特表 2024-545608 改良された水素回収のためのアンモニアクラッキングプロセス及び装置

(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】2024-12-10

(54)【発明の名称】改良された水素回収のためのアンモニアクラッキングプロセス及び装置

(51)【国際特許分類】

   C01B 3/56 20060101AFI20241203BHJP

   C01B 3/04 20060101ALI20241203BHJP

   B01D 53/047 20060101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

C01B3/56 Z

C01B3/04 B

B01D53/047

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024531265

(86)(22)【出願日】2022-12-01

(85)【翻訳文提出日】2024-06-06

(86)【国際出願番号】 US2022080747

(87)【国際公開番号】W WO2023107854

(87)【国際公開日】2023-06-15

(31)【優先権主張番号】63/264,974

(32)【優先日】2021-12-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】598055242

【氏名又は名称】ユーオーピー エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100133765

【弁理士】

【氏名又は名称】中田 尚志

(72)【発明者】

【氏名】ラッセル、ブラッドリー

【テーマコード（参考）】

4D012

4G140

【Ｆターム（参考）】

4D012BA01

4D012BA02

4D012BA03

4D012CA07

4D012CB12

4D012CB17

4D012CD07

4D012CE03

4D012CF03

4D012CF04

4D012CG01

4D012CG02

4G140FA02

4G140FB02

4G140FB06

4G140FC03

4G140FD01

4G140FE01

(57)【要約】

アンモニアから水素を生成する方法が記載されている。この方法は、２段階水素ＰＳＡ構成の使用を含む。アンモニアクラッキング反応ゾーンからの流出流は、第１の水素ＰＳＡユニットに送られ、そこで高純度高圧水素流と低圧テールガス流とに分離される。高圧水素流が回収され得る。低圧テールガス流は圧縮され、第２の水素ＰＳＡユニットに送られ、そこで第２の高圧流と第２の低圧テールガス流とに分離される。第２の高圧水素流は、更なる分離のために第１の水素ＰＳＡユニットに再循環され得る。

【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、
アンモニアを含むアンモニア供給流（１０５）をアンモニアクラッキング反応ゾーン（１１０）において分解して、水素及び窒素を含む分解流出流（１２０）を生成することと、
第１の水素圧力スイング吸着（ＰＳＡ）ユニット（１６０）において、前記分解流出流（１２０）を、第１の高圧水素流（１６５）と、一部の前記水素及び窒素を含む第１の水素低減テールガス流（１７０）とに分離することと、
前記第１の水素低減低圧テールガス流（１７０）をコンプレッサー（１７５）で圧縮して、圧縮テールガス流（１８５）を形成することと、
前記圧縮テールガス流（１８５）の少なくとも一部を前記第１の水素ＰＳＡユニット（１６５）に再循環させることと、
前記第１の高圧水素流（１６５）を回収することと、を含む、方法。

【請求項2】

第２の水素ＰＳＡユニット（２９０）内の圧縮テールガス流（２８５）を、第２の高圧水素流（２９５）と、一部の水素及び窒素を含む第２の水素低減テールガス流（３００）とに分離し、その後に、前記圧縮テールガス流（２８５）の少なくとも一部を前記第１の水素ＰＳＡユニット（２６０）に再循環させることを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の水素低減テールガス流（１７０）を第１の部分（１８０）及び第２の部分に分割することと、
前記第１の水素低減低圧テールガス流（１７０）の前記第１の部分（１７０）を除去して窒素を除去することと、を更に含み、
前記コンプレッサー（１７５）で前記第１の水素低減低圧テールガス流（１７０）を圧縮することが、前記第１の水素低減低圧テールガス流（１７０）の前記第２の部分を圧縮することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記圧縮テールガス流（２８５）の少なくとも一部を前記第１の水素ＰＳＡユニット（２６０）に再循環させることが、前記第２の高圧水素流（２９５）を前記第１の水素ＰＳＡユニット（２６０）に再循環させることを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記第１の水素低減テールガス流（１７０）の少なくとも一部（１８０）を、前記アンモニアクラッキング反応ゾーンのための熱源として燃焼させることを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記第２の水素低減テールガス流（２７０）の少なくとも一部（２８０）を、前記アンモニアクラッキング反応ゾーンのための熱源として燃焼させることを更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項7】

