣＯ２とを含む改質ガス混合物を生成するように構成されている。改質器反応器は、供給材料Ｂ及び水蒸気Ｃの少なくとも一方を改質器反応器に供給するための少なくとも１つの改質器入口と、使用済みの吸着剤Ａ＊及び水素ガスＨ２を排出するための少なくとも１つの改質器出口と、を備えている。より好ましくは、改質器反応器は、供給材料入口及び水蒸気入口を含む少なくとも２つの改質器入口を含む。改質器反応器は、二酸化炭素を捕捉する吸着剤を改質器反応器に供給するための、追加の入口を備えていてもよい。
【0023】
分離器（複数可）、例えばサイクロンは、使用済み吸着剤Ａ＊を水素ガスＨ２から分離するように構成されている。分離器（複数可）は、水素ガスＨ２及び使用済み吸着剤Ａ＊を分離器（複数可）に供給するための少なくとも１つの分離器入口と、分離された使用済み吸着剤Ａ＊を排出するための少なくとも１つの分離器出口と、を備えている。
【0024】
分離器搬送ライン（複数可）は、使用済み吸着剤Ａ＊及び水素ガスＨ２を改質器出口から分離器入口まで搬送するのに適している。
【0025】
好ましい構成では、改質器反応器は、２つの改質器出口と、ガス（主に水素ガスＨ２）を排出するために改質器反応器の上部に配置された１つの改質器出口と、主に使用済み吸着剤Ａ＊を排出するために改質器反応器の下部に配置された１つの改質器出口と、を含むことができる。この構成では、改質器反応器を出た水素ガスＨ２及び使用済み吸着剤Ａ＊は、分離器搬送ライン（複数可）内で混合され、分離器（複数可）に流入することができる。改質器反応器と分離器との間で水素ガスＨ２流及び使用済み吸着剤Ａ＊の垂直搬送（vertical transport）が必要とされる場合、搬送ライザ（transport riser）などの専用の垂直搬送装置を設置することが推奨され得る。このような搬送ライザの一例は、搬送ガスによる粒子の取り込み（particle entrainment）を確実にする（すなわち、ガス速度が十分に高い）直径を有すると共に、粒子の堆積を防止又は制限する下部を有する配管部であり得る。
【0026】
さらに、再生器反応器（複数可）は、分離器（複数可）内で分離された使用済み吸着剤Ａ＊の少なくとも一部を受け入れるための少なくとも１つの再生器入口と、受け入れた使用済み吸着剤Ａ＊にエネルギーを供給して二酸化炭素ＣＯ２の放出を可能にし、それによって吸着剤Ａを再生するように構成された少なくとも１つの再生器動力源と、再生吸着剤Ａを排出するための少なくとも１つの再生器出口と、使用済み吸着剤Ａ＊の流れを分離器出口（複数可）から再生器入口（複数可）まで搬送するための少なくとも１つの再生器搬送ラインと、再生吸着剤Ａの少なくとも一部を再生器出口（複数可）から改質器反応器（複数可）に、例えば１つ以上の改質器入口を介して又は１つ以上の専用のリサイクル入口を介して搬送するように構成された少なくとも１つのリサイクルラインと、を備えている。
【0027】
１つの再生器搬送ライン、又は複数の再生器搬送ラインの各々は、有利には、再生器入口に搬送される使用済み吸着剤Ａ＊の流量ＲＡ＊［ｍ３／ｓ（秒）又はｋｇ／ｓ］を調整するように構成された、少なくとも１つの流量調整装置を備えていてもよい。
【0028】
本発明の１つの例示的な構成では、再生器搬送ラインは、分離された使用済み吸着剤Ａ＊を収容するための少なくとも１つのタンクと、一端が分離器出口（複数可）に結合され、他端がタンクの少なくとも１つのタンク入口に結合された少なくとも１つの第１の再生器搬送ラインと、一端がタンクの少なくとも１つのタンク出口に結合され、他端が再生器入口に結合された少なくとも１つの第２の再生器搬送ラインと、をさらに備えている。１つ以上の測定装置（複数可）をタンクに接続して、タンク内に貯蔵された使用済み吸着剤Ａ＊の量を測定することができる。
【0029】
本発明の別の例示的な構成では、再生器搬送ライン（複数可）は、再生器搬送ライン（複数可）を通して搬送される分離された使用済み吸着剤Ａ＊の流れを開放又は停止するように配置された少なくとも１つのバルブをさらに備えている。バルブ（複数可）は、例えば、タンク（複数可）への流れを停止又は開放するために、第１の再生器搬送ラインに配置されてもよい。
【0030】
本発明のさらに別の例示的な構成では、流量調整装置（複数可）は、再生器反応器（複数可）への使用済み吸着剤Ａ＊の流量ＲＡ＊を調整するために、調整可能な回転速度ｖｒで回転するように配置された少なくとも１つのスクリューコンベアを備えている。スクリューコンベアは、一般には、回転する螺旋状のスクリューブレードを使用する機構であり、スクリューブレードが液体及び／又は粒状物質などの固体の移動を可能にする。
【0031】
前記スクリューコンベアは、好ましくは、スクリューコンベアがより高い回転速度ｖｒ；Ｈ及びより低い回転速度ｖｒ，Ｌでそれぞれ回転している場合に、使用済み吸着剤Ａ＊が、より高い流量ＲＡ＊，Ｈ及びより低い流量ＲＡ＊，Ｌで再生器反応器に搬送されるように構成されている。
【0032】
さらに、流量調整装置は、好ましくは、スクリューコンベアに回転可能に接続され、それによって前記調整可能な回転速度ｖｒを可能にするモータ（例えば、電動モータ）と、モータに接続され、モータの回転速度の制御を可能にし、それによってスクリューコンベアの回転速度の制御を可能にする、変速駆動装置／周波数変換器と、を備えている。
【0033】
本発明のさらに別の例示的な構成では、システムは、流量調整装置（例えば、変速度駆動装置）と信号通信する、及び／又は直接モータと信号通信する自動制御装置をさらに備えている。この例示的な構成では、制御装置は、以下のうちの少なくとも１つに基づいて、流量調整装置の動作を自動的に制御し、それによって流量ＲＡ＊を自動的に制御するように設計されプログラムされ得る。
・改質器反応器に流入する供給材料Ｂの流量、
・改質器反応器に流入する水蒸気Ｃの流量
・改質器反応器に流入する供給材料Ｂと水蒸気Ｃとの混合物の流量
・改質器出口と再生器入口との間を流れる使用済み吸着剤Ａ＊の流量、
・改質器と再生器入口との間を流れる少なくとも二酸化炭素ＣＯ２の流量、好ましくはさらに一酸化炭素ＣＯの流量
・分離器から流出するガス（主に水素ガス）の流量。
・改質器反応器に流入する供給材料Ｂの流量、
・改質器反応器に流入する水蒸気Ｃの流量
・改質器反応器に流入する供給材料Ｂと水蒸気Ｃとの混合物の流量
