JP2002058997A

JP2002058997A - 消化ガス精製剤および消化ガスの精製方法

Info

Publication number: JP2002058997A
Application number: JP2000252543A
Authority: JP
Inventors: Keizo Hamaguchi; 敬三浜口; Masanori Nagafuji; 雅則長藤; Akira Shimizu; 明清水; Hirotsugu Tsuchiya; 博嗣土屋; Hiroshi Shimizu; 浩清水
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2002-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】下水汚泥消化ガス中のシロキサン化合物を安
価に効率よく除去することが可能な消化ガスの精製剤を
提供する。【解決手段】ヨウ素のオキソ酸、臭素のオキソ酸、ヨ
ウ素の酸化物、および臭素の酸化物からなる群から選択
される少なくとも１種が表面に担持または添着された活
性炭からなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水汚泥の消化過
程から発生するシロキサン化合物を含有する消化ガスの
精製剤および前記消化ガスの精製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球温暖化防止対策のひとつとし
てＣＯ₂削減が推進されており、例えば、下水処理場に
おいては発電設備を設置して電力を自給・買電すること
により、エネルギーの効率的利用とＣＯ₂排出削減とを
図るケースが増加しつつある。

【０００３】すなわち、下水処理施設では、集積した下
水を濃縮処理して各種有機物を含有する汚泥を得て、こ
れを微生物の作用により嫌気性消化する。この過程で得
られたメタンを主とする可燃性ガス（消化ガス）を、ガ
スエンジンおよびガスタービン等の発電設備に供して電
力を得る方式が主流となりつつある。

【０００４】しかしながら、下水場の普及率向上や生活
形態の変化に伴なって、シャンプーやリンス等の頭髪仕
上げ剤、カーワックスなど撥水剤などの消費が増加し、
これらに含有されているシロキサン化合物が下水中に多
量に流下するようになってきた。

【０００５】なお、シロキサン化合物とは、シロキサン
結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を基本骨格とした鎖状または環
状構造の化合物をさす。鎖状化合物としては、例えば、
メトキシトリメチルシラン、ジメトキシジメチルシラ
ン、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロ
キサン、デカメチルテトラシロキサン、およびドデカメ
チルペンタシロキサン等が挙げられ、環状化合物として
は、例えばヘキサメチルシクロトリシロキサン（Ｄ３
体）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４
体）、デカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５体）、
およびドデカメチルシクロヘキサシロキサン（Ｄ６体）
などが挙げられる。ここに列挙した化合物は、化合物中
の官能基がメチル基で構成されているが、メチル基に類
する炭化水素基で置換された化合物、または水素の代わ
りにフッ素、塩素等で置換された化合物も含まれ、さら
には分子量の大きい多重合化合物も存在する。

【０００６】シロキサン化合物は、その多くは水に不溶
であるため汚泥に吸着した形で下水中に存在するが、引
き続いて行なわれる消化過程で消化ガス側に揮散する。
すなわち、シロキサン化合物は、発電用の燃料ガスであ
るメタンとともに存在して、その後段のガスエンジンに
流入していた。ガスエンジンに流入したシロキサン化合
物は、エンジン内の燃焼室でシリカ（ＳｉＯ₂）となっ
て、エンジン内のシリンダーヘッドやその他各部品に付
着・析出する。その結果、エンジンを摩耗・劣化させて
しまうという不具合を生じていた。

【０００７】また、さらにガスエンジン等の発電設備を
経たエンジン排ガスは、例えば窒素酸化物処理のため、
脱硝触媒塔に導入されて処理されるが、この排ガス中に
シリカ（ＳｉＯ₂）が含まれているために、触媒の表面
に排ガス中の粉体状シリカ（ＳｉＯ₂）が析出する。粉
体状シリカは、こうして触媒の表面を覆い、その一部は
触媒の内部まで浸透してしまうため、触媒活性が劣化し
て所望の窒素酸化物除去が達成されないという不具合も
生じていた。

