JPH07197053A - 都市ガスの製造方法 - Google Patents
都市ガスの製造方法Info
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- JPH07197053A JPH07197053A JP34906993A JP34906993A JPH07197053A JP H07197053 A JPH07197053 A JP H07197053A JP 34906993 A JP34906993 A JP 34906993A JP 34906993 A JP34906993 A JP 34906993A JP H07197053 A JPH07197053 A JP H07197053A
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Abstract
を有し、しかも水素濃度の高いガスと、燃料ガスとして
望ましい比較的メタン濃度の高いガスをそれぞれ透過ガ
スとして得ることができる高カロリーの13A規格の都
市ガスの製造方法を提供すること 【構成】水添脱硫した石油系炭化水素を低温水蒸気改質
して得られるメタン、炭酸ガス、水素等からなる改質ガ
スを膜分離装置で処理して、非透過側にメタンを主成分
とする混合ガスを得て、この混合ガスにLPGを添加し
熱量調整して都市ガスを製造する方法において、膜分離
装置を第1段装置と第2段装置に直列に分割するととも
に、第1段装置の透過側圧力を第2段装置の透過側圧力
より高くして、第1段階の透過側に得られる比較的水素
に富んだガスを前記水添脱硫工程用のリサイクルガスと
して用い、第2段装置の透過側に得られる比較的メタン
に富んだガスを前記低温水蒸気改質工程用の燃料ガスと
して用いることを特徴とする都市ガスの製造方法
Description
関し、さらに詳しくは膜分離装置を用いて高カロリーの
都市ガスを製造する方法に関する。
り、クリーンエネルギーであり、且つ長期に安定した価
格で輸入できる液化天然ガス(LNG)に転換中であ
る。すでに大都市では、大半で液化天然ガスに転換を終
えており、今後は地方の中小都市でも転換が計画されて
いる。
基地よりLNGをローリーで輸送し保冷タンクに受け入
れて、都市ガスの原料ガスとしている。液化天然ガスを
都市ガスとして供給する方法は、大都市でも中小都市で
も基本的には同じであり、空温式又は海水加熱式等の気
化器でガス化したのちに、LPG(プロパン)で発熱量
11,000Kcal/Nm3 に増熱調整して高カロリーガスとして
供給している。
の輸送が困難な地域では、代替天然ガス(略して、SN
Gと呼ばれる)を製造して供給する方法が計画されてい
る。この方法はLPG等の石油系炭化水素を原料にして
低温水蒸気改質して得られるメタン,水素,炭酸ガス等
からなる、いわゆる改質ガスを得たのち、炭酸ガスを除
去し、都市ガス事業法で定められている天然ガス相当の
ハイカロリーの規格ガス(以下、13Aガスという)を
製造し、供給するものである。
緊急用もしくはピークロード対策用として、代替天然ガ
スの製造装置は設置されている。しかしながら、この大
都市向けの大容量装置にあっては、改質ガス中の炭酸ガ
スを除去するのに、ベンフィールド法のような熱炭酸カ
リ水溶液を吸収液として用いる溶液循環法を採用してお
り、このため炭酸ガスを1%以下まで除去して比重の軽
いガスを得ることができる反面、設備構成が複雑であ
り、設備費が高く、運転管理に多くの労力を要し、地方
の中小都市の都市ガス工場用としては適していないとい
う問題がある。
して、先に特開平5−25482号で、中小都市の都市
ガス工場向けに好適な方法を提案した。この方法の特徴
は、低温水蒸気改質ガスから炭酸ガスを除去する手段と
して、最近技術進歩の著しい有機系高分子中空糸膜より
なる膜分離装置を利用した点にある。
に運転管理も容易であり、中小都市の都市ガス工場でも
充分に運転管理ができる装置である。そしてこの膜分離
装置により、低温改質ガスを処理して炭酸ガスを選択的
に透過ガス側に透過し、非透過ガス側にメタン濃度が9
0%前後のガスを得て、これにLPGを添加して熱量調
整して13A規格ガスを製造する。
質ガス中の水素の大半が透過するので、透過ガス中の水
素濃度は30%近くに達する。従ってこの特性を生かし
て、原料炭化水素の水添脱硫用のリサイクルガスとして
活用している。
号で提案した方法を検討した結果、次のような問題があ
ることが分かった。すなわち第一には、非透過ガス側の
ガスの性状を13A規格に合致させるには、残存炭酸ガ
ス濃度を必要濃度(例えば5%前後)まで少なくする必
要があり、これを少ない膜面積の膜分離装置で分離する
ため、透過差圧の関係から透過ガス側を大気圧近くまで
下げて処理している。このため、透過ガスを水添脱硫用
のリサイクルガスとして用いるには、圧縮機で昇圧する
(例えば10気圧以上)必要があるが、吐出圧/吸込圧
の圧力比が高くなり、圧縮機の段数が多くなるととも
に、その動力費が嵩むという問題がある。
ガス側の残存炭酸ガス濃度と、透過膜の炭酸ガスに対す
る選択能によって左右されるが、さらには透過ガス側に
は炭酸ガスと水素以外にも1次側のメタン分圧が高いた
め相当のメタン分が透過し、これによっても影響を受け
る。そして透過ガスの量は、通常は必要なリサイクルガ
スの量を上回るため、残りの余剰分は水蒸気改質工程の
燃料ガスとして利用される。
イクルガス及び燃料ガスとして有効に利用されるが、前
者の目的にはできるだけ圧力が高く、且つ水素濃度が高
いことが望ましく、後者の目的には発熱量の関係から、
できるだけメタン濃度が高いことが望ましいという問題
がある。
技術の問題点を背景にしてなされたものであって、本出
願人が先に特開平5−25482号で提案した方法をさ
らに改良して、水添脱硫用リサイクルガスとして好適
な、圧力を有し、しかも水素濃度の高いガスと、燃料ガ
スとして望ましい比較的メタン濃度の高いガスをそれぞ
れ透過ガスとして得ることができる高カロリーの13A
規格の都市ガスの製造方法を提供することを課題とす
る。
の請求項1の要旨とするところは、水添脱硫した石油系
炭化水素を低温水蒸気改質して得られるメタン、炭酸ガ
ス、水素等からなる改質ガスを膜分離装置で処理して、
非透過側にメタンを主成分とする混合ガスを得て、この
混合ガスにLPGを添加し熱量調整して都市ガスを製造
する方法において、膜分離装置を第1段装置と第2段装
置に直列に分割するとともに、第1段装置の透過側圧力
を第2段装置の透過側圧力より高くして、第1段装置の
透過側に得られる比較的水素に富んだガスを前記水添脱
硫工程用のリサイクルガスとして用い、第2段装置の透
過側に得られる比較的メタンに富んだガスを前記低温水
蒸気改質工程用の燃料ガスとして用いることを特徴とす
る都市ガスの製造方法にある。
膜分離装置は一段の膜装置からなっているが、本発明で
はこれを直列に第1段と第2段に分割して、低温改質ガ
スを最初に第1段装置で処理する。この際、第1段装置
の透過側の圧力を大気圧より高い圧力、例えば3〜5気
圧程度に慣用の圧力制御手段で制御する。こうすること
により透過差圧が少なくなるため、透過性の高い水素と
炭酸ガスは比較的多く透過側に移動するが、メタン分の
透過は抑制される。この結果、比較的水素に富んだしか
も圧力を有するリサイクルガスを得ることができる。
第2段装置に導入され膜分離される。この際、透過ガス
側の圧力は大気圧程度まで下げられているので透過差圧
は充分あり、非透過ガス側の残存炭酸ガス濃度は容易に
所要濃度迄下げられる。しかし一次側のメタンの分圧が
高いため、透過側のメタン濃度は第1段装置より高くな
るが、透過ガスは燃料ガスとして用いられるため発熱量
が高くなり、むしろ好ましいことである。
が少なく、メタン濃度が高いガスはLPGで熱量調整
後、高位発熱量カロリー;11,000或いは12,000Kcal/Nm
3 の高カロリー13A規格ガスとして供給される。
2段に分割し、しかも第1段の透過側圧力を大気圧より
若干高くすることにより、圧力を有ししかも水素濃度の
高い水添脱硫用リサイクルガスとして好適なガスを得る
ことができるとともに、第2段の透過側には比較的メタ
ン含有濃度の高い透過ガスを得ることができるので、水
蒸気改質工程の燃料ガスとして有効に利用することがで
きる。
て説明する。図1は本発明の一実施例の構成を示す系統
図である。図において、原料のLPGは後記するリサイ
クルガスとともに図示はされない熱交換器で水添脱硫に
好適な温度350℃前後に予熱されて、原料中の有機硫
黄化合物は脱硫塔内のコバルト−モリブデン系の水添触
媒上でリサイクルガス中の水素と反応して硫化水素にな
り、後段の酸化亜鉛触媒により吸着,除去される。
ら発生するスチームとともに加熱炉において低温水蒸気
改質反応に好適な温度350〜400℃に加熱されてニ
ッケル触媒充填の低温改質器に入り、ここで低温水蒸気
改質反応により、メタン:73%前後,水素:10%前
後,炭酸ガス:17%前後,一酸化炭素:1%以下の改
質ガスになる。
ない熱回収の熱交換器を通って冷却され、常温近くの温
度になって第1段膜装置に入る。ここで透過ガス側の圧
力は、図示はされない圧力調節弁によって3気圧前後に
調節される。透過速度の速い炭酸ガス,水素は、有機系
高分子の中空糸膜を透過して透過ガス側に移動し、比較
的水素濃度の高い透過ガスが得られる。この透過ガスは
圧縮機によって所要圧力迄昇圧されて、前記のリサイク
ルガスとして水添脱硫工程に供給される。
いで第2段膜装置に入る。ここで透過ガス側の圧力は、
大気圧近く迄下げられているので、非透過側の炭酸ガス
は13Aガスを製造するに必要な濃度(5〜6%)迄容
易に低下する。但し、1次側のメタン分圧も高いので、
相当程度透過側に移動する。比較的メタン濃度が高い透
過ガスは、低温水蒸気改質工程のプロセススチーム発生
用ボイラ及び加熱炉の燃料ガスとして利用される。
濃度が90%以上に高くなった非透過ガスは、高カロリ
ー都市ガスの原料ガスとされるが、ガス中の水分も相当
量透過しているので、通常は露点降下のための脱湿器の
設置は不要である。最後に熱量増加のため慣用のガス/
ガス熱調または液/ガス熱調方式でLPGが添加され、
製品の代替天然ガスになり13A規格ガスとして需要家
に供給される。
本発明の方法である低温改質器及び直列2段の気体膜分
離装置で高カロリー都市ガスを製造した例について、ガ
ス組成などの諸元を示す。 メタン 水素 炭酸ガス 一酸化炭素 プロパン 改質ガス) 73.0 9.5 17.3 0.2 − 第1段透過ガス) 25.6 30.2 44.1 0.1 − 第2段透過ガス) 32.2 23.9 43.8 0.1 − 第2段非透過ガス) 94.1 1.1 4.5 0.2 − 製品ガス) 81.8 1.3 3.9 0.2 12.8 注1)上記数値は容積パーセントを示す。 注2)第1段透過ガスの圧力は3気圧である。 注3)製品ガスの燃焼特性は次の通りである。 総発熱量;11,000Kcal/Nm3 Wobbe指数;12,970(12,600 〜13,800 ) 燃焼速度Mcp;36.2 ( 35.0 〜47.0 ) ( ) 内数値は、ガス事業法の13Aガスの規格値であ
る。
ば、第1段膜装置では、比較的水素濃度が高くてしかも
圧力を有する水素脱硫用リサイクルガスを得ることがで
きるので、リサイクルガス昇圧用圧縮機の動力費を節減
できるとともにその設備費を節減でき、第2段階装置で
は、比較的メタン濃度が高い燃料ガスを得ることができ
るので、低温水蒸気改質工程の燃料ガスとして有効活用
できる効果が得られる。
Claims (1)
- 【請求項1】水添脱硫した石油系炭化水素を低温水蒸気
改質して得られるメタン、炭酸ガス、水素等からなる改
質ガスを膜分離装置で処理して、非透過側にメタンを主
成分とする混合ガスを得て、この混合ガスにLPGを添
加し熱量調整して都市ガスを製造する方法において、膜
分離装置を第1段装置と第2段装置に直列に分割すると
ともに、第1段装置の透過側圧力を第2段装置の透過側
圧力より高くして、第1段装置の透過側に得られる比較
的水素に富んだガスを前記水添脱硫工程用のリサイクル
ガスとして用い、第2段装置の透過側に得られる比較的
メタンに富んだガスを前記低温水蒸気改質工程用の燃料
ガスとして用いることを特徴とする都市ガスの製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34906993A JP3593356B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 都市ガスの製造方法 |
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JP3593356B2 JP3593356B2 (ja) | 2004-11-24 |
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Cited By (4)
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-
1993
- 1993-12-28 JP JP34906993A patent/JP3593356B2/ja not_active Expired - Fee Related
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