JP5468716B1 - Method for producing combustible gas - Google Patents
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Abstract
エチレンと水素とを含む可燃性ガスの製造方法は、内壁面が鉄合金からなる容器を準備する工程と、容器内に酸素を含むガスを導入する工程(S30)と、酸素を含むガスが導入された容器内を減圧する工程(S40)と、減圧された容器内に可燃性ガスを充填する工程(S50)とを備える。 A method for producing a combustible gas containing ethylene and hydrogen includes a step of preparing a container having an inner wall made of an iron alloy, a step of introducing a gas containing oxygen into the container (S30), and a gas containing oxygen introduced A step of depressurizing the inside of the container (S40), and a step of filling the depressurized container with a combustible gas (S50).
Description
本発明は可燃性ガスの製造方法に関し、より特定的には、エチレンと水素とを含む可燃性ガスの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a combustible gas, and more particularly to a method for producing a combustible gas containing ethylene and hydrogen.
アセチレン(C2H2)は、ガス溶断、ガス溶接、ロウ付けなどにおいて燃焼ガスとして広く用いられている。アセチレンは、燃焼速度や燃焼強度において優れており、燃焼ガスとして好適である。Acetylene (C 2 H 2 ) is widely used as a combustion gas in gas cutting, gas welding, brazing, and the like. Acetylene is excellent in burning rate and burning strength and is suitable as a combustion gas.
しかし、アセチレンは圧縮ガスの状態で貯蔵、運搬等を行なうと分解爆発のおそれがある。そのため、アセチレンはアセトン、ジメチルホルムアミドなどの溶媒に溶解された溶解ガスの状態で貯蔵、運搬される。その結果、アセチレンは集合容器や大型容器による大量輸送に不向きであるなどの問題点を有している。 However, acetylene may decompose and explode when stored and transported in the state of compressed gas. Therefore, acetylene is stored and transported in a dissolved gas state dissolved in a solvent such as acetone or dimethylformamide. As a result, acetylene has problems such as being unsuitable for mass transportation using a collection container or a large container.
これに対し、38体積%以上45体積%以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスが、ガス溶断に適したアセチレン代替ガスとして提案されている(たとえば、特許第4848060号公報(特許文献1)参照)。 On the other hand, a combustible gas containing 38% by volume or more and 45% by volume or less of ethylene and the balance of hydrogen and inevitable impurities has been proposed as an acetylene alternative gas suitable for gas fusing (for example, Patent No. 1). No. 4848060 (Patent Document 1)).
しかしながら、本発明者らの検討によれば、上述のようなエチレンと水素とを含む可燃性ガスをボンベなどの容器に充填して運搬し、使用した場合、エチレンの一部がエタン化し、所望の特性が得られないおそれがある。 However, according to the study by the present inventors, when a combustible gas containing ethylene and hydrogen as described above is filled and transported in a container such as a cylinder and used, a part of ethylene becomes ethane, which is desired. The characteristics may not be obtained.
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、エチレンと水素とを含む可燃性ガスにおけるエチレンのエタン化を抑制することが可能な可燃性ガスの製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a method for producing a combustible gas capable of suppressing ethane formation of ethylene in a combustible gas containing ethylene and hydrogen. Is to provide.
本発明に従った可燃性ガスの製造方法は、エチレンと水素とを含む可燃性ガスの製造方法である。この可燃性ガスの製造方法は、内壁面が鉄合金からなる容器を準備する工程と、当該容器内に酸素を含むガスを導入する工程と、酸素を含むガスが導入された容器内を減圧する工程と、減圧された容器内にエチレンガスおよび水素ガスを充填する工程とを備える。 The method for producing a combustible gas according to the present invention is a method for producing a combustible gas containing ethylene and hydrogen. This combustible gas manufacturing method includes a step of preparing a container whose inner wall surface is made of an iron alloy, a step of introducing a gas containing oxygen into the container, and a pressure reduction in the container into which the gas containing oxygen is introduced. And a step of filling ethylene gas and hydrogen gas into a decompressed container.
本発明者らは、ボンベなどの容器に充填された上記可燃性ガスにおけるエチレンのエタン化の原因およびその抑制方法について検討を行った。その結果、以下のような知見が得られ、本発明に想到した。 The present inventors examined the cause of ethylene ethaneation in the flammable gas filled in a container such as a cylinder and a method for suppressing it. As a result, the following knowledge was obtained and the present invention was conceived.
一般に、上記可燃性ガスがボンベなどの容器に充填される場合、容器の材質としては、鋼(たとえば、炭素鋼、マンガン鋼、クロムモリブデン鋼など)などの鉄合金が採用される。そのため、容器に充填された上記可燃性ガスは容器の内壁を構成する鉄合金に接触する。このとき、鉄合金が触媒として機能し、以下の式(1)の反応が進行してエチレン(C2H4)と水素(H2)とが反応し、エチレンがエタン(C2H6)に変化するものと考えられる。In general, when the combustible gas is filled in a container such as a cylinder, an iron alloy such as steel (for example, carbon steel, manganese steel, chrome molybdenum steel, etc.) is employed as the material of the container. Therefore, the combustible gas filled in the container comes into contact with the iron alloy constituting the inner wall of the container. At this time, the iron alloy functions as a catalyst, the reaction of the following formula (1) proceeds, ethylene (C 2 H 4 ) and hydrogen (H 2 ) react, and ethylene becomes ethane (C 2 H 6 ). It is thought that it will change.
C2H4+H2→C2H6・・・(1)
これに対し、エチレンガスおよび水素ガスの充填前に、容器内に酸素を導入することにより、上記エチレンのエタン化が効果的に抑制されることが明らかとなった。これは、容器内に導入された酸素が、容器の内壁を構成する鉄合金を不活性化し、鉄合金の触媒としての機能を低下させるためであると考えられる。本発明の可燃性ガスの製造方法では、内壁面が鉄合金からなる容器にエチレンガスおよび水素ガスが充填される前に、容器内に酸素を含むガスを導入する工程が実施される。その結果、内壁面を構成する鉄合金の触媒としての機能を低下させ、エチレンのエタン化を抑制することができる。このように、本発明の可燃性ガスの製造方法によれば、エチレンと水素とを含む可燃性ガスにおけるエチレンのエタン化を抑制することが可能な可燃性ガスの製造方法を提供するC 2 H 4 + H 2 → C 2 H 6 (1)
On the other hand, it has been clarified that introduction of oxygen into the container before filling with ethylene gas and hydrogen gas effectively suppresses the ethylene ethaneification. This is presumably because the oxygen introduced into the container inactivates the iron alloy constituting the inner wall of the container and reduces the function of the iron alloy as a catalyst. In the method for producing a combustible gas of the present invention, a step of introducing a gas containing oxygen into the container is performed before the container whose inner wall surface is made of an iron alloy is filled with ethylene gas and hydrogen gas. As a result, the function of the iron alloy constituting the inner wall surface as a catalyst can be reduced, and ethylene ethaneation can be suppressed. Thus, according to the method for producing a combustible gas of the present invention, there is provided a method for producing a combustible gas capable of suppressing ethane formation of ethylene in a combustible gas containing ethylene and hydrogen.
上記可燃性ガスの製造方法においては、上記酸素を含むガスは空気であってもよい。これにより、上記本発明の可燃性ガスの製造方法を低コストで実施することができる。 In the method for producing a combustible gas, the gas containing oxygen may be air. Thereby, the manufacturing method of the said combustible gas of this invention can be implemented at low cost.
上記可燃性ガスの製造方法においては、上記容器内に酸素を含むガスを導入する工程では、容器内が大気に連通することにより、容器内に空気が導入されてもよい。これにより、上記本発明の可燃性ガスの製造方法を一層低コストで実施することができる。 In the method for producing the combustible gas, in the step of introducing the gas containing oxygen into the container, air may be introduced into the container by communicating with the atmosphere in the container. Thereby, the manufacturing method of the combustible gas of the present invention can be carried out at a lower cost.
上記可燃性ガスの製造方法においては、上記容器内に酸素を含むガスを導入する工程よりも前に、容器内を減圧する工程をさらに備えていてもよい。 The method for producing a combustible gas may further include a step of decompressing the interior of the container before the step of introducing the gas containing oxygen into the container.
容器内には、水素などのガスが残存している場合がある。そのため、酸素を含むガスを導入する工程よりも前に容器内を減圧する工程を実施しておくことにより、水素などのガスの爆発等を回避することができる。 Gases such as hydrogen may remain in the container. Therefore, an explosion of gas such as hydrogen can be avoided by performing a step of reducing the pressure inside the container before the step of introducing the gas containing oxygen.
上記可燃性ガスの製造方法においては、上記可燃性ガスは、エチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなるものであってもよい。 In the method for producing the combustible gas, the combustible gas may contain ethylene, with the balance being hydrogen and inevitable impurities.
また、上記可燃性ガスの製造方法においては、上記可燃性ガスのエチレン含有量は18体積%以上45体積%以下であってもよい。 In the method for producing the combustible gas, the combustible gas may have an ethylene content of 18% by volume to 45% by volume.
エチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスは、アセチレンの代替ガスとして有望である。特に、エチレン含有量が38体積%以上45体積%以下のガスはガス溶断に適しており、エチレン含有量が18体積%以上40体積%未満(好ましくは25体積%以上38体積%未満)のガスはロウ付けなどの集中加熱を必要とする作業に適している。上記本発明の可燃性ガスの製造方法は、このような水素−エチレン混合ガスの製造に好適である。 A combustible gas containing ethylene and the balance consisting of hydrogen and inevitable impurities is promising as an alternative gas for acetylene. In particular, a gas having an ethylene content of 38 volume% or more and 45 volume% or less is suitable for gas cutting, and a gas having an ethylene content of 18 volume% or more and less than 40 volume% (preferably 25 volume% or more and less than 38 volume%). Is suitable for work requiring central heating such as brazing. The method for producing a combustible gas of the present invention is suitable for producing such a hydrogen-ethylene mixed gas.
以上の説明から明らかなように、本発明の可燃性ガスの製造方法によれば、エチレンと水素とを含む可燃性ガスにおけるエチレンのエタン化を抑制することが可能な可燃性ガスの製造方法を提供することができる。 As is apparent from the above description, according to the method for producing a combustible gas of the present invention, a method for producing a combustible gas capable of suppressing ethane formation of ethylene in a combustible gas containing ethylene and hydrogen. Can be provided.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。エチレンと水素とを含む可燃性ガスは、たとえば以下のように製造することができる。本発明の可燃性ガスの製造方法によれば、エチレンと水素とを含む種々の可燃性ガスを製造することができるが、本実施の形態では、その一例として、18体積%以上45体積%以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスが製造される。まず図1を参照して、可燃性ガスの製造設備について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The combustible gas containing ethylene and hydrogen can be manufactured as follows, for example. According to the method for producing a combustible gas of the present invention, various combustible gases containing ethylene and hydrogen can be produced. In the present embodiment, as an example, 18 vol% or more and 45 vol% or less. A combustible gas containing ethylene and the balance consisting of hydrogen and inevitable impurities is produced. First, a combustible gas production facility will be described with reference to FIG.
図1を参照して、本実施の形態においては、可燃性ガスはエチレンガスおよび水素ガスが所望の混合比で容器10に充填されることにより製造される。容器10は、可燃性ガスを保持する本体部11と、本体部11に設置された容器弁12とを備えた充填容器(ボンベ)である。容器10は、鋼(たとえば、炭素鋼、マンガン鋼、クロムモリブデン鋼など)などの鉄合金からなっている。その結果、容器10の内壁面は鉄合金からなっている。容器10には、配管系20を介して水素ガス貯蔵部41、エチレンガス貯蔵部42、減圧装置44、ガス放出部43、大気導入部45および圧力計51が接続されている。
With reference to FIG. 1, in this Embodiment, combustible gas is manufactured by filling the
より具体的に説明すると、容器10には配管21が接続されている。そして、配管21は水素ガス貯蔵部41に接続された配管22に接続されている。配管22には、水素ガス貯蔵部41に向けてガスが流れることを防止する逆止弁31が設置されている。また、配管22には、逆止弁31と水素ガス貯蔵部41との間に弁32が設置されている。
More specifically, a
配管21は、さらに配管23に接続されている。そして、配管23は、エチレンガス貯蔵部42に接続された配管24に接続されている。配管24には、エチレンガス貯蔵部42に向けてガスが流れることを防止する逆止弁31が設置されている。また、配管24には、逆止弁31とエチレンガス貯蔵部42との間に弁33が設置されている。
The
配管23は、さらに真空ポンプなどの減圧装置44に接続された配管25に接続されている。配管25には、弁35が設置されている。配管23は、さらに配管26に接続されている。そして、配管26は圧力計51に接続された配管28に接続されている。この圧力計51により、圧力計51と連通状態にある配管系20内の圧力を管理することができる。配管26は、さらに配管系20内のガスを外部に放出するガス放出部43に接続された配管27に接続されている。配管27には、弁34が設置されている。
The
また、配管21は、配管系20内に大気(空気)を導入する大気導入部45に接続された配管29に接続されている。配管29には、弁36が設置されている。大気導入部45を介して、配管系20を大気に連通させることができる。
The
次に、可燃性ガスの製造手順について図1および図2を参照して説明する。図2に示すように、本実施の形態における可燃性ガスの製造方法においては、まず工程(S10)として残留ガス放出工程が実施される。この工程(S10)では、図1を参照して、内壁面が鉄合金からなる容器10が準備され、弁32,33,34,35,36が閉じられた状態で容器10が配管21に接続されて、容器弁12が開けられる。このとき、容器10の本体部11内に所定圧力以上のガスが残留している場合、弁34が開けられて当該ガスがガス放出部43から放出される。本体部11内のガスの圧力は、圧力計51により把握することができる。
Next, the procedure for producing the combustible gas will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, in the method for producing a combustible gas in the present embodiment, a residual gas discharge step is first performed as a step (S10). In this step (S10), referring to FIG. 1, a
次に、工程(S20)として第1排気工程が実施される。この工程(S20)では、工程(S10)において開けられた弁34が閉じられたうえで弁35が開けられ、減圧装置44が運転されることにより本体部11内が減圧される。そして、本体部11内の圧力が所望の圧力まで低下したことが圧力計51により確認されたあと、弁35が閉じられ、減圧装置44の運転が停止される。
Next, a 1st exhaust process is implemented as process (S20). In this step (S20), the
次に、工程(S30)として酸素導入工程が実施される。この工程(S30)では、容器10内に酸素を含むガスが導入される。酸素を含むガスは、純酸素であってもよいし、酸素と他の気体との混合ガスであってもよい。本実施の形態では、工程(S30)において容器10内に空気が導入される。具体的には、弁36が開けられることにより、容器10の内部が配管21、配管29および大気導入部45を介して大気に連通する。その結果、工程(S20)において減圧された容器10内に空気が導入される。空気の導入は、圧力計51により本体部11内の圧力を把握しつつ、本体部11内の圧力が所望の圧力となった時点で弁36を閉じることにより完了させることができる。本実施の形態では、空気の導入は、本体部11内の圧力が大気圧となるまで継続し、その後、弁36を閉じることにより工程(S30)が完了する。
Next, an oxygen introduction step is performed as a step (S30). In this step (S30), a gas containing oxygen is introduced into the
次に、工程(S40)として第2排気工程が実施される。この工程(S40)では、弁35が開けられ、減圧装置44が運転されることにより本体部11内が減圧される。そして、本体部11内の圧力が所望の圧力まで低下したことが圧力計51により確認されたあと、弁35が閉じられ、減圧装置44の運転が停止される。
Next, a second exhaust process is performed as a process (S40). In this step (S40), the
次に、工程(S50)として混合ガス充填工程が実施される。この工程(S50)では、工程(S40)において減圧された容器10の本体部11にエチレンガスおよび水素ガスが充填される。具体的には、図1を参照して、エチレンガス充填時には弁33が開けられ、水素ガス充填時には弁32が開けられることにより、エチレンの割合が18体積%以上45体積%以下となるように、エチレンガス貯蔵部42および水素ガス貯蔵部41から、それぞれエチレンおよび水素が容器10の本体部11に充填される。
Next, a mixed gas filling step is performed as a step (S50). In this step (S50), the
次に、工程(S60)として容器取り外し工程が実施される。この工程(S60)では、工程(S50)においてエチレンガスおよび水素ガスが充填された容器10の容器弁12が閉じられ、配管系20から容器10が取り外される。以上の工程により、18体積%以上45体積%以下のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスが製造される。
Next, a container removal process is implemented as process (S60). In this step (S60), the
本実施の形態における可燃性ガスの製造方法では、内壁面が鉄合金からなる容器10に可燃性ガス(水素とエチレンとの混合ガス)が充填される工程(S50)の前に、工程(S30)が実施されることにより容器10内に酸素を含むガスが導入される。その結果、容器10の内壁面を構成する鉄合金の触媒としての機能を低下させ、充填されたエチレンのエタン化を抑制することができる。
In the method for producing a combustible gas in the present embodiment, a step (S30) is performed before the step (S50) in which the
鋼製の容器(ボンベ)内にエチレンと水素との混合ガスを充填することにより可燃性ガスを製造し、容器内におけるエチレンのエタン化の進行を経時的に確認する実験を行った。実験の手順は以下の通りである。 An experiment was conducted in which a combustible gas was produced by filling a steel container (cylinder) with a mixed gas of ethylene and hydrogen, and the progress of ethylene ethane formation in the container was confirmed over time. The experimental procedure is as follows.
まず、内容積47Lの鋼製の容器(ボンベ)を準備した。次に、準備した容器に、上記実施の形態と同様の手順で40体積%のエチレンを含有し、残部が水素および不可避的不純物からなる可燃性ガスを充填した。可燃性ガス充填時の容器内の圧力は、14.3MPaとした。そして、容器内のガスの組成を経時的に調査し、充填されたエチレンのうちエタン化した割合であるエタン化率を算出した。容器内のガスの組成は、ガスクロマトグラフィーにより測定した。容器は7本準備し、このうち3本については上記実施の形態と同様の手順において第2排気工程の排気時間を10分とした条件で可燃性ガスを充填し(実施例A〜C)、他の3本については上記実施の形態と同様の手順において第2排気工程の排気時間を15分とした条件で可燃性ガスを充填した(実施例D〜F)。また、残りの1本については、比較のため、上記実施の形態と同様の手順において酸素導入工程および第2排気工程を省略して可燃性ガスを充填した(比較例)。実験の結果を表1および図3に示す。 First, a steel container (cylinder) having an internal volume of 47 L was prepared. Next, the prepared container was filled with combustible gas containing 40% by volume of ethylene and the balance consisting of hydrogen and inevitable impurities in the same procedure as in the above embodiment. The pressure in the container at the time of filling the combustible gas was 14.3 MPa. Then, the composition of the gas in the container was investigated over time, and the ethaneization rate, which is the ratio of ethanelation in the filled ethylene, was calculated. The composition of the gas in the container was measured by gas chromatography. Seven containers were prepared, and three of them were filled with combustible gas under the same procedure as in the above embodiment under the condition that the exhaust time of the second exhaust process was 10 minutes (Examples A to C). The other three were filled with combustible gas under the same procedure as in the above embodiment under the condition that the exhaust time of the second exhaust process was 15 minutes (Examples DF). Further, for the purpose of comparison, the remaining one was filled with a combustible gas by omitting the oxygen introduction step and the second exhaust step in the same procedure as in the above embodiment (Comparative Example). The results of the experiment are shown in Table 1 and FIG.
表1には、実施例A〜Fおよび比較例について、経過時間に対応するエタン化率(%)が示されている。表1において、「−」は測定が行われなかったことを示している。
Table 1 shows the ethaneization rate (%) corresponding to the elapsed time for Examples A to F and Comparative Example. In Table 1, “-” indicates that measurement was not performed.
表1および図3を参照して、酸素導入工程を省略した比較例は、充填から20日経過した時点で9%を超えるエチレンがエタン化している。これに対し、本発明の実施例A〜Fは、エタン化が顕著に抑制されていることが分かる。具体的には、実施例のうち最もエタン化率が高い実施例Eでも、充填から30日経過後のエタン化率は0.2%程度となっている。以上の実験結果から、本発明の可燃性ガスの製造方法によれば、エチレンと水素とを含む可燃性ガスにおけるエチレンのエタン化を有効に抑制できることが確認される。また、実施例A〜Cと実施例D〜Fとの比較から、可燃性ガスの充填前の容器内に不純物レベルの酸素を残存させることにより、エタン化が一層抑制できる可能性があることが分かる。 With reference to Table 1 and FIG. 3, the comparative example which abbreviate | omitted the oxygen introduction | transduction process has ethane-ized more than 9% of ethylene when 20 days passed from filling. On the other hand, in Examples A to F of the present invention, it is understood that ethane formation is remarkably suppressed. Specifically, even in Example E having the highest ethane conversion rate among the Examples, the ethane conversion rate after 30 days from filling is about 0.2%. From the above experimental results, according to the method for producing a combustible gas of the present invention, it is confirmed that ethylene ethaneation in a combustible gas containing ethylene and hydrogen can be effectively suppressed. Further, from comparison between Examples A to C and Examples D to F, it may be possible to further suppress ethane formation by leaving oxygen at the impurity level in the container before filling with the combustible gas. I understand.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all respects and should not be construed as being restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明の可燃性ガスの製造方法は、エチレンと水素とを含む可燃性ガスの製造に有利に適用され得る。 The method for producing a combustible gas of the present invention can be advantageously applied to the production of a combustible gas containing ethylene and hydrogen.
10 容器、11 本体部、12 容器弁、20 配管系、21〜29 配管、31 逆止弁、32〜36 弁、41 水素ガス貯蔵部、42 エチレンガス貯蔵部、43 ガス放出部、44 減圧装置、45 大気導入部、51 圧力計。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
内壁面が鉄合金からなる容器を準備する工程と、
前記容器内に酸素を含むガスを導入する工程と、
酸素を含むガスが導入された前記容器内を減圧する工程と、
減圧された前記容器内にエチレンガスおよび水素ガスを充填する工程とを備える、可燃性ガスの製造方法。A method for producing a combustible gas containing ethylene and hydrogen,
A step of preparing a container whose inner wall surface is made of an iron alloy;
Introducing a gas containing oxygen into the container;
Depressurizing the inside of the container into which the gas containing oxygen is introduced;
And a step of filling the decompressed container with ethylene gas and hydrogen gas.
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JPS53118401A (en) * | 1977-03-24 | 1978-10-16 | Daido Oxygen | Inflammable gas for welding* cutting by fusion and heating metals |
JP2003129072A (en) * | 2001-10-18 | 2003-05-08 | I S Plan Kk | Combustion gas suitable for fusing or brazing |
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Patent Citations (3)
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