前記アンモニア供給流（１０５）を前記分解流出流（１２０）とともに予熱することを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記第１の高圧水素流（１６５）が２０００ｋＰａ～６０００ｋＰａの範囲の圧力を有し、前記第１の水素低減テールガス流（１７０）が１００ｋＰａ～３００ｋＰａの範囲の圧力を有するか、又は、
前記第２の高圧水素流（２６５）が２０００ｋＰａ～６０００ｋＰａの範囲の圧力を有し、前記第２の水素低減低圧テールガス流（２７０）が１００ｋＰａ～３００ｋＰａの範囲の圧力を有するか、
又はその両方である、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記第１のＰＳＡユニット（１６０）に入る前記分解流出流（２２０）の温度が３０℃～５０℃の範囲である、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

アンモニアから水素を生成するための装置であって、
入口及び出口を有するアンモニアクラッキング反応ゾーン（２１０）と、
入口、高圧水素出口、及び低圧テールガス出口を有する第１のＰＳＡユニット（２６０）であって、前記アンモニアクラッキング反応器（２１０）の前記出口が、前記第１のＰＳＡユニット（２６０）の前記入口と流体連通している、第１のＰＳＡユニット（２６０）と、
入口及び出口を有するコンプレッサー（２７５）であって、前記コンプレッサー入口が前記第１のＰＳＡユニット（２６０）の前記低圧テールガス出口と流体連通しており、前記コンプレッサー出口が前記第１のＰＳＡユニット（２６０）の前記入口と流体連通している、コンプレッサー（２７５）と、
入口、高圧水素出口、及び低圧テールガス出口を有する第２のＰＳＡユニット（２９０）であって、前記第２のＰＳＡユニット（２９０）の前記入口が前記コンプレッサー出口と流体連通している、第２のＰＳＡユニット（２９０）と、を備え、
前記第２のＰＳＡユニット（２９０）の前記高圧水素出口は、前記第１のＰＳＡユニット（２６０）の前記入口と流体連通している、装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（優先権の記載）
本出願は、２０２１年１２月６日に出願された米国特許出願第６３／２６４，９７４号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

アンモニアは、既存の輸送インフラストラクチャで液体水素キャリアとして使用することができる。化石燃料ベースのアンモニア生成プロセスからの二酸化炭素副生成物が回収され、隔離される場合（ブルーアンモニア）、結果生じる水素は、低いカーボンフットプリントを有する。使用時に、ブルーアンモニアは、以下の吸熱平衡反応に従って、高温（例えば、８５０℃）でＨ２及びＮ２に分解される。
２ＮＨ_３＝Ｎ_２＋３Ｈ_２

【0003】

次いで、結果生じる生成物混合物（７５モル％のＨ_２及び２５モル％のＮ_２）を圧力スイング吸着（ＰＳＡ）ユニットで分離して、高純度水素を回収する。

【0004】

いくつかの先行技術の方法は、単一のＰＳＡユニットの使用を含む。いくつかの現在の小規模アンモニアクラッキング炉は、電気ヒーターを使用し、ＰＳＡテールガスは、プロセスを駆動するために追加の熱を提供する。

【0005】

他の先行技術の方法は、ＰＳＡユニットの後にＰＳＡユニットからのテールガス流上の膜分離器が続く２段階構成を使用する。膜を用いる２段階設計の１つの欠点は、透過物をＰＳＡ供給物に戻して再循環させるために、膜透過物に追加の圧縮が必要とされることである。この結果、全体として高い比圧縮力要件が生じ、透過物用の追加のコンプレッサーが必要となる。

