JP4959742B2 - Digestion gas deoxygenation method and apparatus - Google Patents
Digestion gas deoxygenation method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP4959742B2 JP4959742B2 JP2009077037A JP2009077037A JP4959742B2 JP 4959742 B2 JP4959742 B2 JP 4959742B2 JP 2009077037 A JP2009077037 A JP 2009077037A JP 2009077037 A JP2009077037 A JP 2009077037A JP 4959742 B2 JP4959742 B2 JP 4959742B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- purified
- water
- dehumidifier
- hydrogen
- 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
- 230000029087 digestion Effects 0.000 title claims description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 35
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 title claims description 28
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 261
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 114
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 94
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 93
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 70
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 70
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 70
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 69
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 69
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 65
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 45
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 30
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 27
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 22
- -1 siloxane compounds Chemical class 0.000 claims description 18
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 13
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims description 10
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims description 10
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 claims description 9
- 230000001079 digestive effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 29
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 9
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 8
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 7
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 7
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 150000002898 organic sulfur compounds Chemical class 0.000 description 6
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009287 sand filtration Methods 0.000 description 3
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001741 organic sulfur group Chemical group 0.000 description 1
- HBEQXAKJSGXAIQ-UHFFFAOYSA-N oxopalladium Chemical compound [Pd]=O HBEQXAKJSGXAIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 150000002941 palladium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910003445 palladium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- NXJCBFBQEVOTOW-UHFFFAOYSA-L palladium(2+);dihydroxide Chemical compound O[Pd]O NXJCBFBQEVOTOW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 235000020681 well water Nutrition 0.000 description 1
- 239000002349 well water Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
本発明は、有機性廃棄物をメタン発酵させることにより発生した消化ガスを精製したメタンガス中に残存する酸素を除去する消化ガスの脱酸素方法及び装置に関する。 The present invention relates to a digestion gas deoxygenation method and apparatus for removing oxygen remaining in methane gas purified from digestion gas generated by subjecting organic waste to methane fermentation.
比較的水分の多い有機性廃棄物の処理には、現在、メタン発酵処理が多用されている。このメタン発酵処理され、発生したガスは通常「消化ガス」と呼ばれ、この消化ガス中の成分は、メタンが約60容量%及び二酸化炭素が約40容量%である。さらに、微量の不純物として、通常100〜3000ppmの硫化水素(以下、「H2S」という)等の硫黄系不純物や約0.3容量%の酸素も含まれている。この消化ガスは、燃料ガスとして利用される。例えば、発電用のガスエンジン、ガスタービン、燃料電池等、温水や蒸気を製造するボイラー等の燃料である。近年では、さらにこの消化ガスを精製し、都市ガスとして供給されることが待ち望まれている。しかし、この消化ガスを精製し、都市ガスとして利用するためには、上記H2S等の硫黄系不純物や酸素が除去される必要がある。また、有機硫黄化合物と酸素を除去する技術としては、例えば、特許文献1に記載されたようなものが知られている。 Currently, methane fermentation treatment is frequently used to treat organic waste with relatively high water content. The gas generated by this methane fermentation treatment is usually called “digestion gas”, and the components in the digestion gas are about 60% by volume of methane and about 40% by volume of carbon dioxide. Furthermore, sulfur impurities such as 100 to 3000 ppm of hydrogen sulfide (hereinafter referred to as “H 2 S”) and about 0.3% by volume of oxygen are also included as trace amounts of impurities. This digestion gas is used as a fuel gas. For example, it is a fuel such as a boiler for producing hot water or steam, such as a gas engine for power generation, a gas turbine, or a fuel cell. In recent years, it is highly desired that this digestion gas be further purified and supplied as city gas. However, in order to refine this digestion gas and use it as city gas, it is necessary to remove sulfur impurities such as H 2 S and oxygen. Moreover, as a technique for removing the organic sulfur compound and oxygen, for example, a technique described in Patent Document 1 is known.
この特許文献1に開示された有機硫黄化合物と酸素を除去する技術は、以下のようなものである。この技術は、反応器の中にパラジウムを含む第1触媒と、モリブデン、ニッケルまたはコバルトの少なくとも1つを含む第2触媒とを備え、有機硫黄化合物と酸素を含むメタンガス中から300〜450℃で有機硫黄化合物と酸素を同時に除去するものである。 The technique for removing the organic sulfur compound and oxygen disclosed in Patent Document 1 is as follows. This technique includes a first catalyst containing palladium in a reactor and a second catalyst containing at least one of molybdenum, nickel, or cobalt, and is heated at 300 to 450 ° C. from methane gas containing an organic sulfur compound and oxygen. The organic sulfur compound and oxygen are removed at the same time.
しかしながら、上記特許文献1に開示された有機硫黄化合物と酸素を除去する技術は、まず有機硫黄化合物の脱硫を阻害する酸素を第1触媒上で水蒸気へ変換し、次いで第2触媒上で有機硫黄化合物をH2Sへ変換するものであるため、消化ガスを精製し、この精製されたガス中に残存する酸素を除去するに際し、高温を要し、かつ、精製されたガス中にはH2Sが多く残存する。出願人は、これらの問題を解決する発明として、すでに新たな特許出願を提出済みである(特許文献2参照)。 However, the technology for removing organic sulfur compounds and oxygen disclosed in Patent Document 1 first converts oxygen that inhibits desulfurization of organic sulfur compounds into water vapor on the first catalyst, and then organic sulfur on the second catalyst. Since the compound is to be converted to H 2 S, the digestion gas is purified, and when oxygen remaining in the purified gas is removed, a high temperature is required, and H 2 is contained in the purified gas. A lot of S remains. The applicant has already filed a new patent application as an invention for solving these problems (see Patent Document 2).
上記特許文献2に記載された発明によれば、高圧水吸収法により消化ガスを精製し、この精製されたメタンガス中に残存する酸素を除去するに際し、高温を要することもない。また、この高圧水吸収法により精製されたメタンガス中に除去しきれずに残存するH2Sやシロキサン化合物も、極僅かである。 According to the invention described in Patent Document 2, the digestion gas is purified by the high-pressure water absorption method, and the high temperature is not required when removing the oxygen remaining in the purified methane gas. In addition, H 2 S and siloxane compounds that cannot be completely removed in the methane gas purified by this high-pressure water absorption method are very small.
しかし、H2Sは極僅かではあっても、触媒塔に充填された触媒を被毒し続けると、徐々に触媒の性能も劣化してしまう。このように触媒の性能が劣化してくることは、結果として消化ガスの脱酸素装置の長寿命化を図る上で障害となる。 However, even if H 2 S is very small, if the catalyst packed in the catalyst tower is continuously poisoned, the performance of the catalyst gradually deteriorates. Deterioration of the catalyst performance in this way becomes an obstacle to extending the life of the digestion gas deoxygenation device.
