JPH04359093A - 都市ガスの希釈方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ガスの希釈方法に
関するものである。

【０００２】

【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、一酸
化炭素変成、増熱も行なわれる）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。

【０００３】まず第１に、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
る必要がある。それをブタン等で増熱するだけでは、ガ
ス化効率（供給ガスの総発熱量／原料・燃料の総発熱量
）が低いため、改質の熱量が不要（つまり分解する必要
のない）なブタン等を過剰に導入して、それを再度希釈
しガス化効率の向上を図るためである。

【０００４】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、ブタン等のように少量
の添加で大きくカロリーが変化するものを使用するより
も、所定のカロリーより一旦高くして空気で希釈する方
法が制御的も有利であるためである。

【０００５】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、必ずといっ
ていいほど空気による希釈を行なっている。このように
、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。酸素が混入すると、次のような問
題点がある。例えば、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、高圧ガス取締法では、４
％以上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、最終供給ガスの酸素濃度を４％以下にしなければな
らない。また、中圧であっても、安全性の問題から酸素
濃度は低い方が好ましい。

【０００６】更に、可燃性ガス中に酸素を混入すること
は、圧縮しない場合であっても、危険性が増すことは間
違いない。また、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の濃度に従って腐蝕が進
行しやすい。

【０００７】そこで、出願人は燃焼排ガスを空気に代え
て使用することを想起し、特許出願もしている。この方
法では、希釈する気体に酸素が含まれていないため、供
給ガス中に酸素が混入することがない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法にも
次のような欠点があった。一般に燃料を燃焼させると、
ＮＯｘ（ノックス、チッ素酸化物）が発生する。このノ
ックスは人体に有害であるが、通常の燃焼炉であれば大
気解放で排ガスは大気に放出される。よって、人体への
影響のみを考慮してその量を押さえればよい。しかし、
この方法では、ノックスは放出されず導管やホルダーを
通過するため、蓄積してガムとなる。これによって、導
管の圧損の増加、ガバナー等の器具の損傷等が発生する
。勿論、人体への影響があるほどならばより大きな問題
である。

【０００９】よって、この従来法もその実施はなかなか
困難であった。そこで本業界では、このような欠点のな
い排ガスを利用した熱調方法が望まれていた。

【００１０】

【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、本発明方法を完成させた
ものであり、その特徴とするところは、石油系炭化水素
原料を水蒸気改質する低圧式都市ガス製造方法において
、ニッケル系触媒を充填した炉内において、低ノックス
バーナーを用いて、空気比０．８〜０．９５で、燃料を
燃焼させた時の燃焼排ガスを、熱量調節用の希釈気体と
する点にある。

【００１１】ここで、石油系炭化水素とは、ＬＰＧ（液
化石油ガス、ブタンやプロパン等）、ナフサ、天然ガス
等である。水蒸気改質とは、炭化水素を水蒸気によって
分解改質するもので、その反応は吸熱反応であり、反応
を進行させるためには熱を与える必要がある。この熱の
付与の方式に種々のものがあり、同一反応炉内で製造期
と加熱期を交互に繰り返すサイクリック方式、原料の一
部を燃焼させてその燃焼熱を利用する部分燃焼方式、反
応チューブを外側から加熱する外熱方式等がある。

【００１２】低圧式とは、反応工程が低圧で行なわれる
ものをいい、製造系全体がゲージ圧で１Ｋｇ／ｃｍ２　
未満のものをいう。また、金属系還元性触媒とは、含有
する金属が酸化されることによって還元力を有するもの
で、ニッケル系触媒等がある。ニッケル系触媒とは、還
元雰囲気で作用するもので、水蒸気改質に使用する改質
触媒でよい。触媒は、燃焼炎が接しない程度の位置に充
填するのがよい。即ち、燃焼したガスが直後に触媒層を
通過するようにするのである。

【００１３】低ノックスバーナーとは、市販されている
ノックスの発生の少ないバーナーでよい。

【００１４】空気比とは、燃料を完全燃焼させるに必要
な空気量を１とするもので、それに対する比で表わす。 例えば、燃料がブタンとすると、完全燃焼させるにはブ
タン１モルに対して酸素が６．５モル必要であり、この
時の空気量（酸素量ではない）が空気率１である。

【００１５】本発明では、燃焼排ガスを希釈用気体とし
て使用するものであるため、発熱量は低い方がよい。よ
って、この理論からすると完全燃焼させた方がいいとい
うこととなる。しかし、少々の発熱量を有していても、
供給ガスのカロリーよりは当然低く、且つカロリーは制
御されるため問題はない。また、逆に不完全燃焼すると
、水素ガス、二酸化炭素、一酸化炭素等が発生し、通常
は有害であるが、これら自体が都市ガスの成分であるた
め、一酸化炭素が大すぎることがない限り問題はない。 結局、燃焼が完全か不完全かは、あまり問題にしなくと
もよく、ノックスの発生量によってのみ決定すればよい
こととなる。この理論、即ち完全燃焼させなくともよい
という理論の発見が本発明の第１歩であった。

【００１６】本発明では、空気率は、０．８〜０．９５
である。これ以下では、カーボンダストの発生が大きく
、且つ排ガスの発熱量が大きすぎ、これ以上ではノック
スの発生が多すぎるためである。

【００１７】熱量調節とは、原料を水蒸気改質によって
製造したガス（製造ガス）を高い発熱量の気体又は液体
でカロリーを上げ、それを希釈用気体で所定の供給ガス
カロリーにすることをいう。

【００１８】

【実施例】図１は、サイクリック式の都市ガス製造装置
１の概略フローシートを示す。ガス製造部２は、改質炉
、変成器、ボイラー等を含むものであり、それらを１ま
とめにし表したものである。ガス製造部２からの製造ガ
スを、ブタン３で増熱し、スクラバー４を通ってリリー
フホルダー５に導入される。このホルダー５からガスブ
ロア６によってミキサー７を通過して有水ホルダー８に
貯蔵される。このミキサー７に、本発明による燃焼排ガ
スを、排ガスブロア９によって導入する。燃焼排ガスは
、燃焼炉１０により燃焼させた排ガスである。燃焼炉１
０には、ニッケル系触媒を充填した。ミキサー７への導
入量は、ミキサー出側のカロリーを測定し、それによっ
て制御弁でコントロールすればよく、制御の方法は従来
の空気による希釈とまったく同様でよい。

【００１９】次に、本発明燃焼ガスの空気率について述
べる。空気比を次のように変化させてノックスの量を測
定した。燃焼は通常の燃焼炉で、原料はブタン、触媒は
充填した場合と充填しない場合の両者を測定した。次の
データの右側の値が充填した場合のデータカである。 空気比　　０．７＝２８ｐｐｍ、４ｐｐｍ〃　　　　０
．８＝４０ｐｐｍ、９ｐｐｍ〃　　　　０．９＝５４ｐ
ｐｍ、１２ｐｐｍ〃　　　　１．０＝１０７ｐｐｍ、１
０７ｐｐｍ〃　　　　１．０７＝１６３ｐｐｍ、１６３
ｐｐｍこの結果からして、空気比は低い方が良いことが
分かる。また、触媒は充填した方がいいが、空気比が高
くなると意味がないことも分かる。

【００２０】次に、希釈用気体として問題になる、カー
ボンダストについて述べる。カーボンダストは、燃焼空
気量が不足すると発生するもので、燃料の炭化物である
。これは、配管中に付着するばかりでなく、器具のつま
り等故障の原因にもなる。よって、これは発生させては
ならないものである。上記と同様の燃焼実験で、カーボ
ンダストの析出を調べた。 空気比　　０．７＝はっきりとカーボンの析出が認めら
れた。 〃　　　　０．８＝極微量のカーボンが認められた。 〃　　　　０．９＝ほとんど認められない。 〃　　　　１．０＝ほとんど認められない。 〃　　　　１．０７＝ほとんど認められない。 この結果から、空気比は高い方がよいことが分かる。上
記の、ノックスの実験とこのカーボンダストの実験から
、空気比は０．８〜０．９５が好適であると結論した。

【００２１】上記のどちらの場合でも、残存酸素は検出
されなかった。この点では、希釈用気体として酸素を含
有しない気体を使用するという本発明の根本の目的は達
成している。

【００２２】この気体を使用して、熱量調節時の希釈を
行なったが、まったく問題はなかった。希釈の方法は、
図１に示した通り通常の方法でよく、特別の制御や方法
が必要となることはない。そして、通常ならば空気で希
釈するため、酸素が３〜４％混入するが、本発明方法に
おいては酸素はまったく含有しない。

【００２３】

【発明の効果】本発明によると、供給ガスに酸素が混入
していないため、爆発、燃焼等の危険性が低い。特に中
圧、高圧に圧縮した場合には顕著である。さらに、装置
は非常に簡単であり、通常の燃焼炉があればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を用いたガス製造装置の１例を示す概略
フローシートである。

【符号の説明】

１　　都市ガス製造装置 ２　　ガス製造部 ３　　ブタン ４　　スクラバー ５　　リリーフホルダー ６　　ガスブロア ７　　ミキサー ８　　有水ホルダー ９　　排ガスブロア １０　　燃焼炉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　石油系炭化水素原料を水蒸気改質する
   低圧式都市ガス製造方法において、金属系還元性触媒を
   充填した炉内において、低ノックスバーナーを用いて、
   空気比０．８〜０．９５で、燃料を燃焼させた時の燃焼
   排ガスを、熱量調節用の希釈気体とすることを特徴とす
   る都市ガスの希釈方法。