JP5545719B2 - Method and apparatus for treating gas mainly composed of methane - Google Patents
Method and apparatus for treating gas mainly composed of methane Download PDFInfo
- Publication number
- JP5545719B2 JP5545719B2 JP2010016523A JP2010016523A JP5545719B2 JP 5545719 B2 JP5545719 B2 JP 5545719B2 JP 2010016523 A JP2010016523 A JP 2010016523A JP 2010016523 A JP2010016523 A JP 2010016523A JP 5545719 B2 JP5545719 B2 JP 5545719B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- oxygen
- hydrogen
- methane
- treated
- 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.)
- Active
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 138
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 113
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 113
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 113
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 75
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 75
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 72
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 23
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 13
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 4
- HOKBIQDJCNTWST-UHFFFAOYSA-N phosphanylidenezinc;zinc Chemical compound [Zn].[Zn]=P.[Zn]=P HOKBIQDJCNTWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Description
本発明は、精製されたバイオガスや、精製されたバイオガスを含む天然ガスからなる都市ガスのように、メタンを主成分とすると共に微量の酸素を不純物として含有するガスから、酸素を除去するための処理方法および処理装置に関する。 The present invention removes oxygen from a gas containing methane as a main component and a small amount of oxygen as an impurity, such as purified biogas or city gas composed of natural gas containing purified biogas. The present invention relates to a processing method and a processing apparatus.
バイオガスは、有機性資源の嫌気性発酵などにより生成され、その組成は一般的にメタン約60モル%、炭酸ガス約40モル%、その他微量の酸素、窒素、硫化水素などであり、硫化水素などの有害な不純物の除去後にボイラーの熱源や発電機の燃料に利用されている。また、バイオガスを精製して炭酸ガス等を除去することでメタンを主成分とするガスとし、自動車用燃料として利用することが行われている。さらに、バイオガスの有効利用の観点から、精製されたバイオガスを主に天然ガスからなる都市ガスと混合させることが求められている。 Biogas is produced by anaerobic fermentation of organic resources, etc., and its composition is generally about 60 mol% methane, about 40 mol% carbon dioxide, and other trace amounts of oxygen, nitrogen, hydrogen sulfide, etc. After removal of harmful impurities, etc., it is used as boiler heat source and generator fuel. In addition, by purifying biogas and removing carbon dioxide and the like, it is used as a gas mainly composed of methane and used as a fuel for automobiles. Furthermore, from the viewpoint of effective use of biogas, it is required to mix purified biogas with city gas mainly composed of natural gas.
酸素は燃料電池における改質触媒の劣化を促進することから、家庭用燃料電池等の燃料として利用される都市ガスの酸素含有率は制限する必要がある。そのため、精製されたバイオガスを都市ガスと混合する場合、都市ガスの品質確保のためにバイオガスの酸素含有率を低減する必要がある。 Since oxygen promotes the deterioration of the reforming catalyst in the fuel cell, it is necessary to limit the oxygen content of city gas used as fuel for home fuel cells and the like. Therefore, when the purified biogas is mixed with city gas, it is necessary to reduce the oxygen content of the biogas in order to ensure the quality of city gas.
従来、バイオガスに含有される不純物は、高圧水吸収法により水中に溶解させたり、吸着剤に吸着させたり、分離膜により分離することで除去されていた。また、バイオガスの発生に用いられる硝化液中の溶存酸素を、そのバイオガス中の硫化水素と反応させて除去する処理方法が提案されている(特許文献1)。 Conventionally, impurities contained in biogas have been removed by dissolving in water by a high-pressure water absorption method, adsorbing to an adsorbent, or separating with a separation membrane. In addition, a treatment method has been proposed in which dissolved oxygen in a nitrification solution used for biogas generation is removed by reacting with hydrogen sulfide in the biogas (Patent Document 1).
