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TW201504139A - 氫氣之精製方法與精製裝置 - Google Patents

氫氣之精製方法與精製裝置 Download PDF

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TW201504139A
TW201504139A TW103107370A TW103107370A TW201504139A TW 201504139 A TW201504139 A TW 201504139A TW 103107370 A TW103107370 A TW 103107370A TW 103107370 A TW103107370 A TW 103107370A TW 201504139 A TW201504139 A TW 201504139A
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TW
Taiwan
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gas
hydrogen
pressure
adsorption
adsorption tower
Prior art date
Application number
TW103107370A
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English (en)
Inventor
Mitsuru Kishii
Kazuo Haruna
Koichi Shima
Original Assignee
Sumitomo Seika Chemicals
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Abstract

氫氣之精製方法係根據使用被充填吸附劑之吸附塔10A~10D所進行的壓力變動吸附法，重複進行包含以下之步驟的循環，富含氫氣之氣體的導出步驟，係在該吸附塔係相對高壓之狀態，將該混合氣體導入該吸附塔，使該吸附劑吸附該混合氣體中之雜質，再從該吸附塔導出氫氣被豐富化之富含氫氣的氣體；及脫附氣體之導出步驟，係使該吸附塔降壓，而從該吸附劑脫附雜質，再從該吸附塔導出脫附氣體。一面將從該吸附塔所導出之該脫附氣體導入容量變化的儲氣槽2，一面在將儲氣槽2內之壓力實質上保持定壓下，排出該儲氣槽2內之氣體。

Description

氫氣之精製方法與精製裝置
本發明係有關於一種方法及裝置，其利用壓力變動吸附法(PSA法)，從包含氫氣之混合氣體除去雜質，而精製並取得氫氣。
近年來，以氫氣為燃料之燃料電池汽車朝向普及，需要使供給該燃料之氫氣加油站完備，隨著，要求高效率之氫氣製造技術。在現場製造氫氣的情況，作為其原料，例如使用天燃瓦斯或LPG、甲醇等之烴系原料，藉由將該原料重組，而製造氫氣。藉烴系原料之重組所得的氣體，係除了作為主成分之氫氣以外，作為雜質，包含一氧化碳、二氧化碳、烴等。作為用以精製這種包含氫氣之混合氣體而得到高純度之氫氣的代表性手法，使用壓力變動吸附法(PSA法)。根據PSA法之氫氣的精製係例如藉由重複進行包含以下之步驟的循環所進行，富含氫氣之氣體的導出步驟，係在高壓下將包含氫氣之混合氣體導入被充填吸附劑之吸附塔，使吸附劑吸附雜質，再導出氫氣被豐富化之富含氫氣的氣體；及脫附氣體之導出步驟，係使吸附塔內降壓，而從吸附劑脫附雜質，再從吸附塔導出該脫附氣體。
在作為燃料電池汽車之燃料，製造氫氣的情況， 要求所得之氫氣係高純度，而且製造效率需要至少超過80%。在此，氫氣之製造效率意指所取得之氫氣的能量相對為了從原料製造氫氣所投入之能量(包含根據PSA法之氫氣的精製)的比值。為了提高氫氣之製造效率，利用PSA法使氫氣變成更高純度而且以高的回收率(例如90%以上)回收較佳。
在根據PSA法之氫氣的精製，從吸附塔所導出之脫附氣體係包含一氧化碳、烴及殘留氫氣等，是可燃性氣體。關於這種可燃性之脫附氣體(off gas)，例如暫時儲存於儲氣槽後，供給至氫氣製造用重組反應器的燃燒器，作為燃料，再利用。為了在燃燒器得到穩定的燃燒狀態，需要以大致固定之流量向燃燒器供給燃料。另一方面，因為在PSA法所導出之脫附氣體的氣體量係根據步驟而變動，所以例如將脫附氣體暫時收容於儲氣槽，並將該儲氣槽內之氣體調整成以固定流量送至燃料消費系統(例如，參照專利文獻1、2)。
在專利文獻1，藉具備3個塔之吸附塔的壓力變動吸附式氣體分離裝置(PSA裝置)從重組氣體精製氫氣，而且將從吸附塔所導出之脫附氣體(off gas)收容於脫附氣體槽。流至脫附氣體槽之氣體量係根據PSA法之步驟而變動，隨著脫附氣體槽內之氣體壓力變動，但是在脫附氣體槽之下游側係設置流量調整閥，以脫附氣體槽之最小壓力為基準，該流量調整閥之開口大小增減。在此，脫附氣體槽之最小壓力係設為0.2kg/cm2G(20kPaG)，但是這是根據在脫附氣體之流量調整時所產生的氣體流動阻力，無法使脫附氣體槽內之壓力降至比該值更低。
在專利文獻2，藉具備4個塔之吸附塔的PSA裝置從重組氣體精製氫氣，而且將從吸附塔所導出之脫附氣體(off gas)收容於脫附氣體貯藏槽。揭示排氣步驟時之脫附氣體流量的控制方法，其特徵為：在脫附氣體貯藏槽之上游側設置閥，並分段地打開該閥之開口大小。在專利文獻2所揭示之方法，雖然可某程度地抑制脫附氣體貯藏槽內之壓力上升，但是因控制脫附氣體流量而發生壓損，因為脫附壓力上升該損失量，所以希望改善。
在壓力變動吸附法，作為雜質，包含一氧化碳、二氧化碳、烴等。已知為了從以氫氣為主成分之混合氣體以更高的回收率得到高純度的氫氣，使脫附時之壓力更快速地降低至更低壓係最有效。可是，在該先前技術，因為儲存脫附氣體之空間(脫附氣體槽或脫附氣體貯藏槽)固定，所以脫附時之壓力無法馬上降低，到達壓力係即使小，亦成為20kPaG以上，而在提高氫氣回收率上具有限制。
