JP3972026B2 - ガス精製方法およびガス精製装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ガス精製方法およびガス精製装置に関する技術分野に属し、特には、生ごみや下水汚泥等の有機系廃棄物を嫌気性発酵させた際に発生するメタン含有ガスからジメチルシロキサンを除去するガス精製方法およびガス精製装置に関する技術分野に属するものである。
周知のとおり、生ごみや下水汚泥等の有機系廃棄物が嫌気性発酵するとメタン含有ガスが発生する。このようにして発生したメタン含有ガスを発電用燃料として利用することが欧米諸国、特にドイツにおいて活発に進められている。しかしながら、このようなメタン含有ガスには、後述するような物質が含まれており、この物質を経済的に除去する手段の実現が急務になっている。
即ち、下水汚泥等に発生するメタン含有ガスには、シャンプーやリンスの分解により生じる有機シリコン化合物が微量に含まれていることが知られている。この有機シリコン化合物の中でも、−Si（CH3)2O−を単位構造として、この単位構造が３個以上結合して環状化したジメチルシロキサン環状有機化合物（以下、ジメチルシロキサンという）は、メタン含有ガスを利用する際に、大きな障害を引き起こすことが知られている。
このようなメタン含有ガス（原ガス）に含まれているジメチルシロキサンは、たかだか100mg ／m3以下程度の低濃度である。しかしながら、このジメチルシロキサンが含まれているメタン含有ガスを燃料として、例えばガスエンジンを駆動して発電をすると、ガスエンジン内でジメチルシロキサンが固体のSiO2に変化する。そのため、ガスエンジンの損傷（点火プラグへの付着による点火不良、シリンダライナやピストンの早期磨耗、吸気弁、排気弁およびエンジン燃焼室ヘッド全体へのSiO2の付着）が起こり、その結果、ガスエンジンの長期運転が困難になる。ガスエンジン内においてジメチルシロキサンが固体のSiO2に変化するのは、ガスエンジン内でのジメチルシロキサンの有機性部位（メチル基）の燃焼消失によりSiO2が残り、残ったSiO2がガスエンジン内で次第に成長するためであると考えられている。また、同様の障害はガスタービン等の他の内燃機関にも発生すると考えられる。
ジメチルシキロサンに起因する上記のような問題を回避し、ガスエンジン等の内燃機関の長期安定運転を達成するために、下記のような種々のジメチルシキロサンの除去方法が提案されている。
(A) 活性炭等の吸着材によりジメチルシロキサンを吸着して除去する方法
(B) ジメチルシロキサンの吸収能力に富む溶剤により吸収して除去する方法
(C) メタン含有ガス（原ガス）を−30℃程度まで冷却し、ジメチルシロキサンを固化させて分離する方法
前記(A) の吸着材によるジメチルシロキサンの除去方法の具体例としては、活性炭を用いてジメチルシロキサンを除去する除去方法が、例えば「第38回 下水道研究発表会講演集，６９５頁」（非特許文献１）に開示されている。この活性炭によるジメチルシロキサンの除去方法（以下、従来例ともいう）は、活性炭の充填高さ 0.3ｍ、ガス空塔速度0.15ｍ／ｓの条件下において、下水消化ガスを活性炭に供給することにより、活性炭のジメチルシロキサンの除去性能を調べたものである。この場合、下水消化ガスからのジメチルシロキサン除去率は、550 時間までは90％以上が維持されており、下水消化ガスからジメチルシロキサンを除去することができているとしている。
第38回 下水道研究発表会講演集，６９５頁
一般的に、活性炭を用いた吸着による除去方法の場合、通常の活性炭は図１に示すように相対湿度が60％程度から急激に水分の吸着量が増大し、これに伴って吸着性能が低下してしまうという問題がある。嫌気性発酵により発生させるメタン含有ガスは、相対湿度がほぼ100 ％に近くなるため、このメタン含有ガスを相対湿度が50％程度になるように前もって（活性炭充填層へ導入する前に）相対湿度を低下させる工程が必要となると考えられる。
ガスの相対湿度を低下させる方法としては、一般に、次のような方法が用いられる。
(1) ガスを一旦冷却して水を凝縮して除去した後、再加熱する。
(2) 吸湿剤を用いて水分を吸着除去する。
(3) ガスを加熱する。
しかしながら、前記(1) の方法では、冷却および加熱を行うため、エネルギーが必要となる他、凝縮水の処理が必要となる。前記(2) の方法では、吸湿剤の再生機構を備える必要がある他、吸湿剤がシロキサン等の被毒を受けてすぐに劣化してしまうなどの欠点がある。
前記(3) の加熱による方法は、最も簡便な方法であるが、加熱温度の制約が生じる。即ち、嫌気性発酵により発生させるメタン含有ガスの温度は40℃程度あり、一方、ガスエンジンは原ガス温度が高くなると熱効率が低下し、50℃超の温度では適用できない。温度40℃、相対湿度100 ％の原ガスを相対湿度50％以下にするためには、50℃超の温度に加熱する必要がある。従って、精製装置の後段にガスを冷却する機構を設けるか、あるいは、精製装置の前段でガスを冷却して除湿した後、元の温度に戻す必要がある。また、吸気温度が上昇するとガスエンジンの発電効率が低下するため、できるだけ加熱温度は低い方が望ましい。
前記従来例（非特許文献１記載の活性炭によるジメチルシロキサンの除去方法）においては、550 時間まではジメチルシロキサンを除去できているとしているものの、ジメチルシロキサンの除去に関して十分であるとはいい難いと考えられる。即ち、前記従来例での処理条件はガス空間速度（SV）が1800ｍ／ｈであり、処理するガス量に対して標準的か、やや大きい規模の吸着装置（吸着塔）であると判断される。それにもかかわらず、この吸着装置に用いる吸着材（活性炭）の耐久時間（ジメチルシロキサンの除去可能時間）が短いため、頻繁に活性炭の交換が必要であると考えられ、経済的な手段であるとはいい難いものである。このような従来例に係る吸着装置において、耐久性の問題に対処するためには、活性炭の充填量をより多くする以外に方策がなく、結果として吸着装置の大型化を避けることができない。
本発明はこのような事情に着目してなされたものであって、その目的は、ジメチルシロキサンを含有する原ガスからジメチルシロキサンを簡便に長期間にわたって除去し得るガス精製方法およびガス精製装置を提供しようとするものである。
本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意研究を行なった結果、本発明を完成するに至った。本発明によれば上記目的を達成することができる。
このようにして完成され上記目的を達成することができた本発明は、ガス精製方法およびガス精製装置に係わり、特許請求の範囲の請求項１〜４記載のガス精製方法（第１〜４発明に係るガス精製方法）、請求項５記載のガス精製装置であり、それは次のような構成としたものである。
即ち、請求項１記載のガス精製方法は、ジメチルシロキサンを含有する原ガスの温度を測定し、この測定された温度から２℃以上高く、且つ、50℃以下の温度になるように前記原ガスを加熱した後、活性炭が充填された吸着部に導入して、前記原ガスからジメチルシロキサンを除去することを特徴とするガス精製方法である〔第１発明〕。
請求項２記載のガス精製方法は、前記活性炭として平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭を用いる請求項１記載のガス精製方法である〔第２発明〕。
請求項３記載のガス精製方法は、前記活性炭の1.0nm 以下の細孔の容積が0.2ml/g 以下である請求項１または２記載のガス精製方法である〔第３発明〕。
請求項４記載のガス精製方法は、前記原ガスが、嫌気性発酵により有機系廃棄物から発生するメタン含有ガスである請求項１〜４のいずれかに記載のガス精製方法である〔第４発明〕。
請求項５記載のガス精製装置は、ジメチルシロキサンを含有する原ガスの温度を測定する検知部と、該検知部で測定された温度に基づいて前記原ガスを加熱する予熱部と、活性炭が充填された吸着部とを備え、前記予熱部で加熱された原ガスを前記吸着部に導入して該原ガスからジメチルシロキサンを除去することを特徴とするガス精製装置である〔第５発明〕。
本発明に係るガス精製方法によれば、ジメチルシロキサンを含有する原ガスからジメチルシロキサンを簡便に長期間にわたって除去し得る。
本発明に係るガス精製装置によれば、ジメチルシロキサンを含有する原ガスからジメチルシロキサンを簡便に長期間にわたって除去し得るガス精製方法を行うことができる。
前述のように、嫌気性発酵により発生させるメタン含有ガスは、相対湿度がほぼ100 ％に近くなるため、このメタン含有ガスを相対湿度が50％程度になるように前もって（活性炭充填層へ導入する前に）相対湿度を低下させることが必要となると考えられた。そして、また、温度40℃、相対湿度100 ％の原ガスを相対湿度50％以下にするためには50℃超の温度に加熱する必要があることを前述した。
しかしながら、本発明者らは、活性炭を用いて上記メタン含有ガス等の原ガス（ジメチルシロキサン含有）からジメチルシロキサンを除去する技術について種々研究をしていたところ、その中で、意外にも、前述の考えと異なり、原ガスがジメチルシロキサンを含有する原ガスの場合には、原ガスの相対湿度を50％程度にまで低下させる必要は必ずしもなく、90％程度以下に低下させればよく、このためには、原ガスをその温度よりも２℃以上高い温度に加熱すればよいことを見出した。例えば、温度40℃、相対湿度100 ％の原ガスの場合には、42℃以上に加熱すればよいことを見出した。
このように、原ガスがジメチルシロキサンを含有する原ガスの場合には、原ガスをその温度よりも２℃以上高い温度に加熱すればよく、これにより、長期間にわたって活性炭の吸着性能の低下を防止し得、活性炭の耐久時間（ジメチルシロキサンの除去可能時間）を長くし得、ひいては、原ガス（ジメチルシロキサン含有）からジメチルシロキサンを長期間にわたって除去し得る。しかし、一方では、ジメチルシロキサンの除去後の原ガスは、その利用性から50℃以下であることが望ましく、前述のように、ガスエンジンの発電用燃料として利用する際には、熱効率の点から50℃以下であることが必要であり、発電効率の点から50℃以下で低い方が望ましい。
そこで、本発明に係るガス精製方法は、ジメチルシロキサンを含有する原ガスの温度を測定し、この測定された温度から２℃以上高く、且つ、50℃以下の温度になるように前記原ガスを加熱した後、活性炭が充填された吸着部に導入して、前記原ガスからジメチルシロキサンを除去することを特徴とするガス精製方法としている〔第１発明〕。このガス精製方法によれば、前述のことからわかるように、ジメチルシロキサンを含有する原ガスからジメチルシロキサンを長期間にわたって除去し得る。また、このガス精製方法は、原ガスの相対湿度を低下させる方法として簡便な加熱による方法を用いており、しかも、この加熱に際して原ガスの温度よりも僅か２℃高い温度以上、50℃以下に加熱する程度であるので、極めて簡便である。なお、上記の測定された温度から２℃以上高く、且つ、50℃以下の温度とは、測定された温度から２℃以上高い温度であって、50℃以下の温度のことである。即ち、測定された温度をＴ℃とすれば、（Ｔ＋２）℃〜50℃（50℃を含む）の温度のことである。例えば、測定された温度が40℃の場合、42℃〜50℃のことである。
このとき、活性炭として平均径（平均細孔径）2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭を用いると、吸着性能と耐久性（ジメチルシロキサンの除去可能時間）とをより高い水準で優れたものとすることができ、より確実に（高い水準で）ジメチルシロキサンを長期間にわたって除去し得る〔第２発明〕。この詳細を以下説明する。
本発明者らは、活性炭に着目し、ジメチルシロキサンに対して高湿度条件下における優れた吸着性能と耐久性（ジメチルシロキサンの除去可能時間）とを共に具備する活性炭を実現すべく、鋭意研究を重ねた。その結果、平均細孔径が2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭は、特に、メタン含有ガス等の原ガス（ジメチルシロキサン含有）を２℃以上好ましくは３℃以上加温することで優れた吸着性能と耐久性とを有することを見出した。
下水消化ガスに含まれているジメチルシロキサンは、−Si（CH3)2O−の単位構造の数が３〜６であることが知られており、そして前記単位構造の分子サイズは0.7 〜1.1nm であると推定される。それに対して、活性炭の細孔の平均細孔径は、通常、1.Onm 以上であるから、平均細孔径がより小さい細孔を有する活性炭が好ましいと考えられる。ところが、耐久性に大きく影響する細孔の容積が同程度である場合、平均細孔径が2.Onm 以下の細孔が多い活性炭よりも、平均細孔径が2.0 〜4.Onm の比較的大きな細孔を有する活性炭の方がジメチルシロキサンに対して大きな吸着性能を有することが分った。
即ち、一般の脱臭等に用いられるガス処理用の活性炭に比較して、細孔の平均細孔径が大きく溶剤回収等に用いられる活性炭の方が、ジメチルシロキサンの吸着にとって好ましいことが分った。これは、ジメチルシロキサンが活性炭に吸着する際に、数分子のジメチルシロキサンが凝縮して細孔に捕捉されるためであると考えられる。しかしながら、平均細孔径が4.Onm を超える細孔を有する活性炭では、十分なジメチルシロキサンの除去性能が得られないことが分った。
また、平均細孔径が3.5nm 以下の細孔を有する活性炭が、ジメチルシロキサンの除去性能が最も優れているということも分った。
従って、前述の本発明に係るガス精製方法〔第１発明〕での活性炭として、平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭を用いると、吸着性能と耐久性（ジメチルシロキサンの除去可能時間）とをより高い水準で優れたものとすることができ、より確実に（高い水準で）ジメチルシロキサンを長期間にわたって除去し得る〔第２発明〕。更に、かかる活性炭の中でも平均細孔径3.5nm 以下の細孔を有する活性炭を用いると、ジメチルシロキサンの除去性能をより高くすることができる。なお、平均細孔径は、例えば次のような方法により求める。ある圧力で吸着した分子の容積から細孔容積を求める。圧力と吸着量の関係から、ある換算式（BET 式）を用いて、細孔表面積を求める。これらより、全細孔の容積を細孔表面積で割って算出する。平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭とは、平均細孔径が2.0 〜4.0nm の活性炭のことである。
ところで、活性炭の細孔径が1.0nm 以下である場合には、H2やCH4 等の可燃性物質やO2等の支燃性物質が多く吸着されるので、活性炭の発火危険性が高まる可能性がある。これに対して、前記平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭の場合には、細孔径の小さな細孔が少ないので、H2やCH4 等の可燃性物質やO2等の支燃性物質の吸着量が少なく、このため、活性炭の発火危険性が少なくなり、活性炭の取扱いが容易になるという効果がある。
このような活性炭の発火危険性を少なくするためには、活性炭の1.0nm 以下の細孔の容積が0.2ml/g 以下であることが望ましい〔第３発明〕。
因みに、1.Onm 以下の細孔が多い場合に発火危険性を高めるH2の吸着量が多くなるのを調べた例について、以下に示す。この例は、平均細孔径が同等で、且つ、1.Onm の細孔の容積が異なる活性炭を用いて、温度23℃、圧力１MPa の温度・圧力条件下でH2の吸着量を調べたものである。平均細孔径が2.13nmで、1.Onm 以下の細孔の容積が0.15ml／g の活性炭Ａでは、H2の吸着量が0.18（mol-H2／kg- 活性炭）であった。これに対して、平均細孔径が2.06nmで、1.Onm 以下の細孔の容積が0.23ml／g の活性炭Ｂでは、H2の吸着量が0.33（mol-H2／kg- 活性炭）であり、この活性炭Ｂの方が前記活性炭ＡよりもH2の吸着量が多い。なお、mol-H2／kg- 活性炭は、活性炭１kg当たりのH2の吸着量（mol ) である。
前述の平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭（以下、第２発明に係る活性炭ともいう）について、その吸着性能に及ぼす相対湿度の影響を調べた。その結果、ベンゼンは相対湿度が40％程度になると顕著な影響が現れるのに対して、ジメチルシロキサンに対しては相対湿度が90％までは影響が小さいことが分かった。ジメチルシロキサンは疎水性が高い物質であり、同様に疎水性の高い活性炭との親和性が高いと考えられる。湿度が高くなると径の小さい細孔から水が凝縮するため、細孔径が大きい前記活性炭（第２発明に係る活性炭）は水の吸着の影響を受けにくいことが推定される。
このように相対湿度の影響を受けにくい活性炭を用いることにより、原ガスを２℃以上加温するだけで十分な除去性能を発揮できる。
本発明において、ジメチルシロキサンを含有する原ガスとしては、その種類は特には限定されず、例えば、嫌気性発酵により有機系廃棄物から発生するメタン含有ガスを挙げることができる〔第４発明〕。
本発明に係るガス精製装置は、ジメチルシロキサンを含有する原ガスの温度を測定する検知部と、該検知部で測定された温度に基づいて前記原ガスを加熱する予熱部と、活性炭が充填された吸着部とを備え、前記予熱部で加熱された原ガスを前記吸着部に導入して該原ガスからジメチルシロキサンを除去することを特徴とするガス精製装置としている〔第５発明〕。このガス精製装置によれば、上記検知部において原ガス（ジメチルシロキサン含有）温度を測定し、上記予熱部において前記測定された温度から２℃以上高く、且つ、50℃以下の温度になるように前記原ガスを加熱した後、上記吸着部に導入して、前記原ガスからジメチルシロキサンを除去することができる。即ち、本発明に係るガス精製方法を遂行することができ、このガス精製方法によれば、原ガス（ジメチルシロキサン含有）からジメチルシロキサンを簡便に長期間にわたって除去し得る。つまり、原ガス（ジメチルシロキサン含有）からジメチルシロキサンを簡便に長期間にわたって除去し得るガス精製方法を行うことができる。ひいては、ジメチルシロキサンを簡便に長期間にわたって除去し得る。
このとき、活性炭として平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭（第２発明に係る活性炭）を用いると、吸着性能と耐久性（ジメチルシロキサンの除去可能時間）とをより高い水準で優れたものとすることができ、より確実に（高い水準で）ジメチルシロキサンを長期間にわたって除去し得る。
本発明において、活性炭の種類は特に限定されるものではなく、例えば椰子殻系や石炭系の何れであってもよい。また、活性炭の形状や成形方法についても特に限定されるものではなく、ペレット状、粒状晶、破砕晶、押しだし成形品の何れであっても良く、その使用目的等に応じて適宜選択すれば良いものである。なお、第２発明に係る活性炭についても上記と同様であるが、この場合には細孔の平均径（平均細孔径）が2.0 〜4.0nm であることが必要である。
本発明において、原ガスを加熱した後、活性炭が充填された吸着部に導入するに際し、導入する原ガスの風量は、特に制約を受けるものではなく、その使用目的に応じて適宜選択すれば良いものである。
