JP4934231B1 - 精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、精製ガスの脱酸素装置を所定期間運転後に交換を要する酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量を定量的に算出することが可能な精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測方法及びシステムを提供することを目的とする。
【解決手段】流量計２０で測定した精製ガス流量Ｘと硫黄濃度分析計３０で測定した硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を所定期間積算し算出された総硫黄量と予め求められた総硫黄量と酸素除去触媒塔８内の寿命を迎えた総触媒量との関係より、前記所定期間経過後に交換を要する酸素除去触媒塔８内の寿命を迎えた総触媒量を算出する触媒寿命算出工程を有している。
【選択図】図１
Description
本発明は、精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測方法及びシステムに関する。
下水汚泥や生ごみといった有機性廃棄物や食品工場排水などの有機性排水等のバイオマスをメタン発酵させることにより得られるバイオガスが、新しいエネルギーとして注目されている。ここで「バイオガス」とは、バイオマス（動植物に由来する有機物であってエネルギー源として利用することができるものであり、原油、天然ガス、可燃性天然ガス及び石炭並びにこれらから製造される製品を除くもの）から発生するまたは由来する可燃性ガスを言う。上記メタン発酵処理され、発生したバイオガスは通常「消化ガス」と呼ばれ、この消化ガス中の成分は、メタンが約６０容量％及び二酸化炭素が約４０容量％である。さらに、微量の不純物として、通常１００〜３０００ｐｐｍの硫化水素（以下、「Ｈ２Ｓ」という）等の硫黄系不純物や約０．３容量％の酸素も含まれている。
上記消化ガスは、燃料ガスとして利用される。例えば、発電用のガスエンジン、ガスタービン、燃料電池等、温水や蒸気を製造するボイラー等の燃料である。近年では、さらにこの消化ガスを精製し、都市ガスとして供給されることが待ち望まれている。しかし、この消化ガスを精製し、都市ガスとして利用するためには、上記硫化水素等の硫黄系不純物ばかりでなく、酸素も除去しなければならない。
このような要求に応える優れた発明として、例えば、特許文献１に記載されたようなものが知られている。
この特許文献１に開示された発明は、消化ガスから二酸化炭素及び硫黄系不純物を分離し、メタンガスを精製する工程と、前記精製されたメタンガス（以下、「精製ガス」と称す）に水素を添加する工程と、前記水素が添加された精製ガスを触媒が充填された酸素除去触媒塔へ供給し、触媒反応により前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を水に変換し除去する工程と、前記酸素除去触媒塔内の温度若しくは前記酸素除去触媒塔を出た精製ガスの温度の内の少なくともいずれかの温度および前記水素が添加された精製ガスの温度を測定する工程と、を備えた構成である。
このような特許文献１に開示された発明を用いることで、精製ガス中に残存する酸素を除去するのに、精製ガスに水素を添加し室温（または室温に近い温度）で触媒反応を進めるだけで十分な脱酸素が可能である。また、上記酸素除去触媒塔内の触媒の交換時期を判断することも可能である。
しかし、上記特許文献１に記載された発明では、触媒の劣化を急激な温度低下として知るだけのものであるため、上記酸素除去触媒塔内の触媒の交換時期は一応判断できるものの、一定期間（例えば、半年間）経過後に脱酸素装置をメンテナンスする際に、上記酸素除去触媒塔内の触媒がどの程度劣化しているか定量的に知る由もない。したがって、定期的なメンテナンス時に、上記酸素除去触媒塔内の劣化した触媒量に見合う分だけ交換することも出来ないという問題点があった。
本発明の目的は、精製ガスの脱酸素装置の定期的なメンテナンス時に、酸素除去触媒塔内の劣化した触媒量に見合う分だけ交換することが可能な触媒の寿命を予測する寿命予測方法及びシステムを提供することにある。
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
バイオガス中から少なくとも硫黄系不純物を分離し、高濃度なメタンガスを精製するためのバイオガス精製装置と、このバイオガス精製装置で得られた精製ガスに水素を添加するための水素供給手段と、この水素供給手段により水素が添加された精製ガスを受入れ、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換するための触媒が充填された酸素除去触媒塔と、を備えた精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測方法であって、
単位時間当たりの前記精製ガスの量（以下、「精製ガス流量Ｘ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側または出口側に設けられた流量計と、前記精製ガス中に残留する前記硫黄系不純物に関して前記精製ガス流量Ｘ当たりの硫黄量（以下、「硫黄濃度Ｙ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側に設けられた硫黄濃度分析計とをさらに備え、
（１）前記脱酸素装置を運転し、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を時間の経過とともに積算することで順次算出された総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係を予め求めておく工程と、
（２）前記脱酸素装置を運転中に、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を所定期間積算し算出された総硫黄量と前記（１）で求められた総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係より、前記所定期間経過後に交換を要する前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量を算出する触媒寿命算出工程と、
を有したことを特徴とする精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測方法である。
バイオガス中から少なくとも硫黄系不純物を分離し、高濃度なメタンガスを精製するためのバイオガス精製装置と、このバイオガス精製装置で得られた精製ガスに水素を添加するための水素供給手段と、この水素供給手段により水素が添加された精製ガスを受入れ、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換するための触媒が充填された酸素除去触媒塔と、を備えた精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測方法であって、
単位時間当たりの前記精製ガスの量（以下、「精製ガス流量Ｘ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側または出口側に設けられた流量計と、前記精製ガス中に残留する前記硫黄系不純物に関して前記精製ガス流量Ｘ当たりの硫黄量（以下、「硫黄濃度Ｙ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側に設けられた硫黄濃度分析計とをさらに備え、
（１）前記脱酸素装置を運転し、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を時間の経過とともに積算することで順次算出された総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係を予め求めておく工程と、
（２）前記脱酸素装置を運転中に、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を所定期間積算し算出された総硫黄量と前記（１）で求められた総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係より、前記所定期間経過後に交換を要する前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量を算出する触媒寿命算出工程と、
を有したことを特徴とする精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測方法である。
また、請求項２に記載の発明は、
バイオガス中から少なくとも硫黄系不純物を分離し、高濃度なメタンガスを精製するためのバイオガス精製装置と、このバイオガス精製装置で得られた精製ガスに水素を添加するための水素供給手段と、この水素供給手段により水素が添加された精製ガスを受入れ、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換するための触媒が充填された酸素除去触媒塔と、を備えた精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測システムであって、
単位時間当たりの前記精製ガスの量（以下、「精製ガス流量Ｘ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側または出口側に設けられた流量計と、前記精製ガス中に残留する前記硫黄系不純物に関して前記精製ガス流量Ｘ当たりの硫黄量（以下、「硫黄濃度Ｙ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側に設けられた硫黄濃度分析計とを備え、
（１）前記脱酸素装置を運転し、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を時間の経過とともに積算することで順次算出された総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係を予め求めたデータが格納された記憶部と、
（２）前記脱酸素装置を運転中に、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を所定期間積算し算出された総硫黄量と前記記憶部に格納された前記データとの関係より、前記所定期間経過後に交換を要する前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量を算出する触媒寿命算出部と、
を有した触媒寿命算出手段とをさらに備えたことを特徴とする精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測システムである。
バイオガス中から少なくとも硫黄系不純物を分離し、高濃度なメタンガスを精製するためのバイオガス精製装置と、このバイオガス精製装置で得られた精製ガスに水素を添加するための水素供給手段と、この水素供給手段により水素が添加された精製ガスを受入れ、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換するための触媒が充填された酸素除去触媒塔と、を備えた精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測システムであって、
単位時間当たりの前記精製ガスの量（以下、「精製ガス流量Ｘ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側または出口側に設けられた流量計と、前記精製ガス中に残留する前記硫黄系不純物に関して前記精製ガス流量Ｘ当たりの硫黄量（以下、「硫黄濃度Ｙ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側に設けられた硫黄濃度分析計とを備え、
（１）前記脱酸素装置を運転し、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を時間の経過とともに積算することで順次算出された総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係を予め求めたデータが格納された記憶部と、
（２）前記脱酸素装置を運転中に、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を所定期間積算し算出された総硫黄量と前記記憶部に格納された前記データとの関係より、前記所定期間経過後に交換を要する前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量を算出する触媒寿命算出部と、
を有した触媒寿命算出手段とをさらに備えたことを特徴とする精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測システムである。
以上のように、本発明に係る精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測方法によれば、
バイオガス中から少なくとも硫黄系不純物を分離し、高濃度なメタンガスを精製するためのバイオガス精製装置と、このバイオガス精製装置で得られた精製ガスに水素を添加するための水素供給手段と、この水素供給手段により水素が添加された精製ガスを受入れ、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換するための触媒が充填された酸素除去触媒塔と、を備えた精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測方法であって、
単位時間当たりの前記精製ガスの量（以下、「精製ガス流量Ｘ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側または出口側に設けられた流量計と、前記精製ガス中に残留する前記硫黄系不純物に関して前記精製ガス流量Ｘ当たりの硫黄量（以下、「硫黄濃度Ｙ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側に設けられた硫黄濃度分析計とをさらに備え、
（１）前記脱酸素装置を運転し、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を時間の経過とともに積算することで順次算出された総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係を予め求めておく工程と、
（２）前記脱酸素装置を運転中に、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を所定期間積算し算出された総硫黄量と前記（１）で求められた総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係より、前記所定期間経過後に交換を要する前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量を算出する触媒寿命算出工程と、を有しているため、
精製ガスの脱酸素装置の定期的なメンテナンス時に、酸素除去触媒塔内の劣化した触媒量に見合う分だけ交換することが可能な触媒の寿命を予測する寿命予測方法を実現できる。このように、精製ガスの脱酸素装置の定期的なメンテナンス時に、酸素除去触媒塔内の劣化した触媒量に見合う分だけ交換することが可能になるため、精製ガスの脱酸素装置において、予備の酸素除去触媒塔を併設させておく必要もなくなるという作用効果を奏する。
バイオガス中から少なくとも硫黄系不純物を分離し、高濃度なメタンガスを精製するためのバイオガス精製装置と、このバイオガス精製装置で得られた精製ガスに水素を添加するための水素供給手段と、この水素供給手段により水素が添加された精製ガスを受入れ、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換するための触媒が充填された酸素除去触媒塔と、を備えた精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測方法であって、
単位時間当たりの前記精製ガスの量（以下、「精製ガス流量Ｘ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側または出口側に設けられた流量計と、前記精製ガス中に残留する前記硫黄系不純物に関して前記精製ガス流量Ｘ当たりの硫黄量（以下、「硫黄濃度Ｙ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側に設けられた硫黄濃度分析計とをさらに備え、
（１）前記脱酸素装置を運転し、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を時間の経過とともに積算することで順次算出された総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係を予め求めておく工程と、
（２）前記脱酸素装置を運転中に、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を所定期間積算し算出された総硫黄量と前記（１）で求められた総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係より、前記所定期間経過後に交換を要する前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量を算出する触媒寿命算出工程と、を有しているため、
精製ガスの脱酸素装置の定期的なメンテナンス時に、酸素除去触媒塔内の劣化した触媒量に見合う分だけ交換することが可能な触媒の寿命を予測する寿命予測方法を実現できる。このように、精製ガスの脱酸素装置の定期的なメンテナンス時に、酸素除去触媒塔内の劣化した触媒量に見合う分だけ交換することが可能になるため、精製ガスの脱酸素装置において、予備の酸素除去触媒塔を併設させておく必要もなくなるという作用効果を奏する。
また、本発明に係る精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測システムによれば、
バイオガス中から少なくとも硫黄系不純物を分離し、高濃度なメタンガスを精製するためのバイオガス精製装置と、このバイオガス精製装置で得られた精製ガスに水素を添加するための水素供給手段と、この水素供給手段により水素が添加された精製ガスを受入れ、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換するための触媒が充填された酸素除去触媒塔と、を備えた精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測システムであって、
単位時間当たりの前記精製ガスの量（以下、「精製ガス流量Ｘ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側または出口側に設けられた流量計と、前記精製ガス中に残留する前記硫黄系不純物に関して前記精製ガス流量Ｘ当たりの硫黄量（以下、「硫黄濃度Ｙ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側に設けられた硫黄濃度分析計とを備え、
（１）前記脱酸素装置を運転し、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を時間の経過とともに積算することで順次算出された総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係を予め求めたデータが格納された記憶部と、
（２）前記脱酸素装置を運転中に、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を所定期間積算し算出された総硫黄量と前記記憶部に格納された前記データとの関係より、前記所定期間経過後に交換を要する前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量を算出する触媒寿命算出部と、
を有した触媒寿命算出手段とをさらに備えているため、
精製ガスの脱酸素装置の定期的なメンテナンス時に、酸素除去触媒塔内の劣化した触媒量に見合う分だけ交換することが可能な触媒の寿命を予測する寿命予測システムを実現できる。このように、精製ガスの脱酸素装置の定期的なメンテナンス時に、酸素除去触媒塔内の劣化した触媒量に見合う分だけ交換することが可能になるため、精製ガスの脱酸素装置において、予備の酸素除去触媒塔を併設させておく必要もなくなるという作用効果を奏する。
バイオガス中から少なくとも硫黄系不純物を分離し、高濃度なメタンガスを精製するためのバイオガス精製装置と、このバイオガス精製装置で得られた精製ガスに水素を添加するための水素供給手段と、この水素供給手段により水素が添加された精製ガスを受入れ、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換するための触媒が充填された酸素除去触媒塔と、を備えた精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測システムであって、
単位時間当たりの前記精製ガスの量（以下、「精製ガス流量Ｘ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側または出口側に設けられた流量計と、前記精製ガス中に残留する前記硫黄系不純物に関して前記精製ガス流量Ｘ当たりの硫黄量（以下、「硫黄濃度Ｙ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側に設けられた硫黄濃度分析計とを備え、
（１）前記脱酸素装置を運転し、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を時間の経過とともに積算することで順次算出された総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係を予め求めたデータが格納された記憶部と、
（２）前記脱酸素装置を運転中に、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を所定期間積算し算出された総硫黄量と前記記憶部に格納された前記データとの関係より、前記所定期間経過後に交換を要する前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量を算出する触媒寿命算出部と、
を有した触媒寿命算出手段とをさらに備えているため、
精製ガスの脱酸素装置の定期的なメンテナンス時に、酸素除去触媒塔内の劣化した触媒量に見合う分だけ交換することが可能な触媒の寿命を予測する寿命予測システムを実現できる。このように、精製ガスの脱酸素装置の定期的なメンテナンス時に、酸素除去触媒塔内の劣化した触媒量に見合う分だけ交換することが可能になるため、精製ガスの脱酸素装置において、予備の酸素除去触媒塔を併設させておく必要もなくなるという作用効果を奏する。
以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態の精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測システムの概略構成を模式的に説明する説明図である。
図１において、１は下水汚泥や生ごみといった有機性廃棄物や食品工場排水などの有機性排水等のバイオマスをメタン発酵させるための消化タンク、２は消化タンク１から発生した消化ガス中から硫黄系不純物と二酸化炭素を分離し、高濃度なメタンガスを精製するためのバイオガス精製装置、３、４はバイオガス精製装置２で精製された精製ガスを供給するための配管、５は配管４を通る上記精製ガスの酸素濃度を測定するための酸素計｛例えば、ガスクロマトグラフ（型式：ＧＣ−２０Ｂ−３Ｓ、株式会社島津製作所製）｝、６は配管４を通る上記精製ガスに水素を供給するための水素供給手段としての水電解式高純度水素酸素発生装置｛株式会社神鋼環境ソリューション製の水電解式高純度水素酸素発生装置（商品名：ＨＨＯＧ）｝、８はパラジウム（Ｐｄ）触媒７が充填された酸素除去触媒塔、９は酸素除去触媒塔８で酸素が除去された精製ガスを供給するための配管、１０は配管９を通って供給される酸素が除去された精製ガス中の水分を除去するための除湿器である。精製ガスの脱酸素装置は、消化タンク１、バイオガス精製装置２、酸素計５、水電解式高純度水素酸素発生装置６、パラジウム（Ｐｄ）触媒７が充填された酸素除去触媒塔８と除湿器１０から概略構成されている。水素供給手段は、上記水電解式高純度水素酸素発生装置６に限定されるものではなく、通常の水電解装置を用いることも可能である。また、酸素除去触媒塔８の後段にガス冷却器（図示せず）を設け、このガス冷却器で酸素が除去された精製ガスを冷却し、ガス冷却器で生成された凝縮水を排出するためのドレントラップ（図示せず）がさらに付設されているのがより好ましい。
上述したような精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測システムは、単位時間当たりの上記精製ガスの量（精製ガス流量Ｘ）を測定するための酸素除去触媒塔８の入口側の配管３と配管４の間に設けられた流量計２０と、上記精製ガス中に残留する硫黄系不純物に関して上記精製ガス流量Ｘ当たりの硫黄量（硫黄濃度Ｙ）を測定するための酸素除去触媒塔８の入口側の配管４の途中に設けられた硫黄濃度分析計３０（例えば、品番：ＴＳ−３６０、株式会社堀場製作所製）とを備え、
（１）前記脱酸素装置を運転し、流量計２０で測定した前記精製ガス流量Ｘと硫黄濃度分析計３０で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を時間の経過とともに積算することで順次算出された総硫黄量と酸素除去触媒塔８内の寿命を迎えた総触媒量との関係を予め求めたデータが格納された記憶部５０と、
（２）前記脱酸素装置を運転中に、流量計２０で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を所定期間積算し算出された総硫黄量と記憶部５０に格納された前記データとの関係より、前記所定期間経過後に交換を要する酸素除去触媒塔８内の寿命を迎えた総触媒量を算出する触媒寿命算出部６０と、
を有した触媒寿命算出手段４０とをさらに備えているため、精製ガスの脱酸素装置の定期的なメンテナンス時に、酸素除去触媒塔８内の劣化した触媒量に見合う分だけ交換することが可能な触媒の寿命を予測する寿命予測システムを実現できる。
（１）前記脱酸素装置を運転し、流量計２０で測定した前記精製ガス流量Ｘと硫黄濃度分析計３０で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を時間の経過とともに積算することで順次算出された総硫黄量と酸素除去触媒塔８内の寿命を迎えた総触媒量との関係を予め求めたデータが格納された記憶部５０と、
（２）前記脱酸素装置を運転中に、流量計２０で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を所定期間積算し算出された総硫黄量と記憶部５０に格納された前記データとの関係より、前記所定期間経過後に交換を要する酸素除去触媒塔８内の寿命を迎えた総触媒量を算出する触媒寿命算出部６０と、
を有した触媒寿命算出手段４０とをさらに備えているため、精製ガスの脱酸素装置の定期的なメンテナンス時に、酸素除去触媒塔８内の劣化した触媒量に見合う分だけ交換することが可能な触媒の寿命を予測する寿命予測システムを実現できる。
以下に、本発明の作用効果を検証するための試験を実施した結果について述べる。
最初に、上述した脱酸素装置を運転し、流量計２０で測定した精製ガス流量Ｘ（ｍ３Ｎ／ｈ）と硫黄濃度分析計３０で測定した硫黄濃度Ｙ（ｇ／ｍ３Ｎ）を掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を時間（ｈ）の経過とともに積算することで順次算出された総硫黄量（単位ｇ）と酸素除去触媒塔８内の寿命を迎えた総触媒量（単位ｇ）との関係を予め求め（図２参照）、この図２に示すデータを図１に示す触媒寿命算出手段４０内の記憶部５０へ格納した。なお、酸素除去触媒塔８の大きさは、直径２７ｍｍ−長さ３００ｍｍ、パラジウム触媒７の質量は、５０ｇである。
次に、上述した脱酸素装置を運転中に、流量計２０で測定した精製ガス流量Ｘ（ｍ３Ｎ／ｈ）と硫黄濃度分析計３０で測定した硫黄濃度Ｙ（ｇ／ｍ３Ｎ）を掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を下記表１に示すような所定期間｛例えば、半年間（試験Ｎｏ．１）｝積算し算出された総硫黄量（単位ｇ）と上記記憶部５０に格納されたデータとの関係より、上記所定期間経過後に交換を要する酸素除去触媒塔８内の寿命を迎えた総触媒量（単位ｇ）を図１に示す触媒寿命算出手段４０内の触媒寿命算出部６０で算出した（下記表１参照）。
上記表１に示すように、酸素除去触媒塔８に供給する精製ガスの流量と硫黄濃度がそれぞれ変動する場合にも所定期間積算することにより、寿命を迎えた総触媒量を算出可能である。また、算出された寿命を迎えた総触媒量は酸素除去触媒塔８内に実際に充填された触媒量より少ないため、触媒７を交換する際に酸素除去触媒塔８内の粒状または成形状の触媒の全量を交換するようなことを要せず、算出された寿命を迎えた総触媒量だけを交換すればよい。このように、精製ガスの脱酸素装置の定期的なメンテナンス時に、酸素除去触媒塔８内の劣化した触媒量に見合う分だけ交換することが可能な触媒の寿命を予測する寿命予測システムを実現できることが分かる。
なお、本実施の形態においては、（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を積算する所定期間として、半年間の例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、任意の所定期間に対応可能である。
また、本実施の形態においては、酸素除去触媒塔８の大きさが直径２７ｍｍ−長さ３００ｍｍで、パラジウム触媒７の質量が５０ｇを用い、バイオガス精製装置２で精製された精製ガスを供給した場合について、図２に示すような総硫黄量（単位ｇ）と酸素除去触媒塔８内の寿命を迎えた総触媒量（単位ｇ）との関係を予め求めた例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、所定の質量を有する脱酸素用触媒が充填された所定の大きさの酸素除去触媒塔に所定の精製ガスを供給し、総硫黄量と酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係を予め求めておきさえすればよい。
また、本実施の形態においては、流量計２０を酸素除去触媒塔８の入口側に設けた例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、流量計２０を酸素除去触媒塔８の出口側に設けることも可能である。尚、酸素除去触媒塔８の出口側に流量計２０を設けた場合、酸素除去触媒塔８で酸素が除去されるため、除去された酸素量を考慮して精製ガス流量を算出する必要が有る。よって、酸素除去触媒塔８に供給する精製ガスの量を直接測定する方法である流量計２０を酸素除去触媒塔８の入口側に設ける方が好ましい。
なお、本実施例においては、硫黄濃度分析計３０として、株式会社堀場製作所製ＴＳ−３６０を用いた例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、ＦＰＤ付ガスクロマトグラフや硫化水素濃度計等の硫黄化合物の濃度を測定できる分析計を採用することも可能である。
１ 消化タンク
２ バイオガス精製装置
３、４、９ 配管
５ 酸素計
６ 水電解式高純度水素酸素発生装置
７ パラジウム（Ｐｄ）触媒
８ 酸素除去触媒塔
１０ 除湿器
２０ 流量計
３０ 硫黄濃度分析計
４０ 触媒寿命算出手段
５０ 記憶部
６０ 触媒寿命算出部
２ バイオガス精製装置
３、４、９ 配管
５ 酸素計
６ 水電解式高純度水素酸素発生装置
７ パラジウム（Ｐｄ）触媒
８ 酸素除去触媒塔
１０ 除湿器
２０ 流量計
３０ 硫黄濃度分析計
４０ 触媒寿命算出手段
５０ 記憶部
６０ 触媒寿命算出部
Claims (2)
- バイオガス中から少なくとも硫黄系不純物を分離し、高濃度なメタンガスを精製するためのバイオガス精製装置と、このバイオガス精製装置で得られた精製ガスに水素を添加するための水素供給手段と、この水素供給手段により水素が添加された精製ガスを受入れ、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換するための触媒が充填された酸素除去触媒塔と、を備えた精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測方法であって、
単位時間当たりの前記精製ガスの量（以下、「精製ガス流量Ｘ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側または出口側に設けられた流量計と、前記精製ガス中に残留する前記硫黄系不純物に関して前記精製ガス流量Ｘ当たりの硫黄量（以下、「硫黄濃度Ｙ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側に設けられた硫黄濃度分析計とをさらに備え、
（１）前記脱酸素装置を運転し、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を時間の経過とともに積算することで順次算出された総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係を予め求めておく工程と、
（２）前記脱酸素装置を運転中に、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を所定期間積算し算出された総硫黄量と前記（１）で求められた総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係より、前記所定期間経過後に交換を要する前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量を算出する触媒寿命算出工程と、
を有したことを特徴とする精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測方法。 - バイオガス中から少なくとも硫黄系不純物を分離し、高濃度なメタンガスを精製するためのバイオガス精製装置と、このバイオガス精製装置で得られた精製ガスに水素を添加するための水素供給手段と、この水素供給手段により水素が添加された精製ガスを受入れ、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換するための触媒が充填された酸素除去触媒塔と、を備えた精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測システムであって、
単位時間当たりの前記酸素除去触媒塔に供給する前記精製ガスの量（以下、「精製ガス流量Ｘ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側または出口側に設けられた流量計と、前記精製ガス中に残留する前記硫黄系不純物に関して前記精製ガス流量Ｘ当たりの硫黄量（以下、「硫黄濃度Ｙ」と称す）を測定するための前記酸素除去触媒塔の入口側に設けられた硫黄濃度分析計とを備え、
（１）前記脱酸素装置を運転し、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を時間の経過とともに積算することで順次算出された総硫黄量と前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量との関係を予め求めたデータが格納された記憶部と、
（２）前記脱酸素装置を運転中に、前記流量計で測定した前記精製ガス流量Ｘと前記硫黄濃度分析計で測定した前記硫黄濃度Ｙを掛算し、この掛算した（精製ガス流量Ｘ×硫黄濃度Ｙ）を所定期間積算し算出された総硫黄量と前記記憶部に格納された前記データとの関係より、前記所定期間経過後に交換を要する前記酸素除去触媒塔内の寿命を迎えた総触媒量を算出する触媒寿命算出部と、
を有した触媒寿命算出手段とをさらに備えたことを特徴とする精製ガスの脱酸素装置における触媒の寿命を予測する寿命予測システム。
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