JPH09279170A - 都市ガス製造方法および装置 - Google Patents
都市ガス製造方法および装置Info
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- JPH09279170A JPH09279170A JP8092486A JP9248696A JPH09279170A JP H09279170 A JPH09279170 A JP H09279170A JP 8092486 A JP8092486 A JP 8092486A JP 9248696 A JP9248696 A JP 9248696A JP H09279170 A JPH09279170 A JP H09279170A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】製品ガス中の二酸化炭素濃度を低減でき、か
つ、膜分離によって分離された水素を有効にリサイクル
利用できる、都市ガス製造方法および製造装置を提供す
ること。 【解決手段】二酸化炭素、水分および水素の除去工程あ
るいは除去装置を含む都市ガス製造方法あるいは装置で
あって、上記除去工程は、少なくとも吸着ステップおよ
び脱着ステップを含むＰＳＡ法により混合ガスから二酸
化炭素および水分を除去した後、ガス分離膜を用いてＰ
ＳＡ法における非吸着ガスから水素を除去するように行
われ、好ましくは、上記分離膜を透過した透過ガスを、
脱硫工程にリサイクルすることとした。
つ、膜分離によって分離された水素を有効にリサイクル
利用できる、都市ガス製造方法および製造装置を提供す
ること。 【解決手段】二酸化炭素、水分および水素の除去工程あ
るいは除去装置を含む都市ガス製造方法あるいは装置で
あって、上記除去工程は、少なくとも吸着ステップおよ
び脱着ステップを含むＰＳＡ法により混合ガスから二酸
化炭素および水分を除去した後、ガス分離膜を用いてＰ
ＳＡ法における非吸着ガスから水素を除去するように行
われ、好ましくは、上記分離膜を透過した透過ガスを、
脱硫工程にリサイクルすることとした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、都市ガスの製造
方法および装置に関し、詳しくは、ＰＳＡ法および膜分
離を応用して高熱量の都市ガスを製造する方法および装
置に関する。
方法および装置に関し、詳しくは、ＰＳＡ法および膜分
離を応用して高熱量の都市ガスを製造する方法および装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液化天然ガスは、クリーンかつ安全性の
高いガスであり、大都市等において都市ガスとして大量
に使用されている。しかし、液化天然ガスは、液体とし
て貯蔵するためには、大気圧下で−１６１．５℃の低温
が必要であり、輸送あるいは貯蔵の面で、種々な地域へ
の分散が難しい。したがって、液化天然ガスに代えて、
輸送あるいは貯蔵が容易なプロパンガスあるいはブタン
ガスを原料として、これらをオンサイトで蒸気改質して
代替天然ガスを製造することが必要となってきた。
高いガスであり、大都市等において都市ガスとして大量
に使用されている。しかし、液化天然ガスは、液体とし
て貯蔵するためには、大気圧下で−１６１．５℃の低温
が必要であり、輸送あるいは貯蔵の面で、種々な地域へ
の分散が難しい。したがって、液化天然ガスに代えて、
輸送あるいは貯蔵が容易なプロパンガスあるいはブタン
ガスを原料として、これらをオンサイトで蒸気改質して
代替天然ガスを製造することが必要となってきた。
【０００３】プロパンもしくはブタンを蒸気改質して得
た代替天然ガスはメタンが大部分であるが、二酸化炭素
も１０〜３０％含んでいる。二酸化炭素は不燃性であ
り、これが含まれると、ガスの熱量が低下するという欠
点がある。この二酸化炭素を除去することにより高熱量
化が行われ、上述の代替天然ガスをクリーンで安全かつ
高発熱量の都市ガスとして使用することが可能となる。
た代替天然ガスはメタンが大部分であるが、二酸化炭素
も１０〜３０％含んでいる。二酸化炭素は不燃性であ
り、これが含まれると、ガスの熱量が低下するという欠
点がある。この二酸化炭素を除去することにより高熱量
化が行われ、上述の代替天然ガスをクリーンで安全かつ
高発熱量の都市ガスとして使用することが可能となる。
【０００４】メタン、二酸化炭素および水素を含む混合
ガスから、ＰＳＡ法および膜分離によりメタンを回収す
る方法は、例えば特公平６−８９３４９号公報、特開平