【先行專利文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]特開2001-10806號公報
[專利文獻2]特開2002-355521號公報
本發明係根據這種情況想出來者，其課題在於提供一種方法及裝置，其適合在從包含氫氣之混合氣體精製氫氣時，藉由利用壓力變動吸附法來回收高純度氫氣，而且即使脫 附氣體量有變動，亦降低至更低的壓力，一面提高高純度氫氣之回收率，一面以穩定之氣體壓力將脫附氣體供給至再利用對象。
本發明之第1形態所提供之氫氣的精製方法係用以從包含氫氣及雜質之混合氣體精製氫氣，該方法的特徵為：根據使用被充填吸附劑之吸附塔所進行的壓力變動吸附法，重複進行包含以下之步驟的循環，富含氫氣之氣體的導出步驟，係在該吸附塔係相對高壓之狀態，將該混合氣體導入該吸附塔，使該吸附劑吸附該混合氣體中之雜質，再從該吸附塔導出氫氣被豐富化之富含氫氣的氣體；及脫附氣體之導出步驟，係使該吸附塔降壓，而從該吸附劑脫附雜質，再從該吸附塔導出脫附氣體；一面將從該吸附塔所導出之該脫附氣體導入容量變化的儲氣槽，一面在將該儲氣槽內之壓力實質上保持定壓下，排出該儲氣槽內之氣體。
本發明者們為了解決該課題，進行了如以下所示之要因分析。首先，分析脫附操作時之氣體壓力與脫附氣體之量。在脫附操作時使吸附塔內之壓力逐漸降低時，從吸附塔所導出之脫附氣體的量係在脫附操作時之初期多，隨著接近末期而逐漸減少。在此，若脫附氣體所流動的空間固定，因來自吸附塔之氣體量變多而氣體流動的阻力變大，該脫附氣體所流動之空間的壓力係在脫附操作時一度上升。另一方面，脫附操作進行而來自吸附塔之氣體量減少時，因為氣體流動阻力變小，所以該空間的壓力係逐漸降低。因此，若空間之容量固定，則 難使脫附氣體之壓力馬上降低，又，要使該壓力接近大氣壓位準係有限制。而且，若從吸附塔所導出之脫附氣體具有壓力變動，則為了將脫附氣體作為燃料再利用，需要使壓力變成定值，作為該手段，必須安裝流量調整閥或降壓閥。在此情況，因為伴隨氣體流動阻力，所以實質上無法使脫附氣體之壓力降低至20kPaG以下的低壓。
本發明者們係為了解決該課題而致力檢討時，發現為了使脫附氣體之壓力在下游側更快速地降低至定值的低壓，藉由將該脫附氣體導入氣體之容量變化之容量可變式儲氣槽而可實現。又，亦發現來自吸附塔之脫附氣體的流路成為低壓且穩定之狀態時，吸附塔內之脫附氣體的壓力以更快的速度降低，雜質從吸附劑更快速地脫附，而降壓再生效果提高。即，若因應於脫附氣體量使脫附氣體所流動的空間(儲氣槽)增減，可使脫附氣體之流路在更低之壓力變成定值，而可提高根據壓力變動吸附法之分離性能。進而，在將脫附氣體作為燃料再利用的情況，不必安裝成為多餘之氣體流動阻力之原因的流量調整閥或降壓閥。
該儲氣槽係以遮斷與大氣之接觸的方式收容該脫附氣體，並具備因應於該脫附氣體之量而位移的分隔構件；該儲氣槽之容量係在對該分隔構件向下地作用之負載、與藉該脫附氣體之壓力對該分隔構件向上地作用之力保持均衡下變化較佳。
在本發明之適合的實施形態，該分隔構件係支撐重量體。更具體而言，該分隔構件係隔膜之形態，該重量體係 由該隔膜所支撐之活塞的形態。又，替代之，亦可該分隔構件係膜體之形態，該重量體係由該膜體所支撐之紡錘的形態。
在本發明之別的實施形態，該分隔構件係作為重量體所構成。更具體而言，該分隔構件係頂部封閉而底部開口之鼓輪的形態，該鼓輪之開口底部浸泡於液體中。
在從該吸附塔導出脫附氣體之步驟之該吸附塔內的最低壓力係20kPaG以下較佳。
將從該儲氣槽所排出之氣體作為燃料，供給至其他的系統較佳。
若依據本發明之第2形態，提供一種氫氣之精製裝置，係用以從包含氫氣及雜質之混合氣體精製氫氣的裝置，其包括：壓力變動吸附式氣體分離裝置，係根據使用被充填吸附劑之吸附塔所進行的壓力變動吸附法，將該混合氣體導入該吸附塔，使該吸附劑吸附該混合氣體中之雜質，再從該吸附塔導出富含氫氣的氣體，而且使該吸附塔降壓，而從該吸附劑脫附雜質，再從該吸附塔導出脫附氣體；及容量可變式儲氣槽，係導入從該吸附塔所導出之該脫附氣體，而且排出。
該儲氣槽係包括：構成容器狀之本體部；及分隔構件，係被收容於該本體部之內部，並一面維持與該本體部之間的氣密狀態一面可位移；伴隨該分隔構件之位移，藉該本體部及該分隔構件所劃分之氣體收容部所收容之氣體的量變化較佳。
該分隔構件係支撐重量體較佳。更具體而言，該分隔構件係隔膜之形態，該重量體係由該隔膜所支撐之活塞的 形態。又，替代之，亦可該分隔構件係膜體之形態，該重量體係由該膜體所支撐之紡錘的形態。
又，替代使該分隔構件支撐重量體，亦可該分隔構件係作為重量體所構成。更具體而言，該分隔構件係頂部封閉而底部開口之鼓輪的形態，該鼓輪之開口底部浸泡於液體中。
該活塞或該鼓輪係亦可作成經由複數個輥與該本體部之內側面引導接觸。
根據參照附加圖面在以下所進行之詳細的說明，將更明白本發明之其他的特徵及優點。
X1‧‧‧氫氣精製裝置
10A、10B、10C、10D‧‧‧吸附塔
11、12‧‧‧氣體通過口
2、2A、2B‧‧‧儲氣槽
21‧‧‧本體部
21A‧‧‧殼體
211‧‧‧下部本體
212‧‧‧上部本體
214‧‧‧氣體導入口
215‧‧‧氣體排出口
216‧‧‧頂板
217‧‧‧入口氣體噴嘴
218‧‧‧出口氣體噴嘴
22‧‧‧隔膜(分隔構件)
22A‧‧‧汽球(分隔構件)
221‧‧‧凸緣部
222‧‧‧圓筒狀部
223‧‧‧底部
23‧‧‧活塞(紡錘部)
23A‧‧‧紡錘
231‧‧‧活塞筒部
232‧‧‧活塞底部
234‧‧‧安裝工具
235‧‧‧導輥
24‧‧‧氣體收容部
25‧‧‧殼體
254‧‧‧入口氣體噴嘴
255‧‧‧出口氣體噴嘴
26‧‧‧鼓輪(分隔構件、紡錘部)
261、262‧‧‧輥
27‧‧‧液體
28‧‧‧支架構件
29‧‧‧氣體收容空間
