JP2014077060A - メタン発酵ガスの精製方法および精製システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機性廃棄物をメタン発酵処理してメタンガスと炭酸ガスとを含むメタン発酵ガスを得るメタン発酵ガス生成工程と、メタン発酵ガス生成工程で得られたメタン発酵ガスを精製してメタンガスが富化された精製ガスを得る精製工程とを含むメタン発酵ガスの精製方法であって、精製工程は、圧力スイング吸着法を用いてメタン発酵ガスから炭酸ガスを分離する圧力スイング吸着工程を少なくとも含み、精製工程で精製されるメタン発酵ガスの圧力が、メタン発酵ガス生成工程で得られるメタン発酵ガスの圧力以下であり、且つ、精製工程で得られる精製ガスの圧力が、精製工程で精製されるメタン発酵ガスの圧力以下であることを特徴とするメタン発酵ガスの精製方法である。また、その精製方法の実施に適したメタン発酵ガスの精製システムである。
【選択図】図1
Description
そのため、上記従来のメタン発酵ガスの精製システムには、メタン発酵ガスの精製に要するエネルギーが大きいという点において改善の余地があった。
なお、本発明において、「所定の濃度」は、使用する吸着剤の性能や、求められるメタンガスの回収率や、精製ガス中のメタンガスの濃度低下の許容範囲に応じて予め定めることができる。また、「精製ガス中のメタンガスの所望の濃度」とは、精製ガスの用途に応じて予め定められる濃度である。
なお、本発明において、「リサイクルガス中のメタンガスの所定の濃度」は、使用する吸着剤の性能や、求められるメタンガスの回収率や、精製ガス中のメタンガスの濃度低下の許容範囲に応じて適宜設定することができる。
なお、本発明において、「所定の濃度」は、使用する吸着剤の性能や、求められるメタンガスの回収率や、精製ガス中のメタンガスの濃度低下の許容範囲に応じて予め定めることができる。また、「精製ガス中のメタンガスの所望の濃度」とは、精製ガスの用途に応じて予め定められる濃度である。
なお、本発明において、「リサイクルガス中のメタンガスの所定の濃度」は、使用する吸着剤の性能や、求められるメタンガスの回収率や、精製ガス中のメタンガスの濃度低下の許容範囲に応じて適宜設定することができる。
なお、メタン発酵処理装置2としては、特に限定されることなく、例えば特開2009−66513号公報に記載のメタン発酵槽を用いることができる。具体的には、メタン発酵処理装置2としては、温度が30〜60℃のメタン発酵槽を用いてメタン発酵処理を行う装置であって、メタン発酵槽内を強制的に加圧することなく、発酵によって生じる自然発酵圧によってメタン発酵ガスの圧力を所望の圧力P1とする装置を用いることができる。
なお、精製機構4は、メタン発酵ガスから余分な水分を除去するミストセパレータ(図示せず)や、メタン発酵ガスから硫化水素を除去する硫化水素除去装置(図示せず)や、メタン発酵ガスからシロキサンを除去するシロキサン除去装置(図示せず)を有していてもよい。因みに、ミストセパレータ、硫化水素除去装置およびシロキサン除去装置としては、特に限定されることなく、既知のミストセパレータ、硫化水素除去装置およびシロキサン除去装置を用いることができる。また、ミストセパレータ、硫化水素除去装置およびシロキサン除去装置は、精製機構4内の任意の位置、例えば、精製装置よりもメタン発酵ガスタンク3側に設けることができる。
即ち、精製装置の吸着塔では、吸着塔にメタン発酵ガスを供給して精製ガスを得る吸着工程と、吸着工程において吸着剤に吸着されたガスを減圧下(吸着工程よりも低い圧力下)で脱着させて吸着剤を再生する脱着工程とが交互に繰り返して実施される。
なお、本発明のメタン発酵ガスの精製システムでは、背圧弁を設けなくてもよい。そして、本発明のメタン発酵ガスの精製システムでは、ガスを加圧する加圧装置を設けることなく、精製機構で精製されるメタン発酵ガスの圧力がメタン発酵ガス生成機構で得られるメタン発酵ガスの圧力以下となり、且つ、精製機構で得られる精製ガスの圧力が精製機構で精製されるメタン発酵ガスの圧力以下となればよい。因みに、「精製機構で精製されるメタン発酵ガスの圧力がメタン発酵ガス生成機構で得られるメタン発酵ガスの圧力以下となる」および「精製機構で得られる精製ガスの圧力が精製機構で精製されるメタン発酵ガスの圧力以下となる」には、配管などの圧力損失によりガスの圧力が低下した場合も含まれる。
