JP5030407B2 - 燃料ガス精製システム - Google Patents

燃料ガス精製システム Download PDF

Info

Publication number
JP5030407B2
JP5030407B2 JP2005253625A JP2005253625A JP5030407B2 JP 5030407 B2 JP5030407 B2 JP 5030407B2 JP 2005253625 A JP2005253625 A JP 2005253625A JP 2005253625 A JP2005253625 A JP 2005253625A JP 5030407 B2 JP5030407 B2 JP 5030407B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
activated carbon
fuel gas
adsorption tank
superheated steam
carbon adsorption
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005253625A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007063476A (ja
Inventor
聡一郎 辻本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka Gas Co Ltd filed Critical Osaka Gas Co Ltd
Priority to JP2005253625A priority Critical patent/JP5030407B2/ja
Publication of JP2007063476A publication Critical patent/JP2007063476A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5030407B2 publication Critical patent/JP5030407B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Description

本発明は、下水および工場排水の汚泥を嫌気性発酵するときに得られるメタンを主成分とする燃料ガス、廃棄物集積場で発生するメタンを主成分とする燃料ガスなどを、ガスボイラやガスエンジンなどの燃料として使用するために精製する燃料ガス精製システムに関する。
上述のような燃料ガスでは、不純物として、シャンプーやリンス、カーワックスなどの撥水剤などに起因する有機ポリシロキサンが含有され、例えば、ガスエンジンの場合に、燃焼室内で有機ポリシロキサンがシリカとなり、シリンダーヘッドやその他の各部品などに付着したり析出したりして、ガスエンジンを摩耗して劣化する不都合がある。
また、エンジン排ガスを脱硝触媒塔などに流して窒素酸化物を処理する際に、排ガス中にシリカが含まれていると、触媒の表面に粉体状シリカが析出し、その粉体状シリカが触媒の表面を覆い、その一部が触媒の内部にまで浸透し、触媒活性が劣化して窒素酸化物の除去効率が低下する不都合がある。
従来、上述のような不都合を解消するために、有機ポリシロキサンを除去することが提案されている。
すなわち、活性炭、ゼオライト、アルミナ、モレキュラシーブズなどの多孔質吸着剤を充填した充填層を並列に配設し、シロキサン化合物を含有する下水汚泥消化ガスを充填層に通過させ、消化ガス中のシロキサン化合物を吸着除去する。また、再生ガスを発生する再生用ガス発生装置から充填層に再生用ガスを導入し、吸着したシロキサン化合物を脱着し、脱離したシロキサン化合物をシロキサン化合物回収装置に回収するように構成されている(特許文献1参照)。
しかしながら、燃料ガスとして精製するために、有機ポリシロキサンの除去率を高くすることが要求され、従来例の場合、十分脱着して再生しても早期に破過に達し、頻繁に再生しなければならず、再生、冷却、消化ガスによるパージなど一連の再生処理に要する時間が可及的に長くなり、ランニングコストが増大する欠点があった。また、再生頻度が高くなるに伴って、熱応力による歪変形に起因して充填層を構成する容器などの金属部材の耐久性が低下するとともに多孔質吸着剤自体も劣化しやすくて耐久性が低下し、設備費も増大する欠点があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、合理的な改良により、システム全体としての耐久性を向上し、経済性を向上しながら処理効率をも向上できるようにすることを目的とする。
発明の燃料ガス精製システムは、上述のような目的を達成するために、
下水および工場排水の汚泥を嫌気性発酵するときに得られるメタンを主成分とする燃料ガス、廃棄物集積場で発生するメタンを主成分とする燃料ガスの少なくとも一方の燃料ガスを供給して、含有されている沸点が280℃を超える極微量の高沸点炭化水素類を除去する交換型の活性炭フィルターと、
前記活性炭フィルターを経た沸点が160℃〜280℃の高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを含んだメタンを主成分とする燃料ガスを供給して前記高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを吸着する活性炭を充填した活性炭吸着槽と、