７−１９７０５３号公報および特開平６−２７９７７５
号公報に開示されている。
ガスから、ＰＳＡ法および膜分離によりメタンを回収す
る方法は、例えば特公平６−８９３４９号公報、特開平
７−１９７０５３号公報および特開平６−２７９７７５
号公報に開示されている。
【０００５】特公平６−８９３４９号公報および特開平
７−１９７０５３号公報に記載された方法は、水素透過
性膜を用いた膜分離により、メタン、二酸化炭素および
水素を含む混合ガスから、比較的水素を多く含む透過ガ
スをリサイクルガスとして利用し、非透過ガスを製品ガ
スの原料として使用しようとするものである。
７−１９７０５３号公報に記載された方法は、水素透過
性膜を用いた膜分離により、メタン、二酸化炭素および
水素を含む混合ガスから、比較的水素を多く含む透過ガ
スをリサイクルガスとして利用し、非透過ガスを製品ガ
スの原料として使用しようとするものである。
【０００６】また、特開平６−２７９７７５号公報に記
載された方法は、膜分離後の透過ガスをＰＳＡ法により
水素を分離し、分離された水素を非透過ガスの水素濃度
を上げる目的、および、脱硫塔に添加する目的のために
リサイクルしようとするものである。
載された方法は、膜分離後の透過ガスをＰＳＡ法により
水素を分離し、分離された水素を非透過ガスの水素濃度
を上げる目的、および、脱硫塔に添加する目的のために
リサイクルしようとするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
６−８９３４９号公報および特開平７−１９７０５３号
公報に記載された方法は、膜分離によって得られた水素
をリサイクルしようとするものであるが、膜分離では二
酸化炭素および水分を十分に分離することができず、二
酸化炭素が透過ガスおよび非透過ガス中に比較的高濃度
で含まれており、非透過ガス中に含まれた二酸化炭素
は、目的物質であるメタンの収率および製品ガスの燃焼
効率を低下させる。また、透過ガスを脱硫塔に供給する
ことによりリサイクルガスとして利用する場合には、透
過ガス中に二酸化炭素や水分が含まれていると、次のよ
うな不具合が生じる。
６−８９３４９号公報および特開平７−１９７０５３号
公報に記載された方法は、膜分離によって得られた水素
をリサイクルしようとするものであるが、膜分離では二
酸化炭素および水分を十分に分離することができず、二
酸化炭素が透過ガスおよび非透過ガス中に比較的高濃度
で含まれており、非透過ガス中に含まれた二酸化炭素
は、目的物質であるメタンの収率および製品ガスの燃焼
効率を低下させる。また、透過ガスを脱硫塔に供給する
ことによりリサイクルガスとして利用する場合には、透
過ガス中に二酸化炭素や水分が含まれていると、次のよ
うな不具合が生じる。
【０００８】第１に、上記透過ガスを脱硫塔に供給する
前に、圧力が降下している透過ガスを圧縮機で昇圧する
必要があり、この際に透過ガス内に水分が含まれている
と、冷却除湿を行う必要が生じる。第２に、透過ガス中
に二酸化炭素が含まれていると、透過ガス中の水素濃度
が低くなり、脱硫塔に供給するリサイクル量を相対的に
増さなければならず、これに伴い圧縮機も大きくしなけ
ればならない。第３に、水素脱硫の際に用いられる触媒
に対する二酸化炭素の吸着力は、水素のそれよりも大き
いので、二酸化炭素濃度が高くなり、水素と二酸化炭素
が触媒に対する吸着において競合した場合には、脱硫反
応における除去効率の低下が生じる。
前に、圧力が降下している透過ガスを圧縮機で昇圧する
必要があり、この際に透過ガス内に水分が含まれている
と、冷却除湿を行う必要が生じる。第２に、透過ガス中
に二酸化炭素が含まれていると、透過ガス中の水素濃度
が低くなり、脱硫塔に供給するリサイクル量を相対的に
増さなければならず、これに伴い圧縮機も大きくしなけ
ればならない。第３に、水素脱硫の際に用いられる触媒
に対する二酸化炭素の吸着力は、水素のそれよりも大き
いので、二酸化炭素濃度が高くなり、水素と二酸化炭素
が触媒に対する吸着において競合した場合には、脱硫反
応における除去効率の低下が生じる。
【０００９】また、特開平６−２７９７７５号公報に記
載された方法は、非透過ガスには二酸化炭素の除去を目
的とする操作が何ら施されていないので、非透過ガス中
に多くの二酸化炭素を含んでおり、上述したようにメタ
ンの収率および製品ガスの燃焼効率を低下させる。
載された方法は、非透過ガスには二酸化炭素の除去を目
的とする操作が何ら施されていないので、非透過ガス中
