JPH03137002A - 都市ガス製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野〕 本発明は、都市ガス製造方法及びその装置に関するもの
である。

［従来の技術］ 都市ガス、中でも石油系炭化水素を原料としてそれを水
蒸気改質したガス（必要に応じて、−酸化炭素変成、増
熱等も行なわれる）を用いるものは、次のような理由か
ら、空気による希釈が行われている。

まず第１の理由は、改質炉からの製造ガスは、カロリー
が低いため供給ガスのカロリー（発熱量）に調整する必
要があり、それをブタン等で増熱するだけでは、ガス化
効率（供給ガスの総カロリー／原料・燃料の総カロリー
）が低いため、改質の熱量が不要な（つまり分解する必
要のない）ブタン等を多量に導入して、それを再度希釈
しガス化効率の向上を図るためである。

また、都市ガスは、そのカロリーを一定に保たなければ
ならない。これは、ガス器具での燃焼の安全性、ガス料
金の算定等に必須であるためである。カロリーを一定に
保つ方法としては、ブタン等のように、小量の添加で大
きくカロリーが変動するものを使用するよりも、所定の
カロリーより−旦高くして空気で希釈する方法が制御的
に容易である。

このような理由から、石油系炭化水素を水蒸気改質した
ガスを用いるガス事業所では、必ず空気による希釈を行
なっている。

［発明が解決しようとする課題］ 以上のように、製造ガスを空気によって希釈すると、必
然的に酸素が混入することとなる。これについては、次
のような問題点がある。

酸素を含有する可燃性ガスを圧縮することは、危険であ
るため、１０に＋ｒ／−以上のガスが対象となる高圧ガ
ス取締法では、４％以上の酸素を含有する可燃性ガスは
圧縮してはならないこととされている。従って、都市ガ
スを高圧供給する場合（需要の増大に従って、設備の能
力の問題から必然的に高圧化する）、最終供給ガスの酸
素濃度を４％未満にしなければならない。また、中圧（
１ｋｇ／ｄ以上１０ｋｇ／ｃｒｉ未満）であっても、安
全性の問題から、酸素濃度は４％以下が望ましいことは
いうまでもない。

また、可燃性ガス中に酸素を混ぜることとなり圧縮しな
い場合でも、危険性が増すことは疑いない。勿論、爆発
限界には入っていないことは当然であるが、このような
ガスが漏洩した場合、大気と混合して早く爆発限界に入
ることは間違いない。

つまり、可燃性ガスにはできるだけ酸素を混入しないこ
とが危険性の回避から望まれることである。

さらに、酸素を含有するガスが通過する導管、ガスホル
ダー等の工作物は酸素濃度に従って腐蝕が進行しやすい
。

しかしながら、前記した如く、ガスの希釈は、ガス料金
の問題（ガス化効率の向上によるコストダウン）や制御
の容易性（即ち、品質の一定性）等から、必須のもので
ある。

また、ガス化効率を向上させるためには、前記した熱量
調整用のブタン等をできる限り多量に導入することが好
ましい。しかし、都市ガスは、その燃焼器具とガスの性
状が合致していないと危険である。よって、ガス事業者
は、ガス事業法で定められている燃焼範囲（１３Ａ、５
０等）内の性状を有するガスを供給しなければならない
。換言すると、この燃焼範囲内であれば、できるだけ多
量のブタン等を導入すればよいのである。しかしながら
、燃焼範囲の点からは、まだ導入できるにもかかわらず
、酸素濃度の点から導入ができない場合があるのである
。

よって、本業界では、以上のような問題がなく通常の空
気希釈と同等以上のガス化効率等が期待できる製造方法
が要望されていた。

［課題を解決するための手段］ 以上のような現状に鑑み、本発明者等は鋭意研究の結果
、本発明方法及び装置を完成させたものであり、その特
徴とするところは、方法においては、低圧サイクリック
式都市ガス製造方法において、メーク期に、炉内に設け
たバイロー／　トバーナ−以外（７１メークバーナーで
燃料を燃焼させる点にあり、装置においては、低圧サイ
クリック式の都市ガス製造装置において、メーク期に燃
焼可能なメークバーナーを反応炉内にパイロットバーナ
ーとは別個に設けた点にある。

低圧サイクリック式都市ガス製造方法とは、ガスの製造
工程とその製造反応のための熱量を付与する加熱工程と
を交互（サイクリック）に行なう方式の製造方法である
。

石油系炭化水素を水蒸気改質して、水素、−酸化炭素、
二酸化炭素等を含む都市ガスを製造する場合、その水蒸
気改質反応は吸熱反応であるためそれに要する熱量を与
える必要がある。これを、一定期間改質反応させて、反
応炉内の触媒層が一定以下の温度になると、製造を中止
して、炉内に燃料と空気を導入して燃焼反応させ、触媒
層を一定以上の温度に上げる。そして、燃焼を中止して
再度原料と水蒸気を導入して製造を開始するのである。

これが、サイクリック方式の原理である。

低圧式とは、反応工程が低圧で行なわれるものをいい、
製造系全体が１ｋｇ１０ｊＧ以下のものをいう。

メーク期とは、前記した製造工程の期間であり通常は、
数十秒から３分程度である。

炉とは、反応炉であり、水蒸気改質反応が起こる装置で
ある。

パイロットバーナーとは、ヒート期（加熱期）にヒート
バーナーに点火するための着火源であり装置稼働中は燃
焼し続けているものである。勿論いわゆる種火であるの
で、その燃焼量は非常に小さいものである。燃料は、製
造ガスが主として使用されている。

メークバーナーとは、パイロットバーナーとは別個に炉
内に設けたバーナーであり、メーク期においても燃焼で
きるものをいう。メーク期においては、通常はパイロッ
トバーナーのみが燃焼し、その他においてはまったく燃
焼反応は生じていない。これは、燃焼用の酸素がないた
めである。本発明では、パイロットバーナー以外にメー
クバーナーを設けて、そのバーナーに酸素及び燃料を供
給して、炉内で燃焼させるのである。燃焼は、メーク期
だけでもよいが、パージ期（スチームで残存ガスをパー
ジする工程）やヒート期においても燃焼していてもよい
。このメークバーナーの燃料は、ＬＰＧ−￥’製品部市
ガスでよく、特に限定はしない。

メークバーナーの取り付は位置は、炉内であればどこで
もよいが、サイクリック式に点火と消火を繰り返す場合
には、パイロットバーナーから容易に点火される位置が
よい。メークバーナーの本数は、通常１本であるが、２
本又はそれ以上であってもよい。複数設けると、炉内が
より均一化されるため好ましい。

このバーナーでの燃焼用空気は、バーナーの手前で燃料
と混合するのがよい。

メークバーナーでの燃焼排ガスは、すべて炉内において
製造ガスと混合され、通常の製造ガスよりカロリーの低
いものとなる。よって、結果的に前記した増熱ブタンが
多量に導入でき、希釈用の空気が軽減でき、酸素濃度が
低くなるのである。

本発明においては、反応炉以外については、まった〈従
来のサイクリック式都市ガス製造設備と同様でよく、そ
のため既存の設備の改良も簡単で反応炉にバーナーを１
本（又は複数本）設けるだけでよい。

このバーナーの燃焼量（即ちバーナーの容量）は、特に
限定するものではなく、燃焼排ガスを混入しようとする
量で決まるものであるが、通常、ヒートバーナーの５％
〜４０％程度がよい。５％以下では効果がほとんどなく
、４０％以上では製造ガス比重が大きくなりすぎるため
である。

また、原料（メークブタン等）とメークバーナー用燃料
との比率としては、１００：５〜２０程度となる。

表−１ ［実施例］ 次に、本発明を図面に示す実施例に基づいて、より詳細
に説明する。

第１図は、サイクリック式の都市ガス製造装置の反応炉
１を示す。触媒層２の上部で、パイロットバーナー３と
炎の位置が合うように、メークバーナー４が設けられて
いる。このメークバーナー表−２ 表−３ 用の燃焼空気は、バーナーの根本で既に混合されている
。この図から、明らかなように、メーク／Ｎ／−ナーの
存在以外は、通常のサイクリック式都市ガス製造装置の
反応炉と同様である。よって、既存の反応炉から容易に
改造できる。

次にこの反応炉を用いて、ガスを製造した時の各部の性
状について説明する。

表−１の元ガスは、メークバーナーを使用しない場合の
改質ガスの組成であり、通常のサイクリック方式の製造
ガスである。製造条件は、通常のサイクリック方式と同
じであるが、原料は、ブタンであり（熱量調整用のブタ
ンと同じ）、特別な条件ではなく、ごく普通の運転条件
である。表中の数値は、成分ガスの容量％（ドライベー
ス）である。

排ガスは、メークバーナーの燃焼排ガスであり完全燃焼
しているものとする。

例−１から例−４のガスは、夫々メーク期にメークバー
ナーによって燃焼させた場合の反応炉出側のガスである
。例−１から順に、原料ブタン１に対して、メークバー
ナー用燃料ブタンが、０．０５０．１０．０．１５．０
．２０の割合で導入したものである。

表−２は、上記の夫々のガスを、変成率６０％でＣＯ変
成したガスの組成を示す。例−１１は例−１、例−２１
は例−２、例−３１は例−３、例−４１は例−４に夫々
対応する。また、比較例は、元ガスを変成したガスであ
る。

表−３は、変成後のガスを、増熱比６５％で熱量調整し
た場合の組成を示す。調整カロリーは、５０００Ｋｃａ
　Ｉ　／　Ｎｍ　３であり、燃焼範囲としては６Ｃ（７
）領域のものである。最終の希釈は空気で行ない、増熱
用のブタンの組成は、プロパンが２．９％、ブタンが９
７．１％のものを使用した。また、空気の組成は、酸素
２１％、窒素７９％として計算した。

表−３から分かるように、比較例と同様の増熱比であっ
ても、酸素濃度が低い。このことは、危険性等の上記し
た欠点を解消するものである。特に、例−３、例−４で
は、３％以下となっており高圧への圧縮も可能となって
いる。

また、逆に燃焼性、酸素濃度が許す限り増熱比が増加で
きることとなり、ガス化効率の向上が図れる。

「発明の効果」 本発明製造方法によると、反応炉出側の製造ガスが、カ
ロリーの低い、すでに熱量調整時の希釈を予め行なった
ような性状となっている。このことは、酸素を含有しな
い気体で希釈していることとなり、熱量調整時の空気の
混入量を低減し、最終供給ガスの酸素濃度の低減になる
。

また、反応炉内ではなく、下流の熱量調整工程において
、空気に代えて燃焼排ガスで希釈する方法と比較して、
炉内で燃焼させているため、はとんど熱量の損失はない
。

更に、サイクリック式の製造装置で、種々の燃焼性のガ
スが製造できることとなる。即ち、炉内での排ガスの量
を増加させることによって、製造ガス比重が大きくなり
、燃焼性で言うと、Ｂのガスに近づくこととなるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の１例を示す概略断面図である。 ・・・反応炉 ・・・触媒層 ・・・パイロットバーナー ・・・メークバーナー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、低圧サイクリック式都市ガス製造方法において、メ
   ーク期に、炉内に設けたパイロットバーナー以外ノメー
   クバーナーで燃料を燃焼させることを特徴とする都市ガ
   ス製造方法。 ２、低圧サイクリック式の都市ガス製造装置において、
   メーク期に燃焼可能なメークバーナーを、反応炉内にパ
   イロットバーナーとは別個に設けたことを特徴とする都
   市ガス製造装置。