熱化学的水素製造プロセスにおける平衡物性の測定

水の熱化学分解法による水素製造を目的として提案された幾多のプロセスのうち, "UT-3"は運転の連続化が容易であることから, 工業的に重要なプロセスとして注目されており, その実用化に向けて基礎研究が盛んに進められている. しかし, UT-3プロセスにおけるサイクル流体としてのBr_2〜HBr〜H_2O3成分混合物の成分分離・濃縮操作ならびに熱回収操作に必須の平衡物性(気液平衡関係)に関しては, 研究が立後れている. 本研究はこのような実情に鑑み, 上記サイクル流体の気液平衡関係を, 実用プラントで予想される操作範囲(圧力:常圧〜20気圧, 温度:常温〜250°C)で実測・相関することを目的として着手されたものである. このため本年度は金属腐食性に富む対象混合物を加圧, 加温下で安全に取り扱うことのできる気液平衡測定措装置の開発ならびに測定システムの確立をめざして研究を行なった. 装置の開発にあたっては対象物質の特殊性から従来の金属製耐圧装置の適用が不可能である点を考慮して, 新たにガラスとテフロンを主体とする気液平衡測定機構を考案した. すなわち, 耐圧ガラス製シリンダー状の平衡セルを金属製オートクレーブ内に設置し, シリンダ内の測定試料部をテフロン製のピストンで封じ, シリンダ内外の圧力をバランスさせて, 加圧下でもガラスへの負荷が軽減される仕組みを採用した. この方式は平衡試料を採取する際, ピストンの移動(圧力差0.5気圧)によって試料部の圧力が一定に保持される点をも考慮したものである. またサンプリングシステムはテフロンを主体として配管した. 平衡セルの耐圧ならびに昇温のテストを行ない, 圧力についてはサンプリング配管も含めて20気圧まで, また温度については約170°Cまで使用可能であることを確認した. 現在本測定装置を用いてBr_2, HBr, H_2O各純物質の蒸気圧ならびにBr_2〜H_2O, HBr〜H_2Oの各2成分混合物の気液平衡を測定している.

水の熱化学分解法による水素製造を目的として提案された幾多のプロセスのうち, "UT-3"は運転の連続化が容易であることから, 工業的に重要なプロセスとして注目されており, その実用化に向けて基礎研究が盛んに進められている. しかし, UT-3プロセスにおけるサイクル流体としてのBr_2〜HBr〜H_2O3成分混合物の成分分離・濃縮操作ならびに熱回収操作に必須の平衡物性(気液平衡関係)に関しては, 研究が立後れている. 本研究はこのような実情に鑑み, 上記サイクル流体の気液平衡関係を, 実用プラントで予想される操作範囲(圧力:常圧〜20気圧, 温度:常温〜250°C)で実測・相関することを目的として着手されたものである. このため本年度は金属腐食性に富む対象混合物を加圧, 加温下で安全に取り扱うことのできる気液平衡測定措装置の開発ならびに測定システムの確立をめざして研究を行なった. 装置の開発にあたっては対象物質の特殊性から従来の金属製耐圧装置の適用が不可能である点を考慮して, 新たにガラスとテフロンを主体とする気液平衡測定機構を考案した. すなわち, 耐圧ガラス製シリンダー状の平衡セルを金属製オートクレーブ内に設置し, シリンダ内の測定試料部をテフロン製のピストンで封じ, シリンダ内外の圧力をバランスさせて, 加圧下でもガラスへの負荷が軽減される仕組みを採用した. この方式は平衡試料を採取する際, ピストンの移動(圧力差0.5気圧)によって試料部の圧力が一定に保持される点をも考慮したものである. またサンプリングシステムはテフロンを主体として配管した. 平衡セルの耐圧ならびに昇温のテストを行ない, 圧力についてはサンプリング配管も含めて20気圧まで, また温度については約170°Cまで使用可能であることを確認した. 現在本測定装置を用いてBr_2, HBr, H_2O各純物質の蒸気圧ならびにBr_2〜H_2O, HBr〜H_2Oの各2成分混合物の気液平衡を測定している.