JP2022000297A - Desulfurizer for fuel gas - Google Patents

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Abstract

To provide a desulfurizer for fuel gas which can efficiently adsorb and remove a plurality of kinds of sulfur compounds contained in the fuel gas, which, as compared to the conventional desulfurizer using only silver-carrying zeolite as a desulfurizing agent, can reduce the amount of the silver-carrying zeolite used, and which can achieve the size reduction of the desulfurizer.SOLUTION: A desulfurizer for fuel gas includes: a first desulfurizing part including a first desulfurizing agent; and a second desulfurizing part which is arranged downstream of the first desulfurizing part in a gas flow direction and includes a second desulfurizing agent. The first desulfurizing agent contains active carbon and metals loaded on the active carbon. The metals are copper and nickel. The second desulfurizing agent contains zeolite on which silver is carried. A ratio between a volume X of the first desulfurizing agent and a volume Y of the second desulfurizing agent satisfies: X:Y=45:55 to 68:32.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、燃料ガス用脱硫器に関する。 The present disclosure relates to a desulfurizer for fuel gas.

都市ガス、液化石油(LP:liquefied petroleum)ガス、天然ガス等の燃料ガスは、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の低級炭化水素ガスを含むため、工業用燃料、家庭用燃料等として用いられるだけでなく、水素の製造用原料としても用いられる。 Fuel gases such as city gas, liquefied petroleum (LP) gas, and natural gas contain lower hydrocarbon gases such as methane, ethane, propane, and butane, and are therefore only used as industrial fuels, household fuels, etc. It is also used as a raw material for the production of hydrogen.

水素の工業的製造方法の1つである水蒸気改質法では、上記のような低級炭化水素ガスを、触媒の存在下で水蒸気を加えて改質することによって、水素を主成分とする改質ガスを生成させる。しかし、水蒸気改質法において用いられる触媒は、硫黄化合物によって被毒されると、触媒機能が低下する。
例えば、燃料電池システムの場合には、改質器内の触媒だけでなく、発電セル内の電極触媒についても硫黄化合物による被毒の影響を受けることから、燃料ガス中に含まれる硫黄化合物は、予めできるだけ除去されることが望ましい。一般に、燃料電池システムでは、燃料ガス中に含まれる硫黄化合物は、脱硫器を用いて除去される。
In the steam reforming method, which is one of the industrial production methods of hydrogen, the above-mentioned lower hydrocarbon gas is reformed by adding steam in the presence of a catalyst to reform the hydrogen as a main component. Generate gas. However, when the catalyst used in the steam reforming method is poisoned by a sulfur compound, the catalytic function is deteriorated.
For example, in the case of a fuel cell system, not only the catalyst in the reformer but also the electrode catalyst in the power generation cell is affected by the poisoning by the sulfur compound. Therefore, the sulfur compound contained in the fuel gas is not included. It is desirable to remove as much as possible in advance. Generally, in a fuel cell system, sulfur compounds contained in a fuel gas are removed by using a desulfurizer.

脱硫方式としては、例えば、常温吸着脱硫方式及び水素化脱硫方式が知られている。常温吸着脱硫方式は、常温下において、脱硫剤が充填された容器内にガスを流通させ、ガス中に含まれる硫黄化合物を脱硫剤の表面に物理的に又は化学的に吸着させる脱硫方式である。常温吸着脱硫方式は、水素化脱硫方式と比較して操作が簡易であることから、多用されている。 As the desulfurization method, for example, a room temperature adsorption desulfurization method and a hydrodesulfurization method are known. The room temperature adsorption desulfurization method is a desulfurization method in which a gas is circulated in a container filled with a desulfurization agent at room temperature, and the sulfur compound contained in the gas is physically or chemically adsorbed on the surface of the desulfurization agent. .. The room temperature adsorption desulfurization method is widely used because it is easier to operate than the hydrodesulfurization method.

常温吸着脱硫方式の脱硫技術としては、例えば、金属が担持(「添着」ともいう。)された活性炭を利用する技術、及び金属が担持されたゼオライトを利用する技術が知られている。
例えば、特許文献1には、燃料ガス中に含まれる硫黄化合物を効率良く吸着除去する脱硫剤として、金属として銅及びニッケルを添着させた活性炭(所謂、金属添着活性炭)を利用する技術が開示されている。
特許文献2には、都市ガス、LPガス、天然ガス等の燃料ガス中のサルファイド類及びメルカプタン類を同時に吸着除去する脱硫剤として、銀をイオン交換により担持させたY型ゼオライト(所謂、銀担持ゼオライト)を利用する技術が開示されている。
As the desulfurization technique of the room temperature adsorption desulfurization method, for example, a technique of using activated carbon on which a metal is supported (also referred to as "imposition") and a technique of using a zeolite on which a metal is supported are known.
For example, Patent Document 1 discloses a technique of using activated carbon impregnated with copper and nickel as metals (so-called metal-impregnated activated carbon) as a desulfurizing agent that efficiently adsorbs and removes sulfur compounds contained in fuel gas. ing.
Patent Document 2 describes a Y-type zeolite (so-called silver-supported zeolite) in which silver is supported by ion exchange as a desulfurizing agent that simultaneously adsorbs and removes sulfides and mercaptans in fuel gas such as city gas, LP gas, and natural gas. A technique for utilizing (zeolite) is disclosed.

特許第6632279号公報Japanese Patent No. 6632279 特許第4026700号公報Japanese Patent No. 4026700

ところで、燃料ガス中には、様々な種類の硫黄化合物が含まれている。例えば、燃料ガス中には、漏洩の検知を目的として添加される付臭剤として、メチルメルカプタン(MM:methyl mercaptan)、tert-ブチルメルカプタン(TBM:tertiary-butyl mercaptan)等のメルカプタン類、ジメチルスルフィド(DMS:dimethyl sulfide)、ジメチルジスルフィド(DMDS:dimethyl disulfide)等のサルファイド類、テトラヒドロチオフェン(THT:tetrahydrothiophene)等のチオフェン類、シクロヘキセン(CH:cyclohexene)などの硫黄化合物が含まれている。
一般に添加される付臭剤は、TBM、DMS、及びTHTであり、例えば、都市ガスでは、TBM及びDMSの両方が使用されることが多い。
燃料ガス中に含まれるこれらの付臭剤の濃度は、いずれも数ppm程度である。
また、都市ガス中には、付臭剤以外の硫黄化合物として、硫化水素(HS)、硫化カルボニル(COS)等の原料由来のもの、導管を流れる間に混入したものなどが含まれることもある。
By the way, various kinds of sulfur compounds are contained in the fuel gas. For example, mercaptans such as methyl mercaptan (MM: methyl mercaptan) and tert-butyl mercaptan (TBM: tertiary-butyl mercaptan) and dimethyl sulfide are added to the fuel gas for the purpose of detecting leakage. (DMS: dimethyl sulfide), sulfides such as dimethyl disulfide (DMDS: dimethyl disulfide), thiophenes such as tetrahydrothiophene (THT), and sulfur compounds such as cyclohexene (CH: cyclohexene) are contained.
Commonly added odorants are TBM, DMS, and THT, for example, in city gas, both TBM and DMS are often used.
The concentration of these odorants contained in the fuel gas is about several ppm.
Further, during the city gas, as sulfur compounds other than odorant, hydrogen sulfide (H 2 S), those derived from raw materials such as carbonyl sulfide (COS), be included such as those mixed while flowing through a conduit There is also.

吸着対象である硫黄化合物が多岐にわたる場合、これらの硫黄化合物の全てを特許文献1に記載された金属添着活性炭、又は、特許文献2に記載された銀担持ゼオライトのみで吸着除去しようとすると、これらの脱硫剤が多量に必要となる。特に、銀担持ゼオライトは、原料が高価であるため、使用量が多くなると脱硫コストが高くなる。 When there are a wide variety of sulfur compounds to be adsorbed, if all of these sulfur compounds are to be adsorbed and removed only with the metal-impregnated activated carbon described in Patent Document 1 or the silver-supported zeolite described in Patent Document 2, these A large amount of desulfurizing agent is required. In particular, since the raw material of silver-supported zeolite is expensive, the desulfurization cost increases as the amount used increases.

近年、家庭用燃料電池システムの普及が現実的なものとなっていることを考えると、燃料ガス用の脱硫器に対しては、より効率良く、かつ、より低コストに、燃料ガス中に含まれる複数種の硫黄化合物を吸着除去できること、及び、小型化できることが求められる。 Considering that the spread of household fuel cell systems has become realistic in recent years, it is included in fuel gas more efficiently and at lower cost for desulfurizers for fuel gas. It is required that a plurality of types of sulfur compounds can be adsorbed and removed, and that the size can be reduced.

本開示は、上記のような事情に鑑みてなされたものである。
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、燃料ガス中に含まれる複数種の硫黄化合物を効率良く吸着除去することができ、かつ、脱硫剤として銀担持ゼオライトのみを使用した従来の脱硫器と比較して、銀担持ゼオライトの使用量を低減することができるとともに、脱硫器の小型化を実現し得る燃料ガス用脱硫器を提供することにある。
This disclosure has been made in view of the above circumstances.
The problem to be solved by one embodiment of the present disclosure is the conventional desulfurization that can efficiently adsorb and remove a plurality of types of sulfur compounds contained in the fuel gas and uses only silver-supported desulfurization as a desulfurization agent. It is an object of the present invention to provide a desulfurizer for fuel gas, which can reduce the amount of silver-supported zeolite used as compared with the vessel and can realize the miniaturization of the desulfurizer.

