JP2003010624A - 常温脱硫器における脱硫剤の破過検知方法および装置 - Google Patents
常温脱硫器における脱硫剤の破過検知方法および装置Info
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- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 脱硫剤の使用可否状態、即ち、脱硫剤の破過
状態を簡便及び精度よく検知し、脱硫剤を有効に利用す
ることが可能な常温脱硫器における脱硫剤の破過検知方
法および装置を提供する。 【解決手段】 活性炭やゼオライト系脱硫剤等の常温脱
硫剤により原燃料１中の硫黄の物理吸着を行なう常温脱
硫器において、原燃料１中の水分の吸着状態の検出に基
づいて、例えば、脱硫剤２を充填する充填容器３の透明
容器部３ａにシリカゲル４等の乾燥剤を充填して、この
シリカゲル４の色の変化により、脱硫剤２の使用可否状
態の判断を行なうこととする。
状態を簡便及び精度よく検知し、脱硫剤を有効に利用す
ることが可能な常温脱硫器における脱硫剤の破過検知方
法および装置を提供する。 【解決手段】 活性炭やゼオライト系脱硫剤等の常温脱
硫剤により原燃料１中の硫黄の物理吸着を行なう常温脱
硫器において、原燃料１中の水分の吸着状態の検出に基
づいて、例えば、脱硫剤２を充填する充填容器３の透明
容器部３ａにシリカゲル４等の乾燥剤を充填して、この
シリカゲル４の色の変化により、脱硫剤２の使用可否状
態の判断を行なうこととする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、原燃料ガス中の
硫黄を取り除くために設置される常温脱硫器の脱硫剤の
使用可否の判断、即ち、脱硫剤の破過状態の検知方法お
よび装置に関する。
硫黄を取り除くために設置される常温脱硫器の脱硫剤の
使用可否の判断、即ち、脱硫剤の破過状態の検知方法お
よび装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料電池発電装置や水素を必要と
する化学工業プロセスにおいて利用される燃料改質装置
の原燃料として、天然ガスやＬＰＧ等の炭化水素系燃料
が使用されており、このような原燃料には着臭用に数ｐ
ｐｍ〜数十ｐｐｍの硫黄化合物が添加されている。添加
された硫黄化合物は、水素製造を目的とする改質器に使
用される触媒にとって被毒物質となるため、取り除く必
要がある。
する化学工業プロセスにおいて利用される燃料改質装置
の原燃料として、天然ガスやＬＰＧ等の炭化水素系燃料
が使用されており、このような原燃料には着臭用に数ｐ
ｐｍ〜数十ｐｐｍの硫黄化合物が添加されている。添加
された硫黄化合物は、水素製造を目的とする改質器に使
用される触媒にとって被毒物質となるため、取り除く必
要がある。
【０００３】そのため、改質器の前段には、原料中の硫
黄を取り除くための脱硫器が設置されている。脱硫器に
は幾つかの方式があり、その中で最もシンプルな方式が
常温脱硫方式である。燃料電池発電装置においては、常
温脱硫方式のみでは、有機硫黄化合物が十分に除去する
ことができないので、水素添加を伴う水添脱硫プロセス
を用いるのが一般的である。しかしながら、システムの
簡素化を図り、かつ酸素除去器等の触媒の劣化を軽減し
てライフサイクルの向上を図るために、常温脱硫器を併
用する場合もある。例えば、図４は、本件出願人によ
り、特願２０００−２４６９３３によって提案された燃
料電池発電装置用の改質装置の概略システム系統図の一
例である。
黄を取り除くための脱硫器が設置されている。脱硫器に
は幾つかの方式があり、その中で最もシンプルな方式が
常温脱硫方式である。燃料電池発電装置においては、常
温脱硫方式のみでは、有機硫黄化合物が十分に除去する
ことができないので、水素添加を伴う水添脱硫プロセス
を用いるのが一般的である。しかしながら、システムの
簡素化を図り、かつ酸素除去器等の触媒の劣化を軽減し
