HI分解反応器用水素分離膜の黒鉛グランドパッキン封止部のリーク流量評価

Evaluation of leakage flow rate in sealing part using graphite gland packing to mount hydrogen separation membrane tube for HI decomposition membrane reaction

杉本 千紘 ; Myagmarjav, O.  ; 田中 伸幸 ; 野口 弘喜  ; 竹上 弘彰 ; 久保 真治  

Sugimoto, Chihiro; Myagmarjav, O.; Tanaka, Nobuyuki; Noguchi, Hiroki; Takegami, Hiroaki; Kubo, Shinji

熱化学水素製造法ISプロセスの水素生成にはヨウ化水素(HI)分解反応を用いる。HI分解反応の平衡転化率は20%であるため、転化率を向上させるためにセラミックス製の水素分離膜を導入したHI分解膜反応器が有効である。水素は分圧差を駆動力として水素分離膜を透過するため、膜反応器を実用化するためには圧力容器内の管板と管状の分離膜の間を封止し、高圧側から低圧側へのリーク流量を低く保つことが必要不可欠である。本研究は封止部の候補として膨張黒鉛グランドパッキンを取り上げ、リーク流量を実験的に評価した。ステンレス製の模擬管をパッキンで封止し、模擬ガスのヘリウムを封入し、ヘリウム検知器でシール部のリーク流量を測定した。膜反応器の起動停止を想定した熱サイクル試験及び分圧差依存性試験を行った。熱サイクル試験では450Cのリーク流量が210 Pa m sとバブルリーク試験の測定限界値(110 Pa m s)に相当する小さな値であり、パッキンが膜反応器の起動停止を含む運転条件においても封止部として機能していることが明らかにした。また、分圧差とリーク流量が比例していることから、異なる圧力条件におけるリーク流量の推定を可能とするデータを得ることができた。

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