31~36‧‧‧配管
31’、32’、33’、34’、35’‧‧‧主幹路
31A~31D、32A~32D、33A~33D、34A~34D、34A’~34D’、35A~35D‧‧‧分支路
31a~31d、32a~32d、33a~33d、34a~34d、34a’~34d’、35a~35d‧‧‧自動閥
331、341‧‧‧流量調整閥
第1圖係表示可用以執行本發明之氫氣之精製方法之氫氣精製裝置的示意構成。
第2圖係表示儲氣槽之一例之示意構成的縱向剖面圖。
第3圖係關於本發明之氫氣之精製方法的各步驟，表示在各吸附塔所進行之步驟、及第1圖所示之氫氣精製裝置的各閥之開閉狀態的表。
第4圖係表示在本發明之氫氣之精製方法之步驟1~8的氣體流動狀態。
第5圖係表示在本發明之氫氣之精製方法之步驟9~16的氣體流動狀態。
第6圖係表示在壓力變動吸附法之脫附壓力及容量可變式儲氣槽與容量固定式儲氣槽之內部壓力變化的圖形。
第7圖係表示儲氣槽之其他的例子之示意構成的縱向剖面圖。
第8圖係表示儲氣槽之其他的例子之示意構成的縱向剖面圖。
以下，參照圖面，具體地說明本發明之較佳的實施形態。
第1圖係表示可用以執行本發明之氫氣之精製方法之氫氣精製裝置的示意構成。氫氣精製裝置X1例如包括：複數個吸附塔10A、10B、10C、10D、儲氣槽2、及連接這些構件並形成氣體流路的配管31~36，利用壓力變動吸附法(PSA法)從包含氫氣之混合氣體對氫氣進行濃縮精製。混合氣體例如是藉烴系原料(烴或烴之衍生物)之蒸汽重組反應所得的重組氣體。在此，作為烴系原料，列舉天然瓦斯、LPG(液化石油瓦斯)、生質瓦斯、甲醇、甲醚等。在重組氣體，除了係主成分之氫氣以外，作為雜質，包含例如二氧化碳、一氧化碳、甲烷等。列舉混合氣體之組成的一例，氫氣76.0莫耳%、二氧化碳20.0莫耳%、一氧化碳0.4莫耳%、甲烷3.6莫耳%。
各個吸附塔10A、10B、10C、10D係在兩端具有氣體通過口11、12，並在氣體通過口11、12之間，充填用以選擇性吸附混合氣體所含之雜質(二氧化碳、一氧化碳、甲烷等)的吸附劑。作為那種吸附劑，列舉例如二氧化矽、氧化鋁、活性碳及沸石等，這些亦可單獨使用，亦可併用複數種。
配管31係用以將混合氣體供給至吸附塔10A、 10B、10C、10D，並具有主幹路31’及分別與吸附塔10A~10D之各氣體通過口11側連接的分支路31A、31B、31C、31D。在分支路31A~31D，設置切換開狀態與閉狀態之間的自動閥31a、31b、31c、31d。在配管31的主幹路31’，亦可設置用以將混合氣體壓送至吸附塔10A~10D的壓縮機(省略圖示)。
配管32係從吸附塔10A~10D所導出之製品氣體(富含氫氣之氣體)的流路，並具有主幹路32’及分別與吸附塔10A~10D之各氣體通過口12側連接的分支路32A、32B、32C、32D。在分支路32A~32D，設置切換開狀態與閉狀態之間的自動閥32a、32b、32c、32d。
配管33係用以將在配管32(主幹路32’)流通之製品氣體的一部分送回並供給至吸附塔10A~10D，並具有與配管32之主幹路32’連接之主幹路33’及分別與吸附塔10A~10D之各氣體通過口12側連接的分支路33A、33B、33C、33D。在分支路33A~33D，設置可切換開狀態與閉狀態之間的自動閥33a、33b、33c、33d。
配管34係用以將吸附塔10A~10D相連接，並具有在中間折回之主幹路34’、與該主幹路34’之一方的半路徑(「半路徑」係意指折回部之一側的路徑，不是意指長度為一半)連接而且分別與吸附塔10A~10D之各氣體通過口12側連接的分支路34A、34B、34C、34D、及與主幹路34’之另一方的半路徑連接而且分別與吸附塔10A~10D之各氣體通過口12側連接的分支路34A’、34B’、34C’、34D’。在分支路34A~34D及34A’~34D’，設置切換開狀態與閉狀態之間的自動閥34a、 34b、34c、34d及34a’、34b’、34c’、34d’。
配管35係用以將從吸附塔10A~10D所導出之氣體(脫附氣體)導入儲氣槽2，並具有與儲氣槽2連接之主幹路35’及分別與吸附塔10A~10D之各氣體通過口11側連接的分支路35A、35B、35C、35D。在分支路35A~35D，設置切換開狀態與閉狀態之間的自動閥35a、35b、35c、35d。
配管36係從儲氣槽2所排出之脫附氣體的流路，並與儲氣槽2連接。配管36係與例如附屬於用以製造氫氣之重組反應器(省略圖示)之燃料系統等其他的系統連接。
儲氣槽2係收容來自吸附塔10A~10D之脫附氣體之容量可變式儲氣槽。在本實施形態，如第2圖所示，儲氣槽2係活塞式，並包括本體部21、隔膜22及活塞23。
本體部21係例如鐵或不銹鋼等之金屬製，作成圓筒容器狀。本體部21具有下部本體211及上部本體212，係可分離成上下，而且藉螺栓213鎖緊下部本體211及上部本體212的凸緣之間，藉此，一體地組合。在下部本體211，設置氣體導入口214及氣體排出口215。在氣體導入口214，連接配管35之主幹路35’，在氣體排出口215，連接配管36。
隔膜22係藉以纖維補強之合成橡膠成形。隔膜22具有圓環形之凸緣部221、一端側與凸緣部221之內緣側連接並延伸的圓筒狀部222、及塞住圓筒狀部222之另一端側的底部223。隔膜22係在凸緣部221在密封狀態被夾在下部本體211及上部本體212的凸緣之間的狀態下被收容於本體部21的內部。隔膜22係在維持與下部本體211(本體部21)之間的氣 密狀態下可升降(可位移)，作用為分隔構件。藉隔膜22與下部本體211(本體部21)所劃分的區域成為收容來自吸附塔10A~10D之脫附氣體的氣體收容部24。
活塞23係例如鐵或不銹鋼等之金屬製，並配置於隔膜22之圓筒狀部222的內側。活塞23具有在上下方向延伸之圓筒狀的活塞筒部231、及與活塞筒部231之下端連接的活塞底部232。活塞23係在活塞底部232對隔膜22之底部223對準位置的狀態，由隔膜22所支撐。