・改質器出口と再生器入口との間を流れる使用済み吸着剤Ａ＊の流量、
・改質器と再生器入口との間を流れる少なくとも二酸化炭素ＣＯ２の流量、好ましくはさらに一酸化炭素ＣＯの流量
・分離器から流出するガス（主に水素ガス）の流量。
【0034】
本発明のさらに別の例示的な構成では、システムは、流量調整装置と信号通信する自動制御装置をさらに含み、この制御装置は、以下のうちの少なくとも１つに基づいて、流量調整装置の動作を自動的に制御し、それによって流量ＲＡ＊を自動的に制御するように構成されている。
・改質器反応器に流入する水蒸気Ｃ及び供給材料Ｂの総流量に対する供給材料Ｂの組成比
・改質器出口と再生器入口との間を流れる液体の化合物（典型的には、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２及びＣＨ４）の組成比
・改質器出口と再生器入口との間を流れる一酸化炭素ＣＯと未反応の燃料ガス（典型的にはＣＨ４）との間のガス組成比
・改質器出口と再生器入口との間を流れる二酸化炭素ＣＯ２と未反応の燃料ガス（典型的にはＣＨ４）との間のガス組成比
・例えば、改質器反応器（２００）内のＣＯ２捕捉の低下を検出するための、水素ラインにおける一般的なガス組成の測定値
・改質器反応器に流入する水蒸気Ｃ及び供給材料Ｂの総流量に対する供給材料Ｂの組成比
・改質器出口と再生器入口との間を流れる液体の化合物（典型的には、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２及びＣＨ４）の組成比
・改質器出口と再生器入口との間を流れる一酸化炭素ＣＯと未反応の燃料ガス（典型的にはＣＨ４）との間のガス組成比
・改質器出口と再生器入口との間を流れる二酸化炭素ＣＯ２と未反応の燃料ガス（典型的にはＣＨ４）との間のガス組成比
・例えば、改質器反応器（２００）内のＣＯ２捕捉の低下を検出するための、水素ラインにおける一般的なガス組成の測定値
【0035】
ガス組成の測定は、ガスクロマトグラフィーなどのいくつかの既知の測定技術によって達成することができる。
【0036】
本発明のさらに別の例示的な構成では、再生器反応器は、内部容積を取り囲み、使用済み吸着剤Ａ＊がその中に流入することができる再生器容器（regenerator vessel）をさらに備えている。この構成では、再生器動力源（power source）は、再生器容器の外側に配置され、内部容積内に動力を供給することができる。
【0037】
容器の外側に配置される再生器動力源は、バーナなどの熱源、又は例えば高温の固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）からの廃熱であってもよく、それによって、容器壁を通して間接的に熱を供給することによって、使用済み吸着剤からの二酸化炭素の放出を確実にする。バーナは、ガスバーナ、石炭バーナ、酸素燃料バーナ及び／又はオイルバーナとすることができる。動力源と再生器との間の間接的な熱交換は、動力源から再生器床材料（regenerator bed material）に熱を伝達するために、再生器床部に高温熱交換器を組み込む必要がある場合がある。
【0038】
代替的に又は追加的に、前記動力源の少なくとも一部又は追加的な動力源は、再生器容器の内部、典型的には容器の底部に配置されてもよく、それによって、高温ガスのようなエネルギーを使用済み吸着剤Ａ＊へ直接供給することができる。内部動力源から（例えば、酸素燃料バーナから）生じるいかなる燃焼生成物も、再生器床の流動化などの他の用途に使用されてもよい。動力源が酸素燃料バーナである場合、動力源と再生器との間の直接的な熱伝達は、酸素燃料バーナに酸素を供給する空気分離ユニットの使用を必要とする場合がある。
【0039】
本発明のさらに別の例示的な構成では、システムは、分離器内で使用済み吸着剤Ａ＊から分離された水素ガスＨ２の流れを、少なくとも１つの第２の分離器出口を介して１つ以上の外部の場所に搬送するための少なくとも１つの水素搬送ラインをさらに備えている。少なくとも１つの外部の場所は、水素ガスＨ２の流れの少なくとも一部を精製するための設備を含む場所であってもよい。
【0040】
本発明のさらに別の例示的な構成では、システムは、再生器内の使用済み吸着剤Ａ＊から放出された二酸化炭素ＣＯ２の流れを、少なくとも１つの第２の再生器出口を介して、１つ以上の外部の場所に搬送するための少なくとも１つのＣＯ２搬送ラインをさらに備えている。少なくとも１つの外部の場所は、二酸化炭素ＣＯ２の流れの少なくとも一部を貯蔵するための設備を含む場所であってもよい。
【0041】
第２の態様では、本発明は、上述したように、改質器反応器がある量の供給材料Ｂとある量の水蒸気Ｃとを含むシステムに関する。供給材料Ｂは、天然ガス、メタンリッチガス、合成ガス、メタンリッチガスと合成ガスの混合物などの炭化水素含有燃料、バイオマス又は炭素／炭化水素などの有機物のガス化からのガス、及びガスハイドレートのうちの１種以上を含むことができる。
【0042】
本発明の第２の態様の例示的な構成では、改質器反応器は、ある量の吸着剤Ａを含む。吸着剤Ａは、酸化カルシウムなどの金属酸化物であってもよく、使用済み吸着剤Ａ＊は炭酸カルシウムなどの金属炭酸塩であってもよい。
【0043】
本発明の第２の態様の別の例示的な構成では、改質器反応器（複数可）及び／又は再生器反応器（複数可）は流動床を含み、それによって、例えば、吸着剤Ａと改質ガス混合物Ｂ、Ｃとの間の接触表面積が大きいこと、温度均一性が向上又は改善すること、及び／又は熱伝達が増加することなど、いくつかの利点を達成する。
【0044】
本発明の第２の態様の別の例示的な構成では、改質器反応器は、
ｉ）収着強化水蒸気メタン改質をサポートするように構成された改質器反応器
ｉｉ）収着強化水性ガスシフトをサポートするように構成された改質器反応器、又は
ｉｉｉ）ｉ）及びｉｉ）の組み合わせ、からなる群から選択される。
ｉ）収着強化水蒸気メタン改質をサポートするように構成された改質器反応器
ｉｉ）収着強化水性ガスシフトをサポートするように構成された改質器反応器、又は
ｉｉｉ）ｉ）及びｉｉ）の組み合わせ、からなる群から選択される。
【0045】
第３の態様では、本発明は、上述のシステムを用いて水素ガスＨ２を製造する方法に関する。
【0046】
この方法は、以下のステップ、すなわち、
Ａ．供給材料Ｂ（炭化水素燃料など）及び水蒸気Ｃを、１つ以上の改質器入口を介して改質器反応器（複数可）に導入することであって、改質器反応器（複数可）は二酸化炭素ＣＯ２を捕捉するための吸着剤Ａを含む、供給材料Ｂ及び水蒸気Ｃを導入すること、
Ｂ．水素ガスＨ２及び二酸化炭素ＣＯ２を含む改質ガス混合物を生成するために改質器反応器（複数可）内で供給材料Ｂ及び水蒸気Ｃを改質することであって、吸着剤Ａが二酸化炭素ＣＯ２を捕捉して使用済み吸着剤Ａ＊を形成する、供給材料Ｂ及び水蒸気Ｃを改質すること、
Ｃ．使用済み吸着剤Ａ＊の少なくとも一部と水素ガスＨ２の少なくとも一部とを、分離器搬送ライン（複数可）を介して、改質器反応器（複数可）から分離器（複数可）へ搬送することと、
Ｄ．分離器（複数可）を動作させることにより使用済み吸着剤Ａ＊を水素ガスＨ２から分離することと、
Ｅ．調整装置を動作させることにより使用済み吸着剤Ａ＊の流量ＲＡ＊を調整しながら、使用済み吸着剤Ａ＊の少なくとも一部を、再生器搬送ラインを介して分離器から再生器反応器に搬送することと、
Ｆ．再生器反応器（複数可）内の使用済み吸着剤Ａ＊に熱などのエネルギーを供給することであって、使用済み吸着剤Ａ＊によって捕捉された二酸化炭素ＣＯ２の少なくとも一部を放出させ、それによってステップＡの吸着剤Ａを少なくとも部分的に再生する、エネルギーを供給することと、
Ｇ．再生吸着剤Ａを、再生器反応器（複数可）から改質器反応器（複数可）にリサイクルライン（複数可）を介して搬送することにより、ステップＦの再生吸着剤Ａの少なくとも一部分をリサイクルすることと、
を含む。
Ａ．供給材料Ｂ（炭化水素燃料など）及び水蒸気Ｃを、１つ以上の改質器入口を介して改質器反応器（複数可）に導入することであって、改質器反応器（複数可）は二酸化炭素ＣＯ２を捕捉するための吸着剤Ａを含む、供給材料Ｂ及び水蒸気Ｃを導入すること、
Ｂ．水素ガスＨ２及び二酸化炭素ＣＯ２を含む改質ガス混合物を生成するために改質器反応器（複数可）内で供給材料Ｂ及び水蒸気Ｃを改質することであって、吸着剤Ａが二酸化炭素ＣＯ２を捕捉して使用済み吸着剤Ａ＊を形成する、供給材料Ｂ及び水蒸気Ｃを改質すること、
Ｃ．使用済み吸着剤Ａ＊の少なくとも一部と水素ガスＨ２の少なくとも一部とを、分離器搬送ライン（複数可）を介して、改質器反応器（複数可）から分離器（複数可）へ搬送することと、
Ｄ．分離器（複数可）を動作させることにより使用済み吸着剤Ａ＊を水素ガスＨ２から分離することと、
Ｅ．調整装置を動作させることにより使用済み吸着剤Ａ＊の流量ＲＡ＊を調整しながら、使用済み吸着剤Ａ＊の少なくとも一部を、再生器搬送ラインを介して分離器から再生器反応器に搬送することと、
Ｆ．再生器反応器（複数可）内の使用済み吸着剤Ａ＊に熱などのエネルギーを供給することであって、使用済み吸着剤Ａ＊によって捕捉された二酸化炭素ＣＯ２の少なくとも一部を放出させ、それによってステップＡの吸着剤Ａを少なくとも部分的に再生する、エネルギーを供給することと、
Ｇ．再生吸着剤Ａを、再生器反応器（複数可）から改質器反応器（複数可）にリサイクルライン（複数可）を介して搬送することにより、ステップＦの再生吸着剤Ａの少なくとも一部分をリサイクルすることと、
を含む。
【0047】
吸着剤Ａは、酸化カルシウムなどの金属酸化物であってもよく、使用済み吸着剤Ａ＊は炭酸カルシウムなどの金属炭酸塩であってもよい。
【0048】
リサイクルライン（複数可）を介してリサイクルされた再生吸着剤Ａによって提供される熱は、改質ガスを生成し、吸着剤Ａに二酸化炭素ＣＯ２を捕捉するために、改質器反応器内の所望のプロセスを確実にするのに十分であり得る。しかしながら、改質器反応器は、外部熱源などの別個の動力源を備えていてもよい。
【0049】
本発明の第３の態様の例示的なプロセスでは、流量調整装置は、少なくとも１つのスクリューコンベアを備えており、ステップＥにおける流量ＲＡ＊の調整はスクリューコンベアの回転速度ｖｒを調整することによって達成される。
【0050】
本発明の第３の態様の別の例示的なプロセスでは、ステップＥでスクリューコンベア（複数可）の回転速度ｖｒを調節することは、使用済み吸着剤Ａ＊を１つ又は複数のより高い流量ＲＡ＊，Ｈで再生器反応器（複数可）に搬送するために、スクリューコンベア（複数可）を１つ又は複数のより高い回転速度ｖｒ，Ｈに調整することと、使用済み吸着剤Ａ＊を１つ又は複数のより低い流量ＲＡ＊，Ｌで再生器反応器（複数可）に搬送するために、スクリューコンベア（複数可）を１つ又は複数のより低い回転速度ｖｒ，Ｌに調整することと、をさらに含む。
【0051】
本発明の第３の態様のさらに別の例示的なプロセスでは、流量調整装置は、スクリューコンベア（複数可）に回転可能に接続された少なくとも１つのモータと、モータ（複数可）に接続された少なくとも１つの変速駆動装置と、をさらに備えている。
【0052】
この例示的な方法では、ステップＥにおけるスクリューコンベア（複数可）の回転速度ｖｒ（複数可）を調整するステップは、モータ（複数可）の回転速度（複数可）を変更するために変速駆動装置を動作させ、それによってモータ（複数可）に接続されたスクリューコンベア（複数可）の回転速度ｖｒを調整することを、さらに含むことができる。
【0053】
本発明の第３の態様のさらに別の例示的なプロセスでは、再生器搬送ライン（複数可）は、少なくとも１つのバルブをさらに備え、ステップＥは、再生器搬送ライン（複数可）を通って搬送される分離された使用済み吸着剤Ａ＊の流れ（複数可）を開放又は停止するようにバルブ（複数可）を動作させることをさらに含む。
【0054】
本発明の第３の態様のさらに別の例示的なプロセスでは、再生器搬送ライン（複数可）は、分離された使用済み吸着剤Ａ＊を収容するための少なくとも１つのタンクと、一端が分離器出口（複数可）に結合され、他端がタンク（複数可）のタンク入口（複数可）に結合された少なくとも１つの第１の再生器搬送ラインと、一端がタンク（複数可）のタンク出口（複数可）に結合され、他端が再生器入口（複数可）に結合された少なくとも１つの第２の再生器搬送ラインと、をさらに備えており、ステップＥは、分離された使用済み吸着剤Ａ＊の予め定めた最小量（複数可）までタンク（複数可）を充填することをさらに含む。システムは、タンク（複数可）内に貯蔵された使用済み吸着剤Ａ＊の量（複数可）を測定するための少なくとも１つの測定装置を、さらに備えることができる。
【0055】
上述のバルブ（複数可）は、例えば、第１の再生器搬送ラインに配置されて、後述するタンク（複数可）への流れ（複数可）を停止又は開放することができる。
【0056】
本発明の第３の態様のさらに別の例示的なプロセスでは、再生器反応器（複数可）は、使用済み吸着剤Ａ＊がその中で流動し得る密閉された内部容積を有する再生器容器をさらに備えている。この例示的なプロセスでは、再生器動力源（複数可）は、再生器容器に間接加熱を提供するために再生器容器の外側に配置されてもよく、再生器反応器内の使用済み吸着剤Ａ＊にエネルギーを提供するステップＦは、再生器動力源（複数可）から再生器容器内に熱などのエネルギーを搬送することを含んでいてもよい。
【0057】
本発明の第３の態様のさらに別の例示的なプロセスでは、供給材料（Ｂ）及び水蒸気（Ｃ）を改質するステップは、ｉ）収着強化水蒸気メタン改質をサポートするように構成された改質器反応器、ｉｉ）収着強化水性ガスシフトをサポートするように構成された改質器反応器、又はｉｉｉ）ｉ）及びｉｉ）の組み合わせ、からなる群から選択される改質器反応器（１００）を使用して改質することを含む。
【0058】
本発明の第３の態様のさらに別の例示的なプロセスでは、改質器反応器（複数可）は、少なくとも１．１バール（絶対圧）、より好ましくは少なくとも１．３バール（絶対圧）の圧力で運転される。
【0059】
本発明の第３の態様のさらに別の例示的なプロセスでは、再生器反応器（複数可）は、少なくとも１．１バール（絶対圧）、より好ましくは少なくとも１.３バール（絶対圧）の圧力で運転される。
【0060】
本発明の第３の態様のさらに別の例示的なプロセスでは、本方法は、ステップＤの間に、分離器（複数可）内で使用済み吸着剤Ａ＊から分離された水素ガスＨ２の流れを、分離器（複数可）から第２の分離器出口（複数可）を介して外部の場所（複数可）に搬送するステップをさらに含む。
【0061】
本発明の第３の態様のさらに別の例示的なプロセスでは、外部の場所（複数可）は、水素ガスＨ２の流れ（複数可）の少なくとも一部を精製するための配置を含む場所であってもよい。精製ステップは、圧力スイング吸着を含んでいてもよい。
【0062】
本発明の第３の態様のさらに別の例示的なプロセスでは、本方法は、ステップＦの間に、再生器容器内の使用済み吸着剤Ａ＊から放出された二酸化炭素ＣＯ２の流れを、専用のＣＯ２出口を介して再生器反応器から外部の場所に搬送するステップをさらに含む。
【0063】
本発明の第３の態様のさらに別の例示的なプロセスでは、外部の場所は、二酸化炭素ＣＯ２の流れの少なくとも一部を処理及び／又は貯蔵するための設備を含む場所であってもよい。
【0064】
上記のようなＳＥ－ＳＭＲを用いた水素製造システムにおいて、使用済み吸着剤Ａ＊ の流量ＲＡ＊を制御が可能であることにより、いくつかの有利な点が達成される。
【0065】
流量調整装置（例えば、スクリューコンベアの回転速度）を調整することにより、再生器搬送ラインを通って搬送される使用済み吸着剤Ａ＊の流量ＲＡ＊を制御することにより、再生器反応器に流入する固形物（solids）／使用済み吸着剤の量を制御することができる。そして、再生器反応器内の再生吸着剤Ａは改質器反応器に戻されるので、流量調整装置の調整により、吸着剤循環プロセス（sorbent looping process）に関与する粒子の循環流量全体の高度な制御を達成し、それにより吸着剤循環プロセスで捕捉され、放出されるＣＯ２の量の高度な制御を達成する。流量調整装置の調整により、二酸化炭素（ＣＯ２）をほとんど又は全く含まない供給材料と、かなりの量の初期二酸化炭素（ＣＯ２）を含む供給材料（Ｂ）とを切り替えることができ、それにより供給材料（Ｂ）中のＣＯ２含有量の変動に応じて、改質器反応器に可変量の吸着剤を供給することができる。
【0066】
さらに、改質器反応器及び再生器反応器の両方は、一定量の固形物しか保持することができない。反応器内の床が流動化され、平滑化されていると仮定すると、一方の反応器の固形物の最大量を超える場合、余剰の固形物はそれらの相互の直接結合によりシステムループ内で他方の反応器へと流れ続ける。
【0067】
循環速度が低過ぎる場合、改質器反応器は、改質プロセスにおいて生成されるガス中の利用可能なＣＯ２量に比べ、ＣａＯなどの再生吸着剤を十分に受け取ることができない（反応（２．２）－水性ガスシフトを参照）。したがって、循環を続けると、最終的には、改質器反応器内でのみ使用済み吸着剤（飽和固体）Ａ＊を生じることになり、この場合もＣＯ２の捕捉／吸収は全く無いか、又は殆ど無いことになる。
【0068】
改質器反応器内でのＣＯ２捕捉は、（未使用の）吸着剤Ａの不足により停止するため、より多くのＣＯ２が気相の状態で改質器反応器から排出されることになる。このようなＣＯ２排出量の増加は、例えばガスクロマトグラフィーを用いて、上述のように改質組成（reformate composition）を測定することによって監視することができる。さらに、反応器間のループ結合（looped coupling）により、再生器反応から気体の状態で排出されるＣＯ２の減少を監視することは、システムループにＣＯ２が追加されないので、改質器反応器におけるＣＯ２捕捉の減少の指標を提供する。
【0069】
したがって、システムの最適な動作を保証するために、任意の所与の時間に再生器反応器から改質器反応器に流入する十分な吸着剤（例えば、ＣａＯ）が存在することが、非常に有利であると考えられる。
【0070】
改質器反応器内の吸着剤（ＣａＯ）が多過ぎることに起因して循環速度が高過ぎることは、循環速度が低過ぎることに比べて問題が少ないと考えられる。しかしながら、特定の閾値を超える循環速度は、再生器反応器内のＣＯ２の滞留時間を減少させ、それによって再生器反応器から排出されるＣＯ２が減少する危険性があるので、望ましくないと考えられる。十分な再生を確保するためには、使用済み吸着剤に供給される動力（power）を増加させなければならない場合がある。
【図面の簡単な説明】
【0071】
本発明の理解を容易にするために、以下の図面が添付される。図面は本発明の実施形態を示しており、ここでは例示としてのみ説明される。
【0072】
【発明を実施するための形態】
【0073】
