熱化学水素製造法ISプロセス用SO分解器の開発; SiCプレート型SO分解器の基本設計及びSO分解触媒の試験結果

Development of SO decomposer for thermochemical hydrogen production by IS process; Basic design of SiC plate-type SO decomposer and catalyst test results

金川 昭宏; 今井 良行  ; 寺田 敦彦  ; 小貫 薫; 日野 竜太郎

Kanagawa, Akihiro; Imai, Yoshiyuki; Terada, Atsuhiko; Onuki, Kaoru; Hino, Ryutaro

熱化学法ISプロセスは高温ガス炉からの核熱を熱源として使用することで、二酸化炭素を排出することなく大量の水素を効率的に製造可能である。三酸化硫黄(SO)分解器はISプロセスの主要な機器の一つであり、高温のHeガスを用いて最高850Cの温度条件で、硫酸蒸気をSOに分解後、触媒で酸素と二酸化硫黄(SO)に分解する。SO分解器の晒される極めて腐食性の強いSOとSOガス環境において、SiCセラミクスが極めて良い耐食性を示すが、商用プラントで要求される大型のSiC構造物を製作するのは、現状技術では極めて困難である。本報告では、このSO分解器について、SiCセラミクス製のプレート型熱交換器構造を提案し、その熱・機械特性の解析評価結果を示す。大型化は、熱交換ユニットを直列に接続することで容易に達成することができる。この概念の製作性を検証するために、モックアップモデル(構造要素試作体)を試作し、同時に大型化における組立て時の課題を明らかにした。また、SO分解器に用いる触媒充填層の仕様を明確にするために、並行して実施した触媒反応試験の結果を報告する。

Thermo-chemical Iodine-Sulfur (IS) process has a potential to produce large amount of hydrogen without CO emission by using thermal energy of a high temperature gas-cooled reactor (HTGR). In SO decomposer of IS process, SO gas is catalytically decomposed into O and SO under high temperature condition up to 850C using the sensible heat of He gas. The decomposer is exposed to the severe corrosive condition. We proposed a new concept of the decomposer, which featured a plate-type heat exchanger made of SiC ceramics and revealed the results of thermal-hydraulic and mechanical strength analysis. To examine the fabricability of the proposed concept, a mock-up model was test-fabricated and issues on the fabricability of large-sized decomposer were clarified. Also, preliminary catalyst tests were carried out to clarify catalyst bed specification of the SO decomposer.