本発明の目的は、高圧水吸収法により精製されたメタンガス中に残存する酸素を除去するに際し、高温を要することもなく、また、少なくともH2Sによる触媒の劣化を防止することで触媒の長寿命化を可能とする消化ガスの脱酸素方法及び装置を提供することにある。 The object of the present invention is to eliminate oxygen remaining in methane gas purified by the high-pressure water absorption method without requiring a high temperature and at least preventing the catalyst from deteriorating due to H 2 S. An object of the present invention is to provide a digestion gas deoxygenation method and apparatus capable of extending the service life.
この目的を達成するために、本発明の請求項1に記載の発明は、
有機性廃棄物をメタン発酵させることにより発生した消化ガスを圧縮機で圧縮し昇圧し、前記昇圧した消化ガスを吸収塔へ供給して、前記吸収塔内で前記昇圧した消化ガスと水とを高圧状態で接触させることにより、前記昇圧した消化ガスに含まれる二酸化炭素及び硫黄系不純物を高圧水に溶解し前記昇圧した消化ガスから前記二酸化炭素及び硫黄系不純物を分離し、メタンガスを精製する工程と、
前記精製されたメタンガス(以下、「精製ガス」という)を少なくともH2Sを水分とともに除去する機能を有した第1の除湿器に通すことにより、前記精製ガス中に除去しきれずに残留するH2Sを水分とともに除去する工程と、
前記第1の除湿器を通過した精製ガスに水素を添加する工程と、
前記水素が添加された精製ガスを触媒が充填された触媒塔へ供給し、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換する工程と、
前記触媒塔で残存する酸素が水に変換された精製ガスを少なくとも水分を除去する機能を有した第2の除湿器に通すことにより、前記酸素が水に変換された精製ガス中から少なくとも水分を除去する工程と、
を備えたことを特徴とする消化ガスの脱酸素方法である。
In order to achieve this object, the invention according to claim 1 of the present invention provides:
The digestion gas generated by subjecting the organic waste to methane fermentation is compressed and compressed by a compressor, the pressurized digestion gas is supplied to an absorption tower, and the digestion gas and water pressurized in the absorption tower are supplied. The step of purifying methane gas by dissolving carbon dioxide and sulfur-based impurities contained in the pressurized digestion gas in high-pressure water and separating the carbon dioxide and sulfur-based impurities from the pressurized digestion gas by contacting in a high-pressure state When,
By passing the purified methane gas (hereinafter referred to as “purified gas”) through a first dehumidifier having a function of removing at least H 2 S together with moisture, H remaining in the purified gas without being completely removed. Removing 2 S together with moisture;
Adding hydrogen to the purified gas that has passed through the first dehumidifier;
Supplying the purified gas added with hydrogen to a catalyst tower packed with a catalyst, and converting oxygen remaining in the purified gas added with hydrogen into water by catalytic reaction;
By passing the purified gas in which oxygen remaining in the catalyst tower has been converted to water through a second dehumidifier having a function of removing at least moisture, at least moisture from the purified gas in which the oxygen has been converted to water. Removing, and
A digestion gas deoxygenation method characterized by comprising:
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、
前記精製ガス中に除去しきれずに残留するH2Sを水分とともに除去する工程において、前記第1の除湿器にH2Sとシロキサン化合物を水分とともに除去する機能を有したものを利用したことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
In the step of removing the H2S remaining without being completely removed the refined gas with water, characterized in that the H2S and siloxane compounds using those having a function of removing with water before Symbol first dehumidifier .
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、
前記第1の除湿器と前記触媒塔との間にはガスホルダーが介在し、前記第1の除湿器を通過した精製ガスが前記ガスホルダーで貯蔵される工程を有したことを特徴とする。
The invention according to
A gas holder is interposed between the first dehumidifier and the catalyst tower, and the purified gas that has passed through the first dehumidifier is stored in the gas holder.
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発明において、前記触媒塔へ供給される前記水素が添加された精製ガスの触媒層空間速度SVは、7,000h−1以下(ただし、ゼロは含まない)であることを特徴とする。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の発明において、前記第1の除湿器を通過した精製ガスに水素を添加する工程で、水素の添加量を前記精製ガス中に残存する酸素量に対して、モル比で2以上にしたことを特徴とする。
The invention according to
請求項6に記載の発明は、
有機性廃棄物をメタン発酵させることにより発生した消化ガスを圧縮し昇圧する圧縮機と、
前記圧縮機で昇圧した消化ガスと水とを受入れ、高圧状態で接触させることにより、前記昇圧した消化ガスに含まれる二酸化炭素及び硫黄系不純物を高圧水に溶解して前記昇圧した消化ガスから前記二酸化炭素及び硫黄系不純物を分離し、メタンガスを精製するための吸収塔と、
前記精製されたメタンガス(以下、「精製ガス」という)を受入れ、前記精製ガス中に除去しきれずに残留するH2Sを水分とともに少なくとも除去する機能を有した第1の除湿器と、
前記第1の除湿器を通過した精製ガスに水素を添加するための水素供給手段と、
前記水素供給手段により水素が添加された精製ガスを受入れ、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換するための触媒が充填された触媒塔と、
前記触媒塔で残存する酸素が水に変換された精製ガスを受入れ、前記酸素が水に変換された精製ガス中から少なくとも水分を除去する機能を有した第2の除湿器と、
を備えたことを特徴とする消化ガスの脱酸素装置である。
The invention described in
A compressor that compresses and pressurizes digestion gas generated by methane fermentation of organic waste;
The digestion gas and water pressurized by the compressor are received and contacted in a high-pressure state to dissolve carbon dioxide and sulfur impurities contained in the pressurized digestion gas in high-pressure water and from the pressurized digestion gas. An absorption tower for separating carbon dioxide and sulfur impurities and purifying methane gas;
A first dehumidifier having a function of receiving the purified methane gas (hereinafter referred to as “purified gas”) and removing at least H 2 S remaining in the purified gas without being removed together with moisture;
Hydrogen supply means for adding hydrogen to the purified gas that has passed through the first dehumidifier;
A catalyst tower that receives a purified gas to which hydrogen has been added by the hydrogen supply means, and is filled with a catalyst for converting oxygen remaining in the purified gas to which hydrogen has been added into water by a catalytic reaction;
A second dehumidifier having a function of receiving a purified gas in which oxygen remaining in the catalyst tower is converted into water and removing at least moisture from the purified gas in which the oxygen is converted into water;
A digestion gas deoxygenation apparatus comprising:
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、
前記第1の除湿器が、H2Sとシロキサン化合物を水分とともに除去する機能を有していることを特徴とする。
The invention according to
Before SL first dehumidifier, characterized in that the H2S and siloxane compound has a function of removing with water.
請求項8に記載の発明は、請求項6または7に記載の発明において、
前記第1の除湿器を通過した精製ガスを貯蔵する前記第1の除湿器と前記触媒塔との間に介在されたガスホルダーを有したことを特徴とする。
The invention according to
It has a gas holder interposed between the first dehumidifier for storing the purified gas that has passed through the first dehumidifier and the catalyst tower.
