Conceptual design of the iodine-sulfur process flowsheet with more than 50% thermal efficiency for hydrogen production
50%以上の水素製造効率を達成するISプロセスフローシート概念設計
笠原 清司 ; 今井 良行 ; 鈴木 孝一*; 岩月 仁 ; 寺田 敦彦 ; Yan, X.
Kasahara, Seiji; Imai, Yoshiyuki; Suzuki, Koichi*; Iwatsuki, Jin; Terada, Atsuhiko; Yan, X.
原子力機構が開発を行っている商用高温ガス炉GTHTR300C(Gas Turbine High Temperature Reactor Cogeneration)を熱源とした、熱化学水素製造IS(iodine-sulfur)プロセスのフロー計算による概念設計を行った。水素製造効率を向上させる以下の革新的技術を提案し、プロセスに組み込んだ:ブンゼン反応排熱の硫酸フラッシュ濃縮への回収、硫酸濃縮塔頂からの硫酸溶液投入による硫酸留出の抑制、ヨウ化水素蒸留塔内でのヨウ素凝縮熱回収。熱物質収支計算により、GTHTR300Cからの170MWの熱によって約31,900Nm/hの水素製造が見積もられた。革新的技術と、将来の研究開発により期待される高性能HI濃縮、分解器、熱交換器の採用によって、50.2%の水素製造効率の達成が見込まれた。
A conceptual design of a practical large scale plant of the thermochemical water splitting iodine-sulfur (IS) process flowsheet was carried out as a heat application of JAEA's commercial high temperature gas cooled reactor GTHTR300C plant design. Innovative techniques proposed by JAEA were applied for improvement of hydrogen production thermal efficiency; depressurized flash concentration HSO using waste heat from Bunsen reaction, prevention of HSO vaporization from a distillation column by introduction of HSO solution from a flash bottom, and I condensation heat recovery in an HI distillation column. Hydrogen of about 31,900 Nm/h would be produced by 170 MW heat from the GTHTR300C. A thermal efficiency of 50.2% would be achievable with incorporation of the innovative techniques and high performance HI concentration and decomposition components and heat exchangers expected in future R&D.