JP2005046755A - Gas cleaning method and gas cleaning device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas cleaning method capable of simply removing dimethylsiloxane from a material gas containing dimethylsiloxane for a long period of time, and a gas cleaning device. <P>SOLUTION: In (1) the gas cleaning method, the temperature of the material gas containing dimethylsiloxane is measured and after the material gas is heated such that the temperature becomes a temperature higher than the temperature by 2°C and not more than 50°C, it is introduced to an activated carbon filling layer 2 to remove dimethylsiloxane from the material gas. Further, (2) in the gas cleaning method, an activated carbon having fine pores with an average fine pore diameter of 2.0-4.0 nm is used as the activated carbon in the gas cleaning method. (3) The gas cleaning device is provided with a detection part for measuring the temperature of the material gas containing dimethylsiloxane; a previously heating part for heating the material gas based on the temperature measured by the detection part; and the activated carbon filling layer 2. In the gas cleaning device, the material gas heated by the previously heating part is introduced to the activated carbon filling layer 2 to remove dimethylsiloxane from the material gas. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ガス精製方法およびガス精製装置に関する技術分野に属し、特には、生ごみや下水汚泥等の有機系廃棄物を嫌気性発酵させた際に発生するメタン含有ガスからジメチルシロキサンを除去するガス精製方法およびガス精製装置に関する技術分野に属するものである。   The present invention belongs to a technical field related to a gas purification method and a gas purification apparatus, and in particular, removes dimethylsiloxane from methane-containing gas generated when anaerobic fermentation of organic waste such as garbage and sewage sludge is performed. The present invention belongs to a technical field related to a gas purification method and a gas purification apparatus.

周知のとおり、生ごみや下水汚泥等の有機系廃棄物が嫌気性発酵するとメタン含有ガスが発生する。このようにして発生したメタン含有ガスを発電用燃料として利用することが欧米諸国、特にドイツにおいて活発に進められている。しかしながら、このようなメタン含有ガスには、後述するような物質が含まれており、この物質を経済的に除去する手段の実現が急務になっている。   As is well known, methane-containing gas is generated when anaerobic fermentation of organic waste such as garbage and sewage sludge. Utilization of the methane-containing gas generated in this way as a fuel for power generation is being actively promoted in Western countries, particularly in Germany. However, such a methane-containing gas contains a substance as described later, and there is an urgent need to realize means for economically removing this substance.

即ち、下水汚泥等に発生するメタン含有ガスには、シャンプーやリンスの分解により生じる有機シリコン化合物が微量に含まれていることが知られている。この有機シリコン化合物の中でも、−Si(CH3)2O−を単位構造として、この単位構造が3個以上結合して環状化したジメチルシロキサン環状有機化合物(以下、ジメチルシロキサンという)は、メタン含有ガスを利用する際に、大きな障害を引き起こすことが知られている。 That is, it is known that a methane-containing gas generated in sewage sludge or the like contains a trace amount of an organic silicon compound generated by decomposition of shampoo or rinse. Among these organosilicon compounds, a dimethylsiloxane cyclic organic compound (hereinafter referred to as dimethylsiloxane) having a unit structure of —Si (CH 3 ) 2 O— and having three or more unit structures bonded to each other is methane-containing. It is known to cause major obstacles when using gas.

このようなメタン含有ガス(原ガス)に含まれているジメチルシロキサンは、たかだか100mg /m3以下程度の低濃度である。しかしながら、このジメチルシロキサンが含まれているメタン含有ガスを燃料として、例えばガスエンジンを駆動して発電をすると、ガスエンジン内でジメチルシロキサンが固体のSiO2に変化する。そのため、ガスエンジンの損傷(点火プラグへの付着による点火不良、シリンダライナやピストンの早期磨耗、吸気弁、排気弁およびエンジン燃焼室ヘッド全体へのSiO2の付着)が起こり、その結果、ガスエンジンの長期運転が困難になる。ガスエンジン内においてジメチルシロキサンが固体のSiO2に変化するのは、ガスエンジン内でのジメチルシロキサンの有機性部位(メチル基)の燃焼消失によりSiO2が残り、残ったSiO2がガスエンジン内で次第に成長するためであると考えられている。また、同様の障害はガスタービン等の他の内燃機関にも発生すると考えられる。 Dimethylsiloxane contained in such a methane-containing gas (raw gas) has a low concentration of about 100 mg / m 3 or less. However, for example, when the methane-containing gas containing dimethylsiloxane is used as a fuel to drive a gas engine to generate electric power, the dimethylsiloxane changes to solid SiO 2 in the gas engine. As a result, damage to the gas engine (ignition failure due to sticking to the spark plug, premature wear of the cylinder liner and piston, SiO 2 sticking to the entire intake valve, exhaust valve and engine combustion chamber head) occurred, resulting in the gas engine Long-term driving becomes difficult. The reason why dimethylsiloxane changes to solid SiO 2 in the gas engine is that SiO 2 remains due to the combustion disappearance of the organic part (methyl group) of dimethyl siloxane in the gas engine, and the remaining SiO 2 remains in the gas engine. It is thought that it is to grow gradually. Similar troubles are also expected to occur in other internal combustion engines such as gas turbines.

ジメチルシキロサンに起因する上記のような問題を回避し、ガスエンジン等の内燃機関の長期安定運転を達成するために、下記のような種々のジメチルシキロサンの除去方法が提案されている。   In order to avoid the above-mentioned problems caused by dimethyl siloxane and to achieve a long-term stable operation of an internal combustion engine such as a gas engine, various methods for removing dimethyl siloxane are proposed as follows. .

(A) 活性炭等の吸着材によりジメチルシロキサンを吸着して除去する方法
(B) ジメチルシロキサンの吸収能力に富む溶剤により吸収して除去する方法
(C) メタン含有ガス(原ガス)を−30℃程度まで冷却し、ジメチルシロキサンを固化させて分離する方法
(A) Method of adsorbing and removing dimethylsiloxane with an adsorbent such as activated carbon
(B) A method of absorbing and removing dimethylsiloxane with a solvent rich in absorption capacity
(C) Method of cooling methane-containing gas (raw gas) to about -30 ° C and solidifying and separating dimethylsiloxane

前記(A) の吸着材によるジメチルシロキサンの除去方法の具体例としては、活性炭を用いてジメチルシロキサンを除去する除去方法が、例えば「第38回 下水道研究発表会講演集,695頁」(非特許文献1)に開示されている。この活性炭によるジメチルシロキサンの除去方法(以下、従来例ともいう)は、活性炭の充填高さ 0.3m、ガス空塔速度0.15m/sの条件下において、下水消化ガスを活性炭に供給することにより、活性炭のジメチルシロキサンの除去性能を調べたものである。この場合、下水消化ガスからのジメチルシロキサン除去率は、550 時間までは90%以上が維持されており、下水消化ガスからジメチルシロキサンを除去することができているとしている。
第38回 下水道研究発表会講演集,695頁
As a specific example of the method for removing dimethylsiloxane using the adsorbent (A), a method for removing dimethylsiloxane using activated carbon is, for example, “The 38th Lecture on Sewerage Research Presentation, 695” (non-patent document). Document 1). The method for removing dimethylsiloxane using activated carbon (hereinafter also referred to as a conventional example) is as follows. By supplying activated carbon with a sewage digestion gas under conditions of a filling height of activated carbon of 0.3 m and a gas superficial velocity of 0.15 m / s, The removal performance of activated carbon for dimethylsiloxane was investigated. In this case, the dimethylsiloxane removal rate from sewage digestion gas is maintained at 90% or more until 550 hours, and it is said that dimethylsiloxane can be removed from sewage digestion gas.
The 38th Sewerage Research Presentation Lecture, 695 pages

一般的に、活性炭を用いた吸着による除去方法の場合、通常の活性炭は図1に示すように相対湿度が60%程度から急激に水分の吸着量が増大し、これに伴って吸着性能が低下してしまうという問題がある。嫌気性発酵により発生させるメタン含有ガスは、相対湿度がほぼ100 %に近くなるため、このメタン含有ガスを相対湿度が50%程度になるように前もって(活性炭充填層へ導入する前に)相対湿度を低下させる工程が必要となると考えられる。   In general, in the case of the removal method by adsorption using activated carbon, as shown in Fig. 1, normal activated carbon suddenly increases the moisture adsorption amount from about 60%, and the adsorption performance decreases accordingly. There is a problem of end up. Since the methane-containing gas generated by anaerobic fermentation has a relative humidity of nearly 100%, the relative humidity should be adjusted in advance (before being introduced into the activated carbon packed bed) so that the relative humidity is about 50%. It is considered that a process for lowering is required.

ガスの相対湿度を低下させる方法としては、一般に、次のような方法が用いられる。
(1) ガスを一旦冷却して水を凝縮して除去した後、再加熱する。
(2) 吸湿剤を用いて水分を吸着除去する。
(3) ガスを加熱する。
As a method for reducing the relative humidity of the gas, the following method is generally used.
(1) Once the gas is cooled, the water is condensed and removed, and then reheated.
(2) Adsorb and remove moisture using a hygroscopic agent.
(3) Heat the gas.

しかしながら、前記(1) の方法では、冷却および加熱を行うため、エネルギーが必要となる他、凝縮水の処理が必要となる。前記(2) の方法では、吸湿剤の再生機構を備える必要がある他、吸湿剤がシロキサン等の被毒を受けてすぐに劣化してしまうなどの欠点がある。   However, in the method (1), since cooling and heating are performed, energy is required, and in addition, treatment of condensed water is required. The method (2) has a drawback that it is necessary to provide a hygroscopic regeneration mechanism and that the hygroscopic agent deteriorates immediately upon receiving poisoning such as siloxane.

前記(3) の加熱による方法は、最も簡便な方法であるが、加熱温度の制約が生じる。即ち、嫌気性発酵により発生させるメタン含有ガスの温度は40℃程度あり、一方、ガスエンジンは原ガス温度が高くなると熱効率が低下し、50℃超の温度では適用できない。温度40℃、相対湿度100 %の原ガスを相対湿度50%以下にするためには、50℃超の温度に加熱する必要がある。従って、精製装置の後段にガスを冷却する機構を設けるか、あるいは、精製装置の前段でガスを冷却して除湿した後、元の温度に戻す必要がある。また、吸気温度が上昇するとガスエンジンの発電効率が低下するため、できるだけ加熱温度は低い方が望ましい。   The method (3) by heating is the simplest method, but there are restrictions on the heating temperature. That is, the temperature of the methane-containing gas generated by anaerobic fermentation is about 40 ° C. On the other hand, when the raw gas temperature increases, the gas engine has a lower thermal efficiency and cannot be applied at a temperature higher than 50 ° C. In order to bring the raw gas at a temperature of 40 ° C and a relative humidity of 100% to a relative humidity of 50% or less, it is necessary to heat it to a temperature above 50 ° C. Therefore, it is necessary to provide a mechanism for cooling the gas at the subsequent stage of the purification apparatus, or to cool and dehumidify the gas at the previous stage of the purification apparatus and then return to the original temperature. Moreover, since the power generation efficiency of the gas engine decreases as the intake air temperature rises, it is desirable that the heating temperature be as low as possible.

前記従来例(非特許文献1記載の活性炭によるジメチルシロキサンの除去方法)においては、550 時間まではジメチルシロキサンを除去できているとしているものの、ジメチルシロキサンの除去に関して十分であるとはいい難いと考えられる。即ち、前記従来例での処理条件はガス空間速度(SV)が1800m/hであり、処理するガス量に対して標準的か、やや大きい規模の吸着装置(吸着塔)であると判断される。それにもかかわらず、この吸着装置に用いる吸着材(活性炭)の耐久時間(ジメチルシロキサンの除去可能時間)が短いため、頻繁に活性炭の交換が必要であると考えられ、経済的な手段であるとはいい難いものである。このような従来例に係る吸着装置において、耐久性の問題に対処するためには、活性炭の充填量をより多くする以外に方策がなく、結果として吸着装置の大型化を避けることができない。   In the conventional example (method for removing dimethylsiloxane by activated carbon described in Non-Patent Document 1), dimethylsiloxane can be removed for up to 550 hours, but it is considered difficult to remove dimethylsiloxane. It is done. In other words, the processing conditions in the above-mentioned conventional example are that the gas space velocity (SV) is 1800 m / h, and it is determined that the adsorption apparatus (adsorption tower) is a standard or a slightly larger scale with respect to the amount of gas to be processed. . Nevertheless, the adsorbent (activated carbon) used in this adsorption device has a short endurance time (removable time of dimethylsiloxane), so it is considered that frequent replacement of the activated carbon is necessary and is an economical means. Is a bad thing. In order to cope with the problem of durability in such an adsorption device according to the conventional example, there is no measure other than increasing the filling amount of activated carbon, and as a result, it is impossible to avoid an increase in the size of the adsorption device.

本発明はこのような事情に着目してなされたものであって、その目的は、ジメチルシロキサンを含有する原ガスからジメチルシロキサンを簡便に長期間にわたって除去し得るガス精製方法およびガス精製装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made paying attention to such circumstances, and an object thereof is to provide a gas purification method and a gas purification apparatus capable of easily removing dimethylsiloxane from a raw gas containing dimethylsiloxane over a long period of time. It is something to try.

本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意研究を行なった結果、本発明を完成するに至った。本発明によれば上記目的を達成することができる。   In order to achieve the above object, the present inventors have intensively studied, and as a result, completed the present invention. According to the present invention, the above object can be achieved.

このようにして完成され上記目的を達成することができた本発明は、ガス精製方法およびガス精製装置に係わり、特許請求の範囲の請求項1〜4記載のガス精製方法(第1〜4発明に係るガス精製方法)、請求項5記載のガス精製装置であり、それは次のような構成としたものである。   The present invention, which has been completed in this way and has achieved the above object, relates to a gas purification method and a gas purification apparatus, and relates to a gas purification method according to claims 1 to 4 (first to fourth inventions). The gas purification apparatus according to claim 5, which is configured as follows.

即ち、請求項1記載のガス精製方法は、ジメチルシロキサンを含有する原ガスの温度を測定し、この測定された温度から2℃以上高く、且つ、50℃以下の温度になるように前記原ガスを加熱した後、活性炭が充填された吸着部に導入して、前記原ガスからジメチルシロキサンを除去することを特徴とするガス精製方法である〔第1発明〕。   That is, in the gas purification method according to claim 1, the temperature of the raw gas containing dimethylsiloxane is measured, and the raw gas is adjusted to a temperature that is 2 ° C. or higher and 50 ° C. or lower from the measured temperature. Is a gas purification method characterized by removing dimethylsiloxane from the raw gas after being heated into an adsorption part filled with activated carbon [first invention].

請求項2記載のガス精製方法は、前記活性炭として平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭を用いる請求項1記載のガス精製方法である〔第2発明〕。   The gas purification method according to claim 2 is the gas purification method according to claim 1, wherein activated carbon having pores having an average pore diameter of 2.0 to 4.0 nm is used as the activated carbon [second invention].

請求項3記載のガス精製方法は、前記活性炭の1.0nm 以下の細孔の容積が0.2ml/g 以下である請求項1または2記載のガス精製方法である〔第3発明〕。   The gas purification method according to claim 3 is the gas purification method according to claim 1 or 2, wherein the volume of pores of 1.0 nm or less of the activated carbon is 0.2 ml / g or less [third invention].

請求項4記載のガス精製方法は、前記原ガスが、嫌気性発酵により有機系廃棄物から発生するメタン含有ガスである請求項1〜4のいずれかに記載のガス精製方法である〔第4発明〕。   The gas purification method according to claim 4 is the gas purification method according to any one of claims 1 to 4, wherein the raw gas is a methane-containing gas generated from organic waste by anaerobic fermentation. invention〕.

請求項5記載のガス精製装置は、ジメチルシロキサンを含有する原ガスの温度を測定する検知部と、該検知部で測定された温度に基づいて前記原ガスを加熱する予熱部と、活性炭が充填された吸着部とを備え、前記予熱部で加熱された原ガスを前記吸着部に導入して該原ガスからジメチルシロキサンを除去することを特徴とするガス精製装置である〔第5発明〕。   The gas purifier according to claim 5 is filled with activated carbon, a detector that measures the temperature of the raw gas containing dimethylsiloxane, a preheater that heats the raw gas based on the temperature measured by the detector. A gas refining apparatus comprising: a raw gas heated by the preheating unit and removing dimethylsiloxane from the raw gas [fifth invention].

本発明に係るガス精製方法によれば、ジメチルシロキサンを含有する原ガスからジメチルシロキサンを簡便に長期間にわたって除去し得る。   According to the gas purification method of the present invention, dimethylsiloxane can be easily removed from a raw gas containing dimethylsiloxane over a long period of time.

本発明に係るガス精製装置によれば、ジメチルシロキサンを含有する原ガスからジメチルシロキサンを簡便に長期間にわたって除去し得るガス精製方法を行うことができる。   The gas purification apparatus according to the present invention can perform a gas purification method that can easily remove dimethylsiloxane from a raw gas containing dimethylsiloxane over a long period of time.

前述のように、嫌気性発酵により発生させるメタン含有ガスは、相対湿度がほぼ100 %に近くなるため、このメタン含有ガスを相対湿度が50%程度になるように前もって(活性炭充填層へ導入する前に)相対湿度を低下させることが必要となると考えられた。そして、また、温度40℃、相対湿度100 %の原ガスを相対湿度50%以下にするためには50℃超の温度に加熱する必要があることを前述した。   As described above, the methane-containing gas generated by anaerobic fermentation has a relative humidity of almost 100%. Therefore, the methane-containing gas is introduced in advance into the activated carbon packed bed so that the relative humidity becomes about 50%. It was thought that it was necessary to reduce the relative humidity. Further, as described above, it is necessary to heat the raw gas having a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 100% to a temperature exceeding 50 ° C. in order to make the relative humidity 50% or less.

しかしながら、本発明者らは、活性炭を用いて上記メタン含有ガス等の原ガス(ジメチルシロキサン含有)からジメチルシロキサンを除去する技術について種々研究をしていたところ、その中で、意外にも、前述の考えと異なり、原ガスがジメチルシロキサンを含有する原ガスの場合には、原ガスの相対湿度を50%程度にまで低下させる必要は必ずしもなく、90%程度以下に低下させればよく、このためには、原ガスをその温度よりも2℃以上高い温度に加熱すればよいことを見出した。例えば、温度40℃、相対湿度100 %の原ガスの場合には、42℃以上に加熱すればよいことを見出した。   However, the present inventors have conducted various studies on techniques for removing dimethylsiloxane from raw gas (containing dimethylsiloxane) such as the above methane-containing gas using activated carbon. Unlike the idea described above, when the raw gas is a raw gas containing dimethylsiloxane, it is not always necessary to lower the relative humidity of the raw gas to about 50%, and it may be reduced to about 90% or less. In order to achieve this, it has been found that the raw gas may be heated to a temperature 2 ° C. higher than that temperature. For example, it has been found that in the case of a raw gas having a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 100%, it may be heated to 42 ° C. or higher.

このように、原ガスがジメチルシロキサンを含有する原ガスの場合には、原ガスをその温度よりも2℃以上高い温度に加熱すればよく、これにより、長期間にわたって活性炭の吸着性能の低下を防止し得、活性炭の耐久時間(ジメチルシロキサンの除去可能時間)を長くし得、ひいては、原ガス(ジメチルシロキサン含有)からジメチルシロキサンを長期間にわたって除去し得る。しかし、一方では、ジメチルシロキサンの除去後の原ガスは、その利用性から50℃以下であることが望ましく、前述のように、ガスエンジンの発電用燃料として利用する際には、熱効率の点から50℃以下であることが必要であり、発電効率の点から50℃以下で低い方が望ましい。   Thus, when the raw gas is a raw gas containing dimethylsiloxane, the raw gas may be heated to a temperature 2 ° C. higher than that temperature, thereby reducing the adsorption performance of the activated carbon over a long period of time. This can prevent the activated carbon from increasing the durability time (removable time of dimethylsiloxane), and thus remove dimethylsiloxane from the raw gas (containing dimethylsiloxane) over a long period of time. However, on the other hand, the raw gas after the removal of dimethylsiloxane is desirably 50 ° C. or less because of its availability, and as described above, when used as a fuel for power generation of a gas engine, from the viewpoint of thermal efficiency. It is necessary that the temperature is 50 ° C. or lower. From the viewpoint of power generation efficiency, it is desirable that the temperature is 50 ° C. or lower.

そこで、本発明に係るガス精製方法は、ジメチルシロキサンを含有する原ガスの温度を測定し、この測定された温度から2℃以上高く、且つ、50℃以下の温度になるように前記原ガスを加熱した後、活性炭が充填された吸着部に導入して、前記原ガスからジメチルシロキサンを除去することを特徴とするガス精製方法としている〔第1発明〕。このガス精製方法によれば、前述のことからわかるように、ジメチルシロキサンを含有する原ガスからジメチルシロキサンを長期間にわたって除去し得る。また、このガス精製方法は、原ガスの相対湿度を低下させる方法として簡便な加熱による方法を用いており、しかも、この加熱に際して原ガスの温度よりも僅か2℃高い温度以上、50℃以下に加熱する程度であるので、極めて簡便である。なお、上記の測定された温度から2℃以上高く、且つ、50℃以下の温度とは、測定された温度から2℃以上高い温度であって、50℃以下の温度のことである。即ち、測定された温度をT℃とすれば、(T+2)℃〜50℃(50℃を含む)の温度のことである。例えば、測定された温度が40℃の場合、42℃〜50℃のことである。   Therefore, the gas purification method according to the present invention measures the temperature of the raw gas containing dimethylsiloxane, and supplies the raw gas so that the temperature becomes 2 ° C. or higher and 50 ° C. or lower from the measured temperature. After heating, the gas purification method is characterized in that it is introduced into an adsorption section filled with activated carbon to remove dimethylsiloxane from the raw gas [first invention]. According to this gas purification method, as can be seen from the above, dimethylsiloxane can be removed over a long period of time from the raw gas containing dimethylsiloxane. In addition, this gas purification method uses a simple heating method as a method for reducing the relative humidity of the raw gas, and at the time of heating, the temperature is only 2 ° C. higher than the temperature of the raw gas and is 50 ° C. or lower. Since it is a grade which heats, it is very simple. The temperature that is 2 ° C. or higher and 50 ° C. or lower from the measured temperature is a temperature that is 2 ° C. or higher and 50 ° C. or lower from the measured temperature. That is, if the measured temperature is T ° C., the temperature is (T + 2) ° C. to 50 ° C. (including 50 ° C.). For example, when the measured temperature is 40 ° C., it is 42 ° C. to 50 ° C.

このとき、活性炭として平均径(平均細孔径)2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭を用いると、吸着性能と耐久性(ジメチルシロキサンの除去可能時間)とをより高い水準で優れたものとすることができ、より確実に(高い水準で)ジメチルシロキサンを長期間にわたって除去し得る〔第2発明〕。この詳細を以下説明する。   At this time, if activated carbon having pores having an average diameter (average pore diameter) of 2.0 to 4.0 nm is used as the activated carbon, the adsorption performance and durability (removable time of dimethylsiloxane) are improved at a higher level. The dimethylsiloxane can be removed more reliably (at a high level) over a long period of time [second invention]. Details will be described below.

本発明者らは、活性炭に着目し、ジメチルシロキサンに対して高湿度条件下における優れた吸着性能と耐久性(ジメチルシロキサンの除去可能時間)とを共に具備する活性炭を実現すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、平均細孔径が2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭は、特に、メタン含有ガス等の原ガス(ジメチルシロキサン含有)を2℃以上好ましくは3℃以上加温することで優れた吸着性能と耐久性とを有することを見出した。   The present inventors pay attention to activated carbon, and eagerly researched to realize activated carbon having both excellent adsorption performance and durability (removable time of dimethylsiloxane) under high humidity conditions with respect to dimethylsiloxane. Piled up. As a result, the activated carbon having pores with an average pore diameter of 2.0 to 4.0 nm is particularly excellent by heating raw gas such as methane-containing gas (containing dimethylsiloxane) at 2 ° C or higher, preferably 3 ° C or higher. It has been found that it has performance and durability.

下水消化ガスに含まれているジメチルシロキサンは、−Si(CH3)2O−の単位構造の数が3〜6であることが知られており、そして前記単位構造の分子サイズは0.7 〜1.1nm であると推定される。それに対して、活性炭の細孔の平均細孔径は、通常、1.Onm 以上であるから、平均細孔径がより小さい細孔を有する活性炭が好ましいと考えられる。ところが、耐久性に大きく影響する細孔の容積が同程度である場合、平均細孔径が2.Onm 以下の細孔が多い活性炭よりも、平均細孔径が2.0 〜4.Onm の比較的大きな細孔を有する活性炭の方がジメチルシロキサンに対して大きな吸着性能を有することが分った。 Dimethylsiloxane contained in sewage digestion gas is known to have 3 to 6 unit structures of —Si (CH 3 ) 2 O—, and the molecular size of the unit structure is 0.7 to 1.1. Estimated to be nm. On the other hand, since the average pore diameter of the activated carbon pores is usually 1.Onm or more, activated carbon having pores with smaller average pore diameters is considered preferable. However, when the volume of the pores that greatly affects the durability is about the same, the average pore diameter is 2.0 to 4.Onm, which is a relatively large fine particle than the activated carbon with many pores with an average pore diameter of 2.Onm or less. It was found that the activated carbon having pores has a larger adsorption performance for dimethylsiloxane.

即ち、一般の脱臭等に用いられるガス処理用の活性炭に比較して、細孔の平均細孔径が大きく溶剤回収等に用いられる活性炭の方が、ジメチルシロキサンの吸着にとって好ましいことが分った。これは、ジメチルシロキサンが活性炭に吸着する際に、数分子のジメチルシロキサンが凝縮して細孔に捕捉されるためであると考えられる。しかしながら、平均細孔径が4.Onm を超える細孔を有する活性炭では、十分なジメチルシロキサンの除去性能が得られないことが分った。   That is, it has been found that activated carbon used for solvent recovery or the like is preferable for adsorption of dimethylsiloxane, as compared with the activated carbon for gas treatment used for general deodorization and the like. This is presumably because several molecules of dimethylsiloxane are condensed and trapped in the pores when dimethylsiloxane is adsorbed on the activated carbon. However, it has been found that activated carbon having pores with an average pore diameter exceeding 4.Onm cannot provide sufficient dimethylsiloxane removal performance.

また、平均細孔径が3.5nm 以下の細孔を有する活性炭が、ジメチルシロキサンの除去性能が最も優れているということも分った。   It was also found that activated carbon having pores with an average pore diameter of 3.5 nm or less has the best dimethylsiloxane removal performance.

従って、前述の本発明に係るガス精製方法〔第1発明〕での活性炭として、平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭を用いると、吸着性能と耐久性(ジメチルシロキサンの除去可能時間)とをより高い水準で優れたものとすることができ、より確実に(高い水準で)ジメチルシロキサンを長期間にわたって除去し得る〔第2発明〕。更に、かかる活性炭の中でも平均細孔径3.5nm 以下の細孔を有する活性炭を用いると、ジメチルシロキサンの除去性能をより高くすることができる。なお、平均細孔径は、例えば次のような方法により求める。ある圧力で吸着した分子の容積から細孔容積を求める。圧力と吸着量の関係から、ある換算式(BET 式)を用いて、細孔表面積を求める。これらより、全細孔の容積を細孔表面積で割って算出する。平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭とは、平均細孔径が2.0 〜4.0nm の活性炭のことである。   Therefore, when activated carbon having pores with an average pore diameter of 2.0 to 4.0 nm is used as the activated carbon in the above-described gas purification method [first invention] according to the present invention, the adsorption performance and durability (removable time of dimethylsiloxane) And dimethylsiloxane can be removed more reliably (at a high level) over a long period of time [second invention]. Further, among these activated carbons, the use of activated carbon having pores with an average pore diameter of 3.5 nm or less can increase the performance of removing dimethylsiloxane. The average pore diameter is determined by the following method, for example. The pore volume is determined from the volume of molecules adsorbed at a certain pressure. From the relationship between the pressure and the amount of adsorption, the pore surface area is obtained using a certain conversion formula (BET formula). From these, the volume of all pores is calculated by dividing by the pore surface area. The activated carbon having pores having an average pore diameter of 2.0 to 4.0 nm is activated carbon having an average pore diameter of 2.0 to 4.0 nm.

ところで、活性炭の細孔径が1.0nm 以下である場合には、H2やCH4 等の可燃性物質やO2等の支燃性物質が多く吸着されるので、活性炭の発火危険性が高まる可能性がある。これに対して、前記平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭の場合には、細孔径の小さな細孔が少ないので、H2やCH4 等の可燃性物質やO2等の支燃性物質の吸着量が少なく、このため、活性炭の発火危険性が少なくなり、活性炭の取扱いが容易になるという効果がある。 By the way, when the pore diameter of activated carbon is 1.0 nm or less, flammable substances such as H 2 and CH 4 and flammable substances such as O 2 are adsorbed, which may increase the ignition risk of activated carbon. There is sex. On the other hand, in the case of activated carbon having pores with an average pore diameter of 2.0 to 4.0 nm, there are few pores with small pore diameters, so that a combustible substance such as H 2 or CH 4 or O 2 is supported. The adsorbed amount of the flammable substance is small, and therefore, there is an effect that the ignition risk of the activated carbon is reduced and the activated carbon is easily handled.

このような活性炭の発火危険性を少なくするためには、活性炭の1.0nm 以下の細孔の容積が0.2ml/g 以下であることが望ましい〔第3発明〕。   In order to reduce the ignition risk of such activated carbon, it is desirable that the volume of pores of 1.0 nm or less of the activated carbon is 0.2 ml / g or less [third invention].

因みに、1.Onm 以下の細孔が多い場合に発火危険性を高めるH2の吸着量が多くなるのを調べた例について、以下に示す。この例は、平均細孔径が同等で、且つ、1.Onm の細孔の容積が異なる活性炭を用いて、温度23℃、圧力1MPa の温度・圧力条件下でH2の吸着量を調べたものである。平均細孔径が2.13nmで、1.Onm 以下の細孔の容積が0.15ml/g の活性炭Aでは、H2の吸着量が0.18(mol-H2/kg- 活性炭)であった。これに対して、平均細孔径が2.06nmで、1.Onm 以下の細孔の容積が0.23ml/g の活性炭Bでは、H2の吸着量が0.33(mol-H2/kg- 活性炭)であり、この活性炭Bの方が前記活性炭AよりもH2の吸着量が多い。なお、mol-H2/kg- 活性炭は、活性炭1kg当たりのH2の吸着量(mol ) である。 Incidentally, an example in which the amount of adsorption of H 2 that increases the risk of ignition increases when there are many pores of 1.Onm or less is shown below. In this example, the adsorption amount of H 2 was investigated under the temperature and pressure conditions of 23 ° C and 1MPa using activated carbon with the same average pore diameter and different 1.Onm pore volume. It is. With activated carbon A having an average pore diameter of 2.13 nm and a volume of pores of 1.Onm or less of 0.15 ml / g, the adsorption amount of H 2 was 0.18 (mol-H 2 / kg-activated carbon). In contrast, activated carbon B with an average pore diameter of 2.06 nm and a pore volume of 1.Onm or less of 0.23 ml / g has an H 2 adsorption of 0.33 (mol-H 2 / kg-activated carbon). Yes, this activated carbon B has a larger amount of adsorption of H 2 than activated carbon A. In addition, mol-H 2 / kg-activated carbon is the adsorption amount (mol) of H 2 per 1 kg of activated carbon.

前述の平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭(以下、第2発明に係る活性炭ともいう)について、その吸着性能に及ぼす相対湿度の影響を調べた。その結果、ベンゼンは相対湿度が40%程度になると顕著な影響が現れるのに対して、ジメチルシロキサンに対しては相対湿度が90%までは影響が小さいことが分かった。ジメチルシロキサンは疎水性が高い物質であり、同様に疎水性の高い活性炭との親和性が高いと考えられる。湿度が高くなると径の小さい細孔から水が凝縮するため、細孔径が大きい前記活性炭(第2発明に係る活性炭)は水の吸着の影響を受けにくいことが推定される。   Regarding the activated carbon having pores with an average pore diameter of 2.0 to 4.0 nm (hereinafter also referred to as activated carbon according to the second invention), the influence of relative humidity on the adsorption performance was examined. As a result, it was found that benzene had a significant effect when the relative humidity was about 40%, whereas dimethylsiloxane had a small effect when the relative humidity was 90%. Dimethylsiloxane is a highly hydrophobic substance, and is considered to have a high affinity with activated carbon having a high hydrophobicity. It is estimated that the activated carbon having a large pore diameter (activated carbon according to the second invention) is not easily affected by water adsorption because water condenses from pores having a small diameter when the humidity increases.

このように相対湿度の影響を受けにくい活性炭を用いることにより、原ガスを2℃以上加温するだけで十分な除去性能を発揮できる。   By using activated carbon that is not easily affected by relative humidity in this way, sufficient removal performance can be exhibited only by heating the raw gas at 2 ° C. or higher.

本発明において、ジメチルシロキサンを含有する原ガスとしては、その種類は特には限定されず、例えば、嫌気性発酵により有機系廃棄物から発生するメタン含有ガスを挙げることができる〔第4発明〕。   In the present invention, the raw gas containing dimethylsiloxane is not particularly limited, and examples thereof include methane-containing gas generated from organic waste by anaerobic fermentation [fourth invention].

本発明に係るガス精製装置は、ジメチルシロキサンを含有する原ガスの温度を測定する検知部と、該検知部で測定された温度に基づいて前記原ガスを加熱する予熱部と、活性炭が充填された吸着部とを備え、前記予熱部で加熱された原ガスを前記吸着部に導入して該原ガスからジメチルシロキサンを除去することを特徴とするガス精製装置としている〔第5発明〕。このガス精製装置によれば、上記検知部において原ガス(ジメチルシロキサン含有)温度を測定し、上記予熱部において前記測定された温度から2℃以上高く、且つ、50℃以下の温度になるように前記原ガスを加熱した後、上記吸着部に導入して、前記原ガスからジメチルシロキサンを除去することができる。即ち、本発明に係るガス精製方法を遂行することができ、このガス精製方法によれば、原ガス(ジメチルシロキサン含有)からジメチルシロキサンを簡便に長期間にわたって除去し得る。つまり、原ガス(ジメチルシロキサン含有)からジメチルシロキサンを簡便に長期間にわたって除去し得るガス精製方法を行うことができる。ひいては、ジメチルシロキサンを簡便に長期間にわたって除去し得る。   A gas purification apparatus according to the present invention is filled with a detection unit that measures the temperature of a raw gas containing dimethylsiloxane, a preheating unit that heats the raw gas based on the temperature measured by the detection unit, and activated carbon. The gas purifier is characterized in that the raw gas heated in the preheating part is introduced into the adsorption part to remove dimethylsiloxane from the raw gas [fifth invention]. According to this gas purification apparatus, the temperature of the raw gas (containing dimethylsiloxane) is measured at the detection unit, and the temperature is 2 ° C. or higher and 50 ° C. or lower from the measured temperature at the preheating unit. After heating the raw gas, it can be introduced into the adsorption section to remove dimethylsiloxane from the raw gas. That is, the gas purification method according to the present invention can be performed, and according to this gas purification method, dimethylsiloxane can be easily removed from the raw gas (containing dimethylsiloxane) over a long period of time. That is, a gas purification method that can easily remove dimethylsiloxane from raw gas (containing dimethylsiloxane) over a long period of time can be performed. As a result, dimethylsiloxane can be easily removed over a long period of time.

このとき、活性炭として平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭(第2発明に係る活性炭)を用いると、吸着性能と耐久性(ジメチルシロキサンの除去可能時間)とをより高い水準で優れたものとすることができ、より確実に(高い水準で)ジメチルシロキサンを長期間にわたって除去し得る。   At this time, if activated carbon having an average pore diameter of 2.0 to 4.0 nm (activated carbon according to the second invention) is used as activated carbon, the adsorption performance and durability (removable time of dimethylsiloxane) are excellent at a higher level. Dimethylsiloxane can be removed more reliably (at a high level) over a longer period of time.

本発明において、活性炭の種類は特に限定されるものではなく、例えば椰子殻系や石炭系の何れであってもよい。また、活性炭の形状や成形方法についても特に限定されるものではなく、ペレット状、粒状晶、破砕晶、押しだし成形品の何れであっても良く、その使用目的等に応じて適宜選択すれば良いものである。なお、第2発明に係る活性炭についても上記と同様であるが、この場合には細孔の平均径(平均細孔径)が2.0 〜4.0nm であることが必要である。   In the present invention, the type of activated carbon is not particularly limited, and may be, for example, coconut shell type or coal type. Also, the shape and molding method of the activated carbon are not particularly limited, and any of pellets, granular crystals, crushed crystals, and extruded products may be used, and may be appropriately selected depending on the purpose of use. Is. The activated carbon according to the second invention is the same as described above. In this case, the average pore diameter (average pore diameter) needs to be 2.0 to 4.0 nm.

本発明において、原ガスを加熱した後、活性炭が充填された吸着部に導入するに際し、導入する原ガスの風量は、特に制約を受けるものではなく、その使用目的に応じて適宜選択すれば良いものである。   In the present invention, when the raw gas is heated and then introduced into the adsorption section filled with activated carbon, the flow rate of the raw gas to be introduced is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose of use. Is.

本発明によれば、ジメチルシロキサンの除去処理によりジメチルシロキサンを低濃度にしたメタン含有ガスを得ることができる。このようにして得られるメタン含有ガスは、燃料として種々の方法で利用することができる。例えば、ガスエンジンやガスタービン等の内燃機関を長時間にわたって安定的に駆動して熱や電気を得ることも可能であり、また、ボンベに貯蔵して種々の用途、例えば自動車の燃料として活用することも可能である。つまり、得られるガス量や用途、地域事情などを勘案して、適宜に最適な利用形態を選択すればよい。さらに、メタン含有ガスは非化石燃料系エネルギー、いわゆるバイオマスエネルギーであり、その燃料利用はCO2 の排出がないと見なされるため、循環型社会のエネルギー源として好ましい利用形態である。 According to the present invention, a methane-containing gas having a low concentration of dimethylsiloxane can be obtained by dimethylsiloxane removal treatment. The methane-containing gas thus obtained can be used as a fuel by various methods. For example, an internal combustion engine such as a gas engine or a gas turbine can be stably driven over a long period of time to obtain heat and electricity, and can be stored in a cylinder to be used as a fuel for various applications such as automobiles. It is also possible. In other words, an optimal usage form may be selected as appropriate in consideration of the amount of gas obtained, usage, regional conditions, and the like. Furthermore, methane-containing gas is non-fossil fuel-based energy, so-called biomass energy, and its use of fuel is considered to be free of CO 2 , so it is a preferred form of use as an energy source for a recycling society.

本発明の実施例について、以下説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。   Examples of the present invention will be described below. The present invention is not limited to this embodiment, and can be implemented with appropriate modifications within a range that can be adapted to the gist of the present invention, all of which are within the technical scope of the present invention. include.

〔実施例1〕
平均細孔径が相違する細孔を有する数種の活性炭に対して、ジメチルシロキサン含有ガスを供給して、平均細孔径とジメチルシロキサンの除去性能との関係を調べた。より詳細には、以下のような試験をした。
[Example 1]
Dimethylsiloxane-containing gas was supplied to several types of activated carbons having pores with different average pore sizes, and the relationship between the average pore size and the removal performance of dimethylsiloxane was investigated. More specifically, the following tests were conducted.

活性炭として、平均細孔径が1.67nmから4.05nmの細孔を有する活性炭を用いた。これら活性炭は、何れも1/8インチ径の押し出し成形ペレットで、それぞれの比表面積は1000〜1200m/gであり、また、細孔の容積は0.50〜0.60ml/gであって、これら活性炭の間に大きな差異がないものである。なお、上記平均細孔径は、窒素ガス吸着法により測定した測定値を解析して求めたものである。   As the activated carbon, activated carbon having pores having an average pore diameter of 1.67 nm to 4.05 nm was used. These activated carbons are all 1/8 inch diameter extruded pellets, each having a specific surface area of 1000 to 1200 m / g and a pore volume of 0.50 to 0.60 ml / g. There is no big difference between them. In addition, the said average pore diameter is calculated | required by analyzing the measured value measured by the nitrogen gas adsorption method.

図2にジメチルシロキサン吸着試験装置の模式図を示す。図2において、付番の1は内径30mmの吸着管、2は高さ15cmの充填層である。この図2に示すように、内径30mmの吸着管1に、上記の活性炭をそれぞれ充填して、それぞれ高さ15cmの充填層2を形成する。そして、この充填層2に風量10.6ノルマルリットル/min で、ジメチルシロキサン含有ガスとして後述する組成に調整した模擬ガスG1 を供給した。この模擬ガスG1 の風量(10.6ノルマルリットル/min )は、空塔空間速度(SV)は6000/hに相当し、単位時間、単位活性炭体積当たりのガス供給量は、空塔空間速度(SV)が1800/hである従来例(非特許文献1記載の活性炭によるジメチルシロキサンの除去方法)の約3.3 倍である。 FIG. 2 shows a schematic diagram of a dimethylsiloxane adsorption test apparatus. In FIG. 2, reference numeral 1 is an adsorption tube having an inner diameter of 30 mm, and 2 is a packed bed having a height of 15 cm. As shown in FIG. 2, the above-mentioned activated carbon is filled in the adsorption tube 1 having an inner diameter of 30 mm to form a packed bed 2 having a height of 15 cm. Then, in the filling layer 2 airflow 10.6 normal liters / min, and supplying the simulated gas G 1 was adjusted to the composition described below as dimethyl siloxane-containing gas. The air volume (10.6 normal liters / min) of the simulated gas G 1 corresponds to a superficial space velocity (SV) of 6000 / h, and the gas supply rate per unit time and unit activated carbon volume is superficial space velocity (SV ) Is 1800 / h, which is about 3.3 times that of the conventional example (method for removing dimethylsiloxane by activated carbon described in Non-Patent Document 1).

上記充填層2に供給した模擬ガスG1 は、ジメチルシロキサン4量体(D4):250mg /Nm3 、5量体(D5):250mg /Nm3 に相当する量の各ジメチルシロキサンを気化させ、この気化させたジメチルシロキサンを、温度30℃、相対湿度80%となるように、窒素ガスを混合して調整した組成になるものである。即ち、上記気化させたジメチルシロキサンに窒素ガスを混合して、混合後のガスの温度が30℃、相対湿度が80%となるようにしたものである。なお、上記模擬ガスG1 に含まれているジメチルシロキサンの濃度は、前記従来例で用いられたジメチルシロキサン含有ガスに含まれているジメチルシロキサンの濃度の約6倍である。なお、前記ジメチルシロキサン4量体(D4)の分子構造は、図3に示すように、ジメチルシロキサン単位構造が4つ結合した構造になるものである。 The simulation gas G 1 supplied to the packed bed 2 vaporizes each dimethylsiloxane in an amount corresponding to dimethylsiloxane tetramer (D4): 250 mg / Nm 3 , pentamer (D5): 250 mg / Nm 3 , This vaporized dimethylsiloxane has a composition prepared by mixing nitrogen gas so that the temperature is 30 ° C. and the relative humidity is 80%. That is, nitrogen gas is mixed with the vaporized dimethylsiloxane so that the temperature of the mixed gas is 30 ° C. and the relative humidity is 80%. The concentration of dimethyl siloxane, which is included in the simulated gas G 1 is about 6 times the concentration of dimethyl siloxane contained in dimethylsiloxane-containing gas used in the prior art. The dimethylsiloxane tetramer (D4) has a molecular structure in which four dimethylsiloxane unit structures are bonded as shown in FIG.

本実施例における試験条件は、上記のように、単位時間、単位活性炭体積当たりのガス供給量が前記従来例の約3.3 倍であり、ジメチルシロキサンの濃度が約6倍である。これらを単純に乗じると、前記従来例の約20倍厳しい条件下における活性炭の評価であるといえる。   As described above, the test conditions in this example are that the gas supply amount per unit time and unit activated carbon volume is about 3.3 times that of the conventional example, and the concentration of dimethylsiloxane is about 6 times. When these are simply multiplied, it can be said that the evaluation of activated carbon is about 20 times more severe than the conventional example.

それぞれの活性炭によるジメチルシロキサンの除去性能は、活性炭出口におけるD4、D5濃度を1時間毎に、ガスクロマトグラフで定量することによって調べた。模擬ガスG1 供給開始直後は何れの活性炭の場合にあっても、活性炭出口から流出するガスからジメチルシロキサンを検出することができなかった。 The removal performance of dimethylsiloxane by each activated carbon was examined by quantifying the concentrations of D4 and D5 at the outlet of the activated carbon every hour with a gas chromatograph. Immediately after the simulation gas G 1 was supplied, dimethylsiloxane could not be detected from the gas flowing out from the activated carbon outlet in any activated carbon.

上記試験の結果を表1〜2に示す。即ち、それぞれの活性炭が有する細孔の平均細孔径と上記試験条件においてジメチルシロキサン除去率が90%に低下した時間を表1に示す。また、活性炭として表1に示すNo.2の活性炭(平均細孔径2.09nm)を用いた場合の処理時間に対するジメチルシロキサン除去率の変化(処理時間と除去率の関係)を表2に示す。なお、ジメチルシロキサンの除去率は、下記の算式によって計算したものである。   The result of the said test is shown to Tables 1-2. That is, Table 1 shows the average pore diameter of the pores of each activated carbon and the time when the dimethylsiloxane removal rate was reduced to 90% under the above test conditions. Table 2 shows changes in the dimethylsiloxane removal rate with respect to the treatment time (relationship between the treatment time and the removal rate) when No. 2 activated carbon (average pore diameter 2.09 nm) shown in Table 1 is used as the activated carbon. In addition, the removal rate of dimethylsiloxane is calculated by the following formula.

ジメチルシロキサンの除去率(%)=〔1−(出口ガス中のD4、D5濃度の和)/(供給したD4、D5濃度の和)〕×100   Dimethylsiloxane removal rate (%) = [1- (sum of D4 and D5 concentrations in outlet gas) / (sum of supplied D4 and D5 concentrations)] × 100

表1からわかるように、平均細孔径が2.09〜3.73nmの細孔を有する活性炭(No.2〜6 )の場合、何れも、平均細孔径が1.67nm、4.05nmの細孔を有する活性炭(No.1、No.7)の場合に比較して、ジメチルシキロサンの除去率が90%に低下するまでにより長時間を要している。また、表2からわかるように、27時間まで100 %のジメチルシキロサンが除去されている。なお、この表2の結果は、活性炭としてNo.2の活性炭を用いた場合のものであるが、No.3〜6 の活性炭を用いた場合もNo.2の活性炭を用いた場合と同様の傾向を示す。従って、特にNo.2〜6 の活性炭の耐久性(ジメチルシロキサンの除去可能時間)が極めて優れており、これより、特に第2発明に係る活性炭(平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭)は耐久性(ジメチルシロキサンの除去可能時間)が極めて優れていることがよくわかる。   As can be seen from Table 1, in the case of activated carbon (No. 2 to 6) having pores with an average pore diameter of 2.09 to 3.73 nm, activated carbon having pores with average pore diameters of 1.67 nm and 4.05 nm ( Compared to the cases of No.1 and No.7), it takes a longer time until the removal rate of dimethyl siloxane is reduced to 90%. Also, as can be seen from Table 2, 100% dimethylcyclosan has been removed up to 27 hours. In addition, although the result of this Table 2 is a thing at the time of using No. 2 activated carbon as activated carbon, when using No. 3-6 activated carbon, it is the same as the case where No. 2 activated carbon is used. Show the trend. Accordingly, the durability of the activated carbons No. 2 to 6 (particularly the dimethylsiloxane removal time) is extremely excellent, and in particular, the activated carbon according to the second invention (having pores with an average pore diameter of 2.0 to 4.0 nm) It can be clearly seen that the activated carbon is extremely excellent in durability (time for removing dimethylsiloxane).

なお、表1に示すようにNo.2〜6 の活性炭はジメチルシキロサンの除去率が90%に低下するまでの時間が29〜44時間であるが、これは前記従来例のガス供給量およびジメチルシロキサンの濃度条件に換算すると、580 〜880 時間に相当し、前記従来例の550 時間を上回っている。   As shown in Table 1, the activated carbons of Nos. 2 to 6 have a period of 29 to 44 hours until the removal rate of dimethyl siloxane is reduced to 90%. When converted into the concentration conditions of dimethylsiloxane and dimethylsiloxane, it corresponds to 580 to 880 hours, which exceeds 550 hours of the conventional example.

上記試験においては原ガス(ジメチルシロキサン含有)として模擬ガスG1 を用いた。この模擬ガスG1 は、前述のように、気化させたジメチルシロキサンに窒素ガスを混合して、温度30℃、相対湿度80%となるようにしたものである。この模擬ガスG1 は、後述する表3からもわかるように、相対湿度がほぼ100 %の原ガス(温度T1)をその温度から2〜3℃高い温度(即ち、T1+2〜T1+3℃)、且つ、50℃以下の温度になるように前記原ガスを加熱したものに相当する。従って、いずれの試験の場合も本発明の実施例に相当する。 In the above test, the simulated gas G 1 was used as the raw gas (containing dimethylsiloxane). As described above, the simulation gas G 1 is obtained by mixing vaporized dimethylsiloxane with nitrogen gas so that the temperature is 30 ° C. and the relative humidity is 80%. As can be seen from Table 3 to be described later, this simulated gas G 1 is obtained by raising the raw gas (temperature T 1 ) having a relative humidity of approximately 100% to a temperature 2 to 3 ° C. higher than that temperature (ie, T 1 +2 to T 1 +3 [deg.] C.) and the raw gas is heated to a temperature of 50 [deg.] C. or lower. Therefore, any test corresponds to an example of the present invention.

これに対し、原ガス(ジメチルシロキサン含有)として相対湿度がほぼ100 %のものを相対湿度を調整せずに用いた場合には、耐久性(ジメチルシロキサンの除去可能時間)が低下する。即ち、このような場合に比較して、上記の本発明の実施例の場合には、耐久性が優れている。   On the other hand, when a source gas (containing dimethylsiloxane) having a relative humidity of approximately 100% is used without adjusting the relative humidity, durability (time for removing dimethylsiloxane) decreases. That is, compared with such a case, in the case of the above-mentioned embodiment of the present invention, durability is excellent.

〔実施例2〕
活性炭として、表1に示したNo.2と同様の活性炭(平均細孔径2.09nm)を用いた。原ガス(ジメチルシロキサン含有)として、温度40℃、相対湿度100 %の模擬ガスG2 を用いた。そして、この模擬ガスG2 を41〜50℃に加熱した後、実施例1の場合と同様の充填層2(ただし、活性炭は表1に示したNo.2と同様の活性炭)に同様の条件で供給し、同様の試験を行い、ジメチルシロキサン除去率が90%に低下する時間を調べた。また、上記模擬ガスG2 を加熱せずに(40℃の状態で)充填層2に供給し、同様の試験を行った。なお、上記模擬ガスG2 の加熱に際し、42〜50℃に加熱する場合は本発明に係る原ガスの加熱温度を充たすことになり、本発明の実施例に相当する。
[Example 2]
As the activated carbon, the same activated carbon (average pore diameter 2.09 nm) as No. 2 shown in Table 1 was used. As the raw gas (containing dimethylsiloxane), a simulated gas G 2 having a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 100% was used. Then, this was heated simulated gas G 2 to 41 to 50 ° C., if a similar filling layer 2 Example 1 (however, activated carbon like activated carbon and No.2 shown in Table 1) Similar conditions The same test was conducted to examine the time for the dimethylsiloxane removal rate to drop to 90%. Further, the simulated gas G 2 without heating (in the state of 40 ° C.) is supplied to the packed bed 2, the same test was carried out. Incidentally, upon heating of the simulated gas G 2, when heated to 42-50 ° C. will be to meet the heating temperature of the raw gas of the invention, corresponding to Example of the present invention.

上記試験の結果を表3に示す。絶対湿度が同じであるので(水蒸気圧7.4kPa)、温度が上昇するにつれて相対湿度は低下する。模擬ガスG2 (温度40℃、相対湿度100 %)を加熱せずに(40℃の状態で)充填層2に供給した場合は、ジメチルシロキサン除去率が90%に低下する時間は9hであり、最も短い。模擬ガスG2 を41℃に加熱して元の温度よりも1℃高い温度にした後、充填層2に供給した場合は、そのガスの相対湿度は95%であり、ジメチルシキロサンの除去率が90%に低下するまでの時間は14hであって短かい。 The results of the above test are shown in Table 3. Since the absolute humidity is the same (water vapor pressure 7.4 kPa), the relative humidity decreases as the temperature increases. When the simulated gas G 2 (temperature 40 ° C., relative humidity 100%) is supplied to the packed bed 2 without heating (at 40 ° C.), the time for the dimethylsiloxane removal rate to drop to 90% is 9 h. The shortest. When the simulated gas G 2 is heated to 41 ° C. and heated to 1 ° C. higher than the original temperature and then supplied to the packed bed 2, the relative humidity of the gas is 95%, and the removal of dimethyl cyclosan The time until the rate drops to 90% is 14h, which is short.

これに対し、模擬ガスG2 を42℃に加熱して元の温度よりも2℃高い温度にした場合、そのガスの相対湿度は90%となり、これを充填層2に供給した場合は、ジメチルシキロサンの除去率が90%に低下するまでの時間は30hとなり、大幅に長くなる。更に、模擬ガスG2 の加熱温度が高くなると、ガスの相対湿度は低くなり、ジメチルシキロサンの除去率が90%に低下するまでの時間が長くなる。ただし、表3の結果の場合、模擬ガスG2 の加熱温度が45℃〜50℃の間においては、ジメチルシキロサンの除去率が90%に低下するまでの時間はほぼ同等である。 On the other hand, when the simulated gas G 2 is heated to 42 ° C. to a temperature 2 ° C. higher than the original temperature, the relative humidity of the gas becomes 90%. The time until the removal rate of sikylosan drops to 90% is 30 hours, which is significantly longer. Further, when the heating temperature of the simulated gas G 2 is increased, the relative humidity of the gas is decreased, and the time until the dimethyl siloxane removal rate is reduced to 90% is increased. However, in the case of the results in Table 3, when the heating temperature of the simulated gas G 2 is between 45 ° C. and 50 ° C., the time until the removal rate of dimethyl siloxane is reduced to 90% is almost the same.

上記実施例2においては、活性炭として、表1に示したNo.2と同様の活性炭(平均細孔径2.09nm)を用いたが、これに代えて他の活性炭、例えば表1に示したNo.3〜6 と同様の活性炭(平均細孔径2.45〜3.73nm)や、No.7と同様の活性炭(平均細孔径4.05nm)、No.1と同様の活性炭(平均細孔径1.67nm)を用いた場合も、上記実施例2の場合と同様の傾向の結果が得られる。即ち、模擬ガスG2 を42℃〜50℃に加熱して元の温度よりも2℃〜10℃高い温度にした後、充填層2に供給した場合は、ジメチルシキロサンの除去率が90%に低下するまでの時間は大幅に長くなる。ただし、ジメチルシキロサンの除去率が90%に低下するまでの時間の絶対値(h)は、模擬ガスG2 の加熱温度が同一という条件下においても、用いる活性炭の平均細孔径によって異なる。 In Example 2 above, activated carbon similar to No. 2 shown in Table 1 (average pore diameter 2.09 nm) was used as the activated carbon, but instead of this, other activated carbon such as No. 1 shown in Table 1 was used. Activated carbon (average pore size 2.45 to 3.73 nm) similar to 3-6, activated carbon similar to No. 7 (average pore size 4.05 nm), activated carbon similar to No. 1 (average pore size 1.67 nm) In this case, the same tendency result as in the case of Example 2 is obtained. That is, when the simulated gas G 2 is heated to 42 ° C. to 50 ° C. to 2 ° C. to 10 ° C. higher than the original temperature and then supplied to the packed bed 2, the removal rate of dimethyl cyclosan is 90 The time to drop to% is significantly longer. However, the absolute value (h) of the time until the removal rate of dimethylcyclosan is reduced to 90% varies depending on the average pore diameter of the used activated carbon even under the condition that the heating temperature of the simulated gas G 2 is the same.

なお、上記実施例1〜2においては、装置として内径30mmの吸着管に活性炭を充填した試験装置を用いたが、吸着管を実用規模の吸着塔を用いる場合であっても、上記実施例1〜2の場合と同等の効果を得ることが可能である。   In Examples 1 and 2, a test apparatus in which activated carbon was packed in an adsorption tube having an inner diameter of 30 mm was used as the apparatus. However, even in the case where a practical-scale adsorption tower is used as the adsorption tube, Example 1 is used. It is possible to obtain the same effect as in the case of ~ 2.

本発明に係るガス精製方法は、ジメチルシロキサンを含有する原ガスからジメチルシロキサンを簡便に長期間にわたって除去し得るので、生ごみや下水汚泥等の有機系廃棄物を嫌気性発酵させた際に発生するメタン含有ガス等からジメチルシロキサンが除去されたガスをガスエンジンの発電用燃料等として利用する際のジメチルシロキサン除去方法として好適に用いることができる。また、本発明に係るガス精製装置は、上記のようなジメチルシロキサン除去方法を遂行するための装置として好適に用いることができる。   Since the gas purification method according to the present invention can easily remove dimethylsiloxane from raw gas containing dimethylsiloxane over a long period of time, it is generated when anaerobic fermentation of organic waste such as garbage and sewage sludge It can be suitably used as a method for removing dimethylsiloxane when a gas from which dimethylsiloxane has been removed from a methane-containing gas or the like used as a fuel for power generation of a gas engine or the like. In addition, the gas purification apparatus according to the present invention can be suitably used as an apparatus for performing the dimethylsiloxane removal method as described above.

活性炭の20℃における水の吸着等温線を示す図であって、活性炭による吸着処理対象のガスの相対湿度と活性炭への水分吸着量との関係を示す図である。It is a figure which shows the adsorption isotherm of water at 20 degreeC of activated carbon, Comprising: It is a figure which shows the relationship between the relative humidity of the gas of the adsorption processing object by activated carbon, and the moisture adsorption amount to activated carbon. 実施例に係るジメチルシロキサン吸着試験に用いた装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the apparatus used for the dimethylsiloxane adsorption test based on an Example. ジメチルシロキサン4量体(D4)の分子構造を示す図である。It is a figure which shows the molecular structure of a dimethylsiloxane tetramer (D4).

符号の説明Explanation of symbols

1--吸着管、2--活性炭の充填層。
1—Adsorption tube, 2—Packed bed of activated carbon.

Claims (5)

ジメチルシロキサンを含有する原ガスの温度を測定し、この測定された温度から2℃以上高く、且つ、50℃以下の温度になるように前記原ガスを加熱した後、活性炭が充填された吸着部に導入して、前記原ガスからジメチルシロキサンを除去することを特徴とするガス精製方法。   The temperature of the raw gas containing dimethylsiloxane is measured, and after heating the raw gas so that the temperature becomes 2 ° C. or higher and 50 ° C. or lower from the measured temperature, the adsorption section filled with activated carbon The gas purification method is characterized by introducing dimethylsiloxane from the raw gas. 前記活性炭として平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭を用いる請求項1記載のガス精製方法。   The gas purification method according to claim 1, wherein activated carbon having pores having an average pore diameter of 2.0 to 4.0 nm is used as the activated carbon. 前記活性炭の1.0nm 以下の細孔の容積が0.2ml/g 以下である請求項1または2記載のガス精製方法。   The gas purification method according to claim 1 or 2, wherein the volume of pores of 1.0 nm or less of the activated carbon is 0.2 ml / g or less. 前記原ガスが、嫌気性発酵により有機系廃棄物から発生するメタン含有ガスである請求項1〜4のいずれかに記載のガス精製方法。   The gas purification method according to any one of claims 1 to 4, wherein the raw gas is a methane-containing gas generated from organic waste by anaerobic fermentation. ジメチルシロキサンを含有する原ガスの温度を測定する検知部と、該検知部で測定された温度に基づいて前記原ガスを加熱する予熱部と、活性炭が充填された吸着部とを備え、前記予熱部で加熱された原ガスを前記吸着部に導入して該原ガスからジメチルシロキサンを除去することを特徴とするガス精製装置。   A detector that measures the temperature of the raw gas containing dimethylsiloxane; a preheater that heats the raw gas based on the temperature measured by the detector; and an adsorber that is filled with activated carbon. A gas refining apparatus, wherein the raw gas heated in the section is introduced into the adsorption section to remove dimethylsiloxane from the raw gas.
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