酸素は高圧でも水への溶解度が小さいことから、高圧水吸収法ではメタンとの分離が原理的に困難である。また、吸着剤や分離膜を用いて酸素を分離する場合はメタンの回収率が低くなる。上記特許文献1に記載の処理は、バイオガスの発生のために用いられる有機物の酸化防止を目的とし、バイオガスの精製前に行われるものであるため、その処理後のバイオガスから炭酸ガス等を除去するために高圧水吸収法等による精製工程を行った場合、その精製工程で酸素が混入するおそれがある。すなわち従来においては、精製されたバイオガス等のメタンを主成分とするガスの酸素含有率を有効に低減する手段が存在しなかった。本発明は、このような従来技術の問題を解決できるメタンを主成分とするガスの処理方法および処理装置を提供することを目的とする。 Since oxygen has low solubility in water even at high pressure, separation from methane is difficult in principle by the high-pressure water absorption method. In addition, when oxygen is separated using an adsorbent or a separation membrane, the methane recovery rate is low. The treatment described in Patent Document 1 is intended to prevent oxidation of organic substances used for generating biogas, and is performed before biogas purification. From the biogas after the treatment, carbon dioxide, etc. When a purification process using a high-pressure water absorption method or the like is performed to remove water, oxygen may be mixed in the purification process. That is, conventionally, there has been no means for effectively reducing the oxygen content of a gas mainly composed of methane such as purified biogas. An object of this invention is to provide the processing method and processing apparatus of the gas which have methane as a main component which can solve the problem of such a prior art.
本発明は、メタンを主成分とすると共に酸素を不純物として含有する処理対象ガスに水素を添加し、しかる後に、前記処理対象ガスにおける酸素と添加された水素とを触媒を用いて反応させることで、前記処理対象ガスの酸素含有率を低減するメタンを主成分とするガスの処理方法において、直列に接続された複数の反応器の一部内で酸素と水素を反応させて処理対象ガスの温度を約380℃以上とし、残りの反応器内で酸素とメタンを反応させることを特徴とする。
本発明は以下の知見に基づくものである。
通常、メタンなどの可燃性ガスを主成分とするガスは燃焼用途に用いられることから、酸素が混入していても何ら問題がない。そのため従来は、メタンを主成分とするガスにおける酸素は何ら考慮されず、酸素含有率の低減を試みた技術も存在しなかった。また、仮に酸素含有率の低減を試みたとしても、メタンは可燃性ガスであるから、通常は酸素とメタンとを触媒を用いて反応させることを考える。
しかし、メタンと酸素の触媒を用いた反応は約380℃以上でないと十分に起こらないため、ガスを加熱するのに多大なエネルギーが必要となる。
これに対し本発明によれば、一部の反応器内でメタンを主成分とする処理対象ガスに含有される酸素と添加された水素とを触媒を用いて反応させ、残りの反応器内で酸素とメタンを反応させることで酸素含有率を低減できる。酸素と水素との触媒を用いた反応は常温でも開始できることから、酸素をメタンと反応させる場合に比べてガス加熱のためのエネルギーを低減できる。しかも、処理対象ガスに添加された水素は多少残留しても燃焼用途において問題となることはない。
前記処理対象ガスは、高圧水吸収により不純物を除去されたバイオガスを含むのが好ましい。これにより、高圧水吸収により不純物を除去されたバイオガスや、そのバイオガスと混合された都市ガス等における酸素含有率を本発明により低減することができる。
This onset Ming, adding hydrogen to oxygen in the untreated gas containing as an impurity with the main component methane, thereafter, the hydrogen added to the oxygen in the untreated gas to react with the catalyst In the gas processing method mainly comprising methane for reducing the oxygen content of the gas to be processed, the temperature of the gas to be processed is obtained by reacting oxygen and hydrogen in some of a plurality of reactors connected in series. Is about 380 ° C. or higher, and oxygen and methane are reacted in the remaining reactor .
The present invention is based on the following findings.
Usually, a gas containing a combustible gas such as methane as a main component is used for combustion applications, so there is no problem even if oxygen is mixed therein. For this reason, conventionally, oxygen in a gas containing methane as a main component has not been considered at all, and there has been no technique for trying to reduce the oxygen content. Even if an attempt is made to reduce the oxygen content, since methane is a combustible gas, it is usually considered to react oxygen and methane using a catalyst.
However, since the reaction using a catalyst of methane and oxygen does not occur sufficiently unless the temperature is about 380 ° C. or higher, a large amount of energy is required to heat the gas.