在活塞筒部231的上端附近，各自經由安裝工具234設置於複數個導輥235。導輥235係設置至少3個(在第2圖僅表示2個)。這些導輥235係在活塞筒部231之圓周方向等間隔地配置較佳。各導輥235係與上部本體212之內周面接觸而且繞水平軸轉動自如。活塞筒部231之外徑尺寸係例如約1000mm。活塞筒部231之外周面與上部本體212的內周面之間的間隙係設為例如約50~200mm，設為100~150mm較佳。隔膜22及隔膜22所支撐之活塞23係一面藉導輥235維持大致固定姿勢，一面上下地動。
來自吸附塔10A~10D之脫附氣體經由氣體導入口214被導入氣體收容部24(儲氣槽2內)時，氣體收容部24之氣體量變化(增加)，因應於該氣體量之變化，活塞23係在由隔膜22支撐下上升。氣體收容部24之壓力(內壓)係因應於活塞23之重量所決定，最低之壓力可設定至1kPaG(G係意指計示壓力。以下相同)。
在本實施形態，可使用如以上所示之構成的氫氣 精製裝置X1來執行氫氣之精製方法。具體而言，在氫氣精製裝置X1動作時，根據第3圖所示之形態切換自動閥31a~31d、32a~32d、33a~33d、34a~34d、34a’~34d’、35a~35d及流量調整閥331、341，藉此，在裝置內實現所要之氣體流動狀態，並重複由以下之步驟1~16所構成的一個循環(在第3圖，以○表示各閥之開狀態，且以×表示各閥之閉狀態。)。在本方法之一個循環，在各個吸附塔10A、10B、10C、10D，進行吸附步驟、均壓(第1降壓)步驟、平行流降壓步驟、均壓(第2降壓)步驟、逆流降壓步驟、均壓洗淨步驟、均壓(第1升壓)步驟、待命步驟、均壓(第2升壓)步驟及升壓步驟。在本實施形態，在各吸附塔10A~10D之下部及上部，逐次等量地積層充填作為吸附劑之活性碳及沸石。第4圖及第5圖表示在步驟1~16之在氫氣精製裝置X1之氣體的流動狀態。
在步驟1，如第3圖所示，選擇各閥之開閉狀態，而達成如第4圖(a)所示之氣體流動狀態，在吸附塔10A進行吸附步驟，在吸附塔10B進行逆流降壓步驟，在吸附塔10C進行均壓(第1降壓)步驟，在吸附塔10D進行均壓(第2升壓)步驟。步驟1之各步驟的操作時間係設為例如20秒。
一併參照第1圖及第4圖(a)時可充分了解，在步驟1，原料氣體(混合氣體)經由配管31及氣體通過口11被導入吸附塔10A。位於吸附步驟之吸附塔10A內係被維持於既定高壓狀態，混合氣體中之雜質(二氧化碳、一氧化碳、甲烷等)被吸附塔10A內之吸附劑吸附，而且，從吸附塔10A之氣體通過口12側導出氫氣濃度高的製品氣體(富含氫氣之氣體)。此 製品氣體係經由配管32由裝置外之例如緩衝槽(未圖示)所回收。
在吸附塔10B，藉由使塔內在逆流方向降壓，從吸附劑脫附雜質，再從吸附塔10B之氣體通過口11側導出脫附氣體。該脫附氣體係經由配管35被導入儲氣槽2。吸附塔10B係因為在前面已進行逆流降壓步驟(參照第5圖(p)所示之步驟16)，所以在前面之步驟已導出脫附氣體。因此，在步驟1，從吸附塔10B所導出之脫附氣體的氣體量係少。
在吸附塔10D，經由配管34導入從吸附塔10C之氣體通過口12所導出之吸附塔10C內的氣體。在吸附塔10C，因為在前面已進行吸附步驟(參照第5圖(p)所示之步驟16)，所以吸附塔10C之塔內的壓力比吸附塔10D之塔內更高壓。因此，藉由將吸附塔10C之塔內氣體導入吸附塔10D，吸附塔10C之塔內被降壓，而且吸附塔10D之塔內被升壓。
在步驟2，如第3圖所示，選擇各閥之開閉狀態，而達成如第4圖(b)所示之氣體流動狀態，在吸附塔10A繼續進行吸附步驟，在吸附塔10B進行均壓洗淨步驟，在吸附塔10C進行平行流降壓步驟，在吸附塔10D進行升壓步驟。步驟2之各步驟的操作時間係設為例如70秒。
一併參照第1圖及第4圖(b)時可充分了解，在步驟2，從步驟1接著，混合氣體經由配管31及氣體通過口11被導入吸附塔10A，再從吸附塔10A導出製品氣體。製品氣體係與步驟1一樣地被回收，但是其一部分經由配管33被導入吸附塔10D，而吸附塔10D升壓。同時，在步驟2，從吸附塔 10C之氣體通過口12所導出之吸附塔10C內的氣體經由配管34被導入吸附塔10B的氣體通過口12側，殘留於吸附塔10B之塔內的氣體(脫附氣體)從氣體通過口11側被導出。該脫附氣體係經由配管35被導入儲氣槽2。在此，從吸附塔10B所導出之脫附氣體的氣體量係比在步驟1從吸附塔10B所導出之脫附氣體的氣體量更多。
在步驟3，如第3圖所示，選擇各閥之開閉狀態，而達成如第4圖(c)所示之氣體流動狀態，在吸附塔10A繼續進行吸附步驟，在吸附塔10B進行均壓(第1升壓)步驟，在吸附塔10C進行均壓(第2降壓)步驟，在吸附塔10D繼續進行升壓步驟。步驟3之各步驟的操作時間係設為例如20秒。
一併參照第1圖及第4圖(c)時可充分了解，在步驟3，從步驟2接著，混合氣體經由配管31及氣體通過口11被導入吸附塔10A，再從吸附塔10A導出製品氣體。製品氣體之一部分係經由配管33被導入吸附塔10D，而吸附塔10D繼續升壓。同時，在步驟3，從吸附塔10C之氣體通過口12所導出之吸附塔10C內的氣體經由配管34被導入吸附塔10B的氣體通過口12側。此外，在步驟S3，都未從吸附塔10A~10D之任一個塔向儲氣槽2導出氣體。
在步驟4，如第3圖所示，選擇各閥之開閉狀態，而達成如第4圖(d)所示之氣體流動狀態，在吸附塔10A繼續進行吸附步驟，在吸附塔10B進行待命步驟，在吸附塔10C進行逆流降壓步驟，在吸附塔10D繼續進行升壓步驟。步驟4之各步驟的操作時間係設為例如90秒。
