多段型ヨウ化水素分解器を用いた熱化学法ISプロセスにおけるヨウ化水素工程の検討

Hydrogen iodide processing section in a thermochemical water-splitting iodine-sulfur process using a multistage hydrogen iodide decomposer

大橋 弘史 ; 坂場 成昭 ; 今井 良行  ; 久保 真治  ; 佐藤 博之  ; 加藤 竜馬*; 橘 幸男 ; 國富 一彦 

Ohashi, Hirofumi; Sakaba, Nariaki; Imai, Yoshiyuki; Kubo, Shinji; Sato, Hiroyuki; Kato, Ryoma*; Tachibana, Yukio; Kunitomi, Kazuhiko

熱化学法ISプロセスにおいて、ヨウ化水素分解反応の未分解ヨウ化水素のリサイクルに起因する再生熱交換器による再生熱交換量の低減及び分離回収機器の削減を目的とし、プロセス内のヨウ化水素酸溶液による反応生成物ヨウ素の除去と分解反応を繰り返す多段型ヨウ化水素分解器についての検討を行った。解析の結果、ヨウ素除去による分解率の向上及び未分解ヨウ化水素の回収により、リサイクル量を低減することが可能であり、リサイクル量低減の観点からは、気液の流れは向流とし、電気透析器の濃縮側出口からのヨウ化水素酸溶液の全量を低温で供給することが最適であった。また、多段型ヨウ化水素分解器出口からの分解ガス中に含まれるヨウ化水素及びヨウ素を大幅に低減することが可能であることより、複数の再生熱交換器及び分離回収のために設置していた機器を削除することにより簡素化した新たなヨウ化水素工程の系統構成を提案した。提案したヨウ化水素工程の熱物質収支を評価した結果、再生熱交換器による交換熱量を約1/3以下に低減することが可能となった。

A multistage hydrogen iodide (HI) decomposer in a thermochemical water-splitting IS process for hydrogen production using the HTGR is numerically evaluated, especially on the flow rate of undecomposed HI and product iodine at the outlet of the decomposer in order to reduce regenerated heat by recuperates for the recycle of undecomposed HI and eliminate components for the separation. A suitable configuration of the multistage HI decomposer is countercurrent than co-current, and the HIx solution from an electro-electro dialysis at low-temperature is a favorable feed condition for the multistage HI decomposer. An alternative HI processing section using the multistage HI decomposer and eliminating some recuperators and components for the separation is proposed and evaluated. A quantity of regenerated heat by recuperate in the proposed HI processing section can be reduced less than about 1/3 compared with that in the conventional HI processing section.