に多くの二酸化炭素を含んでおり、上述したようにメタ
ンの収率および製品ガスの燃焼効率を低下させる。
【００１０】本願発明は、上記の事情のもとで考え出さ
れたものであって、製品ガス中の二酸化炭素濃度を低減
でき、かつ、膜分離によって分離された水素を有効にリ
サイクル利用できる、都市ガス製造方法および製造装置
を提供することをその課題としている。
れたものであって、製品ガス中の二酸化炭素濃度を低減
でき、かつ、膜分離によって分離された水素を有効にリ
サイクル利用できる、都市ガス製造方法および製造装置
を提供することをその課題としている。
【００１１】
【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、以下の手段を講じている。
は、以下の手段を講じている。
【００１２】すなわち、本願発明に係る都市ガス製造方
法は、原料炭化水素に水素を添加することにより硫黄化
合物を除去する脱硫工程と、脱硫した原料ガスを改質し
てメタンを主成分とする混合ガスを得る改質工程と、前
記混合ガスからメタンおよび水素を除去する分離工程と
を少なくとも含む方法であって、上記メタンおよび水素
の分離工程は、少なくとも吸着ステップおよび脱着ステ
ップを含むＰＳＡ法により混合ガスから二酸化炭素およ
び水分を除去した後、ガス分離膜を用いてＰＳＡ法にお
ける非吸着ガスから水素を除去するように行うことを特
徴とする。
法は、原料炭化水素に水素を添加することにより硫黄化
合物を除去する脱硫工程と、脱硫した原料ガスを改質し
てメタンを主成分とする混合ガスを得る改質工程と、前
記混合ガスからメタンおよび水素を除去する分離工程と
を少なくとも含む方法であって、上記メタンおよび水素
の分離工程は、少なくとも吸着ステップおよび脱着ステ
ップを含むＰＳＡ法により混合ガスから二酸化炭素およ
び水分を除去した後、ガス分離膜を用いてＰＳＡ法にお
ける非吸着ガスから水素を除去するように行うことを特
徴とする。
【００１３】本願発明では、分離工程の第１段階とし
て、ＰＳＡ法により混合ガスから二酸化炭素および水分
を除去できるので、混合ガス中に含まれている二酸化炭
素濃度および水分濃度を低減できる。また、分離工程の
第２段階として、第１段階での二酸化炭素濃度および水
分濃度の低い非吸着ガスを膜分離することにより、水素
濃度が高く、二酸化炭素濃度および水分濃度が低い透過
ガス、および、メタン濃度が高く、二酸化炭素濃度およ
び水分濃度が低い非透過ガスを得ることができる。
て、ＰＳＡ法により混合ガスから二酸化炭素および水分
を除去できるので、混合ガス中に含まれている二酸化炭
素濃度および水分濃度を低減できる。また、分離工程の
第２段階として、第１段階での二酸化炭素濃度および水
分濃度の低い非吸着ガスを膜分離することにより、水素
濃度が高く、二酸化炭素濃度および水分濃度が低い透過
ガス、および、メタン濃度が高く、二酸化炭素濃度およ
び水分濃度が低い非透過ガスを得ることができる。
【００１４】好ましい実施形態においては、上記分離工
程で除去された水素は、原料ガスから硫黄化合物を除去
する脱硫工程にリサイクルされる。この場合、透過ガス
は圧力が降下しており、透過ガスを脱硫塔に供給する前
に圧縮機で透過ガスを昇圧する必要がある。
程で除去された水素は、原料ガスから硫黄化合物を除去
する脱硫工程にリサイクルされる。この場合、透過ガス
は圧力が降下しており、透過ガスを脱硫塔に供給する前
に圧縮機で透過ガスを昇圧する必要がある。
【００１５】しかしながら、上述したように、本願発明
に係る都市ガス製造方法では、分離工程の第２段階の膜
分離により得られる透過ガスは、水素濃度が高く、二酸
化炭素濃度および水分濃度が低いものとなっている。す
なわち、透過ガスの水分濃度が低いので、透過ガスを脱
硫工程にリサイクルするに際し、昇圧工程前に除湿を行
う必要がなくなり、さらに、透過ガスの水素濃度が高い
ので、脱硫工程にリサイクルする透過ガスの量を従来に
比較して少なくすることができ、圧縮機のサイズも小さ
くできる。さらにまた、二酸化炭素濃度が低いので、脱
硫時に用いられる触媒への吸着において水素と二酸化炭
素が競合する確率が低下し、従来に比較して二酸化炭素
の存在による脱硫反応の効率の低下が低減できる。
に係る都市ガス製造方法では、分離工程の第２段階の膜
分離により得られる透過ガスは、水素濃度が高く、二酸
化炭素濃度および水分濃度が低いものとなっている。す
なわち、透過ガスの水分濃度が低いので、透過ガスを脱
硫工程にリサイクルするに際し、昇圧工程前に除湿を行
う必要がなくなり、さらに、透過ガスの水素濃度が高い
ので、脱硫工程にリサイクルする透過ガスの量を従来に
比較して少なくすることができ、圧縮機のサイズも小さ
くできる。さらにまた、二酸化炭素濃度が低いので、脱
硫時に用いられる触媒への吸着において水素と二酸化炭
素が競合する確率が低下し、従来に比較して二酸化炭素
の存在による脱硫反応の効率の低下が低減できる。
【００１６】好ましい実施形態においてはさらに、上記
分離工程においてガス分離膜を透過しなかった非透過ガ
スに、ＬＰＧを添加することにより高熱量化を行う工程
を含んでいる。
分離工程においてガス分離膜を透過しなかった非透過ガ
スに、ＬＰＧを添加することにより高熱量化を行う工程
を含んでいる。
【００１７】上述したように、本願発明に係る都市ガス
製造方法においては、最終製品ガスとしてメタン濃度が
高く、二酸化炭素濃度および水分濃度が低い製品が得ら
れるので、メタンの収率が高くなり、製品ガスの燃焼効
率も高くなる。これに伴い、非透過ガスに熱量を調整す
る目的でプロパン等を添加し、製品ガスとする場合で
も、その添加量を従来に比較して少量にすることができ
る。
製造方法においては、最終製品ガスとしてメタン濃度が
高く、二酸化炭素濃度および水分濃度が低い製品が得ら
れるので、メタンの収率が高くなり、製品ガスの燃焼効
率も高くなる。これに伴い、非透過ガスに熱量を調整す
る目的でプロパン等を添加し、製品ガスとする場合で
も、その添加量を従来に比較して少量にすることができ
る。
【００１８】なお、好ましくは、分離工程における第１
段階のＰＳＡ法では、吸着圧力を３×１０5 〜１０×１
０5 Ｐａで行い、脱着圧力を大気圧以下、好ましくは大
気圧以下の５．３×１０3 Ｐａ（４０Ｔｏｒｒ）の圧力
で行うと共に、分離膜への非吸着ガスの供給圧力はＰＳ
Ａ装置の出口圧力、即ち３×１０5 〜１０×１０5 Ｐａ
とする。また、膜分離で用いられる分離膜は、水素透過
性膜、たとえば、有機系高分子の中空糸膜を用いる。
段階のＰＳＡ法では、吸着圧力を３×１０5 〜１０×１
０5 Ｐａで行い、脱着圧力を大気圧以下、好ましくは大
気圧以下の５．３×１０3 Ｐａ（４０Ｔｏｒｒ）の圧力
で行うと共に、分離膜への非吸着ガスの供給圧力はＰＳ
Ａ装置の出口圧力、即ち３×１０5 〜１０×１０5 Ｐａ
とする。また、膜分離で用いられる分離膜は、水素透過
性膜、たとえば、有機系高分子の中空糸膜を用いる。
【００１９】また、本願発明に係る都市ガス製造装置
は、原料炭化水素に水素を添加することにより硫黄化合
物の除去を行う脱硫塔と、ボイラで発生した蒸気を脱硫
後の原料炭化水素と反応させることにより、メタンを主
成分とする混合ガスを発生させる改質器と、混合ガスか
らメタン水素を分離する分離装置と、を少なくとも具備
しており、上記分離装置は、上記改質器からの混合ガス
より二酸化炭素および水分を除去するためのＰＳＡ装置
と、このＰＳＡ装置からの非吸着ガスより、さらに水素
を分離するための膜分離装置とを含むように構成され
る。
は、原料炭化水素に水素を添加することにより硫黄化合
物の除去を行う脱硫塔と、ボイラで発生した蒸気を脱硫
後の原料炭化水素と反応させることにより、メタンを主
成分とする混合ガスを発生させる改質器と、混合ガスか
らメタン水素を分離する分離装置と、を少なくとも具備
しており、上記分離装置は、上記改質器からの混合ガス
より二酸化炭素および水分を除去するためのＰＳＡ装置
と、このＰＳＡ装置からの非吸着ガスより、さらに水素
を分離するための膜分離装置とを含むように構成され
る。
【００２０】好ましい実施形態においては、膜分離装置
によって分離された水素を、脱硫塔にリサイクル供給で
きるように構成してもよい。
によって分離された水素を、脱硫塔にリサイクル供給で
きるように構成してもよい。
【００２１】好ましい実施形態においてはさらに、膜分
離装置を通過しなかった非透過ガスに、ＬＰＧ等を添加
することにより、高熱量化を行う高熱量化装置を含むよ
うに構成してもよい。
離装置を通過しなかった非透過ガスに、ＬＰＧ等を添加
することにより、高熱量化を行う高熱量化装置を含むよ
うに構成してもよい。
【００２２】なお、本願発明に係る都市ガス製造装置に
より提供される製品ガスおよびリサイクルガスは、上述
した都市ガス製造方法と同様の効果を奏するのはいうま
でもない。
より提供される製品ガスおよびリサイクルガスは、上述
した都市ガス製造方法と同様の効果を奏するのはいうま
でもない。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施例
を、図面を参照しつつ具体的に説明する。図１は、本願
発明方法を実施するための装置の一例を模式的に示して
いる。
を、図面を参照しつつ具体的に説明する。図１は、本願
発明方法を実施するための装置の一例を模式的に示して
いる。
【００２４】本実施例に係る装置は、原料炭化水素に水
素を添加することにより硫黄化合物の除去を行う脱硫塔
１と、後述するように、メタンを主成分とする混合ガス
を発生させるべく改質器２および合成器３で構成された
混合ガス発生装置と、混合ガスからメタンおよび水素を
分離する分離装置（ＰＳＡ装置４および膜分離装置５で
構成）と、膜分離装置５を通過しなかった非透過ガス
に、ＬＰＧ等を添加することにより、高熱量化を行う熱
量調整器６と、改質器２に水蒸気を供給するためのボイ
ラ７と、膜分離操作後の透過ガスの圧力を昇圧する圧縮
機８とからなる。
素を添加することにより硫黄化合物の除去を行う脱硫塔
１と、後述するように、メタンを主成分とする混合ガス
を発生させるべく改質器２および合成器３で構成された
混合ガス発生装置と、混合ガスからメタンおよび水素を
分離する分離装置（ＰＳＡ装置４および膜分離装置５で
構成）と、膜分離装置５を通過しなかった非透過ガス
に、ＬＰＧ等を添加することにより、高熱量化を行う熱
量調整器６と、改質器２に水蒸気を供給するためのボイ
ラ７と、膜分離操作後の透過ガスの圧力を昇圧する圧縮
機８とからなる。
【００２５】脱硫塔１では、供給された原料炭化水素
が、後述する膜分離装置５を透過した水素濃度の高い透
過ガスを、脱硫塔１にリサイクルすることにより脱硫さ
れる。
が、後述する膜分離装置５を透過した水素濃度の高い透
過ガスを、脱硫塔１にリサイクルすることにより脱硫さ
れる。
【００２６】改質器２では、脱硫された原料炭化水素
は、後述するＰＳＡ装置４に吸着した吸着ガスを減圧し
て得られた脱着ガスを補助燃料としてボイラ７によって
水を加熱することにより得られた高温蒸気と反応させら
れ、メタンを主成分とし、その他一酸化炭素、二酸化炭
素および水素等からなる混合ガスに改質させられる。
は、後述するＰＳＡ装置４に吸着した吸着ガスを減圧し
て得られた脱着ガスを補助燃料としてボイラ７によって
水を加熱することにより得られた高温蒸気と反応させら
れ、メタンを主成分とし、その他一酸化炭素、二酸化炭
素および水素等からなる混合ガスに改質させられる。
【００２７】合成器３では、改質器２で得られたメタン
以外の成分（一酸化炭素、二酸化炭素および水素等）か
らメタンを合成し、混合ガス中のメタン濃度を増加させ
る。但し、合成器３は本発明を実施する上で、必ずしも
必須ではない。
以外の成分（一酸化炭素、二酸化炭素および水素等）か
らメタンを合成し、混合ガス中のメタン濃度を増加させ
る。但し、合成器３は本発明を実施する上で、必ずしも
必須ではない。
【００２８】合成器３からのメタンを主成分とする混合
ガスは、ＰＳＡ装置４によって二酸化炭素と水分とが除
去される。具体的には、ＰＳＡ装置４での除去は、少な
くとも吸着ステップおよび脱着ステップを行うＰＳＡ装
置４に充填された吸着剤、たとえばＣＭＳ（カーボンモ
レキュラーシーブ）に、二酸化炭素および水分を吸着さ
せることによって実施される。なお、ＰＳＡ装置で吸着
された吸着ガスは、脱着させられた後に、ボイラ７で補
助燃料に用いられる。
ガスは、ＰＳＡ装置４によって二酸化炭素と水分とが除
去される。具体的には、ＰＳＡ装置４での除去は、少な
くとも吸着ステップおよび脱着ステップを行うＰＳＡ装
置４に充填された吸着剤、たとえばＣＭＳ（カーボンモ
レキュラーシーブ）に、二酸化炭素および水分を吸着さ
せることによって実施される。なお、ＰＳＡ装置で吸着
された吸着ガスは、脱着させられた後に、ボイラ７で補
助燃料に用いられる。
【００２９】ＰＳＡ装置４で吸着されなかった非吸着ガ
スは、膜分離装置５によってメタンリッチな非透過ガス
と水素リッチな透過ガスとに分離される。膜分離装置５
に用いられる分離膜は、水素透過性膜、たとえば、有機
系高分子のセルロースアセテートやポリイミドの中空糸
膜等を用いるのが好適である。
スは、膜分離装置５によってメタンリッチな非透過ガス
と水素リッチな透過ガスとに分離される。膜分離装置５
に用いられる分離膜は、水素透過性膜、たとえば、有機
系高分子のセルロースアセテートやポリイミドの中空糸
膜等を用いるのが好適である。
【００３０】分離膜を透過した水素リッチな透過ガス
は、圧縮機８によって昇圧され、脱硫塔１の水素添加用
ガスとしてリサイクルされる。分離膜を透過しなかった
メタンリッチな非透過ガスは、熱量調整器６に送られ、
原料炭化水素が添加されることにより高熱量化され、製
品ガスとなる。なお、本実施例では、原料炭化水素をメ
タンリッチな非透過ガスに添加したが、必ずしも原料炭
化水素を添加する必要はなく、また、原料炭化水素以外
の炭化水素を別途添加することにより高熱量化を行って
もよい。
は、圧縮機８によって昇圧され、脱硫塔１の水素添加用
ガスとしてリサイクルされる。分離膜を透過しなかった
メタンリッチな非透過ガスは、熱量調整器６に送られ、
原料炭化水素が添加されることにより高熱量化され、製
品ガスとなる。なお、本実施例では、原料炭化水素をメ
タンリッチな非透過ガスに添加したが、必ずしも原料炭
化水素を添加する必要はなく、また、原料炭化水素以外
の炭化水素を別途添加することにより高熱量化を行って
もよい。
【００３１】次に、本発明の意義が良く理解できるよう
に、実施例および比較例を示す。
に、実施例および比較例を示す。
【００３２】
【実施例１】実施例１では、都市ガス製造量１００Ｎｍ
3 ／日の設備において、原料炭化水素の脱硫、改質およ
び合成を行った改質ガス（メタン７７．４体積％、水素
４．６体積％、二酸化炭素１７．４体積％、水０．４体
積％、一酸化炭素０．２体積％）を用い、ＰＳＡにより
水分および二酸化炭素の除去を行い、膜分離により水素
の分離を行った。分離膜を透過した水素リッチな透過ガ
スは、冷却・除湿機能のない小容量ドライタイプの圧縮
機を用いて圧縮し、脱硫塔にリサイクルした。
3 ／日の設備において、原料炭化水素の脱硫、改質およ
び合成を行った改質ガス（メタン７７．４体積％、水素
４．６体積％、二酸化炭素１７．４体積％、水０．４体
積％、一酸化炭素０．２体積％）を用い、ＰＳＡにより
水分および二酸化炭素の除去を行い、膜分離により水素
の分離を行った。分離膜を透過した水素リッチな透過ガ
スは、冷却・除湿機能のない小容量ドライタイプの圧縮
機を用いて圧縮し、脱硫塔にリサイクルした。
【００３３】なお、上記設備の操作温度は２０〜３０
℃、ＰＳＡの塔数は４塔、ＰＳＡへの改質ガスの供給圧
力は８×１０5 Ｐａ（７．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）である。
ＰＳＡの吸着工程での吸着圧力は８×１０5 Ｐａ、吸着
時間は１８０ｓｅｃであり、脱着工程での脱着圧力は８
×１０3 Ｐａ（６０Ｔｏｒｒ）、脱着時間は１６０ｓｅ
ｃである。脱着工程が終了した塔と吸着工程が終了した
塔との間の均圧化を行う均圧工程の均圧時間は２０ｓｅ
ｃであり、次に吸着を行う均圧工程後の塔の昇圧を行う
昇圧工程の昇圧時間は１６０ｓｅｃである。なお、昇圧
工程は、吸着工程で吸着しなかった非吸着ガスまたは吸
着ガスを脱着した脱着ガス、あるいは、上記非吸着ガス
および上記吸着ガスを用いて行われる。また、上記本実
施例で用いた分離膜は、ポリイミド中空糸膜である。
℃、ＰＳＡの塔数は４塔、ＰＳＡへの改質ガスの供給圧
力は８×１０5 Ｐａ（７．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）である。
ＰＳＡの吸着工程での吸着圧力は８×１０5 Ｐａ、吸着
時間は１８０ｓｅｃであり、脱着工程での脱着圧力は８
×１０3 Ｐａ（６０Ｔｏｒｒ）、脱着時間は１６０ｓｅ
ｃである。脱着工程が終了した塔と吸着工程が終了した
塔との間の均圧化を行う均圧工程の均圧時間は２０ｓｅ
ｃであり、次に吸着を行う均圧工程後の塔の昇圧を行う
昇圧工程の昇圧時間は１６０ｓｅｃである。なお、昇圧
工程は、吸着工程で吸着しなかった非吸着ガスまたは吸
着ガスを脱着した脱着ガス、あるいは、上記非吸着ガス
および上記吸着ガスを用いて行われる。また、上記本実
施例で用いた分離膜は、ポリイミド中空糸膜である。
【００３４】上記条件での実施例の結果を以下の表１に
示す。
示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】上記実施例により得られた製品ガスは、残
存炭酸ガス濃度が２体積％以下、ウォッベ指標（Wobbe
Index） が１２９６２、燃焼ポテンシャル（Ｃombustio
n Potential） が４０．７であり、ガス事業法による都
市ガス１３Ａの規格に適合する。
存炭酸ガス濃度が２体積％以下、ウォッベ指標（Wobbe
Index） が１２９６２、燃焼ポテンシャル（Ｃombustio
n Potential） が４０．７であり、ガス事業法による都
市ガス１３Ａの規格に適合する。
【００３７】
【比較例１】比較例１では、実施例１と同組成の改質ガ
スを用い、分離工程として実施例１と同条件の下でＰＳ
Ａ装置のみを用いて都市ガスの製造を行った。
スを用い、分離工程として実施例１と同条件の下でＰＳ
Ａ装置のみを用いて都市ガスの製造を行った。
【００３８】上記条件での比較例の結果を以下の表２に
示す。
示す。
【００３９】
【表２】
【００４０】
【比較例２】比較例２では、実施例１と同組成の改質ガ
スを用い、分離工程として実施例１と同条件の下で膜分
離装置のみを用いて都市ガスの製造を行った。
スを用い、分離工程として実施例１と同条件の下で膜分
離装置のみを用いて都市ガスの製造を行った。
【００４１】上記条件での比較例の結果を以下の表３に
示す。
示す。
【００４２】
【表３】
【００４３】上記実施例１および比較例１から明かなよ
うに、本実施例においてリサイクルされる水素リッチな
透過ガスは、分離工程として膜分離装置のみを用いて製
品ガスを製造する比較例１に比べて、リサイクルガス中
の水素濃度が約４倍、二酸化炭素濃度が約３分の１であ
り、水分は検出されなかった。
うに、本実施例においてリサイクルされる水素リッチな
透過ガスは、分離工程として膜分離装置のみを用いて製
品ガスを製造する比較例１に比べて、リサイクルガス中
の水素濃度が約４倍、二酸化炭素濃度が約３分の１であ
り、水分は検出されなかった。
【００４４】本願発明に係る都市ガス製造装置および都
市ガス製造方法により提供されるリサイクルガスは、リ
サイクルガス中の水素濃度が高くなったことにより、所
定の水素量をリサイクルするためのリサイクル量を相対
的に低減でき、リサイクルガス中の二酸化炭素濃度の低
減により脱硫塔内での触媒に対する水素と二酸化炭素の
競合する蓋然性が低くなることにより脱硫効率が上が
り、かつ、リサイクルガス中の水分の低減により圧縮機
によりリサイクルガスを圧縮する前に除湿を行う必要が
なくなる。即ち、従来の欠点を解消した良好なリサイク
ルガスが提供される。
市ガス製造方法により提供されるリサイクルガスは、リ
サイクルガス中の水素濃度が高くなったことにより、所
定の水素量をリサイクルするためのリサイクル量を相対
的に低減でき、リサイクルガス中の二酸化炭素濃度の低
減により脱硫塔内での触媒に対する水素と二酸化炭素の
競合する蓋然性が低くなることにより脱硫効率が上が
り、かつ、リサイクルガス中の水分の低減により圧縮機
によりリサイクルガスを圧縮する前に除湿を行う必要が
なくなる。即ち、従来の欠点を解消した良好なリサイク
ルガスが提供される。
【００４５】また、上記実施例１、比較例１および比較
例２から明かなように、本願発明によれば、比較例１お
よび比較例２に比べて二酸化炭素濃度が低くメタン濃度
の高い極めて良好な製品ガスが提供される。
例２から明かなように、本願発明によれば、比較例１お
よび比較例２に比べて二酸化炭素濃度が低くメタン濃度
の高い極めて良好な製品ガスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施例の構成を示す系統図。
１ 脱硫塔 ２ 改質器 ３ 合成器 ４ ＰＳＡ装置 ５ 膜分離器 ６ 熱量調整器 ７ ボイラ ８ 圧縮機
Claims (6)
- 【請求項１】 原料炭化水素に水素を添加することによ
り硫黄化合物を除去する脱硫工程と、脱硫した原料ガス
を改質してメタンを主成分とする混合ガスを得る改質工
程と、前記混合ガスからメタンおよび水素を分離する分
離工程と、を少なくとも含む都市ガス製造方法であっ
て、 上記メタンおよび水素の分離工程は、少なくとも吸着ス
テップおよび脱着ステップを含むＰＳＡ法により混合ガ
スから二酸化炭素および水分を除去した後、ガス分離膜
を用いてＰＳＡ法における非吸着ガスから水素を分離す
るように行うことを特徴とする、都市ガス製造方法。 - 【請求項２】 上記分離工程で除去された水素を、原料
炭化水素から硫黄化合物を除去する工程にリサイクルさ
れる、請求項１に記載の都市ガス製造方法。 - 【請求項３】 上記分離工程においてガス分離膜を透過
しなかった非透過ガスに、ＬＰＧを添加することにより
非透過ガスの高熱量化を行う工程を含む、請求項１また
は請求項２に記載の都市ガス製造方法。 - 【請求項４】 原料炭化水素に水素を添加することによ
り硫黄化合物の除去を行う脱硫塔と、ボイラで発生した
蒸気を脱硫後の原料炭化水素と反応させることにより、
メタンを主成分とする混合ガスを発生させる改質器と、
混合ガスからメタンおよび水素を分離する分離装置と、
を少なくとも具備する都市ガス製造装置であって、 上記分離装置は、上記改質器からの混合ガスより二酸化
炭素および水分を除去するためのＰＳＡ装置と、このＰ
ＳＡ装置からの非吸着ガスより、さらに水素を分離する
ための膜分離装置とを含むことを特徴とする、都市ガス
製造装置。 - 【請求項５】 膜分離装置によって除去された水素を、
脱硫塔に供給できるように構成した、請求項４に記載の
都市ガス製造装置。 - 【請求項６】 膜分離装置を通過しなかった非透過ガス
に、ＬＰＧを添加することにより非透過ガスの高熱量化
を行う熱量調整器を含む、請求項４または請求項５に記
載の都市ガス製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8092486A JPH09279170A (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 都市ガス製造方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8092486A JPH09279170A (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 都市ガス製造方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09279170A true JPH09279170A (ja) | 1997-10-28 |
Family
ID=14055643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8092486A Pending JPH09279170A (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 都市ガス製造方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09279170A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1018159C2 (nl) * | 2001-05-28 | 2002-12-03 | Gastec Nv | Werkwijze voor het omzetten van koolwaterstofhoudend materiaal in een methaanbevattend gas. |
| CN105950241A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-09-21 | 瑞必科净化设备（上海）有限公司 | 一种沼气净化膜和变压吸附混合系统 |
| CN106315511A (zh) * | 2016-08-23 | 2017-01-11 | 河北新启元能源技术开发股份有限公司 | 蒽油加氢循环氢气回收提纯装置 |
-
1996
- 1996-04-15 JP JP8092486A patent/JPH09279170A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1018159C2 (nl) * | 2001-05-28 | 2002-12-03 | Gastec Nv | Werkwijze voor het omzetten van koolwaterstofhoudend materiaal in een methaanbevattend gas. |
| WO2002102943A1 (en) * | 2001-05-28 | 2002-12-27 | Gastec N.V. | Method for converting hydrocarbon-containing material to a methane-containing gas |
| CN105950241A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-09-21 | 瑞必科净化设备（上海）有限公司 | 一种沼气净化膜和变压吸附混合系统 |
| CN106315511A (zh) * | 2016-08-23 | 2017-01-11 | 河北新启元能源技术开发股份有限公司 | 蒽油加氢循环氢气回收提纯装置 |
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