JP2584716B2 - 都市ガスの製造方法 - Google Patents
都市ガスの製造方法Info
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Description
関し、さらに詳しくは膜分離装置を用いて総発熱量11,0
00Kcal/Nm3 の13A規格の高カロリーの都市ガスを製
造する方法に関する。
り、クリーンエネルギーであり、且つ長期に安定した価
格で輸入できる液化天然ガス(以下、LNGという)に
転換中である。すでに大都市では、大半でLNGに転換
を終えており、今後は地方の中小都市でも転換が計画さ
れている。
基地よりLNGをローリーで輸送し保冷タンクに受け入
れて、都市ガスの原料ガスとしている。LNGを都市ガ
スとして供給する方法は、大都市でも中小都市でも基本
的には同じであり、空温式又は海水加熱式等の気化器で
ガス化したのちに、LPG(主にプロパンが用いられ
る)で総発熱量11,000Kcal/Nm3 に増熱調整して高カロ
リーガスとして供給している。
の輸送が困難な地域では、代替天然ガスを製造して供給
する方法が計画されている。この方法はLPG等の石油
系炭化水素を原料にして低温水蒸気改質して得られるメ
タン,水素,炭酸ガス等からなる、いわゆる改質ガスを
得たのち、炭酸ガスを除去し、都市ガス事業法で定めら
れている天然ガス相当の高カロリーの規格ガス(以下、
13Aガスという)を製造し、供給する方法である。
緊急用もしくはピークロード対策用として、代替天然ガ
スの製造装置は設置されている。しかしながら、この大
都市向けの大容量装置にあっては、改質ガス中の炭酸ガ
スを除去するのに、ベンフィールド法のような熱炭酸カ
リ水溶液を吸収液として用いる溶液吸収法を採用してお
り、このため炭酸ガスを容易に1%以下まで除去して比
重の軽いガスを得ることができる反面、設備構成が複雑
であり、設備費が高く、運転管理に多くの労力を要し、
地方の中小都市の都市ガス工場用としては適していない
という問題がある。
して、先に特開平5−25482号で、中小都市の都市
ガス工場向けに好適な方法を提案した。この方法の特徴
は、低温水蒸気改質ガスから炭酸ガスを除去する手段と
して、最近技術進歩の著しい有機系高分子中空糸膜より
なる膜分離装置を利用した点にある。
に運転管理も容易であり、中小都市の都市ガス工場でも
充分に運転管理ができる装置である。そしてこの膜分離
装置により、低温改質ガスを処理して炭酸ガスを選択的
に透過ガス側に透過し、非透過ガス側にメタン濃度が9
0%前後のガスを得て、これにLPGを添加して熱量調
整して13Aガスを製造する方法である。
質ガス中の水素、メタンが透過するので、低温改質工程
の燃料ガスあるいは原料炭化水素の水添脱硫用のリサイ
クルガスとして利用している。
号で提案した方法を検討した結果、次のような問題があ
ることが分かった。すなわち、製品ガスになる非透過側
のガスの性状を13Aガスの規格であるWobbe 指数=H
0 /√d(H0 ;ガスの総発熱量,d;ガスの対空気比
重)を12,600〜13,800にするためには、非透過側ガスを
LPGで増熱後、その総発熱量を少なくとも12,000Kcal
/Nm3 以上にしなければならないことである。
炭酸ガスに対する選択能が必ずしも満足できるものでな
く、炭酸ガスに同伴して第2,第3成分の透過を回避で
きないことに起因している。低温改質ガス中には、特に
メタン分が70%前後と多く含まれているため、膜透過
の際、その1次側分圧が高いため相当量透過するが、こ
のメタンの透過量を低温改質装置内燃料として使用でき
る量以下にするためには、非透過ガス側の残存炭酸ガス
濃度を相当程度(例えば7%前後)以上にする必要があ
る。
が改質ガスの他の成分に比較して重いため、前記のWobb
e 指数を非常に下げる作用をする。従って、このWobbe
指数の低下を補足して13A規格値の範囲にするにはL
PGの添加量を多くして、製品ガスの総発熱量を少なく
とも12,000Kcal/Nm3 以上にする必要がある。
大都市では、総発熱量を11,000Kcal/Nm3 の13A規格
の都市ガスを供給しているのが実状である。今後、地方
の中小都市においても、LNGへの転換あるいは高カロ
リー化が一層進むと予想されるが、大都市と地方の中小
都市間のガス供給,ガス器具等の互換性等を考慮した場
合、中小都市における13Aガスの総発熱量としても1
1,000Kcal/Nm3 が望ましいと考えられる。
技術の問題点を背景にしてなされたものであって、本出
願人が先に特開平5−25482号で提案した方法をさ
らに改良して、地方の中小都市用として好適な総発熱量
11,000Kcal/Nm3 の13A規格の都市ガスを経済的に製
造できる方法を提供することを課題とする。
ろは、水添脱硫した石油系炭化水素を低温水蒸気改質し
て得られるメタン、炭酸ガス、水素等からなる改質ガス
を膜分離装置で処理して、透過側に主に炭酸ガスを透過
させることにより、非透過側にメタンを主成分とする混
合ガスを得て、この混合ガスにLPGを添加し熱量調整
して都市ガスを製造する方法において、前記膜分離装置
を第1段膜分離装置および第2段膜分離装置に分離して
設けるとともに、前記第1段膜分離装置で得られる透過
側ガスを圧縮機で昇圧して前記第2段膜分離装置に供給
して処理し、前記第1段膜分離装置および前記第2段膜
分離装置でそれぞれ非透過側に得られるメタン濃度の高
いガスを合流して総発熱量11,000Kcal/Nm
3 の13Aガスの原料ガスにすることを特徴とする都市
ガスの製造方法にある。
機系,平膜,中空糸膜等炭酸ガスを選択的に透過する膜
分離装置であれば、材質,形状を問わないが、有機系高
分子のポリイミド,ポリエーテルスルホン,セルロース
アセテート,ポリスルホン,ポリビニールアセテート,
セルド型ポリマー等からなる中空糸膜が特に好適であ
る。
黄分を除去したLPG,ナフサ等の石油系炭化水素と過
熱したスチームを、ニッケル系等の触媒の存在下で反応
温度300〜450℃の範囲で断熱的に反応させ、メタ
ン,水素,炭酸ガス,一酸化炭素等からなる混合ガス
(以下、改質ガスという)を得る反応をいう。
PGで増熱後、その総発熱量を11,000Kcal/Nm3 に維持
して、しかもWobbe 指数を12,600〜13,800の範囲にする
には、非透過側ガスの残存炭酸ガス濃度を例えば4〜5
%以下にする必要がある。一方現在利用できる膜分離装
置では、低温改質ガスを処理して、炭酸ガスのみを選択
的に透過させることは困難であり、膜面積を比較的大き
くして非透過ガス側に残存する炭酸ガスの濃度を前記の
4〜5%以下にすれば、膜の選択能に応じて他の成分、
特に濃度の高いメタン分の相当の透過は避けられない。
ガスとして利用できるものの、自ずと限度があり、もし
膜の分離性能のために透過側に限度以上のメタンが透過
した場合には、余剰ガスとなり、都市ガス製造装置とし
ての熱効率は低下する。
2段に分離して設け、第1段の膜分離装置から得られる
圧力の下った透過側ガスを圧縮機で昇圧して、その含有
されるメタンを回収するため、第2段の膜分離装置に供
給して、再び膜分離処理する。第2段膜分離装置におい
ては、非透過側に炭酸ガス濃度が5%以下,メタン濃度
が90%以上のガスを得て、これを第1段の膜分離装置
から得られる非透過側のガスと合流して、13Aガスの
原料ガスとする。第1段の膜分離装置の透過ガスを昇圧
するために、圧縮機の動力費が必要であるがガス量が少
なくなっていること、第2段膜分離装置で再処理するこ
とによりメタンの回収率(製品ガス中のメタン/改質ガ
ス中のメタン)は90%をこえるため、装置全体の経済
性はむしろ向上するといえる。
ス,水素,メタンからなる混合ガスは、低温水蒸気改質
工程の加熱炉およびボイラの燃料ガスとして有効に利用
される。また、第2段に供給される加圧された第1段の
透過ガスには、水素ガスが30%近く含有されているの
で、原料炭化水素の水添脱硫用ガスとして抜き出して利
用することも可能である。
としたが、使用する膜の分離性能あるいは製品ガスの所
要性状によっては、膜分離装置を直列3段とすることも
可能である。いずれにしても最終段以外の透過ガスは、
昇圧されて再度膜処理されて、その含有されるメタン分
は製品ガスとして回収される。
て説明する。図1は本発明の一実施例の構成を示す系統
図である。図において、原料のLPGは水添ガスととも
に図示はされない熱交換器で水添脱硫に好適な温度35
0℃前後に予熱されて、原料中の有機硫黄化合物は脱硫
塔内のコバルト−モリブデン系の水添触媒上で水添用の
リサイクルガス中の水素と反応して硫化水素になり、後
段の酸化亜鉛触媒により吸着,除去される。
ら発生するスチームとともに加熱炉において低温水蒸気
改質反応に好適な温度350〜400℃に加熱されてニ
ッケル触媒充填の低温改質器に入り、ここで低温水蒸気
改質反応により、メタン:68%前後,水素:13%前
後,炭酸ガス;19%前後,一酸化炭素:1%以下の改
質ガスになる。
ない熱回収の熱交換器を通って冷却され、常温近くの温
度になって第1段膜装置に入る。ここで透過速度の速い
炭酸ガスと水素の大部分は、有機系高分子の中空糸膜を
透過して透過側に移動するが、同時に1次側分圧の高い
メタンも相当量透過する。このようにして非透過側の炭
酸ガス濃度は、5%以下迄低下し13Aガスの原料ガス
になる。
は、メタン分が30%以上含有しているためこれを回収
するため、圧縮機で昇圧して第2段膜分離装置に供給す
る。第2段膜分離装置においても、透過速度の速い炭酸
ガスと水素の大部分は透過側に移動する。この膜分離に
より、非透過側には、炭酸ガス濃度が5%以下,メタン
濃度90%以上の13Aガスの原料ガスが得られる。
が50%近くで、残りは水素とメタンの可燃性成分から
なっているので、低温水蒸気改質工程のプロセススチー
ム発生用ボイラあるいは加熱炉の燃料ガス及び水添脱硫
用のリサイクルガスとして有効に利用される。
透過側ガスは、合流して増熱器に導入され、熱量調整の
ため慣用のガス・ガス熱調または液・ガス熱調方式でL
PG(プロパン)が添加され、製品の総発熱量が11,000
Kcal/Nm3 の13A規格ガスとして需要家に供給され
る。
て、本発明の方法である低温改質器及び直列2段の高分
子系中空糸膜の分離装置で高カロリー都市ガスを製造し
た例について、ガス組成などの諸元を示す。 メタン 水素 炭酸ガス 一炭化炭素 プロパン 流量比 改質ガス) 67.6 13.3 18.8 0.3 − 100 第1段非透過ガス) 95.3 0.7 3.6 0.4 − 53.9 第1段透過ガス) 35.2 28.0 36.6 0.2 − 46.1 第2段非透過ガス) 93.0 0.7 5.8 0.5 − 12.8 第2段透過ガス) 12.9 38.5 48.5 0.6 − 33.3 製品ガス) 82.9 0.6 3.5 0.3 12.7 76.5 注1)上記数値は容積パーセントを示す。 注2)製品ガスの燃焼特性は次の通りである。 総発熱量; 11,000 Kcal/Nm3 Wobbe 指数; 13,023 ( 12,600 〜 13,800 ) 燃焼速度Mcp; 36.2 ( 35.0 〜 47.0 ) ( )内数値は、ガス事業法の13Aガスの規格値であ
る。 注3)メタンの回収率(製品ガス中のメタン/改質ガス
中のメタン)は93.8%である。
ば、使用する分離膜の炭酸ガスに対する選択能が充分で
なくても、膜分離装置の非透過側ガスの残存炭酸ガス濃
度を所定濃度以下にできるとともに、メタンの回収率を
高めることができるので、総発熱量11,000Kcal/Nm3 の
13A規格の都市ガスを経済的に製造できる効果が得ら
れる。
Claims (1)
- 【請求項1】水添脱硫した石油系炭化水素を低温水蒸気
改質して得られるメタン、炭酸ガス、水素等からなる改
質ガスを膜分離装置で処理して、透過側に主に炭酸ガス
を透過させることにより、非透過側にメタンを主成分と
する混合ガスを得て、この混合ガスにLPGを添加し熱
量調整して都市ガスを製造する方法において、前記膜分
離装置を第1段膜分離装置および第2段膜分離装置に分
離して設けるとともに、前記第1段膜分離装置で得られ
る透過側ガスを圧縮機で昇圧して前記第2段膜分離装置
に供給して処理し、前記第1段膜分離装置および前記第
2段膜分離装置でそれぞれ非透過側に得られるメタン濃
度の高いガスを合流して総発熱量11,000Kcal
/Nm 3 の13Aガスの原料ガスにすることを特徴とす
る都市ガスの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6025980A JP2584716B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 都市ガスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6025980A JP2584716B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 都市ガスの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07216371A JPH07216371A (ja) | 1995-08-15 |
JP2584716B2 true JP2584716B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=12180878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6025980A Expired - Lifetime JP2584716B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 都市ガスの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2584716B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5942030B1 (ja) * | 2015-10-29 | 2016-06-29 | 千代田化工建設株式会社 | 二酸化炭素の分離方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0525482A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-02 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | 代替天然ガスの製造方法 |
JPH07150155A (ja) * | 1993-11-30 | 1995-06-13 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | 都市ガスの製造方法 |
-
1994
- 1994-01-31 JP JP6025980A patent/JP2584716B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0525482A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-02 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | 代替天然ガスの製造方法 |
JPH07150155A (ja) * | 1993-11-30 | 1995-06-13 | Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd | 都市ガスの製造方法 |
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JPH07216371A (ja) | 1995-08-15 |
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