請求項9に記載の発明は、請求項6乃至8のいずれか1項に記載の発明において、前記触媒塔へ供給される前記水素が添加された精製ガスの触媒層空間速度SVは、7,000h−1以下(ただし、ゼロは含まない)であることを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the invention according to any one of
請求項10に記載の発明は、請求項6乃至9のいずれか1項に記載の発明において、前記第1の除湿器を通過した精製ガス中に残存する酸素量に対して、前記水素供給手段により添加する水素量は、モル比で2以上であることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the sixth to ninth aspects, the hydrogen supply means is provided for the amount of oxygen remaining in the purified gas that has passed through the first dehumidifier. The amount of hydrogen added is characterized by being 2 or more in molar ratio.
以上のように、本発明に係る消化ガスの脱酸素方法によれば、
有機性廃棄物をメタン発酵させることにより発生した消化ガスを圧縮機で圧縮し昇圧し、前記昇圧した消化ガスを吸収塔へ供給して、前記吸収塔内で前記昇圧した消化ガスと水とを高圧状態で接触させることにより、前記昇圧した消化ガスに含まれる二酸化炭素及び硫黄系不純物を高圧水に溶解し前記昇圧した消化ガスから前記二酸化炭素及び硫黄系不純物を分離し、メタンガスを精製する工程と、
前記精製されたメタンガス(以下、「精製ガス」という)を少なくともH2Sを水分とともに除去する機能を有した第1の除湿器に通すことにより、前記精製ガス中に除去しきれずに残留するH2Sを水分とともに除去する工程と、
前記第1の除湿器を通過した精製ガスに水素を添加する工程と、
前記水素が添加された精製ガスを触媒が充填された触媒塔へ供給し、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換する工程と、
前記触媒塔で残存する酸素が水に変換された精製ガスを少なくとも水分を除去する機能を有した第2の除湿器に通すことにより、前記酸素が水に変換された精製ガス中から少なくとも水分を除去する工程と、
を備えているため、以下のような作用効果を奏する。
1)高圧水吸収法を用い、消化ガス中の二酸化炭素及び硫黄系不純物の大部分を予め分離し、メタンガスを精製する工程を有するため、硫黄系不純物と酸素を同時に除去する必要がなくなる。したがって、精製されたメタンガス中に残存する酸素を除去するに際し、触媒反応に300〜450℃という高温を要することもなく、水素を添加し常温で触媒反応を進めるだけで十分な脱酸素が可能な方法を実現できる。
2)また、高圧水吸収法により精製されたメタンガス中に除去しきれずに極僅かに残存するH2Sも、前記精製ガスを吸収塔の後段に設けられた第1の除湿器に通すことにより、前記精製ガス中に除去しきれずに残留するH2Sを少なくとも水分とともに予め除去する工程を有するため、触媒が前記H2Sにより被毒されず、触媒の劣化が防止され、触媒の長寿命化を可能とする消化ガスの脱酸素方法を実現できる。また、高圧水吸収法により精製されたメタンガス中に除去しきれずに極僅かに残存するH2Sも触媒塔に入る前に予め除去されてしまうため、結果として最終段階で高純度なメタンガスを得ることが可能となる。
As described above, according to the digestion gas deoxygenation method of the present invention,
The digestion gas generated by subjecting the organic waste to methane fermentation is compressed and compressed by a compressor, the pressurized digestion gas is supplied to an absorption tower, and the digestion gas and water pressurized in the absorption tower are supplied. The step of purifying methane gas by dissolving carbon dioxide and sulfur-based impurities contained in the pressurized digestion gas in high-pressure water and separating the carbon dioxide and sulfur-based impurities from the pressurized digestion gas by contacting in a high-pressure state When,
By passing the purified methane gas (hereinafter referred to as “purified gas”) through a first dehumidifier having a function of removing at least H 2 S together with moisture, H remaining in the purified gas without being completely removed. Removing 2 S together with moisture;
Adding hydrogen to the purified gas that has passed through the first dehumidifier;
Supplying the purified gas added with hydrogen to a catalyst tower packed with a catalyst, and converting oxygen remaining in the purified gas added with hydrogen into water by catalytic reaction;
By passing the purified gas in which oxygen remaining in the catalyst tower has been converted to water through a second dehumidifier having a function of removing at least moisture, at least moisture from the purified gas in which the oxygen has been converted to water. Removing, and
Therefore, the following effects are achieved.
1) Since there is a step of previously separating carbon dioxide and sulfur-based impurities in digestion gas using a high-pressure water absorption method and purifying methane gas, it is not necessary to remove sulfur-based impurities and oxygen at the same time. Therefore, when oxygen remaining in the purified methane gas is removed, the catalytic reaction does not require a high temperature of 300 to 450 ° C., and sufficient deoxygenation is possible only by adding hydrogen and proceeding the catalytic reaction at room temperature. The method can be realized.
2) In addition, H 2 S that cannot be completely removed in the methane gas purified by the high-pressure water absorption method can pass through the purified gas through the first dehumidifier provided at the rear stage of the absorption tower. In addition, since it has a step of removing in advance at least the H 2 S remaining in the purified gas together with moisture, the catalyst is not poisoned by the H 2 S, the catalyst is prevented from being deteriorated, and the catalyst has a long life. It is possible to realize a digestion gas deoxygenation method that makes it possible. In addition, H 2 S that cannot be completely removed in the methane gas purified by the high-pressure water absorption method is removed in advance before entering the catalyst tower. As a result, high-purity methane gas is obtained in the final stage. It becomes possible.
