JP2011033636A - Device and method for analyzing siloxane in siloxane-containing gas - Google Patents

Device and method for analyzing siloxane in siloxane-containing gas Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for accurately and continuously analyzing siloxane concentration in biogas on the real time basis, and a method for analyzing siloxane using the device. <P>SOLUTION: An infrared siloxane analyzing device for analyzing siloxane concentration in the siloxane-containing biogas has an optical filter which passes only infrared rays of a wave number of 1,250-770 cm<SP>-1</SP>. A filter filled with an adsorbent for adsorbing siloxane is fixed in front of a sample gas introducing port, and a dehumidifier for keeping the water content in the biogas constant is fixed in front of the sample introducing port. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、生物学的処理に際して発生するシロキサン含有バイオガスをエネルギー源として有効に利用するための、バイオガス中のシロキサンの分析装置および分析方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and a method for analyzing siloxane in biogas for effectively using siloxane-containing biogas generated during biological treatment as an energy source.

下水処理場、食品工場、ビール製造工場、家畜の飼育場等で生じる有機性廃棄物を生物学的に処理すると、メタンの他、二酸化炭素、水分、硫化水素等を含むバイオガスが発生する。   Biological treatment of organic waste generated in sewage treatment plants, food factories, beer factories, livestock breeding plants, etc. generates biogas containing carbon dioxide, moisture, hydrogen sulfide, etc. in addition to methane.

近年、かかるバイオガスをエネルギー源として有効利用するために、例えば下水処理施設では、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し、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。   In recent years, in order to effectively use such biogas as an energy source, for example, in a sewage treatment facility, concentrated sewage is concentrated to obtain sludge containing various organic substances, which is anaerobically digested by the action of microorganisms, A method for obtaining electric power by using a combustible gas (digestion gas) mainly containing methane obtained in this process to a power generation facility such as a gas engine and a gas turbine is becoming mainstream.

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、カーワックス等の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。   However, as the penetration rate of sewage plants has improved and the lifestyle has changed, consumption of hair finishes such as shampoos and rinses and water repellents such as car wax has increased, and the siloxane compounds contained in these have increased. A large amount of water began to flow into sewage.

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。   Note that the siloxane compound refers to a compound having a chain or cyclic structure with a siloxane bond (Si—O—Si) as a basic skeleton. Examples of the chain compound include methoxytrimethylsilane, dimethoxydimethylsilane, hexamethyldisiloxane, octamethyltrisiloxane, decamethyltetrasiloxane, and dodecamethylpentasiloxane. Examples of the cyclic compound include hexamethylcyclohexane. Examples include trisiloxane (D3 form), octamethylcyclotetrasiloxane (D4 form), decamethylcyclopentasiloxane (D5 form), and dodecamethylcyclohexasiloxane (D6 form). In the compounds listed here, the functional group in the compound is composed of a methyl group, but a compound substituted with a hydrocarbon group similar to the methyl group or a compound substituted with fluorine, chlorine or the like instead of hydrogen is also available. There are also polypolymeric compounds which are included and which have a high molecular weight.

シロキサン化合物は、その多くは水に不溶であるために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する。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。 Most of the siloxane compounds are present in the sewage in the form of being adsorbed to sludge because they are insoluble in water, but volatilize to the digestion gas side in the subsequent digestion process. That is, the siloxane compound is present together with methane, which is a fuel gas for power generation, and flows into the gas engine at the subsequent stage. The siloxane compound that has flowed into the gas engine becomes silica (SiO 2 ) in the combustion chamber in the engine, and adheres to and deposits on the cylinder head and other components in the engine. As a result, the engine is worn out and deteriorated.

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。 Further, engine exhaust gas that has passed through a power generation facility such as a gas engine is introduced into a denitration catalyst tower for treatment, for example, for nitrogen oxide treatment, and silica (SiO 2 ) is contained in the exhaust gas. Further, powdered silica (SiO 2 ) in the exhaust gas is deposited on the surface of the catalyst. The powdery silica thus covers the surface of the catalyst, and a part of the silica penetrates into the inside of the catalyst, so that the catalyst activity is deteriorated and the desired nitrogen oxide removal cannot be achieved.

