Simulation study on the distillation of hyper-pseudoazeotropic HI-I-HO mixture

擬共沸を超える濃度領域におけるHI-I-HO混合物の蒸留シミュレーション

Guo, H.*; 笠原 清司  ; 小貫 薫; Zhang, P.*; Xu, J.*

Guo, H.*; Kasahara, Seiji; Onuki, Kaoru; Zhang, P.*; Xu, J.*

熱化学水素製造法ISプロセスはクリーンな大規模水素製造法の最も有望な候補の一つと考えられている。ISプロセスにおいて、HI蒸留は大量の熱量を必要とし、水素製造効率に大きく影響する。本研究では、擬共沸を超える濃度領域におけるHI-I-HO混合物の蒸留シミュレーションを行い、効率的にHIを分離するための操作条件を検討した。まず、シミュレーションに用いる気液平衡物性データベースを実測データ文献値により検証した。ついで、操作型蒸留解析を行い、留出HI組成,蒸留塔段数,フィード供給段,操作圧,フィード組成が所要熱量などの性能に及ぼす影響を調べた。その結果、留出HI組成,蒸留塔段数,フィード供給段の最適条件を見いだすとともに、所要熱量に対する圧力の影響がフィード組成によって異なる傾向を示すことを明らかにした。

The IS thermochemical water splitting process is considered to be one of the most promising clean and large-scale hydrogen production approaches. Much heat requirement of the HI distillation column largely affects the overall efficiency of hydrogen production. This study explored operating parameters of the distillation column to separate HI efficiently by distillation simulation of HI-H-HO solution of hyper-pseudo-azeotropic composition obtainable in the IS process. First, the vapor-liquid equilibrium database used in the simulation was validated using experimental data reported. Then, effect of the operating parameters, comprising HI mole fraction in distillate, number of column stages, feed location of the column, operating pressure, and feed composition, was analyzed on column properties such as reboiler heat duty. Optimum feed HI mole fraction, number of column stages, and feed location were determined. Feed composition changed tendency of the effect of operating pressure on reboiler heat duty.