【0006】

したがって、使用時点での分離効率を改善し、水素回収の正味コストを削減するプロセスが必要とされている。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】単一のＰＳＡユニットを有する本発明によるプロセスの一実施形態を示す。

【図2】２つのＰＳＡユニットを有する本発明によるプロセスの第２の実施形態を示す。

【図3】図１及び２のプロセスについて、水素の燃焼による圧縮力対％熱負荷を比較するグラフである。

【図4】図１及び図２のプロセスについて、水素の燃焼による水素生成対％熱負荷を比較するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明の開示は、アンモニアクラッキングプロセスの分離セクションにおける比圧縮力（ｋＷ ｈｒ／ＭＴ Ｈ_２）を最小化するために、部分的なテールガス再循環を伴う単一ＰＳＡユニット又は２段階ＰＳＡ構成を使用することによって、このニーズに対処する。

【0009】

このプロセスは、部分的なテールガス再循環を伴う単一のＰＳＡユニット又は直列の２つの水素ＰＳＡユニットの使用を含む。部分的なテールガス再循環を伴う単一のＰＳＡユニットにおいて、アンモニアクラッキング反応ゾーンからの分解流出流は、直接又は水洗浄容器における水洗浄の後のいずれかで水素ＰＳＡユニットに送られる。水素ＰＳＡユニットに入る流出流の温度は３０～５０℃である。分解流出流は、高純度高圧水素流と低圧テールガス流とに分離される。高圧水素流が回収され得る。低圧テールガス流は圧縮され、直接又は最初に水洗浄容器（存在する場合）のいずれかで水素ＰＳＡユニットに送られる。

【0010】

高圧水素流は、典型的には、９９．０モル％超の水素、又は９９．９モル％超の水素、又は９９．９７モル％超の水素を含む。低圧テールガス流は、典型的には、乾燥基準で５０モル％～７０モル％の窒素を含み、残りは水素（すなわち、３０モル％～５０モル％の水素）である。

【0011】

高圧水素流の圧力は、典型的には、２０００ｋＰａ～６０００ｋＰａ、又は２０００ｋＰａ～５０００ｋＰａ、又は２０００ｋＰａ～４０００ｋＰａ、又は２０００ｋＰａ～３０００ｋＰａの範囲である。

【0012】

低圧テールガス流の圧力は、典型的には、１００ｋＰａ～３００ｋＰａ、又は１００ｋＰａ～２００ｋＰａの範囲である。

【0013】

２段階ＰＳＡ構成では、アンモニアクラッキング反応ゾーンからの分解流出流は、直接又は水洗浄容器における水洗浄の後のいずれかで第１の水素ＰＳＡユニットに送られる。分解流出流は、高純度高圧水素流と低圧テールガス流とに分離される。高圧水素流が回収され得る。低圧テールガス流は圧縮され、第２の水素ＰＳＡユニットに送られ、そこで第２の高圧水素流と第２の低圧テールガス流とに分離される。第２の低圧テールガス流は、アンモニアクラッキング反応器のための又はプラントの他の場所の燃料ガスとして使用するために回収され得る。第２の高圧水素流は、更なる分離のために、直接又は最初に水洗浄容器のいずれかで第１の水素ＰＳＡユニットに送り返され得る。代替的に、それは回収され、必要に応じて流を精製するために任意選択で更に処理され得る。第１の高圧水素流及び第１の低圧テールガス流は、単一のＰＳＡユニットについて上述したとおりである。第２の高圧水素流は、典型的には、６０モル％～９０モル％の水素及び１０モル％～４０モル％の窒素を含む。第２の低圧テールガス流は、典型的には、乾燥基準で７０モル％～９０モル％の窒素を含み、残りは水素（すなわち、１０モル％～３０モル％の水素）である。

【0014】

２段階水素ＰＳＡ設計は、単一の水素ＰＳＡユニットと比較して、より低い比圧縮力を提供する。同じ水素回収では、圧縮力は２段設計の方が低い。別の見方をすれば、同じ圧縮力に対して、水素回収は２段設計の方が大きい。これは、Ｈ_２生成物回収量がより高い、より低い燃料ガス負荷（より高い電気加熱負荷）において特に当てはまる。

【0015】

第２の水素ＰＳＡユニットからの高圧水素流は回収され、必要に応じて流を精製するために任意選択で更に処理され得る。代替的に、それは第１の水素ＰＳＡユニットに再循環され得る。

【0016】

第１の低圧テールガス流からの燃料ブリード流は、アンモニアクラッキング反応ゾーンの所望の加熱負荷を満たすように調整され得る。加えて、第２の水素ＰＳＡユニットからの水素回収は、アンモニアクラッキング反応ゾーンのための所望の量の燃料ガスを提供するために調整され得る。

【0017】

水素の燃焼による加熱負荷の大部分を提供し、電気又は補助燃料の加熱負荷を最小限に抑えることが望ましい場合には、単段ＰＳＡ構成が好ましい。この場合、単段ＰＳＡ配置は、より低い資本コスト及びほぼ同じ運転コストを提供する。目標が水素回収を最大にし、電気又は補助燃料からより多くの加熱負荷を提供することである場合、２段階ＰＳＡ配置が好ましい。

【0018】

水素ＰＳＡユニットは従来のＰＳＡユニットである。例えば、それらは、３つの圧力均等化ステップ（６－１－３サイクル）を有する６床ＰＳＡユニットであり得る。床の最小数は４であり、最大数は１０以上であり得る。

【0019】

水素ＰＳＡユニットは、水、アンモニア、及び窒素を除去するための吸着剤層を含む。プロセスが水洗浄容器を含む場合、水が存在する。任意の好適な吸着剤が使用され得る。窒素吸着のための好適な吸着剤は、ＣａＡ、ＮａＸ、ＣａＸ、又はＬｉＸを含むがこれらに限定されないモレキュラーシーブゼオライトであり得る。水及びアンモニアのための好適な吸着剤には、シリカゲル、活性アルミナ、又は活性炭が含まれるが、これらに限定されない。

【0020】

アンモニアクラッキング流出からの水素回収率は、典型的には８０％～９８％の範囲である。

【0021】

第１及び第２の水素ＰＳＡからの低圧テールガスは、典型的にはアンモニアクラッキングプロセスのための熱負荷の１０％～９０％を供給し、残りは電気加熱又は補助燃料によって供給される。

【0022】

図１は、部分的なテールガス再循環を伴う単一の水素ＰＳＡユニットを有するアンモニアクラッキングプロセス１００を示す。アンモニアを含むアンモニア供給流１０５は、アンモニアクラッキング反応ゾーン１１０に送られる。アンモニアクラッキング反応ゾーン１１０は、任意の好適なアンモニアクラッキングゾーンであり得る。それは、アンモニアクラッキング反応器、及び１つ以上のバーナー、電気ヒーター、熱交換器などを備えた炉などの関連設備を含むことができる。好適なアンモニアクラッキングゾーンは、当業者に周知である。

【0023】

熱は、熱源１１５を使用してアンモニアクラッキング反応ゾーン１１０に入力される。アンモニアクラッキング反応ゾーン１１０からの流出流１２０は、Ｈ_２及びＮ_２の混合物を含み、典型的には７００～１０００℃の範囲の温度である。

【0024】

アンモニアクラッキング反応ゾーン１１０からの流出流１２０は、熱交換器１２５においてアンモニア供給流１０５と熱交換される。それは、任意選択の第２の冷却器１３０で更に冷却され得る。

【0025】

冷却された流出流１３５は、任意選択の水洗浄容器１４０に導入され得る。きれいな水流１４５を水洗浄容器１４０に導入して残留未反応アンモニアを除去し、アンモニアを含有する使用済み水流１５０を水洗浄容器１４０から除去する。