前記活性炭吸着槽に接続されて非吸着運転時に前記高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを脱着する過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給手段と、
前記活性炭吸着槽の下流側に、活性炭を充填するとともに前記活性炭吸着槽から供給される吸着処理後の燃料ガス中に含まれる有機ポリシロキサンを吸着可能な非再生式の交換型吸着槽とを備え、かつ、
前記過熱水蒸気供給手段を、水蒸気を加熱して過熱水蒸気を得る加熱手段と、前記加熱手段で得られた過熱水蒸気の温度を測定する温度センサと、前記温度センサで測定される過熱水蒸気の温度を、140℃〜250℃の範囲で調整可能に設定される設定温度に維持するコントローラとを備えて構成する。
加熱手段としては、電気ヒータや、ガスバーナや石油バーナなどの燃焼設備など、各種の手段が採用できる。
温度が140℃未満では高沸点炭化水素類の中の沸点の高い成分の脱着が不十分になり、実用的な再生時間では再生が十分できないという問題が発生するからである。一方、250℃を超えると、活性炭吸着槽全体の昇温に多大なエネルギーが必要な上に保温も高コストになる問題があるからである。また、活性炭吸着槽を構成する金属の熱膨張による熱応力が大きくなり、強度面での長期にわたるシステムの信頼性が低下する問題があるからである。更に、成形活性炭を使用する場合に、その強度が低下しない製品を選定する必要があり、吸脱着特性からのみで選定できないという制約を受ける不都合が生じるからである。
(作用・効果)
下水および工場排水の汚泥を嫌気性発酵するときに得られるメタンを主成分とする燃料ガス、廃棄物集積場で発生するメタンを主成分とする燃料ガスの成分について分析した結果、有機ポリシロキサン以外に、沸点がノナンより高いC10物質、デカン(C1022)、ウンデカン(C1124)、トリデカン(C1226)、その他のC13物質、テトラデカン(C1430)、ペンタデカン(C1532)といった沸点が160℃〜280℃の高沸点炭化水素類が多量に含まれている場合が多く、これらの高沸点炭化水素類が有機ポリシロキサンと同程度ないしそれ以上に活性炭に吸着され、これらが要因となって、活性炭の破過に到る時間が短かくなっていることを見出すに至った。
発明の燃料ガス精製システムは、上記の考察結果に基づいてなされたものであり、その構成によれば、前処理において、燃料ガス中に含有されている沸点が280℃を超える極微量の高沸点炭化水素類を交換型の活性炭フィルターで除去し、次いで、高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを活性炭吸着槽で吸着し、それらの濃度を低下する。活性炭吸着槽に吸着した高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを過熱水蒸気によって脱着して再生する。更に、活性炭吸着槽で吸着処理後の燃料ガス中の低濃度の有機ポリシロキサンを交換型吸着槽で吸着する。
したがって、前処理において、燃料ガス中に含有されている沸点が280℃を超える極微量の高沸点炭化水素類を交換型の活性炭フィルターで除去し、次いで、高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを活性炭吸着槽で吸着して低濃度にしてから、更に、燃料ガス中の有機ポリシロキサンを交換型吸着槽で吸着するから、極めて高い除去率で有機ポリシロキサンを除去することができる。
しかも、最終的な高い除去率を要求されない前処理用の活性炭吸着槽のみ、過熱水蒸気によって脱着再生するから、再生頻度を高くすることなく、再生、冷却、消化ガスによるパージなど一連の再生処理に要する時間を短くでき、充填層の容器の耐久性の低下を抑えるとともに多孔質吸着剤自体の劣化を抑えて耐久性の低下を抑え、設備費を低減できる。
そのうえ、交換型吸着槽に導入される燃料ガス中の高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンの濃度を低下できるから、交換型吸着槽の破過に到るまでの時間を大幅に長くできて交換時期を延長でき、全体として、交換型の活性炭フィルターと再生タイプの活性炭吸着槽により前処理を行い、更に交換型吸着槽で吸着させるという合理的な改良により、システム全体としての耐久性を向上し、経済性を向上できる。
更に、過熱水蒸気の温度を140℃〜250℃の範囲に調整することで、燃料ガス中に含有される高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンの成分の違いなど、処理対象に応じて好適な温度の過熱水蒸気を得ることができるから、過熱水蒸気の温度が低くて脱着に必要以上に時間を要するとか、逆に過熱水蒸気の温度が高くて冷却に必要以上に時間を要するといったことを回避して、過熱水蒸気を得るうえでの電力コストあるいは燃料コストなどのランニングコストを必要最小限にでき、かつ、活性炭吸着槽を構成する金属部材の高温加熱による劣化を抑えることができて耐久性を向上でき、システム全体として経済的であり、かつ、処理時間を合理的な時間にできて処理効率をも向上できる。
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る発明の燃料ガス精製システムの実施例1を示す全体概略構成図である。
第1のブロワー1と活性炭フィルター2とを介装した燃料ガス供給管3に、第1の開閉弁V1を介装した第1のガス供給管4を介して第1の活性炭吸着槽5が、そして、第2の開閉弁V2を介装した第2のガス供給管6を介して第2の活性炭吸着槽7がそれぞれ接続されている。上述の第1のブロワー1、燃料ガス供給管3、第1の開閉弁V1、第1のガス供給管4、第2の開閉弁V2および第2のガス供給管6から成る構成をして燃料ガス供給手段と称する。
第1および第2の活性炭吸着槽5,7それぞれは、ステンレス製の容器8内に活性炭充填層9を設けて構成されている。活性炭充填層9に充填する活性炭としては、原料が石炭で、これをペレット状に成形した後に高温で水蒸気賦活したものが用いられる。活性炭フィルター2に使用される活性炭も同じものである。
上記構成により、下水および工場排水の汚泥を嫌気性発酵するときに得られるメタンを主成分とする燃料ガス、廃棄物集積場で発生するメタンを主成分とする燃料ガスなどを活性炭フィルター2に供給して、含有されている沸点が280℃を超える極微量の高沸点炭化水素類を除去し、更に、第1または第2の活性炭吸着槽5,7に供給して、含有されている高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを除去するようになっている。活性炭フィルター2の活性炭量および交換頻度は、沸点が280℃を超える高沸点炭化水素類の含有量に応じて決定する。
非再生式の交換型吸着槽10に接続された第3のガス供給管11に、第3の開閉弁V3を介装した第4のガス供給管12を介して第1の活性炭吸着槽5が、そして、第4の開閉弁V4を介装した第5のガス供給管13を介して第2の活性炭吸着槽7がそれぞれ接続されている。交換型吸着槽10にも、活性炭充填層9に充填したものと同じ活性炭が充填されている。
交換型吸着槽10には第6のガス供給管14を介してガスエンジン15が接続されている。
上記構成により、第1または第2の活性炭吸着槽5,7で高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを吸着処理した後の燃料ガスを交換型吸着槽10に供給して、含有される高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを除去し、高い除去率で高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを除去した後のメタンを主成分とする燃料ガスを燃料としてガスエンジン15に供給するようになっている。
蒸気ボイラ16に水蒸気供給管17を介して電気ヒータ18が接続されるとともに、その電気ヒータ18に、減圧弁19を介装した第1の過熱水蒸気供給管20が接続され、その第1の過熱水蒸気供給管20に、第5の開閉弁V5を介装した第2の過熱水蒸気供給管21を介して第1の活性炭吸着槽5の燃料ガス排出側が、そして、第6の開閉弁V6を介装した第3の過熱水蒸気供給管22を介して第2の活性炭吸着槽7の燃料ガス排出側がそれぞれ接続されている。上述の蒸気ボイラ16、水蒸気供給管17、電気ヒータ18、第1の過熱水蒸気供給管20、第5の開閉弁V5、第2の過熱水蒸気供給管21、第6の開閉弁V6および第3の過熱水蒸気供給管22から成る構成をして過熱水蒸気供給手段と称する。
第1の活性炭吸着槽5に、第7の開閉弁V7を介装した第1の脱着ガス排出管23が接続されるとともに、第2の活性炭吸着槽7に、第8の開閉弁V8を介装した第2の脱着ガス排出管24が接続されている。第1および第2の脱着ガス排出管24に、コンデンサー25を介装した脱着成分排出管26を介して回収槽27が接続されている。図中28は、コンデンサー25に冷却水を供給する冷却水供給管を示している。
上記構成により、背反的に第1または第2の活性炭吸着槽5,7に吸着した高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを過熱水蒸気で脱着し、脱着した高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを含有した過熱水蒸気をコンデンサー25で凝縮して液化し、液体として回収槽27に回収するようになっている。図中27aは、排出バルブ27bを介装した回収管を示している。
電気ヒータ18と減圧弁19との間において、第1の過熱水蒸気供給管20に、内部を流れる過熱水蒸気の温度を測定する温度センサ29が設けられ、その温度センサ29がコントローラ30に接続されるとともにコントローラ30と電気ヒータ18が接続されている。コントローラ30では、設定温度が140〜250℃の範囲で変更可能に設定され、処理する燃料ガスの性状に応じて設定温度を設定し、過熱水蒸気の温度が設定温度を超えるに伴って電気ヒータ18への通電を停止し、過熱水蒸気の温度を設定温度に調整できるように構成されている。
第2のブロワー31と第9の開閉弁V9を介装したエアー供給管32に、第10の開閉弁V10を介装した第1の給気管33を介して第1の活性炭吸着槽5の燃料ガス供給側が、そして、第11の開閉弁V11を介装した第2の給気管34を介して第2の活性炭吸着槽7の燃料ガス供給側がそれぞれ接続されている。
第1の活性炭吸着槽5の燃料ガス排出側に第12の開閉弁V12を介装した第1の排気管35が接続されるとともに、第2の活性炭吸着槽7の燃料ガス排出側に第13の開閉弁V13を介装した第2の排気管36が接続されている。第1および第2の排気管35,36に合流排気管37が接続されている。
エアー供給管32の第9の開閉弁V9より下流側に、第14の開閉弁V14を介装した窒素ガス供給管38を介してPSA式窒素発生装置39が接続されている。
上記構成により、過熱水蒸気による脱着後の第1または第2の活性炭吸着槽5,7に逆方向に空気を供給して冷却し、その後に、パージガスとして窒素ガスを供給し、空気を除去するようになっている。
次に、上記実施例1の燃料ガス精製システムの燃料ガスの精製動作について説明する。
(1)吸着および脱着工程
図1に示すように、第1、第3、第6および第8の開閉弁V1,V3,V6,V8を開き(白抜きで示している。以下同じである)、他の開閉弁は閉じ(黒で塗りつぶしている。以下同じである)、第1のブロワー1および蒸気ボイラ16を駆動する。
これにより、燃料ガスを第1の活性炭吸着槽5→交換型吸着槽10→ガスエンジン15と流し、燃料ガス中に含まれる高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを除去して燃料ガスを精製し、精製した燃料ガスをガスエンジン15に供給する。
一方、蒸気ボイラ16で発生した水蒸気を電気ヒータ18→第2の活性炭吸着槽7→コンデンサー25→回収槽27と流し、電気ヒータ18で加熱して得られた過熱水蒸気により、第2の活性炭吸着槽7に吸着した高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを脱着し、脱着した高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを含有した過熱水蒸気をコンデンサー25で凝縮して液化し、液体として回収槽27に回収する。
(2)冷却工程
図2の(a)に示すように、第1、第3、第9、第11および第13の開閉弁V1,V3,V9,V11,V13を開き、他の開閉弁は閉じ、第1および第2のブロワー1,31を駆動するとともに蒸気ボイラ16を停止する。
これにより、燃料ガスを精製して、精製した燃料ガスをガスエンジン15に供給しながら、外気を第2の活性炭吸着槽7に流して冷却する。第2の活性炭吸着槽7に流した外気は大気放散する。
(3)外気パージ工程
図2の(b)に示すように、第1、第3、第11、第13および第14の開閉弁V1,V3,V11,V13,V14を開き、他の開閉弁は閉じ、第1のブロワー1およびPSA式窒素発生装置39を駆動するとともに第2のブロワー31を停止する。
これにより、燃料ガスを精製して、精製した燃料ガスをガスエンジン15に供給しながら、PSA式窒素発生装置39で発生した窒素ガスを第2の活性炭吸着槽7に流して冷却用の外気をパージする。第2の活性炭吸着槽7に流した窒素ガスは大気放散する。
(4)窒素パージ工程
図3の(a)に示すように、第1、第2、第3および第13の開閉弁V1,V2,V3,V13を開き、他の開閉弁は閉じ、第1のブロワー1を駆動するとともにPSA式窒素発生装置39を停止する。
これにより、燃料ガスを精製して、精製した燃料ガスをガスエンジン15に供給しながら、燃料ガスを第2の活性炭吸着槽7に流して窒素ガスをパージする。第2の活性炭吸着槽7に流した燃料ガスは大気放散する。
(5)吸着切り換え工程
第1の活性炭吸着槽5が再生を必要とするに到るに伴い、図3の(b)に示すように、第2、第4、第5および第7の開閉弁V2,V4,V5,V7を開き、他の開閉弁は閉じ、第1のブロワー1および蒸気ボイラ16を駆動する。
これにより、燃料ガスを第2の活性炭吸着槽7→交換型吸着槽10→ガスエンジン15と流し、燃料ガス中に含まれる高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを除去して燃料ガスを精製し、精製した燃料ガスをガスエンジン15に供給する。
一方、蒸気ボイラ16で発生した水蒸気を電気ヒータ18→第1の活性炭吸着槽5→コンデンサー25→回収槽27と流し、電気ヒータ18で加熱して得られた過熱水蒸気により、第1の活性炭吸着槽5に吸着した高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを脱着し、脱着した高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを含有した過熱水蒸気をコンデンサー25で凝縮して液化し、液体として回収槽27に回収する。
以下、第2の活性炭吸着槽7により燃料ガスを精製しながら、第1の活性炭吸着槽5に対し、上述の冷却工程、外気パージ工程および窒素パージ工程による再生処理を行う。
図4は、本発明に係る発明の燃料ガス精製システムの実施例2を示す全体概略構成図であり、実施例1と異なるところは、次の通りである。