On the other hand, according to the present invention, oxygen contained in the gas to be treated mainly composed of methane and added hydrogen are reacted in a part of the reactors using a catalyst, and in the remaining reactors. reacting the oxygen and methane can reduce the oxygen content in Rukoto. Since the reaction using the catalyst of oxygen and hydrogen can be started even at room temperature, energy for gas heating can be reduced as compared with the case where oxygen is reacted with methane. Moreover, even if some hydrogen added to the gas to be treated remains, there is no problem in combustion applications.
The treatment target gas preferably contains biogas from which impurities have been removed by high-pressure water absorption. Thereby, the oxygen content rate in the biogas from which impurities are removed by high-pressure water absorption, the city gas mixed with the biogas, or the like can be reduced by the present invention.
本発明装置は、メタンを主成分とすると共に酸素を不純物として含有するガスを処理する装置であって、前記処理対象ガスが導入される反応器と、前記反応器に導入される前記処理対象ガスに水素を導く水素添加用流路とを備え、前記反応器内で前記処理対象ガスにおける酸素を添加された水素と反応させるための触媒が、前記反応器に充填され、前記反応器内で前記処理対象ガスにおける酸素と添加された水素とが触媒を用いて反応することで、前記処理対象ガスの酸素含有率が低減される装置において、前記反応器が複数とされると共に直列に接続され、一部の反応器内で酸素と水素が反応されて処理対象ガスの温度が約380℃以上とされ、残りの反応器内で酸素とメタンが反応されることを特徴とする。
本発明装置によれば本発明方法を実施できる。
The apparatus of the present invention is an apparatus for processing a gas containing methane as a main component and oxygen as an impurity, the reactor into which the processing target gas is introduced, and the processing target gas introduced into the reactor A hydrogen addition flow path for introducing hydrogen into the reactor, and a catalyst for reacting with the hydrogen to which oxygen in the gas to be treated is added in the reactor is filled in the reactor, In the apparatus in which the oxygen content of the gas to be processed is reduced by the reaction between oxygen in the gas to be processed and the added hydrogen using a catalyst, the reactors are plural and connected in series. Oxygen and hydrogen are reacted in some of the reactors so that the temperature of the gas to be treated is about 380 ° C. or higher, and oxygen and methane are reacted in the remaining reactors .
According to the apparatus of the present invention, the method of the present invention can be carried out.
前記処理対象ガスへの水素の添加量を、その添加後の前記処理対象ガスにおける水素モル濃度が酸素モル濃度の2. 2倍以上となるように設定するのが好ましい。
水素添加後の処理対象ガスにおける水素モル濃度を酸素モル濃度の2. 2倍以上にすることで、添加水素と含有する全ての酸素との反応を図ることができる。なお、水素モル濃度が酸素モル濃度の10倍を超えると、過剰な水素により処理対象ガスの単位体積あたりの熱量が下がり過ぎるため、水素添加後の処理対象ガスにおける水素モル濃度を酸素モル濃度の10倍以下にするのが好ましい。また、処理対象ガスの酸素含有率が0.01モル%未満である場合、燃料電池の改質触媒等に対する酸素の影響は小さくなることから酸素含有率を低減しなくてもよい。酸素含有率が2モル%を超える場合、その2モル%分の酸素が水素と反応することにより処理対象ガスの温度が400℃程度になり、酸素とメタンとが反応を開始する。そのため、酸素含有率が2モル%を超える場合は含有する全ての酸素を添加水素と反応させる必要はない。よって、水素添加後の処理対象ガスにおける水素モル濃度を酸素モル濃度の2. 2倍以上にするのは、処理対象ガスにおける低減前の酸素含有率が0.01モル%以上で2モル%以下の場合であるのが好ましい。
It is preferable to set the amount of hydrogen added to the gas to be treated so that the hydrogen molar concentration in the gas to be treated after the addition is 2.2 times or more the oxygen molar concentration.
By setting the hydrogen molar concentration in the gas to be treated after hydrogen addition to at least 2.2 times the oxygen molar concentration, the reaction between the added hydrogen and all the oxygen contained can be achieved. If the hydrogen molar concentration exceeds 10 times the oxygen molar concentration, the amount of heat per unit volume of the gas to be treated is excessively lowered due to excess hydrogen, so the hydrogen molar concentration in the gas to be treated after hydrogen addition is reduced to the oxygen molar concentration. It is preferable to make it 10 times or less. Further, when the oxygen content of the gas to be treated is less than 0.01 mol%, the influence of oxygen on the reforming catalyst or the like of the fuel cell is reduced, so that the oxygen content need not be reduced. When the oxygen content exceeds 2 mol%, the 2 mol% of oxygen reacts with hydrogen, so that the temperature of the gas to be treated reaches about 400 ° C., and oxygen and methane start to react. Therefore, when the oxygen content exceeds 2 mol%, it is not necessary to react all the oxygen contained with the added hydrogen. Therefore, the hydrogen molar concentration in the gas to be treated after hydrogen addition is set to 2.2 times or more of the oxygen molar concentration because the oxygen content before reduction in the gas to be treated is 0.01 mol% or more and 2 mol% or less. It is preferable that
前記処理対象ガスにおける低減前の酸素含有率が2モル%を超える場合、前記処理対象ガスへの水素の添加量を、その添加後の前記処理対象ガスにおける水素モル濃度がその2モル%分の酸素のモル濃度の少なくとも2倍となるように設定するのが好ましく、これにより、その2モル%を超える分の酸素をメタンと反応させることができる。すなわち、添加水素を含有酸素の一部と反応させることで、処理対象ガスの温度を400℃程度に上昇させ、残りの酸素と処理対象ガスにおけるメタンとを触媒を用いて反応させ、酸素含有率を低減できる。この場合の水素添加量は、処理対象ガスの温度を酸素とメタンとの反応に必要な温度まで上昇させることができれば十分なので、その添加後の処理対象ガスにおける水素モル濃度がその2モル%分の酸素のモル濃度の2倍となるのがより好ましい。 When the oxygen content before reduction in the processing target gas exceeds 2 mol%, the amount of hydrogen added to the processing target gas is set to 2 mol% of the hydrogen molar concentration in the processing target gas after the addition. It is preferable to set it to be at least twice the molar concentration of oxygen, whereby oxygen exceeding 2 mol% can be reacted with methane. That is, by reacting the added hydrogen with a part of the oxygen contained, the temperature of the gas to be treated is raised to about 400 ° C., and the remaining oxygen and methane in the gas to be treated are reacted using a catalyst, and the oxygen content rate Can be reduced. In this case, the amount of hydrogen added is sufficient if the temperature of the gas to be treated can be raised to a temperature necessary for the reaction between oxygen and methane, so that the hydrogen molar concentration in the gas to be treated after the addition is 2 mol%. More preferably, it is twice the molar concentration of oxygen.
前記処理対象ガスが10モルppmを超える一酸化炭素を含有する場合、前記処理対象ガスを150℃以上に予熱した後に酸素と水素を反応させるのが好ましい。
これにより、一酸化炭素が触媒機能を阻害するのを防止して酸素を水素と反応させることができる。
When the processing target gas contains carbon monoxide exceeding 10 mol ppm, it is preferable to react oxygen and hydrogen after preheating the processing target gas to 150 ° C. or higher.
Thereby, it is possible to prevent carbon monoxide from inhibiting the catalytic function and allow oxygen to react with hydrogen.
本発明によれば、メタンを主成分とするガスに含まれる酸素の含有率を低減し、例えば精製されたバイオガスと混合される都市ガスの品質低下を防止できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the content rate of the oxygen contained in the gas which has methane as a main component can be reduced, for example, the quality deterioration of the city gas mixed with the refined biogas can be prevented.
