JP2011206740A - 被処理ガスの精製処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】メタン発酵によって生成するガスであるバイオガスを加圧状態で有機リン酸エステルLが入れられた処理容器3内に導入することにより、バイオガスと有機リン酸エステルLを気液接触させて、有機リン酸エステルL中にバイオガスに含まれる二酸化炭素、硫化水素、シロキサンを溶かし込んで除去(脱硫)し、メタンガスを精製する。
【選択図】図1
Description
そして、家畜糞尿等をメタン発酵することによって生成されたバイオガスには、メタンが約50〜60体積%、二酸化炭素が約40〜50体積%、硫化水素が約0.3体積%程度含まれている。
ここで、二酸化炭素や硫化水素は加圧状態においてはメタンに比べて有機リン酸エステルへの溶解度が圧倒的に大きく、更に、有機リン酸エステルは硫化水素や二酸化炭素を他の溶媒の比べて非常によく吸収するので、加圧状態にある処理容器内ではメタンガスの精製とともにバイオガスの脱硫も同時に行うことができる。
ここで、シロキサンとは、ケイ素、酸素、水素からなる化合物のうちSi−O−Si結合を含むものの総称をいい、一般式H3Si0−(H2SiO)n−SiH3で表される化合物である。なお、本発明でいうシロキサンには、ケイ素上の水素が有機基によって置換された有機シロキサンも含まれている。
本態様によれば、第5の態様と同様の効果を第4の態様に対しても得ることができる。
図1には、本発明に係る被処理ガスの精製処理装置の第1の実施形態の概略構成図が示されている。
なお、メタン発酵槽1には昇温維持手段2が設けられており、これは加熱または保温ができる装置であれば公知のものが使用可能である。
特に、リン酸トリブチルは二酸化炭素、硫化水素、シロキサンをよく吸収するので好ましい。
メタン発酵処理によって生成されたバイオガスG1は加圧装置2に送られ加圧される。バルブb1を開いて(バルブb2、b3、b4は閉じておく)、加圧されたバイオガスG1をガス導入部3’を通じて処理容器3内の有機リン酸エステルLに所定量導入し気液接触させる。バルブb1は所定量のバイオガスG1を処理容器3内の有機リン酸エステルLに導入したら閉じる。
精製ガスG3が精製ガスホルダー4に送り込まれると、処理容器3内の圧力が下がってくるので所定の圧力になったことを圧力計Pで確認し、バルブb2とバルブb3を閉じる。
なお、有機リン酸エステルL中に溶けている二酸化炭素、硫化水素、シロキサン等を有機リン酸エステルL中から放散させるのにエアーレーションを行っても良い。
また、処理容器3内に導入されるバイオガスG1の流量や、処理容器3内の圧力と連動して、各バルブが開閉するような制御装置を設けることも可能である。
図2には、本発明に係る被処理ガスの精製処理装置の第2の実施形態の概略構成図が示されている。なお、第1の実施形態(図1)と同一の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。
本態様はシロキサン含有ガスG1’から、シロキサンを取り除いて精製ガスG3’を得る態様である。シロキサン含有ガスとしては、バイオガス等が挙げられる。本形態はメタン発酵槽がないことを除いては、第1の実施形態と構成は同様である。
図3には、本発明に係る被処理ガスの精製処理装置の第3の実施形態の概略構成図が示されている。なお、第1の実施形態(図1)と同一の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。
図4には、本発明に係る被処理ガスの精製処理装置の第4の実施形態の概略構成図が示されている。なお、第1の実施形態(図1)と同一の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。
他の構成については、ガスホルダー5がないことを除いては、第1の実施形態と構成は同じである。
以上の操作により、有機リン酸エステルLを再利用することが可能となる
図5には、本発明に係る被処理ガスの精製処理装置の第5の実施形態の概略構成図が示されている。なお、第2の実施形態(図2)と同一の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。
図6には、本発明に係る被処理ガスの精製処理装置の第6実施形態の概略構成図が示されている。なお、第3の実施形態(図3)と同一の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。
他の構成については、ガスホルダー5がないことを除いては、第3の実施形態と構成は同じである。
図7には、本発明に係る被処理ガスの精製処理装置の第7実施形態の概略構成図が示されている。なお、第4の実施形態(図4)と同一の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。
メタン発酵処理によって生成したバイオガス100L(メタン55体積%、二酸化炭素45体積%、硫化水素800ppm)をコンプレッサーを用いて50kg/cm2に加圧し、バイオガス中の硫化水素等を吸収する溶媒としてリン酸トリブチル約1Lが入れられている耐圧性の処理容器に導入して、バイオガスとリン酸トリブチルを1時間気液接触させた。その後、発生したガス(精製ガス)を採取し、その中に含まれるメタンと硫化水素の量を測定した。
溶媒としてリン酸トリブチルに代えて、水を1L使用した以外は実験例1と同様である。
更にメタンの純度は、比較例は80%で実験例1は91%であることから、溶媒にリン酸トリブチルを使用することで、メタン濃度の高い精製ガスを得ることができる。
二酸化炭素が、各種溶媒および表面を酸化した活性炭に、メタンの何倍溶解するかあるいは吸着されるかの実験を行った。なお、メタンガス及び二酸化炭素は10kg/cm2に加圧して各種溶媒および前記活性炭と接触させた。
表2に結果を示した。実験結果は、二酸化炭素がメタンに比べて何倍各種溶媒および表面を前記活性炭に溶解あるいは吸着されたかを数値(倍率)により示した。
よって、バイオガス中から二酸化炭素を除去してメタンガスを精製する際に、水よりもリン酸トリブチルを使用すれば、メタン濃度の高い精製メタンガスを得ることができる。
図8に示した装置によって、リン酸トリブチルがシロキサンをどの程度除去するかの実験を行った。
下水汚泥Sを約1kg入れた2Lのガス洗浄ビン102を、水温を40℃に保った水槽101に入れガス洗浄ビン102内を約40℃にした後、導入管103より下水汚泥S
中に空気を送り込みエアレーションを行って、発生するガスG4(シロキサンを含有するガス)をトラップ105を通してミストを除去後、ヘッドスペースガスクロマトグラフ質量分析計(シロキサンの検出限界:約1ppb)でシロキサンの濃度を測定した。結果を表3に示す。
一方、上述した方法で発生したガスG4(シロキサンを含有するガス)をトラップ105を通してミストを除去後、リン酸トリブチルと気液接触させ、発生するガスをヘッドスペースガスクロマトグラフ質量分析計で測定したところシロキサンは検出されなかった。
3’ 被処理ガス導入部(ガス導入部)、3’’ 精製ガス導出部(ガス導出部)、
4 精製ガスホルダー、 5 ガスホルダー、 6 脱硫装置、
7 有機リン酸エステルの再生装置、M 被発酵材、 L 有機リン酸エステル
Claims (9)
- 有機リン酸エステルが入れられた処理容器と、
メタン発酵によって生成するガスを被処理ガスとして前記処理容器内に加圧状態で導入する被処理ガス導入部と、
前記処理容器内で前記被処理ガスを前記有機リン酸エステルと気液接触させて精製した精製ガスを外部に導出する精製ガス導出部と、を備えることを特徴とする被処理ガスの精製処理装置。 - 有機リン酸エステルが入れられた処理容器と、
シロキサンを含有するガスを被処理ガスとして前記処理容器内に加圧状態で導入する被処理ガス導入部と、
前記処理容器内で前記被処理ガスを前記有機リン酸エステルと気液接触させて精製した精製ガスを外部に導出する精製ガス導出部と、を備えることを特徴とする被処理ガスの精製処理装置。 - 請求項1に記載された被処理ガスの精製処理装置において、前記被処理ガスはシロキサンを含有するものであることを特徴とする被処理ガスの精製処理装置。
- 請求項1または請求項3に記載された被処理ガスの精製処理装置において、前記処理容器より上流側に脱硫装置を備えていることを特徴とする被処理ガスの精製処理装置。
- 請求項1または請求項3に記載された被処理ガスの精製処理装置において、有機リン酸エステルの再生装置を備えていることを特徴する被処理ガスの精製処理装置。
- 請求項2に記載された被処理ガスの精製処理装置において、有機リン酸エステルの再生装置を備えていることを特徴する被処理ガスの精製処理装置。
- 請求項4に記載された被処理ガスの精製処理装置において、有機リン酸エステルの再生装置を備えていることを特徴する被処理ガスの精製処理装置。
- 請求項5に記載された被処理ガスの精製処理装置において、前記再生装置の後段に脱硫装置を備えていることを特徴とする被処理ガスの精製処理装置。
- 請求項1から請求項8に記載された被処理ガスの精製処理装置において、前記有機リン酸エステルは、リン酸トリブチル、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリス(2−クロロイソプロピル)、リン酸トリス(2−クロロエチル)、リン酸トリス(ブトキシエチル)、リン酸トリス(1,3−ジクロロ−2−プロピル)、リン酸トリス(2−エチルヘキシル)、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレシルの群から選ばれる1種以上のものであることを特徴とする被処理ガスの精製処理装置。
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