【０００８】従来は、上述したシロキサン化合物に起因
して生じる問題を直接回避する有効な手段を実施せず
に、別途、エンジンの保守点検頻度、脱硝触媒の交換頻
度を多くすることによって対応していたのが現状であ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、下水
処理場の消化過程から発生するシロキサン化合物を含有
する消化ガスは、後段のガスエンジンでの燃焼過程にお
いてエンジン内でシリカ（ＳｉＯ₂）を発生させるの
で、エンジンの各部品の摩耗・劣化が生じる。さらに後
段の脱硝触媒においても、シリカ（ＳｉＯ₂）は触媒表
面を覆って脱硝性能を劣化させるという不具合を生じて
いた。

【００１０】また一方、有機溶剤や有機シリコンを扱う
印刷工場など各種工場における排ガスや空調排ガスなど
にも、シロキサン化合物が含まれており、こうしたシロ
キサン化合物を除去するために、燃焼手段、溶媒吸収法
などが実施されていた。しかしながら、シロキサン化合
物が低濃度であるために完全燃焼することが困難であ
り、燃焼による手段では十分に除去することができな
い。また一方、溶媒吸収法では、シロキサン化合物を吸
収させるための溶媒が別途必要とされ、しかも吸収済み
の溶媒処理が煩雑でコストが甚大であるという問題を生
じていた。

【００１１】本発明は、下水汚泥消化ガス中のシロキサ
ン化合物を安価に効率よく除去するための消化ガス精製
剤、およびこれを用いた消化ガスの精製方法を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、シロキサン化合物を含有する下水汚泥消
化ガスから前記シロキサン化合物を吸着除去するための
精製剤であって、ヨウ素のオキソ酸、臭素のオキソ酸、
ヨウ素の酸化物、および臭素の酸化物からなる群から選
択される少なくとも１種が表面に担持または添着された
活性炭からなることを特徴とする消化ガス精製剤を提供
する。

【００１３】また本発明は、シロキサン化合物を含有す
る下水汚泥消化ガス中に粉末状の消化ガス精製剤を吹き
込んで、前記下水汚泥消化ガスに前記消化ガス精製剤を
同伴させる工程と、前記下水汚泥消化ガスに同伴された
前記消化ガス精製剤を、ろ過集塵機により集塵して前記
消化ガス精製剤の堆積層を形成する工程と、前記消化ガ
ス精製剤の堆積層に前記下水汚泥消化ガスを通過させ
て、前記消化ガス精製剤にシロキサン化合物を吸着させ
ることにより、前記ガス中に含まれるシロキサン化合物
を除去する工程とを具備し、前記消化ガス精製剤は、ヨ
ウ素のオキソ酸、臭素のオキソ酸、ヨウ素の酸化物、お
よび臭素の酸化物からなる群から選択される少なくとも
１種が表面に担持または添着された活性炭からなること
を特徴とする消化ガスの精製方法を提供する。

【００１４】さらに本発明は、粒状、破砕状、または成
形状の消化ガス精製剤を容器に充填して充填層を準備す
る工程と、前記充填層に、シロキサン化合物を含有する
下水汚泥消化ガスを通過させて、前記消化ガス精製剤に
シロキサン化合物を吸着させることにより、前記ガス中
に含まれるシロキサン化合物を除去する工程とを具備
し、前記消化ガス精製剤は、ヨウ素のオキソ酸、臭素の
オキソ酸、ヨウ素の酸化物、および臭素の酸化物からな
る群から選択される少なくとも１種が表面に担持または
添着された活性炭からなることを特徴とする消化ガスの
精製方法を提供する。

【００１５】本発明を用いてシロキサン化合物が除去さ
れ精製されたガスは、引き続いて行なわれるプロセスに
おいて、シロキサン化合物に起因した各種の不具合を回
避することが可能となる。