また、上記一例の精製システム1では、背圧弁5を設けているので、用途に応じた圧力の精製ガスを製造することができる。
具体的には、上記一例の精製システム1では、圧力P1の低圧のメタン発酵ガスから炭酸ガスを分離するため、精製装置で実施する圧力スイング吸着工程においてメタン発酵ガスからのメタンガスの回収率(=(得られた精製ガス中のメタンガスの量/供給したメタン発酵ガス中のメタンガスの量)×100%)が低下し易い。そこで、本発明のメタン発酵ガスの精製システムでは、例えば、以下に詳細に説明するような精製装置100を用いて圧力スイング吸着工程を実施してもよい。
図2に示す精製装置100は、吸着剤を充填した2基以上(図示例では3基)の吸着塔10,20,30を備えている。そして、精製装置100では、メタンガスと、炭酸ガスとを含むメタン発酵ガスが圧力スイング吸着法を用いて精製され、メタンガスが富化された精製ガスが製造される。具体的には、精製装置100では、メタン発酵ガスを吸着塔に供給し、吸着塔内の吸着剤で炭酸ガスの大部分とメタンガスの一部とを吸着することにより、メタンガスが富化された精製ガスが製造される。なお、炭酸ガスとメタンガスとを吸着した吸着剤は、適宜、吸着剤に吸着されたガスを減圧下(吸着時の圧力よりも低い圧力下)で脱着させることにより再生される。
なお、第1メタン発酵ガスライン11には第1メタン発酵ガス弁12が設けられており、第2メタン発酵ガスライン21には第2メタン発酵ガス弁22が設けられており、第3メタン発酵ガスライン31には第3メタン発酵ガス弁32が設けられている。
なお、第1精製ガスライン13には第1精製ガス弁14が設けられており、第2精製ガスライン23には第2精製ガス弁24が設けられており、第3精製ガスライン33には第3精製ガス弁34が設けられている。
なお、第1均圧化ライン15は、第1吸着塔10と第1精製ガス弁14との間で第1精製ガスライン13から分岐しており、第2均圧化ライン25は、第2吸着塔20と第2精製ガス弁24との間で第2精製ガスライン23から分岐しており、第3均圧化ライン35は、第3吸着塔30と第3精製ガス弁34との間で第3精製ガスライン33から分岐している。そして、第1均圧化ライン15には、第1均圧化弁16が設けられており、第2均圧化ライン25には、第2均圧化弁26が設けられており、第3均圧化ライン35には、第3均圧化弁36が設けられている。
なお、第1脱着ガスライン17は、第1メタン発酵ガス弁12と第1吸着塔10との間で第1メタン発酵ガスライン11から分岐しており、第2脱着ガスライン27は、第2メタン発酵ガス弁22と第2吸着塔20との間で第2メタン発酵ガスライン21から分岐しており、第3脱着ガスライン37は、第3メタン発酵ガス弁32と第3吸着塔30との間で第3メタン発酵ガスライン31から分岐している。そして、第1脱着ガスライン17には、第1脱着ガス弁18が設けられており、第2脱着ガスライン27には、第2脱着ガス弁28が設けられており、第3脱着ガスライン37には、第3脱着ガス弁38が設けられている。
ここで、リサイクルガスライン80の一端は、精製装置100へのメタン発酵ガスの流入口と、共通メタン発酵ガスライン40と第1メタン発酵ガスライン11との接続部との間で共通メタン発酵ガスライン40に接続している。また、リサイクルガスライン80の他端は、第2炭酸ガスセンサ72と、共通脱着ガス弁73との間で共通脱着ガスライン70に接続している。
そして、リサイクルガスライン80には、他端側から一端側に向かって、リサイクルガスの流通を遮断する供給遮断機構としてのリサイクルガス弁81と、リサイクルガスを加圧して送出するリサイクルガスポンプ82とが順次配設されている。
また、第1精製ガスライン13、第2精製ガスライン23および第3精製ガスライン33と、共通精製ガスライン50とが、各吸着塔10,20,30から流出した精製ガスを装置外へと流す精製ガスラインとして機能し得る。
更に、第1精製ガスライン13の一部(第1吸着塔10から第1均圧化ライン15が分岐する部分まで)と、第1均圧化ライン15と、第2精製ガスライン23の一部(第2吸着塔20から第2均圧化ライン25が分岐する部分まで)と、第2均圧化ライン25と、第3精製ガスライン33の一部(第3吸着塔30から第3均圧化ライン35が分岐する部分まで)と、第3均圧化ライン35と、共通均圧化ライン60とが、各吸着塔同士を連通して吸着塔内の圧力を均一化する均圧化ラインとして機能し得る。
また、第1メタン発酵ガスライン11の一部(第1吸着塔10から第1脱着ガスライン17が分岐する部分まで)および第1脱着ガスライン17、第2メタン発酵ガスライン21の一部(第2吸着塔20から第2脱着ガスライン27が分岐する部分まで)および第2脱着ガスライン27、並びに、第3メタン発酵ガスライン31の一部(第3吸着塔30から第3脱着ガスライン37が分岐する部分まで)および第3脱着ガスライン37と、共通脱着ガスライン70とが、各吸着塔10,20,30から流出した脱着ガスを装置外へと流す脱着ガスラインとして機能し得る。
更に、リサイクルガスライン80と、共通メタン発酵ガスライン40と、第1メタン発酵ガスライン11、第2メタン発酵ガスライン21および第3メタン発酵ガスライン31とが、吸着剤を再生中の吸着塔から流出した脱着ガスの少なくとも一部をリサイクルガスとして他の吸着塔へと供給するリサイクルガス供給ラインとして機能し得る。なお、この精製装置100のリサイクルガス供給ラインでは、リサイクルガスはメタン発酵ガスと混合した状態で各吸着塔10,20,30へと供給されるが、精製装置100では、リサイクルガスは各吸着塔に直接供給されてもよい。
図2に示す精製装置100を用いたメタン発酵ガスの精製は、図3(a)に示すような運転工程表に従って行うことができる。具体的には、精製装置100では、図3(a)に示すステージ1〜3を順次繰り返して実施することにより、メタン発酵ガスを連続的に精製し、高濃度のメタンガスを含有する精製ガスを得ることができる。
なお、精製ガス中のメタンガスの濃度は所望の濃度以上であることが好ましい。ここで、「所望の濃度」とは、精製ガスの用途に応じて予め定まる濃度であり、例えば、精製ガスを都市ガス原料として使用する場合には99.5体積%であり、精製ガスを自動車燃料として使用する場合には95体積%である。精製ガス中のメタンガスの濃度が所望の濃度よりも低い場合、所望の濃度以上のメタンガスを含む別の精製ガスと混合したり、精製ガスを再び精製したりしてメタンガスの濃度を所望の濃度以上に高めてから、都市ガス原料や自動車燃料等として使用する必要があるからである。
そして、ステージ1では、下記の工程1〜4が順次実施される。
図4Aに示すように、ステージ1の工程1では、第1メタン発酵ガス弁12、第1精製ガス弁14、第2均圧化弁26および第3均圧化弁36のみを開き、他の弁は閉じると共に、真空ポンプ71およびリサイクルガスポンプ82を停止させた状態とする。
SV=(メタン発酵ガスの供給速度[m3/h]/吸着剤体積[m3]) ・・・(1)
なお、工程1の実施時間は、第2吸着塔20および第3吸着塔30の圧力を均一化するのに十分な時間とすることができる。
工程1の後に実施する工程2では、図4Bに示すように、第1メタン発酵ガス弁12および第1精製ガス弁14は開いた状態を維持する一方で、第2均圧化弁26および第3均圧化弁36は閉じる。また、工程2では、第3脱着ガス弁38およびリサイクルガス弁81を開くと共に、真空ポンプ71およびリサイクルガスポンプ82を運転させる。なお、その他の弁は閉じた状態を維持する。
また、圧力スイング吸着法で用いる吸着剤は、通常、メタンガスよりも炭酸ガスを吸着し易い一方で、炭酸ガスよりもメタンガスを脱着し易い。更に、吸着工程の終了時に吸着塔内に残留している精製ガスは脱着工程の開始直後に排出される。従って、脱着ガス中に含まれているメタンガスの濃度は、脱着工程の開始直後に最大となり、その後次第に減少する。
そのため、脱着ガスをリサイクルガスとして第1吸着塔10に供給し続けた場合、第1吸着塔10に流入する炭酸ガスの量が増加する。そして、第1吸着塔10に流入する炭酸ガスの量が増加すると、吸着剤に吸着されたガスの量が飽和吸着量に近づき、吸着工程の実施中、特に吸着工程の終了間際に精製ガス中の炭酸ガスの濃度が増加する(即ち、メタンガスの濃度が低下する)虞がある。そして、精製ガス中の炭酸ガスの濃度が増加した場合、メタンガスの濃度が所望の濃度以上の精製ガスを得ることができなくなる。
即ち、精製装置100では、現在実施中のステージ1(以下「今回のステージ1」と称することがある。)の一回前に実施したステージ1(以下「前回のステージ1」と称することがある。)の吸着工程の終了時(即ち、工程4の終了時)に第1炭酸ガスセンサ51を用いて測定した精製ガス中の炭酸ガス濃度を利用して、今回のステージ1の工程2を実施し得る最大時間を決定し、工程2の開始から当該最大時間が経過するまでの間に工程2を終了する。具体的には、精製装置100では、工程2の開始から所定の最大時間が経過した際に、制御装置90がリサイクルガス弁81を閉じると共にリサイクルガスポンプ82の運転を停止させて、第1吸着塔10へのリサイクルガスの供給を遮断し、工程2を終了させる。
(I)第1炭酸ガスセンサ51で測定した精製ガス中の炭酸ガスの濃度が所定の濃度未満の場合には、前回のステージ1の吸着工程において第1吸着塔10にリサイクルガスを流通した時間(即ち、前回の工程2の実施時間)よりも長い時間とする。
(II)第1炭酸ガスセンサ51で測定した精製ガス中の炭酸ガスの濃度が所定の濃度超の場合には、前回のステージ1の吸着工程において第1吸着塔10にリサイクルガスを流通した時間(即ち、前回の工程2の実施時間)よりも短い時間とする。
(III)第1炭酸ガスセンサ51で測定した精製ガス中の炭酸ガスの濃度が所定の濃度と等しい場合には、前回のステージ1の吸着工程において第1吸着塔10にリサイクルガスを流通した時間(即ち、前回の工程2の実施時間)以下の時間、好ましくは前回の工程2の実施時間と同じ時間とする。
なお、前回の工程2の実施時間に対して最大時間をどの程度長く(或いは、短く)するかについては、比例制御、微分制御、積分制御、PID制御などの既知の手法を用いて決定することができる。具体的には、過去の工程2の実施時間と工程4の終了時の炭酸ガス濃度とのデータを蓄積しておき、PID制御などを用いて最大時間をどの程度長く(或いは、短く)するか決定することができる。
そこで、この精製装置100では、メタンガスが殆ど含まれていない脱着ガスをリサイクルガスとして第1吸着塔10へと供給するのを抑制する観点から、脱着ガス中に含まれている炭酸ガスの濃度も使用して、今回のステージ1の工程2を終了させるタイミングを決定することが好ましい。
即ち、精製装置100では、今回のステージ1の工程2において第2炭酸ガスセンサ72を用いて脱着ガス中の炭酸ガス濃度を連続的に測定し、測定した脱着ガス中の炭酸ガス濃度を利用して、工程2を終了するタイミングを決定することが好ましい。具体的には、工程2を実施中に脱着ガス中の炭酸ガス濃度を連続的に測定し、メタンガスの濃度が所定の濃度以上の脱着ガスのみをリサイクルガスとして第1吸着塔10へ供給するように、工程2を終了するタイミングを決定することが好ましい。
具体的には、「脱着ガス中の炭酸ガスの濃度の所定値」は、例えば、40体積%以上80体積%以下の範囲内で設定することができる。所定値を40体積%以上とすれば、メタンガスの回収率を十分に高めることができるからである。また、所定値を80体積%以下とすれば、メタンガスの回収率を十分に高めつつ、メタンガスが殆ど含まれていない脱着ガスをリサイクルガスとして第1吸着塔10へと供給するのを抑制することができるからである。
具体的には、工程2を終了させるタイミングは、工程2の開始から最大時間が経過した際と、脱着ガス中の炭酸ガスの濃度が所定の値となってから所定時間が経過した際との何れか早いタイミングとしてもよい。なお、「所定時間」は、予め実験を行って定めることができる。
工程2の後に実施する工程3では、図4Cに示すように、第1メタン発酵ガス弁12、第1精製ガス弁14および第3脱着ガス弁38は開いた状態を維持し、真空ポンプ71は運転を継続する。一方で、制御装置90がリサイクルガス弁81を閉じる。また、工程3では、制御装置90が、共通脱着ガス弁73を開くと共に、リサイクルガスポンプ82の運転を停止させる。なお、その他の弁は閉じた状態を維持する。
なお、工程3を終了するタイミングは、第3吸着塔30内の吸着剤からガスが十分に脱着される(即ち、吸着剤が十分に再生する)タイミングとすることができる。具体的には、第3吸着塔30内の圧力が例えば−80kPa(ゲージ圧)となるタイミングとすることができる。
工程3の後に実施する工程4では、図4Dに示すように、第1メタン発酵ガス弁12、第1精製ガス弁14および第3脱着ガス弁38は開いた状態を維持し、真空ポンプ71は運転を継続する。一方で、共通脱着ガス弁73を閉じる。また、工程4では、第2精製ガス弁24、第3精製ガス弁34およびリサイクルガス弁81を開くと共に、リサイクルガスポンプ82を運転させる。なお、その他の弁は閉じた状態を維持する。
なお、工程4を終了するタイミング、即ちステージ1を終了するタイミングは、ステージ1の開始から予め定めておいた所定時間が経過したタイミングとすることができる。
因みに、工程4の終了時には、第1炭酸ガスセンサ51で精製ガス中の炭酸ガスの濃度を測定する。そして、測定した炭酸ガスの濃度は、次のステージ1(即ち、ステージ2,3を実施した後のステージ1)において工程2を実施し得る最大時間の決定に用いられる。
具体的には、第1炭酸ガスセンサ51で測定した精製ガス中の炭酸ガスの濃度が所定の濃度未満の場合、即ち、前回の工程4の終了時に吸着塔に炭酸ガスを吸着する余裕が十分に残っていた場合には、最大時間を前回の工程2の実施時間よりも長い時間として、メタンガスの回収率を更に向上させることができる。
また、第1炭酸ガスセンサ51で測定した精製ガス中の炭酸ガスの濃度が所定の濃度超の場合、即ち、前回の工程4の終了時に吸着塔に炭酸ガスを吸着する余裕が十分に無かった場合には、最大時間を前回の工程2の実施時間よりも短い時間として、精製ガス中のメタンガスの濃度が所望の濃度よりも低くなるのを抑制することができる。
更に、第1炭酸ガスセンサ51で測定した精製ガス中の炭酸ガスの濃度が所定の濃度の場合には、最大時間を前回の工程2の実施時間以下として、メタンガスの回収率を向上させつつ、精製ガス中のメタンガスの濃度が所望の濃度よりも低くなるのを抑制することができる。
(IV)メタンガスセンサで測定した精製ガス中のメタンガスの濃度が所定の濃度超の場合には、前回のステージの吸着工程において吸着塔にリサイクルガスを流通した時間(即ち、前回の工程2の実施時間)よりも長い時間とする。
(V)メタンガスセンサで測定した精製ガス中のメタンガスの濃度が所定の濃度未満の場合には、前回のステージの吸着工程において吸着塔にリサイクルガスを流通した時間(即ち、前回の工程2の実施時間)よりも短い時間とする。
(VI)メタンガスセンサで測定した精製ガス中のメタンガスの濃度が所定の濃度と等しい場合には、前回のステージの吸着工程において吸着塔にリサイクルガスを流通した時間(即ち、前回の工程2の実施時間)以下の時間、好ましくは前回の工程2の実施時間と同じ時間とする。
また、上記一例の工程2は、工程2において脱着ガス中のメタンガスの濃度を測定し、脱着ガス中のメタンガスの濃度が所定値以下となった場合に終了させてもよい。なお、上記一例ではメタンガス濃度と炭酸ガス濃度との合計は100体積%と近似することができるので、メタンガス濃度を使用して制御を行う場合には、上記近似を用いて「精製ガス中のメタンガスの所定の濃度」や「脱着ガス中のメタンガスの濃度の所定値」を決定することができる。
また、上記一例の運転工程表の工程1および工程3は実施しなくてもよい。
更に、精製装置100では、工程1の実施時間、工程2および工程3の合計の実施時間、工程4の実施時間を予め定めておき、工程2の実施時間を前記工程2および工程3の合計の実施時間の範囲内で変化させてもよい。
更に、2基の吸着塔を用いて精製を行う場合には、例えば図3(b)に示すような運転工程表に従って精製を行うことができる。
2 メタン発酵処理装置
3 メタン発酵ガスタンク
4 精製機構
5 背圧弁
10 第1吸着塔
11 第1メタン発酵ガスライン
12 第1メタン発酵ガス弁
13 第1精製ガスライン
14 第1精製ガス弁
15 第1均圧化ライン
16 第1均圧化弁
17 第1脱着ガスライン
18 第1脱着ガス弁
20 第2吸着塔
21 第2メタン発酵ガスライン
22 第2メタン発酵ガス弁
23 第2精製ガスライン
24 第2精製ガス弁
25 第2均圧化ライン
26 第2均圧化弁
27 第2脱着ガスライン
28第2脱着ガス弁
30 第3吸着塔
31 第3メタン発酵ガスライン
32 第3メタン発酵ガス弁
33 第3精製ガスライン
34 第3精製ガス弁
35 第3均圧化ライン
36 第3均圧化弁
37 第3脱着ガスライン
38 第3脱着ガス弁
40 共通メタン発酵ガスライン
50 共通精製ガスライン
51 第1炭酸ガスセンサ
60 共通均圧化ライン
70 共通脱着ガスライン
71 真空ポンプ
72 第2炭酸ガスセンサ
73 共通脱着ガス弁
80 リサイクルガスライン
81 リサイクルガス弁
82 リサイクルガスポンプ
90 制御装置
100 精製装置
Claims (6)
- 有機性廃棄物をメタン発酵処理してメタンガスと炭酸ガスとを含むメタン発酵ガスを得るメタン発酵ガス生成工程と、
前記メタン発酵ガス生成工程で得られたメタン発酵ガスを精製してメタンガスが富化された精製ガスを得る精製工程と、
を含むメタン発酵ガスの精製方法であって、
前記精製工程は、圧力スイング吸着法を用いてメタン発酵ガスから炭酸ガスを分離する圧力スイング吸着工程を少なくとも含み、
前記精製工程で精製されるメタン発酵ガスの圧力が、前記メタン発酵ガス生成工程で得られるメタン発酵ガスの圧力以下であり、且つ、前記精製工程で得られる精製ガスの圧力が、前記精製工程で精製されるメタン発酵ガスの圧力以下である、
ことを特徴とする、メタン発酵ガスの精製方法。 - 前記圧力スイング吸着工程では、
吸着剤を充填した2基以上の吸着塔を備える精製装置を使用し、
各吸着塔では、吸着塔に前記メタン発酵ガスを供給して前記精製ガスを得る吸着工程と、前記吸着工程において前記吸着剤に吸着されたガスを減圧下で脱着させて前記吸着剤を再生する脱着工程とを繰り返し実施し、
前記精製装置では、
少なくとも一つの吸着塔で吸着工程を実施している間に残りの吸着塔のうちの少なくとも一つで脱着工程を実施すると共に、前記脱着工程を実施中の吸着塔から排出される脱着ガスの少なくとも一部をリサイクルガスとして前記吸着工程を実施中の吸着塔に流通させ、
前記少なくとも一つの吸着塔における吸着工程の終了時に前記精製ガス中の、メタンガスの濃度および/または炭酸ガスの濃度を測定し、
測定した前記精製ガス中のメタンガスの濃度および/または前記精製ガス中の炭酸ガスの濃度を用いて、前記少なくとも一つの吸着塔において次の吸着工程を実施する際に前記リサイクルガスを当該吸着塔に流通し得る最大時間を決定し、
前記測定した前記精製ガス中のメタンガスの濃度が所定の濃度超の場合および/または前記精製ガス中の炭酸ガスの濃度が所定の濃度未満の場合には、前記最大時間を前記吸着工程において前記少なくとも一つの吸着塔に前記リサイクルガスを流通した時間よりも長くし、前記測定した前記精製ガス中のメタンガスの濃度が所定の濃度未満の場合および/または前記精製ガス中の炭酸ガスの濃度が所定の濃度超の場合には、前記最大時間を前記吸着工程において前記少なくとも一つの吸着塔に前記リサイクルガスを流通した時間よりも短くし、前記測定した前記精製ガス中のメタンガスの濃度が所定の濃度の場合および/または前記精製ガス中の炭酸ガスの濃度が所定の濃度の場合には、前記最大時間を前記吸着工程において前記少なくとも一つの吸着塔に前記リサイクルガスを流通した時間以下とする、
ことを特徴とする、請求項1に記載のメタン発酵ガスの精製方法。 - 前記脱着ガス中のメタンガスの濃度および/または炭酸ガスの濃度を測定し、
前記次の吸着工程を実施する際に、当該次の吸着工程を実施中の吸着塔へ流通させる前記リサイクルガス中の前記メタンガスの濃度が所定の濃度以上となるように、次の吸着工程を実施中の吸着塔への前記リサイクルガスの流通を停止するタイミングを決定することを特徴とする、請求項2に記載のメタン発酵ガスの精製方法。 - 有機性廃棄物をメタン発酵処理してメタンガスと炭酸ガスとを含むメタン発酵ガスを得るメタン発酵ガス生成機構と、
前記メタン発酵ガス生成機構で生成したメタン発酵ガスを精製してメタンガスが富化された精製ガスを得る精製機構と、
を含むメタン発酵ガスの精製システムであって、
前記精製機構は、圧力スイング吸着法を用いてメタン発酵ガスから炭酸ガスを分離する精製装置を少なくとも備え、
前記精製機構で精製されるメタン発酵ガスの圧力が、前記メタン発酵ガス生成機構で得られるメタン発酵ガスの圧力以下となり、且つ、前記精製機構で得られる精製ガスの圧力が、前記精製機構で精製されるメタン発酵ガスの圧力以下となるように構成されている、
ことを特徴とする、メタン発酵ガスの精製システム。 - 前記精製装置が、
吸着剤を充填した2基以上の吸着塔を備え、
各吸着塔では、吸着塔に前記メタン発酵ガスを供給して前記精製ガスを得る吸着工程と、前記吸着工程において前記吸着剤に吸着されたガスを減圧下で脱着させて前記吸着剤を再生する脱着工程とを繰り返し実施し、
少なくとも一つの吸着塔に前記メタン発酵ガスを供給して精製ガスを製造している間に残りの吸着塔のうちの少なくとも一つで吸着塔内を減圧して前記吸着剤に吸着されたガスを脱着させるように構成され、
前記残りの吸着塔のうちの少なくとも一つから排出される脱着ガスの少なくとも一部をリサイクルガスとして前記少なくとも一つの吸着塔に供給するリサイクルガス供給ラインと、
前記リサイクルガス供給ラインを介した前記少なくとも一つの吸着塔へのリサイクルガスの供給を遮断する供給遮断機構と、
前記精製ガス中のメタンガスの濃度および/または炭酸ガスの濃度を測定する精製ガス濃度計と、
前記供給遮断機構の動作を制御して、前記リサイクルガスを前記少なくとも一つの吸着塔に流通する時間を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
測定した前記精製ガス中のメタンガスの濃度および/または前記精製ガス中の炭酸ガスの濃度を用いて、前記少なくとも一つの吸着塔において次の吸着工程を実施する際に前記リサイクルガスを当該吸着塔に流通し得る最大時間を決定し、
前記少なくとも一つの吸着塔における前記吸着工程の終了時に前記精製ガス濃度計で測定した前記精製ガス中のメタンガスの濃度が所定の濃度超の場合および/または前記精製ガス中の炭酸ガスの濃度が所定の濃度未満の場合には、前記最大時間が前記吸着工程において前記少なくとも一つの吸着塔に前記リサイクルガスを流通した時間よりも長くなるように前記供給遮断機構の動作を制御し、
前記少なくとも一つの吸着塔における前記吸着工程の終了時に前記精製ガス濃度計で測定した前記精製ガス中のメタンガスの濃度が所定の濃度未満の場合および/または前記精製ガス中の炭酸ガスの濃度が所定の濃度超の場合には、前記最大時間が前記吸着工程において前記少なくとも一つの吸着塔に前記リサイクルガスを流通した時間よりも短くなるように前記供給遮断機構の動作を制御し、
前記少なくとも一つの吸着塔における前記吸着工程の終了時に前記精製ガス濃度計で測定した前記精製ガス中のメタンガスの濃度が所定の濃度の場合および/または前記精製ガス中の炭酸ガスの濃度が所定の濃度の場合には、前記最大時間が前記吸着工程において前記少なくとも一つの吸着塔に前記リサイクルガスを流通した時間以下となるように前記供給遮断機構の動作を制御する、
ことを特徴とする、請求項4に記載のメタン発酵ガスの精製システム。 - 前記脱着ガス中のメタンガスの濃度および/または炭酸ガスの濃度を測定する脱着ガス濃度計を更に備え、
前記制御装置が、前記脱着ガス濃度計で測定した前記脱着ガス中のメタンガスの濃度および/または前記脱着ガス中の炭酸ガスの濃度を用いて前記供給遮断機構の動作を制御し、
前記次の吸着工程を実施する際に、前記少なくとも一つの吸着塔へ流通させる前記リサイクルガス中の前記メタンガスの濃度が所定の濃度以上となるように、前記少なくとも一つの吸着塔へのリサイクルガスの供給を遮断することを特徴とする、請求項5に記載のメタン発酵ガスの精製システム。
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
CN103861409A (zh) * | 2012-12-12 | 2014-06-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种空气净化处理系统 |
WO2017170417A1 (ja) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 積水化学工業株式会社 | 圧力変動吸着式ガス分離方法及びガス分離装置 |
CN112654414A (zh) * | 2018-09-25 | 2021-04-13 | 积水化学工业株式会社 | 气体处理方法和气体处理装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58159830A (ja) * | 1982-03-18 | 1983-09-22 | Seitetsu Kagaku Co Ltd | 天然ガス中の炭酸ガスを除去する方法 |
JPH01176415A (ja) * | 1987-12-31 | 1989-07-12 | Kansai Coke & Chem Co Ltd | Psa法による富化ガスの製造法 |
JPH02699A (ja) * | 1987-10-24 | 1990-01-05 | Seibu Gas Kk | 都市ガス製造プロセスに於けるガス中の炭酸ガス及び水分を除去する方法 |
JP2004300035A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Taiyo Toyo Sanso Co Ltd | メタンガスの分離方法および装置 |
WO2011155058A1 (ja) * | 2010-06-11 | 2011-12-15 | エネルギープロダクト株式会社 | ガス分離装置 |
-
2012
- 2012-10-10 JP JP2012225394A patent/JP6013864B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58159830A (ja) * | 1982-03-18 | 1983-09-22 | Seitetsu Kagaku Co Ltd | 天然ガス中の炭酸ガスを除去する方法 |
JPH02699A (ja) * | 1987-10-24 | 1990-01-05 | Seibu Gas Kk | 都市ガス製造プロセスに於けるガス中の炭酸ガス及び水分を除去する方法 |
JPH01176415A (ja) * | 1987-12-31 | 1989-07-12 | Kansai Coke & Chem Co Ltd | Psa法による富化ガスの製造法 |
JP2004300035A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Taiyo Toyo Sanso Co Ltd | メタンガスの分離方法および装置 |
WO2011155058A1 (ja) * | 2010-06-11 | 2011-12-15 | エネルギープロダクト株式会社 | ガス分離装置 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103861409A (zh) * | 2012-12-12 | 2014-06-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种空气净化处理系统 |
WO2017170417A1 (ja) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 積水化学工業株式会社 | 圧力変動吸着式ガス分離方法及びガス分離装置 |
JPWO2017170417A1 (ja) * | 2016-03-28 | 2019-01-31 | 積水化学工業株式会社 | 圧力変動吸着式ガス分離方法及びガス分離装置 |
US10960344B2 (en) | 2016-03-28 | 2021-03-30 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Method and apparatus for separating gas by pressure swing adsorption |
CN112654414A (zh) * | 2018-09-25 | 2021-04-13 | 积水化学工业株式会社 | 气体处理方法和气体处理装置 |
US11772039B2 (en) | 2018-09-25 | 2023-10-03 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Gas treatment method and gas treatment apparatus |
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