【0026】

洗浄された流出流１５５は、水素ＰＳＡユニット１６０に送られ、そこで高純度高圧水素流１６５と低圧テールガス流１７０とに分離される。低圧テールガス流１７０はコンプレッサー１７５に送られる。高圧水素流１６５の圧力は２０００～６０００ｋＰａの範囲であり、一方、低圧テールガス流の圧力は１００～３００ｋＰａである。第１の水素ＰＳＡユニットに入る洗浄された流出流１５５の温度は３０～５０℃である。

【0027】

低圧テールガス流１７０からのスリップ流１８０は、窒素の蓄積を防止するために除去され得る。

【0028】

圧縮テールガス流１８５は、水洗浄容器１４０に再循環され得る。

【0029】

しかしながら、このスキームは、図２に示される２段階プロセス２００と比較して、より高い比圧縮力をもたらす。アンモニア供給流２０５は、アンモニアクラッキング反応ゾーン２１０に送られる。アンモニアクラッキング反応ゾーン２１０は、上述したように、任意の好適なアンモニアクラッキングゾーンであり得る。

【0030】

熱は、熱源２１５を使用してアンモニアクラッキング反応ゾーン２１０に入力される。アンモニアクラッキング反応ゾーン２１０からの流出流２２０は、熱交換器２２５においてアンモニア供給流２０５と熱交換される。それは、任意選択の第２の冷却器２３０で更に冷却され得る。

【0031】

冷却された流出流２３５は、任意選択の水洗浄容器２４０に導入され得る。きれいな水流２４５は水洗浄容器２４０に導入され、使用済み水流２５０は水洗浄容器２４０から除去される。

【0032】

洗浄された流出流２５５は、第１の水素ＰＳＡユニット２６０に送られ、そこで高純度高圧水素流２６５と低圧テールガス流２７０とに分離される。第１の水素ＰＳＡユニット２６０の温度及び圧力は、上述したものと同じである。

【0033】

低圧テールガス流２７０はコンプレッサー２７５に送られる。低圧テールガス流２７０からのスリップ流２８０が除去され得る。

【0034】

圧縮テールガス流２８５は、第２の水素ＰＳＡユニット２９０に送られ、そこで第２の高圧水素流２９５とテールガス流３００とに分離される。テールガス流３００は、例えば燃料として使用され得る。それは、熱源２１５のための燃料の少なくとも一部を提供することができる。

【0035】

第２の高圧水素流２９５は、第１の水素ＰＳＡユニット２６０に送り返され得る。

【0036】

実施例
図１に示すような本発明による部分テールガス再循環を伴う単一ＰＳＡ設計と、図２に示すような本発明による２段階ＰＳＡ構成の一実施形態との間で比較を行った。１８５ＭＴ／日の固定アンモニア供給速度について、これら２つの分離スキームを用いてアンモニアクラッキングプロセスのコンピューターシミュレーションを構築した。単一ＰＳＡ設計では、燃料ガスがテールガスコンプレッサーの上流のスリップ流として取り出される。

【0037】

この燃料ガスは、クラッキングプロセスのための全熱負荷の一部を提供し、残りはクラッキング炉内の電気ヒーターから来る。

【0038】

２段階スキームは、圧縮テールガスに第２のＰＳＡユニットを加え、塔頂ガスを第１のＰＳＡ供給物に再循環して戻す。燃料ガスが、第１のＰＳＡテールガス流からスリップ流として取り出され、第２のＰＳＡユニットからのテールガスと混合される。

【0039】

シミュレーション結果を図３～４に示す。任意の所与の燃料ガス熱負荷について、２段階設計は、単一ＰＳＡと比較して、より低い比圧縮力を提供する。これは、Ｈ_２生成物回収量がより高い、より低い燃料ガス負荷（より高い電気加熱負荷）において特に当てはまる。

【0040】

特定の実施形態
以下を特定の実施形態と併せて説明するが、この説明は、前述の説明及び添付の特許請求の範囲の範囲を例解するものであり、限定することを意図するものではないことが理解されよう。

