JP2011026144A

JP2011026144A - 燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭、熱量変動抑制方法及び熱量変動抑制システム

Info

Publication number: JP2011026144A
Application number: JP2009170640A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Urabe; 安彦浦辺; Susumu Nishio; 晋西尾; Takefumi Ishikura; 威文石倉; Nobuyuki Tani; 信幸谷; Yoshinobu Sakakibara; 吉延榊原
Original assignee: Cataler Corp; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Cataler Corp; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-02-10

Abstract

【課題】燃料ガス中の重質成分であるプロパンとブタンに起因して熱量が変動している燃料ガスの熱量上昇に係る問題を解決する。
【解決手段】燃料ガス中の重質炭化水素であるプロパン及びブタンを吸着することで燃料ガスの熱量変動を抑制するための活性炭であって、前記活性炭が２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔を持つ活性炭であることを特徴とする燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭、当該熱量変動抑制用活性炭を利用する燃料ガスの熱量変動抑制方法及び当該熱量変動抑制用活性炭を利用した熱量変動抑制システム。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭、燃料ガスの熱量変動抑制方法及び燃料ガスの熱量変動抑制システムに関する。

炭化水素系の燃料ガスとして天然ガスや都市ガスなどがある。このうち天然ガスは、メタンを主成分とするが、その産地等の如何により、特に石油系天然ガスや構造性天然ガスでは、メタンより重質のエタン、プロパン、ブタンなどが含まれている。その一例として、メタン＝９０．３８％（ｍｏｌ％、以下同じ）、エタン＝４．５５％、プロパン＝３．３１％、ｉ−ブタン＝０．７３％、ｎ−ブタン＝０．９４％、ｉ−ペンタン＝０．０３％、ｎ−ペンタン＝０．０１％、窒素等＝０．０５％と言う組成を有している。

天然ガスを例えば需要家に供給する場合、ガス導管が敷設されていない地域の大口需要家に対しては、小規模なガス送出拠点（以下、サテライト基地という）を設置してガス送出を行っている。サテライト基地には、その設置目的に対応して、ガス送出に必要なＬＮＧ（液化天然ガス）貯槽、ＬＮＧ気化器、その他防災設備等が設置されている。

図１はその態様を説明する図である。図１のとおり、港湾等のＬＮＧ受入基地からタンクローリー車等の輸送手段で輸送されたＬＮＧはサテライト基地のＬＮＧ貯槽に貯蔵され、ＬＮＧ貯槽に貯蔵されたＬＮＧは気化器で気化してガスエンジンその他、各種ガス燃焼機器に供給されて消費される。ここで、サテライト基地のＬＮＧ貯槽と港湾等にあるＬＮＧ受入基地の大規模のＬＮＧ貯槽とは規模、仕様が異なる。

サテライト基地のＬＮＧ貯槽は、受入基地の貯槽に比べて高圧の仕様で設計されており、一般的には、断熱外層にパーライト等の断熱材を充填し、これを常圧若しくは真空状態に保持する常温断熱の縦置円筒形の貯槽が使用されている。サテライト基地の当該ＬＮＧ貯槽には、加圧蒸発器が隣接配置され、これによりＬＮＧ貯槽の圧力を概ね０．３〜０．９ＭＰａＧの範囲で制御しており、ＬＮＧ受入基地の貯槽運転管理圧（１０ｋＰａＧ）に比べて圧力が高い。

ところで、サテライト基地のＬＮＧ貯槽に続き配置する気化器としては、エアフィン付き空温式の簡易な気化器が多用されている。エアフィン付き空温式気化器では、伝熱フィンを付けた複数の伝熱管が配置され、それぞれ上下のヘッダー管に連結され、ＬＮＧを伝熱管中の下部から通すことで伝熱管外周の空気により蒸発させる。その蒸発は伝熱フィンにより促進される。

しかし、そのようなエアフィン付き空温式気化器では、伝熱フィンへの着氷による温度低下により連続運転ができない。このため通常、必要能力に対して１５０％以上の気化器台数を確保するのが一般的である。気化器は、適切な運転時間と解氷時間を設定し、一定時間毎に複数の気化器を順次切り替える運転を行っている。しかし、気化器の起動時をはじめ定常運転時においても少なからず出ガス、つまり需要家への供給ガスの熱量変動、特に熱量上昇が生じる。また、空温式以外にも温風式、温水式等もあるが、いずれも熱量が変動することが確認されている。

