(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガス中に含有される重質油分を除去する装置であって、
液化ガスを流通させ、重質油分を吸着して除去するための吸着塔を備え、
該吸着塔内には、
細孔径が２５オングストローム以下、
比表面積が５００〜３０００ｍ2／ｇ、および
外表面積が０．２〜０．７ｍ2／ｇ
となるミクロポア構造を有する繊維状活性炭が充填されることを特徴とする液化ガス中からの重質油分除去装置。
【請求項２】
前記吸着塔は、
上下方向に延びる形状を有して複数基並設され、
前記液化ガスを流通させて、前記繊維状活性炭による重質油分の吸着除去を行う吸着塔と、
前記重質油分を吸着して吸着能力が劣化した繊維状活性炭に、所定の高温の再生ガスを該液化ガスの流通方向と逆方向に流し、吸着能力の再生を行う吸着塔とが、交互に切換えられることを特徴とする請求項１記載の液化ガス中からの重質油分除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化石油ガス（以下「ＬＰＧ」と略称することがある）などの液化ガス中に含まれる重質油分を、吸着して除去するための液化ガス中からの重質油分除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、液化天然ガス（以下、「ＬＮＧ」と略称することもある）を主原料とする都市ガスには、ＬＰＧが添加されて、熱量の調整が行われている。そのようなＬＰＧを添加して都市ガスを製造する設備に含まれるＬＰＧ蒸発器や、その後流のガスラインでは、油分付着が発見されている。油分は、ガスラインの管の内壁や、バルブの部分に付着し、ガスの流通断面積を挟めたり、バルブの作動状態を阻害するおそれがある。調査の結果、付着する油分は、天然ガスに添加するＬＰＧに由来していることが判明している。
【０００３】
現在使用されているＬＰＧは、約７５％が輸入品であり、ＬＰＧの輸送や積降ろしの工程で潤滑油が混入し、混入油分の正体となっていると推定される。ＬＰＧ中の潤滑油成分は、分子量が３００〜７００程度の飽和炭化水素を主成分としており、ＬＰＧの主成分であるブタン等に比較すれば重質である。ＬＰＧ中の潤滑油成分は約６ｐｐｍであり、都市ガスとして送出されるガス中の不純物の量を下げることは、都市ガスとしての品質管理上重要なことであるので、ＬＰＧ中の潤滑油成分を除去する方法の確立が期待されている。
【０００４】
ＬＰＧの精製や輸送過程で混入する重質油分は、ＬＰＧにきわめて溶解しやすく、物理的な濾過操作や相分離では分離不可能である。ＬＰＧ中から重質油分を除去する先行技術は、たとえば特開平８−２８１００４に「液化ガス中の潤滑油の除去装置」として開示されている。この先行技術では、細孔径が比較的大きい５０〜５００オングストロームの粒状活性炭に重質油分を吸着させて除去しようとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、都市ガスとして天然ガスを主原料としてＬＰＧを添加すると、ＬＰＧ中に不純物として含まれる潤滑油が混入源となって、都市ガス中に重質の油分が混入する。ＬＰＧ中の潤滑油は、ＬＰＧの輸送工程でコンプレッサやブロア類の潤滑油として使用されたり、シール油として使用されたりしている成分であると推定される。油分の濃度は、ＬＰＧ中で約６ｐｐｍ程度であり、都市ガスとして送出されるガス中では主成分である液化天然ガス（以下「ＬＮＧ」と略称することがある）で希釈されるために、０．３ｐｐｍ程度となる。年間約２０万トンのＬＰＧを使用するとすれば、都市ガスとして供給する幹線側への油分流出量は、全体で年間１トン以上になると推定される。
【０００６】
ＬＰＧ中に含まれる重質油分を除去する工業的に実用化された方法は確立されておらず、ＬＰＧが気化した後にＬＰＧ蒸発器からドレンとして回収したり、ガスラインの内部に付着した油分を管内清掃時に回収したりしているのが現状である。特開平８−２８１００４の先行技術では、充分な不純物の回収を行うことが困難で、しかも潤滑油を吸着した粒状活性炭は繰返して使用することが可能であるが、必要熱量が大で、再生による吸着能の低下が大きい。
【０００７】
本発明の目的は、ＬＰＧ中に含まれる重質油分を効率的に除去することができる液化ガス中からの重質油分除去装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液化ガス中に含有される重質油分を除去する装置であって、
液化ガスを流通させ、重質油分を吸着して除去するための吸着塔を備え、
該吸着塔内には、
細孔径が２５オングストローム以下、
比表面積が５００〜３０００ｍ2／ｇ、および
外表面積が０．２〜０．７ｍ2／ｇ
となるミクロポア構造を有する繊維状活性炭が充填されることを特徴とする液化ガス中からの重質油分除去装置である。
【０００９】
本発明に従えば、重質油分を含む液化ガスを、細孔径が２５オングストローム以下、比表面積が５００〜３０００ｍ2／ｇ、および外表面積が０．２〜０．７ｍ2／ｇとなるミクロポア構造を有する繊維状活性炭が充填される吸着塔内に流通させる。吸着塔内の繊維状活性炭は、細孔径が２５オングストローム以下のミクロポア構造を有するので、液化ガス中の重質油分をミクロポア中に選択的に吸着させ、効率よく液化ガス中から重質油分を吸着して除去することができる。
【００１０】
また本発明で前記吸着塔は、
上下方向に延びる形状を有して複数基並設され、
前記液化ガスを流通させて、前記繊維状活性炭による重質油分の吸着除去を行う吸着塔と、
前記重質油分を吸着して吸着能力が劣化した繊維状活性炭に、所定の高温の再生ガスを該液化ガスの流通方向と逆方向に流し、吸着能力の再生を行う吸着塔とが、交互に切換えられることを特徴とする。
【００１１】
本発明に従えば、複数基の吸着塔のうちで、液化ガスを流通させて重質油分の吸着除去を行う吸着塔と、重質油分を吸着して吸着能力が低下している繊維状活性炭を有する吸着塔とを交互に切換えるので、複数基の吸着塔のうちで吸着能力が高い状態で液化ガス中から重質油分を吸着除去しながら、吸着能力の再生を図り、効率的な吸着除去を連続的に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態としての液化ガス中からの重質油分除去装置の概略的な構成を示す。不純物として含まれる重質油分を吸着除去する吸着塔１，２は２基含まれ、３基以上設置することもできる。複数の吸着塔１，２のうち、少なくとも１基が重質油分の吸着除去に使用される。重質油分を吸着すべきＬＰＧ３は、少なくとも１つの吸着塔１，２の下方から上方に通過しながら、重質油分離後のＬＰＧ４として取出される。重質油分離後のＬＰＧ４は、ＬＮＧから蒸発して形成される天然ガスと混合され、所定の熱量を有する都市ガスが製造される。
【００１３】
吸着塔１，２のうちの一方、たとえば吸着塔１を用いてＬＰＧ３から重質油分を吸着分離している間、他方の吸着塔２に対しては、高温の再生ガス５を上方から吹付けて、吸着している重質油分を分離させ、ドレン６として下方に排出させることができる。再生ガスは、３００℃以上の高温の窒素ガスもしくは水蒸気を用いることができる。高温の再生ガス５で再生を行った後の吸着基２内は高温になっているけれども、液状態でＬＰＧ３を取り出したいので、熱をかけることは好ましくなく、冷却が必要となる。また、吸着除去の能力も、高温では劣化している。このため、冷却用空気７を流して、吸着塔２内の温度を室温まで低下させ、再びＬＰＧ３を流して重質油分の吸着分離を行う。
【００１４】