一併參照第1圖及第4圖(d)時可充分了解，在步驟4，從步驟3接著，混合氣體經由配管31及氣體通過口11被導入吸附塔10A，再從吸附塔10A導出製品氣體。製品氣體之一部分係經由配管33被導入吸附塔10D，而吸附塔10D繼續升壓。關於吸附塔10B，在前面之步驟3接受第一次之均壓(升壓)，但是為了在後面之步驟5接受第二次之均壓(升壓)而待命。關於吸附塔10C，藉由在逆流方向降壓，從吸附劑脫附雜質，並從吸附塔10C之氣體通過口11側導出脫附氣體。吸附塔10C係在步驟1~3繼續降壓，在步驟4之開始時吸附塔10C內之壓力變成很低。而且，在步驟4，因為吸附塔10C係更降壓，所以從吸附劑所脫附之氣體的量係多，從吸附塔10C所導出之脫附氣體亦比較多。
步驟1~4係相當於由步驟1~16所構成之一個循環的1/4，該步驟1~4的步驟時間係共計200秒。
在步驟5~8，如第3圖所示，選擇各閥之開閉狀態，而如第4圖(e)~(h)所示，在吸附塔10A，與在步驟1~4的吸附塔10C一樣地進行均壓(第1降壓)步驟、平行流降壓步驟、均壓(第2降壓)步驟、逆流降壓步驟，在吸附塔10B，與在步驟1~4的吸附塔10D一樣地進行均壓(第2升壓)步驟、升壓步驟。在吸附塔10C，與在步驟1~4的吸附塔10B一樣地進行逆流降壓步驟、均壓洗淨步驟、均壓(第1升壓)步驟、待命步驟，在吸附塔10D，與在步驟1~4的吸附塔10A一樣地進行吸附步驟。
在步驟9~12，如第3圖所示，選擇各閥之開閉狀 態，而如第5圖(i)~(l)所示，在吸附塔10A，與在步驟1~4的吸附塔10B一樣地進行逆流降壓步驟、均壓洗淨步驟、均壓(第1升壓)步驟、待命步驟，在吸附塔10B，與在步驟1~4的吸附塔10A一樣地進行吸附步驟。在吸附塔10C，與在步驟1~4的吸附塔10D一樣地進行均壓(第2升壓)步驟、升壓步驟，在吸附塔10D，與在步驟1~4的吸附塔10C一樣地進行均壓(第1降壓)步驟、平行流降壓步驟、均壓(第2降壓)步驟、逆流降壓步驟。
在步驟13~16，如第3圖所示，選擇各閥之開閉狀態，而如第5圖(m)~(p)所示，在吸附塔10A，與在步驟1~4的吸附塔10D一樣地進行均壓(第2升壓)步驟、升壓步驟，在吸附塔10B，與在步驟1~4的吸附塔10C一樣地進行均壓(第1降壓)步驟、平行流降壓步驟、均壓(第2降壓)步驟、逆流降壓步驟。在吸附塔10C，與在步驟1~4的吸附塔10A一樣地進行吸附步驟，在吸附塔10D，與在步驟1~4的吸附塔10B一樣地進行逆流降壓步驟、均壓洗淨步驟、均壓(第1升壓)步驟、待命步驟。
而且，藉由在各個吸附塔10A~10D重複地進行如以上所說明之步驟1~16，將混合氣體連續地導入吸附塔10A~10D之任一個塔，而且連續地取得氫氣濃度高的製品氣體。
在本實施形態，根據第4圖及第5圖所示之操作步驟(步驟1~16)從吸附塔10A~10D之任一個塔導出脫附氣體時，該脫附氣體係一面經由氣體導入口214被導入儲氣槽2， 一面從氣體排出口215被排出。因為儲氣槽2係容量可變式，所以因應於從吸附塔10A~10D所導出之脫附氣體的氣體量，氣體所流動之空間(儲氣槽2)的容量增減。
例如，參照第2圖時了解，儲氣槽2所導入之氣體量變多時，在儲氣槽2內由隔膜22與下部本體211(本體部21)所包圍之區域(氣體收容部24)的內部壓力欲上升。於是，抵抗活塞23的重量(負載)，將隔膜22及隔膜22所支撐之活塞23向上推，而儲存氣體。在第2圖，以虛擬線表示活塞23上升之狀態。另一方面，儲氣槽2所導入之氣體量減少或變成無時，藉由從氣體排出口215排出氣體，活塞23下降。此外，在第2圖，在活塞23位於最下階之以實線所示的狀態之氣體收容部24的容積、與在活塞23位於最上階之以虛擬線所示的狀態之氣體收容部24之容積的差成為在儲氣槽2(氣體收容部24)可增減的容量。
從以上得知，在儲氣槽2，在對隔膜22向下地作用之活塞23的負載、與藉脫附氣體之壓力對隔膜22向上地作用之力保持均衡下，儲氣槽2(氣體收容部24)的容量變化。藉此，即使從吸附塔10A~10D所導出之脫附氣體的氣體量變動，亦因應於該脫附氣體量而儲氣槽2的容量增減，儲氣槽2內之壓力不變，而實質上被保持定壓。
依此方式，將儲氣槽2內之壓力實質上保持定壓時，經由氣體排出口215所排出之脫附氣體量亦實質上成為定量。因此，不安裝成為氣體流動阻力之原因的流量調整閥等，亦將來自儲氣槽2之脫附氣體的流量實質上保持定量。脫附氣 體係包含一氧化碳、烴及殘留氫氣等之可燃性氣體。因此，從儲氣槽2以固定流量所排出之脫附氣體係可作為燃料，穩定地供給至附屬於重組反應器之燃燒器等其他的系統。又，流量調整閥等是不需要的構成係在更降低儲氣槽2內之壓力上較佳。
與本實施形態相異，在將脫附氣體儲存於容量固定式儲氣槽的情況，因來自吸附塔之脫附氣體之氣體量的變動，而儲氣槽內之壓力變動。在此情況，在脫附操作時使吸附塔內降壓而來自該吸附塔之脫附氣體的氣體量變多時，因為儲氣槽內之壓力上升，所以脫附操作時難使在吸附塔內之氣體壓力(脫附壓力)降低。相對地，在本實施形態，如上述所示，因為來自吸附塔10A~10D之脫附氣體的氣體量變多亦將儲氣槽2內之壓力維持於實質上定壓，所以可得到在脫附操作時之吸附塔10A~10D的降壓之速度變快的效果。結果，吸附塔10A~10D之降壓再生效果提高，而製品氣體之取得量增加，而且氫氣回收率提高。
又，與本實施形態相異，在將脫附氣體儲存於容量固定式儲氣槽的情況，內部之空間容量固定。因此，關於來自吸附塔之脫附氣體之氣體量的變動，伴隨儲氣槽內之壓力變化。因此，在容量固定式儲氣槽，為了抑制氣體量之變動的影響，需要比較大之空間容量，例如需要吸附塔之容量之約10倍的空間容量。相對地，在將脫附氣體儲存於如本實施形態之容量可變式儲氣槽2的情況，不會伴隨壓力變化，藉由因應於變動之氣體量使隔膜22(分隔構件)位移，可使儲氣槽2之容量增減。藉此，在儲氣槽2，只要作為最大容量預先確保吸附塔 10A~10D之容量的約3倍即可，可消除貯藏空間的浪費。
第6圖係表示在使用4個塔之吸附塔來精製氫氣之壓力變動吸附操作，在脫附氣體用配管安裝了容量可變式儲氣槽的情況、與安裝了容量固定式儲氣槽之情況的壓力輪廓。作為容量可變式儲氣槽，使用第2圖所示之活塞式儲氣槽2，並將儲氣槽2(氣體收容部24)之容量設為吸附塔之容量的約3倍。另一方面，容量固定式儲氣槽之容量係設為吸附塔之容量的約10倍。作為混合氣體，使用氫氣76.0莫耳%、二氧化碳20.0莫耳%、一氧化碳0.4莫耳%、甲烷3.6莫耳%之組成者。作成吸附壓力成為2MPaG、脫附壓力成33kPaG。
關於第6圖所示之容量可變式儲氣槽的壓力，在上述之步驟1~16中對步驟1~4表示，關於容量固定式儲氣槽的壓力，亦對步驟1~4表示。關於吸附塔內的壓力(脫附壓力)，對在步驟1~4之吸附塔10C表示。
從第6圖得知，容量固定式儲氣槽之內部壓力係在步驟2、4隨著脫附氣體被導入該儲氣槽內而上升，在步驟2達到60kPaG(在第6圖中之經過50秒時)，而在步驟4達到58kPaG(在第6圖中之經過120秒時)。另一方面，容量可變式儲氣槽之內部壓力係在步驟1~4中約32kPaG，實質上被保持定壓。
又，從第6圖得知，關於吸附塔內的壓力(脫附壓力)，在容量固定式儲氣槽的情況，從自步驟3切換成步驟4的時間點(在第6圖中之經過110秒時)開始緩慢地降低，降低至最低壓力需要約40秒。另一方面，在容量可變式儲氣槽的 情況，吸附塔內的壓力(脫附壓力)係從自步驟3切換成步驟4的時間點馬上降低，在10秒以內以相當快的速度降低至最低壓力。
第7圖及第8圖係表示容量可變式儲氣槽之其他的例子。
第7圖所示之儲氣槽2A包括殼體21A、收容於殼體21A之內部的汽球22A及紡錘23A，係作為汽球式所構成者。殼體21A係例如鐵或不銹鋼等之金屬製，整體上作成圓筒狀，而且具有用以塞住形成於上部之開口的頂板216。在殼體21A的下部，設置於入口氣體噴嘴217及出口氣體噴嘴218。在入口氣體噴嘴217，連接配管35的主幹路35，(第1圖)，在出口氣體噴嘴218，連接配管36(第1圖)。汽球22A係藉以纖維補強之合成橡膠成形，作成在膨脹時成為半球形的膜體。汽球22A的周緣部固定於在殼體21A之內面所設置之圓環形的安裝件219。汽球22A係作成在維持與殼體21A之間的氣密狀態下可上下地動(可位移)，作用為分隔構件。而且，藉汽球22A與殼體21A之下部所劃分的區域作為用以收容來自吸附塔10A~10D之脫附氣體的氣體收容部24。紡錘23A係用以調整儲氣槽2A之內部壓力，並固定於汽球22A之中央上面。氣體收容部24之壓力(內壓)係因應於紡錘23A之重量所決定，在最低壓力可設定至1kPaG以下。
經由入口氣體噴嘴217被導入儲氣槽2A的氣體量變多時，在儲氣槽2A內由汽球22A與殼體21A所包圍之區域(氣體收容部24)的內部壓力欲上升。於是，抵抗紡錘23A的重 量(負載)，汽球22A膨脹至上方，而儲存氣體。在第7圖，以虛擬線表示汽球22A膨脹之狀態。另一方面，儲氣槽2A所導入之氣體量減少或變成無時，藉由從出口氣體噴嘴218排出氣體，汽球22A萎縮至下方。在第7圖，在汽球22A最萎縮之以實線所示的狀態之氣體收容部24的容積、與汽球22A最膨脹之以虛擬線所示的狀態之氣體收容部24之容積的差成為在儲氣槽2A(氣體收容部24)可增減的容量。
在這種構成的儲氣槽2A，在對汽球22A向下地作用之紡錘23A的負載、與藉脫附氣體之壓力對汽球22A向上地作用之力保持均衡下，儲氣槽2A(氣體收容部24)的容量變化。藉此，即使從吸附塔10A~10D所導出之脫附氣體的氣體量變動，亦因應於該脫附氣體量而儲氣槽2A的容量增減，儲氣槽2A內之壓力不變，而實質上被保持定壓。
第8圖所示之儲氣槽2B包括圓筒容器狀之殼體25、與收容於殼體25之內側的鼓輪26。殼體25係例如鐵或不銹鋼等之金屬製，在該殼體25的內部，充填水或活性低之有機液體(油)等的液體27。液體27係一面從設置於殼體25之供水噴嘴251導入，一面從溢流噴嘴252連續地排出至外部，即使例如是液體27之水蒸發亦補充減少份量。在液體27變髒的情況，可從排出噴嘴253排出並替換。
鼓輪26係例如鐵或不銹鋼等之金屬製，並作成頂部被覆蓋的圓筒狀。鼓輪26係浸泡於液體27，藉該液體27遮斷內部空間與外部。鼓輪26係分隔構件之一例。在鼓輪26的下部及上部，設置各複數個的輥261、262。各輥261係與殼 體25之內周面接觸而且上下地移動。各輥262係將配置成分散於殼體25之外周面之複數個筒狀的支架構件28作為導件，上下地移動。藉此，鼓輪26係在藉輥261、262維持大致固定姿勢下，上下地動。
在殼體25之下部，設置入口氣體噴嘴254及出口氣體噴嘴255。在入口氣體噴嘴254，連接配管35的主幹路35，，在出口氣體噴嘴255，連接配管36。入口氣體噴嘴254及出口氣體噴嘴255係分別在鼓輪26的內側直立，上端在比液體27之液面高的位置開口。
鼓輪26作成在藉液體27維持與該液體27的液面之間之內部空間的氣密狀態下可上下地動。而且，由鼓輪26與液體27所劃分的區域作為用以收容來自吸附塔10A~10D之脫附氣體的氣體收容空間29。鼓輪26具有調整儲氣槽2B之內部壓力的功能。氣體收容空間29之壓力(內壓)係因應於浮在液體27之鼓輪26的重量所決定，在最低壓力可設定至1kPaG以下。
經由入口氣體噴嘴254被導入儲氣槽2B的氣體量變多時，在儲氣槽2B內由鼓輪26與液體27所包圍之區域(氣體收容空間29)的內部壓力欲上升。於是，抵抗鼓輪26的重量(負載)，鼓輪26上升，而儲存氣體。在第8圖，以虛擬線表示鼓輪26上升之狀態。另一方面，儲氣槽2B所導入之氣體量減少或變成無時，藉由從出口氣體噴嘴255排出氣體，鼓輪26下降。在第8圖，在鼓輪26位於最下階之以實線所示的狀態之氣體收容空間29的容積、與鼓輪26位於最上階之以虛擬線 所示的狀態之氣體收容空間29之容積的差成為在儲氣槽2B(氣體收容空間29)可增減的容量。
在這種構成的儲氣槽2B，在對鼓輪26向下地作用之鼓輪26的負載、與藉脫附氣體之壓力對鼓輪26向上地作用之力保持均衡下，儲氣槽2B(氣體收容空間29)的容量變化。藉此，即使從吸附塔10A~10D所導出之脫附氣體的氣體量變動，亦因應於該脫附氣體量而儲氣槽2B的容量增減，儲氣槽2B內之壓力不變，而實質上被保持定壓。
以上，說明了本發明之具體的實施形態，但是本發明係未限定如此，可在不超出本發明之構想的範圍內進行各種變更。例如，關於在執行本發明之氫氣之精製方法的裝置之構成氣體流路之配管的構成，亦可採用與上述之實施形態相異的構成。關於吸附塔之個數，未僅限定為在上述之實施形態所示的4個塔式，在3個塔以下或5個塔以上的情況亦可期待一樣之效果。
[實施例]
其次，根據實施例及比較例，說明本發明之有效性。
[第1實施例]
使用具有第1圖所示之示意構成的氫氣精製裝置X1，在吸附塔10A、10B、10C、10D重複由第3圖至第5圖所示之吸附步驟、均壓(第1降壓)步驟、平行流降壓步驟、均壓(第2降壓)步驟、逆流降壓步驟、均壓洗淨步驟、均壓(第1升壓)步驟、待命步驟、均壓(第2升壓)步驟及升壓步驟所構成 的一個循環(步驟1~16)，藉此，從既定混合氣體，對氫氣進行濃縮精製。
在本實施例所使用之氫氣精製裝置X1的各個吸附塔10A、10B、10C、10D具有不銹鋼製之圓筒狀(內徑37mm、內部尺寸高度1000mm)，容量係約1dm3。在各吸附塔內，分別逐次0.5dm3(視體積)地積層充填作為吸附劑之活性碳與5A型沸石。關於儲氣槽，使用第7圖所示之汽球式(容量可變式)儲氣槽2A，並使用容量為約3dm3者。混合氣體之組成係氫氣76.0莫耳%、二氧化碳20.0莫耳%、一氧化碳0.4莫耳%、甲烷3.6莫耳%。對氫氣精製裝置X1以流量18.3Ndm3/min(N係表示標準狀態。以下一樣。)持續地供給此混合氣體。在本實施例，在各個吸附塔10A、10B、10C、10D，步驟1、2、3、4分別是20秒、70秒、20秒、90秒，而步驟1~4共計是200秒，由步驟1~16所構成之一個循環的週期是800秒。在吸附步驟之吸附塔10A~10D之內部的最高壓力係調整成2.0MPaG，在脫附操作時(逆流降壓步驟、均壓洗淨步驟)之吸附塔10A~10D之內部的最低壓力(脫附壓力)係調整成33kPaG。
關於在根據這種條件進行之本實施例所濃縮精製的製品氣體，氫氣純度係99.999vol%，製品氣體中之雜質(二氧化碳、一氧化碳及甲烷)的含有率係未滿100volppm，取得氣體量係12.3Ndm3/min。在取得氣體中氫氣之回收率係88.2%。在本實施例，儲氣槽2A之內部壓力係大致32kPaG，成為定壓而不變動。在第1表表示本實施例的結果。
[第2實施例]
除了將脫附壓力設為20kPaG以外，係與第1實施例一樣地從混合氣體精製氫氣。關於在根據這種條件進行之本實施例所濃縮精製的製品氣體，氫氣純度係99.999vol%，製品氣體中之雜質(二氧化碳、一氧化碳及甲烷)的含有率係未滿10volppm，取得氣體量係12.55Ndm3/min。在取得氣體中氫氣之回收率係90.0%。在本實施例，儲氣槽2A之內部壓力係大致20kPaG，成為定壓而不變動。在第1表表示本實施例的結果。
[第3實施例]
除了將脫附壓力設為10kPaG以外，係與第1實施例一樣地從混合氣體精製氫氣。關於在根據這種條件進行之本實施例所濃縮精製的製品氣體，氫氣純度係99.999vol%，製品氣體中之雜質(二氧化碳、一氧化碳及甲烷)的含有率係未滿10volppm，取得氣體量係12.6Ndm3/min。在取得氣體中氫氣之回收率係90.5%。在本實施例，儲氣槽2A之內部壓力係大致10kPaG，成為定壓而不變動。在第1表表示本實施例的結果。
[第4實施例]
除了將脫附壓力設為1kPaG以外，係與第1實施例一樣地從混合氣體精製氫氣。關於在根據這種條件進行之本實施例所濃縮精製的製品氣體，氫氣純度係99.999vol%，製品氣體中之雜質(二氧化碳、一氧化碳及甲烷)的含有率係未滿10volppm，取得氣體量係12.8Ndm3/min。在取得氣體中氫氣之回收率係92.1%。在本實施例，儲氣槽2A之內部壓力係大致1kPaG，成為定壓而不變動。在第1表表示本實施例的結果。
[第1比較例]
使用將在該第1實施例所使用之氫氣精製裝置X1中的儲氣槽2A替換成容量固定式儲氣槽的氫氣精製裝置，根據壓力變動吸附法，重複由第3圖至第5圖所示之各步驟所構成的一個循環(步驟1~16)，藉此，從既定混合氣體，對氫氣進行濃縮精製。除了關於儲氣槽的相異點以外之本比較例所使用之精製裝置的構成係與氫氣精製裝置X1一樣。
在本比較例，在4個塔之各吸附塔內，分別逐次0.5dm3地積層充填作為吸附劑之活性碳與5A型沸石。作為容量固定式儲氣槽，使用容量係約10dm3者。混合氣體之組成及氣體供給形態係與該第1實施例一樣。在本比較例，重複由第3圖至第5圖所示之各步驟所構成的一個循環(步驟1~16)，各步驟之切換的時序係與該第1實施例一樣。在本比較例，在吸附步驟之吸附塔之內部的最高壓力係調整成2.0MPaG，在脫附操作時(逆流降壓步驟、均壓洗淨步驟)之吸附塔之內部的最低壓力(脫附壓力)係調整成33kPaG。
關於在根據這種條件進行之本比較例所濃縮精製的製品氣體，氫氣純度係99.999vol%，製品氣體中之雜質(二氧化碳、一氧化碳及甲烷)的含有率係未滿10volppm，取得氣體量係12.1Ndm3/min。在取得氣體中氫氣之回收率係86.8%。在本比較例，儲氣槽之內部壓力係在從最小值32kPaG至最大值60kPaG之範圍內變動。在第2表表示本比較例的結果。
[第2比較例]
除了將脫附壓力設為20kPaG以外，係與第1比 較例一樣地從混合氣體精製氫氣。關於在根據這種條件進行之本實施例所濃縮精製的製品氣體，氫氣純度係99.999vol%，製品氣體中之雜質(二氧化碳、一氧化碳及甲烷)的含有率係未滿10volppm，取得氣體量係12.2Ndm3/min。在取得氣體中氫氣之回收率係87.7%。在本比較例，儲氣槽之內部壓力係在從最小值20kPaG至最大值47kPaG之範圍內變動。在第2表表示本比較例的結果。
[第3比較例]
除了將脫附壓力設為10kPaG以外，係與第1比較例一樣地從混合氣體精製氫氣。關於在根據這種條件進行之本比較例所濃縮精製的製品氣體，氫氣純度係99.999vol%，製品氣體中之雜質(二氧化碳、一氧化碳及甲烷)的含有率係未滿10volppm，取得氣體量係12.3Ndm3/min。在取得氣體中氫氣之回收率係88.1%。在本比較例，儲氣槽之內部壓力係在從最小值10kPaG至最大值37kPaG之範圍內變動。在第2表表示本比較例的結果。
[第2表]
在第1~第3比較例，使用槽容量為吸附塔的容量之10倍的容量固定式儲氣槽，但是無法使脫附壓力變低並穩定。相對地，在第1~第4實施例，藉由使用容量為吸附塔的容量之3倍的容量可變式儲氣槽，可消除儲氣槽之內部的壓力變動。藉此，可使脫附壓力降低至更低的壓力(1kPaG位準)，而氫氣回收率提高。在將脫附壓力設為20kPaG以下的情況，氫氣回收率成為90%以上，而得到良好的結果。又，關於無壓力變動之脫附氣體，從容量可變式儲氣槽實質上以固定之氣體量被排出，可穩定地送至例如重組反應器的燃料消費系統。在此，關於容量可變式儲氣槽之容量，吸附塔之容量的約3倍即可，可變成比較小。
在利用壓力變動吸附法之自包含氫氣的混合氣體之氫氣的精製，貯藏從吸附塔所導出之脫附氣體，所排出之空間(儲氣槽)之容量配合脫附氣體量的變動而可變。藉此，因為脫附氣體所流動之空間整體無壓力變動而保持固定之低壓，所以降壓再生效果提高，而氫氣回收率提高。又，藉此，將脫附氣體供給至燃料消費系統等之再利用對象的情況，對再利用對象之供給氣體量變成穩定。這導至提高脫附氣體之利用效率，藉此，可期待在氫氣製造之系統整體之氫氣的製造效率提高。
X1‧‧‧氫氣精製裝置
10A、10B、10C、10D‧‧‧吸附塔
11、12‧‧‧氣體通過口
2‧‧‧儲氣槽
214‧‧‧氣體導入口
215‧‧‧氣體排出口
31~36‧‧‧配管
31’、32’、33’、34’、35’‧‧‧主幹路
31A~31D、32A~32D、33A~33D、34A~34D、34A’~34D’、35A~35D‧‧‧分支路
31a~31d、32a~32d、33a~33d、34a~34d、34a’~34d’、35a~35d‧‧‧自動閥
331、341‧‧‧流量調整閥

Claims (16)

  1. 一種氫氣之精製方法，係用以從包含氫氣及雜質之混合氣體精製氫氣的方法，該方法係根據使用被充填吸附劑之吸附塔所進行的壓力變動吸附法，重複進行包含以下之步驟的循環，富含氫氣之氣體的導出步驟，係在該吸附塔係相對高壓之狀態，將該混合氣體導入該吸附塔，使該吸附劑吸附該混合氣體中之雜質，再從該吸附塔導出氫氣被豐富化之富含氫氣的氣體；及脫附氣體之導出步驟，係使該吸附塔降壓，而從該吸附劑脫附雜質，再從該吸附塔導出脫附氣體；一面將從該吸附塔所導出之該脫附氣體導入容量變化的儲氣槽，一面在將該儲氣槽內之壓力實質上保持定壓下，排出該儲氣槽內之氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項之氫氣的精製方法，其中該儲氣槽係以遮斷與大氣之接觸的方式收容該脫附氣體，並具備因應於該脫附氣體之量而位移的分隔構件；該儲氣槽之容量係在對該分隔構件向下地作用之負載、與藉該脫附氣體之壓力對該分隔構件向上地作用之力保持均衡下變化。
  3. 如申請專利範圍第2項之氫氣的精製方法，其中該分隔構件係支撐重量體。
  4. 如申請專利範圍第3項之氫氣的精製方法，其中該分隔構件係隔膜之形態，該重量體係由該隔膜所支撐之活塞的形態。
  5. 如申請專利範圍第3項之氫氣的精製方法，其中該分隔構件係膜體之形態，該重量體係由該膜體所支撐之紡錘的形態。
  6. 如申請專利範圍第2項之氫氣的精製方法，其中該分隔構件係作為重量體所構成。
  7. 如申請專利範圍第6項之氫氣的精製方法，其中該分隔構件係頂部封閉而底部開口之鼓輪的形態，該鼓輪之開口底部浸泡於液體中。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之氫氣的精製方法，其中在從該吸附塔導出脫附氣體之步驟之該吸附塔內的最低壓力係20kPaG以下。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之氫氣的精製方法，其中將從該儲氣槽所排出之氣體作為燃料，供給至其他的系統。
  10. 一種氫氣之精製裝置，係用以從包含氫氣及雜質之混合氣體精製氫氣的裝置，其包括：壓力變動吸附式氣體分離裝置，係根據使用被充填吸附劑之吸附塔所進行的壓力變動吸附法，將該混合氣體導入該吸附塔，使該吸附劑吸附該混合氣體中之雜質，再從該吸附塔導出富含氫氣的氣體，而且使該吸附塔降壓，而從該吸附劑脫附雜質，再從該吸附塔導出脫附氣體；及容量可變式儲氣槽，係導入從該吸附塔所導出之該脫附氣體，而且排出。
  11. 如申請專利範圍第10項之氫氣的精製裝置，其中 該儲氣槽係包括：構成容器狀之本體部；及分隔構件，係被收容於該本體部之內部，並一面維持與該本體部之間的氣密狀態一面可位移；伴隨該分隔構件之位移，藉該本體部及該分隔構件所劃分之氣體收容部所收容之氣體的量變化。
  12. 如申請專利範圍第11項之氫氣的精製裝置，其中該分隔構件係支撐重量體。
  13. 如申請專利範圍第12項之氫氣的精製裝置，其中該分隔構件係隔膜之形態，該重量體係由該隔膜所支撐之活塞的形態。
  14. 如申請專利範圍第12項之氫氣的精製裝置，其中該分隔構件係膜體之形態，該重量體係由該膜體所支撐之紡錘的形態。
  15. 如申請專利範圍第12項之氫氣的精製裝置，其中該分隔構件係作為重量體所構成。
  16. 如申請專利範圍第15項之氫氣的精製裝置，其中該分隔構件係頂部封閉而底部開口之鼓輪的形態，該鼓輪之開口底部浸泡於液體中。
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