【0041】

本発明の第１の実施形態は、アンモニアから水素を生成する方法であって、アンモニアを含むアンモニア供給流をアンモニアクラッキング反応ゾーンにおいて分解して、水素及び窒素を含む分解流出流を生成することと、第１の水素圧力スイング吸着（ＰＳＡ）ユニットにおいて、分解流出流を、第１の高圧水素流と、一部の水素及び窒素を含む第１の水素低減テールガス流とに分離することと、第１の水素低減低圧テールガス流をコンプレッサーで圧縮して、圧縮テールガス流を形成することと、圧縮テールガス流の少なくとも一部を第１の水素ＰＳＡユニットに再循環させることと、第１の高圧水素流を回収することと、を含む方法である。本発明の実施形態は、第２の水素ＰＳＡユニット内の圧縮テールガス流を、第２の高圧水素流と、一部の水素及び窒素を含む第２の水素低減テールガス流とに分離し、その後に、前記圧縮テールガス流の少なくとも一部を前記第１の水素ＰＳＡユニットに再循環させることを更に含む、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、第１の水素低減テールガス流を第１の部分及び第２の部分に分割することと、第１の水素低減低圧テールガス流の第１の部分を除去して窒素を除去することと、を更に含み、コンプレッサーで第１の水素低減低圧テールガス流を圧縮することが、第１の水素低減低圧テールガス流の第２の部分を圧縮することを含む、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、圧縮テールガス流の少なくとも一部を第１の水素ＰＳＡユニットに再循環させることが、第２の高圧水素流を第１の水素ＰＳＡユニットに再循環させることを含む、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、第２の高圧水素流を回収することを更に含む、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、分解流出流を分離する前にアンモニアを除去するために、水洗浄容器内の分解流出流を水洗浄することを更に含む、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、圧縮テールガス流の少なくとも一部を水洗浄容器に再循環させることを更に含む、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、第１の水素低減テールガス流の少なくとも一部を、アンモニアクラッキング反応ゾーンのための熱源として燃焼させることを更に含む、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、第２の水素低減テールガス流の少なくとも一部を、アンモニアクラッキング反応ゾーンの熱源として燃焼させることを更に含む、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、第１の水素低減テールガス流がアンモニアを更に含む、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、第２の水素低減低圧テールガス流がアンモニアを更に含む、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、アンモニア供給流を分解流出流とともに予熱することを更に含む、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、第１の高圧水素流が２０００ｋＰａ～６０００ｋＰａの範囲の圧力を有し、第１の水素低減テールガス流が１００ｋＰａ～３００ｋＰａの範囲の圧力を有する、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、第２の高圧水素流が２０００ｋＰａ～６０００ｋＰａの範囲の圧力を有し、第２の水素低減低圧テールガス流が１００ｋＰａ～３００ｋＰａの範囲の圧力を有する、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、第１のＰＳＡユニットに入る分解流出流の温度が３０℃～５０℃の範囲である、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、第１の水素低減テールガス流及び第２の水素低減テールガス流を、アンモニアクラッキング反応ゾーンの熱源として燃焼させることが、アンモニアクラッキング反応ゾーンの熱負荷の１０％～９０％を提供する、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、分解流出流からの水素回収率が８０％～９８％の範囲である、本項の先行する実施形態から本項の第１の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。