上記課題を解決するための具体的な手段には、以下の実施態様が含まれる。
<1> 第1の脱硫剤を備える第1の脱硫部と、上記第1の脱硫部のガス流通方向下流に配置され、第2の脱硫剤を備える第2の脱硫部とを備え、
上記第1の脱硫剤が、活性炭と、上記活性炭に添着された金属とを含み、
上記金属が、銅及びニッケルであり、
上記第2の脱硫剤が、銀が担持されたゼオライトを含み、
上記第1の脱硫剤の体積Xと、上記第2の脱硫剤の体積Yとの比が、X:Y=45:55〜68:32である燃料ガス用脱硫器。
<2> 上記第1の脱硫剤は、上記銅の添着量に対する上記ニッケルの添着量の割合が、質量基準で、0.30〜2.70である<1>に記載の燃料ガス用脱硫器。
<3> 上記第1の脱硫剤は、上記銅の添着量が、上記第1の脱硫剤の全質量に対して2.0質量%〜8.0質量%である<1>又は<2>に記載の燃料ガス用脱硫器。
<4> 上記第1の脱硫剤は、上記ニッケルの添着量が、上記第1の脱硫剤の全質量に対して2.0質量%〜8.0質量%である<1>〜<3>のいずれか1つに記載の燃料ガス用脱硫器。
Specific means for solving the above problems include the following embodiments.
<1> A first desulfurization section provided with a first desulfurization agent and a second desulfurization section provided downstream of the first desulfurization section in the gas flow direction and provided with a second desulfurization agent are provided.
The first desulfurizing agent contains activated carbon and a metal impregnated with the activated carbon.
The above metals are copper and nickel.
The second desulfurizing agent comprises a silver-supported zeolite.
A fuel gas desulfurizer in which the ratio of the volume X of the first desulfurizing agent to the volume Y of the second desulfurizing agent is X: Y = 45: 55-68: 32.
<2> The first desulfurizing agent is the desulfurizer for fuel gas according to <1>, wherein the ratio of the amount of nickel attached to the amount of copper attached is 0.30 to 2.70 on a mass basis. ..
<3> The first desulfurizing agent has a copper content of 2.0% by mass to 8.0% by mass with respect to the total mass of the first desulfurizing agent <1> or <2>. Desulfurizer for fuel gas as described in.
<4> In the first desulfurizing agent, the amount of nickel attached is 2.0% by mass to 8.0% by mass with respect to the total mass of the first desulfurizing agent <1> to <3>. The desulfurizer for fuel gas according to any one of the above.

本開示の一実施形態によれば、燃料ガス中に含まれる複数種の硫黄化合物を効率良く吸着除去することができ、かつ、脱硫剤として銀担持ゼオライトのみを使用した従来の脱硫器と比較して、銀担持ゼオライトの使用量を低減することができるとともに、脱硫器の小型化を実現し得る燃料ガス用脱硫器が提供される。 According to one embodiment of the present disclosure, a plurality of types of sulfur compounds contained in the fuel gas can be efficiently adsorbed and removed, and compared with a conventional desulfurizer using only silver-supported desulfurization as a desulfurizing agent. Therefore, a desulfurizer for fuel gas, which can reduce the amount of silver-supported zeolite used and can realize the miniaturization of the desulfurizer, is provided.

本実施形態に係る燃料ガス用脱硫器を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the desulfurizer for fuel gas which concerns on this embodiment. 実施例の評価試験における、COSの吸着量[単位:質量%S]と、第1の脱硫剤及び第2の脱硫剤の合計体積に対する第1の脱硫剤の体積の割合[単位:%]との関係を示すグラフである。In the evaluation test of the example, the adsorption amount of COS [unit: mass% S] and the ratio of the volume of the first desulfurizing agent to the total volume of the first desulfurizing agent and the second desulfurizing agent [unit:%]. It is a graph which shows the relationship of. 実施例の評価試験における、各種硫黄化合物(TBM、MM、及びDMS)の吸着量[単位:質量%S]、及び、最初に破過した硫黄化合物が破過した時点において吸着している全ての硫黄化合物の合計吸着量[単位:質量%S]と、第1の脱硫剤及び第2の脱硫剤の合計体積に対する第1の脱硫剤の体積の割合[単位:%]との関係を示すグラフである。The amount of various sulfur compounds (TBM, MM, and DMS) adsorbed in the evaluation test of the examples [unit: mass% S], and all the sulfur compounds adsorbed at the time of the first fracture. A graph showing the relationship between the total adsorption amount of sulfur compounds [unit: mass% S] and the ratio of the volume of the first desulfurizing agent to the total volume of the first desulfurizing agent and the second desulfurizing agent [unit:%]. Is.

以下、本開示の燃料ガス用脱硫器について、詳細に説明する。以下に記載する要件の説明は、本開示の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本開示はそのような実施態様に限定されるものではなく、本開示の目的の範囲内において、適宜、変更を加えて実施することができる。 Hereinafter, the desulfurizer for fuel gas disclosed in the present disclosure will be described in detail. The description of the requirements set forth below may be based on the exemplary embodiments of the present disclosure, but the present disclosure is not limited to such embodiments and is within the scope of the purposes of the present disclosure. Can be implemented with appropriate changes.

本開示において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。
また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
The numerical range indicated by using "~" in the present disclosure means a range including the numerical values before and after "~" as the lower limit value and the upper limit value, respectively.
In the numerical range described stepwise in the present disclosure, the upper limit value or the lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range described in another stepwise description.
Further, in the numerical range described in the present disclosure, the upper limit value or the lower limit value described in a certain numerical range may be replaced with the value shown in the examples.

本開示において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、脱硫剤中の各成分の量は、脱硫剤中に各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、脱硫剤中に存在する上記複数の物質の合計量を意味する。
In the present disclosure, a combination of two or more preferred embodiments is a more preferred embodiment.
In the present disclosure, the amount of each component in the desulfurizing agent is the total amount of the plurality of substances present in the desulfurizing agent unless otherwise specified, when a plurality of substances corresponding to each component are present in the desulfurizing agent. Means.

[燃料ガス用脱硫器]
本開示の燃料ガス用脱硫器は、第1の脱硫剤を備える第1の脱硫部と、上記第1の脱硫部のガス流通方向下流に配置され、第2の脱硫剤を備える第2の脱硫部とを備え、上記第1の脱硫剤が、活性炭と、上記活性炭に添着された金属とを含み、上記金属が、銅及びニッケルであり、上記第2の脱硫剤が、銀が担持されたゼオライト(「銀担持ゼオライト」ともいう。)を含み、上記第1の脱硫剤の体積Xと、上記第2の脱硫剤の体積Yとの比が、X:Y=45:55〜68:32である。
本開示の燃料ガス用脱硫器によれば、燃料ガス中に含まれる複数種の硫黄化合物を効率良く吸着除去することができ、かつ、脱硫剤として銀担持ゼオライトのみを使用した従来の脱硫器と比較して、銀担持ゼオライトの使用量を低減することができるとともに、脱硫器の小型化を実現し得る。
本開示の燃料ガス用脱硫器が、このような効果を奏し得る理由については明らかではないが、本発明者は以下のように推測している。
[Fuel gas desulfurizer]
The desulfurization device for fuel gas of the present disclosure is arranged in a first desulfurization section provided with a first desulfurization agent and a second desulfurization section provided with a second desulfurization agent, which is arranged downstream in the gas flow direction of the first desulfurization section. The first desulfurizing agent contained an activated charcoal and a metal adhering to the activated charcoal, the metals were copper and nickel, and the second desulfurizing agent was silver. The ratio of the volume X of the first desulfurizing agent to the volume Y of the second desulfurizing agent containing zeolite (also referred to as “silver-supported zeolite”) is X: Y = 45: 55-68: 32. Is.
According to the desulfurizer for fuel gas of the present disclosure, a conventional desulfurizer capable of efficiently adsorbing and removing a plurality of types of sulfur compounds contained in the fuel gas and using only silver-supported zeolite as a desulfurizing agent is used. In comparison, the amount of silver-supported zeolite used can be reduced, and the desulfurizer can be downsized.
Although it is not clear why the desulfurizer for fuel gas of the present disclosure can exert such an effect, the present inventor speculates as follows.

本開示の燃料ガス用脱硫器は、第1の脱硫剤を備える第1の脱硫部と、第1の脱硫部のガス流通方向下流に配置され、第2の脱硫剤を備える第2の脱硫部とを備えているため、燃料ガス用脱硫器に供給された硫黄化合物を含む燃料ガスは、第1の脱硫剤を備える第1の脱硫部を流通した後、第2の脱硫剤を備える第2の脱硫部を流通する。
第1の脱硫剤は、活性炭に、特定の金属、すなわち、銅及びニッケルを添着させた脱硫剤であり、脱硫性能に優れている。そのため、第1の脱硫剤によれば、比較的少ない使用量で、燃料ガス中に含まれる硫黄化合物を吸着除去することができる。なお、第1の脱硫剤は、都市ガス中に含まれる主たる硫黄化合物であるメルカプタン類(特に、TBM)の吸着能に特に優れている。
燃料ガス中には、様々な種類の硫黄化合物が含まれており、これらを同時に吸着除去することは困難である。銀担持ゼオライトは、硫黄化合物の吸着能に優れることが知られているが、銀担持ゼオライトのみに複数種の硫黄化合物の全てを吸着させるには、多くの使用量を必要とする。銀担持ゼオライトは、原料が高価であるため、その使用量をできるだけ低減したい。
The desulfurization device for fuel gas of the present disclosure is arranged in a first desulfurization section provided with a first desulfurization agent and a second desulfurization section provided with a second desulfurization agent, which is arranged downstream in the gas flow direction of the first desulfurization section. The fuel gas containing a sulfur compound supplied to the desulfurizer for fuel gas is provided with a second desulfurizing agent after being circulated through the first desulfurizing section provided with the first desulfurizing agent. Distribute the desulfurized part of.
The first desulfurizing agent is a desulfurizing agent in which activated carbon is impregnated with a specific metal, that is, copper and nickel, and has excellent desulfurization performance. Therefore, according to the first desulfurizing agent, the sulfur compound contained in the fuel gas can be adsorbed and removed with a relatively small amount of use. The first desulfurizing agent is particularly excellent in the adsorptive ability of mercaptans (particularly TBM), which are the main sulfur compounds contained in the city gas.
Various types of sulfur compounds are contained in the fuel gas, and it is difficult to adsorb and remove them at the same time. Silver-supported zeolite is known to be excellent in the ability to adsorb sulfur compounds, but a large amount is required to adsorb all of a plurality of types of sulfur compounds only on silver-supported zeolite. Since the raw material of silver-supported zeolite is expensive, we want to reduce the amount used as much as possible.

