JP2013199533A - Method for producing desulfurized gaseous fuel - Google Patents

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Takashi Katsuno
尚 勝野
Mitsuru Osawa
満 大澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently producing a desulfurized gaseous fuel, which is a simple system, and which uses a desulfurization agent having the same life even if moisture is present in a fuel gas as in the case where no moisture is present in the fuel gas, and having performance nearly equal to or higher than the case where a fuel gas containing no moisture is used nearly at room temperature.SOLUTION: A method for producing a desulfurized gaseous fuel includes bringing a gaseous fuel containing sulfur compounds into contact with a nickel-containing desulfurization agent. The nickel-containing desulfurization agent contains 50 to 85 mass% of nickel in terms of nickel oxide (NiO) based on the nickel-containing desulfurization agent. The method for producing a desulfurized gaseous fuel includes the following step (1). The step (1): a gaseous fuel containing sulfur compounds and having a moisture dew point of ≥-10°C is brought into contact with the nickel-containing desulfurization agent at a temperature in the range of 100 to 300°C to thereby produce the desulfurized gaseous fuel.

Description

本発明は脱硫ガス体燃料の製造方法に関し、さらに詳しくは、硫黄化合物を含有する高露点のガス体燃料をニッケル含有脱硫剤と接触させて、該硫黄化合物を効果的に除去することにより、脱硫ガス体燃料を効率よく製造する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a desulfurized gas fuel, and more specifically, by contacting a high dew point gas fuel containing a sulfur compound with a nickel-containing desulfurizing agent to effectively remove the sulfur compound, The present invention relates to a method for efficiently producing a gaseous fuel.

環境問題から新エネルギー技術が脚光を浴びており、この新エネルギー技術の一つとして燃料電池が注目されている。この燃料電池は、水素と酸素とを電気化学的に反応させることにより、化学エネルギーを電気エネルギーに変換するもので、エネルギーの利用効率が高いという特徴を有しており、民生用、産業用あるいは自動車用など、各種分野への実用化研究が積極的に実施されている。
そして、燃料電池には、使用する電解質の種類に応じて、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型、固体高分子型などの各種タイプが知られている。
New energy technologies are attracting attention due to environmental problems, and fuel cells are attracting attention as one of the new energy technologies. This fuel cell converts chemical energy into electrical energy by electrochemically reacting hydrogen and oxygen, and has a feature of high energy use efficiency. Research into practical application in various fields such as for automobiles has been actively conducted.
Various types of fuel cells such as a phosphoric acid type, a molten carbonate type, a solid oxide type, and a solid polymer type are known according to the type of electrolyte used.

一方、水素源としては、メタノール、メタンを主体とする液化天然ガス、この天然ガスを主成分とする都市ガス、さらには液化石油ガス(LPG)、ジメチルエーテル、ナフサ、灯油などの石油系炭化水素などの利用が研究されている。これらの炭化水素を用いて水素を製造する場合、一般的に、炭化水素を改質触媒の存在下で、部分酸化改質やオートサーマル改質または水蒸気改質などで改質処理する方法が実施されている。そして、LPG、都市ガス、LNGなどの炭化水素を改質して燃料電池用の水素を製造する場合では、改質触媒の被毒を防止するために、炭化水素中の硫黄分を0.01ppm以下に低減させる必要がある。   On the other hand, as a hydrogen source, liquefied natural gas mainly composed of methanol and methane, city gas mainly composed of this natural gas, and petroleum hydrocarbons such as liquefied petroleum gas (LPG), dimethyl ether, naphtha, kerosene, etc. The use of is being studied. When hydrogen is produced using these hydrocarbons, a method is generally implemented in which hydrocarbons are reformed by partial oxidation reforming, autothermal reforming or steam reforming in the presence of a reforming catalyst. Has been. In the case of producing hydrogen for fuel cells by reforming hydrocarbons such as LPG, city gas, and LNG, in order to prevent poisoning of the reforming catalyst, the sulfur content in the hydrocarbons is 0.01 ppm. It is necessary to reduce to the following.

一方、燃料ガス、例えば都市ガスの送出に際しては、冷却装置等を用いて冬季の低温でも水分が凝縮しない程度まで都市ガスを冷却して脱水しているため、都市ガス中の水分濃度は非常に低い。ところが、都市ガス等の燃料ガス中には、その製造過程あるいは供給過程において、微量の水分が含まれ、燃料ガスの水分露点が上昇し、非常に高くなることがある。その水分露点上昇の原因として、例えば、埋設ガス導管の腐食による破損やサンドブラスト(sandblasting)時の破損により、差し水と呼ばれるガス導管内への水の浸入が起こるトラブルや、有水式ガスホルダーからの送出ガスの割合が高くなる場合などが考えられる。(例えば、特許文献1)   On the other hand, when fuel gas such as city gas is sent out, the city gas is dehydrated by cooling it to the extent that moisture does not condense even at low temperatures in winter using a cooling device, etc., so the moisture concentration in city gas is very high. Low. However, fuel gas such as city gas may contain a very small amount of water in the production process or supply process, and the water dew point of the fuel gas may increase and become very high. The cause of the increase in the water dew point is, for example, a trouble that occurs due to corrosion of buried gas conduits or damage during sandblasting, which causes water intrusion into the gas conduit, called water, or from a water-containing gas holder. It is conceivable that the ratio of the gas to be delivered becomes high. (For example, Patent Document 1)

このように、水分を含んだ都市ガスでは、脱硫剤の性能が十分には発揮されない。さらに、水分を含まない場合と、水分を含む場合で脱硫剤の寿命が異なると、脱硫剤の使用可能期間に差異が生じ、製品設計上好ましく無い。そのため、種々の技術が検討されている。   As described above, the city gas containing moisture does not sufficiently exhibit the performance of the desulfurizing agent. Furthermore, if the life of the desulfurizing agent is different between the case of not containing water and the case of containing water, the usable period of the desulfurizing agent is different, which is not preferable in terms of product design. Therefore, various techniques are being studied.

例えば、特許文献2には、ゼオライトにより水分を含有した燃料ガスを処理した場合、水分を選択的に吸着してしまい、水分が含まれていないか、あるいはそれが極微量である場合に比べ、硫黄化合物の吸着性能が大幅に低下してしまうため、Ag、Cu、Zn、Fe、Co及びNi等から選ばれた1種又は2種以上の遷移金属を、イオン交換により疎水性ゼオライトに担持させてなる脱硫剤が開示されている。
しかしながら、この脱硫剤を用いても、水分存在下では、なお水分の影響を受け、脱硫剤の性能が十分に発揮されない。
For example, Patent Document 2 discloses that when a fuel gas containing moisture is treated with zeolite, moisture is selectively adsorbed, so that moisture is not contained, or compared with a case where it is extremely small. Since the adsorption performance of sulfur compounds is greatly reduced, one or more transition metals selected from Ag, Cu, Zn, Fe, Co and Ni are supported on hydrophobic zeolite by ion exchange. A desulfurizing agent is disclosed.
However, even when this desulfurizing agent is used, it is still affected by moisture in the presence of moisture, and the performance of the desulfurizing agent is not sufficiently exhibited.

特許文献3には、燃料に含まれている水分を選択的に吸収する脱湿部、および前記脱湿部を通過した燃料に含まれている硫黄化合物を吸収する脱硫部を含む構成の燃料電池用脱硫装置が開示されている。しかしながら、脱硫装置が脱湿部と脱硫部の二段となるため複雑であるという問題を有している。
特許文献4には、メタノールと水が含有された炭化水素系燃料の脱硫方法であって、脱硫剤として前段に少なくとも銅を含有するY型ゼオライト系脱硫剤、後段に少なくとも銀を含有するX型ゼオライト系脱硫剤を用いることを特徴とする炭化水素系燃料の脱硫方法が開示されている。しかしながら、二種類の脱硫剤を用いるため、前記特許文献3と同様に装置が複雑である。
Patent Document 3 discloses a fuel cell including a dehumidifying part that selectively absorbs moisture contained in fuel, and a desulfurizing part that absorbs sulfur compounds contained in fuel that has passed through the dehumidifying part. A desulfurization apparatus is disclosed. However, there is a problem that the desulfurization apparatus is complicated because it has two stages of a dehumidification part and a desulfurization part.
Patent Document 4 discloses a method for desulfurization of a hydrocarbon fuel containing methanol and water, and as a desulfurization agent, a Y-type zeolite desulfurization agent containing at least copper in the former stage and an X-type containing at least silver in the latter stage. A hydrocarbon-based fuel desulfurization method using a zeolitic desulfurization agent is disclosed. However, since two types of desulfurization agents are used, the apparatus is complicated as in Patent Document 3.