【００１６】下水汚泥消化ガスには、下水由来のシロキ
サン化合物、特に、オクタメチルシクロテトラシロキサ
ンおよびデカメチルシクロペンタシロキサンが含有され
ている。このため、消化ガスを用いて発電する際には、
ガスエンジン内部でシリカ（ＳｉＯ₂）析出に起因した
エンジン部品の摩耗・劣化、さらには脱硝触媒の劣化と
いった不具合が避けられなかった。本発明により、消化
ガス中のシロキサン化合物を効率よく吸着除去してエン
ジンに投入される前に精製されるので、エンジンの保守
点検頻度および脱硝触媒の交換頻度を低減することが可
能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１８】本発明の消化ガス精製剤は、ヨウ素のオキ
ソ酸、臭素のオキソ酸、ヨウ素の酸化物、および臭素の
酸化物からなる群から選択される少なくとも１種が表面
に担持または添着された活性炭からなる精製剤であり、
例えば、以下のような手法により製造することができ
る。

【００１９】まず、石炭系、石油系、および木炭系の各
種の原料をもとに多孔質の活性炭を調製する。次いで、
この多孔質活性炭の表面に、ヨウ素のオキソ酸、臭素の
オキソ酸、ヨウ素の酸化物、および臭素の酸化物からな
る群から選択される少なくとも１種を、担持または添着
させることによって、本発明の消化ガス精製剤が得られ
る。

【００２０】具体的には、ヨウ素のオキソ酸としては、
例えばＨＩＯ₃（ヨウ素酸）およびＨＩＯ₄（過ヨウ素
酸）が挙げられ、臭素のオキソ酸としては、例えばＨＢ
ｒＯ₃（臭素酸）およびＨＢｒＯ₄（過臭素酸）が挙げら
れる。また、ヨウ素の酸化物としては、例えばＩ₂Ｏ
₅（五酸化二ヨウ素）が挙げられ、臭素の酸化物として
は、例えばＢｒ₂Ｏ₅（五酸化二臭素）が挙げられる。こ
うしたオキソ酸および酸化物は、添着剤と称することが
できる。

【００２１】ここで、ＨＩＯ₃（ヨウ素酸）を例に挙げ
て、本発明の消化ガス精製剤の製造方法を具体的に説明
する。まず、ＨＩＯ₃（ヨウ素酸）の水溶液に多孔質の
活性炭を所定時間浸漬し、引き続いて、例えば２００℃
で加熱乾燥する。添着剤の溶液に浸漬させることによっ
て、ＨＩＯ₃が活性炭の細孔内部に浸透・拡散する。次
いで２００℃で加熱乾燥させることによって、活性炭の
外部表面および内部表面にＨＩＯ₃が担持または添着さ
れて、本発明の消化ガス精製剤が得られる。

【００２２】ＨＩＯ₃以外の添着剤を用いる場合も、同
様の手法により本発明の消化ガス精製剤を製造すること
ができる。

【００２３】添着剤を含有する水溶液の濃度は、ＨＩＯ
₃以外にも複数種類の添着剤を溶解させる場合を含め
て、例えば、０．０５〜０．２ｍｏｌ／Ｌとすることが
できる。浸漬する時間は水溶液の濃度に応じて適宜決定
することができ、例えば、５分〜１時間程度でよいが特
に限定されない。こうした水溶液濃度および浸漬時間
は、多孔質活性炭の細孔を閉塞しない範囲内であれば、
用いる添着剤の種類や多孔質活性炭の細孔分布等に応じ
て適宜選択することができる。

【００２４】多孔質活性炭に添着剤を担持・添着する方
法は、上述したものに限定されず、種々の手法を採用す
ることができる。例えば、添着剤の水溶液を霧状・ミス
ト状にして活性炭に直接吹き付け、次いで乾燥すること
によって、本発明の消化ガス精製剤を製造することがで
きる。あるいは、活性炭製造時の賦活処理工程の賦活剤
として、上述した添着剤を用いることもできる。さら
に、水洗処理などの活性炭製造の後処理工程において、
上述したような添着剤を用いて本発明の消化ガス精製剤
を製造することも可能である。

