JP2021049482A - Method for production of refined gas, and gas purifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、廃棄物に由来する原料ガスを精製して得られる精製ガスの製造方法及びガス精製装置に関する。 The present invention relates to a method for producing a purified gas obtained by purifying a raw material gas derived from waste and a gas purification apparatus.
産業廃棄物、一般廃棄物などの各種廃棄物は、熱分解により、ガス化する技術が知られている。この方法によれば、廃棄物を熱分解することで、一酸化炭素と水素を多く含む合成ガスが得られる。合成ガスなどの廃棄物由来のガスは、種々の用途に利用可能であり、例えば、微生物触媒などの有機触媒、金属触媒などの各種触媒を用いて、エタノールなどの有価物に変換することが試みられている。例えば、微生物触媒を使用する場合には、微生物培養液を有する発酵槽に合成ガスを供給し、合成ガスを微生物発酵させエタノールを合成している。 Various types of waste such as industrial waste and general waste are known to be gasified by thermal decomposition. According to this method, a synthetic gas containing a large amount of carbon monoxide and hydrogen can be obtained by thermally decomposing the waste. Waste-derived gases such as syngas can be used for various purposes. For example, attempts are made to convert them into valuable resources such as ethanol using various catalysts such as organic catalysts such as microbial catalysts and metal catalysts. Has been done. For example, when a microbial catalyst is used, a synthetic gas is supplied to a fermenter having a microbial culture solution, and the synthetic gas is microbially fermented to synthesize ethanol.
廃棄物には雑多な成分が含まれ、廃棄物から得られるガスにも、数多くの不純物が含まれるため、有機触媒などにより有価物に変換する前に、廃棄物由来のガスは不純物を除去することが一般的である。例えば、特許文献1では、合成ガスを吸着剤と接触させるガス状不純物質除去工程を含む合成ガス浄化処理方法において、ガス状不純物質除去工程を圧力スイング吸着法(PSA:Pressure Swing Adsorption)、温度スイング吸着法(TSA:Thermal Swing Adsorption)などで行うことが開示されている。 Waste contains miscellaneous components, and the gas obtained from waste also contains a large number of impurities. Therefore, the gas derived from waste removes impurities before it is converted into valuable resources by an organic catalyst or the like. Is common. For example, in Patent Document 1, in a synthetic gas purification treatment method including a step of removing gaseous impurities in which a synthetic gas is brought into contact with an adsorbent, the step of removing gaseous impurities is described by a pressure swing adsorption method (PSA: Pressure Swing Attachment) and a temperature. It is disclosed that the swing adsorption method (TSA: Thermal Swing Addition) or the like is used.
ここで、温度スイング吸着法は、吸着剤への物質の吸着及び再生を温度変化により行い、吸着剤を繰り返し使用する方法である。具体的には、吸着時には、精製対象のガスを低温にして吸着剤に通過させるとともに、再生時には、加熱されたパージガスを吸着剤に通過させることで、吸着剤に吸着された物質を脱離させる。パージガスとしては、窒素ガスなどの不活性ガスを使用することが一般的である。 Here, the temperature swing adsorption method is a method in which the adsorbent is repeatedly used by adsorbing and regenerating the substance on the adsorbent by changing the temperature. Specifically, at the time of adsorption, the gas to be purified is cooled to a low temperature and passed through the adsorbent, and at the time of regeneration, the heated purge gas is passed through the adsorbent to desorb the substance adsorbed by the adsorbent. .. As the purge gas, an inert gas such as nitrogen gas is generally used.
また、例えば特許文献2には、温度スイング吸着法を利用した水素ガス精製装置が開示されている。特許文献2の水素ガス精製装置は、一酸化炭素を吸着する吸着剤が充填された1以上の吸着塔と、吸着塔で精製された水素ガスを取り出す導出経路と、導出経路から分岐された分岐経路とを有しており、吸着塔で精製された水素ガスの一部を、分岐経路を介して吸着塔に供給して、水素ガスにより吸着塔を再生することが開示されている。 Further, for example, Patent Document 2 discloses a hydrogen gas purification apparatus using a temperature swing adsorption method. The hydrogen gas purification apparatus of Patent Document 2 has one or more adsorption towers filled with an adsorbent that adsorbs carbon monoxide, a derivation route for taking out the hydrogen gas purified by the adsorption tower, and a branch branched from the derivation route. It is disclosed that a part of the hydrogen gas purified by the adsorption tower is supplied to the adsorption tower via a branch path, and the adsorption tower is regenerated by the hydrogen gas.
上記したように、温度スイング吸着法において、パージガスとして窒素ガスを使用する場合、再生後、吸着塔の内部に窒素ガスが残存する。そのため、吸着剤を再生した後、ガス精製のために吸着塔内部に廃棄物由来の原料ガスを通過させると、吸着塔からは精製ガスと共に窒素ガスが比較的多く排出されることになる。したがって、触媒に対して不活性である窒素ガス量の比率が、原料ガスにおいて高くなり、有価物の生産効率が低下するという不具合が生じる。また、微生物触媒を使用する場合、不活性ガスである窒素ガスが発酵槽に多く吹き込まれることで泡ふきが生じ、生産効率が低下するとともに、洗浄メンテナンスの負荷が増大するという問題も生じる。 As described above, when nitrogen gas is used as the purge gas in the temperature swing adsorption method, nitrogen gas remains inside the adsorption tower after regeneration. Therefore, when the adsorbent is regenerated and then the raw material gas derived from waste is passed through the adsorption tower for gas purification, a relatively large amount of nitrogen gas is discharged from the adsorption tower together with the refined gas. Therefore, the ratio of the amount of nitrogen gas that is inactive to the catalyst becomes high in the raw material gas, which causes a problem that the production efficiency of valuable resources decreases. Further, when a microbial catalyst is used, a large amount of nitrogen gas, which is an inert gas, is blown into the fermenter to cause foaming, which lowers the production efficiency and increases the load of cleaning maintenance.
一方で、廃棄物由来のガスより有価物を生成する方法において、特許文献2のように、温度スイング吸着を行う吸着塔で精製されたガス(水素ガス)の一部を、吸着塔の再生時にパージガスとしてそのまま使用すると、触媒に対して不活性である窒素ガスが大量に触媒に接触することは回避される。しかし、一酸化炭素などの炭素原子を含む精製ガスを多く廃棄することになり、有価物の生産量の低下が避けられなくなる。 On the other hand, in the method of generating valuable resources from the gas derived from waste, as in Patent Document 2, a part of the gas (hydrogen gas) purified by the adsorption tower that performs temperature swing adsorption is used when the adsorption tower is regenerated. When used as it is as a purge gas, it is possible to prevent a large amount of nitrogen gas, which is inert to the catalyst, from coming into contact with the catalyst. However, a large amount of refined gas containing carbon atoms such as carbon monoxide will be discarded, and a decrease in the production of valuable resources will be unavoidable.
そこで、本発明は、廃棄物由来のガスを精製して精製ガスを得る精製ガス製造方法及びガス精製装置において、得られた精製ガスからエタノールなどの有価物を生産する際の生産効率を低下させることなく、また、有価物を生産する際に有機触媒を使用する場合には、有機触媒を充填した発酵槽で生じる泡ふきを防止することを目的とする。 Therefore, the present invention lowers the production efficiency when producing valuable resources such as ethanol from the obtained refined gas in the refined gas production method and the gas purification apparatus for purifying the gas derived from waste to obtain the refined gas. In addition, when an organic catalyst is used in the production of valuable resources, the purpose is to prevent foaming that occurs in a fermenter filled with the organic catalyst.
本発明の要旨は、以下のとおりである。
[1]廃棄物由来の原料ガスを、吸着剤が充填された少なくとも1つの吸着塔で少なくとも精製して精製ガスを得る精製ガスの製造方法であって、
廃棄物由来の原料ガスを、前記吸着塔を通過させ精製する工程と、
前記原料ガスから少なくとも一部の水素を分離して回収する工程と、
前記回収された水素を、前記吸着塔を通過させ、前記吸着剤に吸着された物質を脱離させ、前記吸着塔を再生する工程と、
を備える、精製ガスの製造方法。
[2]少なくとも2つの吸着塔を設け、
少なくとも1つの前記吸着塔に廃棄物由来の原料ガスを通過させながら、他の少なくとも1つの前記吸着塔に前記回収された水素を通過させる、上記[1]に記載の精製ガスの製造方法。
[3]前記吸着塔を有する温度スイング吸着装置を設ける上記[1]又は[2]に記載の精製ガスの製造方法。
[4]前記回収された水素を加熱させて前記吸着塔を通過させる上記[1]〜[3]のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
[5]前記水素を分離して回収する工程を水素分離膜で行う、上記[1]〜[4]のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
[6]前記原料ガスを、圧力スイング吸着装置により精製する工程をさらに備え、
前記圧力スイング装置で精製させた原料ガスを、前記吸着塔に通過させさらに精製させる上記[1]〜[5]のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
[7]前記回収された水素により、前記圧力スイング吸着装置における脱離を行う上記[1]〜[6]のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
[8]前記原料ガスを脱酸素する工程をさらに備え、
前記脱酸素されたガスから少なくとも一部の水素を分離して回収する上記[1]〜[7]のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
[9]前記吸着塔を通過して精製された前記原料ガスから少なくとも一部の水素を分離して回収する上記[1]〜[8]のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
[10]前記分離して回収された水素に、原料ガス中の不活性ガスの割合以下となるように、不活性ガスを混合する、上記[1]〜[9]のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。
[11]上記[1]〜[10]のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法によって得られた精製ガスを、有機触媒に接触させて有価物を得る、有価物の製造方法。
[12]吸着剤が充填され、供給されたガスを精製し、かつパージガスにより再生可能な少なくとも1つの吸着塔と、
廃棄物由来の原料ガスを前記吸着塔に供給する第1供給路と、
前記原料ガスから少なくとも一部の水素を分離して回収する水素分離装置と、
前記回収された水素を前記吸着塔にパージガスとして供給する第2供給路と
を備えるガス精製装置。
[13]少なくとも2つの吸着塔を有し、
前記第1供給路が各吸着塔に前記原料ガスを供給可能であり、前記第2供給路が各吸着塔に前記パージガスを供給可能である上記[12]に記載のガス精製装置。
[14]前記吸着塔を有する温度スイング吸着装置を備える上記[12]又は[13]に記載のガス精製装置。
[15]前記回収された水素を加熱する加熱手段を備える上記[12]〜[14]のいずれか1項に記載のガス精製装置。
[16]前記水素分離装置が水素分離膜である上記[12]〜[15]のいずれか1項に記載のガス精製装置。
[17]前記吸着塔の前段に圧力スイング吸着装置を備える上記[12]〜[16]のいずれか1項に記載のガス精製装置。
[18]前記回収された水素を前記圧力スイング吸着装置に供給する第3供給路を備える上記[17]に記載のガス精製装置。
[19]前記水素分離装置の前段に設けられる脱酸素装置を備える上記[12]〜[18]のいずれか1項に記載のガス精製装置。
[20]前記水素分離装置が、前記吸着塔の後段に設けられる上記[12]〜[19]のいずれか1項に記載のガス精製装置。
[21]前記回収された水素に別のガスを混合させるガス供給路を備える上記[12]〜[20]のいずれか1項に記載のガス精製装置。
[22]上記[12]〜[21]のいずれか1項に記載のガス精製装置と、前記ガス精製装置で得られた精製ガスに接触させる有機触媒を有する有価物生成部とを備える有価物製造装置。
The gist of the present invention is as follows.
[1] A method for producing a purified gas, which obtains a purified gas by at least purifying a raw material gas derived from waste in at least one adsorption tower filled with an adsorbent.
The process of purifying the raw material gas derived from waste by passing it through the adsorption tower, and
A step of separating and recovering at least a part of hydrogen from the raw material gas, and
A step of passing the recovered hydrogen through the adsorption tower, desorbing the substance adsorbed by the adsorbent, and regenerating the adsorption tower.
A method for producing a purified gas.
[2] At least two adsorption towers are provided.
The method for producing a purified gas according to the above [1], wherein the recovered hydrogen is passed through at least one of the adsorption towers while the raw material gas derived from waste is passed through the at least one of the adsorption towers.
[3] The method for producing a purified gas according to the above [1] or [2], wherein a temperature swing adsorption device having the adsorption tower is provided.
[4] The method for producing a purified gas according to any one of [1] to [3] above, wherein the recovered hydrogen is heated and passed through the adsorption tower.
[5] The method for producing a purified gas according to any one of [1] to [4] above, wherein the step of separating and recovering the hydrogen is performed on a hydrogen separation membrane.
[6] Further provided with a step of purifying the raw material gas by a pressure swing adsorption device.
The method for producing a purified gas according to any one of [1] to [5] above, wherein the raw material gas purified by the pressure swing device is passed through the adsorption tower and further refined.
[7] The method for producing a purified gas according to any one of [1] to [6] above, wherein the recovered hydrogen is used to desorb the pressure swing adsorption device.
[8] Further provided with a step of deoxidizing the raw material gas.
The method for producing a purified gas according to any one of the above [1] to [7], wherein at least a part of hydrogen is separated and recovered from the deoxidized gas.
[9] The method for producing a purified gas according to any one of the above [1] to [8], wherein at least a part of hydrogen is separated and recovered from the raw material gas purified by passing through the adsorption tower.
[10] The item according to any one of [1] to [9] above, wherein the inert gas is mixed with the separated and recovered hydrogen so as to be equal to or less than the ratio of the inert gas in the raw material gas. Method of producing refined gas.
[11] A method for producing valuable resources, wherein the purified gas obtained by the method for producing purified gas according to any one of [1] to [10] above is brought into contact with an organic catalyst to obtain valuable resources.
[12] An adsorbent-filled, purified gas supplied, and at least one adsorbent that can be regenerated by purging gas.
The first supply path for supplying the raw material gas derived from waste to the adsorption tower, and
A hydrogen separator that separates and recovers at least a part of hydrogen from the raw material gas,
A gas purification apparatus including a second supply path for supplying the recovered hydrogen to the adsorption tower as a purge gas.
[13] It has at least two adsorption towers and has
The gas purification apparatus according to the above [12], wherein the first supply path can supply the raw material gas to each adsorption tower, and the second supply path can supply the purge gas to each adsorption tower.
[14] The gas purification apparatus according to the above [12] or [13], which comprises a temperature swing adsorption device having the adsorption tower.
[15] The gas purification apparatus according to any one of [12] to [14] above, which comprises a heating means for heating the recovered hydrogen.
[16] The gas purification device according to any one of [12] to [15] above, wherein the hydrogen separation device is a hydrogen separation membrane.
[17] The gas purification apparatus according to any one of [12] to [16] above, wherein a pressure swing adsorption device is provided in front of the adsorption tower.
[18] The gas purification apparatus according to the above [17], which includes a third supply path for supplying the recovered hydrogen to the pressure swing adsorption device.
[19] The gas purification apparatus according to any one of [12] to [18] above, which includes an oxygen scavenger provided in front of the hydrogen separation apparatus.
[20] The gas purification device according to any one of [12] to [19] above, wherein the hydrogen separation device is provided after the adsorption tower.
[21] The gas purification apparatus according to any one of [12] to [20] above, which comprises a gas supply path for mixing the recovered hydrogen with another gas.
[22] A valuable resource including the gas purification apparatus according to any one of the above [12] to [21] and a valuable resource generating unit having an organic catalyst for contacting with the purified gas obtained by the gas purification apparatus. manufacturing device.
本発明では、廃棄物由来のガスを精製して精製ガスを得る精製ガス製造方法及びガス精製装置において、得られた精製ガスからエタノールなどの有価物を生産する際の生産効率を低下させることなく、また、有価物を生産する際に有機触媒を使用する場合には、有機触媒を充填した発酵槽で生じる泡ふきを防止できる In the present invention, in a refined gas production method and a gas purification apparatus for purifying a gas derived from waste to obtain a refined gas, the production efficiency when producing valuable resources such as ethanol from the obtained refined gas is not lowered. In addition, when an organic catalyst is used in the production of valuable resources, it is possible to prevent foaming that occurs in a fermenter filled with the organic catalyst.
次に、本発明について図面を参照しつつ実施形態を用いて説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るガス精製装置を有する有価物製造装置を示す。
有価物製造装置は、図1に示すように、ガス精製装置10と、原料ガス生成設備11と、有価物生成部12とを備える。原料ガス生成設備11は、廃棄物由来ガスである原料ガスG1を生成する設備である。原料ガス生成設備11で生成された原料ガスG1は、ガス精製装置10に導入される。ガス精製装置10は、導入された原料ガスG1から不純物を取り除くことで精製して精製ガスG2を得る。ガス精製装置10で製造された精製ガスG2は、有価物生成部12に導入される。有価物生成部12は、導入された精製ガスG2からエタノール等の有価物を生成する。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a valuable resource manufacturing apparatus having a gas refining apparatus according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the valuable resource manufacturing apparatus includes a
<原料ガス生成設備>
原料ガス生成設備11は、廃棄物をガス化して廃棄物由来の原料ガスを精製する設備である。廃棄物のガス化は、例えばガス化炉を用いるとよい。ガス化炉は、炭素源を燃焼(不完全燃焼)させる炉であり、例えば、シャフト炉、キルン炉、流動床炉、ガス化改質炉等が挙げられる。廃棄物を原料ガスにガス化する際の温度は、特に制限されるものではないが、通常100〜2500℃であり、好ましくは200〜2100℃である。
<Raw material gas generation equipment>
The raw material
廃棄物をガス化して得られる原料ガスG1は、一酸化炭素および水素を含む合成ガスであるとよいが、これら以外にも二酸化炭素、酸素、及び窒素の少なくともいずれかをさらに含んでもよい。原料ガスG1は、水分を含み、また、硫化水素、塩化水素、青酸、アンモニア、NOx、SOx、アセチレン、BTEX(ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン)等のガス状不純物、スス、タール等の固形又は液状の不純物、相転移性不純物などの不純物を含む。なお、相転移性不純物質とは、原料ガス生成設備11からの供出時は大部分が気相であるが、有価物生成部12までの輸送過程で相転移して一部又は全部が固相となり得る不純物質(水を除く)をいい、例えばナフタレン、1−ナフトール、2−ナフトール等の昇華性物質が挙げられる。
The raw material gas G1 obtained by gasifying the waste is preferably a synthetic gas containing carbon monoxide and hydrogen, but may further contain at least one of carbon dioxide, oxygen, and nitrogen. The raw material gas G1 contains water and contains gaseous impurities such as hydrogen sulfide, hydrogen chloride, blue acid, ammonia, NOx, SOx, acetylene and BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene), solids such as sous and tar, or Contains impurities such as liquid impurities and phase transition impurities. Most of the phase-transferable impurities are in the gas phase when they are delivered from the raw material
原料ガスG1が合成ガスである場合、一酸化炭素および水素を含む。また、原料ガスG1は、一酸化炭素を0.1体積%以上80体積%以下、水素を0.1体積%以上80体積%以下含むことが好ましい。また、原料ガスG1を構成する合成ガスは、二酸化炭素を含有してもよい。原料ガスG1において二酸化炭素は、0.1体積%以上70体積%以下含有されるとよい。
また、原料ガスG1における一酸化炭素濃度は、好ましくは10体積%以上70体積%以下であり、より好ましくは20体積%以上55体積%以下である。また、原料ガスG1における水素濃度は、好ましくは10体積%以上70体積%以下であり、より好ましくは20体積%以上55体積%以下である。
When the raw material gas G1 is a synthetic gas, it contains carbon monoxide and hydrogen. Further, the raw material gas G1 preferably contains carbon monoxide in an amount of 0.1% by volume or more and 80% by volume or less, and hydrogen in an amount of 0.1% by volume or more and 80% by volume or less. Further, the synthetic gas constituting the raw material gas G1 may contain carbon dioxide. Carbon dioxide is preferably contained in the raw material gas G1 in an amount of 0.1% by volume or more and 70% by volume or less.
The carbon monoxide concentration in the raw material gas G1 is preferably 10% by volume or more and 70% by volume or less, and more preferably 20% by volume or more and 55% by volume or less. The hydrogen concentration in the raw material gas G1 is preferably 10% by volume or more and 70% by volume or less, and more preferably 20% by volume or more and 55% by volume or less.
また、原料ガスG1中の二酸化炭素濃度は、特に限定されないが、好ましくは0.1体積%以上40体積%以下、より好ましくは0.3体積%以上30体積%以下である。二酸化炭素濃度は、有機触媒により、エタノール生成を行う場合に低くすることが特に好ましく、そのような観点から、より好ましくは0.5体積%以上25体積%以下である。
原料ガスG1中の窒素濃度は、通常40体積%以下であり、好ましくは1体積%以上20体積%以下である。
また、原料ガスG1中の酸素濃度は、通常5体積%以下であり、好ましくは1体積%以下である。また、酸素濃度は、低ければ低い方がよく、0体積%以上であればよい。ただし、一般的には不可避的に酸素が含有されることが多く、酸素濃度は実用的には0.01体積%以上である。
The carbon dioxide concentration in the raw material gas G1 is not particularly limited, but is preferably 0.1% by volume or more and 40% by volume or less, and more preferably 0.3% by volume or more and 30% by volume or less. The carbon dioxide concentration is particularly preferably lowered when ethanol is produced using an organic catalyst, and from such a viewpoint, it is more preferably 0.5% by volume or more and 25% by volume or less.
The nitrogen concentration in the raw material gas G1 is usually 40% by volume or less, preferably 1% by volume or more and 20% by volume or less.
The oxygen concentration in the raw material gas G1 is usually 5% by volume or less, preferably 1% by volume or less. Further, the oxygen concentration should be as low as possible, and may be 0% by volume or more. However, in general, oxygen is inevitably contained in many cases, and the oxygen concentration is practically 0.01% by volume or more.
原料ガスG1における一酸化炭素、二酸化炭素、水素、窒素及び酸素の濃度は、廃棄物の種類、原料ガス生成工程におけるガス化温度、ガス化時の供給ガスの酸素濃度等の燃焼条件を適宜変更することで、所定の範囲とすることができる。例えば、一酸化炭素や水素濃度を変更したい場合は、廃プラ等の炭化水素(炭素および水素)の比率が高い廃棄物に変更し、窒素濃度を低下させたい場合は原料ガス生成設備11において酸素濃度の高いガスを供給する方法等がある。
さらに、原料ガスG1は、一酸化炭素、二酸化炭素、水素および窒素の各成分の濃度調整を適宜行ってもよい。濃度調整は、これら成分の少なくとも1種を原料ガスG1に添加して行うとよい。
なお、上記した原料ガスG1における原料ガスにおける各物質の体積%は、後述する温度スイング吸着装置20に導入される直前の原料ガスにおける各物質の体積%を意味し、後述する前段処理が行われる場合には、前段処理が行われた後の各物質の体積%である。
For the concentrations of carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, nitrogen and oxygen in the raw material gas G1, the combustion conditions such as the type of waste, the gasification temperature in the raw material gas generation process, and the oxygen concentration of the supply gas during gasification are appropriately changed. By doing so, the range can be set to a predetermined range. For example, if you want to change the concentration of carbon monoxide or hydrogen, change to waste with a high ratio of hydrocarbons (carbon and hydrogen) such as waste plastic, and if you want to reduce the nitrogen concentration, oxygen in the raw material
Further, the concentration of each component of carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and nitrogen may be appropriately adjusted in the raw material gas G1. The concentration may be adjusted by adding at least one of these components to the raw material gas G1.
The volume% of each substance in the raw material gas in the raw material gas G1 described above means the volume% of each substance in the raw material gas immediately before being introduced into the temperature
<ガス精製装置>
ガス精製装置10は、温度スイング吸着装置20と、水素分離装置30とを備え、水素分離装置30が、温度スイング吸着装置20の後段に設けられる。本実施形態では、温度スイング吸着装置20で少なくとも原料ガスG1を精製して精製ガスG2を得る。
なお、本明細書において、「後段」とは、原料ガスなどのガスの供給流れに沿う後段を意味し、「前段」とは、上記原料ガスなどのガスの供給流れに沿う前段を意味する。なお、原料ガスの供給流れとは、ガス精製装置10への原料ガスG1の導入から精製ガスG2としてガス精製装置10から排出されるまでの流れを意味し、本実施形態では原料ガス生成設備11から有価物生成部12までのガスの流れを意味する。
<Gas purification equipment>
The
In the present specification, the "second stage" means the latter stage along the supply flow of the gas such as the raw material gas, and the "previous stage" means the first stage along the supply flow of the gas such as the raw material gas. The supply flow of the raw material gas means a flow from the introduction of the raw material gas G1 into the
ガス精製装置10は、図示しないが、温度スイング吸着装置20の前段に前段処理部が設けられることが好ましく、原料ガスG1は、温度スイング吸着装置20に供給される前に、前段処理部において適宜前処理が行われるとよい。前段処理部は、原料ガスG1に含まれる各種不純物、水、二酸化炭素などを除去する。もちろん、前段処理部は省略されてもよい。
Although not shown, the
(前段処理部)
前段処理部は、具体的には、スクラバー、相転移性不純物除去装置、水分分離装置、固液捕捉装置、脱硫装置、圧力スイング吸着装置などの少なくとも1つ又は2以上が組み合わされて構成されるとよく、原料ガスG1が前段処理部における供給に十分な圧力を持たない場合は、ブロワーやコンプレッサーなどをもっていてもよい。
スクラバーは、水又はオイルからなる洗浄液を原料ガスに接触させ、水溶性不純物および油溶性不純物の少なくとも一部を原料ガスG1から除去する。水溶性不純物としては、硫化水素、塩化水素、青酸などの酸性ガス、アンモニアなどの塩基性ガス、NOx、SOxなどの酸化物が挙げられる。また、油溶性不純物としては、BTEX、ナフタレン、1−ナフトール、2−ナフトールなどが挙げられる。
(Pre-stage processing unit)
Specifically, the pre-stage treatment unit is configured by combining at least one or two or more of a scrubber, a phase transition impurity removing device, a water separation device, a solid-liquid trapping device, a desulfurization device, a pressure swing adsorption device, and the like. If the raw material gas G1 does not have sufficient pressure for supply in the pre-stage processing unit, a blower, a compressor, or the like may be provided.
The scrubber brings a cleaning liquid consisting of water or oil into contact with the raw material gas, and removes at least a part of water-soluble impurities and oil-soluble impurities from the raw material gas G1. Examples of the water-soluble impurities include acid gases such as hydrogen sulfide, hydrogen chloride and blue acid, basic gases such as ammonia, and oxides such as NOx and SOx. Examples of oil-soluble impurities include BTEX, naphthalene, 1-naphthol, 2-naphthol and the like.
相転移性不純物除去装置は、原料ガスを冷却するチラーと、チラーの後段に設けられ、フィルタなどからなる固体分離装置とを備え、チラーによって冷却され固体に相転移された相転移性不純物質を固体分離装置で捕捉する装置である。
水分分離装置は、チラーなどで構成されており、原料ガスを冷却することで、合成ガスに含まれる水分を凝集して液化し、その液化した水分を排出する装置である。水分離装置のチラーは、一般的には相転移性不純物除去装置で使用されるチラーよりも原料ガスを低温に冷却する。
固液捕捉装置は、公知のフィルタなどにより構成され、原料ガスに含まれる固形又は液状の不純物を除去する。
The phase transition impurity removing device includes a chiller that cools the raw material gas and a solid separation device that is provided after the chiller and consists of a filter or the like. It is a device that is captured by a solid-state separator.
The water separation device is composed of a chiller or the like, and is a device that agglomerates and liquefies the water contained in the synthetic gas by cooling the raw material gas, and discharges the liquefied water. The chiller of the water separator cools the raw material gas to a lower temperature than the chiller generally used in the phase transition impurity removing device.
The solid-liquid trapping device is composed of a known filter or the like, and removes solid or liquid impurities contained in the raw material gas.
脱硫装置は、硫化化合物を吸着する触媒を充填した触媒吸着塔を有し、原料ガスを通気させて触媒反応などによって硫化化合物を吸着する装置である。
圧力スイング吸着装置は、吸着剤が充填された吸着塔を有し、圧力を変化させることで、吸着塔に充填される吸着剤に不純物を吸着させて除去する精製工程と、吸着剤に吸着した不純物を脱離する再生工程とを繰り返す装置である。圧力スイング吸着装置では、例えば、二酸化炭素、ガス状不純物などを取り除くことができる。圧力スイング吸着装置に使用する吸着剤は、ゼオライト、シリカゲル、活性炭などによって構成されるとよいが、二酸化炭素、ガス状不純物を効率的に除去する観点から、ゼオライト、シリカゲルが好ましく、ゼオライトがより好ましい。
なお、本明細書において、「除去」とは、原料ガスから除去対象物質の少なくとも一部を除去することで、ガス中の対象物質の濃度を低減させることを意味し、除去対象物質を完全に除去することに限定されない。
The desulfurization apparatus has a catalyst adsorption tower filled with a catalyst for adsorbing the sulfide compound, and is an apparatus in which the raw material gas is aerated to adsorb the sulfide compound by a catalytic reaction or the like.
The pressure swing adsorber has a suction tower filled with an adsorbent, and by changing the pressure, a purification step of adsorbing and removing impurities on the adsorbent filled in the adsorption tower and adsorbing on the adsorbent It is a device that repeats the regeneration process of removing impurities. In the pressure swing adsorption device, for example, carbon dioxide, gaseous impurities and the like can be removed. The adsorbent used in the pressure swing adsorber may be composed of zeolite, silica gel, activated carbon, etc., but from the viewpoint of efficiently removing carbon dioxide and gaseous impurities, zeolite and silica gel are preferable, and zeolite is more preferable. ..
In the present specification, "removal" means removing at least a part of the target substance to be removed from the raw material gas to reduce the concentration of the target substance in the gas, and completely removes the target substance to be removed. Not limited to removal.
(温度スイング吸着装置)
温度スイング吸着装置20は、吸着剤が充填された吸着塔を有する。吸着塔には、原料ガスを吸着塔に供給する第1供給路23が接続されている。したがって、吸着塔には、第1供給路23を介して原料ガスG1が供給される。温度スイング吸着装置20の吸着塔は、精製対象の原料ガスG1が通過させられることで、原料ガスG1に含まれる不純物を吸着して、原料ガスG1を精製する。温度スイング吸着装置20によって精製された原料ガス(「ガスG1’」ともいう)は、導出路27を介して水素分離装置30に導入される。
温度スイング吸着装置20の吸着塔は、例えば、原料ガスに含まれるガス状不純物を除去することができる。吸着塔によって除去されるガス状不純物は、吸着剤によって適宜変更可能であるが、BTEXなどの有機不純物を少なくとも含むことが好ましい。
また、吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、活性炭などによって構成されるとよいが、これらのなかでは、有機不純物を効率的に吸着して除去できる観点から、活性炭が好ましい。
(Temperature swing adsorption device)
The temperature
The adsorption tower of the temperature
The adsorbent may be composed of zeolite, silica gel, activated carbon, or the like, but among these, activated carbon is preferable from the viewpoint of efficiently adsorbing and removing organic impurities.
吸着塔は、上記のように原料ガスに含まれる不純物を吸着することでその吸着性能が低下する。そのため、吸着塔は、一定期間、原料ガスを通過させた後にパージガスG3を通過させて、吸着剤に吸着された物質(不純物)を脱離させ再生する。なお、本実施形態では、後述するように、水素分離装置30で分離して回収された水素をパージガスG3として使用する。
温度スイング吸着装置20は、温度を変動させることで、不純物の吸着と、脱離とを行うものである。すなわち、吸着塔を通過する原料ガスG1の温度を低温にして、原料ガスG1に含まれる不純物を吸着剤に吸着させる。また、吸着時の原料ガスG1の温度よりも高温にしたパージガスG3を、吸着塔を通過させることで吸着剤に吸着された不純物を脱離させ、吸着塔を再生させる。
このように、吸着塔は、吸着と脱離を繰り返すことで、長期間にわたって高い吸着性能で不純物を除去することができる。
パージガスG3は、吸着塔を再生させるために使われた後、原料ガス生成設備11に供給され、燃焼されても良い。水素が主成分であるパージガスG3は高エネルギーを有しているため、ガス化炉で燃焼されることで好適な熱源として利用できる。
The adsorption tower deteriorates its adsorption performance by adsorbing impurities contained in the raw material gas as described above. Therefore, the adsorption tower passes through the purging gas G3 after passing through the raw material gas for a certain period of time to desorb and regenerate the substance (impurity) adsorbed by the adsorbent. In this embodiment, as will be described later, the hydrogen separated and recovered by the
The temperature
In this way, the adsorption tower can remove impurities with high adsorption performance for a long period of time by repeating adsorption and desorption.
The purge gas G3 may be supplied to the raw material
(水素分離装置)
水素分離装置30は、温度スイング吸着装置20によって精製されたガスG1’から少なくとも一部の水素ガスを分離する。水素分離装置30としては、公知の水素分離装置を使用でき、例えば、圧力スイング吸着装置、温度スイング吸着装置、水素分離膜などを使用できる。水素分離膜としては、水素分離高分子膜、水素分離金属膜などが挙げられる。水素分離装置としては、上記した中では、簡単な構成で純度の高い水素を得る観点などから水素分離膜が好ましく、耐久性などの観点から、より好ましくは水素分離高分子膜であり、さらに好ましくはポリアミド系高分子膜である。
(Hydrogen separator)
The
水素分離装置30では、温度スイング吸着装置20によって精製されたガスG1’に含まれる水素のうちの一部を分離して回収するとよい。廃棄物由来の原料ガスG1は、比較的多くの水素ガスを含むことが多いが、水素分離装置で一部の水素を分離除去することで、精製ガスG2における水素量を適切にしやすくなる。また、ガスG1’に含まれる水素のうちの一部の水素を回収するだけでも、温度スイング吸着装置20の吸着塔を再生するのに十分な量の水素ガスを賄うことができる。
In the
水素分離装置30において、分離して回収される水素の量は、特に限定されないが、ガスG1’に含まれる水素のうち、15体積%以下であることが好ましい。水素分離装置30で分離される水素の量を15体積%以下とすると、精製ガスG2における水素量を適切にしやすくなる。上記観点から、分離して回収される水素の量は、10体積%以下であることがより好ましく、5体積%以下であることがさらに好ましい。
また、一定量以上の水素を回収して、温度スイング吸着装置20の吸着塔を適切に再生する観点から、上記水素の量は、0.1体積%以上が好ましく、0.2体積%以上がより好ましく、0.5体積%以上がさらに好ましい。
The amount of hydrogen separated and recovered in the
Further, from the viewpoint of recovering a certain amount or more of hydrogen and appropriately regenerating the adsorption tower of the temperature
また、分離して回収された水素は、水素単独からなるものでもよいが、水素濃度(純度)がガスG1’の水素濃度より高くなる限り、他の成分が含まれていてもよい。他の成分としては、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素などの水素以外のガス成分が挙げられる。
分離して回収された水素の純度は80体積%以上であることが好ましく、90体積%以上であることがより好ましく、95体積%以上であることがさらに好ましく、99体積%以上であることがよりさらに好ましい。また、分離して回収された水素の純度は、高ければ高いほどよく、100体積%以下であればよい。分離回収された水素は、後述するようにパージガスG3として使用された後廃棄されるが、純度を高めることで、原料ガスG1に含有される一酸化炭素などの炭素源の廃棄量を低減できる。
Further, the hydrogen separated and recovered may be composed of hydrogen alone, but may contain other components as long as the hydrogen concentration (purity) is higher than the hydrogen concentration of the gas G1'. Other components include gas components other than hydrogen such as carbon monoxide, carbon dioxide, and nitrogen.
The purity of the separated and recovered hydrogen is preferably 80% by volume or more, more preferably 90% by volume or more, further preferably 95% by volume or more, and preferably 99% by volume or more. Even more preferable. Further, the higher the purity of the separated and recovered hydrogen, the better, and it may be 100% by volume or less. The separated and recovered hydrogen is used as the purge gas G3 and then discarded as described later. By increasing the purity, the amount of carbon monoxide and other carbon sources contained in the raw material gas G1 can be reduced.
また、分離して回収された水素はそのままパージガスとして用いることもでき、適宜不活性ガス(例えば、窒素)など別のガスと混合してその水素比率を変化させパージガスとして利用することもできる。したがって、別のガス(不活性ガス)を回収された水素に混合させるためのガス供給路(図示しない)を設けてもよく、ガス供給路は例えば後述する第2供給路25に接続されるとよい。
不活性ガス(例えば窒素ガス)が100体積%未満となることで、窒素ガス100体積%のガスでパージをする場合に比べ発泡を抑制できる。また、MSWなど廃棄物の組成変動が大きい原料ガスを扱う際、万一ガスに含まれる水素量が極めて少なくなった場合に、パージガスとして用いる水素量を抑えることができる。
Further, the separated and recovered hydrogen can be used as it is as a purge gas, or can be appropriately mixed with another gas such as an inert gas (for example, nitrogen) to change the hydrogen ratio and used as a purge gas. Therefore, a gas supply path (not shown) for mixing another gas (inert gas) with the recovered hydrogen may be provided, and the gas supply path is connected to, for example, a
When the inert gas (for example, nitrogen gas) is less than 100% by volume, foaming can be suppressed as compared with the case of purging with a gas of 100% by volume of nitrogen gas. Further, when handling a raw material gas having a large fluctuation in the composition of waste such as MSW, if the amount of hydrogen contained in the gas becomes extremely small, the amount of hydrogen used as a purge gas can be suppressed.
また、パージガスG3に含まれる窒素など不活性ガスは、ガスG1’に含まれる不活性ガスの量よりも多い場合に泡吹きが発生しやすくなるため、パージガスG3における窒素などの不活性ガスの割合の増加分、すなわち、((パージガスG3の不活性ガス濃度vol%)−(ガスG1’の不活性ガス濃度vol%))/(ガスG1’の不活性ガス濃度vol%)×100(%)で計算される値が、50%以下であり、好ましくは20%以下であり、より好ましくは10%以下で、さらに好ましくは0%以下である。 Further, when the amount of the inert gas such as nitrogen contained in the purge gas G3 is larger than the amount of the inert gas contained in the gas G1', foaming is likely to occur, so that the ratio of the inert gas such as nitrogen in the purge gas G3 ((Inert gas concentration vol% of purge gas G3)-(Inert gas concentration vol% of gas G1')) / (Inert gas concentration vol% of gas G1') × 100 (%) The value calculated in is 50% or less, preferably 20% or less, more preferably 10% or less, and further preferably 0% or less.
また、水素分離装置30はガスG1’から水素を分離する際に、一般的にガスG1’の加熱が必要であるが、前段処理部にブロワーやコンプレッサー等を持つ場合は、圧縮後のガスからの熱交換により加熱してもよい。
Further, the
ガス精製装置10は、水素分離装置30と温度スイング吸着装置20の吸着塔を接続し、水素分離装置30で回収された水素を吸着塔に供給する第2供給路25を備える。したがって、水素分離装置30で回収された水素は、パージガスG3として、第2供給路25を介して、温度スイング吸着装置20の吸着塔に供給される。すなわち、水素分離装置30で回収された水素は、温度スイング吸着装置20の吸着塔を通過することで、吸着剤に吸着された物質を脱離させ、吸着塔を再生するために使用される。
The
(有価物生成部)
ガス精製装置10は、水素分離装置30で水素が分離されたガスを有価物生成部12に導入できる導入路31を備える。水素分離装置30で水素が分離されたガスは、必要に応じて、導入路31に設けられる後段処理部(図示しない)で適宜処理された後に、精製ガスG2として、有価物生成部12に供給される。後段処理部としては、特に限定されないが、フィルタなどの清浄装置等が挙げられる。もちろん、後段処理部は省略されてもよい。
(Valuable resource generator)
The
有価物生成部12は、有機触媒又は金属触媒などの触媒を有する。有価物生成部12において、精製ガスG2は、有機触媒又は金属触媒などの触媒に接触して、有価物に変換される。有価物は、合成ガスから変換することが可能な有機化合物であれば特に限定されないが、エタノールが好ましい。エタノールは、合成ガスに含まれる水素及び一酸化炭素より容易に合成できる。また、有価物生成部12に使用される触媒としては、有機触媒が好ましい。有機触媒としては、ガス資化性微生物が好ましく使用される。
ガス資化性微生物を用いてエタノールに変換する場合、ガス資化性微生物が充填された発酵槽の内部に合成ガスを供給し、微生物発酵槽にて合成ガスを微生物発酵させて、エタノールを製造する。
The valuable
When converting to ethanol using gas-utilizing microorganisms, synthetic gas is supplied to the inside of a fermenter filled with gas-utilizing microorganisms, and the synthetic gas is microbially fermented in the microbial fermenter to produce ethanol. To do.
図2は、発酵槽を使用する場合の発酵層の後段の構成を示す模式図を示す。有価物生成部12が、発酵槽14を備える場合、図2に示すように、発酵槽14の後段には、発酵槽14から排気されるガスの測定装置15を備えてもよい。測定装置15は、排気ガスの成分組成を測定する装置である。測定装置15は、排気ガスの成分組成を測定できる装置であれば特に限定されないが、例えば、ガスクロマトグラフ(GC)、質量分析計(MS)、ガスクロマトグラフ−質量分析計(GC−MS)、フーリエ変換赤外分光光度計(FTIR)等である。測定装置15の前段には、分離装置16を備えていてもよい。分離装置16は、排気ガスから水蒸気や泡沫を分離して、これらが測定装置15に混入することを防止して、測定装置が壊れることを防止する。
FIG. 2 shows a schematic diagram showing the configuration of the latter stage of the fermentation layer when a fermentation tank is used. When the valuable
分離装置16は、泡沫及び液体を分離除去するための泡沫液体分離装置16Aと、排気ガスから蒸気を分離除去するための蒸気分離装置16Bから構成してもよい。泡沫液体分離装置16Aは、排気ガスから泡沫及び液体を分離除去できる装置であれば特に限定されない。泡沫液体分離装置16Aは、例えば、泡沫を切断して気体と液体に分離し、液体化した泡沫及び泡沫とは別に含まれていた液体を除去できる装置である。このような装置としては、気泡除去フィルター、消泡装置等が挙げられる。気泡除去フィルターとしては、具体的には、H600シリーズインラインフィルター(ハムレット社製)が挙げられるが、これらに限定されない。泡沫液体分離装置16A及び泡沫液体分離装置16Aは、各々を1つもしくは2つ以上有していてもよい。複数用意することで、組成変動が極端に大きい場合にも対応が可能となる。
The
以上のように、本実施形態では、ガスG1’中の水素を分離して回収し、水素ガスを吸着塔のパージガスG3として使用すると、吸着塔内部に水素ガスが残存することになる。残存した水素ガスは、精製ガスと共に、例えば、有価物生成部12における発酵槽に供給されることになる。しかし、水素ガスは、発酵槽内部の有機触媒に対して活性であるため、従来、窒素ガスなどの不活性ガスをパージガスに用いた場合に発生する発酵槽における泡ふきを低減することができ、さらには有価物の生産効率も向上させることも可能になる。ここで泡吹きとは発酵槽内で泡が発生することを言い、これにより発酵槽の液面が上昇し、発酵槽の後段に液と泡が流れ込む。結果として、後段の測定装置などの設備故障や発酵槽内の液量減少による有価物の生産性低下等の問題を生じる。
As described above, in the present embodiment, when hydrogen in the gas G1'is separated and recovered and the hydrogen gas is used as the purge gas G3 of the adsorption tower, the hydrogen gas remains inside the adsorption tower. The remaining hydrogen gas will be supplied to the fermenter in the valuable
また、水素分離装置30で水素を分離することで、精製ガスG2における水素濃度を低減させることが可能になるため、精製ガスの水素濃度が高すぎることによる生産効率の低下も防止できる。さらには、炭素源を含むガスは分離せずに有価物の生成に利用する一方で、水素を適宜分離することで、有価物生成部12に供給されるガス組成を変動しないようにすることも可能になるので、ガス組成が変動することによる反応性の低下、副生成物量の増大などを防ぐことができる。
さらに、本実施形態では、温度スイング吸着装置(後述する吸着塔21、22)の後段に水素分離装置が設けられるため、原料ガスに混入されたバージガス(水素ガス)の一部を水素分離装置で回収することができるので、過剰なバージガスG3の有価物生成部12への混入も効果的に防ぐことができる。
また、水素ガスは、分子が小さくミクロな細孔を透過しやすいため、パージガスG3として使用されることで吸着塔の再生は短時間で行われ得る。
Further, by separating hydrogen with the
Further, in the present embodiment, since the hydrogen separation device is provided after the temperature swing adsorption device (adsorption towers 21 and 22 described later), a part of the barge gas (hydrogen gas) mixed in the raw material gas is separated by the hydrogen separation device. Since it can be recovered, it is possible to effectively prevent excessive mixing of the barge gas G3 into the valuable
Further, since hydrogen gas has small molecules and easily permeates through micropores, the adsorption tower can be regenerated in a short time by being used as purge gas G3.
(温度スイング吸着装置の詳細)
図3は、温度スイング吸着装置20の詳細を示すための概略図である。以下、図3を用いて温度スイング吸着装置20についてより詳細に説明する。なお、以下の説明では、温度スイング吸着装置20が2つの吸着塔を有する例を説明する。
図3に示すように、温度スイング吸着装置20は、第1及び第2吸着塔21、22を備え、第1及び第2吸着塔21、22に原料ガスG1を供給するための第1供給路23が接続される。第1供給路23は、2本の分岐路23A、23Bに分岐され、各分岐路23A,23Bが各吸着塔21、22に接続される。また、各分岐路23A、23Bには、バルブ24A,24Bが取り付けられている。
第1供給路23では、バルブ24Aが開放され、かつバルブ24Bが閉じられることで、第1吸着塔21に原料ガスG1が供給される。また、バルブ24Bが開放され、かつバルブ24Aが閉じられることで、第2吸着塔22に原料ガスG1が供給される。
(Details of temperature swing adsorption device)
FIG. 3 is a schematic view for showing the details of the temperature
As shown in FIG. 3, the temperature
In the
第1吸着塔21又は第2吸着塔22に原料ガスG1が供給されると、各吸着塔において精製工程が行われる。具体的には、原料ガスG1が供給された一方の吸着塔(第1及び第2の吸着塔21、22のいずれか)は、その一端21A又は22Aから原料ガスG1が塔内部に導入される。吸着塔に導入される原料ガスG1の温度は、特に限定されないが、不純物を吸着剤によって吸着させやすくする観点から、常温付近でよく、例えば0〜50℃、好ましくは5〜35℃である。
塔内部に導入された原料ガスG1は、吸着塔21、22の内部を通過させ吸着塔21、22の他端21B、22Bから排出される。原料ガスG1は、塔内部を通過することで、原料ガスG1に含まれる不純物が吸着剤によって吸着される。したがって、吸着塔21、22の他端21B、22Bから排出されたガスは、吸着塔21、22によって精製されたガスG1’として、導出路27を介して水素分離装置30に供給される。
When the raw material gas G1 is supplied to the
The raw material gas G1 introduced into the tower passes through the inside of the adsorption towers 21 and 22, and is discharged from the other ends 21B and 22B of the adsorption towers 21 and 22. As the raw material gas G1 passes through the inside of the tower, impurities contained in the raw material gas G1 are adsorbed by the adsorbent. Therefore, the gas discharged from the other ends 21B and 22B of the adsorption towers 21 and 22 is supplied to the
また、温度スイング吸着装置20にパージガスG3を供給するための第2供給路25は、2本の分岐路25A、25Bに分岐されるとともに、各分岐路25A、25Bにバルブ26A,26Bが取り付けられている。各分岐路25A、25Bは、吸着塔21、22の他端21B,22Bそれぞれに接続される。
第2供給路25において、バルブ26Aが開放され、かつバルブ26Bが閉じられることで、第1吸着塔21にパージガスG3が供給される。また、バルブ26Bが開放され、かつバルブ26Aが閉じられることで、第2吸着塔22にパージガスG3が供給される。また、第2供給路25には、加熱手段29が設けられる。したがって、パージガスG3は、加熱手段29で加熱されたうえで、第1吸着塔21、又は第2吸着塔22のいずれかを通過する。加熱手段29しては、公知のヒーターを使用できる。
Further, the
When the
第1吸着塔21又は第2吸着塔22にパージガスG3が導入されることで、各吸着塔において再生工程が行われる。具体的には、パージガスG3が供給された一方の吸着塔(第1及び第2の吸着塔21、22のいずれか)は、その他端21B又は22BからパージガスG3が塔内部に導入される。塔内部に導入されたパージガスG3は、吸着塔21、22の内部を通過し、吸着塔21、22の一端21A、22Aから排気路28を介して排気ガスとして排出される。
吸着塔に導入されるパージガスG3は、上記のとおり、加熱されているので、パージガスG3に接触した吸着剤が加熱され、それにより、吸着剤に吸着する物質(精製工程で吸着された不純物など)が脱離される。脱離された物質は、パージガスG3とともに排気ガスとして排気路28から排出される。
ここで、吸着塔内部におけるパージガスG3の温度は、例えば80〜250℃であり、好ましくは100〜200℃である。パージガスG3の温度を80℃以上とすることで、吸着剤に吸着した物質を容易に脱離することができる。また、250℃以下とすることで、必要以上にパージガスを加熱することなく、吸着剤を再生できる。
By introducing the purge gas G3 into the
Since the purge gas G3 introduced into the adsorption tower is heated as described above, the adsorbent in contact with the purge gas G3 is heated, and as a result, substances adsorbed on the adsorbent (impurities adsorbed in the purification step, etc.) Is detached. The desorbed substance is discharged from the
Here, the temperature of the purge gas G3 inside the adsorption tower is, for example, 80 to 250 ° C, preferably 100 to 200 ° C. By setting the temperature of the purge gas G3 to 80 ° C. or higher, the substance adsorbed on the adsorbent can be easily desorbed. Further, by setting the temperature to 250 ° C. or lower, the adsorbent can be regenerated without heating the purge gas more than necessary.
また、上記再生工程は、一般的には、精製工程と並行して進行させるとよい。具体的には、一方の吸着塔に廃棄物由来の原料ガスG1を通過させながら、他方の吸着塔にパージガスG3を通過させるとよい。したがって、例えば、バルプ24Aを開放し、かつバルプ24Bを閉じることで、第1吸着塔21に原料ガスG1を通過させるときには、バルプ26Bを開放し、かつバルプ26Aを閉じることで、第2吸着塔22にパージガスG3を通過させるとよい。また、バルプ24Bを開放し、かつバルプ24Aを閉じることで、第2吸着塔22に原料ガスG1を通過させるときには、バルプ26Aを開放し、かつバルプ26Bを閉じることで、第1吸着塔21にパージガスG3を通過させるとよい。
In addition, the regeneration step may generally proceed in parallel with the purification step. Specifically, it is preferable to pass the waste-derived raw material gas G1 through one adsorption tower and the purge gas G3 through the other adsorption tower. Therefore, for example, when the raw material gas G1 is passed through the
さらに、第1及び第2吸着塔21、22それぞれにおいては、各バルプの開閉を繰り返して、上記した精製工程と、再生工程を交互に繰り返すとよい。本実施形態では、このように吸着塔を複数個設けて、その複数個の吸着塔で原料ガスG1を順次精製することで原料ガスを吸着塔により連続的に精製されることになる。
各吸着塔で行われる精製工程は、所定時間継続して行うとよく、例えば、2〜96時間、好ましくは4〜72時間行うとよい。
一方で、再生工程は、精製工程と同じ時間継続して行ってもよいが、並行して行われる精製工程よりも短い時間継続して行うことが好ましい。具体的には、例えば1〜40時間、好ましくは2〜20時間行うとよい。再生工程を行う時間は、精製工程よりも短くしても一般的には吸着剤の脱離を十分に行うことができる。また、本実施形態では、パージガスとして水素ガスを使用することで上記のとおり、吸着剤の脱離をより一層短時間でできる。
なお、再生工程を行った後、各吸着塔21、22では、上記した所定の温度以下のパージガスG3などを流すなどして吸着塔を冷却するとよい。
Further, in each of the first and second adsorption towers 21 and 22, the opening and closing of each valve may be repeated, and the above-mentioned purification step and regeneration step may be alternately repeated. In the present embodiment, a plurality of adsorption towers are provided in this way, and the raw material gas G1 is sequentially purified by the plurality of adsorption towers, so that the raw material gas is continuously purified by the adsorption towers.
The purification step performed in each adsorption tower may be continuously performed for a predetermined time, for example, 2 to 96 hours, preferably 4 to 72 hours.
On the other hand, the regeneration step may be carried out continuously for the same time as the purification step, but it is preferably carried out continuously for a shorter time than the purification step carried out in parallel. Specifically, for example, it may be carried out for 1 to 40 hours, preferably 2 to 20 hours. Even if the time required for the regeneration step is shorter than that for the purification step, the adsorbent can generally be sufficiently desorbed. Further, in the present embodiment, by using hydrogen gas as the purge gas, the adsorbent can be desorbed in a shorter time as described above.
After the regeneration step is performed, the adsorption towers 21 and 22 may be cooled by flowing a purge gas G3 or the like having a temperature equal to or lower than the predetermined temperature.
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態の精製ガス装置及び精製ガスの製造方法について、図4を用いて説明する。なお、以下では、第1の実施形態と同様の部材については同じ符号を付してその説明を省略し、第1の実施形態との相違点を説明する。
第2の実施形態における精製ガス装置40は、さらに脱酸素装置41を備える。脱酸素装置41は、図4に示すとおり、温度スイング吸着装置20(すなわち、吸着塔21、22)の後段で、かつ水素分離装置30の前段に設けられる。すなわち、脱酸素装置41は、導出路27の中途に設けられる。脱酸素装置41は、温度スイング吸着装置20にて精製されたガスG1’を脱酸素して、その脱酸素したガスG1’を水素分離装置30に供給する。
脱酸素装置41としては、銅触媒またはパラジウム触媒などの脱酸素触媒を有する分離装置が挙げられる。また、脱酸素触媒としては好ましくは銅触媒が用いられる。銅触媒を有する分離装置を用いることで効率的に脱酸素を行うことができる。
[Second Embodiment]
Next, the refined gas apparatus and the method for producing the purified gas according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following, the same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and the differences from the first embodiment will be described.
The
Examples of the deoxidizing
原料ガスG1、更には、温度スイング吸着装置20で精製して得られたガスG1’には、酸素ガスが含まれることがある。水素分離装置30により分離された水素(パージガスG3)に酸素ガスが混入すると、爆発するおそれがあるが、本実施形態では、水素分離装置30の前段で脱酸素処理を行うことで、水素分離装置30により分離された水素が爆発することが防止できる。したがって、本実施形態では、より安全性の高い精製ガス装置及び精製ガスの製造方法を提供できる。
The raw material gas G1 and the gas G1'purified by the temperature
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態の精製ガス装置及び精製ガスの製造方法について、図5を用いて説明する。なお、以下の説明においては、第2の実施形態と同様の部材については同じ符号を付し、その説明を省略し、以下では第2の実施形態との相違点を説明する。
本実施形態の精製ガス装置50は、図5に示すとおりにさらに圧力スイング吸着装置60をさらに備える。圧力スイング吸着装置60は、温度スイング吸着装置20(すなわち、吸着塔21、22)の前段に設けられる。圧力スイング吸着装置60は、第1の実施形態で説明したとおり、前段処理部の少なくとも一部を構成し、したがって、本実施形態でも前段処理部として圧力スイング吸着装置60以外の装置(図示しない)が適宜設けられてもよい。
[Third Embodiment]
Next, the refined gas apparatus and the method for producing the purified gas according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the same members as those in the second embodiment are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and the differences from the second embodiment will be described below.
The
また、水素分離装置30から水素ガスを供給できる、第2供給路25に加えて第3供給路53が設けられ、水素分離装置30で分離して回収された水素ガスは、第2及び第3供給路25、53を介してパージガスG3として、温度スイング吸着装置20及び圧力スイング吸着装置60それぞれに供給される。
温度スイング吸着装置20では、上記第1の実施形態で説明したとおり、吸着塔により原料ガスG1の不純物が除去され精製されるとともに、不純物を吸着した吸着塔がパージガスG3により再生される。
Further, a
In the temperature
(圧力スイング吸着装置)
圧力スイング吸着装置60は、吸着剤が充填された吸着塔を有する。圧力スイング吸着装置60には、第4供給路54を介して、原料ガス生成設備11側から原料ガスG1が供給される。
圧力スイング吸着装置60の吸着塔は、精製対象の原料ガスG1が通過させられることで、原料ガスG1に含まれる不純物を吸着して、原料ガスG1を精製する。圧力スイング吸着装置60によって精製されたガス(原料ガスG1)は、第1供給路23を介して温度スイング吸着装置20に供給され、温度スイング吸着装置20の吸着塔でさらに精製される。
(Pressure swing suction device)
The pressure
The adsorption tower of the pressure
圧力スイング吸着装置60の吸着塔は、例えば、原料ガスに含まれるガス状不純物、二酸化炭素などを除去することができる。吸着塔によって除去されるガス状不純物は、吸着剤によって適宜変更可能であるが、BTEXなどの有機不純物を少なくとも含むことが好ましい。したがって、圧力スイング吸着装置60が設けられることで、得られる精製ガスG2の不純物量をより一層低減できる。また、原料ガスG1における二酸化炭素量を低減できる。
圧力スイング吸着装置60に使用される吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、活性炭などによって構成されるとよいが、これらのなかでは、二酸化炭素及びガス状不純物を効率的に取り除く観点から、シリカゲル、ゼオライトが好ましく、ゼオライトがより好ましい。
The adsorption tower of the pressure
The adsorbent used in the
圧力スイング吸着装置60の吸着塔は、原料ガスに含まれる不純物を吸着することでその吸着性能が低下する。そのため、吸着塔は、原料ガスG1を一定期間通過させた後に吸着剤に吸着された物質(不純物)を、パージガスG3(水素ガス)により脱離させるとよい。圧力スイング吸着装置60は、圧力を変動させることで、不純物の吸着と、脱離とを行うものである。
より具体的には、吸着塔に原料ガスG1を通過する際には、その内部を例えば常圧又は常圧より高い圧力にして、原料ガスG1に含まれる不純物を吸着剤に吸着させる。また、吸着時の圧力よりも低い圧力にして吸着剤に吸着された不純物を脱離させるとよい。
The adsorption tower of the pressure
More specifically, when the raw material gas G1 passes through the adsorption tower, the inside thereof is set to, for example, normal pressure or a pressure higher than normal pressure, and impurities contained in the raw material gas G1 are adsorbed by the adsorbent. Further, it is preferable to set the pressure lower than the pressure at the time of adsorption to desorb the impurities adsorbed on the adsorbent.
ここで、脱離時には、例えば、原料ガスG1通過時の圧力よりも低い圧力(例えば、常圧)で、水素分離装置30から供給されたパージガスG3(水素ガス)を、吸着塔に通過させることで吸着剤に吸着した物質を脱離させるとよい。また、真空ポンプなどにより吸引(すなわち、真空引き)して減圧状態にすることで、吸着剤に吸着された物質を脱離させてもよい。なお、真空引きする場合には、吸着塔を減圧状態から開放する際、吸着塔内部にパージガスG3を供給するとよい。また、真空引きする場合には、圧力スイング吸着装置60は、圧力真空スイング吸着装置ともいう。
圧力スイング吸着装置の吸着塔は、以上のように吸着と脱離を繰り返すことで、長期間にわたって高い吸着性能で不純物を除去することができる。
なお、圧力スイング吸着装置に供給されるパージガスG3には、温度スイング吸着装置に供給されるパージガスと同様に、回収された水素に不活性ガスが混合されたものが使用されてもよく、その詳細は上記の通りである。また、第3供給路53にも、別のガス(不活性ガス)を回収された水素に混合させるためのガス供給路(図示しない)が接続されてもよい。
Here, at the time of desorption, for example, the purge gas G3 (hydrogen gas) supplied from the
The adsorption tower of the pressure swing adsorption device can remove impurities with high adsorption performance for a long period of time by repeating adsorption and desorption as described above.
As the purge gas G3 supplied to the pressure swing adsorption device, a mixture of recovered hydrogen and an inert gas may be used as in the case of the purge gas supplied to the temperature swing adsorption device. Is as above. Further, a gas supply path (not shown) for mixing another gas (inert gas) with the recovered hydrogen may also be connected to the
図6は、圧力スイング吸着装置の詳細を示すための概略図である。以下、図6を用いて圧力スイング吸着装置60についてより詳細に説明する。なお、以下の説明では、圧力スイング吸着装置60が圧力真空スイング吸着装置であり、2つの吸着塔を有する例を説明する。図6に示すように、圧力スイング吸着装置60は、第1及び第2吸着塔61、62を備え、第1及び第2吸着塔61、62に原料ガスG1を供給するための第4供給路54が接続される。
FIG. 6 is a schematic view for showing the details of the pressure swing suction device. Hereinafter, the pressure
第4供給路54は、2本の分岐路54A、54Bに分岐され、各分岐路54A、54Bが第1及び第2吸着塔61、62の一端61A,62Bそれぞれに接続される。そして、各分岐路54A、54Bには、バルブ55A,55Bが取り付けられている。
また、第4供給路54には加圧手段63が設けられ、加圧手段63によって加圧された原料ガスG1が、各分岐路54A、54Bを介して、第1吸着塔61又は第2吸着塔62に供給される。加圧手段63としては、公知のものであればよく、例えばブロアー装置を使用すればよい。原料ガスG1は、加圧手段63によって例えばゲージ圧で0kPaより大きく100kPa以下、好ましくは20〜80kPaに加圧されるとよい。
第4供給路54では、バルブ55Aが開放され、かつバルブ55Bが閉じられることで、第1吸着塔61に原料ガスG1が供給される。また、バルブ55Bが開放され、かつバルブ55Aが閉じられることで、第2吸着塔62に原料ガスG1が供給される。
The
Further, a pressurizing means 63 is provided in the
In the
第1吸着塔61又は第2吸着塔62に原料ガスG1が供給されることで、各吸着塔において精製工程が行われる。具体的には、原料ガスG1が供給された一方の吸着塔(第1及び第2の吸着塔61、62のいずれか)は、その一端61A又は62Aから原料ガスG1が塔内部に導入される。塔内部に導入された原料ガスG1は、吸着塔61、62の内部を通過させ吸着塔61、62の他端61B、62Bから排出される。原料ガスG1は、塔内部を通過することで、原料ガスG1に含まれる不純物が吸着剤によって吸着される。したがって、吸着塔61、62の他端61B、62Bから排出されたガスは、吸着塔によって精製されたガス(原料ガスG1)として、第1供給路23を介して温度スイング吸着装置20に供給される。
By supplying the raw material gas G1 to the
また、圧力スイング吸着装置60は、真空ポンプ64を備え、真空ポンプ64は減圧路65を介して吸着塔61、62に接続される。減圧路65は、分岐して2本の減圧路65A、65Bが設けられ、各減圧路65A,65Bが吸着塔61、62の一端61A,62Bに接続される。真空ポンプ64は、減圧路65A又は減圧路65Bを介して、吸着塔61、62の内部を吸引して減圧させることができる。減圧路65A、65Bそれぞれには、バルブ66A,66Bが設けられる。
Further, the pressure
また、圧力スイング吸着装置60にパージガスG3を供給するための第3供給路53は、2本の分岐路53A、53Bに分岐されるとともに、各分岐路53A、53Bが、吸着塔61、62の他端61B,62Bそれぞれに接続される。また、各分岐路53A、53Bには、バルブ69A,69Bが取り付けられている。第3供給路53において、バルブ69Aが開放され、かつバルブ69Bが閉じられることで、第1吸着塔61にパージガスG3が供給される。また、バルブ69Bが開放され、かつバルブ69Aが閉じられることで、第2吸着塔62にパージガスG3が供給される。
Further, the
第1吸着塔61は、バルブ66Aを開放し、かつバルブ66Bを閉じた状態で真空ポンプ64により減圧し、その後、バルブ66Aも閉じて真空引きを終了した後、バルブ53Aを開放して、パージガスG3が供給されることで各吸着塔において再生工程が行われる。また、第2吸着塔62でも、各バルブの開閉操作により、同様に再生工程が行われる。
そして、本実施形態でも再生工程は、温度スイング吸着装置20と同様に、精製工程と並行して進行させるとよい。具体的には、一方の吸着塔に廃棄物由来の原料ガスG1を通過させながら、他方の吸着塔を真空ポンプ64により吸引して減圧状態にし、次いで、真空引きを終了した後にパージガスG3によりバージすることで他方の吸着塔で再生工程を行うとよい。
さらに、第1及び第2吸着塔61、62それぞれにおいては、各バルプの開閉を繰り返して、上記した精製工程と、再生工程を交互に繰り返すとよい。本実施形態では、このように吸着塔を複数個設けて、その複数個の吸着塔で原料ガスG1を順次精製することで原料ガスを吸着塔により連続的に精製されることになる。
The
Further, also in the present embodiment, the regeneration step may proceed in parallel with the purification step, similarly to the temperature
Further, in each of the first and second adsorption towers 61 and 62, opening and closing of each valve may be repeated, and the above-mentioned purification step and regeneration step may be alternately repeated. In the present embodiment, a plurality of adsorption towers are provided in this way, and the raw material gas G1 is sequentially purified by the plurality of adsorption towers, so that the raw material gas is continuously purified by the adsorption towers.
圧力スイング吸着装置60の各吸着塔61、62で行われる精製工程は、所定時間継続して行うとよく、例えば、0.1〜10分、好ましくは0.5〜5分行うとよい。
また、第1及び第2の吸着塔61、62それぞれは、再生工程において、真空ポンプ64により例えば、ゲージ圧で0kPa未満−101.3kPa以上、好ましくはゲージ圧で−60〜−98kPaに減圧される。各吸着塔内部の圧力を上記範囲内とすることで、吸着剤に吸着された不純物を適切に脱離させることができる。さらに、各吸着塔において真空ポンプ64による減圧は、精製工程と同程度もしくは、真空ポンプに消費される電力の観点から、より短い時間行うとよく、例えば、上記精製工程の時間の0〜70%、好ましくは5〜50%短い時間で行うとよい。
The purification steps performed in the suction towers 61 and 62 of the pressure
Further, each of the first and second adsorption towers 61 and 62 is depressurized by the
本実施形態では、以上のように、温度スイング吸着装置20のみならず、圧力スイング吸着装置60にもパージガスG3として水素ガスが使用される。そのため、従来、窒素ガスなどの不活性ガスをパージガスに用いた場合に発生する発酵槽における泡ふきをより一層低減できる。また、有価物の生産効率も向上させやすくなり、ガス組成が変動することによる反応性の低下、副生成物量の増大なども防ぎやすくなる。さらには、圧力スイング吸着装置60のパージガスとして水素ガスを使用することで、圧力スイング吸着装置60の吸着塔の再生も短時間で行いやすくなる。
In the present embodiment, as described above, hydrogen gas is used as the purge gas G3 not only in the temperature
[その他の変形例]
以上のように、本発明の実施形態を参照しつつ具体的に説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されない。また、本発明の趣旨を逸脱しない限り様々な改良が可能である。
例えば、各実施形態で具体的に示した、温度スイング吸着装置において吸着剤は2つであったが、温度スイング吸着装置における吸着剤の数は2つに限定されず、3つ以上であってもよい。3つ以上設けられる場合には、原料ガスG1が1つの吸着塔のみに供給され1つの吸着塔のみで精製が行われてもよいが、2つ以上の吸着塔に原料ガスが同時に供給され、2つ以上の吸着塔で並行して原料ガスG1の精製が行われてもよい。吸着塔の脱離も同様に、1つの吸着塔のみで行われてもよいし、2つ以上の吸着塔で並行して行われてもよい。
さらに、温度スイング吸着装置における吸着塔は1つでもよい。吸着塔が1つである場合には、吸着剤に原料ガスG1を通過させて行う精製工程と、吸着塔にパージガスG3を通過させて行う再生工程とを例えば交互に行うとよい。
第3の実施形態で説明した圧力スイング吸着装置でも同様に、吸着塔の数は限定されず、3つ以上であってもよいし、1つであってもよい。また、圧力スイング吸着装置は、ブロアー装置、真空ポンプが設けられたがこれらは適宜省略してもよい。さらに、第3の実施形態では、脱酸素装置41は省略されてもよいし、各実施形態では温度スイング吸着装置20の後段でかつ水素分離装置30の前段には脱酸素装置41以外にもガスを処理するための装置が設けられてもよい。
[Other variants]
As described above, the specific description has been made with reference to the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiments. Further, various improvements can be made as long as the gist of the present invention is not deviated.
For example, in the temperature swing adsorbent specifically shown in each embodiment, the number of adsorbents was two, but the number of adsorbents in the temperature swing adsorber is not limited to two, and is three or more. May be good. When three or more are provided, the raw material gas G1 may be supplied to only one adsorption tower and purification may be performed by only one adsorption tower, but the raw material gas is supplied to two or more adsorption towers at the same time. The raw material gas G1 may be purified in parallel in two or more adsorption towers. Similarly, the desorption of the adsorption towers may be performed by only one adsorption tower or may be performed in parallel by two or more adsorption towers.
Further, the temperature swing adsorption device may have only one adsorption tower. When there is only one adsorption tower, the purification step of passing the raw material gas G1 through the adsorbent and the regeneration step of passing the purge gas G3 through the adsorption tower may be performed alternately, for example.
Similarly, in the pressure swing suction device described in the third embodiment, the number of suction towers is not limited, and may be three or more, or may be one. Further, the pressure swing suction device is provided with a blower device and a vacuum pump, but these may be omitted as appropriate. Further, in the third embodiment, the
また、水素分離装置で分離されかつ回収された水素(パージガス)は、第2供給路25を介して温度スイング吸着装置20の吸着塔に供給されるが、第2供給路25には、水素貯蔵装置が設けられてもよい。水素貯蔵装置が設けられると、回収された水素を一旦水素貯蔵装置に貯蔵して、その貯蔵した水素を、必要に応じてパージガスG3として温度スイング吸着装置20に供給するとよい。
同様に、第3供給路53に水素貯蔵装置が設けられてもよく、それにより、回収された水素を一旦水素貯蔵装置に貯蔵して、その貯蔵した水素を、必要に応じてパージガスG3として圧力スイング吸着装置60に供給するとよい。
さらに、水素分離装置による水素の分離は、断続的に行ってもよいし、継続的に行ってもよく、例えば、パージガスが必要となるタイミングのみで水素分離を行ってもよい。また、水素分離を継続的に行う場合には、継続的に分離して回収した水素を水素貯蔵装置に貯蔵して、パージガスが必要なときに適宜水素を水素貯蔵装置から供給してもよい。
また、ガスG1’の水素濃度を検知して、その検知結果に応じて、水素分離装置における水素分離の実施の有無、及び分離される水素の量が適宜調整されてもよい。
さらに、上記各実施形態において水素分離装置30は、温度スイング吸着装置20の後段に設けられたが、温度スイング吸着装置20の前段に設けられてもよい。
Further, the hydrogen (purge gas) separated and recovered by the hydrogen separation device is supplied to the adsorption tower of the temperature
Similarly, a hydrogen storage device may be provided in the
Further, the hydrogen separation by the hydrogen separator may be performed intermittently or continuously, for example, hydrogen separation may be performed only at the timing when the purge gas is required. Further, when hydrogen separation is continuously performed, hydrogen that is continuously separated and recovered may be stored in a hydrogen storage device, and hydrogen may be appropriately supplied from the hydrogen storage device when purge gas is required.
Further, the hydrogen concentration of the gas G1'may be detected, and the presence or absence of hydrogen separation in the hydrogen separation device and the amount of hydrogen to be separated may be appropriately adjusted according to the detection result.
Further, in each of the above embodiments, the
また、温度スイング吸着装置20では、第2供給路25に設けられる加熱手段によって、パージガス(水素)が加熱されたが、加熱手段は、例えば吸着塔に設けられたヒーターでもよく、吸着塔自体を加熱してもよい。また、2つ以上に加熱手段を組み合わせて使用してもよい。
また、圧力スイング吸着装置60では、圧力のみならず温度も変動させて吸着と脱離を行ってもよい。同様に、スイング吸着装置20では、温度のみならず圧力も変動させて吸着と脱離を行ってもよい。
Further, in the temperature
Further, in the pressure
さらに、上記各実施形態では、水素分離装置で分離された水素は、パージガスとして、温度スイング吸着装置の吸着塔に供給されて再生工程に使用されたが、吸着剤に吸着された物質を脱離させるパージガスとして使用される限り、必ずしも温度スイング吸着装置に供給される必要はない。
例えば、上記第3の実施形態において、温度スイング吸着装置を省略して、圧力スイング吸着装置の吸着塔のみに水素分離装置で分離された水素が供給されてもよい。また、第1の実施形態において、温度スイング吸着装置の代わりに圧力スイング吸着装置を設けて、その圧力スイング吸着装置の吸着塔にパージガスとして水素分離装置で分離された水素を供給してもよい。
Further, in each of the above embodiments, the hydrogen separated by the hydrogen separator is supplied as a purge gas to the adsorption tower of the temperature swing adsorber and used in the regeneration step, but the substance adsorbed by the adsorbent is desorbed. It does not necessarily have to be supplied to the temperature swing adsorber as long as it is used as a purging gas.
For example, in the third embodiment, the temperature swing adsorption device may be omitted, and hydrogen separated by the hydrogen separation device may be supplied only to the adsorption tower of the pressure swing adsorption device. Further, in the first embodiment, a pressure swing adsorption device may be provided instead of the temperature swing adsorption device, and hydrogen separated by the hydrogen separation device may be supplied as a purge gas to the adsorption tower of the pressure swing adsorption device.
10,40、50 ガス精製装置
11 原料ガス生成設備
12 有価物生成部
14 発酵層
15 測定装置
16 分離装置
20 温度スイング吸着装置
21、61 第1吸着塔
22、62 第2吸着塔
23 第1供給路
25 第2供給路
27 導出路
28 排気路
29 加熱手段
30 水素分離装置
31 導入路
32 加熱手段
41 脱酸素装置
53 第3供給路
54 第4供給路
60 圧力スイング吸着装置
63 加圧手段
64 真空ポンプ
G1 原料ガス
G2 精製ガス
G3 パージガス(水素ガス)
10, 40, 50
Claims (22)
廃棄物由来の原料ガスを、前記吸着塔を通過させ精製する工程と、
前記原料ガスから少なくとも一部の水素を分離して回収する工程と、
前記回収された水素を、前記吸着塔を通過させ、前記吸着剤に吸着された物質を脱離させ、前記吸着塔を再生する工程と、
を備える、精製ガスの製造方法。 A method for producing a purified gas, which obtains a purified gas by at least purifying a raw material gas derived from waste in at least one adsorption tower filled with an adsorbent.
The process of purifying the raw material gas derived from waste by passing it through the adsorption tower, and
A step of separating and recovering at least a part of hydrogen from the raw material gas, and
A step of passing the recovered hydrogen through the adsorption tower, desorbing the substance adsorbed by the adsorbent, and regenerating the adsorption tower.
A method for producing a purified gas.
少なくとも1つの前記吸着塔に廃棄物由来の原料ガスを通過させながら、他の少なくとも1つの前記吸着塔に前記回収された水素を通過させる、請求項1に記載の精製ガスの製造方法。 Provide at least two adsorption towers
The method for producing a purified gas according to claim 1, wherein the recovered hydrogen is passed through at least one of the adsorption towers while the raw material gas derived from waste is passed through the at least one of the adsorption towers.
前記圧力スイング装置で精製させた原料ガスを、前記吸着塔に通過させさらに精製させる請求項1〜5のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。 A step of purifying the raw material gas by a pressure swing adsorption device is further provided.
The method for producing a purified gas according to any one of claims 1 to 5, wherein the raw material gas purified by the pressure swing device is passed through the adsorption tower and further refined.
前記脱酸素されたガスから少なくとも一部の水素を分離して回収する請求項1〜7のいずれか1項に記載の精製ガスの製造方法。 Further provided with a step of deoxidizing the raw material gas,
The method for producing a purified gas according to any one of claims 1 to 7, wherein at least a part of hydrogen is separated and recovered from the deoxidized gas.
廃棄物由来の原料ガスを前記吸着塔に供給する第1供給路と、
前記原料ガスから少なくとも一部の水素を分離して回収する水素分離装置と、
前記回収された水素を前記吸着塔にパージガスとして供給する第2供給路と
を備えるガス精製装置。 An adsorbent-filled, purified gas supplied, and at least one adsorbent that can be regenerated by purge gas.
The first supply path for supplying the raw material gas derived from waste to the adsorption tower, and
A hydrogen separator that separates and recovers at least a part of hydrogen from the raw material gas,
A gas purification apparatus including a second supply path for supplying the recovered hydrogen to the adsorption tower as a purge gas.
前記第1供給路が各吸着塔に前記原料ガスを供給可能であり、前記第2供給路が各吸着塔に前記パージガスを供給可能である請求項12に記載のガス精製装置。 Has at least two adsorption towers
The gas purification apparatus according to claim 12, wherein the first supply path can supply the raw material gas to each adsorption tower, and the second supply path can supply the purge gas to each adsorption tower.
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WO2022230124A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | 株式会社日立製作所 | Hydrogen supply-and-demand management method and hydrogen supply-and-demand management device |
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