また、本発明に係る消化ガスの脱酸素装置によれば、
有機性廃棄物をメタン発酵させることにより発生した消化ガスを圧縮し昇圧する圧縮機と、
前記圧縮機で昇圧した消化ガスと水とを受入れ、高圧状態で接触させることにより、前記昇圧した消化ガスに含まれる二酸化炭素及び硫黄系不純物を高圧水に溶解して前記昇圧した消化ガスから前記二酸化炭素及び硫黄系不純物を分離し、メタンガスを精製するための吸収塔と、
前記精製されたメタンガス(以下、「精製ガス」という)を受入れ、前記精製ガス中に除去しきれずに残留するH2Sを水分とともに少なくとも除去する機能を有した第1の除湿器と、
前記第1の除湿器を通過した精製ガスに水素を添加するための水素供給手段と、
前記水素供給手段により水素が添加された精製ガスを受入れ、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換するための触媒が充填された触媒塔と、
前記触媒塔で残存する酸素が水に変換された精製ガスを受入れ、前記酸素が水に変換された精製ガス中から少なくとも水分を除去する機能を有した第2の除湿器と、
を備えているため、以下のような作用効果を奏する。
1)高圧水吸収法を用い、吸収塔で消化ガス中の二酸化炭素及び硫黄系不純物の大部分を予め分離し、メタンガスを精製することができるため、硫黄系不純物と酸素を同時に除去する必要がなくなる。したがって、精製されたメタンガス中に残存する酸素を除去するに際し、触媒塔に300〜450℃という高温を要することもなく、水素を添加し常温で触媒反応を進めることができる脱酸素装置を実現できる。
2)また、高圧水吸収法により精製されたメタンガス中に除去しきれずに極僅かに残存するH2Sも、前記精製ガスを吸収塔の後段に設けられた前記H2Sを水分とともに少なくとも除去可能な機能を有した第1の除湿器に通すことにより、前記精製ガス中に除去しきれずに残留するH2Sが予め除去されるため、触媒が前記H2Sにより被毒されず、触媒の劣化が防止され、触媒の長寿命化を可能とする消化ガスの脱酸素装置を実現できる。また、高圧水吸収法により精製されたメタンガス中に除去しきれずに極僅かに残存するH2Sも触媒塔に入る前に予め除去されてしまうため、結果として最終段階で高純度なメタンガスを得ることが可能な消化ガスの脱酸素装置を実現できる。
Further, according to the digestion gas deoxygenation apparatus according to the present invention,
A compressor that compresses and pressurizes digestion gas generated by methane fermentation of organic waste;
The digestion gas and water pressurized by the compressor are received and contacted in a high-pressure state to dissolve carbon dioxide and sulfur impurities contained in the pressurized digestion gas in high-pressure water and from the pressurized digestion gas. An absorption tower for separating carbon dioxide and sulfur impurities and purifying methane gas;
A first dehumidifier having a function of receiving the purified methane gas (hereinafter referred to as “purified gas”) and removing at least H 2 S remaining in the purified gas without being removed together with moisture;
Hydrogen supply means for adding hydrogen to the purified gas that has passed through the first dehumidifier;
A catalyst tower that receives a purified gas to which hydrogen has been added by the hydrogen supply means, and is filled with a catalyst for converting oxygen remaining in the purified gas to which hydrogen has been added into water by a catalytic reaction;
A second dehumidifier having a function of receiving a purified gas in which oxygen remaining in the catalyst tower is converted into water and removing at least moisture from the purified gas in which the oxygen is converted into water;
Therefore, the following effects are achieved.
1) Since the high-pressure water absorption method can be used to separate most of the carbon dioxide and sulfur-based impurities in the digestion gas in advance and purify methane gas in the absorption tower, it is necessary to remove sulfur-based impurities and oxygen simultaneously. Disappear. Therefore, when removing the oxygen remaining in the purified methane gas, it is possible to realize a deoxygenation apparatus that can add hydrogen and proceed the catalytic reaction at room temperature without requiring a high temperature of 300 to 450 ° C. in the catalyst tower. .
2) Further, H 2 S that cannot be completely removed in the methane gas purified by the high-pressure water absorption method is also removed at least from the H 2 S provided in the rear stage of the absorption tower together with moisture. By passing through the first dehumidifier having a possible function, H 2 S that cannot be completely removed in the purified gas is removed in advance, so that the catalyst is not poisoned by the H 2 S, and the catalyst It is possible to realize a digestion gas deoxygenation apparatus that prevents the deterioration of the catalyst and extends the life of the catalyst. In addition, H 2 S that cannot be completely removed in the methane gas purified by the high-pressure water absorption method is removed in advance before entering the catalyst tower. As a result, high-purity methane gas is obtained in the final stage. It is possible to realize a digestion gas deoxygenation apparatus that can perform such a process.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
図1は本発明の消化ガスの脱酸素方法を実施するための実施の形態1に係る消化ガスの脱酸素装置の全体構成を模式的に説明する説明図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically illustrating the overall configuration of a digestion gas deoxygenation apparatus according to Embodiment 1 for carrying out the digestion gas deoxygenation method of the present invention.
図1において、1はミストセパレータ、2a、2bは消化ガス圧縮機、3は吸収塔(スクラバー)、4は給水槽、5は水補給用ポンプ、6は水素供給手段としての水電解装置、7はパラジウム(Pd)触媒、8はPd触媒7が充填された触媒塔、9はH2Sとシロキサン化合物を水分とともに除去する機能を有した第1の除湿器としてのモレキュラーシーブ等の吸着剤を用いた吸着塔、10は少なくとも水分を除去する機能を有した第2の除湿器としてのモレキュラーシーブ等の吸着剤を用いた吸着塔である。
In FIG. 1, 1 is a mist separator, 2a and 2b are digestion gas compressors, 3 is an absorption tower (scrubber), 4 is a water supply tank, 5 is a water supply pump, 6 is a water electrolysis device as hydrogen supply means, 7 Is a palladium (Pd) catalyst, 8 is a catalyst tower packed with
次に、本発明に係る消化ガスの脱酸素装置の運転動作について、図1を参照しながら説明する。 Next, the operation of the digestion gas deoxygenation apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