てライフサイクルの向上を図るために、常温脱硫器を併
用する場合もある。例えば、図４は、本件出願人によ
り、特願２０００−２４６９３３によって提案された燃
料電池発電装置用の改質装置の概略システム系統図の一
例である。
【０００４】図４に示す装置は、改質器１０，ＣＯ変成
器４０，原燃料予熱器３０を備え、水添脱硫器２へ原燃
料を導入する原燃料供給ライン６に、原燃料中に含まれ
る硫黄化合物および酸素を除去するための常温脱硫器７
および酸素除去器８とを順次設け、リサイクル用の改質
ガスを常温脱硫器７と酸素除去器８との間に供給してな
るものとし、例えば、酸素除去器８は触媒燃焼器とし、
常温脱硫器７の脱硫触媒はゼオライト系触媒とするもの
である。
器４０，原燃料予熱器３０を備え、水添脱硫器２へ原燃
料を導入する原燃料供給ライン６に、原燃料中に含まれ
る硫黄化合物および酸素を除去するための常温脱硫器７
および酸素除去器８とを順次設け、リサイクル用の改質
ガスを常温脱硫器７と酸素除去器８との間に供給してな
るものとし、例えば、酸素除去器８は触媒燃焼器とし、
常温脱硫器７の脱硫触媒はゼオライト系触媒とするもの
である。
【０００５】上記構成により、原燃料中に含まれる微量
な酸素を無害化して安定よく燃料改質を行うことができ
るとともに、常温脱硫器は、水素を添加したり温度を制
御する必要がないので、システムが簡素化することがで
きる（詳細は、前記特願２０００−２４６９３３参
照）。
な酸素を無害化して安定よく燃料改質を行うことができ
るとともに、常温脱硫器は、水素を添加したり温度を制
御する必要がないので、システムが簡素化することがで
きる（詳細は、前記特願２０００−２４６９３３参
照）。
【０００６】次に、常温脱硫器の構造に関して説明す
る。図３は、従来の常温脱硫器の模式的構成を示す。通
常、常温脱硫器は脱硫剤２とそれを充填するための充填
容器３から構成される単純な構造を有し、原燃料１が充
填容器３内部に通流されることにより脱硫される。脱硫
剤としては、活性炭やゼオライト系の吸着剤（脱硫剤）
が用いられ、原燃料中の硫黄を物理吸着により取り除
く。
る。図３は、従来の常温脱硫器の模式的構成を示す。通
常、常温脱硫器は脱硫剤２とそれを充填するための充填
容器３から構成される単純な構造を有し、原燃料１が充
填容器３内部に通流されることにより脱硫される。脱硫
剤としては、活性炭やゼオライト系の吸着剤（脱硫剤）
が用いられ、原燃料中の硫黄を物理吸着により取り除
く。
【０００７】この吸着剤は、硫黄を吸着できる量に限界
があり、その限界値を超えると硫黄を吸着することが不
可能となる。常温脱硫器の吸着能力が限界に達し、硫黄
が後段の改質器にリークした場合、改質触媒は被毒され
性能低下を招く。そのため、実際の運転においては、硫
黄リークを防止するために、脱硫器の硫黄吸着能力が限
界に達する前に、吸着剤（脱硫剤）を新品と交換する必
要がある。
があり、その限界値を超えると硫黄を吸着することが不
可能となる。常温脱硫器の吸着能力が限界に達し、硫黄
が後段の改質器にリークした場合、改質触媒は被毒され
性能低下を招く。そのため、実際の運転においては、硫
黄リークを防止するために、脱硫器の硫黄吸着能力が限
界に達する前に、吸着剤（脱硫剤）を新品と交換する必
要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】脱硫剤の硫黄吸着能力
が限界に達する前にそれを検知する方法としては、脱硫
器出口ガスの硫黄濃度を常時自動監視する方法、定期的
にメンテナンス要員が硫黄濃度を測定する方法等が考え
られる。
が限界に達する前にそれを検知する方法としては、脱硫
器出口ガスの硫黄濃度を常時自動監視する方法、定期的
にメンテナンス要員が硫黄濃度を測定する方法等が考え
られる。
【０００９】前記自動監視する方法は、精度も高くかつ
メンテナンス要員が不要という特長を有するが、硫黄濃
度の測定器は非常に高価でかつ定期的に分析計のメンテ
ナンスが必要であり、実用は難しい。また、定期的にメ
ンテナンス要員が硫黄濃度を測定する方法の場合には、
専用の測定器具及び技術が必要であり、これも実用は難
しい。
メンテナンス要員が不要という特長を有するが、硫黄濃
度の測定器は非常に高価でかつ定期的に分析計のメンテ
ナンスが必要であり、実用は難しい。また、定期的にメ
ンテナンス要員が硫黄濃度を測定する方法の場合には、
専用の測定器具及び技術が必要であり、これも実用は難
しい。
【００１０】そのため、実用的な方法としては、脱硫剤
の吸着能力及び原燃料中の硫黄含有量に基づき、予め許
容値を計算しておき、運転時間または原燃料流量の積算
値が許容値を超えないように脱硫剤を交換する方法が採
用されている。
の吸着能力及び原燃料中の硫黄含有量に基づき、予め許
容値を計算しておき、運転時間または原燃料流量の積算
値が許容値を超えないように脱硫剤を交換する方法が採
用されている。
【００１１】この方法の場合には、硫黄濃度を測定する
必要が無く、専用の測定器及び測定技術を必要としない
が、許容値を計算する際、例えば、吸着剤の吸着能力は
低めに設定し、原燃料中の硫黄含有量は最大値を採用す
る等、安全側に見積るのが一般的である。そのため、脱
硫剤の能力をかなり残して新品と交換することとなり、
無駄が大きい。また、予期せぬ脱硫剤の性能劣化等の非
定常時に対応できず、信頼性が低い等の問題があつた。
必要が無く、専用の測定器及び測定技術を必要としない
が、許容値を計算する際、例えば、吸着剤の吸着能力は
低めに設定し、原燃料中の硫黄含有量は最大値を採用す
る等、安全側に見積るのが一般的である。そのため、脱
硫剤の能力をかなり残して新品と交換することとなり、
無駄が大きい。また、予期せぬ脱硫剤の性能劣化等の非
定常時に対応できず、信頼性が低い等の問題があつた。
【００１２】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
もので、この発明の課題は、脱硫剤の使用可否の判断、
即ち、脱硫剤の破過状態を簡便及び精度よく検知し、脱
硫剤を有効に利用することが可能な常温脱硫器における
脱硫剤の破過検知方法および装置を提供することにあ
る。
もので、この発明の課題は、脱硫剤の使用可否の判断、
即ち、脱硫剤の破過状態を簡便及び精度よく検知し、脱
硫剤を有効に利用することが可能な常温脱硫器における
脱硫剤の破過検知方法および装置を提供することにあ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、この発明の脱硫剤の破過検知方法においては、活
性炭やゼオライト系脱硫剤等の常温脱硫剤により原燃料
ガス中の硫黄の物理吸着を行なう常温脱硫器において、
前記原燃料ガス中の水分の吸着状態の検出に基づいて常
温脱硫剤の使用可否の判断を行なうこととする（請求項
１の発明）。
めに、この発明の脱硫剤の破過検知方法においては、活
性炭やゼオライト系脱硫剤等の常温脱硫剤により原燃料
ガス中の硫黄の物理吸着を行なう常温脱硫器において、
前記原燃料ガス中の水分の吸着状態の検出に基づいて常
温脱硫剤の使用可否の判断を行なうこととする（請求項
１の発明）。
【００１４】原燃料である天然ガスやＬＰＧ等の炭化水
素ガス中には数十ｐｐｍ程度の水分も含まれており、こ
の微量の水分も硫黄と同様に脱硫剤に吸着されることが
知られている。このため水分の吸着状態を監視すること
により、脱硫剤の交換時期を比較的精度よく検知するこ
とが可能となる。
素ガス中には数十ｐｐｍ程度の水分も含まれており、こ
の微量の水分も硫黄と同様に脱硫剤に吸着されることが
知られている。このため水分の吸着状態を監視すること
により、脱硫剤の交換時期を比較的精度よく検知するこ
とが可能となる。
【００１５】上記請求項１の発明の実施態様としては、
下記請求項２ないし３の発明が好適である。即ち、前記
請求項１記載の脱硫剤の破過検知方法において、前記水
分の吸着状態の検出は、常温脱硫器に充填されたシリカ
ゲル等の乾燥剤の色の変化によって行なう（請求項２の
発明）。これにより、簡便かつ安価に検知可能となる。
下記請求項２ないし３の発明が好適である。即ち、前記
請求項１記載の脱硫剤の破過検知方法において、前記水
分の吸着状態の検出は、常温脱硫器に充填されたシリカ
ゲル等の乾燥剤の色の変化によって行なう（請求項２の
発明）。これにより、簡便かつ安価に検知可能となる。
【００１６】さらに、前記請求項２に記載の脱硫剤の破
過検知方法において、前記色の変化を色識別センサによ
り検出し、この色識別センサの出力信号により、前記常
温脱硫剤の使用可否状態を遠隔監視する（請求項３の発
明）。これにより、メンテナンス要員が現地に赴いて点
検することなしに遠隔監視が可能となる。色識別センサ
とその出力方法としては、例えば、ＣＣＤカメラの撮像
を画像処理し、ディジタル信号を出力する方法が好適で
ある。
過検知方法において、前記色の変化を色識別センサによ
り検出し、この色識別センサの出力信号により、前記常
温脱硫剤の使用可否状態を遠隔監視する（請求項３の発
明）。これにより、メンテナンス要員が現地に赴いて点
検することなしに遠隔監視が可能となる。色識別センサ
とその出力方法としては、例えば、ＣＣＤカメラの撮像
を画像処理し、ディジタル信号を出力する方法が好適で
ある。
【００１７】上記脱硫剤の破過検知方法を実施するため
の装置としては、下記請求項４ないし５の発明が好まし
い。即ち、請求項２または３に記載の脱硫剤の破過検知
方法を実施するための装置であって、脱硫剤の充填容器
の少なくとも一部に透明な容器部分を設け、当該透明容
器部分にシリカゲル等の乾燥剤を充填してなるものとす
る（請求項４の発明）。
の装置としては、下記請求項４ないし５の発明が好まし
い。即ち、請求項２または３に記載の脱硫剤の破過検知
方法を実施するための装置であって、脱硫剤の充填容器
の少なくとも一部に透明な容器部分を設け、当該透明容
器部分にシリカゲル等の乾燥剤を充填してなるものとす
る（請求項４の発明）。
【００１８】また、請求項４に記載の脱硫剤の破過検知
装置であって、前記充填容器は中空円筒からなり、前記
乾燥剤を充填してなる透明な容器部分は、原燃料ガスの
出口近傍に設けてなるものとする（請求項５の発明）。
後に詳述するように、硫黄および水分の吸着は、充填容
器の原燃料入口から出口に向かって進行するので、前記
構成が好適である。
装置であって、前記充填容器は中空円筒からなり、前記
乾燥剤を充填してなる透明な容器部分は、原燃料ガスの
出口近傍に設けてなるものとする（請求項５の発明）。
後に詳述するように、硫黄および水分の吸着は、充填容
器の原燃料入口から出口に向かって進行するので、前記
構成が好適である。
【００１９】
【発明の実施の形態】図面に基づき、本発明の実施の形
態について以下にのべる。図１は、この発明の実施例に
関わる脱硫剤の破過検知装置の概略構成を示す。図１に
おいて、図３と同一の構成部材には、同一番号を付して
詳細説明を省略する。図１と図３との相違は、図１にお
いては、シリカゲル４が原燃料出口近傍に充填されてお
り、このシリカゲル充填層の部分の充填容器３が、透明
容器部３ａとなっている点である。
態について以下にのべる。図１は、この発明の実施例に
関わる脱硫剤の破過検知装置の概略構成を示す。図１に
おいて、図３と同一の構成部材には、同一番号を付して
詳細説明を省略する。図１と図３との相違は、図１にお
いては、シリカゲル４が原燃料出口近傍に充填されてお
り、このシリカゲル充填層の部分の充填容器３が、透明
容器部３ａとなっている点である。
【００２０】図２は、脱硫剤の原燃料入口から出口まで
の充填層長さと、硫黄および水蒸気の吸着量との関係を
模式的に示す図である。図２に示すように、一般的に原
燃料に含まれる硫黄および水蒸気は脱硫剤充填層の入口
部分から順番に吸着され、吸着量が限界に達したらそれ
以上は吸着せず、吸着ゾーンが後段の原燃料出口側に移
行する。
の充填層長さと、硫黄および水蒸気の吸着量との関係を
模式的に示す図である。図２に示すように、一般的に原
燃料に含まれる硫黄および水蒸気は脱硫剤充填層の入口
部分から順番に吸着され、吸着量が限界に達したらそれ
以上は吸着せず、吸着ゾーンが後段の原燃料出口側に移
行する。
【００２１】そのため、図１に示すように、脱硫剤充填
層の出口近傍、即ち、図２に示す検知剤ゾーンにシリカ
ゲル等の乾燥剤を充填しておき、かつ外部より目視でき
るように透明な容器に充填することにより、予め求めた
硫黄吸着能力と色との相関に基づき、乾燥剤の色の変化
により、脱硫剤充填層としての硫黄吸着能力の破過状態
を精度よく検知することが可能となる。なお、図１にお
いて、検知剤としてのシリカゲル４の充填層の位置を、
脱硫剤充填層の端末部としない理由は、色の変化を確認
してから、脱硫剤を交換するまでの間に硫黄がリークす
るのを防ぐためである。
層の出口近傍、即ち、図２に示す検知剤ゾーンにシリカ
ゲル等の乾燥剤を充填しておき、かつ外部より目視でき
るように透明な容器に充填することにより、予め求めた
硫黄吸着能力と色との相関に基づき、乾燥剤の色の変化
により、脱硫剤充填層としての硫黄吸着能力の破過状態
を精度よく検知することが可能となる。なお、図１にお
いて、検知剤としてのシリカゲル４の充填層の位置を、
脱硫剤充填層の端末部としない理由は、色の変化を確認
してから、脱硫剤を交換するまでの間に硫黄がリークす
るのを防ぐためである。
【００２２】また、シリカゲルの色の変化を検知するた
めには定期的にメンテナンス要員が点検してまわる必要
がある。色を確認するために、特に技術を必要とはしな
いが、装置の設置場所によっては定期的に確認するのが
困難なケースも考えられる。そのため、図１には図示し
ない前述の色識別センサーを設置して、色の変化を信号
として出力するシステムを用いれば、遠隔監視が可能と
なり、メンテナンス要員による点検の必要がなくなる。
めには定期的にメンテナンス要員が点検してまわる必要
がある。色を確認するために、特に技術を必要とはしな
いが、装置の設置場所によっては定期的に確認するのが
困難なケースも考えられる。そのため、図１には図示し
ない前述の色識別センサーを設置して、色の変化を信号
として出力するシステムを用いれば、遠隔監視が可能と
なり、メンテナンス要員による点検の必要がなくなる。
【００２３】
【発明の効果】上記のとおり、この発明の脱硫剤の破過
検知方法によれば、活性炭やゼオライト系脱硫剤等の常
温脱硫剤により原燃料ガス中の硫黄の物理吸着を行なう
常温脱硫器において、前記原燃料ガス中の水分の吸着状
態の検出に基づいて、例えば、脱硫剤を充填する容器の
透明容器部分にシリカゲル等の乾燥剤を充填して、この
シリカゲルの色の変化により、常温脱硫剤の使用可否の
判断を行なうこととしたので、脱硫剤の破過状態を簡便
及び精度よく検知し、脱硫剤を有効に利用することがで
きる。
検知方法によれば、活性炭やゼオライト系脱硫剤等の常
温脱硫剤により原燃料ガス中の硫黄の物理吸着を行なう
常温脱硫器において、前記原燃料ガス中の水分の吸着状
態の検出に基づいて、例えば、脱硫剤を充填する容器の
透明容器部分にシリカゲル等の乾燥剤を充填して、この
シリカゲルの色の変化により、常温脱硫剤の使用可否の
判断を行なうこととしたので、脱硫剤の破過状態を簡便
及び精度よく検知し、脱硫剤を有効に利用することがで
きる。
【００２４】また、色識別センサーを設置して、色の変
化を信号として出力するシステムを用いることにより遠
隔監視が可能となり、メンテナンス性が向上する。
化を信号として出力するシステムを用いることにより遠
隔監視が可能となり、メンテナンス性が向上する。
【図１】この発明の実施例に関わる脱硫剤の破過検知装
置の概略構成図
置の概略構成図
【図２】脱硫剤の原燃料入口から出口までの充填層長さ
と、硫黄および水蒸気の吸着量との関係を模式的に示す
図
と、硫黄および水蒸気の吸着量との関係を模式的に示す
図
【図３】従来の常温脱硫器の模式的構成図
【図４】燃料電池発電装置用の改質装置の一例の概略シ
ステム系統図
ステム系統図
１：原燃料、２：脱硫剤、３：充填容器、３ａ：透明容
器部、４：シリカゲル。
器部、４：シリカゲル。
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フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G042 AA05 BE10 CA05 CB01 DA08
EA20 FA11 FB04 HA01 HA10
2G054 AA04 AB10 CE01 EA06 GB04
GE10 JA20
4D012 CA07 CE02 CF05 CF10 CG01
CK10
5H027 AA02 BA16 KK00 MM00 MM20
Claims (5)
- 【請求項１】 活性炭やゼオライト系脱硫剤等の常温脱
硫剤により原燃料ガス中の硫黄の物理吸着を行なう常温
脱硫器において、前記原燃料ガス中の水分の吸着状態の
検出に基づいて常温脱硫剤の使用可否の判断を行なうこ
とを特徴とする脱硫剤の破過検知方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の脱硫剤の破過検知方法に
おいて、前記水分の吸着状態の検出は、常温脱硫器に充
填されたシリカゲル等の乾燥剤の色の変化によって行な
うことを特徴とする脱硫剤の破過検知方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の脱硫剤の破過検知方法
において、前記色の変化を色識別センサにより検出し、
この色識別センサの出力信号により、前記常温脱硫剤の
使用可否状態を遠隔監視することを特徴とする脱硫剤の
破過検知方法。 - 【請求項４】 請求項２または３に記載の脱硫剤の破過
検知方法を実施するための装置であって、脱硫剤の充填
容器の少なくとも一部に透明な容器部分を設け、当該透
明容器部分にシリカゲル等の乾燥剤を充填してなること
を特徴とする脱硫剤の破過検知装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載の脱硫剤の破過検知装置
であって、前記充填容器は中空円筒からなり、前記乾燥
剤を充填してなる透明な容器部分は、原燃料ガスの出口
近傍に設けてなることを特徴とする脱硫剤の破過検知装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001198703A JP2003010624A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 常温脱硫器における脱硫剤の破過検知方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001198703A JP2003010624A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 常温脱硫器における脱硫剤の破過検知方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003010624A true JP2003010624A (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=19036103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001198703A Pending JP2003010624A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 常温脱硫器における脱硫剤の破過検知方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003010624A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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