以下では、添付の図面を参照して、本発明の実施形態についてより詳細に説明する。しかしながら、図面は、本発明を図面に示された主題に限定することを意図するものではないことを理解されたい。
【0074】
【0075】
まず、改質器反応器１００内には、バブリング流動床（ＢＦＢ）などの流動床、ニッケル触媒などの触媒、及び酸化カルシウム（ＣａＯ）などの吸着剤Ａが、導入される。
【0076】
流動床の温度を制御するために、反応器に熱交換器を挿入して、冷却流体又は加熱流体を床に運ぶことができる。しかしながら、以下でさらに説明されるように、このような熱交換器は、この特定のシステムでは省略することができる。なせなら、反応器中で所望の反応を確実に行うために必要な改質器反応器の温度は、加熱された再生吸着剤Ａのフィードバックによって達成され得るからである。
【0077】
燃料材料ライン３を流れる天然ガス／メタン（ＣＨ４）などの燃料／供給材料Ｂと、水蒸気ライン２を流れる水蒸気ＣなどのＣＯ２から分離可能なガスとは、混合物Ｄとして共通の供給ライン４に案内される。次いで、混合物Ｄは、改質器入口１３０を介して改質器反応器１００に流入する。混合物Ｄの温度は、通常は２００℃と３００℃の間、例えば２５０℃である。混合物Ｄの圧力及び流量は、それぞれ、１．０バール（絶対圧）（bara：bar absolute)と１．４バール（絶対圧）の間（典型的には１．２バール（絶対圧））とすることができ、３７５ｋｇ／ｈ（時）と４２５ｋｇ／ｈの間（典型的には３９２ｋｇ／ｈ）とすることができる。
【0078】
また、燃料材料ライン３及び水蒸気ライン２内の温度、気圧及び流量の典型的な値は、それぞれ、１２０℃（±２０℃）／１．４バール（絶対圧）（±０．４バール（絶対圧））／７３ｋｇ／ｈ（±１５ｋｇ／ｈ）と、１２０℃（±２０℃）／１．４バール（絶対圧）（±０．４バール（絶対圧））／３１８ｋｇ／ｈ（±５０ｋｇ／ｈ）とである。
【0079】
代替的に、燃料材料Ｂ及びガスＣは、別々の入口を通って改質器反応器１００に流入することができる。
【0080】
例示的な流体及び微粒子が使用される場合、改質器反応器１００では以下の反応が起こる。
改質：ＣＨ４(g)＋Ｈ２Ｏ(g) ⇔ ＣＯ(g)＋３Ｈ２(g) （２．１）
シフト：ＣＯ(g)＋Ｈ２Ｏ(g) ⇔ ＣＯ２(g)＋Ｈ２(g) （２．２）
炭酸化：ＣａＯ(s)＋ＣＯ２(g) ⇔ ＣａＣＯ３(s) （２．４）
改質：ＣＨ４(g)＋Ｈ２Ｏ(g) ⇔ ＣＯ(g)＋３Ｈ２(g) （２．１）
シフト：ＣＯ(g)＋Ｈ２Ｏ(g) ⇔ ＣＯ２(g)＋Ｈ２(g) （２．２）
炭酸化：ＣａＯ(s)＋ＣＯ２(g) ⇔ ＣａＣＯ３(s) （２．４）
【0081】
改質反応及びシフト反応は、それぞれ吸熱反応と発熱反応であり、炭酸化反応は発熱反応である。
全体：ＣＨ４(g)＋２Ｈ２Ｏ(g)＋ＣａＯ(s) ⇔ ＣａＣＯ３(s)＋４Ｈ２(g) （２．５）
全体：ＣＨ４(g)＋２Ｈ２Ｏ(g)＋ＣａＯ(s) ⇔ ＣａＣＯ３(s)＋４Ｈ２(g) （２．５）
【0082】
したがって、ＣＯ２ガスは流動床内の吸着剤Ａ（ここではＣａＯ粒子の形態である）によって捕捉され、使用済み吸着剤Ａ＊（ここではＣａＣＯ３粒子の形態である）を形成する。
【0083】
生成されたＨ２ガス及び使用済み吸着剤Ａ＊は、さらに、改質器出口１５５及び分離器入口３０４を介して、分離器搬送ライン／管１５０を通って１つ以上の分離器３００に案内される。
【0084】
分離器３００は、少なくともＨ２ガスを使用済み吸着剤Ａ＊から分離するように構成され、好ましくは、遠心分離を駆動分離力として使用して、使用済み吸着剤Ａ＊をガスから除去するタイプの慣性分離器である。静電分離器などの当該技術分野で周知の他の分離器でも、所望の分離を達成することができる。
【0085】
運転中、分離されたＨ２ガスは、分離器３００の上部に配置された水素出口３１５を介して水素ライン３１０に連続的に放出される。一方、分離された使用済み吸着剤Ａ＊は、分離器３００の下部に配置された使用済み吸着剤出口３０５を介して、第１の再生器搬送ライン３２０に連続的に放出される。
【0086】
分離されたＨ２ガスは、例えば、加圧スイング吸着、電気化学的精製、又は触媒的再結合を使用して、さらなる精製のための設備に案内されてもよい。運転中の水素ライン３１０内の典型的な温度、圧力及び流量は、６００℃（±１００℃）、１．２バール（絶対圧）（±０．４バール（絶対圧））、及び２０８ｋｇ／ｈ（±４０ｋｇ／ｈ）である。以下でさらに説明するように、水素ライン３１０へのガスの放出は、Ｈ２ガスに加えて、改質器反応器１００からの非反応ガス、例えばＣＯ、ＣＯ２及び燃料ガスＢ（例えばＣＨ４）を含むこともできる。
【0087】
分離された使用済み吸着剤Ａ＊は、使用済み吸着剤出口３０５から、第１の再生器搬送ライン３２０を通る流量を制御するように構成された供給システム４００に案内される。運転中の第１の再生器搬送ライン３２０内の温度、圧力、及び流量の典型的な値は、６００℃（±１００℃）、１．２バール（絶対圧）（±０．４バール（絶対圧））、及び２０００ｋｇ／ｈ（±６００ｋｇ／ｈ）である。
【0088】
供給システム４００は、分離器３００から使用済み吸着剤Ａ＊を受け取るために、かつタンク４１０から使用済み吸着剤Ａ＊を排出するために、１つ以上のタンク入口４０５と、１つ以上のタンク出口４１５とをそれぞれ有するタンク４１０を備えることができる。
【0089】
供給システム４００は、タンク内のＡ＊の量、ＣＯ、ＣＯ２及び／又はＣＨ４などの他の化学種の存在及び組成、水分の程度（degree of moisture）などの動作パラメータの監視を可能にするためのタンク測定装置４１１を含むことができる。図１～図４では、このようなタンク測定装置４１１は、タンク４１０に直接結合されて示されている。しかしながら、測定は、所望のパラメータを達成できる限り、使用済み吸着剤の搬送ライン３２０、４３０に沿った任意の場所で実施することができる。このようなタンク測定装置４１１の一例は、タンク４１０内に存在する固形物の体積を連続的に監視することができる、レベル測定装置である。
【0090】
使用済み吸着剤Ａ＊は、タンク出口４１５を介してタンク４１０から排出された後、さらに、第２の再生器搬送ライン４３０、４３０’を通って、再生器反応器２００に案内され、使用済み吸着剤Ａ＊を再生／か焼して、吸着剤Ａ及びＣＯ２ガスに戻す。再生器反応器２００に流入する（主に吸着剤Ａ）の典型的な温度、気圧及び流量は、それぞれ８５０℃（±１００℃）、１．２バール（絶対圧）（±０．４バール（絶対圧）ル）、及び２９６ｋｇ／ｈ（±５０ｋｇ／ｈ）である。
【0091】
前記再生反応
ＣａＣＯ３(s) ⇔ ＣａＯ(s)＋ＣＯ２(g) （２．６）
は、エネルギーの供給を必要とする吸熱反応であり、通常、熱を加える形式でエネルギーを供給する。１．１～１．４バール（絶対圧）の典型的な圧力では、８００℃～１１００℃の温度範囲が、再生反応を開始し、維持するのに十分な温度であり得る。
ＣａＣＯ３(s) ⇔ ＣａＯ(s)＋ＣＯ２(g) （２．６）
は、エネルギーの供給を必要とする吸熱反応であり、通常、熱を加える形式でエネルギーを供給する。１．１～１．４バール（絶対圧）の典型的な圧力では、８００℃～１１００℃の温度範囲が、再生反応を開始し、維持するのに十分な温度であり得る。
【0092】
再生器反応器２００は、
－流動床（通常はＢＦＢ）を有する内部容積を有する再生器容器２０１と、
－使用済み吸着剤Ａ＊に熱エネルギーを供給するための再生器動力源２２０と、
－第２の再生器搬送ライン４３０’から再生器容器２０１への使用済み吸着剤Ａ＊の流入を可能にするための１つ以上の再生器入口２０５と、
－ＣＯ２を再生器容器２０１から１つ以上のＣＯ２ライン２４０に排出するための１つ以上のＣＯ２出口２３５と、
－再生器反応器の床を流動化させるために、１つ以上の水蒸気再生器ライン２３０から再生器容器２０１へのＣ（水蒸気ライン２から案内された水蒸気Ｃなど）の流入を可能にするための１つ以上の水蒸気入口２２５と、
－再生器容器２０１からの高温の再生吸着剤Ａの排出を可能にするための１つ以上の吸着剤出口２１５と、
を備えている。
－流動床（通常はＢＦＢ）を有する内部容積を有する再生器容器２０１と、
－使用済み吸着剤Ａ＊に熱エネルギーを供給するための再生器動力源２２０と、
－第２の再生器搬送ライン４３０’から再生器容器２０１への使用済み吸着剤Ａ＊の流入を可能にするための１つ以上の再生器入口２０５と、
－ＣＯ２を再生器容器２０１から１つ以上のＣＯ２ライン２４０に排出するための１つ以上のＣＯ２出口２３５と、
－再生器反応器の床を流動化させるために、１つ以上の水蒸気再生器ライン２３０から再生器容器２０１へのＣ（水蒸気ライン２から案内された水蒸気Ｃなど）の流入を可能にするための１つ以上の水蒸気入口２２５と、
－再生器容器２０１からの高温の再生吸着剤Ａの排出を可能にするための１つ以上の吸着剤出口２１５と、
を備えている。
【0093】
再生器容器２０１から排出された後、高温の吸着剤Ａは、１つ以上の吸着剤入口１２０を介して、リサイクルライン２１０を通って改質器反応器１００に戻るように案内される。
【0094】
水蒸気ライン２から再生器容器２０１に流入する水蒸気Ｃは、予熱され、７５０℃（±７５℃）、１．２バール（絶対圧）（±０．４バール（絶対圧））、及び１１２ｋｇ／ｈ（±２０ｋｇ／ｈ）の典型的な温度、圧力及び流量を有している。上流側で、水蒸気ライン２は、供給ライン４と水蒸気再生器ライン２３０とに向かう流れに分岐し、水蒸気Ｃは、１２０℃、１．２バール（絶対圧）（±０．４バール（絶対圧））及び４３０ｋｇ／ｈ（±７５ｋｇ／ｈ）の典型的な温度、圧及び流量を有する。
【0095】
ＣＯ２ライン２４０は、排出されたＣＯ２を、外部の場所、典型的にはＣＯ２貯蔵設備６００に案内する。ＣＯ２ライン２４０内の典型的な温度、圧力、及び流量は、８５０℃（±７５℃）、１．２バール（絶対圧）（±０．４バール（絶対圧））、及び２９６ｋｇ／ｈ（±７５ｋｇ／ｈ）である。
【0096】
さらに、供給システム４００は、タンク４１０への及び／又はタンク４１０からの使用済み吸着剤Ａ＊の流れを開放又は停止するように構成された、逆止弁（one-way valve）などのバルブ（図示せず）を備えていてもよい。
【0097】
吸着剤の速度論（kinetics of sorbent）及び操作圧力の両方が、流動床反応器におけるＳＥ－ＳＭＲの生産効率に大きな影響を及ぼすことが知られている［Wang, Y. F.; Chao, Z. X.; Jakobsen, H. A. 3D Simulation of bubbling fluidized bed reactors for sorption enhanced steam methane reforming processes. J. Nat. Gas Sci. Eng. 2010, 2, 105-113 and publication Wang, Y. F.; Chao, Z. X.; Jakobsen, H. A. SE-SMR process performance in CFB reactors: Simulation of the CO2 adsorption/desorption process with CaO based sorbents. Int. J. Greenhouse Gas Control 2011, 5, 489-497等の文献を参照］。
【0098】
したがって、本発明者等は、水素製造プロセス中に、特に吸着剤Ａの捕捉効率及び／又は使用済み吸着剤Ａ＊の流量ＲＡ＊を監視し、制御する能力を有することが非常に有利であることに気付いた。
【0099】
図３は、図１及び図２の供給システム４００の１つの例示的な構成を示し、この構成は、分離器３００から排出される使用済み吸着剤Ａ＊の流量ＲＡ＊を制御するための流量調整装置４４０と、流量ＲＡ＊及び吸着剤Ａの捕捉効率などの様々な動作パラメータ（operating parameters）を制御するための制御システム５００と、を備えている。
【0100】
流量ＲＡ＊を制御するために、流量調整装置４４０は、図示した例示的な構成では、第２の再生器搬送ライン４３０の一部を構成するスクリューコンベア４５０を備え、それにより搬送ラインを上流側搬送ライン部４３０と下流側搬送ライン部４３０’とに分割する。スクリューコンベア４５０に回転運動を行わせるために、モータ４６０がスクリューコンベア４５０の端部に回転可能に結合されている。また、変速駆動装置／周波数変換器４７０をモータ４６０に接続することにより、回転速度を調整する能力は実現されている。
【0101】
図示した制御システム５００は、デジタル制御及び監視の両方のために、変速駆動装置４７０と信号通信するように設定されている。
【0102】
図１から図４に示す例示的な構成では、制御システム５００は、さらに、以下のように、ループ化された水素製造プロセスに関与するシステム１の他の動力学／構成要素（dynamics / components）の１つ以上から動作信号を受信及び／又は送信することができる。
－燃料材料Ｂの改質器反応器１００への流量及び／又は組成を測定するために、燃料材料ライン３を流れる燃料材料Ｂ（通常はＣＨ４）の流量を示す信号を、燃料材料測定ライン５０１ａを介して受信すること、
－水蒸気ライン２を通って改質器反応器１００に流入する水蒸気Ｃ（又はＣＯ２から分離可能な他の気体、上記参照）の流量及び／又は組成を示す信号を、水蒸気測定ライン５０１ｃを介して受信すること、
－水蒸気ライン２を通って再生器反応器２００に流入する水蒸気Ｃ（又はＣＯ２から分離可能な他の気体、上記参照）の流量及び／又は組成を示す信号を、水蒸気測定ライン５０１ｄを介して受信すること、
－供給ライン４を通って改質器反応器１００に流入する混合物Ｄの流量及び／又は組成を示す信号を、供給入口測定ライン５０１ｂを介して受信すること、
－改質器反応器１００内の気体及び／又は固体の体積及び／又は組成を示す信号を、改質器測定ライン５０１ｅを介して受信すること、
－流量調整装置４４０の上流及び／又は下流４３０’の第２の再生器搬送ライン４３０内を流れる流体（主に分離された使用済み吸着剤Ａ＊）の流量及び／又は組成を示す信号を、使用済み吸着剤測定ライン５０２を介して受信すること、
－再生器容器２０１からＣＯ２ラインに排出されるガス（主にＣＯ２及び水蒸気）の流量及び／又は組成を示す信号を、ＣＯ２測定ライン５０５を介して受信すること、
－再生器容器２０１内の使用済み吸着剤Ａ＊を加熱するための所望の動力出力を設定するために、熱調整測定ライン５０４を介して再生器動力源２２０に送信すること、
－再生器容器２０１内の使用済み吸着剤Ａ＊に供給される動作動力（operating power）を示す信号を、熱調整測定ライン５０４を介して又は再生器動力源２２０から別の測定ラインを介して受信すること、
－再生器容器２０１内の流体の温度を監視するために、再生器容器２０１から熱測定ライン５０６を介して信号を受信すること、
－再生器容器２０１からリサイクルライン２１０に排出される流体（主に再生吸着剤Ａ）の流量及び／又は組成を示す信号を、再生吸着剤測定ライン５０７を介して受信すること、
－固体／使用済み吸着剤Ａ＊の容積及び／又は重量などのタンク４１０の動作パラメータを示す信号を、タンク測定ライン５０８又はタンク４１０から直接別の測定ラインを介して信号を受信すること、
－水素ライン３１０内を流れるガスの流量及び／又は組成を示す信号を、ガス測定ライン５０９を介して受信すること。
－燃料材料Ｂの改質器反応器１００への流量及び／又は組成を測定するために、燃料材料ライン３を流れる燃料材料Ｂ（通常はＣＨ４）の流量を示す信号を、燃料材料測定ライン５０１ａを介して受信すること、
－水蒸気ライン２を通って改質器反応器１００に流入する水蒸気Ｃ（又はＣＯ２から分離可能な他の気体、上記参照）の流量及び／又は組成を示す信号を、水蒸気測定ライン５０１ｃを介して受信すること、
－水蒸気ライン２を通って再生器反応器２００に流入する水蒸気Ｃ（又はＣＯ２から分離可能な他の気体、上記参照）の流量及び／又は組成を示す信号を、水蒸気測定ライン５０１ｄを介して受信すること、
－供給ライン４を通って改質器反応器１００に流入する混合物Ｄの流量及び／又は組成を示す信号を、供給入口測定ライン５０１ｂを介して受信すること、
－改質器反応器１００内の気体及び／又は固体の体積及び／又は組成を示す信号を、改質器測定ライン５０１ｅを介して受信すること、
－流量調整装置４４０の上流及び／又は下流４３０’の第２の再生器搬送ライン４３０内を流れる流体（主に分離された使用済み吸着剤Ａ＊）の流量及び／又は組成を示す信号を、使用済み吸着剤測定ライン５０２を介して受信すること、
－再生器容器２０１からＣＯ２ラインに排出されるガス（主にＣＯ２及び水蒸気）の流量及び／又は組成を示す信号を、ＣＯ２測定ライン５０５を介して受信すること、
－再生器容器２０１内の使用済み吸着剤Ａ＊を加熱するための所望の動力出力を設定するために、熱調整測定ライン５０４を介して再生器動力源２２０に送信すること、
－再生器容器２０１内の使用済み吸着剤Ａ＊に供給される動作動力（operating power）を示す信号を、熱調整測定ライン５０４を介して又は再生器動力源２２０から別の測定ラインを介して受信すること、
－再生器容器２０１内の流体の温度を監視するために、再生器容器２０１から熱測定ライン５０６を介して信号を受信すること、
－再生器容器２０１からリサイクルライン２１０に排出される流体（主に再生吸着剤Ａ）の流量及び／又は組成を示す信号を、再生吸着剤測定ライン５０７を介して受信すること、
－固体／使用済み吸着剤Ａ＊の容積及び／又は重量などのタンク４１０の動作パラメータを示す信号を、タンク測定ライン５０８又はタンク４１０から直接別の測定ラインを介して信号を受信すること、
－水素ライン３１０内を流れるガスの流量及び／又は組成を示す信号を、ガス測定ライン５０９を介して受信すること。
【0103】
制御システム５００は、必要な送信機／受信機を設置することによって、上述の構成要素のうちの１つ以上に対して無線で信号を受信及び／又は送信することができ、それにより対応する測定ライン（複数可）を省略することができる。
【0104】
さらに、制御システム５００は、これらの部分の監視及び／又は制御を可能にするために、システム１の他の部分に接続されてもよい。
【0105】
流量及び組成の測定は、使用済み吸着剤及び再生吸着剤Ａの流量測定の場合には、質量流量計などの必要な測定手段を含む制御システム５００内の共有測定システムによって行うことができ、ガス組成測定の場合には、ガスクロマトグラフ、ダイオードレーザ分光計及び／又はコンボプローブ（combo-probe）などの必要な測定手段を含む制御システム５００内の共有測定システムによって行うことができる。代替的に又は追加的に、測定は、個々の測定ライン専用の測定システムによって実行されてもよい。図３に示すように、流れの測定の少なくとも１つは、測定前に冷却５１０を必要とする場合がある。