吸着塔１，２内には、繊維状活性炭１１，１２がそれぞれ収容され、ＬＰＧ３中から重質油分を吸着して分離している。ＬＰＧ３を吸着塔１，２にそれぞれ導入するためには、ＬＰＧ導入バルブ１３を開ける必要がある。また、吸着によって重質油分が分離された重質油分離後のＬＰＧ４を吸着塔１，２から排出するためには、ＬＰＧ排出バルブ１４を開ける必要がある。ＬＰＧからの重質油分分離を行わないで、繊維状活性炭１１，１２の再生を行う吸着塔１，２では、ＬＰＧ導入バルブ１３およびＬＰＧ排出バルブ１４を閉じ、再生ガス導入バルブ１５とドレン排出バルブ１６を開ける。また、再生ガス５による繊維状活性炭１１，１２の再生が終了した後は、再生ガス導入バルブ１５およびドレン排出バルブ１６を閉じ、冷却用空気導入バルブ１７および冷却用空気排出バルブ１８を開けて、冷却用空気７を導入し、再生ガス５によって高温に加熱されている繊維状活性炭１１，１２を急速に常温まで冷却し、重質油分の吸着能力を回復させることができる。したがって、ＬＰＧ導入バルブ１３およびＬＰＧ排出バルブ１４と、再生ガス導入バルブ１５およびドレン排出バルブ１６とを交互に操作して、吸着塔１，２の一方を吸着用に使用し、他方を再生用に使用しながら、交互に吸着と再生とを交換してゆけば、少なくとも１つの吸着基１，２で常にＬＰＧ３中から重質油分を除去することが可能になる。
【００１５】
図２は、本実施形態の繊維状活性炭１１，１２のミクロ的な表面形状を示す。繊維状活性炭１１，１２は、繊維の表面に２５オングストローム以下のミクロポア２０が、図２（ａ）に示すように形成されている。一方前述の特開平８−２８１００４の先行技術には、細孔径が比較的大きい５０〜５００オングストロームの粒状活性炭を用いてＬＰＧ中から重質油分を吸着する旨の記載がある。粒状活性炭の構造は、図２（ｂ）に示すように、粒子状の粒状活性炭２１の表面にマクロポア２２が開口し、さらにマクロポア２２内に複数のミクロポア２３が形成されている。次の表１は、本実施形態の繊維状活性炭と特開平８−１８１００４の先行技術に用いる瀝青炭系の粒状活性炭や一般的なやしがら系の粒状活性炭について、細孔系と単位重量当たり吸着量との特性データを示す。
【００１６】
【表１】
0003811580.tif 000002
【００１７】
図２（ａ）に示すような繊維状活性炭１１，１２は、たとえば大阪瓦斯ケミカル株式会社から、「アドールＡ−１０」や「アドールＡ−２０」などの商品名で販売されている。これらの商品名で販売されている繊維状活性炭は、比表面積として１０００ｍ2／ｇおよび２０００ｍ2／ｇをそれぞれ有する。繊維状活性炭１１，１２は比表面積が大きく、５００〜３０００ｍ2／ｇ程度の範囲まで製造可能である。コスト面からは、比表面積が１０００〜２０００ｍ2／ｇの範囲のものを使用することが好ましい。次の表２は、繊維状活性炭と粒状活性炭との幾何学的な特性を比較して示す。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
図３は、重質油１９０ｐｐｍを含むＬＰＧを吸着塔に積めた活性炭層を通過させ、吸着能力が飽和して重質油が流出しだす破過が始まり、最終的に重質油の全量が通過する点までをプロットした実験結果の一例を示す。本実施形態で用いる繊維状活性炭は、これまで吸着しやすいとされている石炭系粒状活性炭よりも、単位重量当たり約２〜２．５倍高い吸着能力を有することが分かる。繊維状活性炭についての吸着直線が垂直に近いことから、ＬＰＧに触れる大きな外表面で、迅速な吸着作用が支配的に行われることが分かる。また、吸着帯の幅が小さいことから、通過線速を速めても迅速な吸着が可能なことが分かり、吸着塔をコンパクトに構成することができることを示している。
【００２０】
図２（ａ）に示すような繊維状活性炭１１，１２は、ミクロポア２０の細孔径ｄは小さいものの、その表面がＬＰＧに露出しているので、比吸着物質である重量油分と接触しやすく、迅速にたとえばｎ−ヘプタデカンＣ17Ｈ36等の直鎖炭化水素を捕捉しやすいと考えられる。図２（ｂ）に示すような粒状活性炭では、マクロポア２２の内部にミクロポア２３を有するので、細孔径は大きくなっても、ミクロポア２３がＬＰＧ中の重質油分と接触しにくく、吸着能力が劣る結果となると推定される。
【００２１】
繊維状活性炭１１，１２を用いると、迅速に吸着を行うことができるので、吸着塔１，２の装置断面積当たりの流速を大きくとって、偏流を防止することができる。偏流の防止によって、充填した繊維状活性炭１１，１２を全体的に効率よく利用することができる。除去操作の条件を適切に選定すれば、繊維状活性炭１１，１２の重量の１６％もの溶質を吸着除去することができる。粒状活性炭では、最大で４．５％程度が平衡吸着量となる。
【００２２】
また、繊維状活性炭１１，１２は軽量で比表面積も粒状活性炭よりも大きく、装置をコンパクトに構成することができるとともに、ＬＰＧ３の圧損も小さくすることができるので、処理に必要な動力を削減することもできる。また、再生ガス５として、高温の窒素ガスや水蒸気によって、容易に吸着能力を復活させる再賦活させることができ、繰返して何度も使用することができる。繊維状活性炭１１，１２は、熱容量が小さいので、再生に要するエネルギや時間も少なくてすむ。粒状活性炭２１の場合、熱を受けることによって、ミクロポア２３の構造が変化し、再生後の吸着性能が再生前より劣ることが多いのが一般的であるけれども、繊維状活性炭１１，１２ではミクロポア構造の変化が少なく、吸着剤としての寿命が長くなる。したがって、工業装置としての優位性が期待される。吸着量を作用する因子として、比表面積と細孔容積とが考えられるけれども、どちらも大きいほど単位重量当たりの吸着量は増加する。表２によれば、繊維状活性炭と粒状活性炭とは、比表面積や細孔容積の点では同等となるけれども、前述のようなミクロポア構造とマクロポア構造との違いによって、吸着能力に差が生じている。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、液化ガス中に含まれる重質油分を、外表面にミクロポア構造のみを有する繊維状活性炭で吸着して除去するので、重質油分が迅速に影響され、重質油分の含有量が少ない液化ガスを効率的に精製することができる。
【００２４】
また本発明によれば、繊維状活性炭は、液化ガス中の重質油分を吸着すると、所定の高温の再生ガスで吸着した重質油分を除去して再生され、重質油分の吸着能力を回復して、繰返して吸着除去に使用することができる。繊維状活性炭を備える吸着塔を複数基用いて、交互に吸着除去と再生とを切換えて行うので、連続的に、かつ繊維状活性炭が重質油分に対して高い吸着能力を有する状態で吸着塔を稼働させながら、液化ガス中の重質油分を除去することができる。
【００２５】
また本発明によれば、所定の高温の再生ガスで吸着能力を回復させた繊維状活性炭を、冷却用気体で冷却させるので、吸着能力が回復された繊維状活性炭を直ちに冷却して、繊維状活性炭による液化ガス中の重質油分の吸着除去作用を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態としての重質油分除去装置の基本的な構成を示す系統図である。
【図２】図１の吸着塔１，２に使用する繊維状活性炭１１，１２のミクロポア構造を、粒状活性炭のマクロポア構造と比較して示す図である。
【図３】本実施形態に用いる繊維状活性炭１１，１２と粒状活性炭との吸着能力を比較して示すグラフである。
【符号の説明】
１，２  吸着塔
３  ＬＰＧ
５  再生ガス
７  冷却用空気
１１，１２  繊維状活性炭
２０  ミクロポア
【図１】
0003811580.tif 000004
【図２】
0003811580.tif 000005
【図３】
0003811580.tif 000006