JPH09302366A - １３ａガスの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 都市ガスの１３Ａガスを効率よく製造でき、
且つ既存の装置の簡単な改良によっても得られる装置を
提供する。 【解決手段】 都市ガス中の１３Ａガスを製造する装置
において、原料をメタンリッチガスに改質する反応器と
は別に、原料に添加するための水素ガスを製造するため
の改質反応器を別途具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は都市ガスの１種であ
る１３Ａガスの製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ガスは、製造方法や原料の相違によ
って、その成分が多種にわたり、それにより燃焼性（燃
焼速度等の性質）が異なる。しかし、ある程度の範囲は
同様の燃焼器具で燃焼が可能なため、いくつかのグルー
プにまとめられている。その各グループは燃焼範囲と呼
ばれている。１３Ａもその中の１つである。この１３Ａ
は、天然ガスの燃焼範囲であり、天然ガスであるため、
主成分（９５％以上）はメタンガスである。勿論、メタ
ンを主成分としなくとも、同様の燃焼性を示すものはこ
のグループに属することとなる。

【０００３】このように燃焼範囲が多数存在すると、器
具やその他の装置にも統一がとれず、需要者、製造者、
監督官庁すべてが不便である。よって、国の政策として
これを統一することとした。即ち、最終的にすべての都
市ガスを天然ガスにするというものである。

【０００４】しかし、天然ガスの大部分は輸入されてお
り、それは非常な低温で貯蔵しなければならず、その貯
蔵タンクや受払基地は非常に高価なものである。よっ
て、中小のガス事業者では、そのような受払基地を保有
することは無論、基地から輸送して貯蔵することもその
輸送費等の問題から経済的に不可能か、困難である。ま
た、大手のガス事業者から導管によって供給を受けると
いう方法もあるが、距離的な問題や事業者の経営理念等
の問題からこれも難しい場合が多い。

【０００５】このため、中小のガス事業者においては、
他の原料により１３Ａガスを製造して供給するという方
法が現実的であり、実際に考えられている方法である。

【０００６】１３Ａのエリアに入るガスとしては、プロ
パンガスとエアーを混合したプロパンエアーがあるが、
これは比重が空気より重く、安全性の点において問題が
ある。よって、やはり天然ガスと同様のメタンリッチガ
スを製造することが望ましい。ＬＰＧ等の原料からメタ
ンリッチガスを製造する方法、装置（ＭＲＧと称する）
は、すでに公知であり実施もされている。

【０００７】このＭＲＧの改質触媒は、イオウに非常に
弱く、原料中の含有量を０．５〜０．０１ｐｐｍ以下に
しなければならない。このように極低濃度にイオウを除
去すること（脱硫）は非常に難しく、すべてイオウを水
素によって硫化水素（Ｈ₂ Ｓ）に変化させた後、その硫
化水素を吸着除去する方法しかないといっても過言では
ない。よって、現在のＭＲＧのプラントでは、すべて反
応ガスの一部をリサイクルして原料に導入し、水添用の
水素としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のＭＲＧのリサイ
クル量について説明する。図２は、従来のＭＲＧの脱硫
と改質セクションの１例の概略フローシートである。原
料ライン２１からの原料が、リサイクルライン２２のリ
サイクルガスと混合され水添装置２３に導入され、そこ
で水添され、吸着剤が充填された脱硫装置２４において
脱硫される。脱硫された原料は、改質反応器２５に導入
され改質されてメタンリッチのＭＲＧガスになり一部が
リサイクルガスとして原料ラインに導かれる。

【０００９】ここで、製品ラインへのガス量を１００ K
gmol／h の時の各流量、成分の１例を上げると次のよう
になる。リサイクル量は２５ Kgmol／h 、原料（ここで
はブタン）は２５ Kgmol／h 、原料ブタン中のイオウ量
は２〜３ｐｐｍ、不飽和成分量は２％、改質ガス中の水
素濃度は約１３％（ドライベース）である。即ち、この
例では、次工程へ導入する１００ Kgmol／h のガスを得
るために、１２５ Kgmol／h の改質ガスが必要であると
いうことである。

【００１０】次に前記したリサイクル量が必要な理由に
ついて述べる。イオウの量は、原料中で２〜３ｐｐｍで
あるため、必要水素量は微量である。しかし、不飽和成
分も水素と反応しパラフィン等に還元される。よって、
水素の必要量はこの不飽和成分の量によって大きく影響
される。原料ブタンが２５ Kgmol／h で、不飽和成分が
２％とすると、不飽和成分は０．５ Kgmol／h となる。
よって、水素が０．５Kgmol／h あればよい。リサイク
ルガス中の水素濃度が１３％であるため、ドライベース
で３．８ Kgmol／h 、ウエットベースで４．７５ Kgmol
／h である。勿論、これは理論値であるため、実際には
余裕をもって２５ Kgmol／h 導入しているのである。こ
れは経験的なものである。

【００１１】実際には、僅かな量で足りるにも係わら
ず、水素濃度が低いため多量のリサイクルガスを必要と
していることは明らかである。リサイクルガスが多い
と、リサイクルラインのサイズが大きくなり、その間の
機器（冷却器、気液分離器、コンプレッサー等）が大き
くなる。特にコンプレッサーは、そのサイズが大きくな
ると価格が高騰する。また、ＭＲＧ反応器（反応触媒）
も当然大きくなる。更に、コンプレッサーの電気代等の
ランニングコストも相当大きなものになる。

【００１２】これを防止するため、水添用水素を外部か
ら導入することも考えられる。しかし、水素ガス自体が
高価であり、同じ工場内で余剰分がない限りとても経済
的には成り立たない。また、１３Ａガスを製造するガス
事業所ではそのような所はあり得ない。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上のような現状に鑑
み、本発明者は鋭意研究の結果、本発明装置を完成させ
たものであり、その特徴とするところは、都市ガス中の
１３Ａガスを製造する装置において、原料をメタンリッ
チガスに改質する反応器とは別に、原料に添加するため
の水素ガスを製造するための改質反応器を別途具備して
いる点にある。

【００１４】メタンリッチガスに改質する反応器とは、
通常のＭＲＧと呼ばれる反応器であり公知のものであ
る。ここでいう反応器とは、反応触媒が充填された容器
をいう。原料は、通常ＬＰＧであり、それにスチームを
加えて水蒸気改質反応（反応温度は、４００℃前後）を
起こさせ、メタン、二酸化炭素、一酸化炭素、水素（１
０〜１５％程度）、水を主成分とするガスを製造する。
メタンの含有量は通常６５％程度である。勿論、これで
は天然ガスと比較して濃度が低すぎるため、メタネータ
ーでメタン濃度を増加し、二酸化炭素を種々の方法で除
去して相対的にメタン濃度を上げる。勿論、これらのこ
とは、本発明の要旨ではなく従来のものと同様でよい。

【００１５】水素ガスを製造するための改質反応器は、
所謂水素プラントの反応器である。これも前記したＭＲ
Ｇと同様、ＬＰＧ等の水蒸気改質反応器であるが、反応
温度が非常に高く（８００℃前後）、また触媒も異なる
ものである。この改質ガスの成分は、ＭＲＧと同様であ
るが、それぞれの濃度が異なる。水素の含有量はドライ
ベースで、約６０〜７０％である。これも、公知のもの
であり本発明において特別のものである必要はない。

【００１６】１３Ａガスの製造プラントに水素ガスを製
造するための反応器を具備するという意味は、水素ガス
製造反応器とＭＲＧ反応器とが同一の原料、即ち、同一
の脱硫セクションを通過した原料を使用するという意味
である。

【００１７】また、ＭＲＧの反応自体は発熱反応である
ため、反応に熱は不要である。しかし、反応速度を確保
するため所定の温度にまで予熱しておく必要はある。水
素製造の反応器と、ＭＲＧ反応器への予熱器とを同一炉
内に設けることもできる。この場合には、ＭＲＧ反応器
はその炉の下流に別途設けられる。

【００１８】水素製造反応器では、水添用の水素を全量
製造し、且つ製造された水素は全量水添用に用いるよう
設計する。

【００１９】本発明の製造装置は、既存の水素製造装置
に比較的簡単な改造を施したものであってもよい。即
ち、既存の水素製造装置（現在、他の燃焼範囲の都市ガ
ス製造用に用いている）は、反応炉内に多数の反応チュ
ーブが設けられており、その炉内の多数のバーナーによ
って昇温されている。この多数の反応チューブのほとん
どをＭＲＧ反応器への予熱器にし、残りの数本をそのま
まにすればよい。勿論、そのまま残した方は水添用の配
管に接続することとなる。また、メイン配管には前記し
たメタネーターや二酸化炭素除去装置等を設ける。

【００２０】

【発明の実施の態様】以下図面に示す実施態様に基づい
て本発明をより詳細に説明する。図１は本発明１３Ａガ
ス製造装置１の１例を示すフローシートである。主装置
について説明すると、水添装置２、脱硫装置３、ＭＲＧ
予熱器４、水素製造用反応器５、ＭＲＧ反応器６、メタ
ネーター７、二酸化炭素除去装置８である。原料ブタン
は水添用ライン９からの水添用ガスと混合され、水添装
置２に導入されそこでイオウが硫化水素に還元されて、
次の脱硫装置３で吸着除去される。脱硫され、スチーム
１０を混入された原料ガスはＭＲＧ予熱器４で４００℃
前後に昇温され、その温度でＭＲＧ反応器６に導入され
る。そこで、メタンリッチガスに改質され、更にメタネ
ーター７でメタン化され、二酸化炭素除去装置８で二酸
化炭素を除去され、熱量調整されて１３Ａガスとなる。

【００２１】また、脱硫された原料の一部は、スチーム
１１を添加され水素製造用反応器５に導入されそこで水
素リッチガスに改質され、水添装置の上流側に導入され
る。この時、冷却器１２で冷却され、気液分離器１３で
水分が除去され、コンプレッサー１４で昇圧されて原料
ラインに導入される。

【００２２】図２の従来例において１００ Kgmol／h の
改質ガスを製造する例を示したが、本発明装置の１例に
よりそれと同じ量の改質ガスを製造するとして水添用ガ
ス量の１例を求めてみる。原料やイオウ、水添触媒は同
じとすると、水添用の水素の必要量は少なくとも同じで
よい。水素の分圧が高くなると必要水素量は減るという
理論はあってもその逆はないためである。そうすると、
水添用ガス量は水添用ガスの水素濃度に反比例すると考
えても充分足ることとなる。図１の水素製造反応器の改
質ガスの水素濃度は６５％、ＭＲＧ反応器の改質ガスの
水素濃度は１３％とする。水添用ガス量は１／５倍とな
る。このため、水添用ガスラインの機器が非常に小さく
て済み、特にコンプレッサーの電気代が大きく軽減され
る。

【００２３】水添用ガス量が減少すると、ＭＲＧの反応
器自体も小さくなる。なぜならば、例えば、１００ Kgm
ol／h の改質ガスを得る場合、図２の例では１２５ Kgm
ol／h 用の反応器が必要であるが、図１の例では１００
Kgmol／h でよい。ただし、５ Kgmol／h 用の水素製造
用反応器が必要となるがトータルとしても小さくなる。
勿論、ＭＲＧの反応器も実際には１００：１２５になら
ないが、小さくなることは間違いない。

【００２４】

【発明の効果】本発明１３Ａガス製造装置では、同一プ
ラント内で水素純度の高いガスを製造しているため、水
添用ガス関係の機器が小さくて済むばかりでなく、効率
も高くなる。また、現在水素リッチガスを製造する反応
器によって都市ガスを製造している事業所では、その製
造装置からの比較的容易な改造で本発明装置ができ非常
に便利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の１例を示すフローシートであ
る。

【図２】従来例のフローシートである。

【符号の説明】

１ 本発明１３Ａガス製造装置 ２ 水添装置 ３ 脱硫装置 ４ ＭＲＧ予熱器 ５ 水素製造用反応器 ６ ＭＲＧ反応器 ７ メタネーター ８ 二酸化炭素除去装置 ９ 水添用ガスライン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 都市ガス中の１３Ａガスを製造する装置
   において、原料をメタンリッチガスに改質する反応器と
   は別に、原料に添加するための水素ガスを製造するため
   の改質反応器を別途具備していることを特徴とする１３
   Ａガスの製造装置。
2. 【請求項２】 該水素ガスを製造する反応器と、メタン
   リッチガス改質反応器への原料ガスの予熱器とが、同一
   の加熱炉内に存在するものである請求項１記載の１３Ａ
   ガスの製造装置。