【0106】
システム１が上述の制御システム５００を備える場合、種々の有利な診断結果を得ることができる。
【0107】
例えば、典型的なＳＥ－ＳＭＲプロセスで起こる反応を考慮すると、ＣＨ４及びＣＯは、改質反応（２．１）及びガスシフト反応（２．２）によって消費され、ＣＯ２及びＨ２を生成する。
【0108】
したがって、吸着剤ＡがＣＯ２を捕捉する能力が低下すると、改質器反応器１００から流出し、分離器３００内の使用済み吸着剤Ａ＊から分離され、水素ライン３１０に放出されるＣＯ、ＣＨ４及びＣＯ２の量が増加する。
【0109】
したがって、水素製造中にＣＯ２を捕捉する吸着剤Ａの能力の低下は、水素ライン３１０に流入するガス組成を測定することによって監視することができる。測定値が、ＣＯ、ＣＨ４及びＣＯ２のうちの少なくとも１つのガスの漸増を示す場合、それは、改質器反応器１００内においてＣＯ２を捕捉／吸着する吸着剤の能力が低下していると解釈することができる。
【0110】
上述したように、このようなガス組成測定は、ガスクロマトグラフ（図示せず）のような適切なガス組成測定装置を設置することによって実施することができる。測定信号は、ガス測定ライン５０９を介して自動制御装置５００に送信され、自動制御装置５００は、ディスプレイ（図示せず）上に測定結果を表示することができ、及び／又は、測定信号は、（熱測定ライン５０４を介した）再生器動力源２２０からのエネルギー供給、又は（流量調整測定ライン５０３を介した）スクリューコンベア４５０の回転速度ｖｒなどのパラメータの新しい設定値を（制御装置５００内のプロセッサを介して）計算するために使用される。
【0111】
これまでの説明では、本発明によるシステムの様々な態様を、例示的な実施形態を参照して説明してきた。説明の目的で、システム及びその動作を十分に理解できるように、具体的な数、システム及び構成を記載した。しかしながら、この説明は、限定的な意味で解釈されることを意図していない。開示された主題が関係する当業者に明らかな、例示した実施形態の様々な修正及び変形、並びにシステムの他の実施形態は、本発明の範囲内にあるものと見なされる。
【符号の説明】
【0112】
１ 水素製造システム
２ 水蒸気ライン
３ 燃料材料ライン
４ 供給ライン
１００ 改質器反応器
１２０ 吸着剤入口
１３０ 供給材料Ｂと水蒸気Ｃとの混合物Ｄのための改質器入口
１５０ 分離器搬送ライン
１５５ 改質器出口
２００ 再生器反応器
２０１ 再生器容器
２０５ 再生器入口
２１０ リサイクルライン
２１５ 吸着剤出口
２２０ 再生器動力源／再生器熱源
２２５ 水蒸気入口
２３０ 水蒸気再生器ライン
２３５ ＣＯ２出口
２４０ ＣＯ２ライン
３００ 分離器
３０４ 分離器入口
３０５ 使用済み吸着剤出口
３１０ 水素ライン
３１５ 水素出口
３２０ 第１の再生器搬送ライン
４００ 供給与システム
４０５ タンク入口
４１０ タンク
４１１ タンク測定装置
４１５ タンク出口
４３０ 第２の再生器搬送ライン（４４０上流側）
４３０ 第２の再生器搬送ライン（４４０下流側）
４４０ 流量調整装置
４５０ スクリューコンベア
４６０ モータ／電動モータ
４７０ 変速駆動装置／周波数変換器
５００ 制御システム／自動制御装置
５０１ａ 供給入口測定ライン
５０１ｂ 燃料材料測定ライン
５０１ｃ 水蒸気測定ライン（改質器反応器）
５０１ｄ 水蒸気測定ライン（再生器反応器）
５０１ｅ 改質器測定ライン
５０２ 使用済み吸着剤測定ライン
５０３ 流量調整測定ライン
５０４ 熱調整測定ライン
５０５ ＣＯ２測定ライン
５０６ 熱測定ライン
５０７ 再生吸着剤測定ライン
５０８ タンク測定ライン
５０９ ガス測定ライン
５１０ 冷却システム
６００ ＣＯ２貯蔵（storage/reservoir）
Ａ 吸着剤、ＣａＯ
Ａ＊ 使用済み吸着剤、ＣａＣＯ３
Ｂ 供給材料／天然ガス
Ｃ 水蒸気
Ｄ 供給混合物
ＲＡ＊ 使用済み吸着剤の流量
ＲＡ＊，Ｈ より高い使用済み吸着剤の流量
ＲＡ＊，Ｌ より低い使用済み吸着剤の流量
ｖｒ スクリューコンベアの回転速度
ｖｒ，Ｈ より高いスクリューコンベアの回転速度
ｖｒ，Ｌ より低いスクリューコンベアの回転速度
Ｑ 熱
２ 水蒸気ライン
３ 燃料材料ライン
４ 供給ライン
１００ 改質器反応器
１２０ 吸着剤入口
１３０ 供給材料Ｂと水蒸気Ｃとの混合物Ｄのための改質器入口
１５０ 分離器搬送ライン
１５５ 改質器出口
２００ 再生器反応器
２０１ 再生器容器
２０５ 再生器入口
２１０ リサイクルライン
２１５ 吸着剤出口
２２０ 再生器動力源／再生器熱源
２２５ 水蒸気入口
２３０ 水蒸気再生器ライン
２３５ ＣＯ２出口
２４０ ＣＯ２ライン
３００ 分離器
３０４ 分離器入口
３０５ 使用済み吸着剤出口
３１０ 水素ライン
３１５ 水素出口
３２０ 第１の再生器搬送ライン
４００ 供給与システム
４０５ タンク入口
４１０ タンク
４１１ タンク測定装置
４１５ タンク出口
４３０ 第２の再生器搬送ライン（４４０上流側）
４３０ 第２の再生器搬送ライン（４４０下流側）
４４０ 流量調整装置
４５０ スクリューコンベア
４６０ モータ／電動モータ
４７０ 変速駆動装置／周波数変換器
５００ 制御システム／自動制御装置
５０１ａ 供給入口測定ライン
５０１ｂ 燃料材料測定ライン
５０１ｃ 水蒸気測定ライン（改質器反応器）
５０１ｄ 水蒸気測定ライン（再生器反応器）
５０１ｅ 改質器測定ライン
５０２ 使用済み吸着剤測定ライン
５０３ 流量調整測定ライン
５０４ 熱調整測定ライン
５０５ ＣＯ２測定ライン
５０６ 熱測定ライン
５０７ 再生吸着剤測定ライン
５０８ タンク測定ライン
５０９ ガス測定ライン
５１０ 冷却システム
６００ ＣＯ２貯蔵（storage/reservoir）
Ａ 吸着剤、ＣａＯ
Ａ＊ 使用済み吸着剤、ＣａＣＯ３
Ｂ 供給材料／天然ガス
Ｃ 水蒸気
Ｄ 供給混合物
ＲＡ＊ 使用済み吸着剤の流量
ＲＡ＊，Ｈ より高い使用済み吸着剤の流量
ＲＡ＊，Ｌ より低い使用済み吸着剤の流量
ｖｒ スクリューコンベアの回転速度
ｖｒ，Ｈ より高いスクリューコンベアの回転速度
ｖｒ，Ｌ より低いスクリューコンベアの回転速度
Ｑ 熱
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【国際調査報告】