図1に示すガス処理装置αは、加熱器1、反応器2、水素添加用流路3、および冷却器4を備え、ガス供給源5から供給されるガスを処理する。ガス供給源5から供給されるガスは、例えば高圧水吸収により精製されることで不純物を除去されたバイオガス、その精製されたバイオガスを含む天然ガスからなる都市ガス等の、メタンを主成分とすると共に酸素を不純物として含有するガスである。一般的に自動車用または都市ガス用として、バイオガスを利用する場合、メタン濃度は、95モル%以上が望ましい。自動車用として利用する場合は、圧縮して使用するため、主たるバイオガスの不純物である炭酸ガスが圧縮されて液化するのを避けなければならないことから、95モル%以上が求められる。また、都市ガス用として利用する場合は、濃度が低いとカロリーが低くなるため同様に95モル%以上が求められる。
A gas processing apparatus α shown in FIG. 1 includes a heater 1, a
加熱器1は、ガス供給源5から供給される処理対象ガスを予熱し、処理対象ガスの水分飽和度を低下させる。高圧水吸収法で精製されたバイオガスのような水分飽和状態の処理対象ガスが反応器2に導入されると、反応器2に充填される触媒の表面が水蒸気で覆われて触媒活性が低下することから、水分飽和度を低下させることで触媒活性の低下を防止できる。そのため、加熱器1による処理対象ガスの加熱温度は60℃程度とされる。ガス供給源5から供給される処理対象ガスの組成を予め測定し、処理対象ガスにおける一酸化炭素の含有率が10モルppmを超える場合、加熱器1による処理対象ガスの加熱温度を150℃以上とするのが好ましい。これにより処理対象ガスの水分飽和度を低下させるだけでなく、反応器2において一酸化炭素が触媒機能を阻害するのを防止できる。
The heater 1 preheats the processing target gas supplied from the
反応器2に、加熱器1により加熱された処理対象ガスが導入される。加熱器1と反応器2を接続する配管6に接続される配管により水素添加用流路3が構成され、水素供給源7から供給される水素を処理対象ガスと混合させる。これにより、反応器2に導入される処理対象ガスに水素が添加される。
The gas to be treated heated by the heater 1 is introduced into the
反応器2内で処理対象ガスにおける酸素を添加された水素と反応させるための触媒が、反応器2に充填されている。触媒は酸素と水素の反応を進行させるものであればよく、例えば白金を代表とする貴金属または酸化クロム(Cr2 O3 )などの金属酸化物をアルミナ等に担持したものを用いるのが好ましい。さらに、本実施形態ではガス分散用のアルミナボールが反応器2に充填される。反応器2内で処理対象ガスにおける酸素と添加された水素とが触媒を用いて反応して水が生成されることで、処理対象ガスの酸素含有率が低減される。酸素含有率を低減された処理対象ガスは冷却器4により冷却された後に使用される。
A catalyst for reacting with oxygen to which oxygen in the gas to be treated is added in the
処理対象ガスへの水素の添加量は、ガス供給源5から供給される処理対象ガスの組成を予め測定し、処理対象ガスにおける低減前の酸素含有率に応じて定められるのが好ましい。すなわち、ガス供給源5から供給される処理対象ガスの低減前の酸素含有率が2モル%以下である場合、処理対象ガスへの水素の添加量を、その添加後の処理対象ガスにおける水素モル濃度が酸素モル濃度の2. 2倍〜10倍となるように設定するのが好ましい。なお、酸素含有率が0.01モル%未満の処理対象ガスは、酸素が燃料電池の改質用触媒等に与える影響が小さいことから処理装置αにより処理しなくてもよい。また、その低減前の酸素含有率が2モル%を超える場合、処理対象ガスへの水素の添加量を、その添加後の処理対象ガスにおける水素モル濃度がその2モル%分の酸素のモル濃度の2倍となるように設定するのが好ましく、これにより、その2モル%を超える分の酸素をメタンと反応させて水と二酸化炭素を生成できる。水素添加量の設定は、求めた酸素含有率に応じて、処理対象ガスの流量を流量制御バルブ11により調節すると共に水素流量を流量制御バルブ12により調節することで行うことができる。
The amount of hydrogen added to the gas to be processed is preferably determined in accordance with the oxygen content before reduction in the gas to be processed by measuring the composition of the gas to be processed supplied from the
上記ガス処理装置αによれば、メタンを主成分とすると共に酸素を不純物として含有する処理対象ガスに水素を添加し、しかる後に、処理対象ガスにおける酸素と添加された水素とを触媒を用いて反応させることで、処理対象ガスの酸素含有率を低減することができる。その酸素と水素との触媒を用いた反応は常温でも開始できることから、酸素をメタンと反応させるのに比べてガス加熱のためのエネルギーを低減でき、しかも、処理対象ガスに添加された水素は多少残留しても燃焼用途において問題となることはない。その水素の添加後の処理対象ガスにおける水素モル濃度を酸素モル濃度の2. 2倍以上にすることで、添加水素と含有する全ての酸素との反応を図ることができる。また、処理対象ガスにおける低減前の酸素含有率が2モル%を超える場合、処理対象ガスへの水素の添加量を、その添加後の処理対象ガスにおける水素モル濃度がその2モル%分の酸素のモル濃度の2倍となるように設定し、その2モル%を超える分の酸素をメタンと反応させることで、添加水素を含有酸素の一部と反応させ、残りの酸素と処理対象ガスにおけるメタンとを触媒を用いて反応させ、酸素含有率を低減できる。 