特許文献1には、高露点条件下にある付臭剤含有燃料ガス中の付臭剤除去用吸着剤であって、吸着剤がMFI型ゼオライトにAgをイオン交換により担持させてなる吸着剤であることを特徴とする高露点条件下の燃料ガス中の付臭剤除去用吸着剤が開示されているが、低湿度下、高湿度下ともに脱硫能力はまだ十分ではなく、また、水分量によって性能に差異が見られるという問題がある。   Patent Document 1 discloses an adsorbent for removing an odorant in a fuel gas containing an odorant under a high dew point condition. The adsorbent is an adsorbent in which Ag is supported on an MFI zeolite by ion exchange. Although an adsorbent for removing odorants in fuel gas under high dew point conditions is disclosed, the desulfurization capacity is not yet sufficient at both low and high humidity, and depending on the amount of moisture There is a problem that there is a difference in performance.

特許文献5には、脱硫剤を50℃〜200℃の加温状態とするように加熱する加熱手段を備えた燃料電池発電システムが開示されている。しかしながら、このシステムは水分が多くなると、脱硫剤の必要量は増加する上、水分濃度を監視し、脱硫器の温度を制御するといった複雑なシステムである。   Patent Document 5 discloses a fuel cell power generation system including heating means for heating a desulfurizing agent so as to be in a heated state of 50 ° C to 200 ° C. However, this system is a complicated system in which the required amount of the desulfurizing agent increases as the water content increases, and the water concentration is monitored and the temperature of the desulfurizer is controlled.

さらに、特許文献6には、硫黄成分を含有する燃料ガスを、常温脱硫剤を用いて脱硫する脱硫方法であって、前記脱硫剤に供給される燃料ガスの露点が設定温度よりも高いとき前記脱硫剤を加熱する脱硫方法が開示されており、そして脱硫剤として、酸化銅−酸化マンガン系や、銅−ゼオライト系が示されている。また、燃料ガスの露点が0℃以上の場合、脱硫剤の動作温度を50〜80℃とすることが示されている。しかしながら、この技術においては、水分濃度を監視し、脱硫器の温度を制御するといった複雑なシステムである上、高温になると燃料ガス中の水分含有量によって性能差が無くなることが開示されているが、燃料ガス中に水分を含まないときの室温脱硫より性能が落ちてしまうという問題がある。   Further, Patent Document 6 discloses a desulfurization method for desulfurizing a fuel gas containing a sulfur component using a room temperature desulfurization agent, and when the dew point of the fuel gas supplied to the desulfurization agent is higher than a set temperature, A desulfurization method in which a desulfurization agent is heated is disclosed, and a copper oxide-manganese oxide system and a copper-zeolite system are shown as the desulfurization agent. Moreover, when the dew point of fuel gas is 0 degreeC or more, it is shown that the operating temperature of a desulfurization agent shall be 50-80 degreeC. However, in this technique, it is disclosed that the system is a complicated system in which the moisture concentration is monitored and the temperature of the desulfurizer is controlled, and at the high temperature, the performance difference is eliminated depending on the moisture content in the fuel gas. There is a problem that the performance is lower than room temperature desulfurization when water is not included in the fuel gas.

特開2011−201975号公報JP 2011-201975 A 特開2001−286753号公報JP 2001-286753 A 特開2008−277300号公報JP 2008-277300 A 特開2008−218308号公報JP 2008-218308 A 特開2011−96400号公報JP 2011-96400 A 特開2011−184630号公報JP 2011-184630 A

本発明は、このような状況下になされたものであり、簡素なシステムであって、燃料ガス中に水分が存在していても、燃料ガス中に水分が存在しない場合と同等の寿命を備え、かつ水分を含まない燃料ガスを室温付近で用いた場合と同等もしくはそれ以上の性能を備えた脱硫剤を用い、脱硫ガス体燃料を効率よく製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made under such circumstances, and is a simple system having a life equivalent to that in the case where moisture is present in the fuel gas, even if moisture is not present in the fuel gas. Another object of the present invention is to provide a method for efficiently producing a desulfurized gas fuel by using a desulfurizing agent having a performance equal to or higher than that when a fuel gas containing no moisture is used near room temperature.

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、下記の知見を得た。
脱硫剤として、ニッケル含有量が特定の範囲にあるニッケル含有脱硫剤、好ましくはニッケル及び銅をシリカ担体に担持させたニッケル含有脱硫剤を用い、これに硫黄化合物を含有する、水分露点がある温度以上のガス体燃料を、所定の範囲の温度にて接触させることにより、その目的を達成し得ることを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have obtained the following knowledge.
As the desulfurizing agent, a nickel-containing desulfurizing agent having a nickel content within a specific range, preferably a nickel-containing desulfurizing agent in which nickel and copper are supported on a silica carrier, containing a sulfur compound, and having a moisture dew point. It has been found that the object can be achieved by contacting the above gaseous fuel at a temperature within a predetermined range.
The present invention has been completed based on such findings.