これらの問題を解決するためには、シロキサンの濃度を分析して適切に処理する必要があり、そのための分析方法としては、例えば、シロキサンを溶媒に一旦吸収させた後にガスクロマトグラフィーにより分析する方法が知られている(非特許文献1参照)。   In order to solve these problems, it is necessary to analyze the concentration of siloxane and appropriately treat it. As an analysis method therefor, for example, a method in which siloxane is once absorbed in a solvent and then analyzed by gas chromatography Is known (see Non-Patent Document 1).

しかしながら、このような分析方法は、サンプリングが煩雑であり、また現場にて連続的に分析することが困難であった。さらに、数時間の平均の値しか得ることができなかった。このような状況のために、シロキサン化合物を含有している未処理のバイオガス中のシロキサン濃度、または処理後のバイオガス中のシロキサン濃度を、現場で実質的に連続的に分析し、その結果に基づいてバイオガス精製装置の運転諸元(例えば、シロキサン吸着処理剤の交換時期)を特定することがなされていなかった。そのため、十分な吸着性能が残存しているにもかかわらず、シロキサン吸着処理剤を廃棄または再生処理に供してしまうという不具合や、逆に、既にシロキサン吸着処理剤が破過に十分達しているにもかかわらず、運転を継続してしまい、上述のガスエンジンの摩耗・劣化等の問題を引き起こしてしまうといった危険性があった。   However, such an analysis method has a complicated sampling and is difficult to continuously analyze in the field. Furthermore, only an average value of several hours could be obtained. Because of this situation, the siloxane concentration in the untreated biogas containing the siloxane compound or the siloxane concentration in the treated biogas is analyzed substantially continuously on site, and the result Based on the above, it has not been possible to specify the operating specifications of the biogas purification apparatus (for example, the replacement time of the siloxane adsorption treatment agent). Therefore, despite the fact that sufficient adsorption performance remains, the problem that the siloxane adsorption treatment agent is discarded or subjected to regeneration treatment, or conversely, the siloxane adsorption treatment agent has already sufficiently reached breakthrough. Nevertheless, there is a danger that the operation is continued, causing problems such as wear and deterioration of the gas engine described above.

第38回下水道研究発表会講演集,2001年,p.695−69738th Sewerage Research Presentation, 2001, p. 695-697

本発明の課題は、バイオガス中のシロキサン濃度を、リアルタイムに精度よく連続的に分析することのできる分析装置および該装置を用いたシロキサンの分析方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an analyzer capable of continuously analyzing the siloxane concentration in biogas with high accuracy in real time and a method for analyzing siloxane using the device.

本発明者は、鋭意検討した結果、特定波数の赤外線を通過させる光学フィルターを有する非分散型赤外線シロキサン分析装置に、シロキサンを吸着する吸着材を充填したフィルターおよびバイオガス中の水分量を一定量にする除湿機を試料ガス導入口の前に装着したことにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that a non-dispersed infrared siloxane analyzer having an optical filter that transmits infrared light of a specific wave number, a filter filled with an adsorbent that adsorbs siloxane, and a certain amount of water in biogas. It has been found that the above problem can be solved by mounting the dehumidifier in front of the sample gas inlet, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、下記に示すとおりのシロキサン含有ガス中のシロキサンの分析装置および分析方法を提供するものである。
項1 シロキサン含有バイオガス中のシロキサン濃度を分析する赤外線シロキサン分析装置であって、波数1250cm-1〜770cm-1の赤外線のみを通過させる光学フィルターを有し、シロキサンを吸着する吸着材を充填したフィルターを試料ガス導入口の前に装着するとともに、バイオガス中の水分量を一定量にする除湿機を試料ガス導入口の前に装着したことを特徴とする非分散型赤外線シロキサン分析装置。
項2 BaF2からなる光学フィルターにより波数770cm-1未満の赤外線を吸収することを特徴とする項1に記載の非分散型赤外線シロキサン分析装置。
項3 フィルターサイズ10μm以下の浮遊微粒子除去用ガスフィルターを試料ガス導入口の前に装着したことを特徴とする項1または2に記載の非分散型赤外線シロキサン分析装置。
項4 項1〜3のいずれかに記載の非分散型赤外線シロキサン分析装置を用いてシロキサン含有バイオガス中のシロキサン濃度を連続的にモニタリングすることを特徴とするシロキサンの分析方法。
That is, the present invention provides an analyzer and an analysis method for siloxane in a siloxane-containing gas as shown below.
Item 1 An infrared siloxane analyzer for analyzing a siloxane concentration in a siloxane-containing biogas, having an optical filter that passes only infrared rays having a wave number of 1250 cm −1 to 770 cm −1 , and filled with an adsorbent that adsorbs siloxane A non-dispersive infrared siloxane analyzer, wherein a filter is mounted in front of a sample gas inlet, and a dehumidifier for mounting a constant amount of water in the biogas is mounted in front of the sample gas inlet.
Item 2. The non-dispersive infrared siloxane analyzer according to Item 1, wherein infrared rays having a wave number of less than 770 cm -1 are absorbed by an optical filter made of BaF 2 .
Item 3. The non-dispersive infrared siloxane analyzer according to Item 1 or 2, wherein a gas filter for removing suspended particulates having a filter size of 10 μm or less is mounted in front of the sample gas inlet.
Item 4 A method for analyzing siloxane, wherein the siloxane concentration in the siloxane-containing biogas is continuously monitored using the non-dispersive infrared siloxane analyzer according to any one of Items 1 to 3.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

非分散型赤外線シロキサン分析装置の構成としては、例えば、図1に示すように、光源、チョッパー、試料セル、比較セル、光学フィルター、検出セル、アンプ、演算部および表示部よりなる。光源から放出された赤外線は、回転するチョッパーにより断続光となり、試料セルおよび比較セルを通過した後に、光学フィルターを経て検出セルに入る。試料セルを通過する赤外線が試料ガスによって吸収されると、検出セルに入射する赤外線に光量の差を生じる。検出セルによりその差を検知し、シロキサン濃度を測定する。   The configuration of the non-dispersive infrared siloxane analyzer includes, for example, a light source, a chopper, a sample cell, a comparison cell, an optical filter, a detection cell, an amplifier, a calculation unit, and a display unit as shown in FIG. Infrared light emitted from the light source becomes intermittent light by the rotating chopper, passes through the sample cell and the comparison cell, and then enters the detection cell through the optical filter. When the infrared rays that pass through the sample cell are absorbed by the sample gas, a difference in the amount of light occurs in the infrared rays that enter the detection cell. The difference is detected by the detection cell, and the siloxane concentration is measured.

比較セルに封入するガスとしては、測定波数に吸収を有しないガスであれば使用できる。好ましくは、窒素、空気、およびシロキサンが入っていないバイオガス等が使用できる。   As the gas sealed in the comparison cell, any gas that does not absorb the measurement wave number can be used. Preferably, nitrogen, air, biogas containing no siloxane, or the like can be used.

検出法としては、一般的に使用されている方式が適用できるが、特に検出セルに設けられた薄膜の振動により検出する方法が好ましい。薄膜の振動による検出セルは二部屋よりなり、その間が薄膜により仕切られている。それぞれの部屋に前記試料セルおよび比較セルを通過した赤外線が入射される。それぞれの部屋における赤外線吸収の違いによる薄膜の振動により、シロキサンの濃度を測定することができる。   As a detection method, a generally used method can be applied, but a detection method by vibration of a thin film provided in a detection cell is particularly preferable. The detection cell based on the vibration of the thin film is composed of two chambers, and the space is partitioned by the thin film. Infrared rays that have passed through the sample cell and the comparison cell are incident on the respective rooms. The concentration of siloxane can be measured by the vibration of the thin film due to the difference in infrared absorption in each room.

検出セル中には、基準となるガスが封入されている。基準となるガスとしては、測定波数に吸収を有するものが使用できる。通常は、測定対象のガスであるシロキサンまたは測定対象ガスであるシロキサンの吸収波数にて吸収を有するガス(例えばアンモニア)が封入されている。   A reference gas is enclosed in the detection cell. As the reference gas, one having absorption in the measurement wave number can be used. Usually, a gas (for example, ammonia) having absorption at the absorption wave number of siloxane that is a measurement target gas or siloxane that is a measurement target gas is enclosed.

光学フィルターとしては、分析対象ガスであるシロキサンの吸収域である1150cm-1〜1000cm-1および/または850cm-1〜770cm-1の領域以外の赤外線を通過させないものが好ましい。具体的には、波数1250cm-1〜770cm-1の赤外線のみを通過させる光学フィルターである。波数770cm-1未満の赤外線を吸収するためには、例えばBaF2からなる光学フィルターを用いることができる。波数1250cm-1を超える赤外線を吸収するためには、例えばアンモニア計等に使用されている多層コーティング膜の光学フィルターを用いることができる。 The optical filter, which does not transmit infrared rays other than the region of the analysis is the absorption range of the siloxane is a target gas 1150cm -1 ~1000cm -1 and / or 850cm -1 ~770cm -1 are preferred. Specifically, the optical filter allows only infrared rays having a wave number of 1250 cm −1 to 770 cm −1 to pass therethrough. In order to absorb infrared rays having a wave number of less than 770 cm −1 , for example, an optical filter made of BaF 2 can be used. In order to absorb infrared rays having a wave number exceeding 1250 cm −1 , for example, an optical filter of a multilayer coating film used in an ammonia meter or the like can be used.

試料ガス中に吸収波数域が測定成分の波数域と一部重なるような成分が含まれるような場合には、必要に応じて、検出セルを通過した後にさらに光学フィルターおよび同様の検出セルを設けて、その影響を受けないようにすることも可能である。   If the sample gas contains a component whose absorption wave number partly overlaps the wave number of the measured component, an optical filter and a similar detection cell are provided after passing through the detection cell, if necessary. It is possible to avoid being affected by this.

測定波数域の1250cm-1〜770cm-1に吸収を有する浮遊微粒子(例えば、金属酸化物、リン酸等)により分析精度に影響を受けないようにするために、試料ガスから浮遊微粒子を除去するためのガスフィルターを、非分散型赤外線シロキサン分析装置における試料ガス導入口の前に装着してもよい。この試料ガス導入口は、図1において試料セルに試料ガスが矢線で示されるように導入される導入口である。浮遊微粒子除去用ガスフィルターとしては、シリコン系の物質を使用していない一般的なガスフィルターが使用できる。フィルターサイズとしては、10μm以下が好ましく、0.01〜5μmがより好ましく、0.01〜1μmが特に好ましい。 Suspended particulates having absorption in 1250cm -1 ~770cm -1 measuring wavenumber range (e.g., metal oxides, phosphoric acid, etc.) in order to be unaffected in the analysis precision, the removal of suspended particles from the sample gas A gas filter may be mounted in front of the sample gas inlet in the non-dispersive infrared siloxane analyzer. The sample gas introduction port is an introduction port through which the sample gas is introduced into the sample cell as indicated by an arrow in FIG. As the gas filter for removing suspended particulates, a general gas filter not using a silicon-based substance can be used. The filter size is preferably 10 μm or less, more preferably 0.01 to 5 μm, and particularly preferably 0.01 to 1 μm.

水分を含むバイオガスに含まれるシロキサンを分析する際に、水分による干渉の問題が生じるおそれがある。そこで、バイオガス中の水分量を除湿機により一定量とすることで、シロキサン濃度の実測値を、シロキサンの干渉成分である水分の量により補正して、シロキサンの濃度を正確に分析することが可能である。
また、除湿機としては、一般的なものが使用できる。好ましくは、冷却式除湿機である。除湿程度は、ガス中のシロキサンが再凝縮しない程度でればよく、水分露点が0℃から20℃が好ましく、0℃〜10℃がより好ましい。また、除湿後の水分露点は分析対象ガスの温度より低いことが好ましい。除湿後の水分露点が分析対象ガス温度より高い場合は、除湿機の手前で水分をバブリングさせることが好ましい。
When analyzing siloxane contained in a biogas containing moisture, there is a possibility that a problem of interference due to moisture may occur. Therefore, by making the amount of water in the biogas constant by a dehumidifier, the measured value of the siloxane concentration can be corrected by the amount of moisture that is an interference component of siloxane, and the concentration of siloxane can be accurately analyzed. Is possible.
Moreover, a general thing can be used as a dehumidifier. Preferably, it is a cooling type dehumidifier. The degree of dehumidification is not limited as long as the siloxane in the gas is not recondensed, and the water dew point is preferably from 0 ° C to 20 ° C, more preferably from 0 ° C to 10 ° C. In addition, the moisture dew point after dehumidification is preferably lower than the temperature of the analysis target gas. When the moisture dew point after dehumidification is higher than the analysis target gas temperature, it is preferable to bubble the moisture before the dehumidifier.

シロキサンを吸着する吸着材を充填したフィルターを、赤外線シロキサン分析装置における上記試料ガス導入口の前に装着すれば、その状態でより高い精度のゼロ点補正が可能となり、同フィルターを取り外した状態でシロキサンの濃度を正確に分析することが可能な構造を有する赤外線シロキサン分析装置とすることができる。このようにすることにより、二酸化炭素や水分による干渉の影響および各種サイトにおける二酸化炭素や水分の変動による分析精度への影響を抑えることが可能である。吸着材としては、シロキサンを吸着することができる一般的な吸着材が使用できる。吸着材として活性炭を使用する場合には、比表面積が500〜2400m2/gのものが好ましく、600〜1800m2/gのものがより好ましい。比表面積が500m2/g未満のものであると、単位重量当たりの吸着量が小さくなる傾向がある。また、比表面積が2400m2/gを超えるものであると、充填密度が低くなり、単位体積当たりの吸着量が小さくなる傾向がある。また、細孔容積に関しても同じ理由から、0.2〜1.5cm3/gのものが好ましく、0.3〜1.0cm3/gのものがより好ましい。平均細孔径に関しては、7〜20Åのものが好ましく、8〜15Åのものがより好ましい。 If a filter filled with an adsorbent that adsorbs siloxane is installed in front of the sample gas inlet in the infrared siloxane analyzer, zero point correction with higher accuracy is possible in that state, and the filter is removed. An infrared siloxane analyzer having a structure capable of accurately analyzing the concentration of siloxane can be obtained. By doing in this way, it is possible to suppress the influence on the analysis accuracy by the influence of the interference by carbon dioxide and moisture and the fluctuation of carbon dioxide and moisture at various sites. As the adsorbent, a general adsorbent capable of adsorbing siloxane can be used. When using activated carbon as an adsorbent has a specific surface area preferably has 500~2400m 2 / g, it is more preferred 600~1800m 2 / g. If the specific surface area is less than 500 m 2 / g, the amount of adsorption per unit weight tends to be small. Moreover, when the specific surface area exceeds 2400 m 2 / g, the packing density tends to be low, and the amount of adsorption per unit volume tends to be small. Also, for the same reason with respect to the pore volume is preferably a 0.2~1.5cm 3 / g, it is more preferred 0.3~1.0cm 3 / g. The average pore diameter is preferably 7 to 20 mm, more preferably 8 to 15 mm.

更に、シロキサンを吸着する吸着材を充填したフィルターを上記試料ガス導入口の前に装着することで、高い精度のゼロ点補正に加えて、シロキサン濃度の実測値に対する水分量による補正が可能となり、シロキサンの濃度をより一層正確に分析することが可能となる。   Furthermore, by attaching a filter filled with an adsorbent that adsorbs siloxane in front of the sample gas inlet, in addition to highly accurate zero point correction, it is possible to correct the measured value of the siloxane concentration by the amount of water, It becomes possible to analyze the concentration of siloxane more accurately.

更にまた、シロキサンを吸着する吸着材を充填したフィルターを上記試料ガス導入口の前に装着するのに加えて、上述したように除湿機を試料ガス導入口の前に装着することでも、高い精度のゼロ点補正に加えて、シロキサン濃度の実測値に対する水分量による補正が可能となり、シロキサンの濃度をより一層正確に分析することが可能となる。   Furthermore, in addition to mounting a filter filled with an adsorbent that adsorbs siloxane in front of the sample gas inlet, it is also possible to mount a dehumidifier in front of the sample gas inlet as described above. In addition to the zero point correction, it is possible to correct the measured value of the siloxane concentration by the amount of water, and the siloxane concentration can be analyzed more accurately.

また、上述したように、バイオガス中の水分量を一定量にする除湿機を試料ガス導入口の前に装着する構成、シロキサンを吸着する吸着材を充填したフィルターを試料ガス導入口の前に装着する構成については、上述したように波数1250cm-1〜770cm-1の赤外線のみを通過させる光学フィルターを設けることが好ましいが、別に、上記好適な波数範囲外をも含むような一般的な波数の赤外線、即ち波数1250cm-1〜770cm-1の赤外線を含む赤外線を通過せる光学フィルターを設けた場合でも、シロキサンの濃度を正確に分析することが可能である。 In addition, as described above, a configuration in which a dehumidifier that makes the amount of water in biogas constant is mounted in front of the sample gas inlet, a filter filled with an adsorbent that adsorbs siloxane is placed in front of the sample gas inlet. As for the configuration to be mounted, it is preferable to provide an optical filter that allows only infrared rays having a wave number of 1250 cm −1 to 770 cm −1 to pass as described above. Even when an optical filter capable of passing infrared rays including infrared rays having a wave number of 1250 cm −1 to 770 cm −1 is provided, the concentration of siloxane can be accurately analyzed.

本発明の非分散型赤外線シロキサン分析装置(以下、単に「本発明の分析装置」と呼ぶ場合がある。)を、吸着式バイオガス貯蔵装置や吸着式バイオガス精製装置のガス入り口、容器の途中、ガス出口等に設置し、ガス入り口、容器の途中、ガス出口等のガスの一部を本発明の分析装置に導入することにより、リアルタイムにシロキサンの濃度を分析できる。従って、バイオガスを利用したガスエンジンのトラブルを防止することができるとともに、シロキサン吸着除去装置の破過の時期を的確に把握することができる。   The non-dispersion type infrared siloxane analyzer of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “the analyzer of the present invention”) is used in the gas inlet of the adsorption biogas storage device or the adsorption biogas purification device, in the middle of the container. The siloxane concentration can be analyzed in real time by installing at the gas outlet or the like and introducing a part of the gas at the gas inlet, in the middle of the container, or at the gas outlet into the analyzer of the present invention. Therefore, troubles of the gas engine using biogas can be prevented and the time of breakthrough of the siloxane adsorption / removal device can be accurately grasped.

ここで、吸着式バイオガス貯蔵装置とは、バイオガス用の活性炭等の吸着材が充填された貯蔵タンクを用いて、発生するバイオガスを吸着貯蔵し、バイオガスの使用時に圧力を低下させて吸着貯蔵されているバイオガスを脱着させて払い出すことのできる貯蔵装置である。本貯蔵装置を用いると、バイオガス中に含まれるシロキサンが吸着除去されるため、従来のようなシロキサンの除去装置を別個に設置する必要がない。本発明の分析装置を設置することにより、バイオガスの貯蔵前後におけるシロキサン濃度を連続的に分析することができ、貯蔵装置のシロキサン除去性能を常に把握できる。   Here, the adsorption-type biogas storage device uses a storage tank filled with an adsorbent such as activated carbon for biogas to absorb and store the generated biogas and reduce the pressure when using biogas. It is a storage device capable of desorbing and discharging biogas stored by adsorption. When this storage device is used, the siloxane contained in the biogas is adsorbed and removed, so that it is not necessary to separately install a conventional siloxane removal device. By installing the analyzer of the present invention, the siloxane concentration before and after the storage of biogas can be continuously analyzed, and the siloxane removal performance of the storage device can always be grasped.

また、吸着式バイオガス精製装置とは、シロキサン含有バイオガスを、多孔質吸着材が充填された充填層に通過させて、多孔質吸着材にシロキサンを吸着させることにより、バイオガス中に含まれるシロキサンを除去して精製ガスを得ることのできる精製装置である。本発明の分析装置を設置することにより、バイオガスの精製前後におけるシロキサン濃度を連続的に分析することができ、精製装置の性能を常に把握でき、精製装置に充填されている吸着材の適切な交換時期が明らかとなる。   In addition, the adsorption-type biogas purification apparatus is contained in biogas by allowing siloxane-containing biogas to pass through a packed bed filled with a porous adsorbent and adsorbing siloxane to the porous adsorbent. This is a purifier capable of obtaining purified gas by removing siloxane. By installing the analysis device of the present invention, the siloxane concentration before and after biogas purification can be continuously analyzed, the performance of the purification device can be always grasped, and the adsorbent filled in the purification device can be appropriately selected. The time for replacement becomes clear.

本発明の分析装置は、半導体製造工程において発生するシロキサン含有ガス等の分析に用いることもできる。   The analyzer of the present invention can also be used for analyzing siloxane-containing gas and the like generated in the semiconductor manufacturing process.

本発明の分析装置を用いれば、バイオガス中のシロキサン濃度を、現場にてリアルタイムに精度よく連続的に分析することができる。   If the analyzer of this invention is used, the siloxane density | concentration in biogas can be continuously analyzed in real time with a sufficient precision.

本発明の非分散型赤外線シロキサン分析装置の一例の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of an example of the non-dispersion type | mold infrared siloxane analyzer of this invention. 実施例2におけるシロキサン濃度と経過時間の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the siloxane density | concentration in Example 2, and elapsed time. 実施例3におけるシロキサン濃度と経過時間の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the siloxane density | concentration in Example 3 and elapsed time.

次に、実施例によって本発明をより詳細に説明する。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

〔実施例1〕
二酸化炭素35%+メタンバランスの混合ガスに所定量の環状のオクタメチルシクロテトラシロキサン(D4)を混合し、表1の左欄に示す各シロキサン濃度の分析用の標準ガスを作製した。この標準ガスを500ml/分の流速で図1に示す非分散型赤外線シロキサン分析装置に導入し、シロキサンの濃度を分析した。その結果を表1の右欄に示す。表1より明らかなように、本発明の非分散型赤外線シロキサン分析装置を用いれば、精度よくシロキサンの濃度を分析できる。
[Example 1]
A predetermined amount of cyclic octamethylcyclotetrasiloxane (D4) was mixed with a mixed gas of 35% carbon dioxide + methane balance to prepare a standard gas for analysis of each siloxane concentration shown in the left column of Table 1. This standard gas was introduced into the non-dispersed infrared siloxane analyzer shown in FIG. 1 at a flow rate of 500 ml / min, and the siloxane concentration was analyzed. The results are shown in the right column of Table 1. As is clear from Table 1, the concentration of siloxane can be analyzed with high accuracy by using the non-dispersive infrared siloxane analyzer of the present invention.

Figure 2011033636
Figure 2011033636

〔実施例2〕
下水処理場のバイオガスを、シロキサンの吸着材である比表面積1207m2/g、細孔容積0.541cm3/g、平均細孔径9Å、粒径0.212〜4.75mm(メディアン径1.15mm)の活性炭を通過させ、シロキサンを完全に吸着除去した後のガスを非分散型赤外線分析のゼロ点ガスとして校正した。その後、バイオガスを500ml/分の流速で図1に示す非分散型赤外線シロキサン分析装置に導入し、シロキサンの濃度をリアルタイムに連続分析した。その結果を図2に示す。また、参考のために、溶剤吸収(四塩化炭素とアルカリ水溶液)とGC−MSからなる従来の分析法により、バイオガス中の疎水性のシロキサンと親水性のシロキサンを分析した。その結果、疎水性シロキサンが4.30ppm、親水性シロキサンが0ppmであった。
[Example 2]
The biogas from the sewage treatment plant was mixed with a specific surface area of 1207 m 2 / g, an adsorbent of siloxane, a pore volume of 0.541 cm 3 / g, an average pore diameter of 9 mm, and a particle diameter of 0.212 to 4.75 mm (median diameter 1. 15 mm) of activated carbon was passed through, and the gas after siloxane was completely adsorbed and removed was calibrated as a zero point gas for non-dispersive infrared analysis. Thereafter, biogas was introduced into the non-dispersive infrared siloxane analyzer shown in FIG. 1 at a flow rate of 500 ml / min, and the siloxane concentration was continuously analyzed in real time. The result is shown in FIG. For reference, hydrophobic siloxanes and hydrophilic siloxanes in biogas were analyzed by a conventional analysis method consisting of solvent absorption (carbon tetrachloride and alkaline aqueous solution) and GC-MS. As a result, the hydrophobic siloxane was 4.30 ppm and the hydrophilic siloxane was 0 ppm.

図2から明らかなように、吸着材を通過させたバイオガスをゼロ点ガスにすることにより、実際のバイオガスにおいても精度よく分析することが可能である。   As can be seen from FIG. 2, by using the biogas that has passed through the adsorbent as a zero point gas, it is possible to accurately analyze even the actual biogas.

〔実施例3〕
下水処理場における水分が飽和状態のバイオガスを、まず除湿機を通して露点が5℃となるように除湿して水分量を一定量にし、その後、そのバイオガスを図1に示す非分散型赤外線シロキサン分析装置に導入し、シロキサンの濃度を分析した。その結果を図3における実施例3−1に示す。
更に、同様の水分が飽和状態のバイオガスを、上記除湿機を通すことなく、直接非分散型赤外線シロキサン分析装置に導入し、シロキサンの濃度を分析した。その結果を図3における実施例3−2に示す。
また、参考のために、溶剤吸収(四塩化炭素とアルカリ水溶液)とGC−MSからなる従来の分析法により、バイオガス中のシロキサンを分析した。その結果、有機性のシロキサンの濃度は1.32ppmであった。
図3のから明らかなように、バイオガス中の水分量を少なくすれば、水分による干渉が除去されて、比較的精度よくシロキサンの濃度を分析することが可能である。また、実際のシロキサン濃度に対して、実施例3−1及び実施例3−1の実測値が、水分量に応じてシフトしていることから、シロキサン濃度の実測値を、水分量により補正すれば、シロキサンの濃度を正確に分析することが可能である。
Example 3
The biogas in a state where water is saturated in a sewage treatment plant is first dehumidified through a dehumidifier so that the dew point is 5 ° C., and the amount of water is made constant. It was introduced into an analyzer and analyzed for siloxane concentration. The results are shown in Example 3-1 in FIG.
Further, a biogas saturated with the same water content was directly introduced into a non-dispersive infrared siloxane analyzer without passing through the dehumidifier, and the concentration of siloxane was analyzed. The results are shown in Example 3-2 in FIG.
For reference, siloxanes in biogas were analyzed by a conventional analysis method consisting of solvent absorption (carbon tetrachloride and alkaline aqueous solution) and GC-MS. As a result, the concentration of organic siloxane was 1.32 ppm.
As is clear from FIG. 3, if the amount of water in the biogas is reduced, interference due to water is removed, and the concentration of siloxane can be analyzed with relatively high accuracy. In addition, since the actual measurement values of Example 3-1 and Example 3-1 are shifted according to the moisture content with respect to the actual siloxane concentration, the actual measurement value of the siloxane concentration is corrected by the moisture content. For example, it is possible to accurately analyze the concentration of siloxane.

Claims (4)

シロキサン含有バイオガス中のシロキサン濃度を分析する赤外線シロキサン分析装置であって、波数1250cm-1〜770cm-1の赤外線のみを通過させる光学フィルターを有し、シロキサンを吸着する吸着材を充填したフィルターを試料ガス導入口の前に装着するとともに、バイオガス中の水分量を一定量にする除湿機を試料ガス導入口の前に装着したことを特徴とする非分散型赤外線シロキサン分析装置。 An infrared siloxane analyzer for analyzing the concentration of siloxane in a siloxane-containing biogas, comprising an optical filter that passes only infrared rays having a wave number of 1250 cm -1 to 770 cm -1 , and a filter filled with an adsorbent that adsorbs siloxane A non-dispersive infrared siloxane analyzer, which is mounted in front of a sample gas inlet and is equipped with a dehumidifier for making the amount of water in biogas constant. BaF2からなる光学フィルターにより波数770cm-1未満の赤外線を吸収することを特徴とする請求項1に記載の非分散型赤外線シロキサン分析装置。 The non-dispersive infrared siloxane analyzer according to claim 1, wherein infrared rays having a wave number of less than 770 cm -1 are absorbed by an optical filter made of BaF 2 . フィルターサイズ10μm以下の浮遊微粒子除去用ガスフィルターを試料ガス導入口の前に装着したことを特徴とする請求項1または2に記載の非分散型赤外線シロキサン分析装置。   The non-dispersive infrared siloxane analyzer according to claim 1 or 2, wherein a gas filter for removing suspended particulates having a filter size of 10 µm or less is mounted in front of the sample gas inlet. 請求項1〜3のいずれかに記載の非分散型赤外線シロキサン分析装置を用いてシロキサン含有バイオガス中のシロキサン濃度を連続的にモニタリングすることを特徴とするシロキサンの分析方法。   A method for analyzing siloxane, wherein the siloxane concentration in the siloxane-containing biogas is continuously monitored using the non-dispersive infrared siloxane analyzer according to claim 1.
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