According to the gas processing apparatus α, hydrogen is added to a gas to be processed containing methane as a main component and oxygen as an impurity, and then oxygen in the gas to be processed and the added hydrogen are used using a catalyst. By making it react, the oxygen content rate of process target gas can be reduced. Since the reaction of oxygen and hydrogen using a catalyst can be started even at room temperature, the energy for gas heating can be reduced compared to the reaction of oxygen with methane, and more or less hydrogen is added to the gas to be treated. Even if it remains, there is no problem in combustion applications. By setting the hydrogen molar concentration in the gas to be treated after the addition of hydrogen to at least 2.2 times the oxygen molar concentration, the reaction between the added hydrogen and all the oxygen contained can be achieved. Moreover, when the oxygen content rate before reduction in the gas to be processed exceeds 2 mol%, the amount of hydrogen added to the gas to be processed is set to the oxygen corresponding to 2 mol% of the hydrogen molar concentration in the gas to be processed after the addition. It is set to be twice the molar concentration of oxygen, and the oxygen exceeding 2 mol% is reacted with methane, whereby the added hydrogen is reacted with a part of the oxygen contained therein, and the remaining oxygen and the gas to be treated Reaction with methane using a catalyst can reduce the oxygen content.
ガス処理装置αに高圧水吸収法で精製された水分飽和のバイオガスを処理対象ガスとして導入した。
処理対象ガスの組成は、メタン95モル%、窒素2.5モル%、酸素2. 2モル%、炭酸ガス0. 3モル%であり、流量は標準状態で40m3 /Hにした。
処理対象ガスは加熱器1により60℃に加熱し、水素添加用流路3を介して供給される水素と混合させた。水素の流量は標準状態で1. 6m3 /Hにした。
反応器2は、呼び口径150A、高さ800mmの管状とした。反応器2の入口から100mmの部分までガス分散用アルミナボールを充填し、残りの部分にアルミナに担持した白金触媒を充填した。
反応器2から流出した処理対象ガスを冷却器4により冷却して水分飽和状態とし、組成を測定したところ、メタン97モル%、窒素2.6モル%、炭酸ガス0. 4モル%であった。
A water-saturated biogas purified by the high-pressure water absorption method was introduced into the gas treatment apparatus α as a gas to be treated.
The composition of the gas to be treated was 95 mol% methane, 2.5 mol% nitrogen, 2.2 mol% oxygen, 0.3 mol% carbon dioxide, and the flow rate was 40 m 3 / H in the standard state.
The gas to be treated was heated to 60 ° C. by the heater 1 and mixed with hydrogen supplied through the
The
The gas to be treated that flowed out of the
本発明においては、処理対象ガスへの水素の添加量は酸素を低減できればよく、その添加後の前記処理対象ガスにおける水素モル濃度は酸素モル濃度の2. 2倍以上に限定されず、2. 2倍未満でもよい。また、処理対象ガスの酸素含有率が2モル%を超える場合に、処理対象ガスへの水素の添加量が、その2モル%分の酸素のモル濃度の2倍を超えてもよい。
本発明の実施形態は、以上の記載では反応器を単一としていたのを、複数の反応器を直列に接続し、一部の反応器内で酸素と水素を反応させて処理対象ガスの温度を約380℃以上とし、残りの反応器内で酸素とメタンを反応させるものである。
In the present invention , the amount of hydrogen added to the gas to be processed is not limited as long as oxygen can be reduced, and the hydrogen molar concentration in the gas to be processed after the addition is not limited to 2.2 times or more of the oxygen molar concentration. It may be less than twice. Moreover, when the oxygen content rate of process target gas exceeds 2 mol%, the addition amount of hydrogen to process target gas may exceed 2 times the molar concentration of the oxygen for 2 mol%.
Embodiments of the present invention, the had as a single or more reactors in described, a plurality of reactors connected in series, a part of the reactor with oxygen and untreated gas by reacting hydrogen the temperature was about 380 ° C. or more, shall be reacted with oxygen and methane in the remaining reactor.
α…ガス処理装置、2…反応器、3…水素添加用流路 α ... gas treatment device, 2 ... reactor, 3 ... channel for hydrogen addition
Claims (5)
しかる後に、前記処理対象ガスにおける酸素と添加された水素とを触媒を用いて反応させることで、前記処理対象ガスの酸素含有率を低減するメタンを主成分とするガスの処理方法において、
直列に接続された複数の反応器の一部内で酸素と水素を反応させて処理対象ガスの温度を約380℃以上とし、残りの反応器内で酸素とメタンを反応させることを特徴とするメタンを主成分とするガスの処理方法。 Add hydrogen to the gas to be treated containing methane as the main component and oxygen as impurities,
Thereafter, the a hydrogen added with oxygen in the untreated gas to react with the catalyst, in the processing method of the gas to reduce to main component Rume Tan oxygen content of the processed gas,
Methane characterized in that oxygen and hydrogen are reacted in a part of a plurality of reactors connected in series so that the temperature of the gas to be treated is about 380 ° C. or higher, and oxygen and methane are reacted in the remaining reactors. A method for treating a gas containing as a main component .
前記処理対象ガスが導入される反応器と、
前記反応器に導入される前記処理対象ガスに水素を導く水素添加用流路とを備え、
前記反応器内で前記処理対象ガスにおける酸素を添加された水素と反応させるための触媒が、前記反応器に充填され、
前記反応器内で前記処理対象ガスにおける酸素と添加された水素とが触媒を用いて反応することで、前記処理対象ガスの酸素含有率が低減される装置において、
前記反応器が複数とされると共に直列に接続され、
一部の反応器内で酸素と水素が反応されて処理対象ガスの温度が約380℃以上とされ、残りの反応器内で酸素とメタンが反応されることを特徴とするメタンを主成分とするガスの処理装置。 An apparatus for processing a gas containing methane as a main component and oxygen as an impurity,
A reactor into which the gas to be treated is introduced;
A hydrogen addition flow path for introducing hydrogen to the gas to be treated introduced into the reactor,
A catalyst for reacting with hydrogen added with oxygen in the gas to be treated in the reactor is filled in the reactor,
In the apparatus in which oxygen in the gas to be processed and added hydrogen react in the reactor using a catalyst, so that the oxygen content of the gas to be processed is reduced .
A plurality of the reactors and connected in series;
Oxygen and hydrogen are reacted in some reactors, the temperature of the gas to be treated is about 380 ° C. or higher, and oxygen and methane are reacted in the remaining reactors. Gas processing equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010016523A JP5545719B2 (en) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | Method and apparatus for treating gas mainly composed of methane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010016523A JP5545719B2 (en) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | Method and apparatus for treating gas mainly composed of methane |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011153245A JP2011153245A (en) | 2011-08-11 |
JP5545719B2 true JP5545719B2 (en) | 2014-07-09 |
Family
ID=44539439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010016523A Active JP5545719B2 (en) | 2010-01-28 | 2010-01-28 | Method and apparatus for treating gas mainly composed of methane |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5545719B2 (en) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012207145A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | Method for treating gas essentially composed of methane |
JP2013095727A (en) * | 2011-11-03 | 2013-05-20 | Toho Gas Co Ltd | Methane concentration method and methane concentration device of biogas |
JP4934231B1 (en) * | 2011-11-17 | 2012-05-16 | 株式会社神鋼環境ソリューション | Life prediction method and system for predicting catalyst life in purified gas deoxygenator |
JP4934230B1 (en) * | 2011-11-17 | 2012-05-16 | 株式会社神鋼環境ソリューション | City gas manufacturing method and apparatus |
JP5181072B1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-04-10 | 株式会社神鋼環境ソリューション | Biogas deoxygenation method and apparatus |
CN102732349A (en) * | 2012-07-19 | 2012-10-17 | 中科合成油工程有限公司 | Method for producing liquefied natural gas |
CN102839028B (en) * | 2012-09-18 | 2014-03-19 | 新地能源工程技术有限公司 | Energy-saving method of deoxidizing coalbed methane |
CN104119973A (en) * | 2014-08-13 | 2014-10-29 | 新地能源工程技术有限公司 | Method for preparing natural gas from coal-bed gas |
CN104629842B (en) * | 2015-01-26 | 2017-03-15 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | A kind of method of deoxidation of low concentration coalbed methane containing oxygen and equipment |
WO2018149709A1 (en) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | Haldor Topsøe A/S | A method for the removal of oxygen from an industrial gas |
WO2018149710A1 (en) * | 2017-02-16 | 2018-08-23 | Haldor Topsøe A/S | A method for the removal of oxygen from an industrial gas feed |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0605232D0 (en) * | 2006-03-16 | 2006-04-26 | Johnson Matthey Plc | Oxygen removal |
CN101878285B (en) * | 2007-07-25 | 2015-05-06 | 大阪瓦斯株式会社 | System for processing combustible gas and method for processing combustible gas |
JP4909371B2 (en) * | 2009-03-31 | 2012-04-04 | 株式会社神鋼環境ソリューション | Digestion gas deoxygenation method and apparatus |
-
2010
- 2010-01-28 JP JP2010016523A patent/JP5545719B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011153245A (en) | 2011-08-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5545719B2 (en) | Method and apparatus for treating gas mainly composed of methane | |
JP7319965B2 (en) | Autothermal ammonia decomposition method | |
JP7096317B2 (en) | Reformer containing CO2 film | |
EP3978434A1 (en) | Gas production device, gas production system, iron production system, chemical product production system, and gas production method | |
JP2006522588A (en) | Self-contained streamline methane and / or high purity hydrogen generation system | |
JP2006169095A (en) | Method for immobilizing co2 using microwave | |
CA3032787C (en) | Method and device for biogas upgrading and hydrogen production from anaerobic fermentation of biological material | |
JP5551181B2 (en) | Utilization of a degassing gas mixture from a degasser associated with a syngas production unit and plant for its implementation | |
JP2003267725A (en) | Method of manufacturing ammonia, its apparatus and flue gas denitrification using the manufactured ammonia | |
EA032789B1 (en) | Method for methanol synthesis | |
CN105396460B (en) | High-efficiency combined removal of N2O and NOxMethod (2) | |
EP2025642A1 (en) | Method for treatment of drain in hydrogen production and hydrogen production system | |
CN103834760B (en) | A kind of method and device utilizing coal mine gas preparing synthetic gas production reduced iron | |
US20100176346A1 (en) | Process and system for conducting isothermal low-temperature shift reaction using a compact boiler | |
US8029750B2 (en) | Process and device for removal of exhaust gases | |
JP2011230056A (en) | Hybrid absorption liquid, gas separation and refining method, and apparatus for the same | |
JP5148164B2 (en) | Liquid fuel processing apparatus and fuel cell power generation system | |
JP2016108382A (en) | Biogas production system | |
JP2010037229A (en) | Method for synthesizing methanol from carbon dioxide | |
JP2012207145A (en) | Method for treating gas essentially composed of methane | |
JP2009263199A (en) | Carbon monoxide gas generation apparatus and method | |
US20170066649A1 (en) | Co shift conversion device and shift conversion method | |
JP4453337B2 (en) | Biogas fuel cell power generation device and biogas hydrogen production device | |
CN205328966U (en) | Methane recycling device | |
JP2005170707A (en) | Hydrogen production system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121204 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140205 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140212 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140414 |
|
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: 20140507 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140508 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5545719 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |