(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱硫装置を用いて天然ガス中の硫黄化合物を脱硫する脱硫工程、脱硫された天然ガスを含むガスとスチーム及び炭酸ガスとの改質反応により合成ガスを製造する合成ガス製造工程、製造された合成ガスから炭酸ガスを主成分とする分離回収ガスを分離回収する脱炭酸工程を含み、さらに該分離回収ガスを合成ガス製造工程にリサイクルする合成ガスの製造方法において、前記脱硫工程は、天然ガスに含まれる硫黄化合物を水素化処理する第１の工程、及び該第１の工程において水素化された硫黄化合物を脱硫剤によって吸着する第２の工程からなり、前記分離回収ガスを、該第１の工程の後、該第２の工程の前の天然ガスに導入して脱硫することを特徴とする、合成ガスの製造方法。
【請求項２】
前記脱硫装置において用いられる脱硫剤の主成分は酸化亜鉛であることを特徴とする請求項１に記載の合成ガスの製造方法。
【請求項３】
前記合成ガス製造工程に導入されるガス中に含有される硫黄化合物の濃度は、硫黄原子換算で１０ｖｏｌ−ｐｐｂ未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の合成ガスの製造方法。
【請求項４】
前記分離回収ガスは、脱硫装置に導入される時点での温度が３００〜４００℃、圧力が２．１〜２．７ＭＰａＧ、ＧＨＳＶが１，０００〜２，０００ｈ−１であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の合成ガスの製造方法。
【請求項５】
前記合成ガス製造工程に導入されるガスのＨ２Ｏ／Ｃモル比は０より大きく３．０以下、ＣＯ２／Ｃモル比は０より大きく１．０以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の合成ガスの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法により製造した合成ガスをフィッシャー・トロプシュ反応に供し、フィッシャー・トロプシュ反応生成物からガス状生成物を分離してフィッシャー・トロプシュ油を製造し、該フィッシャー・トロプシュ油を水素化処理して得られた水素化処理物を蒸留して軽質炭化水素ガスと最終製品である灯軽油とを分離することを特徴とする、天然ガスから合成炭化水素を製造する方法。
【請求項７】
天然ガス中の硫黄化合物を脱硫する脱硫工程、脱硫された天然ガスを含むガスとスチーム及び炭酸ガスとの改質反応により合成ガスを製造する合成ガス製造工程、製造された合成ガスから炭酸ガスを主成分とする分離回収ガスを分離回収する脱炭酸工程を含み、さらに該分離回収ガスを合成ガス製造工程にリサイクルする合成ガスの製造方法において、該分離回収ガスを前記脱硫工程とは別個に設けられた吸着装置に導入して硫黄化合物を除去した後に合成ガス製造工程にリサイクルすることを特徴とする、合成ガスの製造方法。
【請求項８】
前記吸着装置は活性炭又はゼオライトを吸着剤として用いることを特徴とする、請求項７に記載の合成ガスの製造方法。
【請求項９】
前記合成ガス製造工程にリサイクルされるガス中に含有される硫黄化合物の濃度は、硫黄原子換算で１０ｖｏｌ−ｐｐｂ未満であることを特徴とする、請求項７または８に記載の合成ガスの製造方法。
【請求項１０】
前記吸着装置における操作条件は、温度が常温〜５０℃、圧力が０．０〜０．３ＭＰａＧ、ＧＨＳＶが１，０００〜３，０００ｈ−１であることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の合成ガスの製造方法。
【請求項１１】
前記合成ガス製造工程に導入されるガスのＨ２Ｏ／Ｃモル比は０より大きく３．０以下、ＣＯ２／Ｃモル比は０より大きく１．０以下であることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の合成ガスの製造方法。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか１項に記載の方法により製造した合成ガスをフィッシャー・トロプシュ反応に供し、フィッシャー・トロプシュ反応生成物からガス状生成物を分離してフィッシャー・トロプシュ油を製造し、該フィッシャー・トロプシュ油を水素化処理して得られた水素化処理物を蒸留して軽質炭化水素ガスと最終製品である灯軽油とを分離することを特徴とする、天然ガスから合成炭化水素を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改質反応により合成ガスを製造する合成ガス製造装置において、改質反応後のガス中に含まれる炭酸ガスを分離回収して改質反応に再利用する際の、ガス中の硫黄化合物を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然ガスは、燃焼させても大気汚染の原因となる硫黄酸化物や粒子状物質が発生しないこと及び発熱量当りの炭酸ガス発生量が少ないことから、石油系と比較して環境への負荷が少ない燃料系であると考えられている。また、常温での流通や使用が可能であるため、取り扱いが容易であるという利点も持つ。【０００３】
そのため、世界的に環境問題への対応や資源の多様化への対策が求められる中、エネルギー分野においても、石油の代替燃料としての天然ガスへの注目が高まっている。【０００４】
天然ガスを原料として化学反応によりナフサ、灯油、軽油等の合成炭化水素を製造する過程においては、一般に、改質反応により合成ガス（一酸化炭素と水素の混合ガス）が中間体として製造される。【０００５】
合成ガスの製造では、まず、原料である天然ガスに含有される硫黄化合物は脱硫装置において脱硫される。その後、脱硫された天然ガスにスチーム及び／又は炭酸ガスを添加した後、合成ガス製造装置に導入してリフォーマー内で加熱することにより、リフォーマー内に充填された改質触媒の触媒作用によって改質反応が進行し、合成ガスが製造される。改質反応としては、スチームを用いる水蒸気改質法が主に用いられるが、近年では炭酸ガスによる炭酸ガス改質法も実用化されている。炭酸ガス改質法を用いると、天然ガス中に含まれる炭酸ガスを改質反応前に分離除去する必要がないため、工程の効率化や低コスト化が図れるという利点がある。また、製造された合成ガス中に含まれる未反応炭酸ガスや生成炭酸ガスを分離回収して合成ガスの製造工程にリサイクルし、炭酸ガス改質法に再利用することができるため、炭酸ガスのさらなる資源化が図れる。【０００６】
製造された合成ガスは、その後、例えばフィッシャー・トロプシュ反応により液状炭化水素を生成し、さらに得られた液状炭化水素を水素化処理することにより、製品燃料油等の合成炭化水素が製造される。このフィッシャー・トロプシュ反応を含む一連の工程はＧａｓ−ｔｏ−Ｌｉｑｕｉｄｓ（ＧＴＬ）プロセスとよばれる。その他、合成ガスは、メタノール合成やオキソ合成にも使用することができる。【０００７】
ここで、改質反応は、例えば水蒸気改質の場合には７００〜９００℃という高温で反応が進行する。そのため、リフォーマーの出口から生成する高温の合成ガスは、耐火材であるキャスタブルを被覆した配管を通って、ウェイストヒートボイラーに送られて熱交換される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
生成ガスが配管を通過する際に、キャスタブル中に元来含まれている硫黄化合物が脱離して、ガス中に硫黄化合物が混入した状態となる可能性がある。さらに、製造した合成ガスからの炭酸ガスの分離回収はアミン溶液等の弱塩基性水溶液を用いた化学吸収により行われるため、生成ガスに含まれる硫黄化合物も炭酸ガスと同時に分離回収されることとなる。そのため、分離回収されたガスは、キャスタブルから脱離した硫黄化合物を含有した状態で合成ガス製造用リフォーマーに供給され、リフォーマーに用いられる改質触媒が硫黄化合物の吸着被毒により劣化してしまうという問題がある。【０００９】
本発明は、改質反応によって製造した生成ガス中にキャスタブル由来の硫黄化合物が混入し、混入した硫黄化合物が炭酸ガスと共に分離回収され、さらに回収された炭酸ガスが原料ガスにリサイクルされることにより、硫黄化合物がリフォーマー中へ供給され、リフォーマーの改質触媒が硫黄被毒され劣化することを回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題に鑑み、本発明は、分離回収された炭酸ガスを含むガスを、リフォーマーに供給する前に脱硫工程の脱硫装置又は硫黄化合物の吸着装置へ導入して硫黄化合物を除去することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の手段により、合成ガスの製造工程から流出し、合成ガスから分離回収リサイクルされる炭酸ガス中に含まれるキャスタブル由来の硫黄化合物をリフォーマーに入る前に除去することができ、合成ガス製造用改質触媒の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による硫黄化合物の除去方法の概略を示す工程図。
【図２】実施例１及び実施例２における脱硫性能確認試験の概略を示す模式図。
【図３】実施例３における改質反応試験の概略を示す模式図。
【図４】比較例における改質反応試験の概略を示す模式図。
【図５】本発明による硫黄化合物の除去方法の概略を示す工程図。
【図６】実施例４における脱硫性能確認試験の概略を示す模式図。
【図７】実施例５における改質反応試験の概略を示す模式図。
【図８】比較例における改質反応試験の概略を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の第１の実施形態によるキャスタブル由来の硫黄化合物を除去する方法について、図１を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係るキャスタブル由来の硫黄化合物を除去する方法の流れを模式的に示した図である。
【００１４】
ＧＴＬプロセス等に供給される天然ガスは、まず脱硫セクションにおいて脱硫装置によって脱硫される。脱硫にはアルカリ洗浄法、溶剤脱硫法、接触脱硫法等の公知の方法を用いることができるが、その中でも特に水素化処理による接触脱硫法（水素化脱硫法）により脱硫することが好ましい。ここで、水素化脱硫法とは、ガスに含まれる硫黄化合物を水素化処理する第１の工程、および第１の工程において水素化された硫黄化合物を脱硫剤によって吸着する第２の工程による脱硫法をいう。
【００１５】
水素化脱硫法における第１の工程は、天然ガス中に含まれる硫化ジメチル（ＤＭＳ：（ＣＨ３）２Ｓ）や硫化カルボニル（ＣＯＳ）等の有機硫黄化合物を、水素化処理触媒によって水素化する工程である。第１の工程において使用する触媒としては、硫黄化合物によって活性が阻害されないか、あるいは活性が助長されるような金属を含む触媒であれば特に限定されないが、Ｃｏ−Ｍｏ系触媒やＮｉ−Ｍｏ系触媒等を使用することが好ましい。
【００１６】
水素化脱硫法における第２の工程は、第１の工程において水素化された硫黄化合物を脱硫剤によって吸着除去する工程である。第２の工程において使用する脱硫剤としては、特に限定されないが、主成分が酸化亜鉛である脱硫剤を用いることが好ましい。ここで、主成分が酸化亜鉛であるとは、脱硫剤の９０ｗｔ％以上が酸化亜鉛からなることをいう。
【００１７】
また、後述する改質触媒の劣化を抑えるためには、合成ガス製造セクションに導入される脱硫されたガスに含有される硫黄化合物の濃度は、硫黄原子換算で１０ｖｏｌ−ｐｐｂ未満であることが好ましい。
【００１８】
また、合成ガス製造セクションに導入される脱硫されたガスはＨ２Ｏ／Ｃモル比が０より大きく３．０以下及び／又はＣＯ２／Ｃモル比が０より大きく１．０以下となるよう、スチーム及び／又は炭酸ガスが添加される。
【００１９】
合成ガス製造セクションでは、前記脱硫された天然ガスと後述する脱炭酸工程で分離回収されたガス（以下、「分離回収ガス」とする）との混合ガスをリフォーマー内で加熱することにより、リフォーマー内の改質触媒の触媒作用によって改質反応を行い、フィッシャー・トロプシュ反応等に使用するための合成ガスを製造する。
【００２０】
改質反応はスチームを使用する水蒸気改質法や二酸化炭素を使用する炭酸ガス改質法等の公知の方法によることができる。
【００２１】
ここで、水蒸気改質法とは、天然ガスにスチームを添加して以下の反応式（１）に従って合成ガスを生成するものであり、炭酸ガス改質法とは、天然ガスに炭酸ガスを添加するか又は天然ガスに含まれる炭酸ガスを使用して以下の反応式（２）に従って合成ガスを生成するものである。なお、下記の式では天然ガス中に主に含まれるメタンの改質反応を例として示している。
式（１）：  ＣＨ４  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ  ＋  ３Ｈ２
式（２）：  ＣＨ４  ＋  ＣＯ２  →  ２ＣＯ  ＋  ２Ｈ２
【００２２】
本実施形態においては、水蒸気改質法と炭酸ガス改質法を同時に行い、生成するＣＯとＨ２の比率を調整することができる。例えばフィッシャー・トロプシュ反応やメタノール合成において好ましい比率であるＨ２／ＣＯ＝２．０やオキソ合成において好ましい比率であるＨ２／ＣＯ＝１．０に近づけることが可能となり、その後の調整の手間が省けるため好ましい。
【００２３】
本実施形態における脱炭酸セクションは、前記合成ガス製造セクションにおいて水蒸気改質に付随するシフト反応により生成した炭酸ガスや、炭酸ガス改質において未反応の炭酸ガスを、製造された合成ガスから分離回収するために設置される。炭酸ガスの分離回収法としては化学吸収法や物理吸着法、膜分離法等などが公知であるが、本実施形態においてはモノエタノールアミン等のアミン系水溶液を用いる化学吸収法を用いることが好ましい。
【００２４】
アミン系水溶液を用いる化学吸収法としては、例えば、吸収塔と再生塔からなるアミントリーター等を使用し、まず合成ガスに含まれる炭酸ガスを吸収塔においてモノエタノールアミン等のアミン系水溶液に吸収させ、その後、炭酸ガスを吸収したアミン系水溶液を再生塔においてスチームで加熱してストリッピング処理することにより炭酸ガスを放散させ、放散した炭酸ガスを回収する方法等が好ましく使用できる。
【００２５】
アミン系水溶液を使用した場合、炭酸ガスは以下の反応式（３）に従って炭酸水素イオンとして吸収される。
0005638600.tif 000002
【００２６】
モノエタノールアミン等のアミン系水溶液は弱塩基なので、炭酸水素イオンとして炭酸ガスを吸収した水溶液を加熱することにより、吸収された炭酸水素イオンは炭酸ガスとして放出される。こうして、製造された合成ガス中の炭酸ガスを分離回収することができる。
【００２７】
こうして分離回収された炭酸ガスはその後、合成ガス製造セクションに導入され、炭酸ガス改質反応に再利用される。
【００２８】
ここで、合成ガス製造セクションにおけるリフォーマーでの改質反応は高温で進行するため、製造された合成ガスは、リフォーマー出口においては約９００℃の高温となっている。そのため、リフォーマー出口とその後の工程（例えば、熱交換のために設置されるウェイストヒートボイラー等）とをつなぐ配管を被覆しているキャスタブル中の硫黄化合物が硫化水素の形で脱離し、合成ガス中に混入するおそれがある。
【００２９】
合成ガス中に混入した硫化水素は、上記脱炭酸セクションにおいて以下の反応式（４）に従って炭酸ガスとともに水溶液に吸収され、炭酸ガスと同様に、水溶液を加熱することにより放出される。
式（４）：  Ｒ−ＮＨ２  ＋  Ｈ２Ｓ  →  Ｒ−ＮＨ３＋  ＋   ＨＳ−
【００３０】
つまり、脱炭酸工程で分離回収され、その後合成ガス製造セクションに導入されることになる分離回収ガスには、炭酸ガスのほかに、キャスタブルから脱離した硫化水素が含まれることになる。
【００３１】
この硫化水素が合成ガス製造セクションに導入されることを防ぐため、本実施形態においては、脱炭酸セクションで分離回収した分離回収ガスを、合成ガス製造セクションに直接供給せず、代わりに脱硫セクションの脱硫装置に導入することを特徴とする。なお、分離回収ガス中の硫黄化合物は硫化水素として含まれているため、脱硫に水素化脱硫法が用いられる場合は、水素化脱硫法における第１の工程を通過させる必要はない。そのため、水素化脱硫においては、上記第１の工程の後、第２の工程の前に分離回収ガスが導入されると、効率化が図れるために好ましい。
【００３２】
また、脱炭酸セクションにおいて分離回収され、脱硫工程に供給される分離回収ガスは、原料天然ガスにリサイクルされ脱硫工程に供給される時点での温度が常温−４００℃、好ましくは３００−４００℃、圧力が２．１−２．７ＭＰａＧ、ＧＨＳＶが１，０００−２，０００ｈ−１であることが好ましい。
【００３３】
かかる構成とすることにより、脱炭酸セクションにおいて回収された分離回収ガス中に含まれる硫化水素は脱硫セクションにおいて脱硫される。その結果として、分離回収ガス中に含まれる硫化水素が合成ガス製造セクションに導入されることを防ぐことができ、キャスタブル由来の硫黄化合物によって合成ガス製造セクションの改質触媒が劣化することを回避することができる。
【００３４】
本実施形態において、上記構成によって脱硫されたガスは、合成ガス製造セクションにおいて改質反応により合成ガスを製造し、製造した合成ガスを例えばフィッシャー・トロプシュ反応に供し後にフィッシャー・トロプシュ反応生成物からガス状生成物を分離してフィッシャー・トロプシュ油を製造し、フィッシャー・トロプシュ油を水素化処理して得られた水素化処理物を蒸留して軽質炭化水素ガスと最終製品である灯軽油とを分離することにより天然ガスから合成炭化水素を製造する、Ｇａｓ−ｔｏ−Ｌｉｑｕｉｄｓ（ＧＴＬ）プロセスにおいて好適に使用することができる。
【００３５】
次に、本発明によるキャスタブル由来の硫黄化合物を除去する方法について、図５を用いて説明する。図５は本発明の第２の実施形態に係るキャスタブル由来の硫黄化合物を除去する方法の流れを模式的に示した図である。なお、重複した記載を省略するため、以下に第１の実施形態との相違点のみを記載する。
【００３６】
本発明の第２の実施形態は、硫化水素が合成ガス製造セクションに導入されることを防ぐため、脱炭酸セクションで分離回収した分離回収ガスを合成ガス製造セクションに供給する前に、硫黄化合物の吸着装置に導入して脱硫することを特徴とする。
【００３７】
吸着装置には、活性炭やゼオライト等の吸着剤を用いることが好ましい。活性炭としては、破砕炭や成形炭等の粒状体や、繊維状のものが好ましい。ゼオライトとしては、Ｘ型が好ましく、形状は円筒状等の成形体が好ましい。
【００３８】
また、脱炭酸セクションにおいて分離回収した分離回収ガスを吸着脱硫するための吸着装置における操作条件としては、温度は常温〜５０℃、好ましくは常温〜４０℃、圧力は０．０〜０．３ＭＰａＧ、好ましくは０．０５〜０．３ＭＰａＧ、ＧＨＳＶは１，０００〜３，０００ｈ−１、好ましくは２，０００〜３，０００ｈ−１である。
【００３９】
脱炭酸セクションにおいて分離回収された分離回収ガスは、ガスに含まれる水分が除去されることにより、上記範囲にまで温度が下がる。そのため、上記温度で好適な吸着活性を有する吸着剤である活性炭やゼオライトを用いる場合は、硫黄化合物吸着前の熱除去等の作業が不要であり、効率的かつ低コストで硫黄化合物除去をすることができる。
【００４０】
吸着剤を再生して使用する場合には、常圧付近で２００℃以上の温度でのスチーミング処理によって再生することが好ましい。
【００４１】
かかる構成とすることにより、脱炭酸セクションにおいて回収された分離回収ガス中に含まれる硫化水素は吸着装置において吸着脱硫される。その結果として、分離回収ガス内に含まれる硫化水素が合成ガス製造セクションに導入されることを防ぐことができ、キャスタブル由来の硫黄化合物によって合成ガス製造セクションの改質触媒が劣化することを回避することができる。
【００４２】
本実施形態において、上記構成によって脱硫されたガスと原料天然ガスとの混合ガスは、合成ガス製造セクションにおいて改質反応により合成ガスを製造し、製造した合成ガスを例えばフィッシャー・トロプシュ反応に供した後にフィッシャー・トロプシュ反応生成物からガス状生成物を分離してフィッシャー・トロプシュ油を製造し、フィッシャー・トロプシュ油を水素化処理して得られた水素化処理物を蒸留して軽質炭化水素ガスと最終製品である灯軽油とを分離することにより天然ガスから合成炭化水素を製造する、Ｇａｓ−ｔｏ−Ｌｉｑｕｉｄｓ（ＧＴＬ）プロセスにおいて好適に使用することができる。
【００４３】
以下に、本発明の更なる理解のために実施例を用いて説明するが、これらの実施例はなんら本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例】
【００４４】
本発明の実施形態１において、炭酸ガスと硫化水素とを含む分離回収ガスが原料天然ガスにリサイクルされた後の硫黄化合物が脱硫セクションにおいて除去されることを確認するため、以下の実施例１及び実施例２を行った。【００４５】
［実施例１］
ＳＵＳ反応管２１中に脱硫剤２２を充填し（図２）、装置上部から炭酸ガス、メタン、水素、硫化水素からなる模擬ガス２３を流通させ、脱硫剤（主成分ＺｎＯ）による脱硫効果について検討した。なお、炭酸ガス濃度は２０％とした。脱硫後のガス中の硫黄化合物濃度は、反応管出口からガス２４をサンプリングし、硫黄化学発光検出器を備えたガスクロマトグラフ（ＳＣＤ−ＧＣ）で測定した。脱硫剤の性状を表１に、試験条件と結果を表２に記す。【００４６】
【表１】
0005638600.tif 000003
【００４７】
［実施例２］
実施例１において、炭酸ガス濃度を４０％に変更した以外は同様にして試験を行った。【００４８】
表２に示すように、炭酸ガス濃度が２０％および４０％の模擬ガス中に含まれる約１０ｐｐｍの硫化水素は、出口ガスにおける濃度がそれぞれ９ｐｐｂおよび６ｐｐｂにまで低減された。炭酸ガスを含むガス中からであっても、脱硫剤による脱硫性能に問題がないことが確認された。【００４９】
【表２】
0005638600.tif 000004
【００５０】
［実施例３］
本発明の実施形態１において、脱硫セクションにおいて脱硫されたガスにより改質触媒の劣化が抑えられることを確認するため、以下の実施例３を行った。【００５１】
実施例１における反応器出口からの脱硫ガス２４を原料に用いて、改質触媒３５を充填したＳＵＳ反応管３１を用いてＨ２/ＣＯ比２．０の合成ガスを製造する改質反応試験を実施した（図３）。反応器出口から生成する合成ガス３４中の硫黄化合物濃度もＳＣＤ−ＧＣ分析により併せて測定した。表３に試験条件と、０ｈ（開始直後）および３００ｈ経過後の試験結果を示す。【００５２】
表３の結果からわかるように、３００時間のリフォーミング反応中、製造合成ガス中の硫黄化合物濃度は５ｐｐｂ未満であり、安定した触媒活性（反応器出口条件下でのメタン転化率の平衡到達度：１００％）が維持され、反応後の触媒上のカーボン析出量も０．１ｗｔ％未満であり、良好な触媒性能が維持された。ここで平衡到達度とは、どの程度までメタン転化が達成できたかをメタン転化の平衡値に対するパーセントで示す。【００５３】
実施例１〜３の検討結果から、分離回収ガスを本実施例での脱硫剤を用いて精製し、合成ガス製造における改質反応にリサイクル使用しても、改質触媒の劣化は生じず、改質反応について全く問題がないことが実証された。【００５４】
【表３】
0005638600.tif 000005
【００５５】
［比較例１］
従来技術において、硫化水素を含む炭酸ガスを合成ガス製造セクションにリサイクルすることにより改質触媒が劣化することを確認するため、以下の比較例を行った。【００５６】
実施例１で用いた硫化水素を含む模擬ガス２３を脱硫剤へ通さずにそのまま原料として使用し、実施例３と同様の条件下でＨ２／ＣＯ比２．０の合成ガス４４を製造する改質反応試験を実施した（図４）。結果を表４に示す。【００５７】
表４の結果が示す通り、硫化水素を含む原料ガスを脱硫剤へ通さずにそのまま用いると、１００時間後に、メタン転化率の平衡到達度が１００％から９０％へ低下しており、触媒活性の低下が見られた。また、触媒が受けたダメージを示す反応後の触媒上へのカーボン析出量も約１．０ｗｔ％となっていた。このことから、硫黄被毒による触媒劣化が短時間で起こっていることが確認された。
本比較例より、脱硫剤を使用しない場合は急速な触媒劣化が生じることが確認された。【００５８】
【表４】
0005638600.tif 000006
【００５９】
［実施例４］
本発明の実施形態２において、吸着剤によって分離回収ガス中の硫黄化合物が脱硫されることを示すために、以下の試験を行った。【００６０】
吸着剤６６をＳＵＳ反応管６１中に充填し（図６）、硫化水素（含有濃度：５ｖｏｌ−ｐｐｍ又は１０ｖｏｌ−ｐｐｍ）を含む炭酸ガス６３を装置の上部から流通させ、各吸着剤の吸着性能を検討した（表５及び表６）。吸着剤６６としては、ズードケミー触媒（株）製活性炭ＳＣ８−７（粒状、サイズ１．７０−４．７０ｍｍＬ）及び東京ガス（株）製Ｘ型ゼオライトＴＯＳＰＩＸ９４（円筒状、サイズ１．５ｍｍΦ×５ｍｍＬ）を用い、それぞれ別々に試験を行った。吸着処理後の炭酸ガス６４中の硫黄化合物濃度は、反応管出口からガスをサンプリングし、硫黄化学発光検出器を備えたガスクロマトグラフ（ＳＣＤ−ＧＣ）で測定した。【００６１】
出口炭酸ガス中の硫化水素濃度は、活性炭を用いた場合には７ｖｏｌ−ｐｐｂ以下にまで低減され（表５）、ゼオライトを用いた場合には１ｖｏｌ−ｐｐｂ未満にまで低減された（表６）。これらの吸着剤を用いることで、５−１０ｖｏｌ−ｐｐｍ程度の硫化水素でも問題なく吸着除去されることが確認された。【００６２】
【表５】
0005638600.tif 000007
【００６３】
【表６】
0005638600.tif 000008
【００６４】
［実施例５］
本発明の実施形態２において、吸着剤によって脱硫した分離回収ガスが改質触媒を劣化させずに改質反応に使用できることを示すために、以下の試験を行った。【００６５】
実施例４において活性炭を用いた吸着処理後の炭酸ガス６４（表５、Ｒｕｎ２参照）を原料ガスに混合して用い、改質触媒７５を充填したＳＵＳ反応管７１を用いてＨ２／ＣＯ比２．０の合成ガス７４を製造する改質反応試験を実施した（図７）。反応器出口から生成する合成ガス中の硫黄化合物濃度もＳＣＤ−ＧＣ分析により併せて測定した。表７に示すように、３００時間の改質反応試験後でも、生成された合成ガス中の硫黄化合物濃度は５ｐｐｂ未満であった。また、反応器出口条件下でのメタン転化率の平衡到達度は１００％であり、安定した触媒活性が維持された。また、反応後の触媒上のカーボン析出量も０．１ｗｔ％未満であり、良好な触媒性能が維持されていた。以上の検討結果から、回収炭酸ガスを本実施例で用いた活性炭あるいはゼオライトを用いて脱硫することで、脱硫された回収炭酸ガスは合成ガス製造の原料として好適にリサイクル使用可能となることが実証された。【００６６】
【表７】
0005638600.tif 000009
【００６７】
［比較例２］
本発明の実施形態２において、脱硫しなかった分離回収ガスを使用することで改質触媒が劣化することを確認するため、以下の試験を行った。【００６８】
実施例４のＲｕｎ２で用いた硫化水素を含む炭酸ガス（硫化水素の含有濃度：１０ｖｏｌ−ｐｐｍ）を吸着剤へ通すことなくそのまま原料ガスに混合して用い、実施例５と同様の条件下でＨ２／ＣＯ比２．０の合成ガス８４を製造する改質反応試験を実施した（図８）。【００６９】
表８の結果が示す通り、吸着処理を行わずに硫化水素を含む炭酸ガスを原料として用いると、１００時間後に触媒活性の低下（メタン転化率の平衡到達度が１００％から９０％へ低下）が見られ、さらに反応後の触媒上のカーボン析出量も約１．０ｗｔ％となっていたことから、硫黄被毒による触媒劣化が短時間で起こっていることが確認された。【００７０】
本比較例より、吸着剤を通さずに回収炭酸ガスをリサイクル使用すると、触媒は急速に劣化することが確認された。【００７１】
【表８】
0005638600.tif 000010
【００７２】
この出願は２０１０年３月２日に出願された日本国特許出願第２０１０−０４５６９７号及び２０１０年３月２日に出願された日本国特許出願第２０１０−０４５６９９号からの優先権を主張するものであり、その内容を引用してこの出願の一部とするものである。
【符号の説明】
【００７３】
２１  ＳＵＳ反応管
２２  脱硫剤
２３  模擬ガス
２４  出口ガス
３１  ＳＵＳ反応管
３４  合成ガス
３５  改質触媒
４４  合成ガス
６１  ＳＵＳ反応管
６３  模擬ガス
６４  出口ガス
６６  吸着剤
７１  ＳＵＳ反応管
７４  合成ガス
７５  改質触媒
８４  合成ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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