WO2017154043A1

WO2017154043A1 - 天然ガス及び水素の新規な製造設備及び製造方法

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Publication number: WO2017154043A1
Application number: PCT/JP2016/001345
Authority: WO
Inventors: 嘉之渡邉; 英史大森
Original assignee: JGC Corp
Current assignee: JGC Corp
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2018-09-10
Also published as: RU2696154C1; JPWO2017154043A1

Abstract

天然ガスを原料として製品水素ガス及び製品天然ガスを製造するための設備であって、製品水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインとを備え、前記製品水素ガス製造ラインと、前記製品天然ガス製造ラインが、コンデンセートの分離装置、酸性ガス吸収塔、酸性ガス放散塔、及び水銀の除去装置からなる群から選択される一つ、又は複数の原料天然ガスの前処理装置を共有する、製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備。

Description

天然ガス及び水素の新規な製造設備及び製造方法

　本発明は、天然ガス及び水素の新規な製造設備及び製造方法に関する。本発明は、より具体的には、天然ガスの製造設備（又は製造方法）と組み合わせた水素の新規な製造設備（又は製造方法）に関する。

　将来の水素社会を目指して、水素エネルギーや燃料電池に関して、多くの研究開発や実証計画が遂行されている。

　国内向け燃料電池車用の水素は、国内の遊休装置や余剰設備を活用することで当面は供給可能であるとの見通しであるが、将来、水素発電が実施されると、国内水素では不足し、海外から水素を輸入する必要があると言われている。水素は輸送に際して、気体から液体に変換する必要があるが、水素の液化には１０．８～１２．７ｋＷ／ｋｇ程度の多量のエネルギーを必要とするため、液体に変換する際のエネルギー削減や効率向上が課題である。液化水素を製造するためには、エネルギー原単位や製造コストの低減を目指した例が知られている（例えば、特許文献１～３等を参照）。

特開平６－２４１６４７号公報特開平８－１７８５２０号公報特開平９－３０３９５４号公報

　エネルギー用途の水素を普及させるためには、水素製造に関わる供給コストを低減することが課題である。そのために、水素製造プラントのコストや水素輸送のコストの低減を図る必要がある。本発明の目的は、製造コストを低減できる、天然ガス処理プラントと水素製造プラントをインテグレーションした新規な製品天然ガス及び製品水素の製造設備、及び製造方法を提供することにある。

　上記の課題に鑑み、本発明者らは、産ガス国においてエネルギー用途のために安価な水素を製造することを着想し、本発明を考案した。産ガス国では従来から製品天然ガスをパイプラインで輸出するために、天然ガス処理プラントを設置している場合が多い。本発明は、この天然ガス処理プラントと水素製造プラントを併設して、必要な設備を共用、共通化することで、水素製造プラントのコスト削減の実現に寄与するものである。

　本発明の一態様によれば、以下の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備等を提供できる。
１．天然ガスを原料として製品水素ガス及び製品天然ガスを製造するための設備であって、
　製品水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインとを備え、
　前記製品水素ガス製造ラインと、前記製品天然ガス製造ラインが、コンデンセートの分離装置、酸性ガス吸収塔、酸性ガス放散塔、及び水銀の除去装置からなる群から選択される一つ、又は複数の原料天然ガスの前処理装置を共有する、製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備。
２．前記共有する前処理装置が少なくとも酸性ガス放散塔を含む、１に記載の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備。
３．前記製品天然ガス製造ライン及び前記製品水素ガス製造ラインにおいて、酸性ガス除去装置を複数備え、これら複数の酸性ガス除去装置が単一の酸性ガス放散塔を共有する、２に記載の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備。
４．１～３のいずれかに記載の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備を備え、さらに製品水素ガスと製品天然ガスとを混合する設備を備える、水素及び天然ガスの混合ガスを製造するための設備。
５．天然ガスを原料として製品水素ガス及び製品天然ガスを製造するための方法であって、
　コンデンセートの分離、酸性ガスの吸収、酸性ガスの放散、及び水銀の除去からなる群から選択される一つ、又は複数の前処理に原料天然ガスを供した後、前処理後の原料天然ガスを、製品水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインとに分岐させることを含む、製品水素ガス及び製品天然ガスの製造方法。
６．５に記載の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造方法を含み、さらに製品水素ガスと製品天然ガスとを混合する工程を含む、水素及び天然ガスの混合ガスを製造するための方法。
７．前記混合ガス中の水素濃度は３３ｖｏｌ％以下である、６に記載の水素及び天然ガスの混合ガスを製造するための方法。
８．さらに、前記混合ガスをパイプライン又は圧縮ガスホルダで出荷することを含む、７に記載の水素及び天然ガスの混合ガスを製造するための方法。

　本発明によれば、製造コストを低減できる、天然ガス処理プラントと水素製造プラントをインテグレーションした新規な製品天然ガス及び製品水素の製造設備及び製造方法を提供できる。

図１は、製品天然ガスと水素ガスを製造するための従来の典型的なプロセスを示す工程ブロック図である。図２は、実施例１で用いた原料天然ガスの前処理装置を共有するプロセスを示す工程ブロック図である。図３は、実施例２で用いた原料天然ガスの前処理装置を共有するプロセスを示す工程ブロック図である。図４は、実施例３で用いた原料天然ガスの前処理装置を共有するプロセスを示す工程ブロック図である。図５は、実施例４で用いた原料天然ガスの前処理装置を共有するプロセスを示す工程ブロック図である。図６は、実施例５で用いたプロセスを示す工程ブロック図である。

［水素ガス及び製品天然ガスの製造設備］
　本発明の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備は、天然ガスを原料として製品水素ガス及び製品天然ガスを製造するための設備であって、製品水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインとを備え、前記製品水素ガス製造ラインと、前記製品天然ガス製造ラインが、コンデンセートの分離装置、酸性ガス吸収塔、酸性ガス放散塔、及び水銀の除去装置からなる群から選択される一つ、又は複数の原料天然ガスの前処理装置を共有することを特徴とする。

　本発明者らは、従来技術の課題に鑑み、天然ガス処理プラントと水素製造プラントのインテグレーションに着目した。本発明は、天然ガス処理プラントと水素製造プラントを併設することにより、機器の削減によるプラントコストの低減を実現するものである。

　本発明における製品水素ガス製造ラインは、ガス田から得られる原料天然ガスを精製して、製品として流通可能な品質の水素ガスを製造するもので、水蒸気改質を利用するものである。具体的には、天然ガスを原料とし、高温下で水蒸気と反応させて、水素と一酸化炭素を含むガスを発生させる。製品水素ガス製造ラインは、コンデンセートの分離装置、酸性ガス吸収塔、酸性ガス放散塔、及び水銀の除去装置からなる群から選択される一つ、又は複数の原料天然ガスの前処理装置を製品天然ガス製造ラインと共有することを条件として、既知の製造ラインを使用することができる。

　本発明における製品天然ガス製造ラインは、ガス田から得られる原料天然ガスを精製して、製品として流通可能な品質の天然ガスを製造するものである。製品天然ガス製造ラインは、コンデンセートの分離装置、酸性ガス吸収塔、酸性ガス放散塔、及び水銀の除去装置からなる群から選択される一つ、又は複数の原料天然ガスの前処理装置を水素ガス製造ラインと共有することを条件として、既知の製造ラインを使用することができる。

　本発明において、コンデンセートの分離装置とは、原料天然ガス中に含まれる重質液体炭化水素（コンデンセート、凝縮物）を分離、回収するための装置であり、既知のものを使用することができる。

　本発明において、酸性ガス吸収塔とは、原料天然ガス中に含まれる酸性ガスを吸収して除去するための装置であり、既知のものを使用することができる。酸性ガスとしては、例えば、硫化水素ガスや炭酸ガス等が挙げられる。

　本発明において、酸性ガス放散塔とは、酸性ガス吸収塔により原料天然ガス中から吸収した酸性ガスを放散するための装置であり、既知のものを使用することができる。

　本発明において、水銀の除去装置とは、原料天然ガス中に含まれる水銀を分離、除去するための装置であり、既知のものを使用することができる。

　本発明において、脱水装置とは、原料天然ガス中に含まれる水分を分離、除去するための装置であり、既知のものを使用することができる。

　本発明において、露点調整装置とは、製品天然ガス中に含まれる炭化水素の露点を調整するための装置であり、既知のものを使用することができる。

　本発明において、製品天然ガスとは、ガス田から得られる原料天然ガスを精製して、製品として流通可能な品質にした天然ガスをいうものとする。

　本発明において、製品水素ガスとは、ガス田から得られる原料天然ガスを精製して、製品として流通可能な品質にした水素ガスをいうものとする。

　本発明の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備の一態様において、前記共有する前処理装置が少なくとも酸性ガス放散塔を含むものであってもよい。これにより、製品水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインが、酸性ガス放散塔を共有するため、それぞれの製造ラインで独立した酸性ガス放散塔を有する必要がなく、機器の削減によりプラントコストを低減することができる。

　この態様では、例えば、製品天然ガス製造ラインにおいて、原料天然ガスをコンデンセート分離装置において処理してコンデンセートを分離回収し、次いで酸性ガス吸収塔及び酸性ガス放散塔において処理して酸性ガスを分離回収する。一方、製品水素ガス製造ラインは、コンデンセート分離装置及び酸性ガス吸収塔については、製品天然ガス製造ラインのものとは別の独立した装置を有するものとし、酸性ガス放散塔については、製品天然ガス製造ラインのものと共有することとする。

　また、本発明の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備の一態様において、前記製品天然ガス製造ライン及び前記製品水素ガス製造ラインにおいて、酸性ガス吸収塔を複数備え、これら複数の酸性ガス吸収塔が単一の酸性ガス放散塔を共有するものであってもよい。この態様では、製品天然ガス製造ラインにおいて、原料天然ガスの前処理装置として酸性ガス吸収塔を有するものとし、製品水素ガス製造ラインにおいては、原料天然ガスの前処理装置として酸性ガス吸収塔を有し、さらに、シフト反応工程後に、シフト反応により生ずる二酸化炭素を分離吸収するための酸性ガス吸収塔を有するものとすることができる。合計三つの酸性ガス吸収塔からのプロセス流体を単一の酸性ガス放散塔に供給して、酸性ガスを分離回収することができる。

　また、本発明の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備の一態様において、前記共有する前処理装置が、少なくとも酸性ガス放散塔を含み、さらに、コンデンセート分離装置、及び酸性ガス吸収塔を含んでいてもよい。この態様では、コンデンセート分離装置、酸性ガス吸収塔、酸性ガス放散塔を共有する。原料天然ガスを、コンデンセート分離装置において処理してコンデンセートを分離回収し、次いで酸性ガス吸収塔及び酸性ガス放散塔において処理して酸性ガスを分離回収する。得られた前処理後の天然ガスは、製品天然ガス製造ラインと、製品水素ガス製造ラインに分けて供給する。

　また、本発明の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備の一態様において、前記共有する前処理装置が、少なくとも酸性ガス放散塔を含み、さらに、コンデンセート分離装置、酸性ガス吸収塔、及び水銀除去装置を含んでいてもよい。この態様では、コンデンセート分離装置、酸性ガス吸収塔、酸性ガス放散塔、水銀除去装置を共有する。原料天然ガスを、コンデンセート分離装置において処理してコンデンセートを分離回収し、酸性ガス吸収塔及び酸性ガス放散塔において処理して酸性ガスを分離回収し、次いで水銀除去装置において処理して水銀を分離回収する。得られた前処理後の天然ガスは、製品天然ガス製造ラインと、水素ガス製造ラインに分けて供給する。

　また、本発明の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備の一態様において、前記共有する前処理装置がコンデンセート分離装置であってもよい。この態様では、原料天然ガスをコンデンセート分離装置において処理してコンデンセートを分離回収し、コンデンセート分離装置で処理した天然ガスを、製品天然ガス製造ラインと、製品水素ガス製造ラインに分けて供給する。

　以上説明した本発明の種々の態様において、原料天然ガスの前処理装置を共有することにより、製品水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインのそれぞれで独立した前処理装置を有する必要がなく、機器の削減によりプラントコストを低減することができる。

［水素及び天然ガスの混合ガスの製造設備］
　本発明の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備を備え、さらに製品水素ガスと製品天然ガスとを混合する設備を備えることにより、水素及び天然ガスの混合ガスを製造するための設備を提供できる。
　本発明の水素及び天然ガスの混合ガスの製造設備は、本発明の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備により製造した製品水素ガスと製品天然ガスとを混合する設備を備える。
　これにより、本発明の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備を備えることで、原料天然ガスの前処理装置を共有してプラントコストを低減でき、さらに例えば、水素発電向けに製品天然ガスと製品水素ガスを混合して出荷することにより、輸送コストの低減も図ることができる。

［水素ガス及び製品天然ガスの製造方法］
　本発明の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造方法は、天然ガスを原料として製品水素ガス及び製品天然ガスを製造するための方法であって、コンデンセートの分離、酸性ガスの吸収、酸性ガスの放散、及び水銀の除去からなる群から選択される一つ、又は複数の前処理に原料天然ガスを供した後、前処理後の原料天然ガスを、製品水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインとに分岐させることを含む。
　これにより、製品水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインで共通する原料天然ガスの前処理を独立して行うのではなく、一括して行うことにより、製品水素ガス及び製品天然ガスの製造に要するコストを低減することができる。

　以上説明した本発明の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造方法は、本発明の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備を用いて実施することができる。

［水素ガス及び天然ガスの混合ガスの製造方法］
　本発明の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造方法を含み、さらに製品水素ガスと製品天然ガスとを混合する工程を含むことにより、水素及び天然ガスの混合ガスを製造するための方法を提供できる。
　本発明の水素及び天然ガスの混合ガスの製造方法は、本発明の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造方法により製造した製品水素ガスと製品天然ガスとを混合する工程を備える。
　これにより、製品水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインで共通する原料天然ガスの前処理を一括して行うことにより、製品水素ガス及び製品天然ガスの製造に要するコストを低減することができ、さらに例えば、水素発電向けに製品天然ガスと製品水素ガスを混合して出荷することにより、輸送コストの低減も図ることができる。

　本発明の製造方法により製造される水素ガス及び天然ガスの混合ガス中の水素濃度は、例えば、３３ｖｏｌ％以下である。
　これにより、都市ガスの規格を満足できる。

　本発明の製造方法は、さらに、水素及び天然ガスの混合ガスをパイプライン又は圧縮ガスホルダで出荷することを含んでもよい。
　これにより、水素及び天然ガスの出荷設備、輸送設備、受入設備を共通化でき、出荷、輸送、受入に係わるコストが削減できる。

　以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例の記載に何ら限定されるものではない。

　以下の各例において、年産５００万トンの製品天然ガスを生産するプラントに年産１０万トンの製品水素ガスを生産するプラントを併設することを想定する。原料の天然ガスはガス田から生産され、製品天然ガス製造プラント及び製品水素ガス製造プラントに必要量が供給されるものとする。

（比較例１）
　従来技術においてそれぞれ一般的な天然ガス製造工程と水素ガス製造工程とを組合せた、製品天然ガスと製品水素ガスの併産プラントを比較例１に示す。比較例１のプロセスのブロック工程図を図１に示す。

　製品天然ガスの製造プラント１００において、まず、ガス田から供給された原料天然ガス１０１は、コンデンセート分離装置１０２でコンデンセート（重質系炭化水素）が分離され、メタンを主成分とするガス１０３となる。このガス中には二酸化炭素や硫化水素などの酸性ガスが含まれているため、酸性ガス吸収塔１０４において溶剤１０５により酸性ガス１０６が吸収除去される。酸性ガス吸収塔１０４で吸収された酸性ガス１０６は、放散塔１０７で溶剤１０５から放散され、必要に応じて除害設備１０８で除害処理をした後、大気に放出される。酸性ガス１０６が除去された天然ガス１０９は、さらに水銀除去工程１１０においてガス中の水銀が除去され、水銀除去工程１１０を経た天然ガス１１１は、脱水工程１１２において脱水される。次いで、露点調整工程１１３において炭化水素の露点調整をした後、製品天然ガス１１４となり、パイプラインで移送したり、圧縮ガスとして出荷したりする。

　一方、製品水素ガスの原料となる水素は、ガス田から供給される原料天然ガスの改質によって製造される。製品水素ガスの製造プラント２００では、原料天然ガス２０１をコンデンセートの分離（コンデンセート分離装置２０２）、酸性ガスの吸収除去（酸性ガス吸収塔２０４、酸性ガス放散塔２０７）、水銀の除去（水銀除去工程２１０）、必要に応じて除害処理（除害設備２０８）に供する。製品天然ガス製造プラント１００と同じである。

　これらの前処理後のガス２１１は、脱硫工程（具体的には、水素化脱硫と吸着脱硫）２１２を経て、改質工程（水素製造工程）２１３にて水蒸気と、また必要に応じて、空気分離装置（Ａｉｒ　Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　Ｕｎｉｔ：ＡＳＵ）２１４により空気から分離した酸素２１５と反応させて、水素を主成分とする改質ガス２１６を得る。次いで、シフト反応工程２１７において、改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気と反応させて、水素と二酸化炭素に変換させ、生成された二酸化炭素２２０は、酸性ガス吸収塔２１８にて溶剤２１９により吸収除去する。酸性ガス吸収塔２１８で吸収された二酸化炭素２２０は、放散塔２２１で溶剤２１９から放散され、大気に放出される。二酸化炭素２２０が除去された水素ガス２２２は、その後、圧力スイング吸着工程（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｓｗｉｎｇ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＰＳＡ）２２３等により水素純度を高めた後、製品水素ガス２２４として、パイプラインで移送したり、圧縮ガスとして出荷したりする。

　例として、図１では、製品天然ガスの製造プラント１００において、原料天然ガス１０１を６９０ＭＭｓｃｆｄ（百万立方フィート／日、酸性ガスを除く）の流量で供給する場合、製品天然ガス１１４は６９０ＭＭｓｃｆｄ得られ、製品水素ガスの製造プラント２００において、原料天然ガスを５０ＭＭｓｃｆｄの流量で供給し、ＡＳＵ２１４により空気から分離した酸素２１５を４０ＭＭｓｃｆｄの流量で供給する場合、製品水素ガス２２４は１２０ＭＭｓｃｆｄ得られる。

（実施例１）
　水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインが、原料天然ガスの前処理装置を共有するプロセスの一態様を実施例１として図２に示す。具体的には、共有する前処理装置は、コンデンセートの分離装置、酸性ガスの除去装置、及び水銀の除去装置である。
　図２において、図１と同じ符号は、プロセス流体、装置、又は処理が同じであることを意味する。

　図２は、図１と比較して、製品天然ガスの製造プラント１００のプロセスは同じである。

　製品水素ガスの製造プラント２００において、コンデンセートの分離（コンデンセート分離装置２０２）、酸性ガスの吸収除去（酸性ガス吸収塔２０４、酸性ガス放散塔２０７）、水銀の除去（水銀除去工程２１０）は、製品天然ガスの製造プラント１００の各工程（機器）を共用している。即ち、製品天然ガスの製造プラント１００の水銀除去工程１１０を経た天然ガス１１１を、前処理済み天然ガス２１１として、製品水素ガスの製造プラント２００の脱硫工程（具体的には、水素化脱硫と吸着脱硫）２１２に供する。その後の工程は、図１と同じである。

　尚、酸性ガス放散塔１０７、２２１で放散された酸性ガス１０６、２２０は、図２に示すように、圧縮した後、地中に圧入し貯留するか（ＣＣＳ：Ｃａｒｂｏｎ　ｄｉｏｘｉｄｅ　Ｃａｐｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｓｔｏｒａｇｅ）、又は、原油の増進回収（ＥＯＲ：Ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｏｉｌ　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）等に使用してもよい。

　例として、図２では、製品天然ガスの製造プラント１００において、原料天然ガス１０１を７４０ＭＭｓｃｆｄ（百万立方フィート／日、酸性ガスを除く）の流量で供給する。前処理後の天然ガス１１１のうち、６９０ＭＭｓｃｆｄを製品天然ガスの製造プラント１００のその後の工程に供給し、５０ＭＭｓｃｆｄを製品水素ガスの製造プラント２００に供給し、ＡＳＵ２１４により空気から分離した酸素２１５を４０ＭＭｓｃｆｄの流量で供給する。結果として、比較例１と同様に、製品天然ガス１１４は６９０ＭＭｓｃｆｄ得られ、製品水素ガス２２４は１２０ＭＭｓｃｆｄ得られる。

　原料天然ガスの前処理プロセスを共用することにより、コンデンセートの分離、酸性ガスの除去、水銀除去処理等に関わる機器を削減することができ、結果として、プラントコストの低減が期待できることから、水素製造コストを低減できる。

（実施例２）
　水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインが、原料天然ガスの前処理装置を共有するプロセスの一態様を実施例２として図３に示す。具体的には、共有する前処理装置は、コンデンセートの分離装置である。
　図３において、図１と同じ符号は、プロセス流体、装置、又は処理が同じであることを意味する。

　図３は、図１と比較して、製品天然ガスの製造プラント１００のプロセスは同じである。

　製品水素ガスの製造プラント２００において、コンデンセートの分離（コンデンセート分離装置）は、製品天然ガスの製造プラント１００の工程（機器）を共用している。即ち、製品天然ガスの製造プラント１００のコンデンセートの分離工程（コンデンセート分離装置１０２）を経た天然ガス１０３を、前処理済み天然ガス２０３として、製品水素ガスの製造プラント２００の酸性ガスの吸収除去工程（酸性ガス吸収塔２０４、酸性ガス放散塔２０７）に供する。その後の工程は、図１と同じである。

　尚、酸性ガス放散塔１０７、２０７、２２１で放散された酸性ガス１０６、２０６、２２０は、図３に示すように、ＣＣＳ又はＥＯＲ等に使用してもよい。

　例として、図３では、製品天然ガスの製造プラント１００において、原料天然ガス１０１を７４０ＭＭｓｃｆｄ（百万立方フィート／日、酸性ガスを除く）の流量で供給する。前処理後の天然ガス１０３のうち、６９０ＭＭｓｃｆｄを製品天然ガスの製造プラント１００のその後の工程に供給し、５０ＭＭｓｃｆｄを製品水素ガスの製造プラント２００に供給し、ＡＳＵ２１４により空気から分離した酸素２１５を４０ＭＭｓｃｆｄの流量で供給する。結果として、比較例１と同様に、製品天然ガス１１４は６９０ＭＭｓｃｆｄ得られ、製品水素ガス２２４は１２０ＭＭｓｃｆｄ得られる。

　原料天然ガスの前処理プロセスを共用することにより、コンデンセートの分離等に関わる機器を削減することができ、結果として、プラントコストの低減が期待できることから、水素製造コストを低減できる。

（実施例３）
　水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインが、原料天然ガスの前処理装置を共有するプロセスを実施例３として図４に示す。具体的には、共有する前処理装置は、コンデンセートの分離装置、酸性ガス吸収塔、酸性ガス放散塔である。
　図４において、図１と同じ符号は、プロセス流体、装置、又は処理が同じであることを意味する。

　図４は、図１と比較して、製品天然ガスの製造プラント１００のプロセスは同じである。

　製品水素ガスの製造プラント２００において、コンデンセートの分離（コンデンセート分離装置２０２）、酸性ガスの吸収除去（酸性ガス吸収塔２０４、酸性ガス放散塔２０７）は、製品天然ガスの製造プラント１００の各工程（機器）を共用している。即ち、製品天然ガスの製造プラント１００の酸性ガス除去工程（酸性ガス吸収塔１０４、酸性ガス放散塔１０７）を経た天然ガス１０９を、前処理済み天然ガス２０９として、製品水素ガスの製造プラント２００の水銀除去工程２１０に供する。その後の工程は、図１と同じである。

　尚、酸性ガス放散塔１０７、２２１で放散された酸性ガス１０６、２２０は、図４に示すように、ＣＣＳ又はＥＯＲ等に使用してもよい。

　例として、図４では、製品天然ガスの製造プラント１００において、原料天然ガス１０１を７４０ＭＭｓｃｆｄ（百万立方フィート／日、酸性ガスを除く）の流量で供給する。前処理後の天然ガス１０９のうち、６９０ＭＭｓｃｆｄを製品天然ガスの製造プラント１００のその後の工程に供給し、５０ＭＭｓｃｆｄを製品水素ガスの製造プラント２００に供給し、ＡＳＵ２１４により空気から分離した酸素２１５を４０ＭＭｓｃｆｄの流量で供給する。結果として、比較例１と同様に、製品天然ガス１１４は６９０ＭＭｓｃｆｄ得られ、製品水素ガス２２４は１２０ＭＭｓｃｆｄ得られる。

　原料天然ガスの前処理プロセスを共用することにより、コンデンセートの分離、酸性ガスの除去等に関わる機器を削減することができ、結果として、プラントコストの低減が期待できることから、水素製造コストを低減できる。

（実施例４）
　水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインが、原料天然ガスの前処理装置を共有するプロセスを実施例４として図５に示す。具体的には、共有する前処理装置は、酸性ガスの放散装置である。

　図５において、図１と同じ符号は、プロセス流体、装置、又は処理が同じであることを意味する。

　図５は、図１と比較して、製品天然ガスの製造プラント１００のプロセスは同じである。

　製品水素ガスの製造プラント２００において、酸性ガス吸収塔２０４で吸収した酸性ガス２０６を、製品天然ガスの製造プラント１００と共有する酸性ガス放散塔１０７に供する。その他の工程は、図１のプロセスと同じであるが、製品水素ガスの製造プラント２００において、シフト反応工程２１７の後で、酸性ガス吸収塔２１８にて溶剤２１９により吸収除去した二酸化炭素２２０を酸性ガス放散塔１０７に供給してもよい。

　尚、酸性ガス放散塔１０７で放散された酸性ガス１０６、２０６、２２０は、図５に示すように、ＣＣＳ又はＥＯＲ等に使用してもよい。

　例として、図５では、製品天然ガスの製造プラント１００において、原料天然ガス１０１を６９０ＭＭｓｃｆｄ（百万立方フィート／日、酸性ガスを除く）の流量で供給する場合、製品天然ガス１１４は６９０ＭＭｓｃｆｄ得られ、製品水素ガスの製造プラント２００において、原料天然ガスを５０ＭＭｓｃｆｄの流量で供給し、ＡＳＵ２１４により空気から分離した酸素２１５を４０ＭＭｓｃｆｄの流量で供給する場合、製品水素ガス２２４は１２０ＭＭｓｃｆｄ得られる。原料供給量、製品製造量は、比較例１と同じである。

　酸性ガスの放散塔を共用することにより、放散塔等に関わる機器を削減することができ、結果として、プラントコストの低減が期待できることから、水素製造コストを低減できる。

（実施例５）
　実施例５のプロセスは、製品天然ガスの製造プラント１００において、露点調整工程１１３で炭化水素の露点調整をした後の製品天然ガスに、製品水素ガスの製造プラント２００で製造した水素ガスを混合して出荷することを除いては、実施例１と同じである。ブロック工程図を図６に示す。
　図６において、図１と同じ符号は、プロセス流体、装置、又は処理が同じであることを意味する。

　消費地で製品天然ガスに水素を混合して発電する場合、ガス生産地で製品天然ガスと水素を混合してパイプラインや圧縮ガスホルダで出荷することにより、製品天然ガスと水素を別々のパイプラインや圧縮ガスホルダで出荷する場合に比べて、製品輸送コストを削減できる。

　例として、図６では、製品天然ガスの製造プラント１００において、原料天然ガス１０１を６９０ＭＭｓｃｆｄ（百万立方フィート／日、酸性ガスを除く）の流量で供給する場合、製品天然ガス１１４は６９０ＭＭｓｃｆｄ得られ、製品水素ガスの製造プラント２００において、原料天然ガスを５０ＭＭｓｃｆｄの流量で供給し、ＡＳＵ２１４により空気から分離した酸素２１５を４０ＭＭｓｃｆｄの流量で供給する場合、製品水素ガス２２４は１２０ＭＭｓｃｆｄ得られる。結果として、水素混合天然ガスは８１０ＭＭｓｃｆｄ得られることになる。

　尚、製品天然ガスに水素を混合すると、燃焼速度が大きくなるため、１３Ａ都市ガスの燃焼速度を満足させるためには、製品天然ガス中の水素濃度は３３ｖｏｌ％以下にすることが求められる。

　エネルギー用途の水素を普及させるためには、水素製造に関わる供給コストを低減することが課題である。本発明によれば、上記課題が解決され、産ガス国において安価に水素を製造することができ、燃料電池や水素発電への利用促進に資することができる。

　上記に本発明の実施形態及び／又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び／又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。

Claims

　天然ガスを原料として製品水素ガス及び製品天然ガスを製造するための設備であって、
　製品水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインとを備え、
　前記製品水素ガス製造ラインと、前記製品天然ガス製造ラインが、コンデンセートの分離装置、酸性ガス吸収塔、酸性ガス放散塔、及び水銀の除去装置からなる群から選択される一つ、又は複数の原料天然ガスの前処理装置を共有する、製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備。
　前記共有する前処理装置が少なくとも酸性ガス放散塔を含む、請求項１に記載の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備。
　前記製品天然ガス製造ライン及び前記製品水素ガス製造ラインにおいて、酸性ガス除去装置を複数備え、これら複数の酸性ガス除去装置が単一の酸性ガス放散塔を共有する、請求項２に記載の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備。
　請求項１～３のいずれかに記載の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造設備を備え、さらに製品水素ガスと製品天然ガスとを混合する設備を備える、水素及び天然ガスの混合ガスを製造するための設備。
　天然ガスを原料として製品水素ガス及び製品天然ガスを製造するための方法であって、
　コンデンセートの分離、酸性ガスの吸収、酸性ガスの放散、及び水銀の除去からなる群から選択される一つ、又は複数の前処理に原料天然ガスを供した後、前処理後の原料天然ガスを、製品水素ガス製造ラインと、製品天然ガス製造ラインとに分岐させることを含む、製品水素ガス及び製品天然ガスの製造方法。
　請求項５に記載の製品水素ガス及び製品天然ガスの製造方法を含み、さらに製品水素ガスと製品天然ガスとを混合する工程を含む、水素及び天然ガスの混合ガスを製造するための方法。
　前記混合ガス中の水素濃度は３３ｖｏｌ％以下である、請求項６に記載の水素及び天然ガスの混合ガスを製造するための方法。
　さらに、前記混合ガスをパイプライン又は圧縮ガスホルダで出荷することを含む、請求項７に記載の水素及び天然ガスの混合ガスを製造するための方法。