本開示の燃料ガス用脱硫器では、燃料ガスが最初に流通する第1の脱硫部に使用する第1の脱硫剤として、活性炭に銅及びニッケルを添着させた脱硫剤を選択することで、第1の脱硫部を流通した燃料ガス中の硫黄化合物の種類及び量が、第1の脱硫剤によって低減される。そのため、第1の脱硫部のガス流通方向下流に配置された第2の脱硫部では、硫黄化合物の吸着のために必要な第2の脱硫剤、即ち、銀担持ゼオライトの使用量の低減が可能となる。加えて、本開示の燃料ガス用脱硫器では、第1の脱硫剤の体積Xと第2の脱硫剤の体積Yとの比を特定範囲内に設定することで、燃料ガス中に含まれる複数種の硫黄化合物を効率良く吸着除去することができる。
すなわち、本開示の燃料ガス用脱硫器は、脱硫剤として、銅及びニッケルという特定の金属を添着させた活性炭(「特定金属添着活性炭」ともいう。)と、銀担持ゼオライトとを選択すること、燃料ガスを、特定金属添着活性炭を脱硫剤として備える脱硫器に流通させた後、銀担持ゼオライトを脱硫剤として備える脱硫器に流通させる複数段構成の脱硫方式とすること、及び、特定金属添着活性炭の体積と銀担持ゼオライトの体積との比を特定範囲内に設定することで、銀担持ゼオライトの使用量を低減しながらも、燃料ガス中に含まれる複数種の硫黄化合物を効率良く吸着除去することができる。また、特定金属添着活性炭は、硫黄化合物の吸着性能に優れることから、比較的少ない量で、燃料ガス中に含まれる複数種の硫黄化合物を吸着除去することができる。そのため、本開示の燃料ガス用脱硫器では、脱硫剤全体の使用量を低減することができ、その結果、脱硫器の小型化を実現し得る。
In the desulfurization device for fuel gas of the present disclosure, by selecting a desulfurizing agent in which copper and nickel are impregnated with activated carbon as the first desulfurizing agent used in the first desulfurizing part through which the fuel gas first flows, the first method is used. The type and amount of the sulfur compound in the fuel gas flowing through the desulfurization portion of 1 is reduced by the first desulfurization agent. Therefore, in the second desulfurization section located downstream in the gas flow direction of the first desulfurization section, it is possible to reduce the amount of the second desulfurization agent required for adsorbing the sulfur compound, that is, the silver-supported zeolite. Will be. In addition, in the desulfurizer for fuel gas of the present disclosure, by setting the ratio of the volume X of the first desulfurizing agent to the volume Y of the second desulfurizing agent within a specific range, a plurality of desulfurizing agents contained in the fuel gas are contained. Species of sulfur compounds can be efficiently adsorbed and removed.
That is, in the desulfurizer for fuel gas of the present disclosure, activated carbon impregnated with a specific metal such as copper and nickel (also referred to as "specified metal impregnated activated carbon") and silver-supported zeolite are selected as the desulfurizing agent. A multi-stage desulfurization method is used in which the fuel gas is distributed to a desulfurizer equipped with a specified metal-impregnated activated carbon as a desulfurizing agent and then distributed to a desulfurizer equipped with a silver-supported zeolite as a desulfurizing agent, and the specified metal-impregnated activated carbon is used. By setting the ratio of the volume of silver-supported zeolite to the volume of silver-supported zeolite within a specific range, the amount of silver-supported zeolite used can be reduced while efficiently adsorbing and removing multiple types of sulfur compounds contained in the fuel gas. be able to. Further, since the specified metal-impregnated activated carbon is excellent in the adsorption performance of sulfur compounds, it is possible to adsorb and remove a plurality of types of sulfur compounds contained in the fuel gas in a relatively small amount. Therefore, in the desulfurizer for fuel gas of the present disclosure, the amount of the desulfurizing agent used as a whole can be reduced, and as a result, the desulfurizer can be miniaturized.

以下、本開示の燃料ガス用脱硫器について、詳細に説明する。 Hereinafter, the desulfurizer for fuel gas disclosed in the present disclosure will be described in detail.

まず、本実施形態に係る燃料ガス用脱硫器を、図を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係る燃料ガス用脱硫器を示す概略構成図である。なお、図1における各要素は、本開示の原理を明確に示すことに主眼が置かれており、必ずしも正確な縮尺ではない。
本実施形態に係る燃料ガス用脱硫器1は、第1の脱硫剤を備える第1の脱硫部10と、第1の脱硫部10のガス流通方向下流に配置され、第2の脱硫剤を備える第2の脱硫部20と、を備えている。第1の脱硫部10が備えている第1の脱硫剤(図示せず)は、活性炭と、上記活性炭に添着された金属とを含んでおり、上記金属は、銅及びニッケルである。第2の脱硫部20が備えている第2の脱硫剤(図示せず)は、銀が担持されたゼオライト(銀担持ゼオライト)を含んでいる。第1の脱硫剤の体積Xと第2の脱硫剤の体積Yとの比は、X:Y=45:55〜68:32という特定範囲に設定されている。
本実施形態に係る燃料ガス用脱硫器1において、硫黄化合物を含む燃料ガスは、図1に示す矢印の方向に流れる。すなわち、燃料ガス用脱硫器1に供給された硫黄化合物を含む燃料ガスが、第1の脱硫剤を備える第1の脱硫部10を流通した後、第2の脱硫剤を備える第2の脱硫部20を流通することで、燃料ガス中に含まれる複数種の硫黄化合物が、第1の脱硫剤及び第2の脱硫剤に吸着され、除去される。
First, the desulfurizer for fuel gas according to this embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a desulfurizer for fuel gas according to the present embodiment. It should be noted that each element in FIG. 1 focuses on clearly showing the principle of the present disclosure, and is not necessarily an accurate scale.
The fuel gas desulfurizer 1 according to the present embodiment is arranged in a first desulfurization section 10 including a first desulfurization agent and downstream in the gas flow direction of the first desulfurization section 10, and includes a second desulfurization agent. A second desulfurization unit 20 is provided. The first desulfurization agent (not shown) included in the first desulfurization unit 10 contains activated carbon and a metal impregnated with the activated carbon, and the metals are copper and nickel. The second desulfurizing agent (not shown) included in the second desulfurization unit 20 contains silver-supported zeolite (silver-supported zeolite). The ratio of the volume X of the first desulfurizing agent to the volume Y of the second desulfurizing agent is set in a specific range of X: Y = 45: 55-68: 32.
In the fuel gas desulfurizer 1 according to the present embodiment, the fuel gas containing a sulfur compound flows in the direction of the arrow shown in FIG. That is, the fuel gas containing the sulfur compound supplied to the desulfurizer 1 for fuel gas has flowed through the first desulfurization section 10 provided with the first desulfurization agent, and then the second desulfurization section provided with the second desulfurization agent. By circulating 20, a plurality of types of sulfur compounds contained in the fuel gas are adsorbed by the first desulfurizing agent and the second desulfurizing agent and removed.

燃料ガス用脱硫器1に供給された硫黄化合物を含む燃料ガスは、まず第1の脱硫剤を備える第1の脱硫部10を流通する。第1の脱硫剤は、燃料ガス中に含まれる複数種の硫黄化合物を効率良く吸着することができる脱硫剤であり、比較的少ない使用量で優れた吸着能を発揮する。第1の脱硫剤を備える第1の脱硫部10を流通した燃料ガスは、燃料ガス中に含まれる硫黄化合物の少なくとも一部が第1の脱硫剤によって吸着除去された後、第2の脱硫剤を備える第2の脱硫部20を流通する。第2の脱硫剤は、第1の脱硫剤では吸着しきれない硫黄化合物を吸着できればよいため、多くの使用量を必要としない。加えて、燃料ガス用脱硫器1は、第1の脱硫剤の体積Xと第2の脱硫剤の体積Yとの比がX:Y=45:55〜68:32という特定範囲であるため、燃料ガス中に含まれる複数種の硫黄化合物の除去効率に優れる。以上により、本実施形態に係る燃料ガス用脱硫器1によれば、燃料ガス中に含まれる複数種の硫黄化合物を効率良く吸着除去することができ、かつ、従来の銀担持ゼオライトを使用した脱硫器と比較して、銀担持ゼオライトの使用量を低減することができるとともに、脱硫器の小型化を実現し得る。 The fuel gas containing the sulfur compound supplied to the desulfurization device 1 for fuel gas first flows through the first desulfurization unit 10 provided with the first desulfurization agent. The first desulfurizing agent is a desulfurizing agent capable of efficiently adsorbing a plurality of types of sulfur compounds contained in a fuel gas, and exhibits excellent adsorption ability with a relatively small amount of use. In the fuel gas flowing through the first desulfurization section 10 provided with the first desulfurizing agent, at least a part of the sulfur compound contained in the fuel gas is adsorbed and removed by the first desulfurizing agent, and then the second desulfurizing agent is used. A second desulfurization unit 20 comprising the above is distributed. The second desulfurizing agent does not require a large amount of use as long as it can adsorb a sulfur compound that cannot be completely adsorbed by the first desulfurizing agent. In addition, in the fuel gas desulfurizer 1, the ratio of the volume X of the first desulfurizing agent to the volume Y of the second desulfurizing agent is in a specific range of X: Y = 45: 55-68: 32. It has excellent removal efficiency of multiple types of sulfur compounds contained in fuel gas. As described above, according to the fuel gas desulfurizer 1 according to the present embodiment, a plurality of types of sulfur compounds contained in the fuel gas can be efficiently adsorbed and removed, and desulfurization using a conventional silver-supported zeolite is used. Compared with the vessel, the amount of silver-supported zeolite used can be reduced, and the desulfurization vessel can be downsized.

〔第1の脱硫部〕
第1の脱硫部は、第1の脱硫剤を備えている。
第1の脱硫部では、燃料ガス中に含まれる複数種の硫黄化合物の少なくとも一部が第1の脱硫剤によって吸着除去される。
[First desulfurization section]
The first desulfurization unit includes a first desulfurization agent.
In the first desulfurization section, at least a part of the plurality of sulfur compounds contained in the fuel gas is adsorbed and removed by the first desulfurization agent.

<第1の脱硫剤>
第1の脱硫剤は、活性炭と、上記活性炭に添着された金属とを含み、上記金属が、銅及びニッケルである。
第1の脱硫剤によれば、燃料ガス中に含まれる複数種の硫黄化合物を効率良く吸着除去することができる。
<First desulfurizing agent>
The first desulfurizing agent contains activated carbon and a metal impregnated with the activated carbon, and the metals are copper and nickel.
According to the first desulfurizing agent, a plurality of types of sulfur compounds contained in the fuel gas can be efficiently adsorbed and removed.

(活性炭)
第1の脱硫剤は、少なくとも1種の活性炭を含む。
活性炭は、特に限定されず、例えば、脱硫剤の技術分野において、通常用いられる活性炭を特に制限なく使用することができる。
(Activated carbon)
The first desulfurizing agent contains at least one type of activated carbon.
The activated carbon is not particularly limited, and for example, activated carbon usually used in the technical field of desulfurization agent can be used without particular limitation.

活性炭の原料としては、例えば、ヤシ殻、石炭(無煙炭、瀝青炭等)、木粉、ピート炭、及び竹炭が挙げられる。
これらの中でも、活性炭の原料としては、例えば、平均細孔径が小さく、かつ、不純物の含有量が少ないという観点から、ヤシ殻が好ましい。
Examples of the raw material of activated carbon include palm husks, coal (anthracite, bituminous coal, etc.), wood flour, pete charcoal, and bamboo charcoal.
Among these, as a raw material for activated carbon, for example, coconut shell is preferable from the viewpoint of having a small average pore diameter and a small content of impurities.

活性炭は、無機酸で処理された活性炭であることが好ましい。
活性炭を無機酸で処理すると、不純物が除去され、比表面積が向上したり、活性炭の表面が親水化されたりするため、添着金属の分散度がより向上し得る。
活性炭を処理する無機酸としては、例えば、塩酸、硝酸、及び硫酸が挙げられる。
The activated carbon is preferably activated carbon treated with an inorganic acid.
When the activated carbon is treated with an inorganic acid, impurities are removed, the specific surface area is improved, and the surface of the activated carbon is made hydrophilic, so that the dispersity of the impregnated metal can be further improved.
Examples of the inorganic acid for treating activated carbon include hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid.

活性炭の形状は、特に限定されず、例えば、粒状、柱状(例:円柱状)、繊維状、ハニカム状、破砕状等の形状が挙げられる。
これらの中でも、活性炭の形状としては、例えば、コスト面の観点から、粒状、柱状、及び破砕状からなる群より選ばれる少なくとも1種の形状が好ましく、破砕状がより好ましい。
The shape of the activated carbon is not particularly limited, and examples thereof include a granular shape, a columnar shape (eg, a columnar shape), a fibrous shape, a honeycomb shape, and a crushed shape.
Among these, as the shape of the activated carbon, for example, from the viewpoint of cost, at least one shape selected from the group consisting of granular, columnar, and crushed shapes is preferable, and crushed shapes are more preferable.

活性炭の形状が粒状、柱状、又は破砕状であり、かつ、ガス流量が10L(リットル)/分以下である場合、活性炭の平均粒子径は、例えば、ガスの偏流防止及び脱硫剤の流出防止の観点から、0.3mm〜5.0mmであることが好ましく、0.3mm〜3.0mmであることがより好ましく、0.3mm〜1.0mmであることが更に好ましい。
本開示において、「平均粒子径」とは、体積平均粒子径(Mv)を意味し、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用いて測定される値である。
When the shape of the activated carbon is granular, columnar, or crushed, and the gas flow rate is 10 L (liter) / min or less, the average particle size of the activated carbon is, for example, to prevent the outflow of gas and the outflow of desulfurizing agent. From the viewpoint, it is preferably 0.3 mm to 5.0 mm, more preferably 0.3 mm to 3.0 mm, and even more preferably 0.3 mm to 1.0 mm.
In the present disclosure, the "average particle size" means a volume average particle size (Mv), and is a value measured by using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device.

活性炭の比表面積は、例えば、添着金属の分散度を向上させる観点から、600m/g以上であることが好ましく、1000m/g以上であることがより好ましい。
本開示において、「比表面積」は、BET法により測定される値である。
The specific surface area of the activated carbon is preferably 600 m 2 / g or more, and more preferably 1000 m 2 / g or more, for example, from the viewpoint of improving the dispersity of the impregnated metal.
In the present disclosure, the "specific surface area" is a value measured by the BET method.

活性炭の平均細孔径は、例えば、硫黄化合物の分子径に合った孔径であるという観点から、0.9nm〜2.0nmであることが好ましく、0.9nm〜1.5nmであることがより好ましい。
本開示において、「平均細孔径」は、窒素ガス吸着法により測定される値である。
The average pore diameter of the activated carbon is preferably 0.9 nm to 2.0 nm, more preferably 0.9 nm to 1.5 nm, for example, from the viewpoint of having a pore diameter suitable for the molecular diameter of the sulfur compound. ..
In the present disclosure, the "average pore diameter" is a value measured by the nitrogen gas adsorption method.

(金属)
第1の脱硫剤は、既述の活性炭に添着された金属を含み、上記金属が、銅及びニッケルである。
活性炭に添着された上記金属の大部分は、金属元素を含む化合物(酸化物、無機酸塩、有機酸塩等)として含まれていると考えられるが、金属単体として含まれていてもよい。
(metal)
The first desulfurizing agent contains a metal impregnated with the activated carbon described above, and the metals are copper and nickel.
Most of the metal impregnated in the activated carbon is considered to be contained as a compound containing a metal element (oxide, inorganic acid salt, organic acid salt, etc.), but may be contained as a single metal.

銅の添着量は、例えば、第1の脱硫剤の全質量に対して、1.0質量%〜20.0質量%であることが好ましく、2.0質量%〜15.0質量%であることがより好ましく、2.0質量%〜8.0質量%であることが更に好ましい。
ニッケルの添着量は、例えば、第1の脱硫剤の全質量に対して、1.0質量%〜20.0質量%であることが好ましく、2.0質量%〜15.0質量%であることがより好ましく、2.0質量%〜8.0質量%であることが更に好ましい。
The amount of copper attached is, for example, preferably 1.0% by mass to 20.0% by mass, preferably 2.0% by mass to 15.0% by mass, based on the total mass of the first desulfurizing agent. More preferably, it is more preferably 2.0% by mass to 8.0% by mass.
The amount of nickel attached is, for example, preferably 1.0% by mass to 20.0% by mass, preferably 2.0% by mass to 15.0% by mass, based on the total mass of the first desulfurizing agent. More preferably, it is more preferably 2.0% by mass to 8.0% by mass.

銅の添着量は、例えば、活性炭に添着された金属の全質量に対して、20質量%〜80質量%であることが好ましく、30質量%〜80質量%であることがより好ましく、40質量%〜80質量%であることが更に好ましく、40質量%〜65質量%であることが特に好ましい。
ニッケルの添着量は、例えば、活性炭に添着された金属の全質量に対して、20質量%〜80質量%であることが好ましく、20質量%〜70質量%であることがより好ましく、20質量%〜60質量%であることが更に好ましく、35質量%〜60質量%であることが特に好ましい。
The amount of copper attached is, for example, preferably 20% by mass to 80% by mass, more preferably 30% by mass to 80% by mass, and 40% by mass, based on the total mass of the metal attached to the activated carbon. It is more preferably% to 80% by mass, and particularly preferably 40% to 65% by mass.
The amount of nickel attached is, for example, preferably 20% by mass to 80% by mass, more preferably 20% by mass to 70% by mass, and 20% by mass, based on the total mass of the metal attached to the activated carbon. It is more preferably% to 60% by mass, and particularly preferably 35% by mass to 60% by mass.

銅の添着量に対するニッケルの添着量の割合(ニッケルの添着量/銅の添着量)は、質量基準で、0.30〜2.70であることが好ましく、0.30〜2.50であることがより好ましく、0.30〜2.00であることが更に好ましく、0.30〜1.00であることが特に好ましい。
銅の添着量に対するニッケルの添着量の割合が、上記範囲内であると、燃料ガス中に含まれる硫黄化合物をより効率良く吸着除去することができる。
The ratio of the amount of nickel attached to the amount of copper attached (nickel attachment amount / copper attachment amount) is preferably 0.30 to 2.70, preferably 0.30 to 2.50, on a mass basis. More preferably, it is more preferably 0.30 to 2.00, and particularly preferably 0.30 to 1.00.
When the ratio of the amount of nickel attached to the amount of copper attached is within the above range, the sulfur compound contained in the fuel gas can be more efficiently adsorbed and removed.

本開示において、活性炭に添着された金属の量(即ち、添着量)は、ICP(Inductively Coupled Plasma)発光分光分析法により測定される値である。
測定装置としては、例えば、Perkin−Elmer製のOptima 8000(製品名)を好ましく用いることができる。但し、測定装置は、これに限定されない。
In the present disclosure, the amount of metal impregnated in activated carbon (that is, the amount impregnated) is a value measured by ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectroscopy.
As the measuring device, for example, Optima 8000 (product name) manufactured by Perkin-Elmer can be preferably used. However, the measuring device is not limited to this.

(他の成分)
第1の脱硫剤は、本開示の燃料ガス用脱硫器の効果を損なわない範囲において、必要に応じて、活性炭、並びに、銅及びニッケル以外の成分(所謂、他の成分)を含んでいてもよい。
第1の脱硫剤は、不可避成分として、銅及びニッケル以外の金属を含んでいてもよい。
(Other ingredients)
The first desulfurizing agent may contain activated carbon and components other than copper and nickel (so-called other components), if necessary, as long as the effects of the desulfurizer for fuel gas of the present disclosure are not impaired. good.
The first desulfurizing agent may contain a metal other than copper and nickel as an unavoidable component.

〜第1の脱硫剤の製造方法〜
第1の脱硫剤の製造方法は、特に限定されない。
第1の脱硫剤は、活性炭に金属を添着させる方法として公知の方法を採用し、製造することができる。
-Manufacturing method of the first desulfurizing agent-
The method for producing the first desulfurizing agent is not particularly limited.
The first desulfurizing agent can be produced by adopting a known method as a method of impregnating activated carbon with a metal.

第1の脱硫剤の製造方法の一例を説明する。第1の脱硫剤は、例えば、下記の(1)〜(4)の手順に従って製造することができる。但し、第1の脱硫剤の製造方法は、これに限定されるものではない。 An example of the method for producing the first desulfurizing agent will be described. The first desulfurizing agent can be produced, for example, according to the following procedures (1) to (4). However, the method for producing the first desulfurizing agent is not limited to this.

(1)活性炭に添着させる金属(即ち、銅及びニッケル)の元素を含む金属化合物を、溶媒に溶解又は分散させた溶液(所謂、含浸溶液)を調製する。
(2)含浸溶液に、活性炭を浸漬させる。
(3)含浸溶液に浸漬させた活性炭を乾燥させ、溶媒を除去する。
(4)乾燥させて浸漬後の活性炭を焼成して、活性炭上に金属酸化物等を形成させて、金属添着炭(第1の脱硫剤)を得る。
以上の手順により、第1の脱硫剤を製造することができる。
(1) A solution (so-called impregnated solution) is prepared in which a metal compound containing an element of a metal (that is, copper and nickel) to be impregnated with activated carbon is dissolved or dispersed in a solvent.
(2) Immerse activated carbon in the impregnated solution.
(3) The activated carbon immersed in the impregnated solution is dried to remove the solvent.
(4) The activated carbon that has been dried and soaked is calcined to form a metal oxide or the like on the activated carbon to obtain a metal-impregnated carbon (first desulfurizing agent).
By the above procedure, the first desulfurizing agent can be produced.

含浸溶液を調製するための金属化合物としては、特に限定されず、例えば、金属硝酸塩、金属酢酸塩、金属硫酸塩、金属塩化物、金属リン酸塩等の金属塩化合物が挙げられる。
含浸溶液を調製するための金属化合物の具体例としては、硝酸銅三水和物、酢酸銅一水和物、硝酸ニッケル六水和物、酢酸ニッケル四水和物、12−タングストリン酸n水和物、及びモリブデン酸アンモニウム四水和物が挙げられる。
The metal compound for preparing the impregnating solution is not particularly limited, and examples thereof include metal salt compounds such as metal nitrate, metal acetate, metal sulfate, metal chloride, and metal phosphate.
Specific examples of the metal compound for preparing the impregnating solution include copper nitrate trihydrate, copper acetate monohydrate, nickel nitrate hexahydrate, nickel acetate tetrahydrate, and 12-tangstophosphate n-water. Japanese products and ammonium molybdate tetrahydrate can be mentioned.

含浸溶液を調製するための溶媒としては、特に限定されず、例えば、水、酸性水溶液(例:硝酸水溶液)、塩基性水溶液(例:アンモニア水溶液)、アルコール系溶剤(例:メタノール、エタノール、及びn−プロパノール)、ケトン系溶剤(例:アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル系溶剤(例:ジエチルエーテル)、エステル系溶剤(例:酢酸エチル及び酢酸ブチル)、炭化水素系溶剤(例:トルエン)等の溶媒が挙げられる。
これらの中でも、含浸溶液を調製するための溶媒としては、例えば、焼成後に残留しないという観点から、水が好ましい。
The solvent for preparing the impregnating solution is not particularly limited, and is, for example, water, an acidic aqueous solution (eg, nitrate aqueous solution), a basic aqueous solution (eg, ammonia aqueous solution), an alcohol solvent (eg, methanol, ethanol, and the like). n-propanol), ketone solvents (eg acetone, methyl ethyl ketone), ether solvents (eg diethyl ether), ester solvents (eg ethyl acetate and butyl acetate), hydrocarbon solvents (eg toluene), etc. Examples include solvents.
Among these, as the solvent for preparing the impregnating solution, for example, water is preferable from the viewpoint that it does not remain after firing.

含浸溶液の調製に際しては、溶媒を1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。 In preparing the impregnating solution, only one kind of solvent may be used, or two or more kinds of solvents may be used.

含浸溶液における金属化合物の濃度は、特に限定されない。
含浸溶液における金属化合物の濃度は、例えば、金属化合物の種類、活性炭に添着させる金属の添着量、及び活性炭の種類に応じて、適宜設定することができる。
The concentration of the metal compound in the impregnating solution is not particularly limited.
The concentration of the metal compound in the impregnating solution can be appropriately set according to, for example, the type of the metal compound, the amount of the metal attached to the activated carbon, and the type of the activated carbon.

浸漬温度は、特に限定されず、例えば、10℃〜80℃とすることができる。
浸漬時間は、特に限定されず、例えば、5分間〜2時間とすることができる。
The immersion temperature is not particularly limited and can be, for example, 10 ° C to 80 ° C.
The soaking time is not particularly limited and may be, for example, 5 minutes to 2 hours.

乾燥方法は、特に限定されない。
乾燥方法としては、例えば、加熱により乾燥させる方法が挙げられる。
乾燥温度は、特に限定されず、例えば、50℃〜150℃とすることができる。
The drying method is not particularly limited.
Examples of the drying method include a method of drying by heating.
The drying temperature is not particularly limited and can be, for example, 50 ° C to 150 ° C.

焼成温度は、特に限定されないが、例えば、金属化合物の分解促進及び金属添着炭の発火抑制の観点から、150℃〜300℃であることが好ましい。
焼成時間は、特に限定されず、例えば、1時間〜24時間とすることができる。
The firing temperature is not particularly limited, but is preferably 150 ° C. to 300 ° C., for example, from the viewpoint of promoting decomposition of the metal compound and suppressing ignition of the metal-impregnated coal.
The firing time is not particularly limited and may be, for example, 1 hour to 24 hours.

第1の脱硫剤としては、市販品を使用することができる。
第1の脱硫剤の市販品の例としては、HC−814NOB〔商品名、形状:粒状、活性炭の原料:ヤシ殻、活性炭の処理:硝酸処理、活性炭の粒度:1.18mm〜2.36mm(97.6質量%)、1.18mm未満(2.4質量%)、活性炭の比表面積:1200m/g、活性炭の平均細孔径:1.1nm、添着金属の種類:銅及びニッケル、脱硫剤の全質量に対する銅の添着量:5.7質量%、脱硫剤の全質量に対するニッケルの添着量:6.8質量%、(株)ツルミコール製〕が挙げられる。
本開示では、上記市販品をそのまま第1の脱硫剤として使用してもよいが、例えば、上記市販品を破砕した後、整粒したものを第1の脱硫剤として使用してもよい。
As the first desulfurizing agent, a commercially available product can be used.
As an example of a commercially available product of the first desulfurizing agent, HC-814NOB [trade name, shape: granular, raw material of activated carbon: coconut shell, treatment of activated carbon: nitrate treatment, particle size of activated carbon: 1.18 mm to 2.36 mm ( 97.6% by mass), less than 1.18 mm (2.4% by mass), specific surface area of activated carbon: 1200 m 2 / g, average pore diameter of activated carbon: 1.1 nm, type of impregnated metal: copper and nickel, desulfurizing agent The amount of copper attached to the total mass of the activated carbon: 5.7% by mass, the amount of nickel attached to the total mass of the desulfurizing agent: 6.8% by mass, manufactured by Turmicol Co., Ltd.].
In the present disclosure, the commercially available product may be used as it is as the first desulfurization agent, but for example, the commercially available product may be crushed and then sized and used as the first desulfurization agent.

〔第2の脱硫部〕
第2の脱硫部は、既述の第1の脱硫部のガス流通方向下流に配置され、第2の脱硫剤を備えている。
第2の脱硫部では、第1の脱硫剤により吸着しきれない硫黄化合物を第2の脱硫剤により吸着させて除去する。
第1の脱硫部を流通した燃料ガス中の硫黄化合物の種類及び量は、第1の脱硫剤によって低減されているため、第2の脱硫剤は、多くの使用量を必要としない。
[Second desulfurization section]
The second desulfurization section is arranged downstream in the gas flow direction of the first desulfurization section described above, and includes a second desulfurization agent.
In the second desulfurization section, the sulfur compound that cannot be completely adsorbed by the first desulfurization agent is adsorbed by the second desulfurization agent and removed.
Since the type and amount of the sulfur compound in the fuel gas flowing through the first desulfurization section is reduced by the first desulfurization agent, the second desulfurization agent does not require a large amount to be used.

<第2の脱硫剤>
第2の脱硫剤は、銀が担持されたゼオライト(即ち、銀担持ゼオライト)を含む。
第2の脱硫剤は、第1の脱硫剤では吸着しきれない硫黄化合物を吸着する。
<Second desulfurization agent>
The second desulfurizing agent comprises a silver-supported zeolite (ie, a silver-supported zeolite).
The second desulfurizing agent adsorbs a sulfur compound that cannot be completely adsorbed by the first desulfurizing agent.

(銀担持ゼオライト)
銀ゼオライトは、ゼオライトに銀(Ag)が担持されたものであり、燃料ガス中の水分濃度にかかわらず、燃料ガス中に含まれる複数種の硫黄化合物を効率良く吸着し、除去することができる。
ゼオライトの種類は、特に限定されない。
ゼオライトとしては、例えば、X型ゼオライト、Y型ゼオライト、及びβ型ゼオライトが挙げられる。
これらの中でも、ゼオライトとしては、例えば、脱硫性能の観点から、Y型ゼオライトが好ましい。
なお、燃料ガス中の水分濃度が高い場合には、ゼオライトとしては、β型ゼオライトが好ましい。
(Silver-supported zeolite)
Silver zeolite is a zeolite in which silver (Ag) is supported, and can efficiently adsorb and remove a plurality of types of sulfur compounds contained in the fuel gas regardless of the water concentration in the fuel gas. ..
The type of zeolite is not particularly limited.
Examples of the zeolite include X-type zeolite, Y-type zeolite, and β-type zeolite.
Among these, as the zeolite, for example, a Y-type zeolite is preferable from the viewpoint of desulfurization performance.
When the water concentration in the fuel gas is high, β-type zeolite is preferable as the zeolite.

銀の担持量は、特に限定されないが、例えば、脱硫性能の観点から、ゼオライトの質量に対して3質量%以上であることが好ましい。
銀の担持量の上限は、例えば、20質量%以下とすることができる。
The amount of silver carried is not particularly limited, but is preferably 3% by mass or more with respect to the mass of zeolite, for example, from the viewpoint of desulfurization performance.
The upper limit of the amount of silver carried can be, for example, 20% by mass or less.

(他の成分)
第2の脱硫剤は、本開示の燃料ガス用脱硫器の効果を損なわない範囲において、必要に応じて、ゼオライト及び銀以外の成分(所謂、他の成分)を含んでいてもよい。
他の成分としては、成形材料としてのバインダーが挙げられる。
バインダーとしては、アルミナ、シリカ、粘土鉱物等が挙げられる。
また、第2の脱硫剤は、本開示の燃料ガス用脱硫器の効果を損なわない範囲において、不可避成分として、銀以外の金属を含んでいてもよい。
(Other ingredients)
The second desulfurizing agent may contain components other than zeolite and silver (so-called other components), if necessary, as long as the effects of the desulfurizer for fuel gas of the present disclosure are not impaired.
Other components include a binder as a molding material.
Examples of the binder include alumina, silica, clay minerals and the like.
Further, the second desulfurizing agent may contain a metal other than silver as an unavoidable component as long as the effect of the desulfurizing device for fuel gas of the present disclosure is not impaired.

〜第2の脱硫剤の形状〜
第2の脱硫剤の形状は、特に限定されず、目的に応じて、適宜選択することができる。
第2の脱硫剤の形状としては、例えば、粒状、柱状(例:円柱状)、ハニカム状、破砕状等の形状が挙げられる。
これらの中でも、第2の脱硫剤の形状としては、例えば、コスト面の観点から、粒状、柱状、及び破砕状からなる群より選ばれる少なくとも1種の形状が好ましく、例えば、密度が高く、かつ、微細粉を含まないという観点から、粒状及び柱状から選ばれる少なくとも1種の形状がより好ましい。
~ Shape of the second desulfurizing agent ~
The shape of the second desulfurizing agent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
Examples of the shape of the second desulfurizing agent include granular, columnar (eg, columnar), honeycomb-like, and crushed shapes.
Among these, as the shape of the second desulfurizing agent, for example, from the viewpoint of cost, at least one shape selected from the group consisting of granular, columnar, and crushed is preferable, and for example, the shape is high and the density is high. From the viewpoint of containing no fine powder, at least one shape selected from granular and columnar is more preferable.

〜第2の脱硫剤の製造方法〜
第2の脱硫剤の製造方法は、特に限定されない。
第2の脱硫剤は、ゼオライトに銀を担持させる方法として公知の方法を採用し、製造することができる。
ゼオライトに銀を担持させる方法としては、例えば、イオン交換法が挙げられる。
-Manufacturing method of the second desulfurizing agent-
The method for producing the second desulfurizing agent is not particularly limited.
The second desulfurizing agent can be produced by adopting a known method as a method for supporting silver on zeolite.
Examples of the method for supporting silver on zeolite include an ion exchange method.

第2の脱硫剤としては、市販品を使用することができる。
第2の脱硫剤の市販品の例としては、FKS−A〔商品名、形状:粒状、ゼオライトの種類:Y型ゼオライト、銀の担持量:ゼオライトの質量に対して14質量%、日揮触媒化成(株)製〕が挙げられる。
As the second desulfurizing agent, a commercially available product can be used.
As an example of a commercially available second desulfurizing agent, FKS-A [trade name, shape: granular, zeolite type: Y-type zeolite, silver carrier amount: 14% by mass with respect to the mass of zeolite, Nikki catalyst chemical formation Made by Co., Ltd.].

〜第1の脱硫剤の体積Xと第2の脱硫剤の体積Yとの比〜
第1の脱硫剤の体積Xと第2の脱硫剤の体積Yとの比は、X:Y=45:55〜68:32であり、X:Y=48:52〜65:35であることが好ましく、X:Y=50:50〜62:38であることがより好ましく、X:Y=53:47〜60:40であることが更に好ましい。
本開示の燃料ガス用脱硫器は、第1の脱硫剤の体積Xと第2の脱硫剤の体積Yとの比(X:Y)が、上記範囲内であると、燃料ガス中の複数種の硫黄化合物を効率良く吸着除去できる傾向がある。
-Ratio of the volume X of the first desulfurizing agent and the volume Y of the second desulfurizing agent-
The ratio of the volume X of the first desulfurizing agent to the volume Y of the second desulfurizing agent is X: Y = 45: 55-68: 32, and X: Y = 48: 52 to 65:35. Is preferable, X: Y = 50:50 to 62:38 is more preferable, and X: Y = 53: 47 to 60:40 is even more preferable.
In the fuel gas desulfurizer of the present disclosure, when the ratio (X: Y) of the volume X of the first desulfurizing agent to the volume Y of the second desulfurizing agent is within the above range, there are a plurality of types in the fuel gas. There is a tendency that the sulfur compound can be efficiently adsorbed and removed.

[燃料ガス用脱硫器の用途]
本開示の燃料ガス用脱硫器は、燃料として使用される燃料ガス中に含まれる硫黄化合物を除去する用途に使用される脱硫器であり、例えば、0℃〜60℃の温度範囲で硫黄化合物を含む燃料ガスと接触させ、脱硫剤の表面に物理的又は化学的に硫黄化合物を吸着させることによって、燃料ガス中の硫黄化合物を除去する、いわゆる常温吸着脱硫方式の脱硫に使用される脱硫器である。
[Use of desulfurizer for fuel gas]
The desulfurizer for fuel gas of the present disclosure is a desulfurizer used for removing a sulfur compound contained in a fuel gas used as a fuel, for example, a sulfur compound in a temperature range of 0 ° C to 60 ° C. A desulfurizer used for so-called room temperature adsorption desulfurization method desulfurization that removes sulfur compounds in fuel gas by contacting with the contained fuel gas and physically or chemically adsorbing sulfur compounds on the surface of the desulfurization agent. be.

硫黄化合物を含む燃料ガスとしては、例えば、都市ガス、LPガス、天然ガス、消化ガス、及び排ガスが挙げられる。本開示の燃料ガス用脱硫器は、これらの燃料ガスのいずれに対しても適用することができる。 Examples of the fuel gas containing a sulfur compound include city gas, LP gas, natural gas, digestion gas, and exhaust gas. The desulfurizer for fuel gas of the present disclosure can be applied to any of these fuel gases.

本開示の燃料ガス用脱硫器は、燃料ガス中に含まれる硫化水素(HS)、硫化カルボニル(COS)、シクロヘキセン(CH)、メルカプタン類〔例:メチルメルカプタン(MM)及びtert-ブチルメルカプタン(TBM)〕、サルファイド類〔例:ジメチルスルフィド(DMS)及びジメチルジスルフィド(DMDS)〕、チオフェン類〔例:テトラヒドロチオフェン(THT)〕等の種々の硫黄化合物を効率良く吸着除去することができ、かつ、従来の銀担持ゼオライトを使用した脱硫器と比較して、銀担持ゼオライトの使用量を低減することができるとともに、脱硫器の小型化を実現することができるため、例えば、都市ガス、LPガス、天然ガス、消化ガス、排ガス等の燃料ガスを利用した燃料電池システムにおける前処理段階の脱硫器(即ち、常温吸着脱硫器)として好適である。
なお、本開示の燃料ガス用脱硫器は、銀担持ゼオライトの使用量を低減することができることから、特に、脱硫器の低コスト化及び小型化が求められる、家庭用燃料電池システムにおける脱硫器として好適に用いられる。
Fuel gas desulfurizer of the present disclosure, (S H 2) hydrogen sulfide contained in the fuel gas, carbonyl sulfide (COS), cyclohexene (CH), mercaptans [Example: Methyl mercaptan (MM) and tert- butyl mercaptan (TBM)], sulfides [eg, dimethyl sulfide (DMS) and dimethyl disulfide (DMDS)], thiophenes [eg, tetrahydrothiophene (THT)], and various sulfur compounds can be efficiently adsorbed and removed. Moreover, as compared with the conventional desulfurizer using silver-supported zeolite, the amount of silver-supported zeolite used can be reduced and the desulfurizer can be miniaturized. Therefore, for example, city gas and LP. It is suitable as a desulfurizer in the pretreatment stage (that is, a room temperature adsorption desulfurizer) in a fuel cell system using fuel gas such as gas, natural gas, digestive gas, and exhaust gas.
Since the desulfurizer for fuel gas of the present disclosure can reduce the amount of silver-supported zeolite used, it is particularly suitable as a desulfurizer in a household fuel cell system, which is required to reduce the cost and size of the desulfurizer. It is preferably used.

[燃料ガス用脱硫器の製造方法]
本開示の燃料ガス用脱硫器は、例えば、第1の脱硫剤と第2の脱硫剤とを、第1の脱硫剤の体積Xと第2の脱硫剤の体積Yとの比がX:Y=45:55〜68:32となるように、順に所定の容器に充填することで製造することができる。
容器の材料としては、例えば、ステンレス鋼(SUS)、樹脂等の材料が挙げられる。
容器の形状としては、例えば、円筒状、角筒状等の形状が挙げられる。
容器における第1の脱硫剤及び第2の脱硫剤の充填密度は、燃料ガス中に含まれる硫黄化合物の吸着量、圧力損失等を考慮して、適宜設定することができる。
[Manufacturing method of desulfurizer for fuel gas]
In the desulfurizer for fuel gas of the present disclosure, for example, the ratio of the first desulfurizing agent and the second desulfurizing agent to the volume X of the first desulfurizing agent and the volume Y of the second desulfurizing agent is X: Y. It can be produced by filling predetermined containers in order so that the ratio is 45:55 to 68:32.
Examples of the material of the container include materials such as stainless steel (SUS) and resin.
Examples of the shape of the container include a cylindrical shape and a square tubular shape.
The filling densities of the first desulfurizing agent and the second desulfurizing agent in the container can be appropriately set in consideration of the adsorption amount of the sulfur compound contained in the fuel gas, the pressure loss and the like.

本開示の燃料ガス用脱硫器は、容器のガス流通方向下流側に、第2の脱硫剤の飛散を防止するためのフィルターを備えていてもよい。 The desulfurizer for fuel gas of the present disclosure may be provided with a filter for preventing the second desulfurizing agent from scattering on the downstream side in the gas flow direction of the container.

以下、本開示の燃料ガス用脱硫器を実施例により更に具体的に説明する。本開示はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
なお、本実施例では、破過時間を早期に判断するために、試験時の濃度及び流量を加速させた条件で試験を行っており、試験条件が実使用条件とは異なっている。
Hereinafter, the desulfurizer for fuel gas of the present disclosure will be described in more detail with reference to Examples. The present disclosure is not limited to the following examples as long as the gist is not exceeded.
In this embodiment, in order to determine the breakthrough time at an early stage, the test is performed under the conditions where the concentration and the flow rate at the time of the test are accelerated, and the test conditions are different from the actual use conditions.

以下の実施例では、tert-ブチルメルカプタンを「TBM」と表記し、シクロヘキセンを「CH」と表記し、ジメチルスルフィドを「DMS」と表記し、ジメチルジスルフィドを「DMDS」と表記し、テトラヒドロチオフェンを「THT」と表記し、硫化カルボニルを「COS」と表記し、メチルメルカプタンを「MM」と表記し、硫化水素を「HS」と表記した。 In the following examples, tert-butyl mercaptan is referred to as "TBM", cyclohexene is referred to as "CH", dimethyl sulfide is referred to as "DMS", dimethyl disulfide is referred to as "DMDS", and tetrahydrothiophene is referred to as tetrahydrothiophene. It was described as "THT", carbonyl sulfide was described as "COS", methyl mercaptan was described as "MM", and hydrogen sulfide was described as "H 2 S".

[評価試験用脱硫器の製造]
(製造例A)
市販の金属添着炭〔商品名:HC−814NOB、形状:破砕状、活性炭の原料:ヤシ殻、活性炭の処理:硝酸処理、活性炭の粒度:1.18mm〜2.36mm(97.6質量%)、1.18mm未満(2.4質量%)、活性炭の比表面積:1200m/g、活性炭の平均細孔径:1.1nm、添着金属の種類:銅及びニッケル、脱硫剤の全質量に対する銅の添着量:5.7質量%、脱硫剤の全質量に対するニッケルの添着量:6.8質量%、脱硫剤における銅の添着量に対するニッケルの添着量の割合(ニッケルの添着量/銅の添着量):1.19(質量基準)、(株)ツルミコール製〕を、メノウ乳鉢を用いて破砕した後、篩にかけて整粒し、粒度が0.35mm〜0.71mmの範囲内である第1の脱硫剤を得た。次いで、試験管(形状:円筒形、内径:10.5mm、長さ:150mm)内に、第1の脱硫剤を、充填層の高さが34.7mmとなるように充填し、第1の脱硫部を作製した。第1の脱硫剤の充填量としては、3.0cmとなる。なお、試験管のガス流通方向下流側の出口部には、第1の脱硫剤の飛散を防止するためのフィルターとして、目皿を配置した。
以上のようにして、第1の脱硫剤の充填量及び第2の脱硫剤の充填量が、それぞれ3.0cm及び0.0cmである製造例Aの評価試験用脱硫器を製造した。
[Manufacturing of desulfurizer for evaluation test]
(Manufacturing Example A)
Commercially available metal-impregnated carbon [trade name: HC-814NOB, shape: crushed, raw material for activated carbon: coconut shell, treatment of activated carbon: nickel treatment, particle size of activated carbon: 1.18 mm to 2.36 mm (97.6% by mass)) , Less than 1.18 mm (2.4% by mass), Specific surface area of activated carbon: 1200 m 2 / g, Average pore diameter of activated carbon: 1.1 nm, Type of impregnated metal: Copper and nickel, Copper to total mass of desulfurizing agent Amount of attachment: 5.7% by mass, amount of nickel attached to the total mass of desulfurizing agent: 6.8% by mass, ratio of the amount of nickel attached to the amount of copper attached in the desulfurizing agent (nickel attachment amount / copper attachment amount) ): 1.19 (based on mass), manufactured by Turmicol Co., Ltd.] was crushed using a Menou dairy pot, then sieved and sized, and the particle size was in the range of 0.35 mm to 0.71 mm. A desulfurizing agent was obtained. Next, the test tube (shape: cylindrical shape, inner diameter: 10.5 mm, length: 150 mm) is filled with the first desulfurizing agent so that the height of the packed bed is 34.7 mm, and the first A desulfurized part was prepared. The filling amount of the first desulfurizing agent is 3.0 cm 3 . A perforated plate was placed at the outlet of the test tube on the downstream side in the gas flow direction as a filter for preventing the scattering of the first desulfurizing agent.
As described above, the filling amount of the first desulfurization agent, and loading of the second desulfurizing agent were prepared respectively 3.0 cm 3 and 0.0 cm 3 at a production example A desulfurizer for evaluation test.

(製造例B)
試験管(形状:円筒形、内径:10.5mm、長さ:150mm)内に、第2の脱硫剤として、市販の銀担持ゼオライト〔商品名:FKS−A、形状:粒状、ゼオライトの種類:Y型ゼオライト、銀の担持量:ゼオライトの質量に対して14質量%、日揮触媒化成(株)製〕を、充填層の高さが34.7mmとなるように充填し、第2の脱硫部を作製した。第2の脱硫剤の充填量としては、3.0cmとなる。なお、試験管のガス流通方向下流側の出口部には、第2の脱硫剤の飛散を防止するためのフィルターとして、目皿を配置した。
以上のようにして、第1の脱硫剤の充填量及び第2の脱硫剤の充填量が、それぞれ0.0cm及び3.0cmである製造例Bの評価試験用脱硫器を製造した。
(Manufacturing Example B)
Commercially available silver-supported zeolite as a second desulfurizing agent in a test tube (shape: cylindrical, inner diameter: 10.5 mm, length: 150 mm) [trade name: FKS-A, shape: granular, type of zeolite: Y-type zeolite, supported amount of silver: 14% by mass based on the mass of zeolite, manufactured by Nikki Catalyst Kasei Co., Ltd.] was filled so that the height of the packed bed was 34.7 mm, and the second desulfurized portion. Was produced. The filling amount of the second desulfurizing agent is 3.0 cm 3 . A perforated plate was placed at the outlet of the test tube on the downstream side in the gas flow direction as a filter for preventing the second desulfurizing agent from scattering.
As described above, the filling amount of the first desulfurization agent, and loading of the second desulfurizing agent were prepared respectively 0.0 cm 3 and 3.0 cm 3 at a production example desulfurizer for evaluation test B.

[硫黄化合物吸着性能の評価]
硫黄化合物吸着性能の評価は、流体解析シミュレーション技術を用いて行った。具体的には、熱流体解析汎用ソフトウェア(熱流体解析ソフト:「Fluent」(登録商標)、バージョン:13.0、米国ANSYS社製)を用いて、脱硫器のモデルを構築した上で、第1の脱硫剤の体積と第2の脱硫剤の体積との比を変化させた場合の結果をシミュレーションすることにより、第1の脱硫剤の体積と第2の脱硫剤の体積との比が、脱硫器の硫黄化合物吸着性能に及ぼす効果を評価した。
まず、脱硫器のモデルを構築するため、上記にて作製した製造例Aの評価試験用脱硫器及び製造例Bの評価試験用脱硫器のそれぞれに対し、以下の試験を行った。
評価試験用脱硫器を恒温槽内に配置し、槽内を25.0℃に保温した。そして、評価試験用脱硫器内に、脱硫済みの都市ガス13Aに下記の表1に示す組成の硫黄化合物を添加した供試ガスを0.5L/minの流量で流した。なお、供試ガスの露点温度は、−60.0℃である。供試ガスは、第1の脱硫部を流れた後、第2の脱硫部を流れる。なお、空間速度(SV)は、10000L/hrであり、線速度(LV)は、9.62cm/secである。
[Evaluation of sulfur compound adsorption performance]
The sulfur compound adsorption performance was evaluated using fluid analysis simulation technology. Specifically, after constructing a desulfurizer model using general-purpose thermo-fluid analysis software (thermal-fluid analysis software: "Fluent" (registered trademark), version: 13.0, manufactured by ANSYS, USA), the first By simulating the results when the ratio of the volume of the first desulfurizing agent to the volume of the second desulfurizing agent is changed, the ratio of the volume of the first desulfurizing agent to the volume of the second desulfurizing agent can be determined. The effect on the sulfur compound adsorption performance of the desulfurizer was evaluated.
First, in order to construct a model of the desulfurizer, the following tests were performed on each of the evaluation test desulfurizer of Production Example A and the evaluation test desulfurizer of Production Example B produced above.
The desulfurization device for evaluation test was placed in a constant temperature bath, and the inside of the tank was kept warm at 25.0 ° C. Then, a test gas prepared by adding a sulfur compound having the composition shown in Table 1 below to the desulfurized city gas 13A was flowed into the desulfurizer for evaluation test at a flow rate of 0.5 L / min. The dew point temperature of the test gas is −60.0 ° C. The test gas flows through the first desulfurization section and then through the second desulfurization section. The space velocity (SV) is 10000 L / hr, and the linear velocity (LV) is 9.62 cm / sec.

Figure 2022000297
Figure 2022000297

供試ガス中の全ての硫黄化合物の破過点(破過基準:20ppb)が確認されるまで、供試ガスを流した。そして、供試ガスを流してから各硫黄化合物の破過点が確認されるまでの時間、供試ガスの流量、及び供試ガスの組成から、各硫黄化合物の脱硫剤への吸着量を算出した。
なお、硫黄化合物の破過点は、3時間毎に、評価試験用脱硫器の出口から排出されたガスを採取し、ガスクロマトグラフィーを用いて、各硫黄化合物に帰属されるピークの検出により確認した。ガスクロマトグラフィーの測定条件は、以下のとおりである。
The test gas was flowed until a break point (breakage standard: 20 ppb) of all the sulfur compounds in the test gas was confirmed. Then, the amount of each sulfur compound adsorbed on the desulfurizing agent is calculated from the time from the flow of the test gas until the break point of each sulfur compound is confirmed, the flow rate of the test gas, and the composition of the test gas. did.
The breaking point of the sulfur compound is confirmed by collecting the gas discharged from the outlet of the desulfurizer for evaluation test every 3 hours and detecting the peak belonging to each sulfur compound by gas chromatography. did. The measurement conditions for gas chromatography are as follows.

(COS以外の硫黄化合物の場合)
−測定条件−
ガスクロマトグラフィーシステム:GC−2014A〔型番、(株)島津製作所製〕
検出器:水素炎イオン化検出器
分析カラム:Shimalite 80/100 AW−AMDS−ST〔商品名、サイズ:4.1m×3.2mmI.D.、信和化工(株)製〕
カラム温度:170℃
インジェクション量:3mL
データ処理装置:HP Z220 SFF Workstation
(For sulfur compounds other than COS)
-Measurement conditions-
Gas chromatography system: GC-2014A [Model number, manufactured by Shimadzu Corporation]
Detector: Hydrogen flame ionization detector Analytical column: Shimalite 80/100 AW-AMDS-ST [Product name, size: 4.1 m x 3.2 mm I. D. , Made by Shinwa Kako Co., Ltd.]
Column temperature: 170 ° C
Injection amount: 3 mL
Data processing device: HP Z220 SFF Workstation

(COSの場合)
−測定条件−
ガスクロマトグラフィーシステム:Agilent 7890B GC〔商品名、アジレント・テクノロジー(株)製〕
検出器:Agilent 8355化学発光硫黄検出器(SCD)〔商品名、アジレント・テクノロジー(株)製〕
分析カラム:Agilent J&W DB−sulfur SCD〔商品名、サイズ:60m×0.320mmI.D.、4.20μm、アジレント・テクノロジー(株)製〕
カラム温度:60℃にて7分間保持した後、240℃まで昇温速度15℃/分で昇温し、その後、240℃にて5分間保持する。
インジェクション量:2mL
スプリット比:5:1
データ処理装置:HP Z220 SFF Workstation
(In the case of COS)
-Measurement conditions-
Gas chromatography system: Agilent 7890B GC [trade name, manufactured by Agilent Technologies, Inc.]
Detector: Agent 8355 Chemiluminescent Sulfur Detector (SCD) [Product name, manufactured by Agilent Technologies, Inc.]
Analytical column: Agilent J & W DB-sulfur SCD [Product name, size: 60 m x 0.320 mm I. D. 4.20 μm, manufactured by Agilent Technologies, Inc.]
Column temperature: After holding at 60 ° C. for 7 minutes, the temperature is raised to 240 ° C. at a heating rate of 15 ° C./min, and then held at 240 ° C. for 5 minutes.
Injection amount: 2 mL
Split ratio: 5: 1
Data processing device: HP Z220 SFF Workstation

上記にて算出した製造例Aの評価試験用脱硫器及び製造例Bの評価試験用脱硫器における各硫黄化合物の脱硫剤への吸着量に基づき、脱硫器のモデルを構築した。そして、構築した脱硫器のモデルを用いて、第1の脱硫剤の体積と第2の脱硫剤の体積との比を変化させた場合における脱硫剤への各硫黄化合物の吸着量をシミュレーションにより算出した。 A model of the desulfurizer was constructed based on the amount of each sulfur compound adsorbed on the desulfurizing agent in the evaluation test desulfurizer of Production Example A and the evaluation test desulfurizer of Production Example B calculated above. Then, using the constructed desulfurizer model, the amount of each sulfur compound adsorbed on the desulfurizing agent when the ratio of the volume of the first desulfurizing agent to the volume of the second desulfurizing agent is changed is calculated by simulation. did.

硫黄化合物の吸着量の測定結果及びシミュレーション結果を下記の表2に示す。なお、表2には、代表として、COS、TBM、MM、及びDMSの吸着量(単位:質量%S)、並びに、最初に破過した硫黄化合物が破過した時点において吸着している全ての硫黄化合物の合計吸着量(単位:質量%S)の測定結果及びシミュレーション結果を示した。
また、COSの吸着量(単位:質量%S)と、第1の脱硫剤及び第2の脱硫剤の合計体積に対する第1の脱硫剤の体積の割合(単位:%)との関係を図2に示し、TBMの吸着量(単位:質量%S)と、第1の脱硫剤及び第2の脱硫剤の合計体積に対する第1の脱硫剤の体積の割合(単位:%)との関係、MMの吸着量(単位:質量%S)と、第1の脱硫剤及び第2の脱硫剤の合計体積に対する第1の脱硫剤の体積の割合(単位:%)との関係、DMSの吸着量(単位:質量%S)と、第1の脱硫剤及び第2の脱硫剤の合計体積に対する第1の脱硫剤の体積の割合(単位:%)との関係、並びに、最初に破過した硫黄化合物が破過した時点において吸着している全ての硫黄化合物の合計吸着量(単位:質量%S)と、第1の脱硫剤及び第2の脱硫剤の合計体積に対する第1の脱硫剤の体積の割合(単位:%)との関係を図3に示す。
Table 2 below shows the measurement results and simulation results of the adsorption amount of sulfur compounds. In Table 2, as representatives, the amount of COS, TBM, MM, and DMS adsorbed (unit: mass% S), and all the sulfur compounds adsorbed at the time of the first breakthrough. The measurement result and the simulation result of the total adsorption amount (unit: mass% S) of the sulfur compound are shown.
Further, the relationship between the amount of COS adsorbed (unit: mass% S) and the ratio of the volume of the first desulfurizing agent to the total volume of the first desulfurizing agent and the second desulfurizing agent (unit:%) is shown in FIG. The relationship between the amount of TBM adsorbed (unit: mass% S) and the ratio of the volume of the first desulfurizing agent to the total volume of the first desulfurizing agent and the second desulfurizing agent (unit:%), MM. Relationship between the adsorbed amount (unit: mass% S) and the ratio of the volume of the first desulfurizing agent to the total volume of the first desulfurizing agent and the second desulfurizing agent (unit:%), the adsorbed amount of DMS (unit:%) The relationship between the unit: mass% S) and the ratio of the volume of the first desulfurizing agent to the total volume of the first desulfurizing agent and the second desulfurizing agent (unit:%), and the sulfur compound that initially broke. The total adsorbed amount (unit: mass% S) of all the sulfur compounds adsorbed at the time of the breakthrough and the volume of the first desulfurizing agent with respect to the total volume of the first desulfurizing agent and the second desulfurizing agent. The relationship with the ratio (unit:%) is shown in FIG.

Figure 2022000297
Figure 2022000297

表2中、脱硫器の製造例の欄における「−」は、シミュレーションにより構築した脱硫器であることを意味する。
図3中、「全S吸着量」とは、「最初に破過した硫黄化合物が破過した時点において吸着している全ての硫黄化合物の合計吸着量」を意味する。
In Table 2, "-" in the column of the production example of the desulfurizer means that the desulfurizer is constructed by simulation.
In FIG. 3, the “total S adsorption amount” means “the total adsorption amount of all the sulfur compounds adsorbed at the time when the sulfur compound that first broke is broken”.

表2において、「吸着量」の値は、破過点までに第1の脱硫剤及び第2の脱硫剤に吸着した硫黄化合物の量を、硫黄化合物を吸着する前の第1の脱硫剤及び第2の脱硫剤の合計質量で除し、得られた値を硫黄元素に換算した値(単位:質量%S)を示す。
具体的には、「吸着量」は、下記の式により算出される。
下記の式において、「ntp」は、「normal temperature pressure」の略称である。
In Table 2, the value of "adsorption amount" is the amount of the sulfur compound adsorbed on the first desulfurizing agent and the second desulfurizing agent up to the breaking point, and the first desulfurizing agent and the first desulfurizing agent before adsorbing the sulfur compound. The value obtained by dividing by the total mass of the second desulfurizing agent and converting the obtained value into a sulfur element (unit: mass% S) is shown.
Specifically, the "adsorption amount" is calculated by the following formula.
In the formula below, "ntp" is an abbreviation for "normal temperature pressure".

吸着量[単位:質量%S] = 供試ガス中の硫黄化合物の濃度[mgS/m]×供試ガスの流量[単位:m(ntp)]÷第1の脱硫剤及び第2の脱硫剤の合計質量[単位:mg]×100 Adsorption amount [Unit: Mass% S] = Concentration of sulfur compound in test gas [mgS / m 3 ] x Flow rate of test gas [Unit: m 3 (ntp)] ÷ 1st desulfurization agent and 2nd Total mass of desulfurizing agent [Unit: mg] x 100

表2、図2、及び図3に示すように、第1の脱硫剤を備える第1の脱硫部と、上記第1の脱硫部のガス流通方向下流に配置され、第2の脱硫剤を備える第2の脱硫部とを備え、上記第1の脱硫剤が、活性炭と、上記活性炭に添着された金属とを含み、上記金属が、銅及びニッケルであり、上記第2の脱硫剤が、銀が担持されたゼオライトを含み、上記第1の脱硫剤の体積Xと、上記第2の脱硫剤の体積Yとの比が、X:Y=45:55〜68:32である脱硫器によれば、供試ガス中の硫黄化合物を複数種の硫黄化合物を効率良く吸着除去することができた。この結果から、本開示によれば、高価な銀担持ゼオライトの使用量を低減することができるとともに、脱硫剤全体の使用量も低減することができるため、脱硫器の低コスト化及び小型化を実現することができると考えられる。 As shown in Table 2, FIG. 2, and FIG. 3, a first desulfurization section including a first desulfurization agent and a second desulfurization section arranged downstream in the gas flow direction of the first desulfurization section are provided. A second desulfurization section is provided, the first desulfurizing agent contains activated charcoal and a metal impregnated with the activated charcoal, the metals are copper and nickel, and the second desulfurizing agent is silver. According to the desulfurizer, the ratio of the volume X of the first desulfurizing agent to the volume Y of the second desulfurizing agent is X: Y = 45: 55-68: 32. For example, it was possible to efficiently adsorb and remove a plurality of types of sulfur compounds from the sulfur compounds in the test gas. From this result, according to the present disclosure, the amount of expensive silver-supported zeolite used can be reduced, and the amount of desulfurizing agent used as a whole can be reduced. Therefore, the cost and size of the desulfurizer can be reduced. It is thought that it can be realized.

1・・・燃料ガス用脱硫器、10・・・第1の脱硫部、20・・・第2の脱硫部 1 ... Fuel gas desulfurizer, 10 ... 1st desulfurization section, 20 ... 2nd desulfurization section

Claims (4)

第1の脱硫剤を備える第1の脱硫部と、前記第1の脱硫部のガス流通方向下流に配置され、第2の脱硫剤を備える第2の脱硫部とを備え、
前記第1の脱硫剤が、活性炭と、前記活性炭に添着された金属とを含み、
前記金属が、銅及びニッケルであり、
前記第2の脱硫剤が、銀が担持されたゼオライトを含み、
前記第1の脱硫剤の体積Xと、前記第2の脱硫剤の体積Yとの比が、X:Y=45:55〜68:32である燃料ガス用脱硫器。
A first desulfurization section provided with a first desulfurization agent and a second desulfurization section provided downstream of the first desulfurization section in the gas flow direction and containing a second desulfurization agent are provided.
The first desulfurizing agent contains activated carbon and a metal impregnated with the activated carbon.
The metals are copper and nickel.
The second desulfurizing agent comprises a silver-supported zeolite.
A fuel gas desulfurizer in which the ratio of the volume X of the first desulfurizing agent to the volume Y of the second desulfurizing agent is X: Y = 45: 55-68: 32.
前記第1の脱硫剤は、前記銅の添着量に対する前記ニッケルの添着量の割合が、質量基準で、0.30〜2.70である請求項1に記載の燃料ガス用脱硫器。 The desulfurizer for fuel gas according to claim 1, wherein the first desulfurizing agent has a ratio of the amount of nickel attached to the amount of copper attached 0.30 to 2.70 on a mass basis. 前記第1の脱硫剤は、前記銅の添着量が、前記第1の脱硫剤の全質量に対して2.0質量%〜8.0質量%である請求項1又は請求項2に記載の燃料ガス用脱硫器。 The first desulfurizing agent according to claim 1 or 2, wherein the amount of copper attached to the first desulfurizing agent is 2.0% by mass to 8.0% by mass with respect to the total mass of the first desulfurizing agent. Desulfurizer for fuel gas. 前記第1の脱硫剤は、前記ニッケルの添着量が、前記第1の脱硫剤の全質量に対して2.0質量%〜8.0質量%である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の燃料ガス用脱硫器。 The first desulfurizing agent is any one of claims 1 to 3, wherein the amount of nickel attached is 2.0% by mass to 8.0% by mass with respect to the total mass of the first desulfurizing agent. The desulfurizer for fuel gas according to item 1.
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