すなわち、天然ガスには、主成分であるメタンのほかに、エタン、プロパン、ブタンなどの炭化水素ガスが含まれていることに起因して、気化器においては軽質のメタンやエタンが早めに蒸発するのに対して、重質のプロパンやブタンの蒸発が遅れ、その停止時にそれら重質成分が気化器の伝熱管内やその上流側の導管内に滞留し、その滞留重質成分に起因して起動時に高い熱量の供給ガスが一定時間発生する。

そのような熱量変動は各種燃焼機器、例えばガスエンジンなどで問題となる。このため、現状では、気化器の下流に大容量のクッションタンク（バッファタンク）を設けて熱量変動を緩和するなどの措置が採られている。

また、都市ガスは、天然ガスを原料とし、その発熱量や燃焼性を調整するために、エタン、プロパン、ブタンなどの重質炭化水素ガスを主成分とする液化石油ガスが添加されている。このため都市ガスについても、天然ガスと同様、都市ガスに含まれている重質成分のうち主にプロパン、ブタンが、気化器若しくはその上流の一部導管内に滞留することによって熱量上昇が引き起こされることに変りはない。

特許文献１には、平均細孔直径が２．０〜３．０ｎｍの活性炭を充填した吸着塔を設けた液化天然ガスの気化供給システムが記載されている。この活性炭によれば、プロパンとブタンとを、ペンタンやヘキサンの蓄積によるプロパンとブタンの吸着量の低下という問題を生じずに吸着できると説明されているが、これは、平均細孔直径と言うおおまかな性状、特性を指標とするもので、厳密な性状、特性を指標としたものではない。

特開２００５−２７３７５３号公報

本発明は、燃料ガス中の重質成分であるプロパンとブタンに起因して熱量が変動している燃料ガスの熱量上昇に係る以上の問題点を解決するための、燃料ガスの熱量変動を抑制するための活性炭すなわち熱量変動抑制用活性炭を提供し、また、当該熱量変動抑制用活性炭を利用する燃料ガスの熱量変動抑制方法及び当該熱量変動抑制用活性炭を利用した熱量変動抑制システムを提供することを目的とするものである。

本発明（１）は、燃料ガス中の重質炭化水素であるプロパン及びブタンを吸着することで燃料ガスの熱量変動を抑制するための活性炭であって、前記活性炭が２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔を持つ活性炭であることを特徴とする燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭である。

本発明（２）は、燃料ガス中の重質炭化水素であるプロパン及びブタンを吸着することで燃料ガスの熱量変動を抑制するための活性炭であって、前記活性炭が２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔容量が単位容積あたり０．１３ｃｍ³/ｃｍ³以上ある活性炭であることを特徴とする燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭である。

ここで、本明細書中「細孔容量」とは、活性炭を容器に充填した際の容器内の容積あたりの活性炭の細孔の容量を意味する。これを上記「活性炭が２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔容量が単位容積あたり０．１３ｃｍ³/ｃｍ³以上ある活性炭」を例にいえば、当該活性炭を容器内の全容積すなわちその全空間に充填したとき、単位容積１ｃｍ³の容積中に２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔が０．１３ｃｍ³を占めることを意味する。

本発明（３）は、燃料ガスの熱量変動抑制方法であって、燃料ガスを２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔を持つ活性炭を充填した容器に通して重質炭化水素であるプロパン及びブタンを吸着させることで燃料ガスの熱量変動を抑制し、安定した品質の燃料ガスとすることを特徴とする燃料ガスの熱量変動抑制方法である。

本発明（４）は、燃料ガスの熱量変動抑制方法であって、燃料ガスを２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔容量が単位容積あたり０．１３ｃｍ³/ｃｍ³以上ある活性炭を充填した容器に通して重質炭化水素であるプロパン及びブタンを吸着させることで燃料ガスの熱量変動を抑制し、安定した品質の燃料ガスとすることを特徴とする燃料ガスの熱量変動抑制方法である。

本発明（５）は、燃料ガスの熱量変動抑制システムであって、燃料ガスの供給流路に２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔を持つ活性炭を充填した容器を配置してなり、前記活性炭に燃料ガス中の重質炭化水素であるプロパン及びブタンを吸着させることで燃料ガスの熱量変動を抑制し、安定した品質の燃料ガスとするようにしてなることを特徴とする燃料ガスの熱量変動抑制システムである。

本発明（６）は、燃料ガスの熱量変動抑制システムであって、燃料ガスの供給流路に２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔容量が単位容積あたり０．１３ｃｍ³/ｃｍ³以上ある活性炭を充填した容器を配置してなり、前記活性炭に燃料ガス中の重質炭化水素であるプロパン及びブタンを吸着させることで燃料ガスの熱量変動を抑制し、安定した品質の燃料ガスとするようにしてなることを特徴とする燃料ガスの熱量変動抑制システムである。

本発明において対象とする燃料ガスとしては天然ガス、都市ガスなどが挙げられるが、好ましくは天然ガスを対象とすることができる。

本発明（１）〜（２）の燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭によれば、燃料ガスの流路に熱量変動抑制用活性炭を配置しておくだけで、プロパン及びブタンに起因する熱量を容易且つ確実に抑制することができる。また、本発明（３）〜（６）によれば、本発明（１）〜（２）の燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭を利用することにより、燃料ガスの熱量を抑制し、燃焼機器の起動渋滞、着火不良を防ぐことができ、例えばガスエンジンを用いるコージェネレーションシステムでの安定運転を図ることができる。

図１は、サテライト基地でのＬＮＧ貯槽、ＬＮＧ気化器等の設置態様を説明する図である。図２は、細孔分布に二山分布を持つ場合における、平均細孔径という指標を用いるときの的確性如何について説明する図である。図３は本発明の実験例で使用した実験系を示す図である。図４は熱量変動抑制試験の実施に使用した実験系を示す図である。図５は実測データからのΔＨの求め方を示す図である。図６は（１）のサンプル活性炭の細孔径に対する細孔容量の分布状態を示す図である。図７は（２）のサンプル活性炭の細孔径に対する細孔容量の分布状態を示す図である。図８は（３）のサンプル活性炭の細孔径に対する細孔容量の分布状態を示す図である。図９は（４）のサンプル活性炭の細孔径に対する細孔容量の分布状態を示す図である。図１０は（５）のサンプル活性炭の細孔径に対する細孔容量の分布状態を示す図である。図１１は（６）のサンプル活性炭の細孔径に対する細孔容量の分布状態を示す図である。図１２は（７）のサンプル活性炭の細孔径に対する細孔容量の分布状態を示す図である

例えばゼオライト結晶などのように、大きさの均一な細孔を持つ一部の固体を除いて、活性炭その他、殆どの多孔体はいろいろな大きさの細孔分布を持っている。細孔の大きさが分子を吸着する力に大きく影響するため、活性炭などの多孔体について、どの大きさの細孔がどの程度あるのかを知ることは非常に重要である。

一方、平均細孔径という指標も活性炭の性状を表現するのによく用いられる。平均細孔径は、おおまかな性状、特性を表現するのにはよいが、厳密な性状、特性を表現することはできない。上述のように、活性炭は様々な大きさの細孔を有しており、例えば図２に示すように、細孔分布に二山分布を持つ場合は、的確に細孔性状を表現することはできない（非特許文献１）。

Bimodal micropore size distribution in active carbons, Sh.Vartapetyan, A. M. Voloshchuk, N. A. Limonov, b and Yu. A. Romanov, Russian Chemical Bulletin, Volume 42, Number 3 （１９９３）

一般的な活性炭は、ミクロ孔（Micropore：細孔径＝２ｎｍ以下）と呼ばれる非常に小さな細孔を有しているが、この細孔はメタンなどの非常に小さい分子を吸着するのに適している。本発明における活性炭は、メソ孔（Mesopore：細孔径＝２〜５０ｎｍ）と呼ばれるやや大きめの細孔を多く有する活性炭のうち、２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔径（＝細孔幅）の孔を持つ活性炭であり、この細孔径の孔は重質成分であるプロパン及びブタンを強く吸着するものである。

本発明においては、そのように２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の孔を多く持つ活性炭の特徴を利用し、且つ、活性炭充填容器の容積あたりの熱量変動抑制効果を大きくすることを実現したものである。活性炭は、本発明で規定する特性を有するものであれば、鉱物性、植物性などの原材料の種類に限定されない。

以下、実験例を基に本発明を順次説明する。

各活性炭のサンプルは、原材料として無煙炭及びココナッツベースの材料を使用して調製した。原材料が無煙炭の場合、無煙炭を粉砕しバインダーを加えて成型して炭化した後、水蒸気雰囲気にて９００〜１０００℃で賦活し、整粒した。原材料がココナッツベースの材料の場合、ココナッツベースの材料を炭化した後、水蒸気雰囲気にて９００〜１０００℃で賦活し、整粒した。

〈熱量変動抑制試験〉
熱量変動抑制試験を実施した。本実験で使用した実験系を図３〜４に示している。図３〜４のとおり、活性炭充填容器１２（図４では吸着式タンクであるところの吸着式バッファータンク３に相当する）に熱量が変動している燃料ガス導入管１１を連結し、活性炭充填容器１２の出口側に導出管１３を連結する。活性炭充填容器１２の容器はその横断面円形の円筒状の容器であり、その容積は３０ｃｍ³である。活性炭の各サンプル毎に、それぞれ活性炭の各サンプルをその全容積を占めるように充填した。

供給ガスとしてＬＮＧ組成のガス（ＣＨ₄：９０．８％、Ｃ₂Ｈ₆：５．０％、Ｃ₃Ｈ₈：３．０％、ｉ−Ｃ₄Ｈ₁₀：０．６％、ｎ−Ｃ₄Ｈ₁₀：０．６％）を用い、増熱ガスとしてプロパン、ブタン混合組成のガスを用いた。供給ガス及び増熱ガスは、それぞれマスフローコントローラーＭＦＣ１、マスフローコントローラーＭＦＣ２により流入量を時間ごとに変化することができ、熱量変動を模擬したガスを流すことができる。

ある熱量及び流量のガスを、活性炭充填容器１２であるところの吸着式バッファータンク３すなわち吸着式タンク３へ供給し、タンク３から吐出したガスの熱量を熱量計で測定した。熱量計にはAdvantica社製のGasPTを用いた。

〈実測データからのΔＨの求め方〉
図５に実測データからのΔＨの求め方を示し、表１に容器容量、環境温度その他の実験条件を示している。サテライト現場で発生する熱量変動では、様々な重質ガスが間欠的に吐出して発生している。すなわち、サテライト現場ではＬＮＧ中に含まれるメタンに比較して重質な成分（プロパン、ブタン）が他の成分と一様には蒸発せず、間欠的に蒸発することがある。それを模擬するために、実験系への熱量変動の与え方としては、ベースとして上記と同じＬＮＧ組成のガス（ＣＨ₄：９０．８％、Ｃ₂Ｈ₆：５．０％、Ｃ₃Ｈ₈：３．０％、ｉ−Ｃ₄Ｈ₁₀：０．６％、ｎ−Ｃ₄Ｈ₁₀：０．６％）を２分間供給し、増熱ガスが１０％添加されたガスを１分間流すパターンを繰り返した。

変動抑制効果を定量的に評価するために、活性炭を充填した吸着式タンクで抑制した熱量変動が、供給した平均熱量でバランスが取れた時点での、最高熱量と最低熱量間の幅ΔＨを測定結果から求め、各条件で性能の比較を行なった。

便宜的に総合評価として、熱量変動幅が０〜１．５ＭＪ/ｍ³の場合を「３」、１．５〜３ＭＪ/ｍ³の場合を「２」、３〜４ＭＪ/ｍ³の場合を「１」、それ以上の場合を「０」とした。ここでは「３」が最も熱量変動抑制効果が高く、「０」が最も熱量変動抑制効果が低い。

熱量が変動しているガスとして、ガスの熱量を経時的に変動させるために、ＬＮＧ（ＣＨ₄＝９０．８％（ｍｏｌ％、以下同じ）、Ｃ₂Ｈ₆＝５．０％、Ｃ₃Ｈ₈＝３．０％、ｉ−Ｃ₄Ｈ₁₀＝０．６％、ｎ−Ｃ₄Ｈ₁₀＝０．６％）を２分間流し、その後１分間増熱ガスを添加する周期を繰り返した。このときの熱量変動は４４．５ＭＪ/ｍ³〜５１．０ＭＪ/ｍ³であり、変動幅で言えば６．５ＭＪ/ｍ³（５１．０−４４．５＝６．５ＭＪ/ｍ³）である。

熱量が変動している上記ガスを、活性炭の各サンプルを充填した吸着式タンク３に供給し、通過したガスの熱量の変動における最大と最小の熱量の差、すなわち熱量変動幅（＝最高熱量−最低熱量、以下同じ）を比較し、熱量変動抑制効果について実験した。この実験を原材料が異なる活性炭の各サンプル毎に行った。

表２に、活性炭の各サンプルの３０ｃｍ³あたりの充填量、充填密度、比表面積、単位重量あたりの２ｎｍ以下の細孔容量、単位重量あたりの２ｎｍ以上の細孔容量、単位容積あたりの２ｎｍ以上の細孔容量、全細孔容量（ｃｍ³/ｇ）、平均細孔径、等の特性、熱量変動幅、変動抑制効果の順位、相対的評価を示している。また、図６〜１２は、（１）〜（７）の各活性炭サンプルについて、実測値に基づく細孔径に対する細孔容量の分布状態を示している。なお、図６〜１２中、横軸は対数目盛である。

〈（１）サンプル１の活性炭〉
図６は、サンプル１の活性炭の、細孔径に対する細孔容量の分布状態である。図６のとおり、サンプル１の細孔容量はその殆どが０．８ｎｍ（８Å）以下の細孔径の孔で占められている。表２のとおり、充填量１７．９ｇ/３０ｃｍ³、充填密度０．６０ｇ/ｃｍ³、比表面積６７０ｍ²/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以下の細孔容量０．１６ｃｍ³/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以上の細孔容量０．０５ｃｍ³/ｇ、単位容積あたりの２ｎｍ以上の細孔容量０．０５ｃｍ³/ｃｍ³、全細孔容量０．２１ｃｍ³/ｇである。そして、熱量変動幅は４．４８ＭＪ/ｍ³であった。

〈（２）サンプル２の活性炭〉
図７は、サンプル２の活性炭の、細孔径に対する細孔容量の分布状態である。図７のとおり、細孔容量は０．５〜４ｎｍ（５〜４０Å）の広い範囲に分布している。サンプル２の活性炭は、表２のとおり、充填量５．４ｇ/３０ｃｍ³、充填密度０．１８ｇ/ｃｍ³、比表面積２０５０ｍ²/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以下の細孔容量０．６８ｃｍ³/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以上の細孔容量０．６６ｃｍ³/ｇ、単位容積あたりの２ｎｍ以上の細孔容量０．１２ｃｍ³/ｃｍ³、全細孔容量１．３５ｃｍ³/ｇである。そして、熱量変動幅は３．５４ＭＪ/ｍ³であった。

〈（３）サンプル３の活性炭〉
図８は、サンプル３の活性炭の、細孔径に対する細孔容量の分布状態である。図８のとおり、細孔容量は０．５〜２ｎｍ（５〜２０Å）の広い範囲に分布している。表２のとおり、充填量２０．２ｇ/３０ｃｍ³、充填密度０．６７ｇ/ｃｍ³、比表面積４３０ｍ²/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以下の細孔容量０．４７ｃｍ³/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以上の細孔容量０．０８ｃｍ³/ｇ、単位容積あたりの２ｎｍ以上の細孔容量０．０５ｃｍ³/ｃｍ³、全細孔容量０．５５ｃｍ³/ｇである。そして、熱量変動幅は３．５１ＭＪ/ｍ³であった。

〈（４）サンプル４の活性炭〉
図９は、サンプル４の活性炭の、細孔径に対する細孔容量の分布状態である。図９のとおり、細孔容量は０．５１〜２．１ｎｍ（５．１〜２１Å）の広い範囲に分布し、２．１〜４．１ｎｍ（２１〜４１Å）にも広い範囲に分布している。表２のとおり、充填量１４．８ｇ/３０ｃｍ³、充填密度０．４９ｇ/ｃｍ³、比表面積１０４０ｍ²/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以下の細孔容量０．６２ｃｍ³/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以上の細孔容量０．３１ｃｍ³/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以上の細孔容量０．１５ｃｍ³/ｃｍ³、全細孔容量０．９３ｃｍ³/ｇである。そして、熱量変動幅は２．１８ＭＪ/ｍ³であった。

〈（５）サンプル５の活性炭〉
図１０は、サンプル５の活性炭の、細孔径に対する細孔容量の分布状態である。図１０のとおり、細孔容量は０．５４〜２．１ｎｍ（５．４〜２１Å）の広い範囲に分布し、２．１〜４．１ｎｍ（２１〜４１Å）にも広い範囲に分布している。表２のとおり、充填量１０．８ｇ/３０ｃｍ³、充填密度０．３６ｇ/ｃｍ³、比表面積７９０ｍ²/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以下の細孔容量０．３５ｃｍ³/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以上の細孔容量０．４４ｃｍ³/ｇ、単位容積あたりの２ｎｍ以上の細孔容量０．１６ｃｍ³/ｃｍ³、全細孔容量０．７８ｃｍ³/ｇである。そして、熱量変動幅は１．７３ＭＪ/ｍ³であった。

〈（６）サンプル６の活性炭〉
図１１は、サンプル６の活性炭の、細孔径に対する細孔容量の分布状態である。図１１のとおり、細孔容量は０．５６〜２．１ｎｍ（５．６〜２１Å）の広い範囲に分布し、２．１〜４．１ｎｍ（２１〜４１Å）にも広い範囲に分布している。表２のとおり、充填量１１．１ｇ/３０ｃｍ³、充填密度０．３７ｇ/ｃｍ³、比表面積９００ｍ²/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以下の細孔容量０．２８ｃｍ³/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以上の細孔容量０．５７ｃｍ³/ｇ、単位容積あたりの２ｎｍ以上の細孔容量０．２１ｃｍ³/ｃｍ³、全細孔容量０．８６ｃｍ³/ｇである。そして、熱量変動幅は１．２２ＭＪ/ｍ³であった。

〈（７）サンプル７の活性炭〉
図１２は、サンプル７の活性炭の、細孔径に対する細孔容量の分布状態である。図１２のとおり、細孔容量は０．５６〜２．１ｎｍ（５．６〜２１Å）の広い範囲に分布し、２．１〜５ｎｍ（２１〜５０Å）にも広い範囲に分布している。表２のとおり、充填量１３ｇ/３０ｃｍ³、充填密度０．４３ｇ/ｃｍ³、比表面積１４００ｍ²/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以下の細孔容量０．４５ｃｍ³/ｇ、単位重量あたりの２ｎｍ以上の細孔容量０．３０ｃｍ³/ｇ、単位容積あたりの２ｎｍ以上の細孔容量０．１３ｃｍ³/ｃｍ³、全細孔容量０．７５ｃｍ³/ｇである。そして、熱量変動幅は０．７２ＭＪ/ｍ³であった。

以上サンプル１〜７の各活性炭を対比すると、熱量変動幅について、サンプル１〜３のグループの活性炭の熱量変動幅とサンプル４〜７のグループの活性炭の熱量変動幅との間で、その効果上截然と分かれており、２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔径を持つものであれば、熱量変動幅を有効に小さくできることを示している。

すなわち、
（１）サンプル１の活性炭は、図６のとおり２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔径の孔は有さず、熱量変動幅は４．４８ＭＪ/ｍ³と大きく、熱量変動抑制効果は小さい。
（２）サンプル２の活性炭は、図７のとおり２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔径の孔を有するが、２ｎｍ以下の細孔径の孔も有しており、熱量変動幅は３．５４Ｊ/ｍ³と大きく、熱量変動抑制効果は小さい。これは、容積（ｃｍ³）単位の２ｎｍ以下の細孔容量は０．６８ｃｍ³/ｃｍ³と大きいことによるものと解される。
（３）サンプル３の活性炭は、図８のとおり、２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔径の孔は少なく、熱量変動幅は３．５１ＭＪ/ｍ³と大きく、熱量変動抑制効果は小さい。

これに対して、
（４）サンプル４の活性炭は、図９のとおり２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔径の孔を有し、熱量変動幅は２．１８ＭＪ/ｍ³と小さく、熱量変動抑制効果は大きい。
（５）サンプル５の活性炭は、図１０のとおり２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔径の孔を有し、熱量変動幅は１．７３ＭＪ/ｍ³と小さく、熱量変動抑制効果は大きい。
（６）サンプル６の活性炭は、図１１のとおり２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔径の孔を有し、熱量変動幅は１．２２ＭＪ/ｍ³と小さく、熱量変動抑制効果は大きい。
（７）サンプル７の活性炭は、図１２のとおり２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔径の孔を有し、熱量変動幅は０．７２ＭＪ/ｍ³と小さく、熱量変動抑制効果は大きい。

サンプル４〜７の各活性炭は本発明に係る燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭に相当する活性炭であるが、平均細孔直径すなわち平均細孔径で言えば、表２のとおり、いずれも２ｎｍを下回っており、前述特許文献１で規定する平均細孔直径＝２．０〜３．０ｎｍなる条件から外れている。本発明の活性炭は、この点で特許文献１の活性炭とは異なるものである。

表２中「平均細孔径」の欄は、サンプル１〜７の各活性炭の平均細孔径を数値的に示したものである。表２のとおり、本発明に係る燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭に相当するサンプル４〜７の各サンプルの活性炭の平均細孔径についてみると、サンプル（４）で１．７９ｎｍ、サンプル（５）で１．９８ｎｍ、サンプル（６）で１．９１ｎｍ、サンプル（７）で１．０７ｎｍであり、いずれも２ｎｍ以下である。このように、本発明に係る燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭は、前掲特許文献１で有効とし使用する、平均細孔直径：２．０〜３．０ｎｍの活性炭とは異なることが明らかである。

図９〜１２からして、（４）〜（７）の各サンプルの活性炭が持つ燃料ガスの熱量変動抑制上有効な細孔径の下限は２ｎｍないし２．１ｎｍであり、同じく図９〜１２からして、（４）〜（７）の各サンプルの活性炭が持つ燃料ガスの熱量変動抑制上有効な細孔径の上限は４ｎｍないし４．１ｎｍである。この事実からすると、本発明に係る燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭の特性として、２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔を持つ活性炭、好ましくは２．１ｎｍ以上４ｎｍ以下の細孔を持つ活性炭であると規定することができる。

また、（１）〜（３）の各サンプルの活性炭における、単位容積あたりの２ｎｍ以上の細孔容量は小さく、（１）で０．０３ｃｍ³/ｃｍ³、（２）で０．１２ｃｍ³/ｃｍ³、（３）で０．０５ｃｍ³/ｃｍ³であるに過ぎない。これに対して、（４）〜（７）の各サンプルの活性炭においては、単位容積あたりの２ｎｍ以上の細孔容量が大きく、（４）で０．１５ｃｍ³/ｃｍ³、（５）で０．１６ｃｍ³/ｃｍ³、（６）で０．２１ｃｍ³/ｃｍ³、（７）で０．１３ｃｍ³/ｃｍ³の値を示している。

このように、単位容積あたりの２ｎｍ以上の細孔容量が０．１３ｃｍ³/ｃｍ³以上である点についても、本発明に係る燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭の特性として指標とすることができる。

以上の（１）〜（７）の各サンプルの活性炭について、熱量変動抑制効果、総合評価を表２に示している。熱量変動抑制効果については効果大から小への順位として（７）→（６）→（５）→（４）→（３）→（２）→（１）と判断することができる。また、熱量変動抑制効果に加え、充填密度、充填量、単位重量あたりの２ｎｍ以上の細孔容量、単位容積あたりの２ｎｍ以上の細孔容量、等を加味した総合評価としては（６）及び（７）が最も高く、（４）及び（５）がこれに準ずものと評価することができる。

本発明（５）〜（６）の燃料ガスの熱量変動抑制システムにおいては、燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭、すなわち燃料ガスの供給流路に２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔を持つ活性炭を充填した容器を配置する。容器は、図３に示すようなその横断面円形の円筒状の容器でもよく、その横断面多角形の筒状の容器でもよく、その他各種形状に構成することができる。それらの容器に熱量変動抑制用活性炭を、その容器内の全容積を占めるように充填する。

そして、そのように構成した熱量変動抑制用活性炭充填容器に被処理燃料ガスである熱量が変動している燃料ガスの導入管を連結し、その活性炭充填容器の出口側に導出管を連結することでシステムを構成する。その使用に際しては、熱量が変動している燃料ガスを、燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭を充填した容器に供給することにより、重質炭化水素であるプロパン及びブタンを熱量変動抑制用活性炭に吸着させることで燃料ガスの熱量変動を抑制し、安定した品質の燃料ガスとする。本発明（３）〜（４）の燃料ガスの熱量変動抑制方法についても同様である。

１供給ガス容器
２増熱ガス容器
３吸着式バッファータンク
４保圧弁
ＭＦＣ１、ＭＦＣ２マスフローコントローラー
ＭＸ混合器
Ｒ１、Ｒ２整圧器
Ｆ１、Ｆ２フィルター
Ｖ１〜Ｖ５絞り弁
１１熱量が変動しているガス（燃料ガス）導入管
１２活性炭充填容器
１３供給ガス導出管

Claims

燃料ガス中の重質炭化水素であるプロパン及びブタンを吸着することで燃料ガスの熱量変動を抑制するための活性炭であって、前記活性炭が２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔を持つ活性炭であることを特徴とする燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭。
燃料ガス中の重質炭化水素であるプロパン及びブタンを吸着することで燃料ガスの熱量変動を抑制するための活性炭であって、前記活性炭が２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔容量が単位容積あたり０．１３ｃｍ³/ｃｍ³以上ある活性炭であることを特徴とする燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭。
前記燃料ガスが天然ガスであることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料ガスの熱量変動抑制用活性炭。
燃料ガスの熱量変動抑制方法であって、燃料ガスを２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔を持つ活性炭を充填した容器に通して重質炭化水素であるプロパン及びブタンを吸着させることで燃料ガスの熱量変動を抑制し、安定した品質の燃料ガスとすることを特徴とする燃料ガスの熱量変動抑制方法。
燃料ガスの熱量変動抑制方法であって、燃料ガスを２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔容量が単位容積あたり０．１３ｃｍ³/ｃｍ³以上ある活性炭を充填した容器に通して重質炭化水素であるプロパン及びブタンを吸着させることで燃料ガスの熱量変動を抑制し、安定した品質の燃料ガスとすることを特徴とする燃料ガスの熱量変動抑制方法。
前記燃料ガスが天然ガスであることを特徴とする請求項４または５に記載の燃料ガスの熱量変動抑制方法。
燃料ガスの熱量変動抑制システムであって、燃料ガスの供給流路に２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔を持つ活性炭を充填した容器を配置してなり、前記活性炭に燃料ガス中の重質炭化水素であるプロパン及びブタンを吸着させることで燃料ガスの熱量変動を抑制し、安定した品質の燃料ガスとするようにしてなることを特徴とする燃料ガスの熱量変動抑制システム。
燃料ガスの熱量変動抑制システムであって、燃料ガスの供給流路に２ｎｍ以上４．１ｎｍ以下の細孔容量が単位容積あたり０．１３ｃｍ³/ｃｍ³以上ある活性炭を充填した容器を配置してなり、前記活性炭に燃料ガス中の重質炭化水素であるプロパン及びブタンを吸着させることで燃料ガスの熱量変動を抑制し、安定した品質の燃料ガスとするようにしてなることを特徴とする燃料ガスの熱量変動抑制システム。
前記燃料ガスが天然ガスであることを特徴とする請求項７または８に記載の燃料ガスの熱量変動抑制システム。