【００２５】このように製造された多孔質剤を、下水汚
泥消化ガスに含まれるシロキサン化合物を除去するため
の消化ガス精製剤として用いる。

【００２６】本発明において消化ガス中に含有されるシ
ロキサン化合物とは、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ）を基本骨格とした鎖状または環状構造の化合物をさ
す。鎖状化合物としては、例えば、メトキシトリメチル
シラン、ジメトキシジメチルシラン、ヘキサメチルジシ
ロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテ
トラシロキサン、およびドデカメチルペンタシロキサン
が挙げられ、環状化合物としては、例えばヘキサメチル
シクロトリシロキサン（Ｄ３体）、オクタメチルシクロ
テトラシロキサン（Ｄ４体）、デカメチルシクロペンタ
シロキサン（Ｄ５体）、およびドデカメチルシクロヘキ
サシロキサン（Ｄ６体）が挙げられる。なお、シロキサ
ン化合物中の官能基はメチル基で構成される必要はな
く、メチル基に類する炭化水素基で置換されていてもよ
い。あるいは、水素の代わりにフッ素、塩素等で置換さ
れたシロキサン化合物も含まれ、さらには分子量の大き
い多重合化合物も含まれる。

【００２７】これらのうち、下水汚泥消化ガスに含まれ
るシロキサン化合物は、特に、環状構造であるオクタメ
チルシクロテトラシロキサン（Ｄ４体）およびデカメチ
ルシクロペンタシロキサン（Ｄ５体）が支配的に多く検
知されることが本発明者らの調査により判明した。

【００２８】本発明の消化ガス精製剤を製造するために
用いられる多孔質活性炭は、公知の活性炭製造方法で製
造されたものでもよいが、例えば比表面積が３００ｍ²
／ｇ以上、さらには５００ｍ²／ｇ以上の活性炭である
ことが望ましく、細孔分布は、２０〜５０Åの範囲の細
孔径を有する細孔の容積が０．１ｃｍ³／ｇ以上である
ことが望ましい。

【００２９】比表面積が上述した範囲より小さい場合に
は、十分な量で添着剤を活性炭表面に添着させることが
困難になるおそれがある。また、２０〜５０Åの範囲の
細孔径を有する細孔が０．１ｃｍ³／ｇ以上の容積で存
在しない場合には、次のような不都合が生じるおそれが
ある。すなわち、ヨウ素酸（ＨＩＯ₃）のような添着剤
が活性炭表面（細孔表面）へ添着することによって、２
０Å以下の細孔が閉塞するか、ごく小さい（例えば５Å
以下）細孔に変化してしまう。その結果、１０Å以上の
細孔容積の割合が少なくなって、その結果、所望のシロ
キサン化合物の除去効率を十分に得ることができない。
なぜならば、先に示したように、下水汚泥消化ガスには
Ｄ４体およびＤ５体のシロキサン化合物が多く含まれて
おり、これらの化合物の分子径は、それぞれ約１０Åお
よび約１２Åであることが本発明者らの調査によって判
明している。したがって、１０Åより小さい細孔には、
これらのシロキサン化合物が侵入することができないか
らである。

【００３０】上述したような比表面積および細孔分布を
有する活性炭を用いて消化ガス精製剤を製造すれば、得
られる消化ガス精製剤の比表面積は、その活性炭の比表
面積と同等とすることができる。また、用いられる活性
炭の細孔分布の形状にもよるものの、添着剤を添着後に
は細孔分布はやや小さい側にシフトして、得られる消化
ガス精製剤においては、１０〜２０Åの細孔容積が略
０．１ｃｍ³／ｇ以上となる。

【００３１】また、消化ガス精製剤の細孔表面に添着し
ている添着剤は、比較的強力な酸化作用を有するので、
活性炭表面の炭素と部分的に酸化還元反応を生じて、化
学的親和力で結合している。このため、添着剤は細孔表
面から容易に脱離することがない。しかも、表面の添着
剤は、ある程度の酸化作用を保持したままである。この
表面の添着剤により、接触したシロキサン化合物が酸化
作用を受け、シロキサン化合物中のＳｉは化学吸着力に
より固定される。一方、消化ガス精製剤は、比表面積が
大きく、所定の大きさの細孔、例えば１０〜２０Åの範
囲の細孔径を有する細孔の容積も大きい場合には、十分
な量のシロキサン化合物を物理吸着することが可能であ
る。すなわち、消化ガス精製剤の細孔表面においては、
添着剤の酸化作用による化学吸着と、細孔による物理吸
着との両方が作用するので、消化ガス中のシロキサン化
合物を効率よく吸着除去することができる。

【００３２】別の観点から述べると、消化ガス精製剤あ
るいは原料としての活性炭の比表面積や細孔容積が相対
的に小さい場合、すなわち相対的に安価な原料活性炭を
用いたとしても、上述したような化学吸着力によって、
相当のシロキサン除去効果を得ることができる。

【００３３】図１は、本発明の消化ガスの精製方法を説
明するための概略図である。図１においては周辺機器、
詳細機器の記載は省略してあるが、この概略図は、本発
明を適用した下水汚泥消化ガス発電システムの一例を表
わすということができる。

【００３４】下水処理場にて集積した下水は、濃縮その
他の処理が施され、ここで得られた各種有機物を含む汚
泥は、微生物の作用により消化ガス発生装置（卵型消化
槽など、図示せず）にて嫌気性消化される。この過程で
得られたメタンを主とする可燃性ガス（消化ガス）は、
脱硫処理、ミスト除去処理等が施された後、消化ガスタ
ンク１に貯留される。

【００３５】消化ガスタンク１に貯留された消化ガスに
は、下水由来のシロキサン化合物が、例えば１０〜２０
０ｍｇ／ｍ³の濃度で含まれている。消化ガスタンク１
に貯留された消化ガスは、図示するように後段のろ過式
集塵機２に導入され、その際通過する配管において、本
発明の消化ガス精製剤が精製剤供給装置５から噴霧・供
給される。

【００３６】消化ガス精製剤を噴霧するための精製剤供
給装置５としては、公知の供給手段を用いることがで
き、例えばスクリューコンベア等の機械的搬送手段、あ
るいは気体に同伴させて供給する気体搬送手段を採用す
ることができるが、気密性を確保する必要がある。

【００３７】消化ガス精製剤は粉状として用いられ、消
化ガスに同伴されて後段のろ過式集塵機２により集塵さ
れる。ろ過式集塵機２に集塵された消化ガス精製剤は、
このろ過式集塵機２内のろ布（図示せず）表面に堆積し
て、逆洗されるまでの一定時間、消化ガス精製剤の堆積
層を形成する。消化ガスがこの堆積層を通過する際に、
消化ガスに含まれるシロキサン化合物は、消化ガス精製
剤の吸着作用により吸着除去される。

【００３８】ここで、ろ過式集塵機２は、織布、フェル
トその他からなるろ布、ろ布を内側から支えるリテー
ナ、ろ布に堆積した集塵物（消化ガス精製剤）を逆洗す
るための逆洗装置、および逆洗で払い落とされた集塵物
を貯留する集塵物ホッパなどから構成される公知のバグ
フィルタ装置とすることができる。ただし、ろ布は、硫
化水素の流入を考慮して耐酸性の材質を採用し、可燃性
ガス（消化ガス）を扱うので装置全体を密閉式とするこ
とが好ましい。また、逆洗は窒素または消化ガスによる
パルスジェット方式とすることが望まれる。集塵物を貯
留する集塵物ホッパは、密閉式のロータリーバルブを採
用して連続的に回収してもよいし、定期点検時に回収し
てもよい。

【００３９】ろ過式集塵機２に形成された消化ガス精製
剤の堆積層を通過することにより精製された消化ガス
は、連通するガスエンジン３に導入される。なお、ガス
エンジン３は、発電設備の例示であり、ガスタービン、
燃焼ボイラ等のその他の発電設備であってもよい。

【００４０】ガスエンジン３内で燃焼過程を経た排ガス
は、脱硝触媒塔４に導入され、ここで排ガス中の窒素化
合物が除去された後、煙突（図示せず）を介して大気放
散される。脱硝触媒塔４は、発電設備の後段に通常設置
されるが、希薄燃焼その他の工夫により、窒素酸化物濃
度が低い場合には設置を省略される場合があることと、
充填する触媒はハニカム形状その他が用いられ、脱硝に
供される触媒であればよく、特に材質を限定するもので
はない。

【００４１】なお、図面には示していないが、ブースタ
ー（ガス圧縮機）は、ろ過式集塵機２とガスエンジン３
との間に設置することができ、減湿器（クーラー、ドレ
ンセパレーター、ミストセパレーター等）は、ろ過式集
塵機２の前または後に必要に応じて設置することができ
る。

【００４２】ガスエンジン３に導入された消化ガスは、
消化ガス精製剤の堆積層を通過したことによりシロキサ
ン化合物を含有しないので、ガスエンジン内部にシリカ
（ＳｉＯ₂）を析出させることはなく、従来のようなエ
ンジン部品の摩耗・劣化を避けることができる。さら
に、脱硝触媒塔４触媒の劣化の不具合も、ガス中のシロ
キサン化合物が除去されたことにより未然に回避するこ
とが可能となる。その結果、ガスエンジン３の保守点検
頻度および脱硝触媒塔４の触媒の交換頻度を、著しく低
減することが可能となる。

【００４３】図２は、本発明の消化ガスの精製方法を説
明する別の例を表わす概略図であり、本発明を適用した
下水汚泥消化ガス発電システムの他の例を表わす概略図
ということができる。ただし図２においては、周辺機
器、詳細機器の記載は省略してあり、また、図１と同一
部分の構成の説明は省略する。

【００４４】消化ガスタンク１に貯留されたシロキサン
化合物を含有する消化ガスは、本発明の消化ガス精製剤
が充填された充填層６に導入され、充填層６を通過する
際に、消化ガス中のシロキサン化合物が吸着除去され
て、後段のガスエンジン３に導入される。

【００４５】充填層６に充填される消化ガス精製剤は、
粒状、破砕状、または成形状とすることができる。この
精製剤を容器に充填して充填層を形成し、充填層６を構
成する。

【００４６】なお、図示しないブースター（ガス圧縮
機）、減湿器（クーラー、ドレンセパレーター、ミスト
セパレーター等）は、ガスエンジン３の上流側であれば
いずれの場所でもよく、適宜設置することができる。

【００４７】ガスエンジン３に導入された消化ガスは、
充填層６を通過したことによりシロキサン化合物を含有
しないので、ガスエンジン内部にシリカ（ＳｉＯ₂）を
析出させることはなく、従来のようなエンジン部品の摩
耗・劣化を避けることができる。さらに、脱硝触媒塔４
触媒の劣化の不具合も、ガス中のシロキサン化合物が除
去されたことにより未然に回避することが可能となる。
その結果、ガスエンジン３の保守点検頻度および脱硝触
媒塔４の触媒の交換頻度を、著しく低減することが可能
となる。

【００４８】充填層６を通過する際の消化ガスの空塔速
度は、０．５ｍ／ｓ以下とすることが好ましい。消化ガ
ス精製剤を収容した充填層６に流通する消化ガスの空塔
速度が０．５ｍ／ｓを越えると、ガスと消化ガス精製剤
との接触効率が低下して、十分にシロキサン化合物を吸
着分離することが困難になるおそれがある。０．５ｍ／
ｓ以下の空塔速度でシロキサン化合物含有ガスを通過さ
せることによって、充填層６出口からシロキサン化合物
が排出されることなく、効率よく除去することができ
る。

【００４９】ここで用いられる充填層６は、炭素質の消
化ガス精製剤を充填でき、被処理ガスである下水汚泥消
化ガスを流通できる密閉式の構造であれば、その形式は
特に限定されない。例えば、固定床式、移動床式、流動
床式、または多段式とすることができ、塔内のガス流れ
が上向流および下降流のいずれであっても同等の効果が
得られる。移動床式の場合は、充填剤の連続（あるいは
間欠）供給装置と排出装置とを密閉性よく設置すること
はいうまでもない。また、プロセス停止時に充填層６内
の消化ガスをパージできるように、別途パージライン、
窒素供給ライン等を設けることも必要に応じてなされ
る。充填層６の消化ガス精製剤は、必要に応じて、水蒸
気加熱、減圧処理などの再生処理が別途なされ、繰り返
し使用を行なうことができる。

【００５０】こうしたパージライン、窒素供給ライン
は、図１に示したようなろ過式集塵機２を用いた場合も
同様である。さらに、ろ過式集塵機２から回収された消
化ガス精製剤も、上述したように必要に応じて再生処理
を施すことができる。

【００５１】

【実施例】（実施例）図２に示した下水汚泥消化ガス発
電システムの運転を行なって、運転開始３ヶ月後におけ
るガスエンジン３入口のシロキサン化合物濃度、ガスエ
ンジン３内に残留するＳｉ化合物量、およびガスエンジ
ン後段の脱硝触媒塔４での脱硝率を調べ、得られた結果
を、発電用消化ガス温度とともに下記表１にまとめる。
なお、充填層６に充填される消化ガス精製剤は、比表面
積が３００ｍ²／ｇの石炭系活性炭を、０．１ｍｏｌ／
Ｌの濃度のヨウ素酸水溶液に浸漬させ、２００℃で乾燥
させることにより調製した。

【００５２】（比較例）比較例として、図３に示す下水
汚泥消化ガス発電システムの運転を行なった。図３に示
すシステムは、消化ガス精製剤が充填された充填層６を
設置していない以外は、図２に示したものと同様であ
る。前述と同様に運転開始３ヶ月後におけるガスエンジ
ン入口のシロキサン化合物濃度、ガスエンジン内に残留
するＳｉ化合物量、およびガスエンジン後段の脱硝触媒
塔での脱硝率を調べ、得られた結果を発電量消化ガス温
度とともに下記表１にまとめる。

【００５３】

【表１】

【００５４】表１に示されるように、本発明を用いてシ
ロキサン化合物の除去を行なった実施例においては、運
転３ヶ月後であってもガスエンジン３の入口、すなわ
ち、充填層６出口のシロキサン濃度が５．３ｍｇ／ｍ³
と小さい。これに対して、シロキサン化合物の除去を行
なわない比較例においては、ガスエンジン入口のシロキ
サン濃度は８５ｍｇ／ｍ³であり、本発明によりシロキ
サン濃度が著しく低減されることが確認された。

【００５５】また、実施例においては、ガスエンジン３
内のシリンダーヘッド等の各エンジン部材から採取され
た析出物中のＳｉ付着量は、比較例の８％程度と低い値
に抑制されている。このことから、本発明の方法により
シロキサン化合物が除去された精製ガスは、エンジンの
運転に何等悪影響を及ぼさないことが判明した。

【００５６】さらに実施例においては、後段の脱硝触媒
塔におけるＳｉ付着量も少なかったので、脱硝効率は５
７％と初期値（６０％）と同等の値であった。一方、比
較例においては、エンジン排ガス中のシリカ（Ｓｉ
Ｏ₂）が触媒表面へ付着したことに起因して触媒活性が
低下し、脱硝率は１３％とごく低いレベルにとどまって
いることがわかる。

【００５７】ここで示した例では、添着剤としてＨＩＯ
₃を用いたが、ＨＩＯ₃、ＨＩＯ₄、Ｉ₂Ｏ₅、ＨＢｒＯ₃、
ＨＢｒＯ₄、およびＢｒ₂Ｏ₅から選択されるいずれか一
種、またはその混合物を用いても同様の効果が得られ
た。

【００５８】このように、本発明を用いることによっ
て、消化ガス中のシロキサン化合物を十分に効率よく吸
着でき、ガスエンジン内および脱硝触媒でのシロキサン
由来のＳｉ化合物（ＳｉＯ₂）の付着量は従来に比べて
激減させることができる。その結果、ガスエンジンの保
守点検頻度を低減して、長期にわたって脱硝触媒の活性
を維持できることが確認された。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
水汚泥消化ガス中のシロキサン化合物を安価に効率よく
除去することが可能な消化ガスの精製剤、およびこれを
用いた消化ガスの精製方法が提供される。

【００６０】本発明を下水汚泥消化ガス発電設備に適用
した場合には、このガス中のシロキサン化合物が効率よ
く吸着除去されるので、後段プロセスのガスエンジンや
脱硝触媒におけるシリカ（ＳｉＯ₂）の析出量を大幅に
削減することができる。それによって、ガスエンジンの
保守点検頻度を小さくすることができ、長期にわたって
脱硝触媒の活性を維持することが可能となる。

【００６１】本発明は、下水汚泥消化ガスのみならず、
有機シリコン等を取り扱う各種工場排ガス、および空調
排ガスなどのシロキサン化合物含有ガスからのシロキサ
ン化合物の除去に適用することも可能であり、その工業
的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の消化ガスの精製方法の一例を説明する
概略図。

【図２】本発明の消化ガスの精製方法の他の例を説明す
る概略図。

【図３】従来の下水汚泥消化ガス発電システムの構成を
表わす概略図。

【符号の説明】

１…消化ガスタンク２…ろ過式集塵機３…ガスエンジン（発電設備）４…脱硝触媒塔５…精製剤供給装置６…充填層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水明東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者土屋博嗣東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者清水浩東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4D002 AA26 BA04 BA14 CA07 CA11 DA17 DA41 4G046 HB02 HB05 HB07 4G066 AA05B AA05C AA32B BA09 BA12 BA23 BA24 BA25 BA26 CA21 DA05 DA20 EA20 FA12 FA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シロキサン化合物を含有する下水汚泥消
化ガスから前記シロキサン化合物を吸着除去するための
精製剤であって、ヨウ素のオキソ酸、臭素のオキソ酸、
ヨウ素の酸化物、および臭素の酸化物からなる群から選
択される少なくとも１種が表面に担持または添着された
活性炭からなることを特徴とする消化ガス精製剤。
【請求項２】シロキサン化合物を含有する下水汚泥消
化ガス中に粉末状の消化ガス精製剤を吹き込んで、前記
下水汚泥消化ガスに前記消化ガス精製剤を同伴させる工
程と、前記下水汚泥消化ガスに同伴された前記消化ガス精製剤
を、ろ過集塵機により集塵して前記消化ガス精製剤の堆
積層を形成する工程と、前記消化ガス精製剤の堆積層に前記下水汚泥消化ガスを
通過させて、前記消化ガス精製剤にシロキサン化合物を
吸着させることにより、前記ガス中に含まれるシロキサ
ン化合物を除去する工程とを具備し、前記消化ガス精製剤は、ヨウ素のオキソ酸、臭素のオキ
ソ酸、ヨウ素の酸化物、および臭素の酸化物からなる群
から選択される少なくとも１種が表面に担持または添着
された活性炭からなることを特徴とする消化ガスの精製
方法。
【請求項３】粒状、破砕状、または成形状の消化ガス
精製剤を容器に充填して充填層を準備する工程と、前記充填層に、シロキサン化合物を含有する下水汚泥消
化ガスを通過させて、前記消化ガス精製剤にシロキサン
化合物を吸着させることにより、前記ガス中に含まれる
シロキサン化合物を除去する工程とを具備し、前記消化ガス精製剤は、ヨウ素のオキソ酸、臭素のオキ
ソ酸、ヨウ素の酸化物、および臭素の酸化物からなる群
から選択される少なくとも１種が表面に担持または添着
された活性炭からなることを特徴とする消化ガスの精製
方法。