【0042】

本発明の第２の実施形態は、アンモニアから水素を生成するための装置であって、入口及び出口を有するアンモニアクラッキング反応ゾーンと、入口、高圧水素出口、及び低圧テールガス出口を有する第１のＰＳＡユニットと、ここで、アンモニアクラッキング反応器の出口が第１のＰＳＡユニットの入口と流体連通している、入口及び出口を有するコンプレッサーであって、コンプレッサー入口が第１のＰＳＡユニットの低圧テールガス出口と流体連通しており、コンプレッサー出口が第１のＰＳＡユニットの入口と流体連通している、コンプレッサーと、を備える装置である。本発明の実施形態は、入口、高圧水素出口、及び低圧テールガス出口を有する第２のＰＳＡユニットを更に備え、第２のＰＳＡユニットの入口がコンプレッサー出口と流体連通している、本項の先行する実施形態から本項の第２の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。本発明の実施形態は、第２のＰＳＡユニットの高圧水素出口が第１のＰＳＡユニットの入口と流体連通している、本項の先行する実施形態から本項の第２の実施形態までのうちの１つ、いずれか、又はすべてである。

【0043】

更に詳述することなく、前述の説明を使用して、当業者が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく本発明を最大限まで利用し、かつ本発明の本質的な特性を容易に確認することができ、本発明のさまざまな変更及び修正を行い、さまざまな使用及び条件に適合させることができると考えられる。したがって、先行する好ましい特定の実施形態は、単なる例示として解釈されるべきであり、いかなるようにも本開示の残りを限定するものではなく、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれるさまざまな修正及び同等の構成を網羅することを意図するものである。

【0044】

上記では、すべての温度は摂氏度で記載され、すべての部及び百分率は、別途記載のない限り、重量基準である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-06

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【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、
アンモニアを含むアンモニア供給流（１０５）をアンモニアクラッキング反応ゾーン（１１０）において分解して、水素及び窒素を含む分解流出流（１２０）を生成することと、
第１の水素圧力スイング吸着（ＰＳＡ）ユニット（１６０）において、前記分解流出流（１２０）を、第１の高圧水素流（１６５）と、一部の前記水素及び窒素を含む第１の水素低減テールガス流（１７０）とに分離することと、
前記第１の水素低減低圧テールガス流（１７０）をコンプレッサー（１７５）で圧縮して、圧縮テールガス流（１８５）を形成することと、
前記圧縮テールガス流（１８５）の少なくとも一部を前記第１の水素ＰＳＡユニット（１６５）に再循環させることと、
前記第１の高圧水素流（１６５）を回収することと、
任意選択で、窒素を除去するために前記第１の水素低減低圧テールガス流（１７０）の一部（１８０）を除去し、その後、前記第１の水素低減低圧テールガス流（１７０）を圧縮することと、を含む方法。

【請求項2】

第２の水素ＰＳＡユニット（２９０）内の圧縮テールガス流（２８５）を、第２の高圧水素流（２９５）と、一部の水素及び窒素を含む第２の水素低減テールガス流（３００）とに分離し、その後に、前記圧縮テールガス流（２８５）の少なくとも一部を前記第１の水素ＰＳＡユニット（２６０）に再循環させることを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

アンモニアから水素を生成するための装置であって、
入口及び出口を有するアンモニアクラッキング反応ゾーン（２１０）と、
入口、高圧水素出口、及び低圧テールガス出口を有する第１のＰＳＡユニット（２６０）であって、前記アンモニアクラッキング反応器（２１０）の前記出口が、前記第１のＰＳＡユニット（２６０）の前記入口と流体連通している、第１のＰＳＡユニット（２６０）と、
入口及び出口を有するコンプレッサー（２７５）であって、前記コンプレッサー入口が前記第１のＰＳＡユニット（２６０）の前記低圧テールガス出口と流体連通しており、前記コンプレッサー出口が前記第１のＰＳＡユニット（２６０）の前記入口と流体連通している、コンプレッサー（２７５）と、
入口、高圧水素出口、及び低圧テールガス出口を有する第２のＰＳＡユニット（２９０）であって、前記第２のＰＳＡユニット（２９０）の前記入口が前記コンプレッサー出口と流体連通している、第２のＰＳＡユニット（２９０）と、を備え、
前記第２のＰＳＡユニット（２９０）の前記高圧水素出口は、前記第１のＰＳＡユニット（２６０）の前記入口と流体連通している、装置。

【国際調査報告】