すなわち、実施例1における第2の活性炭吸着槽7とそれに関連する配管および開閉弁を無くし、ひとつの第1の活性炭吸着槽5で燃料ガスを精製するとともに、再生をも行えるように構成したものであり、第1の活性炭吸着槽5と並列に、開閉弁V21を介装したバイパス配管51が接続されている。他の構成は実施例1と同じであり、同一図番を付してその説明は省略する。
次に、上記実施例2の燃料ガス精製システムの燃料ガスの精製動作について説明する。
(1)吸着工程
図4の(a)に示すように、第1および第3の開閉弁V1,V3を開き、他の開閉弁は閉じ、第1のブロワー1を駆動する。
これにより、燃料ガスを第1の活性炭吸着槽5→交換型吸着槽10→ガスエンジン15と流し、燃料ガス中に含まれる高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを除去して燃料ガスを精製し、精製した燃料ガスをガスエンジン15に供給する。
(2)脱着工程
第1の活性炭吸着槽5が再生を必要とするに到るに伴い、図4の(b)に示すように、第5および第7の開閉弁V5,V7ならびに開閉弁V21を開き、他の開閉弁は閉じ、第1のブロワー1および蒸気ボイラ16を駆動する。
これにより、燃料ガスをバイパス配管51→交換型吸着槽10→ガスエンジン15と流し、燃料ガス中に含まれる高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを除去して燃料ガスを精製し、精製した燃料ガスをガスエンジン15に供給する。
一方、蒸気ボイラ16で発生した水蒸気を電気ヒータ18→第1の活性炭吸着槽5→コンデンサー25→回収槽27と流し、電気ヒータ18で加熱して得られた過熱水蒸気により、第1の活性炭吸着槽5に吸着した高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを脱着し、脱着した高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを含有した過熱水蒸気をコンデンサー25で凝縮して液化し、液体として回収槽27に回収する。
(3)冷却工程
図5の(a)に示すように、第9、第10および第12の開閉弁V9,V10,V12ならびに開閉弁V21を開き、他の開閉弁は閉じ、第1および第2のブロワー1,31を駆動するとともに蒸気ボイラ16を停止する。
これにより、燃料ガスを精製して、精製した燃料ガスをガスエンジン15に供給しながら、外気を第1の活性炭吸着槽5に流して冷却する。第1の活性炭吸着槽5に流した外気は大気放散する。
(4)外気パージ工程
図5の(b)に示すように、第10、第12および第14の開閉弁V10,V12,V14ならびに開閉弁V21を開き、他の開閉弁は閉じ、第1のブロワー1およびPSA式窒素発生装置39を駆動するとともに第2のブロワー31を停止する。
これにより、燃料ガスを精製して、精製した燃料ガスをガスエンジン15に供給しながら、PSA式窒素発生装置39で発生した窒素ガスを第1の活性炭吸着槽5に流して冷却用の外気をパージする。第1の活性炭吸着槽5に流した窒素ガスは大気放散する。
(5)窒素パージ工程
図6に示すように、第1および第12の開閉弁V1,V12ならびに開閉弁V21を開き、他の開閉弁は閉じ、第1のブロワー1を駆動するとともにPSA式窒素発生装置39を停止する。
これにより、燃料ガスを精製して、精製した燃料ガスをガスエンジン15に供給しながら、燃料ガスを第1の活性炭吸着槽5に流して窒素ガスをパージする。第1の活性炭吸着槽5に流した燃料ガスは大気放散する。
上述処理により、第1の活性炭吸着槽5の再生を終了した後、第1および第3の開閉弁V1,V3を開き、他の開閉弁は閉じ、第1のブロワー1を駆動して、燃料ガスを第1の活性炭吸着槽5→交換型吸着槽10→ガスエンジン15と流す通常の吸着工程に復帰させる。
上述した脱着工程、冷却工程、外気パージ工程および窒素パージ工程における再生工程では、燃料ガスを第1の活性炭吸着槽5に流さないが交換型吸着槽10に流すため、高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンの除去率がやや低下する。しかしながら、再生に要する時間は、通常の吸着工程による時間に比べれば極めて短く、実用上支障が無い。
次に、上述実施例1による具体運転例について説明する。
燃料ガスとしては、下水汚泥を嫌気性発酵して得たメタンを主成分とする温度30℃、湿度65%のものを用い、1時間当たり50m3N流した。
不純物としては、有機ポリシロキサンが30mg/m3N、高沸点炭化水素類が177mg/m3Nであり、それぞれの成分および含有量は以下の通りである。
・有機ポリシロキサン
オクタメチルシクロテトラシロキサン(D4、沸点175℃):含有量4mg/m3
デカメチルシクロペンタシロキサン(D5、沸点210℃):含有量26mg/m3
・高沸点炭化水素類
沸点がノナンより高いデカン以外のC10物質(沸点151〜174℃)
:含有量8mg/m3
デカン(沸点174℃) :含有量10mg/m3
ウンデカン(沸点196℃) :含有量23mg/m3
ドデカン(沸点216℃) :含有量29mg/m3
トリデカン(沸点230℃) :含有量40mg/m3
その他のC13物質(沸点230〜251℃) :含有量17mg/m3
テトラデカン(沸点251℃) :含有量30mg/m3
ペンタデカン(沸点268℃) :含有量20mg/m3
その他(沸点280℃以上) :含有量0.5mg/m3
(1)装置仕様
活性炭としては、平均細孔径2.5nmで充填密度380kg/m3のものを用いた。
活性炭フィルター2としては、上記活性炭0.2kgを200mm×200mm×13mmの容器に充填したものを用いた。
第1および第2の活性炭吸着槽5,7それぞれとしては、上記活性炭10kgを内径0.36m、高さ1mのステンレス容器に充填したものを用いた。
交換型吸着槽10としては、上記活性炭4.6kgを内径0.36m、高さ1mのステンレス容器に充填したものを用いた。
(2)具体運転例1
吸着工程では、上述した燃料ガスを第1または第2の活性炭吸着槽5,7に4日間流し、その後に再生工程に切り換えた。
再生工程では、0.59MPa(絶対圧力)で158℃の飽和蒸気を電気ヒータ18で190℃まで昇温し、減圧弁19で0.12MPa(絶対圧力)に減圧した後、第1または第2の活性炭吸着槽5,7に供給し、流量12kg/hで1時間流した。
脱着工程では、32℃の冷却水で40℃に冷却したコンデンサー25により、脱着した高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを凝縮し、回収槽27に回収した。
冷却工程では、第2のブロワー31で外気を流量50m3N/hで1時間流し、第1または第2の活性炭吸着槽5,7と活性炭とを常温近くまで冷却した。使用した外気は大気放散した。
外気パージ工程では、PSA式窒素発生装置39で発生した窒素ガスを第1または第2の活性炭吸着槽5,7に流して空気をパージした。使用した窒素ガスは大気放散した。
窒素パージ工程では、短時間燃料ガスを第1または第2の活性炭吸着槽5,7に流して窒素ガスをパージした。使用した燃料ガスは大気放散した。
上記運転の結果は次の通りである。
吸着工程における第1または第2の活性炭吸着槽5,7の出口での4日間の平均不純物濃度は、
有機ポリシロキサン:1.5mg/m3
高沸点炭化水素類:3.5mg/m3
であり、高沸点炭化水素類の除去率は98%、有機ポリシロキサンの除去率は95%と高かった。また、交換型吸着槽10の出口での有機ポリシロキサンの濃度が0.5mg/m3Nを超えるまでの使用時間は2050時間であった。この間の有機ポリシロキサンの平均出口濃度は0.1mg/m3N以下であった。
(3)具体運転例2
再生工程で、0.12MPa(絶対圧力)で105℃の飽和蒸気を電気ヒータ18で135℃まで昇温したこと、ならびに、2日間毎に再生した以外は具体運転例1と同じ条件で運転した。
その結果、高沸点炭化水素類の除去率は96%、有機ポリシロキサンの除去率は94%であった。ただし、再生頻度を2日間毎にすることにより、水蒸気量が多くなり、それに伴って回収槽27に回収される排水量が多くなった。また、交換型吸着槽10の出口での有機ポリシロキサンの濃度が0.5mg/m3Nを超えるまでの使用時間は1550時間であった。この間の有機ポリシロキサンの平均出口濃度は0.1mg/m3N以下であった。
(4)具体比較運転例
第1および第2の活性炭吸着槽5,7を使用せず、燃料ガスを交換型吸着槽10に直接供給した。
その結果、交換型吸着槽10の出口での有機ポリシロキサンの濃度が0.5mg/m3Nを超えるまでの使用時間は170時間であった。
上記結果から、本発明の実施例1による場合、交換型吸着槽10の活性炭の交換までの時間を比較例に比べて9倍、12倍にでき、年間の活性炭使用量、年間コスト、産業廃棄物(廃棄活性炭および回収不純物)を削減できることがわかった。
本発明に係る燃料ガス精製システムの実施例1の全体概略構成図である。 実施例1の燃料ガスの精製動作の説明に供する全体概略構成図であり、(a)は冷却工程を、そして、(b)は外気パージ工程をそれぞれ示している。 実施例1の燃料ガスの精製動作の説明に供する全体概略構成図であり、(a)は窒素パージ工程を、そして、(b)は吸着切り換え工程をそれぞれ示している。 本発明に係る燃料ガス精製システムの実施例2の全体概略構成図であり、(a)は吸着工程を、そして、(b)は脱着工程をそれぞれ示している。 実施例2の燃料ガスの精製動作の説明に供する全体概略構成図であり、(a)は冷却工程を、そして、(b)は外気パージ工程をそれぞれ示している。 実施例2の燃料ガスの精製動作の説明に供する全体概略構成図であり、窒素パージ工程示している。
符号の説明
1…第1のブロワー(燃料ガス供給手段)
2…活性炭フィルター
3…燃料ガス供給管(燃料ガス供給手段)
4…第1のガス供給管(燃料ガス供給手段)
5…第1の活性炭吸着槽
6…第2のガス供給管(燃料ガス供給手段)
7…第2の活性炭吸着槽
10…交換型吸着槽
16…蒸気ボイラ(過熱水蒸気供給手段)
17…水蒸気供給管(過熱水蒸気供給手段)
18…電気ヒータ(加熱手段、過熱水蒸気供給手段)
20…第1の過熱水蒸気供給管(過熱水蒸気供給手段)
21…第2の過熱水蒸気供給管(過熱水蒸気供給手段)
22…第3の過熱水蒸気供給管(過熱水蒸気供給手段)
29…温度センサ
30…コントローラ
V1…第1の開閉弁(燃料ガス供給手段)
V2…第2の開閉弁(燃料ガス供給手段)
V5…第5の開閉弁(過熱水蒸気供給手段)
V6…第6の開閉弁(過熱水蒸気供給手段)

Claims (1)

  1. 下水および工場排水の汚泥を嫌気性発酵するときに得られるメタンを主成分とする燃料ガス、廃棄物集積場で発生するメタンを主成分とする燃料ガスの少なくとも一方の燃料ガスを供給して、含有されている沸点が280℃を超える極微量の高沸点炭化水素類を除去する交換型の活性炭フィルターと、
    前記活性炭フィルターを経た沸点が160℃〜280℃の高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを含んだメタンを主成分とする燃料ガスを供給して前記高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを吸着する活性炭を充填した活性炭吸着槽と、
    前記活性炭吸着槽に接続されて非吸着運転時に前記高沸点炭化水素類および有機ポリシロキサンを脱着する過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給手段と、
    前記活性炭吸着槽の下流側に、活性炭を充填するとともに前記活性炭吸着槽から供給される吸着処理後の燃料ガス中に含まれる有機ポリシロキサンを吸着可能な非再生式の交換型吸着槽とを備え、かつ、
    前記過熱水蒸気供給手段が、水蒸気を加熱して過熱水蒸気を得る加熱手段と、前記加熱手段で得られた過熱水蒸気の温度を測定する温度センサと、前記温度センサで測定される過熱水蒸気の温度を、140℃〜250℃の範囲で調整可能に設定される設定温度に維持するコントローラとを備えていることを特徴とする燃料ガス精製システム。
JP2005253625A 2005-09-01 2005-09-01 燃料ガス精製システム Expired - Fee Related JP5030407B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005253625A JP5030407B2 (ja) 2005-09-01 2005-09-01 燃料ガス精製システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005253625A JP5030407B2 (ja) 2005-09-01 2005-09-01 燃料ガス精製システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007063476A JP2007063476A (ja) 2007-03-15
JP5030407B2 true JP5030407B2 (ja) 2012-09-19

Family

ID=37926029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005253625A Expired - Fee Related JP5030407B2 (ja) 2005-09-01 2005-09-01 燃料ガス精製システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5030407B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102517110A (zh) * 2012-01-13 2012-06-27 重庆缔欧机械制造有限公司 引射式cng前置干燥装置
CN109200746A (zh) * 2018-11-07 2019-01-15 无锡四方集团有限公司 一种活性炭吸附挥发性有机物以及吸附饱和后活性炭原位脱附再生的工艺以及设备

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108641756B (zh) * 2018-05-22 2021-02-23 中国科学院广州能源研究所 一种组合式生物质气化燃气净化系统
WO2020261375A1 (ja) * 2019-06-25 2020-12-30 日揮グロ-バル株式会社 吸着装置の運転方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58128123A (ja) * 1982-01-26 1983-07-30 Taiyo Sanso Kk ガスの分離方法とその装置
JP2851559B2 (ja) * 1995-04-10 1999-01-27 株式会社アイ・エイチ・アイ プランテック 液化ガス中の潤滑油の除去装置
JP3811580B2 (ja) * 1998-12-18 2006-08-23 大阪瓦斯株式会社 液化ガス中からの重質油分除去装置
JP2000312824A (ja) * 1999-03-04 2000-11-14 Takeda Chem Ind Ltd メタンと窒素の混合ガスからメタンを分離するモレキュラーシービングカーボン
JP2002066246A (ja) * 2000-08-28 2002-03-05 Nkk Corp 消化ガス精製装置
JP2003286496A (ja) * 2002-03-28 2003-10-10 Kobe Steel Ltd ガスの精製方法およびその利用方法
JP4028838B2 (ja) * 2003-03-04 2007-12-26 大阪瓦斯株式会社 ガス吸着処理システムの破過検知方法及びその装置
JP2004351308A (ja) * 2003-05-28 2004-12-16 Tsukishima Kikai Co Ltd 草木系バイオマス消化設備
JP2006008875A (ja) * 2004-06-28 2006-01-12 Fuji Electric Holdings Co Ltd 消化ガス発電装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102517110A (zh) * 2012-01-13 2012-06-27 重庆缔欧机械制造有限公司 引射式cng前置干燥装置
CN109200746A (zh) * 2018-11-07 2019-01-15 无锡四方集团有限公司 一种活性炭吸附挥发性有机物以及吸附饱和后活性炭原位脱附再生的工艺以及设备

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007063476A (ja) 2007-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6272693B2 (ja) 水、シロキサン、硫黄、酸素、塩化物、揮発性有機化合物を除去するための統合型バイオガス浄化システム
AU2006280556B2 (en) Process and apparatus for the purification of methane rich gas streams
AU2012347153B2 (en) Method and device for separating hydrogen sulfide and hydrogen production system using the same
CN108165322A (zh) 焦炉煤气的净化方法
JP2006083156A (ja) ガス精製方法
JP5030407B2 (ja) 燃料ガス精製システム
JP2006083311A (ja) 消化ガスの精製装置及びその方法
CN108380001B (zh) 一种储罐区保护氮气回收处理循环利用系统及方法
CN101502738B (zh) 低浓度硅氧烷气体的净化方法及装置
JP3627100B2 (ja) 消化ガスの精製方法
US10933372B2 (en) Method for the removal of oxygen from an industrial gas feed
CN109789365A (zh) 从垃圾填埋气体中除去硅氧烷的方法
JP2006199954A (ja) 消化ガス精製装置
WO2017140662A1 (en) A process and a gas treatment system for combined removal of siloxanes and sulfur containing compounds from biogas streams
CN101563145B (zh) 通过加热器表皮温度控制而净化h2/co混合物
JP4101696B2 (ja) ガス精製装置
JP2002066246A (ja) 消化ガス精製装置
CN102470287B (zh) 从液态二氧化碳中去除有害物质的方法及用于实施该方法的装置
CN203333287U (zh) 多晶硅尾气回收系统中氢气的连续吸附再生装置
JP2008208268A (ja) メタンガス精製装置及びメタンガス精製装置システム
EP3481534A1 (en) A process for the combined removal of siloxanes and sulfur-containing compounds from biogas streams
JP2002060767A (ja) シロキサン化合物含有ガス精製方法および装置
CN113214879A (zh) 一种天然气干式净化装置及工艺
WO2020173828A1 (en) Method for combined removal of siloxanes, sulfur and vocs
JP2004067946A (ja) ガスタービン用燃料としての嫌気性消化発酵ガスの精製システムおよび精製方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080612

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110909

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110913

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111114

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120626

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120626

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5030407

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150706

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees