JP5020575B2 - Biogas purification method - Google Patents
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Description
本発明は、下水処理場で発生する下水汚泥などの有機性廃棄物を嫌気性発酵させることでバイオガスを発生させ、このバイオガスを精製して二酸化炭素,硫黄不純物などを除去し、メタンを高濃度化した精製ガスを得るバイオガスの精製方法に関するものである。 The present invention generates biogas by anaerobic fermentation of organic waste such as sewage sludge generated in a sewage treatment plant, purifies the biogas to remove carbon dioxide, sulfur impurities, etc. those concerning the purification how biogas obtaining high concentrations of the purified gas.
地球温暖化防止や循環型社会(持続的社会)の構築のため、バイオマス資源の活用が期待されており、生ゴミなどの食品廃棄物,家畜糞尿,有機性廃水,下水処理場で発生する下水汚泥などの有機性廃棄物を嫌気性発酵させることでバイオガスを発生させて、このバイオガスをエネルギーとして利用する技術の開発が進められている。とりわけ、平成14年12月にわが国において閣議決定されたバイオマス総合戦略によれば、下水処理場において最初沈殿池及び最終沈殿池で発生する下水汚泥を嫌気性発酵させて生成させるバイオガス(消化ガス)の利用が期待されている。この消化ガス(下水汚泥消化ガス)は、メタン(CH4)及び二酸化炭素(CO2)を主成分とし(メタン:約60容量%前後、二酸化炭素:約40容量%前後)、微量の不純物として硫黄系不純物(H2S等)などを含むガスである。なお、都市部の下水汚泥の消化ガスには、シャンプー等に由来するシロキサン化合物が含まれていることが知られている。 Biomass resources are expected to be used to prevent global warming and build a recycling-oriented society (sustainable society). Food waste such as garbage, livestock manure, organic wastewater, and sewage generated at sewage treatment plants Development of a technology for generating biogas by subjecting organic waste such as sludge to anaerobic fermentation and using this biogas as energy is underway. In particular, according to the comprehensive biomass strategy decided by the Cabinet in Japan in December 2002, biogas (digestion gas) produced by anaerobic fermentation of sewage sludge generated in the first sedimentation basin and final sedimentation basin at a sewage treatment plant. ) Is expected. This digestion gas (sewage sludge digestion gas) is mainly composed of methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ) (methane: about 60% by volume, carbon dioxide: about 40% by volume), and as a trace amount of impurities. A gas containing sulfur-based impurities (such as H 2 S). It is known that the digestion gas of sewage sludge in urban areas contains a siloxane compound derived from shampoo and the like.
図5は、従来技術(特許文献1)を説明するための図であって、消化ガスを精製して精製メタンガスを得る消化ガス精製設備(バイオガス精製設備)の構成を示すフロー図である。 FIG. 5 is a flowchart for explaining the prior art (Patent Document 1), and is a flow diagram showing the configuration of a digestion gas purification facility (biogas purification facility) that purifies digestion gas to obtain purified methane gas.
図5に示すように、従来の消化ガス精製設備は、図示しない嫌気性発酵槽としての消化タンクと、脱硫塔51と、ガスホルダー52と、バイオガス精製装置としての消化ガス精製装置とを備えている。消化ガス精製装置は、コンプレッサー53、吸収塔54、放散塔56、ポンプ55及び除湿機57により構成されている。
As shown in FIG. 5, a conventional digestion gas purification facility includes a digestion tank as an anaerobic fermentation tank (not shown), a
図5において、下水処理場において消化タンクからの消化ガス(下水汚泥消化ガス)は、脱硫塔51に供給され、H2S等が除去される。この脱硫処理が施された消化ガスは、一旦、低圧のガスホルダー52に貯留され、ここから一部はボイラーに供給されるが、残りの脱硫処理後の消化ガスは、精製して都市ガス等の原料とするために吸収塔54に送られる。吸収塔54の手前にはコンプレッサー53が設置されており、ガス逆流防止板で仕切られた複数の充填層を備えた充填塔を用いた吸収塔54の塔底より吸収塔54内に、加圧・送入される。一方、吸収水は、吸収塔54の塔頂から吸収塔54内に供給される。そして、脱硫処理済の消化ガスは、吸収塔54内において吸収水と複数の充填層で気液接触を繰返し、二酸化炭素等が吸収除去され、吸収塔54の塔頂から除湿機57を経由して、精製メタンガスとなって取り出される。
In FIG. 5, digestion gas (sewage sludge digestion gas) from a digestion tank is supplied to the
一方、吸収塔54の塔底から排出された吸収処理後の吸収水は、放散塔56の塔頂に送られる。この場合、吸収塔54と放散塔56の間に圧力差があるために、吸収処理後の吸収水はポンプを用いずとも移送することが可能である。放散塔56内は大気圧になっているので、吸収処理後の吸収水中に溶解している二酸化炭素等の不要ガス成分は、圧力差によりフラッシュ処理され水中から除去される。フラッシュ処理された吸収水は、放散塔56の下部にある充填部に降下し、放散塔56の塔底から供給された、空気やメタンガス等のキャリアガスと気液接触して、さらに多くの溶解ガスが除去される。溶解ガスを含んだキャリアガスは、ボイラーに送られ、キャリアガスが空気の場合は燃焼用空気として、メタンガスの場合は燃料の一部として利用される。そして、放散塔56の塔底から排出された放散処理後の吸収水は、ポンプ55で昇圧してから吸収塔54に戻し吸収水として再利用される。
しかし前記図5に示される従来の消化ガス精製設備では、消化タンクからの消化ガスを一旦大きな低圧ガスホルダー(ガスホルダーの圧力:例えば0.002MPaG)に貯め、そこからバイオガス精製装置に供給するようにしたものであるから、消化ガス(バイオガス)をエネルギー資源としてより多く利用しようとすると、より大きな低圧ガスホルダーを設置することが必要となる。このため、大型の低圧ガスホルダーの設置は、大きな設置スペースを必要とするとともに、イニシャルコスト及びメンテナンスコストが高く、その投資が大きな負担となり、バイオガスの有効利用の促進に対するマイナス要因となっている。 However, in the conventional digestion gas purification facility shown in FIG. 5, the digestion gas from the digestion tank is temporarily stored in a large low-pressure gas holder (pressure of the gas holder: 0.002 MPaG, for example), and then supplied to the biogas purification apparatus. Therefore, if more digestive gas (biogas) is used as an energy resource, it is necessary to install a larger low-pressure gas holder. For this reason, the installation of a large-sized low-pressure gas holder requires a large installation space, and the initial cost and the maintenance cost are high, and the investment becomes a heavy burden, which is a negative factor for promoting the effective use of biogas. .
そこで本発明の課題は、食品廃棄物,下水汚泥などの有機性廃棄物を嫌気性発酵させることでバイオガスを発生させ、このバイオガスを精製してメタンを高濃度化した精製ガスを得るに際し、大きな設置スペースを必要とするとともにイニシャルコスト及びメンテナンスコストが高い大型の低圧ガスホルダーを設置しなくてすみ、バイオガス発生量などの変動に対して、嫌気性発酵槽のガス圧力を目標値に維持でき、かつ、ガス圧縮機からの昇圧されたバイオガスが送り込まれる吸収塔内の圧力を予め定められた設定値に維持してバイオガス精製を安定して行うことができるバイオガスの精製方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to generate biogas by subjecting organic waste such as food waste and sewage sludge to anaerobic fermentation, and purify the biogas to obtain a purified gas having a high concentration of methane. It is not necessary to install a large low-pressure gas holder that requires a large installation space and high initial costs and maintenance costs, and the gas pressure in the anaerobic fermenter is set to the target value against fluctuations in the amount of biogas generated. A method of purifying biogas that can be maintained and that can stably perform biogas purification by maintaining the pressure in the absorption tower to which the pressurized biogas from the gas compressor is sent to a predetermined set value. To provide a law .
前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
請求項1の発明は、有機性廃棄物を嫌気性発酵させる嫌気性発酵槽からのバイオガスをガス圧縮機によって昇圧して吸収塔へ送り込み、前記吸収塔内においてバイオガスと水とを高圧状態で接触させることにより、バイオガスに含まれる二酸化炭素及び硫黄系不純物を高圧水に溶解させて該バイオガスから分離して、メタンを高濃度化した精製ガスを得るバイオガスの精製方法であって、前記ガス圧縮機に精製ガスを導く精製ガス循環ラインを設け、前記ガス圧縮機を予め設定された一定の負荷にて運転して、前記ガス圧縮機に導かれる前記嫌気性発酵槽からのバイオガス及び前記精製ガス循環ラインからの精製ガスの合計量を一定又は略一定に維持するとともに、前記嫌気性発酵槽のガス圧力を測定し、その測定結果に基づいて前記嫌気性発酵槽のガス圧力が予め設定された目標値に維持されるように前記ガス圧縮機に導くバイオガス量を増減制御することを特徴とするバイオガスの精製方法である。 In the invention of claim 1, biogas from an anaerobic fermenter for anaerobically fermenting organic waste is boosted by a gas compressor and sent to an absorption tower, and the biogas and water are in a high pressure state in the absorption tower. In the method for purifying biogas, carbon dioxide and sulfur-based impurities contained in biogas are dissolved in high-pressure water and separated from the biogas by contacting with the above, to obtain a purified gas having a high concentration of methane. A biogas from the anaerobic fermenter led to the gas compressor is provided by providing a purified gas circulation line for introducing purified gas to the gas compressor, operating the gas compressor at a predetermined load set in advance. The total amount of gas and purified gas from the purified gas circulation line is maintained constant or substantially constant, the gas pressure of the anaerobic fermenter is measured, and the anaerobic condition is based on the measurement result. Gas pressure 酵槽 is method for purifying biogas, wherein the increasing or decreasing control of the biogas amount that leads to the gas compressor so as to maintain the preset target value.
請求項2の発明は、請求項1記載のバイオガスの精製方法において、前記ガス圧縮機に導かれるバイオガス及び精製ガスからなるガスの精製ガス混合比率の上限値及び/又は下限値を設定しておき、精製ガス混合比率がその上限値以上となった場合には前記ガス増減制御に代えて前記ガス圧縮機の負荷を減少させる制御を行い、精製ガス混合比率がその下限値以下となった場合には前記ガス増減制御に代えて前記ガス圧縮機の負荷を増加させる制御を行うことを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the biogas purification method according to the first aspect, an upper limit value and / or a lower limit value of a purified gas mixture ratio of a gas composed of biogas and purified gas led to the gas compressor is set. In addition, when the purified gas mixture ratio is equal to or higher than the upper limit value, control for reducing the load of the gas compressor is performed instead of the gas increase / decrease control, and the purified gas mixture ratio becomes lower than the lower limit value. In this case, control for increasing the load of the gas compressor is performed instead of the gas increase / decrease control.
請求項3の発明は、請求項1又は2記載のバイオガスの精製方法において、前記吸収塔内においてバイオガスと水とを、0.55〜2.0MPaGの範囲を満たす高圧状態で接触させることにより、前記二酸化炭素及び前記硫黄系不純物を分離除去するとともに、バイオガスが含有するシロキサン化合物を凝縮させて該バイオガスから分離して、メタンを高濃度化した精製ガスを得ることを特徴とするものである。
The invention of
本発明のバイオガスの精製方法は、嫌気性発酵槽からのバイオガスをガス圧縮機に導いて該ガス圧縮機によって昇圧して吸収塔へ送り込み、吸収塔内においてバイオガスと水とを高圧状態で接触させることにより、メタンを高濃度化した精製ガスを得るに際し、前記ガス圧縮機に精製ガスを導く精製ガス循環ラインを設け、前記ガス圧縮機を予め設定された一定の負荷にて運転して、前記ガス圧縮機に導かれる前記嫌気性発酵槽からのバイオガス及び前記精製ガス循環ラインからの精製ガスの合計量を一定又は略一定に維持するとともに、前記嫌気性発酵槽のガス圧力が予め設定された目標値に維持されるように前記ガス圧縮機に導くバイオガス量を増減制御するようにしている。したがって、嫌気性発酵槽のガス圧力が目標値になるようにガス圧縮機に導くバイオガス量を増減制御するようにしているので、大きな設置スペースを必要とするとともにイニシャルコスト及びメンテナンスコストが高い大型の低圧ガスホルダーを設置しなくても、バイオガス発生量の変動、あるいは、嫌気性発酵槽への有機性廃棄物の投入や嫌気性発酵槽からの消化汚泥の排出による嫌気性発酵槽中空部容積の変動、などに対して嫌気性発酵槽のガス圧力を目標値に維持することができる。しかも、嫌気性発酵槽のガス圧力が目標値になるようにガス圧縮機に導くバイオガス量を増減制御してもガス圧縮機をその負荷を予め設定された一定値に維持して運転するようにしているので、ガス圧縮機からのガスが送り込まれる吸収塔内の圧力を予め定められた設定値に維持してバイオガス精製を安定して行うことができる。よって、嫌気性発酵槽でのバイオガス発生の安定化を図るとともに、バイオガス精製設備全体として省スペース化とコストダウンを図ることでバイオガスの利用拡大に寄与することができる。
Purification how biogas of the present invention, the biogas from the anaerobic fermentation tank fed to the lead to the gas compressor to boost the absorption column by the gas compressor, a high pressure and a biogas and water within the absorption tower When a purified gas enriched in methane is obtained by contacting in a state, a purified gas circulation line for introducing the purified gas to the gas compressor is provided, and the gas compressor is operated at a preset constant load. And maintaining the total amount of biogas from the anaerobic fermenter led to the gas compressor and purified gas from the purified gas circulation line constant or substantially constant, and gas pressure of the anaerobic fermenter Is controlled to increase or decrease the amount of biogas introduced to the gas compressor so that is maintained at a preset target value. Therefore, since the amount of biogas introduced to the gas compressor is controlled so that the gas pressure in the anaerobic fermenter becomes the target value, a large installation space is required and a large initial cost and maintenance cost are required. Without installing a low-pressure gas holder, the anaerobic fermenter hollow section due to fluctuations in the amount of biogas generated, or the introduction of organic waste into the anaerobic fermenter or the discharge of digested sludge from the anaerobic fermenter The gas pressure of the anaerobic fermenter can be maintained at the target value with respect to volume fluctuations and the like. Moreover, even if the amount of biogas introduced to the gas compressor is controlled to increase or decrease so that the gas pressure in the anaerobic fermenter becomes the target value, the gas compressor is operated while maintaining its load at a predetermined constant value. Therefore, biogas purification can be performed stably by maintaining the pressure in the absorption tower into which the gas from the gas compressor is sent at a predetermined set value. Therefore, the biogas generation in the anaerobic fermenter can be stabilized, and the biogas purification facility as a whole can contribute to the expansion of the use of biogas by saving space and reducing costs.
図1は本発明の一実施形態による消化ガスの精製方法を実施する消化ガス精製設備が備えられた消化ガス利用システムの全体構成を示すフロー図、図2は図1における消化ガス精製装置の構成を示すフロー図である。 FIG. 1 is a flow diagram showing the overall configuration of a digestion gas utilization system equipped with a digestion gas purification facility for performing a digestion gas purification method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the configuration of the digestion gas purification device in FIG. FIG.
この実施形態においてはバイオガス精製設備としての消化ガス精製設備は、例えば下水処理場に設けられており、図1に示すように、嫌気性発酵槽としての消化タンク(消化槽)31A,31Bからの下水汚泥消化ガスを導く消化ガス導出ライン(バイオガス導出ライン)L1、バイオガス精製装置としての消化ガス精製装置2、中圧(例えば0.8MPaG)の精製ガスタンク3、精製ガス循環ラインL4、及び制御装置(制御手段)4などを備えて構成されている。この消化ガス精製設備と精製ガス消費設備とにより消化ガス利用システムが構成されており、精製ガス消費設備は、本実施形態では、余剰ガス燃焼装置21、温水ボイラー22A,22B、場内用空調設備23、ガスエンジン(コージェネレーションシステム)24及びガス充填設備(天然ガススタンド)25を備えて構成されている。
In this embodiment, a digestion gas purification facility as a biogas purification facility is provided in, for example, a sewage treatment plant, and as shown in FIG. 1, from digestion tanks (digestion tanks) 31A and 31B as anaerobic fermentation tanks. Digestion gas lead-out line (biogas lead-out line) L1 for guiding sewage sludge digestion gas, digestion gas purification device 2 as a biogas purification device, medium pressure (for example, 0.8 MPaG)
消化タンク31A,31Bから消化ガス精製装置2に連絡する前記消化ガス導出ラインL1は、消化タンク31A,31Bのガス圧力を測定するためのガス圧力計1、及び消化ガス用流量調節手段としての消化ガス用流量調節弁V1を有し、消化タンク31A,31Bからの下水汚泥消化ガスを消化ガス精製装置2の後述するガス圧縮機202aの吸込み側に導くラインである。
The digestion gas lead-out line L1 that communicates from the
この消化ガス精製装置2から精製ガスタンク3の入側にラインL2が連絡し、精製ガスタンク3の出側に精製ガス供給用のラインL3が連絡している。なお、前記ラインL2から分岐して付臭装置26を経て精製ガスタンク3の入側にて再度ラインL2に合流するラインが設けられており、これにより安全のための臭い付きの精製ガスが精製ガスタンク3に導入されるようになっている。また、精製ガス供給用のラインL3から分岐して前記消化ガス導出ラインL1における消化ガス用流量調節弁V1の下流側において消化ガス導出ラインL1に合流し、減圧弁V3、及び精製ガス用流量調節手段としての精製ガス用流量調節弁V2を有して精製ガスタンク3からの精製ガスを消化ガス精製装置2のガス圧縮機202aの吸込み側に導く精製ガス循環ラインL4が設けられている。
A line L2 communicates from the digestion gas purification apparatus 2 to the inlet side of the purified
そして、前記精製ガス供給用のラインL3から余剰ガス燃焼装置21に、余剰精製ガス用減圧弁V12及び余剰精製ガス制御弁V11を有するラインL11が連絡し、一方、この余剰ガス燃焼装置21には、前記消化ガス導出ラインL1におけるガス圧力計1の下流側から分岐し、余剰消化ガス制御弁V4を有するラインL5が連絡している。余剰ガス燃焼装置21は、余剰の下水汚泥消化ガス又は余剰の精製ガスを余剰ガス燃焼炉で完全燃焼して大気に放出しうる燃焼ガスとするものである。そして、精製ガスの消費量が低下して精製ガスタンク3のガス圧が設定値を上回ることが精製ガスタンク3に設けられたガス圧力計5によって検出された場合、後述の制御装置4により余剰精製ガス制御弁V11を徐々に開くことで、精製ガスを余剰ガス燃焼装置21にて燃焼させるようになっている。
A line L11 having an excess refined gas pressure reducing valve V12 and an excess refined gas control valve V11 communicates with the surplus
また、前記精製ガス供給用のラインL3から温水ボイラー22A,22Bに温水ボイラー用減圧弁V13を有するラインL12が連絡し、前記精製ガス供給用のラインL3から場内用空調設備23に空調用減圧弁V14を有するラインL13が連絡している。温水ボイラー22A,22Bは、精製ガスを燃料として温水をつくり、消化タンク31A,31Bの加温のために、温水を加熱媒体として熱交換器31Aa,31Baに供給するものである。
A line L12 having a hot water boiler pressure reducing valve V13 communicates with the
また、前記精製ガス供給用のラインL3からガスエンジン(コージェネレーションシステム)24にガスエンジン用減圧弁V15を有するラインL14が連絡し、前記ラインL3からガス充填設備(天然ガススタンド)25にラインL15が連絡している。 A line L14 having a gas engine pressure reducing valve V15 communicates from the purified gas supply line L3 to the gas engine (cogeneration system) 24, and the line L15 is connected to the gas filling facility (natural gas stand) 25 from the line L3. Have contacted.
前記ガスエンジン(コージェネレーションシステム)24は、精製ガスを燃料とするエンジンの動力によって発電を行うとともに、エンジン本体(ジャケット)の冷却、インタークーラ、及び排ガスからの温水ボイラーによる熱回収によって温水をつくり、この温水を加熱媒体として前記熱交換器31Aa,31Baに供給するものである。また、前記のガス充填設備(天然ガススタンド)25は、臭い付きの精製ガスをガス圧縮機で昇圧して蓄ガス器に充填して貯蔵する設備であり、天然ガス自動車に蓄ガス器から臭い付き精製ガス(臭い付き天然ガス)を充填するためのディスペンサーが備えられている。 The gas engine (cogeneration system) 24 generates electric power by the power of the engine using purified gas as fuel, and produces hot water by cooling the engine body (jacket), heat recovery from the hot water boiler from the intercooler, and exhaust gas. The hot water is supplied to the heat exchangers 31Aa and 31Ba as a heating medium. The gas filling facility (natural gas stand) 25 is a facility for boosting a scented refined gas with a gas compressor, filling the gas storage device and storing it, and the natural gas vehicle smells from the gas storage device. A dispenser is provided for filling the attached refined gas (odorous natural gas).
次に、図2を参照して消化ガス精製装置2について説明する。 Next, the digestion gas purification apparatus 2 will be described with reference to FIG.
消化ガス精製装置2は、図2に示すように、ミストセパレータ201、ガス圧縮機202a,202b、吸収塔(スクラバー)204、除湿器205、給水槽206、水補給用ポンプ207、水循環用ポンプ208、熱交換器209、チラー210、減圧タンク(フラッシングタンク)211、放散塔(ストリッピングタワー)212、及び排気ブロワ213を備えている。回転式のガス圧縮機202a,202bは、可変電圧可変周波数(VVVF)制御によって負荷(回転数)制御を行う回転数制御器203を有している。
As shown in FIG. 2, the digestion gas purification apparatus 2 includes a
この消化ガス精製装置2において、消化タンク31A,31Bから消化ガス導出ラインL1を通じて導かれた下水汚泥消化ガスに精製ガスタンク3から精製ガス循環ラインL4を通じて導かれた精製ガスが加わった精製ガス含有消化ガスは、ミストセパレータ201によってガス中のミスト(水分)、ダストが除去され、しかる後、直列接続されたガス圧縮機202a,202bによって大気圧より高い所定の圧力まで昇圧される。ガス圧縮機202a,202bによって昇圧された精製ガス含有消化ガスは、吸収塔204の下部に導入される。一方、吸収塔204には、その上部から水が水循環用ポンプ208によって昇圧された状態で供給されるようになっている。
In this digestion gas refining apparatus 2, a refined gas-containing digestion is obtained by adding a refined gas led from the refined
このように、精製ガス含有消化ガスをガス圧縮機202a,202bによって昇圧して吸収塔204内へその下部より送り込むとともに、水循環用ポンプ208により水を昇圧して吸収塔204内へその上部より送り込むことにより、吸収塔204内を0.55〜2.0MPaGの範囲内における所定の略一定の圧力に維持し、吸収塔204内において混合ガスと水とを高圧状態で接触させるようにしている。なお、吸収塔204内には、精製ガス含有消化ガスと水とを十分に接触させるためにラシヒリング等の充填物が充填されている。
As described above, the purified gas-containing digestion gas is pressurized by the
吸収塔204内において精製ガス含有消化ガスと水とを0.55〜2.0MPaGの範囲を満たす高圧状態で接触させることにより、下水汚泥消化ガス中に気体状態で含まれていた二酸化炭素及び硫黄系不純物(H2S等)は、高圧の水に溶解して吸収される一方、メタンは、高圧の水にほとんど溶解することなく、吸収塔204の頂部から取り出される。また同時に、下水汚泥消化ガス中に含まれていたシロキサン化合物は、高圧状態のため気体状態から凝縮して液滴状態となり、この液滴状態にて、吸収塔内部を流下する高圧の水と衝突し、水とともに吸収塔204の底部に溜まることになる。
Carbon dioxide and sulfur contained in the gas state in the sewage sludge digestion gas by bringing the purified gas-containing digestion gas and water into contact with each other at a high pressure satisfying the range of 0.55 to 2.0 MPaG in the
このように、下水汚泥消化ガスを精製するに際し、下水汚泥消化ガスと水とを0.55〜2.0MPaGの範囲を満たす高圧状態で接触させることがよい。この範囲より低圧力雰囲気では、シロキサン化合物が十分に分離除去されず、また、この範囲より高圧力雰囲気にしてもシロキサン化合物の除去率がそれほど向上せず、運転コストや、高圧化仕様による装置コストの増加などの点から好ましくない。なお、シロキサン化合物の除去、運転コスト及び装置コストの点から、下水汚泥消化ガスと水とを0.7MPaG以上1.0MPaG未満の範囲を満たす高圧状態で接触させることがより好ましい。 Thus, when refine | purifying sewage sludge digestion gas, it is good to make sewage sludge digestion gas and water contact in the high pressure state which satisfy | fills the range of 0.55-2.0 MPaG. The siloxane compound is not sufficiently separated and removed in a low-pressure atmosphere below this range, and the siloxane compound removal rate does not improve so much even in a high-pressure atmosphere above this range. It is not preferable from the point of increase in In addition, it is more preferable to contact a sewage sludge digestion gas and water in the high pressure state which satisfy | fills the range of 0.7 MPaG or more and less than 1.0 MPaG from the point of removal of a siloxane compound, an operating cost, and an apparatus cost.
さて、前記分離除去された二酸化炭素,硫黄系不純物(H2S等)が溶解するとともに、分離除去されたシロキサン化合物を含む水は、吸収塔204の底部から抜き出されて、弁V5を介して減圧タンク211に導入される。この減圧タンク211内の圧力は、吸収塔204内に比べて減圧されている。例えば、吸収塔204内の圧力が0.9MPaGのとき、減圧タンク5内の圧力は0.3MPaGである。そして、メタン回収率を高める目的で、吸収塔204の底部からの水にわずかに溶解しているメタンは、ガスとして分離されて減圧タンク211の頂部から弁V6を介して、ガス圧縮機202a,202bの中間段に戻されてガス圧縮機202aからの精製ガス含有消化ガスに合流されるようになっている。このメタンが分離回収された後の二酸化炭素,硫黄系不純物(H2S等)が溶解する水は、減圧タンク211の底部から弁V7を介して放散塔212の上部に導入される。
Now, the carbon dioxide and sulfur impurities (H 2 S, etc.) separated and removed are dissolved, and the water containing the separated siloxane compound is extracted from the bottom of the
この放散塔212においては、減圧タンク211から抜き出された水が上部から導入される一方、下部からは排気ブロワ213によって放散用ガス(例えば大気)が導入され、大気圧において両者が向流接触する。これにより、減圧タンク211から抜き出された水に溶解していた二酸化炭素,硫黄系不純物は、放散用ガス側に移行し、放散用ガスとともに放散塔212の頂部から排出され、ラインL7を通じて脱臭設備へ導かれる。そして、溶解していたガスが除去されて再生された水は、放散塔212の底部から抜き出され、水循環用ポンプ208にて昇圧され、熱交換器209にてチラー210からのブラインとの間で熱交換して所定の温度まで冷却された後、吸収塔204の上部に供給される。なお、放散塔212内には、放散用ガスと水とを十分に接触させるためにラシヒリング等の充填物が充填されている。
In this stripping
また、吸収塔204に供給される循環水の品質を維持するために、定期的に弁V8を開にすることが望ましい。これによって循環水を一部抜き出し、抜き出された水は、ラインL6を通じて排水処理設備へ送られるようになっている。この抜き出しによって循環水量が所定量以下になった場合は、水補給用ポンプ207により、弁V9を開にして不足分の水を給水槽206から補給する。このとき用いられる水としては、水道水、あるいは井水が挙げられ、また、下水等の排水を処理して得られる処理水を利用することも可能であり、この実施形態では、下水処理場の最終沈殿池の下流に設けられている処理水の砂ろ過設備からの砂ろ過水を利用するようにしている。
In order to maintain the quality of the circulating water supplied to the
一方、吸収塔204の頂部から取り出された高濃度のメタンを有する精製ガスは、除湿器205に送られる。除湿器205は、この実施形態では圧力スイング吸着法(PSA法)により水分を吸着除去する除湿器であり、合成ゼオライトを吸着剤とするものである。除湿器205による除湿の目的は、精製ガスを燃料として使用(利用)するときの圧力・温度においても結露することがないようにするためである。吸収塔204から取り出された精製ガスの圧力は、例えば0.9MPaGであり(吸収塔204内の圧力が0.9MPaGの場合)、この精製ガスに対して、例えば天然ガス自動車の燃料として使用するときの圧力19.6MPaGにおいても結露することがないように、大気圧における露点に換算して露点が−60℃以下、より好ましくは−70℃以下、特に好ましくは−80℃以下となるように、除湿器205による除湿が施される。このように、燃料として使用するときの圧力においても結露することがないように除湿器205によって除湿された精製ガスが、前記ラインL2を通じて精製ガスタンク3に送られるようになっている。
On the other hand, the purified gas having a high concentration of methane taken out from the top of the
そして、図1に示される前記制御装置(制御手段)4は、ガス圧力計1による消化タンク31A,31Bのガス圧力の測定結果に基づいて消化タンク31A,31Bのガス圧力が予め定められた目標値(一定の値又は一定の範囲)に維持されるように、ガス圧縮機202aの吸込み側に導く消化タンク31A,31Bからの下水汚泥消化ガスを消化ガス用流量調節弁V1に指令して増減制御し、また、ガス圧縮機202aの吸込み側に導く精製ガスタンク3からの精製ガス量を精製ガス用流量調節弁V2に指令して増減制御することで、ガス圧縮機202aの吸込み側に導かれる下水汚泥消化ガス及び精製ガスの合計量が一定又は略一定となるようにしてガス圧縮機202a,202bを回転数制御器203に指令して予め設定された一定の負荷(回転式のガス圧縮機の場合、一定の回転数)にて運転する制御を行うなどするものである。この制御装置4は、本実施形態ではプログラムされたコンピュータを有して構成されている。
Then, the control device (control means) 4 shown in FIG. 1 has a target in which the gas pressures of the
次に、制御装置4による消化ガス精製方法の手順の一例について、前記図1と図2、及び図3,図4を参照して説明する。図3,図4は本発明の一実施形態による消化ガスの精製方法を説明するためのフローチャートである。 Next, an example of the procedure of the digestion gas purification method by the control device 4 will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 3 and 4 are flow charts for explaining a digestion gas purification method according to an embodiment of the present invention.
まず、消化ガス精製装置2の運転起動時について説明すると、制御装置4は、精製ガス循環ラインL4の精製ガス用流量調節弁V2に信号S12を与え、この精製ガス用流量調節弁V2の開度D2を全開にし、消化ガス導出ラインL1の消化ガス用流量調節弁V1に信号S11を与え、この消化ガス用流量調節弁V1の開度D1を全閉にする。これにより、消化ガス精製装置2の吸収塔204内の圧力が所定値に上昇するまでは、精製ガスタンク3から精製ガスが精製ガス循環ラインL4を通じて消化ガス精製装置2のガス圧縮機202aの吸込み側に導かれる。こうすることで、ガス圧縮機202a,202bに十分に精製ガスが導かれるので、運転起動時にガス圧縮機202aの吸込み側配管内の圧力低下の発生をなくして、消化ガス精製装置2をスムーズに運転開始することができる。
First, the operation start time of the digestion gas purification device 2 will be described. The control device 4 gives a signal S12 to the purification gas flow control valve V2 of the purification gas circulation line L4, and the opening degree of the purification gas flow control valve V2 a D 2 is fully opened, giving signal S11 to the digestion gas flow rate control valve V1 of the digestion gas outlet line L1, the degree of opening D 1 of the digestion gas flow rate control valve V1 is fully closed. Thus, until the pressure in the
次に、消化ガス精製装置2の起動以後における制御の手順について説明する。初期設定として、ガス圧縮機202a,202bの回転数N=N0が設定されるとともに、消化ガス精製装置2に導くガス中の精製ガス混合比率M=[(Q2/(Q1+Q2))×100%]の上限値MHと下限値MLが設定される(Q1:消化ガス導入量、Q2:精製ガス導入量)。
Next, a control procedure after activation of the digestion gas purification apparatus 2 will be described. As an initial setting, the rotational speed N = N 0 of the
この精製ガス混合比率Mの上限値MHは、精製ガス混合比率Mが上限値に達した場合(精製ガス用流量調節弁V2の開度D2:全開)、ガス圧縮機202a,202bの回転数Nを減じてその動力費を低減させるために設定してあり、例えば、90〜100%([上限値MH:100%]=[開度D1:全閉,開度D2:全開])に設定される。また、下限値MLは、精製ガス混合比率Mが下限値に達した場合(消化ガス用流量調節弁V1の開度D1:全開)、ガス圧縮機202a,202bの回転数Nを増加させることにより、消化タンク31A,31Bのガス圧力のより大きな増加変動に対して余剰消化ガスとして焼却処理する下水汚泥消化ガス量を減らすために設定してあり、例えば、0〜10%([下限値ML:0%]=[開度D1:全開,開度D2:全閉])に設定される。
Upper limit M H of the purified gas mixture ratio M is, the purified gas mixture ratio if M has reached the upper limit value (purified gas flow rate control valve position of V2 D 2: fully open),
まず、消化タンク31A,31Bへの濃縮汚泥投入時の制御について説明する。消化タンク31A,31Bには濃縮汚泥が間欠的に投入されるようになっており、消化タンク31A,31Bのガス圧力Pは、濃縮汚泥の投入に伴って変動し目標値Pmより高くなろうとする。
First, the control at the time of charging the concentrated sludge into the
制御装置4は、ガス圧力計1からの消化タンク31A,31Bのガス圧力を示す信号S1を予め設定された所定時間間隔で読み込むようになっており、まず、ステップ101においてガス圧力計1によって測定される消化タンク31A,31Bのガス圧力Pが目標値Pmより大きいか否かが判定される。目標値Pmは、予め設定された一定の値又は一定の範囲である。例えば、予め設定された一定の範囲の場合、目標値Pmは2〜3kPaGである。
The control device 4 reads a signal S1 indicating the gas pressure in the
消化タンク31A,31Bへの濃縮汚泥の投入に伴ってガス圧力Pが目標値Pmより大きくなった場合(ステップ101でYES)、ステップ102に進み、精製ガス混合比率Mが下限値MLより大きいことを確認(ステップ102でYES)する。確認の後に、ステップ103で消化ガス用流量調節弁V1の開度D1が既に全開でなければ(ステップ103でNO)、ステップ104に進む。この場合(ステップ103でNO)、精製ガス用流量調節弁V2の開度D2は全開の状態にある。そして、ステップ104において、消化タンク31A,31Bのガス圧力Pを下げるために消化ガス精製装置2に導く消化ガス導入量Q1を増加させるべく消化ガス用流量調節弁V1に信号S11を与え、該弁V1の開度D1を所定値大きくする。この場合、ガス圧縮機202a,202bの回転数Nが一定であるので、消化ガス導入量Q1の増加分だけ精製ガス導入量Q2が減少して、ガス圧縮機202aの吸込み側に導入される精製ガス含有消化ガスのガス量が一定又は略一定に維持される。このステップ104の後、ステップ101に戻る。
If the
そして、ガス圧力Pの変動の度合いによっては、再度、ステップ102→ステップ103→ステップ104が実行される。さらに、このステップ102→ステップ103→ステップ104の繰り返しにより、消化ガス用流量調節弁V1の開度D1が全開になった場合(ステップ103でYES)、ステップ105に進む。そして、ステップ105において、消化タンク31A,31Bのガス圧力Pを下げるために消化ガス精製装置2に導く消化ガス導入量Q1を増加させるべく精製ガス用流量調節弁V2に信号S12を与えて該弁V2の開度D2を所定値小さくする。この場合、ガス圧縮機202a,202bの回転数Nが一定であるので、精製ガス導入量Q2の減少分だけ消化ガス導入量Q1が増加して、ガス圧縮機202aの吸込み側に導入される精製ガス含有消化ガスのガス量が一定又は略一定に維持される。このステップ105の後、ステップ101に戻る。
Then, depending on the degree of fluctuation of the gas pressure P, Step 102 →
このように、消化タンク31A,31Bのガス圧力Pが予め定められた目標値Pmを超える場合には消化ガス精製装置2に導く消化ガス導入量Q1を増加させるようにしているので、ガス圧力Pが下がり、ガス圧力Pは、目標値Pmを満たすことになる。同時に、ガス圧縮機202a,202bをその回転数Nを変更することなく予め設定された一定値にて運転することで、消化ガス導入量Q1の増加分だけ精製ガス導入量Q2が減少して、ガス圧縮機202aの吸込み側に導入される精製ガス含有消化ガスのガス量が一定又は略一定に維持される。よって、ガス圧力Pが目標値Pmになるよう消化ガス導入量Q1を増加させても、ガス圧縮機202a,202bをその回転数Nを予め設定された一定値に維持して運転するようにしているので、吸収塔204内の圧力を予め設定された値(例えば、0.9MPaG)に維持することができ、下水汚泥消化ガスの精製を安定して行うことができる。なお、制御装置4は、吸収塔204内の圧力測定結果に基づいて吸収塔204内の圧力が予め設定された値となるように除湿器205出口の図示しない圧力調整弁の開度を調整する機能を備えている。
Thus, digesting
次に、消化タンク31A,31Bからの消化汚泥引抜き時の制御について説明する。消化タンク31A,31Bの底部から消化汚泥が間欠的に引き抜かれるようになっており、消化タンク31A,31Bのガス圧力Pは、消化汚泥の引抜きに伴って変動し目標値Pmより下がろうとする。
Next, control at the time of extracting digested sludge from the
消化タンク31A,31Bからの消化汚泥の引抜きに伴ってガス圧力Pが目標値Pmより小さくなった場合(ステップ112でYES)、ステップ113に進み、精製ガス混合比率Mが上限値MHより小さいことを確認(ステップ113でYES)する。確認の後、ステップ114で精製ガス用流量調節弁V2の開度D2が既に全開でなければ(ステップ114でNO)、ステップ115に進む。この場合(ステップ114でNO)、消化ガス用流量調節弁V1の開度D1は全開の状態にある。そして、ステップ115において、消化タンク31A,31Bのガス圧力Pを上げるために消化ガス精製装置2に導く消化ガス導入量Q1を減少させるべく精製ガス用流量調節弁V2に信号S12を与え、該弁V2の開度D2を所定値大きくする。この場合、ガス圧縮機202a,202bの回転数Nが一定であるので、精製ガス導入量Q2の増加分だけ消化ガス導入量Q1が減少して、ガス圧縮機202aの吸込み側に導入される精製ガス含有消化ガスのガス量が一定又は略一定に維持される。このステップ115の後、ステップ101(ステップ112)に戻る。
When the gas pressure P becomes smaller than the target value Pm as the digested sludge is extracted from the
そして、ガス圧力Pの変動の度合いによっては、再度、ステップ113→ステップ114→ステップ115が実行される。さらに、このステップ113→ステップ114→ステップ115の繰り返しにより、精製ガス用流量調節弁V2の開度D2が全開になった場合(ステップ114でYES)、ステップ116に進む。そして、ステップ116において、消化タンク31A,31Bのガス圧力Pを上げるために消化ガス精製装置2に導く消化ガス導入量Q1を減少させるべく消化ガス用流量調節弁V1に信号S11を与えて該弁V1の開度D1を所定値小さくする。この場合、ガス圧縮機202a,202bの回転数Nが一定であるので、消化ガス導入量Q1の減少分だけ精製ガス導入量Q2が増加して、ガス圧縮機202aの吸込み側に導入される精製ガス含有消化ガスのガス量が一定又は略一定に維持される。このステップ115の後、ステップ101(ステップ112)に戻る。
Then, depending on the degree of fluctuation of the gas pressure P, Step 113 →
このように、消化タンク31A,31Bのガス圧力Pが予め定められた目標値Pmを下回る場合には消化ガス精製装置2に導く消化ガス導入量Q1を減少させるようにしているので、ガス圧力Pが上がり、ガス圧力Pは、目標値Pmを満たすことになる。同時に、ガス圧縮機202a,202bをその回転数Nを変更することなく予め設定された一定値にて運転することで、消化ガス導入量Q1の減少分だけ精製ガス導入量Q2が増加して、ガス圧縮機202aの吸込み側に導入される精製ガス含有消化ガスのガス量が一定又は略一定に維持される。よって、ガス圧力Pが目標値Pmになるよう消化ガス導入量Q1を減少させても、ガス圧縮機202a,202bをその回転数Nを予め設定された一定値に維持して運転するようにしているので、吸収塔204内の圧力を予め設定された値(例えば、0.9MPaG)に維持することができ、下水汚泥消化ガスの精製を安定して行うことができる。
Thus, digesting
次に、例えば濃縮汚泥の異例の大量投入などによって消化タンク31A,31Bのガス圧力Pの上昇が通常の濃縮汚泥投入時よりも大幅に大きくなろうとする場合の制御について説明する。
Next, a description will be given of the control when the increase in the gas pressure P in the
ステップ105を繰り返し実行してガス圧力Pを目標値Pmに維持しようとする状態が続くと、それに伴ってしだいに精製ガス混合比率Mが下がってくる。そして、精製ガス混合比率Mがその下限値ML以下となった場合(ステップ102でNO)、すなわち、消化ガス用流量調節弁V1の開度D1が全開で、かつ、これ以上に精製ガス用流量調節弁V2の開度D2を小さくすることで、消化ガス導入量Q1を増加させることができなくなった場合には、ステップ106に進む。
If the state where the
このステップ106においてガス圧縮機202a,202bの回転数Nがその上限値NMAX以上でないことを確認(ステップ106でNO)した後、ステップ107で回転数制御器203に信号S13を与えてガス圧縮機202a,202bの回転数Nを所定回転数増加させる。
In
次に、予め設定された所定時間が経過してからステップ108においてガス圧力Pが目標値Pm以下となったか否かが判定される。ガス圧縮機202a,202bの回転数Nを増加することによって消化ガス導入量Q1を増加させることでガス圧力Pが目標値Pm以下となった場合(ステップ108でYES)、ステップ101に戻る。
Next, it is determined in step 108 whether or not the gas pressure P has become equal to or less than the target value Pm after a predetermined time has elapsed.
一方、ステップ108においてガス圧力Pが目標値Pmを上回っている場合(ステップ108でNO)には、ステップ106→ステップ107→ステップ108が実行される。そして、ガス圧縮機202a,202bの回転数Nの増加を繰り返すことで回転数Nがその上限値NMAX以上となった場合(ステップ106でYES)、ガス圧縮機202a,202bの回転数Nを増加させてもガス圧力Pを下げることができないと考えられるので、ステップ109に進む。
On the other hand, if the gas pressure P exceeds the target value Pm in step 108 (NO in step 108),
このステップ109において余剰消化ガス制御弁V4を信号S14によって開弁し、消化タンク31A,31Bからの下水汚泥消化ガスを、ラインL5を通じて余剰ガス燃焼装置21に供給する。これによりガス圧力Pが目標値Pm以下となると(ステップ110でYES)、ステップ111で余剰消化ガス制御弁V4を閉じる。
In
このように、例えば濃縮汚泥の異例の大量投入などによって消化タンク31A,31Bのガス圧力Pの上昇が通常の濃縮汚泥投入時よりも大幅に大きくなろうとする場合には、ガス圧縮機202a,202bの回転数Nを変更することなく予め設定された一定値のままで消化タンク31A,31Bのガス圧力Pを目標値Pmに維持することができる限り行われ、それ以後にガス圧縮機202a,202bの回転数Nを増加制御することでガス圧力Pが目標値Pmに維持され、この回転数の増加制御でも対応できないときには、消化タンク31A,31Bからの下水汚泥消化ガスが余剰ガス燃焼装置21に供給されて、消化タンク31A,31Bの安全確保が図られるようになっている。
Thus, for example, when the increase in the gas pressure P in the
次に、例えば消化汚泥の異例の大量引抜きなどによって消化タンク31A,31Bのガス圧力Pの低下が通常の消化汚泥引抜き時よりも大幅に大きくなろうとする場合の制御について説明する。
Next, a description will be given of the control in the case where the decrease in the gas pressure P in the
ステップ116を繰り返し実行してガス圧力Pを目標値Pmに維持しようとする状態が続くと、それに伴ってしだいに精製ガス混合比率Mが大きくなってくる。そして、精製ガス混合比率Mがその上限値MH以上となった場合(ステップ113でNO)、すなわち、精製ガス用流量調節弁V2の開度D2が全開で、かつ、これ以上に消化ガス用流量調節弁V1の開度D1を絞ることで、消化ガス導入量Q1を減少させることができなくなった場合には、ステップ117に進む。 If the state in which step 116 is repeatedly executed to maintain the gas pressure P at the target value Pm continues, the purified gas mixture ratio M gradually increases accordingly. Then, (NO in step 113) purified when the gas mixture ratio M becomes the upper limit value M H above, i.e., in the opening D 2 of the purified gas flow rate control valve V2 is fully opened, and, more to the digestion gas If it becomes impossible to reduce the digestion gas introduction amount Q 1 by reducing the opening degree D 1 of the flow rate control valve V 1 , the process proceeds to step 117.
このステップ117においてガス圧縮機202a,202bの回転数Nがその下限値NMIN以下でないことを確認(ステップ117でNO)した後、ステップ118で回転数制御器203に信号S13を与えてガス圧縮機202a,202bの回転数Nを所定回転数減少させる。
After confirming that the rotational speed N of the
次に、予め設定された所定時間が経過してからステップ119においてガス圧力Pが目標値Pm以上となったか否かが判定される。ガス圧縮機202a,202bの回転数Nを減少することによって消化ガス導入量Q1を減少させることでガス圧力Pが目標値Pm以上となった場合(ステップ119でYES)、ステップ101に戻る。
Next, it is determined in
一方、ステップ119においてガス圧力Pが目標値Pmを下回っている場合(ステップ119でNO)には、ステップ117→ステップ118→ステップ119が実行される。そして、ガス圧縮機202a,202bの回転数Nの減少を繰り返すことで回転数Nがその下限値NMIN以下となった場合(ステップ117でYES)、ステップ120に進み、ガス圧力Pが目標値Pm以上に回復するまでこの状態が維持され、ガス圧力Pが目標値Pm以上に回復することとなる。
On the other hand, when the gas pressure P is lower than the target value Pm in Step 119 (NO in Step 119),
このように、例えば消化汚泥の異例の大量引抜きなどによって消化タンク31A,31Bのガス圧力Pの低下が通常の消化汚泥引抜き時よりも大幅に大きくなろうとする場合には、ガス圧縮機202a,202bの回転数Nを変更することなく予め設定された一定値のままで消化タンク31A,31Bのガス圧力Pを目標値Pmに維持することができる限り行われ、それ以後にガス圧縮機202a,202bの回転数Nをその下限値NMINに達するまでは減少制御することでガス圧力Pが目標値Pmに維持されるようになっている。
As described above, when the decrease in the gas pressure P in the
なお、前記の実施形態では有機性廃棄物として下水汚泥の場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、生ゴミ、屎尿、家畜糞尿、化学工場や食品工場等からの有機性廃水、などの嫌気性消化(嫌気性発酵)が可能なものも有機性廃棄物として対象とすることができる。また、ガス圧縮機としては、前記実施形態では回転式のガス圧縮機を用いたが、これに限定されず、レシプロ式(往復式)やターボ式(遠心式)のものであってもよい。 In the above embodiment, the case where sewage sludge is used as the organic waste has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, raw garbage, manure, livestock manure, chemical factory, food factory, and the like. Organic waste water that can be subjected to anaerobic digestion (anaerobic fermentation) can also be targeted as organic waste. Further, as the gas compressor, a rotary type gas compressor is used in the above embodiment, but the present invention is not limited to this, and a reciprocating type (reciprocating type) or a turbo type (centrifugal type) may be used.
1,5…ガス圧力計
2…消化ガス精製装置
3…精製ガスタンク
4…制御装置
21…余剰ガス燃焼装置
202a,202b…ガス圧縮機
203…回転数制御器
204…吸収塔
205…除湿器
206…給水槽
207…水補給用ポンプ
208…水循環用ポンプ
31A,31B…消化タンク
V1…消化ガス用流量調節弁
V2…精製ガス用流量調節弁
V4…余剰消化ガス制御弁
L1…消化ガス導出ライン
L4…精製ガス循環ライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,5 ... Gas pressure gauge 2 ... Digestion
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---|---|---|---|---|
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JP2004083542A (en) * | 2002-08-23 | 2004-03-18 | Nittetu Chemical Engineering Ltd | Process for purifying methane fermentation gas |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10435514B2 (en) | 2016-06-10 | 2019-10-08 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Organosilica materials, methods of making, and uses thereof |
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