すなわち、本発明は、以下の[1]〜[12]を提供するものである。
[1]硫黄化合物を含有するガス体燃料を、ニッケル含有脱硫剤と接触させて、脱硫ガス体燃料を製造する方法であって、前記ニッケル含有脱硫剤が、前記ニッケル含有脱硫剤基準で、酸化ニッケル(NiO)換算量として、50〜85質量%のニッケルを含むものであり、下記工程(1)を含む、脱硫ガス体燃料の製造方法。
工程(1):硫黄化合物を含有する水分露点が−10℃以上のガス体燃料を、100〜300℃の範囲の温度において前記ニッケル含有脱硫剤と接触させて、脱硫ガス体燃料を製造する工程
[2]下記工程(2)を含む、[1]に記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。
工程(2):硫黄化合物を含有する水分露点が−100℃以上−10℃未満のガス体燃料を、100〜300℃の範囲の温度において前記ニッケル含有脱硫剤と接触させて、脱硫ガス体燃料を製造する工程
[3]前記ニッケル含有脱硫剤が、ニッケル、並びに、銅、マンガン、クロム、バナジウム、鉄、コバルト、亜鉛、モリブデン、タングステン、ビスマス、アルミニウム、セリウム、及びランタンの中から選ばれる少なくとも1種の金属を含む、[1]又は[2]に記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。
[4]前記ニッケル含有脱硫剤が、ニッケル及び銅を含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。
[5]前記ニッケル含有脱硫剤が、ニッケル源を含む酸性の水溶液又は水分散液と、珪素源及び無機塩基を含む塩基性水溶液とを、それぞれ加温して混合後、50〜90℃の温度に維持して反応させたのち、固液分離して得られた固形物を洗浄及び乾燥後、200〜400℃の温度にて焼成してなるものである、[1]〜[4]のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。
[6]前記ニッケル含有脱硫剤が、ニッケル及び銅を、シリカ担体、アルミナ担体及びシリカ−アルミナ担体の少なくとも1種に担持させた脱硫剤である、[1]〜[5]のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。
[7]前記ニッケル含有脱硫剤が、ニッケル源及び銅源を含む酸性の水溶液又は水分散液と、珪素源及び無機塩基を含む塩基性水溶液とを、それぞれ加温して混合後、50〜90℃の温度に維持して反応させたのち、固液分離して得られた固形物を洗浄及び乾燥後、200〜400℃の温度にて焼成してなるものである、[1]〜[6]のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。
[8]水素未添加で、硫黄化合物を含有するガス体燃料を、前記ニッケル含有脱硫剤と接触させる、[1]〜[7]のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。
[9]脱硫温度が190〜300℃である、[1]〜[8]のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。
[10]硫黄化合物を含有するガス体燃料が、LNG、LPG、天然ガス、都市ガス、及びジメチルエーテルの中から選ばれる少なくとも1種である、[1]〜[9]のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。
[11]硫黄化合物を含有するガス体燃料が、硫化カルボニル、硫化水素、二硫化炭素、二酸化硫黄、ジメチルサルファイド、メチルエチルサルファイド、ジエチルサルファイド、ジメチルジサルファイド、メチルエチルジサルファイド、メチルメルカプタン、エチルメルカプタン、プロピルメルカプタン、ブチルメルカプタン、チオフェン、テトラヒドロチオフェン、及びアルキルチオフェン類から選ばれる少なくとも1種を含む、[1]〜[10]のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。
[12]工程(1)において、硫黄化合物を含有するガス体燃料中の水分露点が0℃以上である、[1]〜[11]のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。
That is, the present invention provides the following [1] to [12].
[1] A method of producing a desulfurized gas fuel by contacting a gaseous fuel containing a sulfur compound with a nickel-containing desulfurizing agent, wherein the nickel-containing desulfurizing agent is oxidized on the basis of the nickel-containing desulfurizing agent. The manufacturing method of the desulfurization gas body fuel which contains 50-85 mass% nickel as nickel (NiO) conversion amount, and includes the following process (1).
Step (1): A step of producing a desulfurized gas fuel by contacting a gaseous fuel containing a sulfur compound with a water dew point of −10 ° C. or more with the nickel-containing desulfurizing agent at a temperature in the range of 100 to 300 ° C. [2] The method for producing a desulfurized gas fuel according to [1], including the following step (2).
Step (2): A gaseous fuel containing a sulfur compound and having a water dew point of −100 ° C. or higher and lower than −10 ° C. is contacted with the nickel-containing desulfurizing agent at a temperature in the range of 100 to 300 ° C. [3] The nickel-containing desulfurizing agent is at least selected from nickel and copper, manganese, chromium, vanadium, iron, cobalt, zinc, molybdenum, tungsten, bismuth, aluminum, cerium, and lanthanum The method for producing a desulfurized gas fuel according to [1] or [2], which includes one kind of metal.
[4] The method for producing a desulfurized gas fuel according to any one of [1] to [3], wherein the nickel-containing desulfurizing agent includes nickel and copper.
[5] The nickel-containing desulfurizing agent is an acid aqueous solution or aqueous dispersion containing a nickel source and a basic aqueous solution containing a silicon source and an inorganic base, respectively, heated and mixed, and then a temperature of 50 to 90 ° C. Any one of [1] to [4], which is obtained by washing and drying a solid obtained by solid-liquid separation after maintaining and reacting at 200 to 400 ° C. A method for producing a desulfurized gas fuel according to claim 1.
[6] The nickel-containing desulfurization agent is a desulfurization agent in which nickel and copper are supported on at least one of a silica carrier, an alumina carrier, and a silica-alumina carrier. Method for producing desulfurized gas fuel.
[7] After the nickel-containing desulfurizing agent is heated and mixed with an acidic aqueous solution or aqueous dispersion containing a nickel source and a copper source, and a basic aqueous solution containing a silicon source and an inorganic base, 50 to 90 [1] to [6], which are prepared by maintaining the temperature at ° C and reacting, and then washing and drying the solid material obtained by solid-liquid separation, followed by firing at a temperature of 200 to 400 ° C. ] The manufacturing method of the desulfurization gas body fuel in any one of.
[8] The method for producing a desulfurized gas fuel according to any one of [1] to [7], wherein a gaseous fuel containing no sulfur and containing a sulfur compound is brought into contact with the nickel-containing desulfurizing agent.
[9] The method for producing a desulfurized gas fuel according to any one of [1] to [8], wherein the desulfurization temperature is 190 to 300 ° C.
[10] The desulfurization according to any one of [1] to [9], wherein the gaseous fuel containing a sulfur compound is at least one selected from LNG, LPG, natural gas, city gas, and dimethyl ether. A method for producing a gaseous fuel.
[11] A gaseous fuel containing a sulfur compound is carbonyl sulfide, hydrogen sulfide, carbon disulfide, sulfur dioxide, dimethyl sulfide, methyl ethyl sulfide, diethyl sulfide, dimethyl disulfide, methyl ethyl disulfide, methyl mercaptan, ethyl mercaptan , A propyl mercaptan, a butyl mercaptan, a thiophene, tetrahydrothiophene, and the manufacturing method of the desulfurization gas body fuel in any one of [1]-[10] containing at least 1 sort (s) chosen from alkylthiophenes.
[12] The method for producing a desulfurized gas fuel according to any one of [1] to [11], wherein in step (1), the moisture dew point in the gas fuel containing a sulfur compound is 0 ° C. or higher.

本発明によれば、簡素なシステムであって、燃料ガス中に水分が存在していても、燃料ガス中に水分が存在しない場合と同等の寿命を備え、かつ水分を含まない燃料ガスを室温付近で用いた場合と同等もしくはそれ以上の性能を備えた脱硫剤を用い、脱硫ガス体燃料を効率よく製造する方法を提供することができる。
また、本発明の脱硫ガス体燃料の製造方法は、露点を計測する必要がなく、かつ露点に応じた温度制御を行う必要がないなどの効果も奏する。
According to the present invention, a simple system has a lifetime equivalent to that in the case where moisture is not present in the fuel gas even when moisture is present in the fuel gas, and the fuel gas containing no moisture is It is possible to provide a method for efficiently producing a desulfurized gas fuel by using a desulfurizing agent having a performance equal to or higher than that in the vicinity.
In addition, the method for producing a desulfurized gas fuel of the present invention has an effect that it is not necessary to measure the dew point and it is not necessary to perform temperature control according to the dew point.

実施例1及び参考例1における、運転時間と、脱硫器出口の硫黄濃度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the operation time in Example 1 and Reference Example 1, and the sulfur concentration of a desulfurizer exit. 実施例2及び参考例2における、運転時間と、脱硫器出口の硫黄濃度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the operation time in Example 2 and Reference Example 2, and the sulfur concentration of the desulfurizer exit. 比較例1及び比較例2における、運転時間と、脱硫器出口の硫黄濃度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the operation time in the comparative example 1 and the comparative example 2, and the sulfur concentration of the desulfurizer exit.

本発明の脱硫ガス体燃料の製造方法は、硫黄化合物を含有するガス体燃料を、ニッケル含有脱硫剤と接触させて、脱硫ガス体燃料を製造する方法であって、前記ニッケル含有脱硫剤が、前記ニッケル含有脱硫剤基準で、酸化ニッケル(NiO)換算量として、50〜85質量%のニッケルを含むものであり、下記工程(1)を含む、脱硫ガス体燃料の製造方法である。
工程(1):硫黄化合物を含有する水分露点が−10℃以上のガス体燃料を、100〜300℃の範囲の温度において前記ニッケル含有脱硫剤と接触させて、脱硫ガス体燃料を製造する工程
本発明によると、上記ニッケル含有脱硫剤を用いかつ上記温度条件でガス体燃料を処理するため、水分露点が−10℃以上である高いガス体燃料を十分に脱流することができ、また、水分露点が−10℃未満であるガス体燃料を処理する場合と同等の脱流処理を行うことが可能である。
The method for producing a desulfurized gas fuel according to the present invention is a method for producing a desulfurized gas fuel by bringing a gas fuel containing a sulfur compound into contact with a nickel-containing desulfurizing agent, wherein the nickel-containing desulfurizing agent comprises: This is a method for producing a desulfurized gas fuel that includes 50 to 85% by mass of nickel as a nickel oxide (NiO) equivalent amount based on the nickel-containing desulfurizing agent, and includes the following step (1).
Step (1): A step of producing a desulfurized gas fuel by contacting a gaseous fuel containing a sulfur compound with a water dew point of −10 ° C. or more with the nickel-containing desulfurizing agent at a temperature in the range of 100 to 300 ° C. According to the present invention, since the gaseous fuel is processed using the nickel-containing desulfurizing agent and under the temperature conditions, a high gaseous fuel having a water dew point of −10 ° C. or more can be sufficiently degassed. It is possible to perform a deflowing process equivalent to the case of processing a gaseous fuel having a moisture dew point of less than −10 ° C.

また、本発明においては、更に下記工程(2)を含んでいてもよい。
工程(2):硫黄化合物を含有する水分露点が−100℃以上−10℃未満のガス体燃料を、100〜300℃の範囲の温度において前記ニッケル含有脱硫剤と接触させて、脱硫ガス体燃料を製造する工程
本発明によると、上記ニッケル含有脱硫剤を用いかつ上記温度条件でガス体燃料を処理するため、前述のとおり、水分露点が−10℃未満のガス体燃料及び−10℃以上のガス体燃料のいずれを処理しても同等の脱硫処理を行うことができ、ガス体燃料の水分露点が変化しても性状の安定した脱硫ガス体燃料を得ることができる。
Moreover, in this invention, the following process (2) may be included further.
Step (2): A gaseous fuel containing a sulfur compound and having a water dew point of −100 ° C. or higher and lower than −10 ° C. is contacted with the nickel-containing desulfurizing agent at a temperature in the range of 100 to 300 ° C. According to the present invention, in order to treat the gaseous fuel using the nickel-containing desulfurizing agent and the temperature condition, as described above, the gaseous fuel having a water dew point of less than −10 ° C. An equivalent desulfurization treatment can be performed by treating any of the gaseous fuels, and a desulfurized gaseous fuel having a stable property can be obtained even if the moisture dew point of the gaseous fuel changes.

例えば、工程(1)は、ガス体燃料の導管の腐食等により導管内に水が浸入し、ガス体燃料の水分露点が上昇するトラブルが発生したときに実施される。また、工程(2)は、例えば、当該トラブルの発生前又は導管の復旧後に実施される。このように、何らかのトラブル等によってガス体燃料の水分露点に変化が生じても、本発明によれば、性状の安定した脱硫ガス体燃料を得ることができる。   For example, step (1) is performed when water enters into the conduit due to corrosion of the conduit of the gaseous fuel and the water dew point of the gaseous fuel increases. Step (2) is performed, for example, before the occurrence of the trouble or after the conduit is restored. Thus, even if the moisture dew point of the gas fuel changes due to some trouble or the like, according to the present invention, a desulfurized gas fuel with stable properties can be obtained.

[ガス体燃料]
本発明の工程(1)においては、原料として、硫黄化合物を含有する、水分露点が−10℃以上であるガス体燃料が用いられる。また、必要に応じて実施される工程(2)においては、原料として、硫黄化合物を含有する、水分露点が−100℃以上−10℃未満のガス体燃料が用いられる。
燃料ガス、例えば都市ガスの送出に際しては、冷却装置等を用いて冬季の低温でも水分が凝縮しない程度まで都市ガスを冷却して脱水しているため、都市ガス中の水分濃度は非常に低い。ところが、都市ガス等の燃料ガス中には、その製造過程あるいは供給過程において、微量の水分が含まれ、燃料ガスの水分露点が上昇し、非常に高くなることがある。その水分露点上昇の原因として、例えば、埋設ガス導管の腐食による破損やサンドブラスト(sandblasting)時の破損により、差し水と呼ばれるガス導管内への水の浸入が起こるトラブルや、有水式ガスホルダーからの送出ガスの割合が高くなる場合などが考えられる。
[Gas fuel]
In the step (1) of the present invention, a gaseous fuel containing a sulfur compound and having a moisture dew point of −10 ° C. or higher is used as a raw material. Moreover, in the process (2) implemented as needed, the gaseous fuel which contains a sulfur compound and whose moisture dew point is -100 degreeC or more and less than -10 degreeC is used as a raw material.
When fuel gas such as city gas is sent out, the city gas is dehydrated by cooling it to the extent that moisture does not condense even at low temperatures in winter using a cooling device or the like, so the water concentration in the city gas is very low. However, fuel gas such as city gas may contain a very small amount of water in the production process or supply process, and the water dew point of the fuel gas may increase and become very high. The cause of the increase in the water dew point is, for example, a trouble that occurs due to corrosion of buried gas conduits or damage during sandblasting, which causes water intrusion into the gas conduit, called water, or from a water-containing gas holder. It is conceivable that the ratio of the gas to be delivered becomes high.

通常、水分を含んだ燃料ガスでは、脱硫剤の性能が十分には発揮されない。さらに、水分を含まない場合と、水分を含む場合で脱硫剤の寿命が異なると、脱硫剤の使用可能期間に差異が生じ、製品設計上好ましく無い。
しかし、当該製造方法において用いる後述のニッケル含有脱硫剤は、露点が−10℃以上、さらには露点が0℃以上、10℃以上のガス体燃料に対しても脱硫性能が効果的に発揮される。
露点の上限は特に限定されないが、例えば露点40℃である。
Usually, the fuel gas containing moisture does not sufficiently exhibit the performance of the desulfurizing agent. Furthermore, if the life of the desulfurizing agent is different between the case of not containing water and the case of containing water, the usable period of the desulfurizing agent is different, which is not preferable in terms of product design.
However, the nickel-containing desulfurization agent to be described later used in the production method effectively exhibits desulfurization performance even for gaseous fuel having a dew point of −10 ° C. or higher, and further a dew point of 0 ° C. or higher and 10 ° C. or higher. .
Although the upper limit of a dew point is not specifically limited, For example, a dew point is 40 degreeC.

当該脱硫ガス体燃料の製造方法において、原料として用いられる硫黄化合物を含有するガス体燃料としては、特に制限はないが、例えば、LNG、LPG、天然ガス、都市ガス、ジメチルエーテルなどが挙げられる。本発明においては、原料としてこれらの中から選ばれる1種を用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
本発明で用いる原料である硫黄化合物を含有するガス体燃料における硫黄化合物の含有量は、硫黄含有量として、50容量ppm以下のものが好ましく、20容量ppm以下のものがより好ましい。硫黄含有量が50容量ppm以下であると、脱硫剤の寿命が長くなり、脱硫剤を交換または再生する頻度が少なくなるため好ましい。したがって硫黄含有量は10容量ppm以下であるものがさらに好ましく、5容量ppm以下のものがよりさらに好ましい。
In the method for producing a desulfurized gas fuel, the gas fuel containing a sulfur compound used as a raw material is not particularly limited, and examples thereof include LNG, LPG, natural gas, city gas, and dimethyl ether. In this invention, 1 type chosen from these may be used as a raw material, and 2 or more types may be mixed and used for it.
The sulfur compound content in the gas fuel containing the sulfur compound, which is the raw material used in the present invention, is preferably 50 ppm by volume or less, more preferably 20 ppm by volume or less as the sulfur content. A sulfur content of 50 ppm by volume or less is preferable because the life of the desulfurizing agent is prolonged and the frequency of replacement or regeneration of the desulfurizing agent is reduced. Accordingly, the sulfur content is more preferably 10 ppm by volume or less, and even more preferably 5 ppm by volume or less.

ガス体燃料に含まれる硫黄化合物としては、例えば、硫化カルボニル、硫化水素、二硫化炭素、二酸化硫黄、ジメチルサルファイド、メチルエチルサルファイド、ジエチルサルファイド、ジメチルジサルファイド、メチルエチルジサルファイド、メチルメルカプタン、エチルメルカプタン、プロピルメルカプタン、ブチルメルカプタン、チオフェン、テトラヒドロチオフェン、アルキルチオフェン類などが挙げられる。   Examples of the sulfur compound contained in the gaseous fuel include carbonyl sulfide, hydrogen sulfide, carbon disulfide, sulfur dioxide, dimethyl sulfide, methyl ethyl sulfide, diethyl sulfide, dimethyl disulfide, methyl ethyl disulfide, methyl mercaptan, and ethyl mercaptan. , Propyl mercaptan, butyl mercaptan, thiophene, tetrahydrothiophene, alkylthiophenes and the like.

[ニッケル含有脱硫剤]
当該脱硫ガス体燃料の製造方法において用いるニッケル含有脱硫剤は、ニッケル、並びに、銅、マンガン、クロム、バナジウム、鉄、コバルト、亜鉛、モリブデン、タングステン、ビスマス、アルミニウム、セリウム、及びランタンの中から選ばれる少なくとも1種の金属を含むものである。
[Nickel-containing desulfurization agent]
The nickel-containing desulfurizing agent used in the method for producing the desulfurized gas fuel is selected from nickel and copper, manganese, chromium, vanadium, iron, cobalt, zinc, molybdenum, tungsten, bismuth, aluminum, cerium, and lanthanum. Containing at least one kind of metal.

前記ニッケル含有脱硫剤における、ニッケル成分としては、通常の酸化ニッケル、及びこれを還元して得られる金属ニッケルが好ましく、ニッケル成分の60質量%以上が金属ニッケルであることがより好ましい。金属ニッケルが60質量%以上であると、脱硫剤表面の活性点の数が多く、特に高い脱硫性能が得られる。
また、ニッケルの含有量としては、脱硫剤全量に基づいて、酸化ニッケル(NiO)換算量として、50〜85質量%の範囲であることが好ましい。酸化ニッケル(NiO)換算の含有量が50質量%以上であると高い脱硫活性が得られる。また、85質量%以下であると、担体の含有量が確保されることによって、脱硫剤の表面積が十分となり脱硫性能が低下することがない。こうした観点から酸化ニッケル(NiO)換算の含有量としては、特に60〜80質量%の範囲であることがより好ましい。なお、後述するニッケル及び銅を含むニッケル含有脱硫剤の場合には、上記と同様の観点から、ニッケルの酸化ニッケル(NiO)換算の含有量が60〜80質量%、銅の酸化銅(CuO)換算の含有量が1〜20質量%であり、かつニッケルの酸化ニッケル換算の含有量と銅の酸化銅換算の含有量の総和が、脱硫剤全量に基づいて、65〜85質量%であることが好ましい。
The nickel component in the nickel-containing desulfurizing agent is preferably normal nickel oxide and metallic nickel obtained by reducing the nickel oxide, and more preferably 60% by mass or more of the nickel component is metallic nickel. When the metallic nickel is 60% by mass or more, the number of active sites on the surface of the desulfurizing agent is large, and particularly high desulfurization performance is obtained.
Moreover, it is preferable that it is the range of 50-85 mass% as nickel oxide (NiO) conversion amount based on desulfurization agent whole quantity as content of nickel. A high desulfurization activity is obtained when the content in terms of nickel oxide (NiO) is 50% by mass or more. In addition, when the content is 85% by mass or less, the surface area of the desulfurizing agent is sufficient by ensuring the carrier content, and the desulfurization performance is not deteriorated. From this viewpoint, the content in terms of nickel oxide (NiO) is more preferably in the range of 60 to 80% by mass. In the case of a nickel-containing desulfurization agent containing nickel and copper, which will be described later, from the same viewpoint as described above, the content of nickel in terms of nickel oxide (NiO) is 60 to 80% by mass, copper copper oxide (CuO) The content in terms of conversion is 1 to 20% by mass, and the sum of the content in terms of nickel oxide and copper in terms of copper oxide is 65 to 85% by mass based on the total amount of the desulfurizing agent. Is preferred.

当該ニッケル含有脱硫剤としては、脱硫性能の観点から、ニッケル及び銅を含むものが好ましく用いられる。
当該ニッケル含有脱硫剤は、上記ニッケル等の金属を多孔質無機酸化物の担体に担持した形態のものを用いることができる。ニッケル等の金属を多孔質無機酸化物の担体に担持した形態のものは、ニッケル等を高分散状態に保持するため、金属のみからなる脱硫剤より、脱硫効果を高めることがある。
前記多孔質無機酸化物としては、例えば、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア、珪藻土、粘土、酸化亜鉛などが挙げられる。中でも、脱硫効果及び入手性の点で、シリカ担体、アルミナ担体、シリカ−アルミナ担体が好ましく、特にシリカ担体が好ましい。
これらの多孔質無機酸化物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
As the nickel-containing desulfurization agent, one containing nickel and copper is preferably used from the viewpoint of desulfurization performance.
The nickel-containing desulfurizing agent may be in a form in which a metal such as nickel is supported on a porous inorganic oxide support. In a form in which a metal such as nickel is supported on a porous inorganic oxide carrier, the desulfurization effect may be higher than that of a desulfurization agent composed of only metal because nickel or the like is held in a highly dispersed state.
Examples of the porous inorganic oxide include silica, alumina, silica-alumina, titania, zirconia, ceria, diatomaceous earth, clay, and zinc oxide. Among these, a silica carrier, an alumina carrier, and a silica-alumina carrier are preferable from the viewpoint of desulfurization effect and availability, and a silica carrier is particularly preferable.
These porous inorganic oxides may be used alone or in combination of two or more.

当該ニッケル含有脱硫剤としては、ニッケル及び銅をシリカ担体に担持させた脱硫剤が好適に用いられる。
このニッケル及び銅をシリカ担体に担持させてなるニッケル含有脱硫剤としては、ニッケル源及び銅源を含む酸性の水溶液又は水分散液と、珪素源及び無機塩基を含む塩基性水溶液とを、それぞれ加温して混合後、50〜90℃の温度に維持して反応させたのち、固液分離して得られた固形物を洗浄・乾燥後、200〜400℃の温度にて焼成してなるものが好適である。
As the nickel-containing desulfurizing agent, a desulfurizing agent in which nickel and copper are supported on a silica carrier is preferably used.
As the nickel-containing desulfurization agent in which nickel and copper are supported on a silica carrier, an acidic aqueous solution or aqueous dispersion containing a nickel source and a copper source and a basic aqueous solution containing a silicon source and an inorganic base are added. After heating and mixing, the reaction is carried out while maintaining the temperature at 50 to 90 ° C., and the solid obtained by solid-liquid separation is washed and dried, and then fired at a temperature of 200 to 400 ° C. Is preferred.

(ニッケル含有脱硫剤の製造方法)
当該ニッケル含有脱硫剤の製造方法としては、以下の方法が挙げられる。
例えば、ニッケル等の金属を多孔質無機酸化物の担体に担持したニッケル含有脱硫剤は、上述した金属成分の水溶性化合物と多孔質無機酸化物とを、共沈法などにより接触させ、水などで適宜洗浄後に乾燥して焼成することにより得られる。
(Method for producing nickel-containing desulfurization agent)
Examples of the method for producing the nickel-containing desulfurizing agent include the following methods.
For example, a nickel-containing desulfurization agent in which a metal such as nickel is supported on a porous inorganic oxide carrier is obtained by bringing the water-soluble compound of the metal component and the porous inorganic oxide into contact with each other by a coprecipitation method or the like. It is obtained by appropriately drying after washing and baking.

具体的には、シリカ担体にニッケル及び銅を担持させたニッケル含有脱硫剤は、例えば以下に示す方法により、製造することができる。
まず、ニッケル源および銅源を含む酸性の水溶液または水分散液と、珪素源および無機塩基を含む塩基性水溶液とを調製する。
酸性の水溶液または水分散液に用いられるニッケル源としては、例えば、塩化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル、酢酸ニッケル、炭酸ニッケル、およびこれらの水和物などが挙げられる。
また、銅源としては、例えば、塩化銅、硝酸銅、硫酸銅、酢酸銅、およびこれらの水和物などが挙げられる。
なお、これらニッケル源や銅源は、それぞれ単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Specifically, a nickel-containing desulfurization agent in which nickel and copper are supported on a silica carrier can be produced by, for example, the following method.
First, an acidic aqueous solution or aqueous dispersion containing a nickel source and a copper source and a basic aqueous solution containing a silicon source and an inorganic base are prepared.
Examples of the nickel source used in the acidic aqueous solution or aqueous dispersion include nickel chloride, nickel nitrate, nickel sulfate, nickel acetate, nickel carbonate, and hydrates thereof.
Examples of the copper source include copper chloride, copper nitrate, copper sulfate, copper acetate, and hydrates thereof.
These nickel sources and copper sources may be used alone or in combination of two or more.

塩基性水溶液に用いられる珪素源としては、アルカリ水溶液に可溶であって、焼成によりシリカになるものであれば特に制限されない。例えば、オルト珪酸、メタ珪酸、およびこれらのナトリウム塩やカリウム塩、水ガラスなどが挙げられる。そして、珪素源としては、これらを単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。特に、珪酸ナトリウム水和物の一種である水ガラスが好適である。   The silicon source used in the basic aqueous solution is not particularly limited as long as it is soluble in an alkaline aqueous solution and becomes silica upon firing. For example, orthosilicic acid, metasilicic acid, and these sodium salt, potassium salt, water glass, etc. are mentioned. And as a silicon source, these may be used independently or may be used in combination of 2 or more type. In particular, water glass which is a kind of sodium silicate hydrate is suitable.

塩基性水溶液に用いられる無機塩基としては、アルカリ金属の炭酸塩や水酸化物などが好ましい。例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。これらは、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。特に、炭酸ナトリウム単独、または炭酸ナトリウムと水酸化ナトリウムとの組み合わせが好適である。この無機塩基の使用量は、次工程で酸性の水溶液または水分散液とこの塩基性水溶液とを混合した場合に、混合液が実質上で中性から塩基性になるように設定する。
なお、無機塩基は、全量をこの塩基性水溶液の調製に用いてもよく、またその一部を次工程で上記酸性の水溶液または水分散液と塩基性水溶液との混合液に加えてもよい。
As the inorganic base used in the basic aqueous solution, an alkali metal carbonate or hydroxide is preferable. Examples thereof include sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, sodium carbonate alone or a combination of sodium carbonate and sodium hydroxide is suitable. The amount of the inorganic base used is set so that the mixed solution is substantially neutral to basic when the acidic aqueous solution or aqueous dispersion and the basic aqueous solution are mixed in the next step.
The entire amount of the inorganic base may be used for the preparation of this basic aqueous solution, or a part thereof may be added to the acidic aqueous solution or the mixture of the aqueous dispersion and the basic aqueous solution in the next step.

上述したように調製した酸性の水溶液または水分散液と塩基性水溶液とを、好ましくはそれぞれ40℃〜70℃より好ましくは40℃〜60℃に加温した後に混合する。そして混合後、必要に応じて、好ましくは40℃〜70℃より好ましくは40℃〜60℃に加温された無機塩基を含む水溶液をさらに加えた後、混合液を好ましくは50℃〜95℃、より好ましくは50〜90℃、更に好ましくは60℃〜80℃に維持しつつ好ましくは0.5〜5時間、より好ましくは1〜4時間、更に好ましくは2〜4時間攪拌して反応させる。
この後、生成した固形物を十分に洗浄した後に固液分離を実施、または生成した固形物を固液分離した後に十分に洗浄し、得られた固形物を80℃〜150℃程度で乾燥する。そして、得られた乾燥固形物を、好ましくは200℃〜400℃より好ましくは300℃〜400℃更に好ましくは350℃〜400℃の範囲で好ましくは1〜5時間より好ましくは2〜4時間更に好ましくは2〜3時間焼成し、担体上にニッケルおよび銅が担持されたニッケル−銅系脱硫剤を得ることができる。
The acidic aqueous solution or aqueous dispersion prepared as described above and the basic aqueous solution are preferably mixed after heating to 40 ° C to 70 ° C, more preferably 40 ° C to 60 ° C, respectively. And after mixing, after adding further the aqueous solution containing the inorganic base heated preferably at 40 degreeC-70 degreeC more preferably 40 degreeC-60 degreeC as needed, the mixture liquid becomes like this. Preferably it is 50 degreeC-95 degreeC. , More preferably 50-90 ° C., more preferably 60 ° C.-80 ° C. while maintaining, preferably 0.5-5 hours, more preferably 1-4 hours, still more preferably 2-4 hours with stirring. .
Thereafter, the produced solid is sufficiently washed and then subjected to solid-liquid separation, or the produced solid is separated into solid and liquid and then sufficiently washed, and the obtained solid is dried at about 80 ° C to 150 ° C. . The obtained dry solid is preferably 200 ° C to 400 ° C, more preferably 300 ° C to 400 ° C, more preferably 350 ° C to 400 ° C, preferably 1 to 5 hours, more preferably 2 to 4 hours. Preferably, it is calcined for 2 to 3 hours to obtain a nickel-copper desulfurization agent in which nickel and copper are supported on a support.

[脱硫方法]
本発明における脱硫方法は、前記ニッケル含有脱硫剤を用いて、前記ガス体燃料に含まれる硫黄化合物を除去するものであり、その脱硫方法は以下の条件を満たすことを要する。
脱硫温度については、100〜300℃である。脱硫温度が300℃を超えると、コーク析出による劣化のため、脱硫寿命が短くなる。100℃未満であると、硫黄化合物の脱硫剤への吸着状態が物理吸着的となるため、吸着容量が低くなり、結果として、脱硫剤充填量の増大を余儀なくされる。
硫黄化合物の化学吸着を促進する観点、および、コーク析出による劣化抑制する観点から、脱硫温度は、好ましくは、130〜300℃、より好ましくは170〜300℃ある。脱硫温度は、例えば190℃〜300℃、200℃〜300℃である。
[Desulfurization method]
The desulfurization method in the present invention is to remove the sulfur compound contained in the gaseous fuel using the nickel-containing desulfurization agent, and the desulfurization method needs to satisfy the following conditions.
About desulfurization temperature, it is 100-300 degreeC. When the desulfurization temperature exceeds 300 ° C., the desulfurization life is shortened due to deterioration due to coke deposition. When the temperature is less than 100 ° C., the adsorption state of the sulfur compound to the desulfurization agent becomes physisorbent, so that the adsorption capacity is lowered, and as a result, the desulfurization agent filling amount is inevitably increased.
The desulfurization temperature is preferably 130 to 300 ° C., more preferably 170 to 300 ° C., from the viewpoint of promoting chemical adsorption of sulfur compounds and suppressing deterioration due to coke deposition. The desulfurization temperature is, for example, 190 ° C to 300 ° C, 200 ° C to 300 ° C.

脱硫時、水素を微量添加しても、水分の影響を受けることはないが、水素を添加することはシステムを複雑化し、コスト面から好ましくない。
したがって、本発明の脱硫ガス体燃料の製造方法においては、水素未添加で、ガス体燃料を当該ニッケル含有脱硫剤と接触させる方法が好ましく用いられる。
さらに、本発明における脱硫圧力は、常圧〜1.0MPaが好ましいが特に制限はない。
ガス空間速度(GHSV)については、50〜10,000h-1が好ましい。50h-1未満では、脱硫剤の使用量が増加しすぎて実用的でない。10,000h-1を超えると、硫黄化合物が分解しにくくなるため、硫黄吸着容量が小さくなり、脱硫剤の使用量が増加しすぎて実用的でない。より好ましくは、100〜2,000h-1である。
Even if a small amount of hydrogen is added during desulfurization, it is not affected by moisture, but adding hydrogen complicates the system and is not preferable from the viewpoint of cost.
Therefore, in the method for producing a desulfurized gas fuel of the present invention, a method in which hydrogen gas is not added and the gas fuel is brought into contact with the nickel-containing desulfurizing agent is preferably used.
Further, the desulfurization pressure in the present invention is preferably normal pressure to 1.0 MPa, but is not particularly limited.
The gas space velocity (GHSV) is preferably 50 to 10,000 h- 1 . If it is less than 50 h −1 , the use amount of the desulfurizing agent increases too much, which is not practical. If it exceeds 10,000 h −1 , the sulfur compound becomes difficult to decompose, so that the sulfur adsorption capacity becomes small, and the amount of the desulfurizing agent increases too much, which is not practical. More preferably, it is 100 to 2,000 h- 1 .

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.

製造例1〔ニッケル含有脱硫剤の調製〕
硫酸ニッケル・6水和物(特級、和光純薬株式会社製)1755.6gおよび硫酸銅・5水和物(特級、和光純薬株式会社製)42.8gを、50℃に加温したイオン交換水4Lに溶解し、調製液Aを得た。
一方、50℃に加温したイオン交換水4Lに炭酸ナトリウム1200gを溶解し、水ガラス433.6g(JIS−3号、Si濃度29質量%、日本化学工業株式会社製)を加え、調製液Bを別途用意した。
次いで、調製液A、Bの温度をそれぞれ50℃に保持しつつ、内径10mm、長さ10cmのステンレス鋼製の反応管内に導入し、混合した。さらに、混合溶液を攪拌しながら、温度を90℃に昇温、3時間保持し、沈殿ケーキを得た。
この後、イオン交換水100Lを用いて沈殿ケーキを洗浄して濾過し、120℃送風乾燥機にて12時間乾燥させた。そして、得られた乾燥物をめのう乳鉢を用いて粉砕し、平均粒径0.8mmとし、空気雰囲気中、350℃で3時間焼成してニッケル含有脱硫剤Aを得た。
得られたニッケル含有脱硫剤Aのニッケル含有量(NiO換算)は78.2質量%、銅含有量(CuO換算)は2.1質量%、珪素含有量(SiO2換算)は19.7質量%であった。
Production Example 1 (Preparation of nickel-containing desulfurizing agent)
An ion obtained by heating 1755.6 g of nickel sulfate hexahydrate (special grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 42.8 g of copper sulfate pentahydrate (special grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to 50 ° C. Dissolved in 4 L of exchange water to obtain Preparation Liquid A.
On the other hand, 1200 g of sodium carbonate was dissolved in 4 L of ion-exchanged water heated to 50 ° C., and 433.6 g of water glass (JIS-3, Si concentration 29 mass%, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) was added. Was prepared separately.
Next, while maintaining the temperature of each of preparation solutions A and B at 50 ° C., they were introduced into a stainless steel reaction tube having an inner diameter of 10 mm and a length of 10 cm and mixed. Further, while stirring the mixed solution, the temperature was raised to 90 ° C. and maintained for 3 hours to obtain a precipitated cake.
Thereafter, the precipitated cake was washed with 100 L of ion-exchanged water, filtered, and dried for 12 hours in a 120 ° C. blower dryer. Then, the obtained dried product was pulverized using an agate mortar to obtain an average particle size of 0.8 mm, and calcined at 350 ° C. for 3 hours in an air atmosphere to obtain a nickel-containing desulfurizing agent A.
Nickel content of the resulting nickel containing desulfurizing agent A (NiO equivalent) 78.2 wt%, copper content (CuO equivalent) 2.1 wt%, the silicon content (SiO 2 equivalent) 19.7 Weight %Met.

参考例1(220℃、露点−90℃)
製造例1で得た脱硫剤A、1mLを、メスシリンダで秤量し、SUS製の円筒型反応器(内径9.4mm)に充填した。反応器に大気圧下、100cm3/分で水素ガスを供給し、室温から120℃まで昇温し、1時間保持したのち、さらに350℃まで昇温し、15時間保持することで、ニッケル含有脱硫剤を反応器内で還元した。
この後、水素供給を停止し、脱硫プロパンにジメチルサルファイドおよびターシャリーブチルメルカプタンを各々25volppmとなるように添加したプロパンガスを大気圧下、220℃、GHSVを8000h-1に調整し、脱硫試験を開始した。ガス導入開始97時間後、脱硫剤層の温度を202℃に調整した。140時間経過後、温度を220℃に調整した。尚、供給したガスの露点は−90℃であった。脱硫器出口の硫黄濃度はSCD検出器付きガスクロマトグラフにより、自動で測定され、結果を図1に示す。
Reference Example 1 (220 ° C, dew point -90 ° C)
1 mL of the desulfurizing agent A obtained in Production Example 1 was weighed with a graduated cylinder and charged into a SUS cylindrical reactor (inner diameter: 9.4 mm). Hydrogen gas was supplied to the reactor at 100 cm 3 / min under atmospheric pressure, the temperature was raised from room temperature to 120 ° C., held for 1 hour, then further heated to 350 ° C. and held for 15 hours, thereby containing nickel The desulfurizing agent was reduced in the reactor.
Thereafter, the hydrogen supply was stopped, propane gas added with dimethyl sulfide and tertiary butyl mercaptan to desulfurized propane at 25 volppm each was adjusted to 220 ° C. and GHSV to 8000 h −1 at atmospheric pressure, and the desulfurization test was performed. Started. 97 hours after the start of gas introduction, the temperature of the desulfurizing agent layer was adjusted to 202 ° C. After 140 hours, the temperature was adjusted to 220 ° C. The dew point of the supplied gas was −90 ° C. The sulfur concentration at the outlet of the desulfurizer is automatically measured by a gas chromatograph with an SCD detector, and the result is shown in FIG.

実施例1(220℃、露点20℃)
脱硫試験に供するガスを20℃に調整された水タンクにバブリングしたこと以外は参考例1と同様な条件で脱硫試験を行い、脱硫器出口の硫黄濃度を図1に追記した。極低温の露点での脱硫挙動と、実用的に望まれる室温での露点である20℃での脱硫挙動は全く変化なく、本脱硫方法を採用することで、ガスの露点に影響なく、効率的に脱硫できることがわかる。
また、図1に示すとおり、実施例1及び参考例1の脱硫挙動は全く変わらない。このことから、本発明によると、ガスの露点の相違にかかわらず、脱硫触媒Aの寿命を同等にすることができると考えられる。
Example 1 (220 ° C., dew point 20 ° C.)
A desulfurization test was performed under the same conditions as in Reference Example 1 except that the gas used for the desulfurization test was bubbled into a water tank adjusted to 20 ° C., and the sulfur concentration at the outlet of the desulfurizer was added to FIG. The desulfurization behavior at a cryogenic dew point and the desulfurization behavior at 20 ° C, which is a practically desired dew point at room temperature, are completely unchanged, and by adopting this desulfurization method, the gas dew point is not affected and efficient. It can be seen that it can be desulfurized.
Moreover, as shown in FIG. 1, the desulfurization behavior of Example 1 and Reference Example 1 is not changed at all. From this, it is considered that according to the present invention, the life of the desulfurization catalyst A can be made equal regardless of the difference in the dew point of the gas.

参考例2(140℃、露点−90℃)
参考例1と同様に脱硫剤Aを充填し、還元処理を行った。この後、水素供給を停止し、脱硫プロパンにジメチルサルファイドおよびターシャリーブチルメルカプタンを各々20volppmとなるように添加したプロパンガスを大気圧下、140℃、GHSVを8000h-1に調整し、脱硫試験を開始した。参考例1と同様に脱硫器出口の硫黄濃度はSCD検出器付きガスクロマトグラフにより測定した。結果を図2に示す。
Reference Example 2 (140 ° C, dew point -90 ° C)
In the same manner as in Reference Example 1, the desulfurizing agent A was filled and reduction treatment was performed. Thereafter, the hydrogen supply was stopped, propane gas added with dimethyl sulfide and tertiary butyl mercaptan to desulfurized propane so as to be 20 volppm each was adjusted to 140 ° C. and GHSV to 8000 h −1 , and the desulfurization test was performed. Started. Similar to Reference Example 1, the sulfur concentration at the outlet of the desulfurizer was measured by a gas chromatograph with an SCD detector. The results are shown in FIG.

実施例2(140℃、露点20℃)
脱硫試験に供するガスを20℃に調整された水タンクにバブリングしたこと以外は参考例2と同様な条件で脱硫試験を行い、脱硫器出口の硫黄濃度を図2に追記した。露点によって性能に差異が無く、かつその性能は、下記の比較例1よりも優れている。
Example 2 (140 ° C., dew point 20 ° C.)
A desulfurization test was performed under the same conditions as in Reference Example 2 except that the gas used for the desulfurization test was bubbled into a water tank adjusted to 20 ° C., and the sulfur concentration at the outlet of the desulfurizer was added to FIG. There is no difference in performance depending on the dew point, and the performance is superior to Comparative Example 1 below.

比較例1(70℃、露点−90℃)
脱硫時の温度を70℃としたこと以外は、参考例2と同様に脱硫試験を行い、脱硫器出口の硫黄濃度を測定した。結果を図3に示す。
Comparative Example 1 (70 ° C, dew point -90 ° C)
A desulfurization test was performed in the same manner as in Reference Example 2 except that the temperature during desulfurization was set to 70 ° C., and the sulfur concentration at the outlet of the desulfurizer was measured. The results are shown in FIG.

比較例2(70℃、露点20℃)
脱硫時の温度を70℃としたこと以外は、参考例2と同様に脱硫試験を行い、脱硫器出口の硫黄濃度を測定した。結果を図3に示す。
Comparative Example 2 (70 ° C., dew point 20 ° C.)
A desulfurization test was performed in the same manner as in Reference Example 2 except that the temperature during desulfurization was set to 70 ° C., and the sulfur concentration at the outlet of the desulfurizer was measured. The results are shown in FIG.

本発明の脱硫ガス体燃料の製造方法は、簡素なシステムであって、燃料ガス中に水分が存在していても、燃料ガス中に水分が存在しない場合と同等の寿命を備え、かつ水分を含まない燃料ガスを室温付近で用いた場合と同等もしくはそれ以上の性能を備えた脱硫剤を用いることにより、脱硫ガス体燃料を効率よく製造することができる。   The method for producing a desulfurized gas fuel of the present invention is a simple system, and even if moisture is present in the fuel gas, it has a life equivalent to that in the case where no moisture is present in the fuel gas, and the moisture is removed. By using a desulfurizing agent having a performance equal to or higher than that when a fuel gas not contained is used at around room temperature, a desulfurized gas fuel can be efficiently produced.

Claims (12)

硫黄化合物を含有するガス体燃料を、ニッケル含有脱硫剤と接触させて、脱硫ガス体燃料を製造する方法であって、
前記ニッケル含有脱硫剤が、前記ニッケル含有脱硫剤基準で、酸化ニッケル(NiO)換算量として、50〜85質量%のニッケルを含むものであり、下記工程(1)を含む、脱硫ガス体燃料の製造方法。
工程(1):硫黄化合物を含有する水分露点が−10℃以上のガス体燃料を、100〜300℃の範囲の温度において前記ニッケル含有脱硫剤と接触させて、脱硫ガス体燃料を製造する工程
A method of producing a desulfurized gas fuel by contacting a gas fuel containing a sulfur compound with a nickel-containing desulfurizing agent,
The nickel-containing desulfurizing agent contains 50 to 85% by mass of nickel as a nickel oxide (NiO) conversion amount based on the nickel-containing desulfurizing agent, and includes the following step (1). Production method.
Step (1): A step of producing a desulfurized gas fuel by contacting a gaseous fuel containing a sulfur compound with a water dew point of −10 ° C. or more with the nickel-containing desulfurizing agent at a temperature in the range of 100 to 300 ° C.
下記工程(2)を含む、請求項1に記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。
工程(2):硫黄化合物を含有する水分露点が−100℃以上−10℃未満のガス体燃料を、100〜300℃の範囲の温度において前記ニッケル含有脱硫剤と接触させて、脱硫ガス体燃料を製造する工程
The manufacturing method of the desulfurization gas body fuel of Claim 1 including the following process (2).
Step (2): A gaseous fuel containing a sulfur compound and having a water dew point of −100 ° C. or higher and lower than −10 ° C. is contacted with the nickel-containing desulfurizing agent at a temperature in the range of 100 to 300 ° C. Manufacturing process
前記ニッケル含有脱硫剤が、ニッケル、並びに、銅、マンガン、クロム、バナジウム、鉄、コバルト、亜鉛、モリブデン、タングステン、ビスマス、アルミニウム、セリウム、及びランタンの中から選ばれる少なくとも1種の金属を含む、請求項1又は2に記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。   The nickel-containing desulfurizing agent includes nickel and at least one metal selected from copper, manganese, chromium, vanadium, iron, cobalt, zinc, molybdenum, tungsten, bismuth, aluminum, cerium, and lanthanum. The manufacturing method of the desulfurization gas body fuel of Claim 1 or 2. 前記ニッケル含有脱硫剤が、ニッケル及び銅を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。   The manufacturing method of the desulfurization gas body fuel in any one of Claims 1-3 in which the said nickel containing desulfurization agent contains nickel and copper. 前記ニッケル含有脱硫剤が、ニッケル源を含む酸性の水溶液又は水分散液と、珪素源及び無機塩基を含む塩基性水溶液とを、それぞれ加温して混合後、50〜90℃の温度に維持して反応させたのち、固液分離して得られた固形物を洗浄及び乾燥後、200〜400℃の温度にて焼成してなるものである、請求項1〜4のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。   The nickel-containing desulfurizing agent is heated and mixed with an acidic aqueous solution or aqueous dispersion containing a nickel source and a basic aqueous solution containing a silicon source and an inorganic base, and then maintained at a temperature of 50 to 90 ° C. The desulfurization according to any one of claims 1 to 4, wherein the solid obtained by solid-liquid separation after the reaction is washed and dried, and then fired at a temperature of 200 to 400 ° C. A method for producing gaseous fuel. 前記ニッケル含有脱硫剤が、ニッケル及び銅を、シリカ担体、アルミナ担体及びシリカ−アルミナ担体の少なくとも1種に担持させた脱硫剤である、請求項1〜5のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。   The desulfurization gas fuel according to any one of claims 1 to 5, wherein the nickel-containing desulfurization agent is a desulfurization agent in which nickel and copper are supported on at least one of a silica carrier, an alumina carrier, and a silica-alumina carrier. Manufacturing method. 前記ニッケル含有脱硫剤が、ニッケル源及び銅源を含む酸性の水溶液又は水分散液と、珪素源及び無機塩基を含む塩基性水溶液とを、それぞれ加温して混合後、50〜90℃の温度に維持して反応させたのち、固液分離して得られた固形物を洗浄及び乾燥後、200〜400℃の温度にて焼成してなるものである、請求項1〜6のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。   The nickel-containing desulfurizing agent is heated at 50 to 90 ° C. after mixing and heating an acidic aqueous solution or aqueous dispersion containing a nickel source and a copper source, and a basic aqueous solution containing a silicon source and an inorganic base, respectively. The solid obtained by separating and solid-liquid separation after being maintained at the temperature is washed and dried, and then fired at a temperature of 200 to 400 ° C. The manufacturing method of the desulfurization gas body fuel of description. 水素未添加で、硫黄化合物を含有するガス体燃料を、前記ニッケル含有脱硫剤と接触させる、請求項1〜7のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。   The method for producing a desulfurized gas fuel according to any one of claims 1 to 7, wherein a gaseous fuel containing no sulfur and containing a sulfur compound is brought into contact with the nickel-containing desulfurizing agent. 脱硫温度が190〜300℃である、請求項1〜8のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。   The manufacturing method of the desulfurization gas body fuel in any one of Claims 1-8 whose desulfurization temperature is 190-300 degreeC. 硫黄化合物を含有するガス体燃料が、LNG、LPG、天然ガス、都市ガス、及びジメチルエーテルの中から選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜9のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。   The production of a desulfurized gaseous fuel according to any one of claims 1 to 9, wherein the gaseous fuel containing a sulfur compound is at least one selected from LNG, LPG, natural gas, city gas, and dimethyl ether. Method. 硫黄化合物を含有するガス体燃料が、硫化カルボニル、硫化水素、二硫化炭素、二酸化硫黄、ジメチルサルファイド、メチルエチルサルファイド、ジエチルサルファイド、ジメチルジサルファイド、メチルエチルジサルファイド、メチルメルカプタン、エチルメルカプタン、プロピルメルカプタン、ブチルメルカプタン、チオフェン、テトラヒドロチオフェン、及びアルキルチオフェン類から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1〜10のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。   Gas fuels containing sulfur compounds are carbonyl sulfide, hydrogen sulfide, carbon disulfide, sulfur dioxide, dimethyl sulfide, methyl ethyl sulfide, diethyl sulfide, dimethyl disulfide, methyl ethyl disulfide, methyl mercaptan, ethyl mercaptan, propyl mercaptan. The manufacturing method of the desulfurization gas body fuel in any one of Claims 1-10 containing at least 1 sort (s) chosen from butyl mercaptan, thiophene, tetrahydrothiophene, and alkylthiophenes. 工程(1)において、硫黄化合物を含有するガス体燃料中の水分露点が0℃以上である、請求項1〜11のいずれかに記載の脱硫ガス体燃料の製造方法。   The process for producing a desulfurized gas fuel according to any one of claims 1 to 11, wherein in step (1), the moisture dew point in the gas fuel containing a sulfur compound is 0 ° C or higher.
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