有機性汚泥、有機性廃水等の有機性廃棄物をメタン発酵させることにより発生した消化ガスは、ミストセパレータ1によって消化ガス中のミスト(水分)、ダストが除去される。このミストセパレータ1を通過後の消化ガス中の成分は、メタンが約60容量%、二酸化炭素が約40容量%、酸素が約0.3容量%、硫黄系不純物としてのH2Sが100〜3000ppm、その他の不純物(例えば、シロキサン化合物)が極微量である。この消化ガスを直列接続された消化ガス圧縮機2a、2bによって圧縮し、大気圧より高い所定の圧力まで昇圧される。消化ガス圧縮機2a、2bによって昇圧された消化ガスは、吸収塔3の下部に導入される。一方、吸収塔3の上部からは、下水処理場の最終沈殿池の下流に設けられている処理水の砂ろ過設備からの砂ろ過水が貯留された給水槽4から水補給用ポンプ5により汲み上げられ、昇圧された状態で供給されるようになっている。このとき用いられる水としては、上記下水処理場の最終沈殿池の下流に設けられている処理水の砂ろ過設備からの砂ろ過水が利用される以外にも、水道水、井水、または、下水等の排水を処理して得られる処理水を利用することも可能である。
Digestion gas generated by methane fermentation of organic waste such as organic sludge and organic wastewater is removed by mist separator 1 from mist (water) and dust. The components in the digestion gas after passing through the mist separator 1 are about 60% by volume of methane, about 40% by volume of carbon dioxide, about 0.3% by volume of oxygen, and 100 to 100% of H 2 S as a sulfur impurity. 3000 ppm, and other impurities (for example, siloxane compound) are extremely small. The digestion gas is compressed by
このように、消化ガス圧縮機2a、2bにより消化ガスを昇圧して吸収塔3内へその下部より送り込むとともに、水補給用ポンプ5により水を昇圧して吸収塔3内へその上部より送り込むことにより、吸収塔3内を0.55〜2.0MPaGの範囲を満たす高圧状態に保持し、吸収塔3内において消化ガスと水とを前記圧力範囲を満たす高圧状態で接触させるようにしている。なお、吸収塔3内には、消化ガスと水とを十分に接触させるためにラシヒリング等の充填物が充填されている。
In this way, the
吸収塔3内において消化ガスと水とを0.55〜2.0MPaGの範囲を満たす高圧状態で接触させることにより、消化ガス中に気体状態で含まれていた二酸化炭素及びH2S等の硫黄系不純物は、高圧の水に溶解して吸収される一方、メタンガスは、高圧の水にほとんど溶解することなく、吸収塔3の頂部から取り出される。また、消化ガスから二酸化炭素及びH2S等の硫黄系不純物を分離し、メタンガスを精製するに際し、消化ガスと水とを0.55〜2.0MPaGの範囲を満たす高圧状態で接触させるのがよい。この範囲より低圧力雰囲気では、二酸化炭素及びH2S等の硫黄系不純物が十分に分離除去されず、また、この範囲より高圧力雰囲気にしても二酸化炭素及びH2S等の硫黄系不純物の除去率がそれほど向上せず、運転コストや、高圧化仕様による装置コストの増加などの点から好ましくない。なお、除去率、運転コスト及び装置コストの点から、消化ガスと水とを0.7MPaG以上1.0MPaG未満の範囲を満たす高圧状態で接触させることがより好ましい。
Sulfur such as carbon dioxide and H 2 S contained in the digestion gas in a gaseous state by bringing the digestion gas and water into contact with each other at a high pressure satisfying the range of 0.55 to 2.0 MPaG in the
なお、上記のように消化ガスと水とを0.55MPaG以上の高圧状態で接触させることにより、吸収塔3の頂部から取り出される高濃度のメタンガスを有する精製ガス中からは大半のH2S等の硫黄系不純物とシロキサン化合物が除去される。しかし、この吸収塔3の頂部から取り出される高濃度のメタンガスを有する精製ガス中には、依然として酸素が約0.3容量%残存したままであるため、このままではまだ都市ガスとしては利用できない。
Note that most of the H 2 S and the like from the purified gas having a high concentration of methane gas taken out from the top of the
また、この吸収塔3の頂部から取り出される高濃度のメタンガスを有する精製ガス中には、上述した高圧水吸収法により除去しきれずにH2Sとシロキサン化合物が極僅か残存する。このように、極僅かではあっても、H2Sやシロキサン化合物が触媒塔8に充填されたPd触媒7を被毒し続けると、徐々にPd触媒7の性能が劣化してしまい、結果として消化ガスの脱酸素装置の長寿命化を図る上での障害となる。
Further, in the purified gas having a high concentration of methane gas taken out from the top of the
そこで、吸収塔3の頂部から取り出される高濃度のメタンガスを有する精製ガスに水電解装置6より水素(H2)を添加し、この水素が添加された精製ガスをPd触媒7が充填された触媒塔8に送り込み、常温で下記式(1)に示すような触媒反応を進行させ、精製ガス中の酸素を水に変換させる前に下記のような処理を予め行なっておく。
O2 +2H2 → 2H2O ――― 式(1)
Therefore, hydrogen (H 2 ) is added from the
O 2 + 2H 2 → 2H 2 O ――― Formula (1)
すなわち、吸収塔3の後段に設けられた吸着塔9に吸収塔3の頂部から取り出される高濃度のメタンガスを有する精製ガスを通し、この精製ガス中に除去しきれずに残留するH2Sとシロキサン化合物を水分とともに予め除去した上で、水電解装置6より水素を添加し、Pd触媒7が充填された触媒塔8に送り込むようにする。このような構成を採用することで、Pd触媒7が前記両物質により被毒されず、Pd触媒7の劣化が防止可能となる。このような構成は、消化ガスの脱酸素装置の長寿命化に顕著な効果をもたらす。そればかりか、精製ガス中の酸素濃度を所定の要求性能である、例えば、0.01容量%(100ppm)以下まで除去可能である。
That is, a purified gas having a high concentration of methane gas taken out from the top of the
また、水素は、上記反応式(1)より、酸素の2倍のモル量が必要である。よって、酸素に対して水素をモル比で2以上添加することにより、精製されたメタンガス中に残存する酸素を0.01容量%(100ppm)以下に制御することが可能である。酸素に対する水素の添加量は、モル比で2〜約3.3とするのが好ましい。これにより、残存する酸素を所定の基準値以下まで除去しながらも、必要以上に水素を消費するのを防止できる。 In addition, hydrogen must have a molar amount twice that of oxygen based on the above reaction formula (1). Therefore, it is possible to control oxygen remaining in the purified methane gas to 0.01 volume% (100 ppm) or less by adding hydrogen in a molar ratio of 2 or more with respect to oxygen. The amount of hydrogen added to oxygen is preferably 2 to about 3.3 in molar ratio. Thereby, it is possible to prevent excessive consumption of hydrogen while removing remaining oxygen to a predetermined reference value or less.
また、上記水素が添加された精製ガスのPd触媒7層空間速度(SV)は、7,000h−1以下(ただし、ゼロは含まない)の範囲で変更可能であり、好ましくは、3,000〜6,000h−1の範囲である。これにより、残存する酸素を所定の基準値以下まで除去しながらも、使用するPd触媒7の量がいたずらに多くならない。したがって、触媒塔8の大きさを抑制可能である。
The Pd catalyst 7-layer space velocity (SV) of the purified gas to which hydrogen is added can be changed within a range of 7,000 h −1 or less (excluding zero), preferably 3,000. It is in the range of ˜6,000 h −1 . As a result, the amount of
この酸素が低減した精製ガスが吸着塔10に送られ、水分が十分に吸着除去された後、都市ガス導管へ接続される。また、消化ガスから分離した二酸化炭素及び硫化水素等の硫黄系不純物が溶解した高圧水は、吸収塔3の底部から抜き出されて、弁V1を介して水処理設備へ供給される。
This purified gas with reduced oxygen is sent to the
以上のような構成であるため、本発明に係る消化ガスの脱酸素方法及び装置においては、以下のような作用効果を奏する。
1)高圧水吸収法を用い、消化ガス中の二酸化炭素及び硫黄系不純物の大部分を予め分離し、メタンガスを精製する工程を有するため、硫黄系不純物と酸素を同時に除去する必要がなくなる。したがって、精製されたメタンガス中に残存する酸素を除去するに際し、触媒反応に300〜450℃という高温を要することもなく、水素を添加し常温で触媒反応を進めるだけで十分な脱酸素が可能な方法を実現できる。
2)また、高圧水吸収法により精製されたメタンガス中に除去しきれずに極僅かに残存するH2Sも、前記精製ガスを吸収塔の後段に設けられた第1の除湿器に通すことにより、前記精製ガス中に除去しきれずに残留するH2Sを少なくとも水分とともに予め除去する工程を有するため、触媒が前記H2Sにより被毒されず、触媒の劣化が防止され、触媒の長寿命化を可能とする消化ガスの脱酸素方法を実現できる。また、高圧水吸収法により精製されたメタンガス中に除去しきれずに極僅かに残存するH2Sも触媒塔に入る前に予め除去されてしまうため、結果として最終段階で高純度なメタンガスを得ることが可能となる。
3)また、水の電気分解により得られる水素は高純度であるため、不純物の混入が少なく、精製されたメタンガスの純度を容易に維持できる。
Since it is the above structures, in the digestion gas deoxygenation method and apparatus which concern on this invention, there exist the following effects.
1) Since there is a step of previously separating carbon dioxide and sulfur-based impurities in digestion gas using a high-pressure water absorption method and purifying methane gas, it is not necessary to remove sulfur-based impurities and oxygen at the same time. Therefore, when oxygen remaining in the purified methane gas is removed, the catalytic reaction does not require a high temperature of 300 to 450 ° C., and sufficient deoxygenation is possible only by adding hydrogen and proceeding the catalytic reaction at room temperature. The method can be realized.
2) In addition, H 2 S that cannot be completely removed in the methane gas purified by the high-pressure water absorption method can pass through the purified gas through the first dehumidifier provided at the rear stage of the absorption tower. In addition, since it has a step of removing in advance at least the H 2 S remaining in the purified gas together with moisture, the catalyst is not poisoned by the H 2 S, the catalyst is prevented from being deteriorated, and the catalyst has a long life. It is possible to realize a digestion gas deoxygenation method that makes it possible. In addition, H 2 S that cannot be completely removed in the methane gas purified by the high-pressure water absorption method is removed in advance before entering the catalyst tower. As a result, high-purity methane gas is obtained in the final stage. It becomes possible.
3) Moreover, since hydrogen obtained by electrolysis of water has high purity, there is little mixing of impurities, and the purity of the purified methane gas can be easily maintained.
本実施の形態における水電解装置6としては、水素を発生するものであれば利用可能であり、好ましい水電解装置としては、固体高分子電解質膜等を利用した水電解式水素発生装置が挙げられ、高純度の水素及び酸素を発生させる株式会社神鋼環境ソリューション製の水電解式高純度水素酸素発生装置(商品名:HHOG)を利用することが可能である。この水電解式高純度水素酸素発生装置を利用することで、高圧水素ボンベを用いて水素を予め貯蔵しておく必要がなく、純度の高い水素を電源のON/ OFF操作により、必要な時に必要な量だけ供給でき、安全である。また、メタンガス中の酸素濃度の変動に対して濃度を検知して水素の量を制御することが可能である。このように、精製されたメタンガス中に残存する酸素の除去量を制御することも可能である。また、後述するように同時に純度の高い酸素も供給可能である。
The
また、本実施の形態においては、吸着塔9の前と吸着塔10の前にミストセパレータとしてのコアレッサーが図示されていないが、コアレッサーを設置するのが好ましい。このようにすることで、飛散する水分が除去できる。
In the present embodiment, a coalescer as a mist separator is not shown in front of the adsorption tower 9 and the
また、本実施の形態においては、除湿器としての吸着塔にH2Sとシロキサン化合物を水分とともに除去する機能を有したモレキュラーシーブを用いた例に説明したが、吸収塔3を出た精製ガス中にシロキサン化合物が残存しない場合は、H2Sを水分とともに除去する機能を有していればよい。すなわち、第1の除湿器としては、少なくともH2Sを水分とともに除去可能な機能を有していればよい。
Further, the purified gas in the present embodiment has been described as an example using a molecular sieve having a function of removing H 2 S and siloxane compound together with water in an adsorption column as dehumidifier, leaving the
なお、本実施の形態においては、除湿器としての吸着塔10も吸着塔9と同様に、H2Sとシロキサン化合物を水分とともに除去する機能を有したモレキュラーシーブを用いた吸着塔を例に説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、モレキュラーシーブならば、例えば、少なくとも水分を除去する機能を有したモレキュラーシーブ3A、4A、5A、13Xのいずれかを使用することが可能であり、必要条件としては少なくとも水分を除去する機能を有した除湿器であればよい。また、吸着剤として、H2Sとシロキサン化合物を水分とともに除去する機能を有したモレキュラーシーブ等の吸着剤ではなく、例えば、水分吸着剤、H2S吸着剤としてシリカライトまたは酸処理を施したシリカライト、シロキサン化合物吸着剤として酸処理したシリカゲルをそれぞれ用い、これらの吸着剤を吸着塔に入れた除湿器であってもよい。
In the present embodiment, similarly to the adsorption tower 9, the
以下、本発明の作用効果を確証するため、以下のラボ試験を実施した。 Hereinafter, the following laboratory tests were conducted in order to confirm the effects of the present invention.
(実施例1)
図1において、吸着塔9を通過した精製ガスに添加する水素量と触媒塔8から出た精製ガス中に残存する酸素量の関係を調べる試験を行った。吸着塔9を通過した精製ガス中からはH2Sとシロキサン化合物が水分とともに除去されるため、試験ガスとして、酸素濃度が0.3容量%、水素濃度が0.55〜1.0容量%、残りメタンガスから構成される乾燥したガスを用いた。この試験ガス中、水素濃度を0.55、0.6、0.8、1.0容量%にしたものをそれぞれ試験No.1、2、3、4とする(下記表1参照)。その他の試験条件は、以下の通りである。
触媒塔8の大きさ :直径27mm−長さ300mm
触媒7層の容積 :67mL(Lはリットルの意味)
上記試験ガスの流量:200L/h(SV=3,000h−1相当)
上記試験ガスの圧力:0.9MPaG
Example 1
In FIG. 1, a test was conducted to examine the relationship between the amount of hydrogen added to the purified gas that passed through the adsorption tower 9 and the amount of oxygen remaining in the purified gas exiting from the
Size of catalyst tower 8: Diameter 27 mm-Length 300 mm
Volume of
Flow rate of the test gas: 200 L / h (SV = 3,000 h −1 equivalent)
Pressure of the above test gas: 0.9 MPaG
上記表1に示すように、水素濃度が0.6、0.8、1.0容量%(試験No.2、3、4)の試験ガスを用いた場合は、触媒塔8から出た試験ガス中に残存する酸素量が0ppmとなり、所定の要求性能である、例えば、0.01容量%(100ppm)以下まで酸素を除去可能である。しかし、水素濃度が0.55容量%(試験No.1)では、触媒塔8から出た試験ガス中に残存する酸素量が200〜350ppmとなり、上記所定の要求性能を満足できない。したがって、精製ガス中に残存する酸素量に対して、添加する水素量は、モル比で2以上にする必要がある。ただし、酸素に対する水素の添加量は、必要以上に水素を消費させない点も考慮に入れると、モル比で2〜約3.3とするのが好ましい。
As shown in Table 1 above, when a test gas having a hydrogen concentration of 0.6, 0.8, 1.0% by volume (Test Nos. 2, 3, 4) was used, the test exited from the
(実施例2)
図1において、所定容積のPd触媒7層の基で、触媒塔8から出た精製ガス中に残存する酸素量が所定の要求性能(例えば、0.01容量%(100ppm)以下)を満足できるのは、水素が添加された吸着塔9を通過した精製ガス量が如何ほどまでかを調べる試験を行なった。上記実施例1同様に、吸着塔9を通過した精製ガス中からはH2Sとシロキサン化合物が水分とともに除去されるため、試験ガスとして、酸素濃度が0.3容量%、水素濃度が0.6容量%、残りメタンガスから構成される乾燥したガスを用いた。この試験ガスのガス量を制御し、SVが3,000、4,000、6,000、7,000h−1となるようにしたものをそれぞれ試験No.5、6、7、8とする(下記表2参照)。その他の試験条件は、上記実施例1に同じである。
(Example 2)
In FIG. 1, the amount of oxygen remaining in the purified gas exiting the
上記表2に示すように、試験ガスのSVが3,000、4,000、6,000h−1(試験No.5、6、7)の場合は、触媒塔8から出た試験ガス中に残存する酸素量が0ppmとなる。試験ガスのSVが7,000h−1(試験No.8)の場合は、触媒塔8から出た試験ガス中に残存する酸素量が100〜200ppmとなる。したがって、触媒塔8へ供給される水素が添加された吸着塔9を通過した精製ガスの触媒層空間速度SVは、7,000h−1以下(ただし、ゼロは含まない)にする必要がある。好ましくは、SVが3,000〜6,000h−1の範囲である。これにより、触媒塔8から出た精製ガス中に残存する酸素量を所定の基準値以下まで除去しながらも、使用する触媒7の量がいたずらに多くならない。よって、触媒塔8の大きさも抑制可能である。
As shown in Table 2 above, when the SV of the test gas is 3,000, 4,000, 6,000 h −1 (test No. 5, 6, 7), the test gas exiting from the
(実施の形態2)
図2は本発明の消化ガスの脱酸素方法を実施するための実施の形態2に係る消化ガスの脱酸素装置の全体構成を模式的に説明する説明図である。本実施の形態において、実施の形態1と同一の構成要素については、同一の番号を付与して詳細な説明は省略し、異なる部分のみ詳述する。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically illustrating the overall configuration of a digestion gas deoxygenation apparatus according to Embodiment 2 for carrying out the digestion gas deoxygenation method of the present invention. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are given the same numbers, and detailed description thereof is omitted, and only different portions are described in detail.
図2において、11はガスホルダーである。本実施の形態において、実施の形態1と大きく異なる部分は、吸着塔9と触媒塔8の間にガスホルダー11が設置されている点にあるため、この部分を中心に詳述する。
In FIG. 2, 11 is a gas holder. In the present embodiment, a portion that is significantly different from the first embodiment is that a
ガスホルダー11により、吸着塔9を通過した精製ガスをいったん貯蔵するため、触媒塔8への精製ガス流量を容易に調整可能である。また、ガスホルダー11の前段には吸着塔9が設けられているため、ガスホルダー11内の結露防止や腐食防止も可能である。
Since the purified gas that has passed through the adsorption tower 9 is once stored by the
また、本実施の形態においては、吸着塔9の前にミストセパレータとしてのコアレッサーが図示されていないが、コアレッサーを設置するのが好ましい。このようにすることで、飛散する水分が除去できる。 Moreover, in this Embodiment, although the coalescer as a mist separator is not illustrated in front of the adsorption tower 9, it is preferable to install a coalescer. By doing so, scattered water can be removed.
なお、本実施の形態1、2においては、触媒塔8での触媒反応により、脱酸素反応が進行しても、触媒塔8を出た水分を含む精製ガスは、反応熱によりそれほど温度が上昇しない。しかし、もし触媒塔8を出た水分を含む精製ガスの反応熱による温度上昇が相当大きい場合は、触媒塔8と吸着塔10の間に熱交換器を設置すればよい。このような構成にすることで、温度が上昇した水分を含む精製ガスを熱交換器で冷却し、温度を低下させ、後段の吸着塔10における水分吸着能力を高くできる。このように、吸着塔10における水分吸着能力が高くなると、第2の除湿器としての吸着塔10をコンパクトにすることも可能になる。また、触媒塔8を出た水分を含む精製ガスの温度を低下させることで、精製ガス中の水分の一部が凝縮し、凝縮した水を吸着塔10の前段に設けられたドレントラップ(図示せず)にて分離し系外に排出することにより、吸着塔10に導入される精製ガス中の水分量も低減するので、第2の除湿器としての吸着塔10をさらにコンパクトにすることが可能となる。
In the first and second embodiments, even if the deoxygenation reaction proceeds due to the catalytic reaction in the
また、本実施の形態1、2におけるPd触媒7としては、金属パラジウム、酸化パラジウム、水酸化パラジウムなどのパラジウム化合物が利用可能である。また、触媒として、白金などの常温で酸素と水素との反応を促進させる作用を有するものであれば利用可能である。さらに、これらの触媒物質をアルミナ、ゼオライト等の担体に担持させたものも利用可能である。
In addition, as the
1 ミストセパレータ
2a、2b 消化ガス圧縮機
3 吸収塔
4 給水槽
5 水補給用ポンプ
6 水電解装置
7 Pd触媒
8 触媒塔
9、10 吸着塔
11 ガスホルダー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
前記精製されたメタンガス(以下、「精製ガス」という)を少なくともH2Sを水分とともに除去する機能を有した第1の除湿器に通すことにより、前記精製ガス中に除去しきれずに残留するH2Sを水分とともに除去する工程と、
前記第1の除湿器を通過した精製ガスに水素を添加する工程と、
前記水素が添加された精製ガスを触媒が充填された触媒塔へ供給し、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換する工程と、
前記触媒塔で残存する酸素が水に変換された精製ガスを少なくとも水分を除去する機能を有した第2の除湿器に通すことにより、前記酸素が水に変換された精製ガス中から少なくとも水分を除去する工程と、
を備えたことを特徴とする消化ガスの脱酸素方法。 The digestion gas generated by subjecting the organic waste to methane fermentation is compressed and compressed by a compressor, the pressurized digestion gas is supplied to an absorption tower, and the digestion gas and water pressurized in the absorption tower are supplied. The step of purifying methane gas by dissolving carbon dioxide and sulfur-based impurities contained in the pressurized digestion gas in high-pressure water and separating the carbon dioxide and sulfur-based impurities from the pressurized digestion gas by contacting in a high-pressure state When,
By passing the purified methane gas (hereinafter referred to as “purified gas”) through a first dehumidifier having a function of removing at least H 2 S together with moisture, H remaining in the purified gas without being completely removed. Removing 2 S together with moisture;
Adding hydrogen to the purified gas that has passed through the first dehumidifier;
Supplying the purified gas added with hydrogen to a catalyst tower packed with a catalyst, and converting oxygen remaining in the purified gas added with hydrogen into water by catalytic reaction;
By passing the purified gas in which oxygen remaining in the catalyst tower has been converted to water through a second dehumidifier having a function of removing at least moisture, at least moisture from the purified gas in which the oxygen has been converted to water. Removing, and
A method for deoxidizing digestive gas, comprising:
前記圧縮機で昇圧した消化ガスと水とを受入れ、高圧状態で接触させることにより、前記昇圧した消化ガスに含まれる二酸化炭素及び硫黄系不純物を高圧水に溶解して前記昇圧した消化ガスから前記二酸化炭素及び硫黄系不純物を分離し、メタンガスを精製するための吸収塔と、
前記精製されたメタンガス(以下、「精製ガス」という)を受入れ、前記精製ガス中に除去しきれずに残留するH2Sを水分とともに少なくとも除去する機能を有した第1の除湿器と、
前記第1の除湿器を通過した精製ガスに水素を添加するための水素供給手段と、
前記水素供給手段により水素が添加された精製ガスを受入れ、前記水素が添加された精製ガス中に残存する酸素を触媒反応により水に変換するための触媒が充填された触媒塔と、
前記触媒塔で残存する酸素が水に変換された精製ガスを受入れ、前記酸素が水に変換された精製ガス中から少なくとも水分を除去する機能を有した第2の除湿器と、
を備えたことを特徴とする消化ガスの脱酸素装置。 A compressor that compresses and pressurizes digestion gas generated by methane fermentation of organic waste;
The digestion gas and water pressurized by the compressor are received and contacted in a high-pressure state to dissolve carbon dioxide and sulfur impurities contained in the pressurized digestion gas in high-pressure water and from the pressurized digestion gas. An absorption tower for separating carbon dioxide and sulfur impurities and purifying methane gas;
A first dehumidifier having a function of receiving the purified methane gas (hereinafter referred to as “purified gas”) and removing at least H 2 S remaining in the purified gas without being removed together with moisture;
Hydrogen supply means for adding hydrogen to the purified gas that has passed through the first dehumidifier;
A catalyst tower that receives a purified gas to which hydrogen has been added by the hydrogen supply means, and is filled with a catalyst for converting oxygen remaining in the purified gas to which hydrogen has been added into water by a catalytic reaction;
A second dehumidifier having a function of receiving a purified gas in which oxygen remaining in the catalyst tower is converted into water and removing at least moisture from the purified gas in which the oxygen is converted into water;
A digestion gas deoxygenation apparatus comprising:
10. The amount of hydrogen added by the hydrogen supply means with respect to the amount of oxygen remaining in the purified gas that has passed through the first dehumidifier is 2 or more in molar ratio. The digestion gas deoxygenation apparatus of any one of Claims 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009077037A JP4959742B2 (en) | 2009-03-26 | 2009-03-26 | Digestion gas deoxygenation method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009077037A JP4959742B2 (en) | 2009-03-26 | 2009-03-26 | Digestion gas deoxygenation method and apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010229248A JP2010229248A (en) | 2010-10-14 |
JP4959742B2 true JP4959742B2 (en) | 2012-06-27 |
Family
ID=43045361
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009077037A Active JP4959742B2 (en) | 2009-03-26 | 2009-03-26 | Digestion gas deoxygenation method and apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4959742B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5713694B2 (en) * | 2011-01-17 | 2015-05-07 | 住友精化株式会社 | Methane recovery method and methane recovery device |
JP2012207145A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | Method for treating gas essentially composed of methane |
JP2012211213A (en) * | 2011-03-30 | 2012-11-01 | Tokyo Gas Co Ltd | Method for refining biogas |
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 |
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 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS583993U (en) * | 1982-06-17 | 1983-01-11 | 財団法人 工業開発研究所 | Dissolved oxygen removal equipment |
JPS5954608A (en) * | 1982-09-20 | 1984-03-29 | Hoxan Corp | Removal of oxygen in crude inert gas |
JP3224037B2 (en) * | 1992-03-24 | 2001-10-29 | 栗田工業株式会社 | Deoxygenation device |
JP2653319B2 (en) * | 1992-03-24 | 1997-09-17 | 栗田工業株式会社 | Deoxidizer |
JP3476039B2 (en) * | 1995-04-20 | 2003-12-10 | 栗田工業株式会社 | How to remove dissolved oxygen |
JP2003320221A (en) * | 2002-05-07 | 2003-11-11 | Sanwa Engineering Kk | Biogas refining method and biogas refining apparatus |
JP4088632B2 (en) * | 2005-03-25 | 2008-05-21 | 神戸市 | Gas purification method |
-
2009
- 2009-03-26 JP JP2009077037A patent/JP4959742B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010229248A (en) | 2010-10-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5492942B2 (en) | Digestion gas deoxygenation method and apparatus | |
US8282707B2 (en) | Natural gas purification system | |
KR101388266B1 (en) | Method and apparatus for separating blast furnace gas | |
JP4344773B1 (en) | Digestion gas desulfurization method and apparatus | |
KR100985911B1 (en) | System for preprocessing of bio-gas | |
JP5906074B2 (en) | Hydrogen production system | |
RU2429899C2 (en) | Method of removing sulphur compounds and carbon dioxide from gas stream | |
JP4959742B2 (en) | Digestion gas deoxygenation method and apparatus | |
JP2017014437A (en) | Purification device and purification method of raw material gas | |
KR101207532B1 (en) | Apparatus for performing drying and removing impurities process of bio-methane at high purity bio-methane purification system | |
JP4909371B2 (en) | Digestion gas deoxygenation method and apparatus | |
US9180402B2 (en) | System and method for treating natural gas that contains methane | |
JP6659717B2 (en) | Hydrogen recovery method | |
JP2009179842A (en) | Hydrogen generation system | |
KR102035870B1 (en) | Purifying method and purifying apparatus for argon gas | |
JP4088632B2 (en) | Gas purification method | |
JP2007308600A (en) | Gas refiner and method for producing methane | |
JPS5849604A (en) | Purification of coke oven gas | |
JP6068148B2 (en) | Method for starting hydrogen production apparatus and hydrogen production apparatus | |
JP2010024443A (en) | Method for desulfurizing digestion gas and desulfurizer therefor | |
JP2008208268A (en) | Methane gas purifying equipment, and methane gas purifying equipment and system | |
JP5795280B2 (en) | CO reduction system in CO2 gas in hydrogen production system | |
KR100751167B1 (en) | Purification method of carbon dioxide | |
CN111362229A (en) | Method for preparing hydrogen for fuel cell from yellow phosphorus tail gas | |
JP2004067946A (en) | Purification system and purification method for anaerobic digestive fermentation gas as fuel for gas turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111226 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120110 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120223 |
|
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: 20120313 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120321 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150330 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4959742 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 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 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |