[发明专利]可燃性气体浓缩系统

说明书

技术领域

本发明涉及可燃性气体浓缩系统，该系统从含有甲烷等可燃性气 体的原料气体生成将可燃性气体浓缩的产品气体。

背景技术

自然界中存在的可燃性气体通常作为除可燃性气体之外还含有空 气成分的原料气体而被采集，例如从煤矿采集的煤矿气中除作为可燃 性气体的甲烷之外还含有空气成分(主要是氮、氧、二氧化碳)。为了有 效地利用这种原料气体作为燃料，需要除去该原料气体中所含的空气 成分，同时需要浓缩该原料气体中所含的可燃性气体。

作为这种从上述煤矿气中除去空气成分并浓缩甲烷的浓缩装置， 已知利用吸附材料的吸附式浓缩装置，其中吸附材料包含与甲烷相比 优先吸附空气成分的天然沸石(例如参照专利文献1)。

该专利文献1的吸附式浓缩装置，具备内部填充有吸附材料的吸 附塔，上述吸附材料优先吸附除可燃性气体之外的空气成分，该装置 以交替进行吸附处理和解吸处理的方式构成，上述吸附处理为以较高 的压力将煤矿气等原料气体压入吸附塔内部，并使该煤矿气中所含的 空气成分优先吸附到吸附材料上；上述解吸处理为将吸附塔内部减压 至大气压，并将含有大量未被吸附材料吸附、或者优先从吸附材料解 吸的可燃性气体的浓缩气体排出。

专利文献1：日本特开昭58-198591号公报

发明内容

一般，当可燃性气体浓度为例如5wt％左右以上且15wt％左右以 下的爆炸浓度范围内时，需要非常注意该气体的操作。

因此，对于如煤矿气等之类的同时含有空气成分和可燃性气体的 原料气体，可燃性气体浓度可能在上述爆炸浓度范围内或者为其附近 的浓度，用浓缩装置浓缩这种原料气体并加以利用，具有较高的危险 性。

对于可燃性气体浓度不足5wt％左右的原料气体，在对其进行浓缩 的过程中，很可能导致可燃性气体浓度达到上述爆炸浓度范围内或者 其附近的浓度。

因此，通常，对于可燃性气体浓度在例如不足30wt％的低浓度范 围内的气体，可燃性气体浓度很可能达到上述爆炸浓度范围内或者其 附近的浓度，因而不期望直接利用、运输、贮存该气体，当然也不期 望将这种气体用于浓缩装置等气体利用设备。所以，以前对于这种可 燃性气体浓度在低浓度范围内的气体，例如使用换气装置等使可燃性 气体的浓度为1.5wt％以下之后，将其直接排放到大气中来进行废弃处 理。另外，在将这种可燃性气体浓度在低浓度范围内的气体排放到大 气中的情况下，由某些原因导致引火、爆炸时，需要设置用于防止其 火焰扩散至上游侧的逆火防止装置，存在不能利用可燃性气体而且设 备成本高的问题。

本发明是为了解决上述技术问题而产生的，其目的是提供可燃性 气体浓缩系统，该系统即使是从可燃性气体浓度为例如不足30wt％的 低浓度范围内的气体，也能安全地浓缩该可燃性气体而生成可有效用 作燃料的产品气体。

为了达到上述目的本发明的可燃性气体浓缩系统，由含有可燃性 气体的原料气体生成将该可燃性气体浓缩的产品气体，其特征结构为， 具备：

浓缩装置，该装置采集至少一部分上述产品气体，将该采集的产 品气体中所含的可燃性气体浓缩而生成高浓度气体；

混合装置，该装置采集上述浓缩装置中生成的高浓度气体和上述 原料气体，将该采集的高浓度气体和原料气体混合而生成上述产品气 体。

根据上述特征结构，利用上述浓缩装置，将含有较高浓度范围(例 如40wt％左右)可燃性气体的产品气体的一部分浓缩，可以生成含有比 该产品气体更高浓度范围内(例如60wt％左右)的可燃性气体的高浓度 气体。

利用上述混合装置，通过将可燃性气体浓度例如为不足30wt％的 低浓度范围内的原料气体与上述浓缩装置中生成的高浓度气体混合， 可以得到可燃性气体浓度为低于高浓度气体而高于原料气体的范围内 (例如40wt％左右)的产品气体。

因此，根据本发明的可燃性气体浓缩系统，没有将可燃性气体浓 度例如为不足30wt％的低浓度范围内的原料气体在其浓缩过程中直接 提供给上述浓缩装置等气体利用设备，可以安全地将该可燃性气体浓 缩而生成能有效用作燃料的产品气体。