本発明によれば、ジメチルシロキサンの除去処理によりジメチルシロキサンを低濃度にしたメタン含有ガスを得ることができる。このようにして得られるメタン含有ガスは、燃料として種々の方法で利用することができる。例えば、ガスエンジンやガスタービン等の内燃機関を長時間にわたって安定的に駆動して熱や電気を得ることも可能であり、また、ボンベに貯蔵して種々の用途、例えば自動車の燃料として活用することも可能である。つまり、得られるガス量や用途、地域事情などを勘案して、適宜に最適な利用形態を選択すればよい。さらに、メタン含有ガスは非化石燃料系エネルギー、いわゆるバイオマスエネルギーであり、その燃料利用はCO2 の排出がないと見なされるため、循環型社会のエネルギー源として好ましい利用形態である。
本発明の実施例について、以下説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
〔実施例１〕
平均細孔径が相違する細孔を有する数種の活性炭に対して、ジメチルシロキサン含有ガスを供給して、平均細孔径とジメチルシロキサンの除去性能との関係を調べた。より詳細には、以下のような試験をした。
活性炭として、平均細孔径が1.67nmから4.05nmの細孔を有する活性炭を用いた。これら活性炭は、何れも１／８インチ径の押し出し成形ペレットで、それぞれの比表面積は1000〜1200ｍ／ｇであり、また、細孔の容積は0.50〜0.60ml／ｇであって、これら活性炭の間に大きな差異がないものである。なお、上記平均細孔径は、窒素ガス吸着法により測定した測定値を解析して求めたものである。
図２にジメチルシロキサン吸着試験装置の模式図を示す。図２において、付番の１は内径30mmの吸着管、２は高さ15cmの充填層である。この図２に示すように、内径30mmの吸着管１に、上記の活性炭をそれぞれ充填して、それぞれ高さ15cmの充填層２を形成する。そして、この充填層２に風量10.6ノルマルリットル／min で、ジメチルシロキサン含有ガスとして後述する組成に調整した模擬ガスＧ1 を供給した。この模擬ガスＧ1 の風量（10.6ノルマルリットル／min ）は、空塔空間速度（SV）は6000／ｈに相当し、単位時間、単位活性炭体積当たりのガス供給量は、空塔空間速度（SV）が1800／ｈである従来例（非特許文献１記載の活性炭によるジメチルシロキサンの除去方法）の約3.3 倍である。
上記充填層２に供給した模擬ガスＧ1 は、ジメチルシロキサン４量体（D4）：250mg ／Nm3 、５量体（D5）：250mg ／Nm3 に相当する量の各ジメチルシロキサンを気化させ、この気化させたジメチルシロキサンを、温度30℃、相対湿度80％となるように、窒素ガスを混合して調整した組成になるものである。即ち、上記気化させたジメチルシロキサンに窒素ガスを混合して、混合後のガスの温度が30℃、相対湿度が80％となるようにしたものである。なお、上記模擬ガスＧ1 に含まれているジメチルシロキサンの濃度は、前記従来例で用いられたジメチルシロキサン含有ガスに含まれているジメチルシロキサンの濃度の約６倍である。なお、前記ジメチルシロキサン４量体（D4）の分子構造は、図３に示すように、ジメチルシロキサン単位構造が４つ結合した構造になるものである。
本実施例における試験条件は、上記のように、単位時間、単位活性炭体積当たりのガス供給量が前記従来例の約3.3 倍であり、ジメチルシロキサンの濃度が約６倍である。これらを単純に乗じると、前記従来例の約20倍厳しい条件下における活性炭の評価であるといえる。
それぞれの活性炭によるジメチルシロキサンの除去性能は、活性炭出口におけるD4、D5濃度を１時間毎に、ガスクロマトグラフで定量することによって調べた。模擬ガスＧ1 供給開始直後は何れの活性炭の場合にあっても、活性炭出口から流出するガスからジメチルシロキサンを検出することができなかった。
上記試験の結果を表１〜２に示す。即ち、それぞれの活性炭が有する細孔の平均細孔径と上記試験条件においてジメチルシロキサン除去率が90％に低下した時間を表１に示す。また、活性炭として表１に示すNo.2の活性炭（平均細孔径2.09nm）を用いた場合の処理時間に対するジメチルシロキサン除去率の変化（処理時間と除去率の関係）を表２に示す。なお、ジメチルシロキサンの除去率は、下記の算式によって計算したものである。
ジメチルシロキサンの除去率（％）＝〔１−（出口ガス中のD4、D5濃度の和）／（供給したD4、D5濃度の和）〕×100
表１からわかるように、平均細孔径が2.09〜3.73nmの細孔を有する活性炭（No.2〜6 ）の場合、何れも、平均細孔径が1.67nm、4.05nmの細孔を有する活性炭（No.1、No.7）の場合に比較して、ジメチルシキロサンの除去率が90％に低下するまでにより長時間を要している。また、表２からわかるように、27時間まで100 ％のジメチルシキロサンが除去されている。なお、この表２の結果は、活性炭としてNo.2の活性炭を用いた場合のものであるが、No.3〜6 の活性炭を用いた場合もNo.2の活性炭を用いた場合と同様の傾向を示す。従って、特にNo.2〜6 の活性炭の耐久性（ジメチルシロキサンの除去可能時間）が極めて優れており、これより、特に第２発明に係る活性炭（平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭）は耐久性（ジメチルシロキサンの除去可能時間）が極めて優れていることがよくわかる。
なお、表１に示すようにNo.2〜6 の活性炭はジメチルシキロサンの除去率が90％に低下するまでの時間が29〜44時間であるが、これは前記従来例のガス供給量およびジメチルシロキサンの濃度条件に換算すると、580 〜880 時間に相当し、前記従来例の550 時間を上回っている。
上記試験においては原ガス（ジメチルシロキサン含有）として模擬ガスＧ1 を用いた。この模擬ガスＧ1 は、前述のように、気化させたジメチルシロキサンに窒素ガスを混合して、温度30℃、相対湿度80％となるようにしたものである。この模擬ガスＧ1 は、後述する表３からもわかるように、相対湿度がほぼ100 ％の原ガス（温度T1）をその温度から２〜３℃高い温度（即ち、T1＋２〜T1＋３℃）、且つ、50℃以下の温度になるように前記原ガスを加熱したものに相当する。従って、いずれの試験の場合も本発明の実施例に相当する。
これに対し、原ガス（ジメチルシロキサン含有）として相対湿度がほぼ100 ％のものを相対湿度を調整せずに用いた場合には、耐久性（ジメチルシロキサンの除去可能時間）が低下する。即ち、このような場合に比較して、上記の本発明の実施例の場合には、耐久性が優れている。
〔実施例２〕
活性炭として、表１に示したNo.2と同様の活性炭（平均細孔径2.09nm）を用いた。原ガス（ジメチルシロキサン含有）として、温度40℃、相対湿度100 ％の模擬ガスＧ2 を用いた。そして、この模擬ガスＧ2 を41〜50℃に加熱した後、実施例１の場合と同様の充填層２（ただし、活性炭は表１に示したNo.2と同様の活性炭）に同様の条件で供給し、同様の試験を行い、ジメチルシロキサン除去率が90％に低下する時間を調べた。また、上記模擬ガスＧ2 を加熱せずに（40℃の状態で）充填層２に供給し、同様の試験を行った。なお、上記模擬ガスＧ2 の加熱に際し、42〜50℃に加熱する場合は本発明に係る原ガスの加熱温度を充たすことになり、本発明の実施例に相当する。
上記試験の結果を表３に示す。絶対湿度が同じであるので（水蒸気圧7.4kPa）、温度が上昇するにつれて相対湿度は低下する。模擬ガスＧ2 （温度40℃、相対湿度100 ％）を加熱せずに（40℃の状態で）充填層２に供給した場合は、ジメチルシロキサン除去率が90％に低下する時間は９ｈであり、最も短い。模擬ガスＧ2 を41℃に加熱して元の温度よりも１℃高い温度にした後、充填層２に供給した場合は、そのガスの相対湿度は95％であり、ジメチルシキロサンの除去率が90％に低下するまでの時間は14ｈであって短かい。
これに対し、模擬ガスＧ2 を42℃に加熱して元の温度よりも２℃高い温度にした場合、そのガスの相対湿度は90％となり、これを充填層２に供給した場合は、ジメチルシキロサンの除去率が90％に低下するまでの時間は30ｈとなり、大幅に長くなる。更に、模擬ガスＧ2 の加熱温度が高くなると、ガスの相対湿度は低くなり、ジメチルシキロサンの除去率が90％に低下するまでの時間が長くなる。ただし、表３の結果の場合、模擬ガスＧ2 の加熱温度が45℃〜50℃の間においては、ジメチルシキロサンの除去率が90％に低下するまでの時間はほぼ同等である。
上記実施例２においては、活性炭として、表１に示したNo.2と同様の活性炭（平均細孔径2.09nm）を用いたが、これに代えて他の活性炭、例えば表１に示したNo.3〜6 と同様の活性炭（平均細孔径2.45〜3.73nm）や、No.7と同様の活性炭（平均細孔径4.05nm）、No.1と同様の活性炭（平均細孔径1.67nm）を用いた場合も、上記実施例２の場合と同様の傾向の結果が得られる。即ち、模擬ガスＧ2 を42℃〜50℃に加熱して元の温度よりも２℃〜10℃高い温度にした後、充填層２に供給した場合は、ジメチルシキロサンの除去率が90％に低下するまでの時間は大幅に長くなる。ただし、ジメチルシキロサンの除去率が90％に低下するまでの時間の絶対値（ｈ）は、模擬ガスＧ2 の加熱温度が同一という条件下においても、用いる活性炭の平均細孔径によって異なる。
なお、上記実施例１〜２においては、装置として内径30mmの吸着管に活性炭を充填した試験装置を用いたが、吸着管を実用規模の吸着塔を用いる場合であっても、上記実施例１〜２の場合と同等の効果を得ることが可能である。
本発明に係るガス精製方法は、ジメチルシロキサンを含有する原ガスからジメチルシロキサンを簡便に長期間にわたって除去し得るので、生ごみや下水汚泥等の有機系廃棄物を嫌気性発酵させた際に発生するメタン含有ガス等からジメチルシロキサンが除去されたガスをガスエンジンの発電用燃料等として利用する際のジメチルシロキサン除去方法として好適に用いることができる。また、本発明に係るガス精製装置は、上記のようなジメチルシロキサン除去方法を遂行するための装置として好適に用いることができる。
活性炭の20℃における水の吸着等温線を示す図であって、活性炭による吸着処理対象のガスの相対湿度と活性炭への水分吸着量との関係を示す図である。 実施例に係るジメチルシロキサン吸着試験に用いた装置を示す模式図である。 ジメチルシロキサン４量体（D4）の分子構造を示す図である。
符号の説明
１--吸着管、２--活性炭の充填層。

Claims (5)

  1. ジメチルシロキサンを含有する原ガスの温度を測定し、この測定された温度から２℃以上高く、且つ、50℃以下の温度になるように前記原ガスを加熱した後、活性炭が充填された吸着部に導入して、前記原ガスからジメチルシロキサンを除去することを特徴とするガス精製方法。
  2. 前記活性炭として平均細孔径2.0 〜4.0nm の細孔を有する活性炭を用いる請求項１記載のガス精製方法。
  3. 前記活性炭の1.0nm 以下の細孔の容積が0.2ml/g 以下である請求項１または２記載のガス精製方法。
  4. 前記原ガスが、嫌気性発酵により有機系廃棄物から発生するメタン含有ガスである請求項１〜４のいずれかに記載のガス精製方法。
  5. ジメチルシロキサンを含有する原ガスの温度を測定する検知部と、該検知部で測定された温度に基づいて前記原ガスを加熱する予熱部と、活性炭が充填された吸着部とを備え、前記予熱部で加熱された原ガスを前記吸着部に導入して該原ガスからジメチルシロキサンを除去することを特徴とするガス精製装置。
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