JP2003003177A - ガス化改質方式における廃棄物中の窒素分の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 廃棄物をガス化改質し、洗浄、精製して精
製合成ガスを得る廃棄物処理系において精製合成ガス
（燃料ガス）の燃焼排ガス脱硝用アンモニアを同系内で
自給自足することができ、また、洗浄廃液から製造され
る混合塩の品質を向上できる、ガス化改質方式における
廃棄物中の窒素分の処理方法を提供する。 【解決手段】 廃棄物100 をガス化後1000℃以上でガス
改質し、ついで急冷し酸洗浄後アルカリ洗浄し、さらに
精製して精製合成ガス22となす一連の工程を有するガス
化改質方式における廃棄物中の窒素分の処理方法であっ
て、酸洗浄廃水31とアルカリ洗浄廃水32とを合わせて回
収し、金属分，シリカ分を除去した塩水とし、前記塩水
に水酸化ナトリウムを添加しアンモニアガス25を分離・
回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス化改質方式に
おける廃棄物中の窒素分の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、産業廃棄物あるいは一般廃棄
物の多くは、発生したままの姿であるいは何らかの事前
処理をされたうえで、焼却処分され減容化された後に埋
立などの最終処分が行われる場合が多い。焼却処分の方
法は多々あるが、近年、焼却場における発生ガス中のダ
イオキシンなど有害物質の管理が問題となっており、ま
た、リサイクルの観点から、廃棄物をただ単に焼却する
のではなく、廃棄物をガス化し、高温で改質することに
より、燃料ガスあるいは化学原料ガスとして回収するシ
ステム（厚生省: 厚生省令第14号、1999年３月３日「ガ
ス化改質方式」）が望まれている。

【０００３】かかるガス化改質方式に則した焼却施設と
して例えば図１に示されるようなプロセスフローになる
川鉄サーモセレクト方式による廃棄物ガス化溶融プロセ
ス（川崎製鉄技報32(2000)4,287-291 ）が開発された。
このプロセスは、（１）プレス・ 脱ガスチャンネル
（（ａ）ごみ（廃棄物）の圧縮、（ｂ）乾燥・ 熱分
解）、（２）高温反応炉・ 均質化炉（（ｃ）ガス化溶
融、（ｄ）スラグ均質化、（ｅ）ガス改質）、（３）ガ
ス精製（（ｆ）ガス急冷（急冷・酸洗浄・アルカリ洗
浄）、（ｇ）ガス精製（除塵・脱硫・除湿））、（４）
水処理（（ｈ）水処理・ 塩製造装置）の４ステップから
構成されている。各ステップの概要は次のとおりであ
る。

【０００４】（１）プレス・ 脱ガスチャンネル （ａ）まずピット１から移送された廃棄物をプレス２で
最初の容積の1/5 程度に圧縮する。これにより廃棄物中
の水分の分布は均一化され、空気は排除されて脱ガス効
率が向上する。 （ｂ）次に圧縮された廃棄物は間接的加熱炉である脱ガ
スチャンネル３で脱ガス（水分の蒸発、熱分解による揮
発分の発生）され、続いて高温反応炉４からの放射熱な
どによりさらに熱分解される。廃棄物中に含まれる炭化
水素、セルロースの熱分解反応として次のような反応例
（(1),(2) 式）があり、これらの反応により熱分解カー
ボンが得られる。

【０００５】 Ｃ_n Ｈ_m →ｘＣＨ₄ ＋ｙＨ₂ ＋ｚＣ (1) ３Ｃ₆ Ｈ₁₀Ｏ₅ →８Ｈ₂ Ｏ＋Ｃ₆ Ｈ₈ Ｏ＋２ＣＯ₂ ＋２ＣＯ ＋ＣＨ₄ ＋Ｈ₂ ＋７Ｃ (2) （２）高温反応炉・ 均質化炉 （ｃ）脱ガスチャンネル３で発生したガスは高温反応炉
４に流入し、熱分解物は新たな圧縮廃棄物の装入により
押し出されて高温反応炉４下部に堆積する。高温反応炉
４下部にＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption ；圧力ス
イング吸着）６で製造した酸素を吹き込み、該酸素と熱
分解物中の炭素との反応（(3),(4) 式）により下部の温
度は中心部で最高約2000℃になり、廃棄物中の金属や無
機質の成分は溶融する。

【０００６】Ｃ＋Ｏ₂ ⇔ＣＯ₂ ＋ΔＱ (3) Ｃ＋1/2 Ｏ₂ ⇔ＣＯ＋ΔＱ (4) 高温反応炉４下部に残存する炭素成分とＯ₂ が発熱反応
しＣＯ₂ になる。発生したＣＯ₂ はＣを含有する熱分解
物中を通過するとＣＯに還元される（(5) 式）。

【０００７】Ｃ＋ＣＯ₂ ⇔２ＣＯ−ΔＱ (5) 過剰の高温水蒸気分子が存在する場合は水性ガス化反応
が生ずる。この場合、炭素と水蒸気がＣＯとＨ₂ に転換
する（(6) 式）。 Ｃ＋Ｈ₂ Ｏ⇔ＣＯ＋Ｈ₂ −ΔＱ (6) 有機化合物はＣＯとＨ₂ などに熱分解される（(7)
式）。

【０００８】 Ｃ_nＨ_m ＋ｎＨ₂ Ｏ→ｎＣＯ＋ (ｎ＋1/2 ｍ）Ｈ₂ −ΔＱ (7) （ｄ）溶融物は高温反応炉４から約1600℃に保持された
均熱化炉５へ流れ、微量の炭素等はガス化される。均質
化炉５において金属溶融物 (メタル）は密度が大きいた
め、無機質溶融物 (スラグ）の下部に溜まる。これらは
連続的に溢流堰を通り水砕システム７へ流れ落ちて冷却
固化される。冷却固化した回収混合物は磁選によりスラ
グ、メタルに分離される。

【０００９】（ｅ）高温反応炉４下部で発生したガスと
脱ガスチャンネルで発生した熱分解ガスは合流し、高温
反応炉４上部の改質部において約1200℃で２s 以上滞留
する。この条件で、ガス中のタール分やダイオキシン類
およびその前駆体は完全に分解され、Ｈ₂ ，ＣＯ，ＣＯ
₂ ，Ｈ₂ Ｏを主成分とする粗合成ガスに改質される。約
1200℃の温度では(8) 式の平衡が右辺に移動し、メタン
ガスの量は極微量となる。

【００１０】ＣＨ₄ ＋Ｈ₂ Ｏ⇔ＣＯ＋３Ｈ₂ (8) （３）ガス精製 （ｆ）高温反応炉４で改質された粗合成ガスを、急冷装
置８で約1200℃から約70℃まで急水冷し、de novo 合成
によるダイオキシン類の再合成を阻止した後、洗浄塔11
において、酸洗浄により重金属を、アルカリ洗浄により
酸性ガスを、それぞれ除去する。

【００１１】ここで、沸点の低いＺｎ，Ｐｂなどの重金
属成分は主として高温反応炉４からガスの状態で移送さ
れる。また、廃棄物に含まれる塩素は、主としてＨＣｌ
として合成ガス中に存在し、ＨＣｌは冷却・洗浄液に溶
け込む。このＨＣｌを含む酸性水（pH２〜３）によって
粗合成ガスは洗浄され、重金属成分が取り除かれる（例
えば(9),(10)式）。よって、このプロセスでは飛灰は発
生しない。

【００１２】 Ｚｎ＋２ＨＣｌ→Ｈ₂ ＋ＺｎＣｌ₂ (9) Ｐｂ＋２ＨＣｌ→Ｈ₂ ＋ＰｂＣｌ₂ (10) このように、このプロセスでは廃棄物中の塩素分が有効
に利用される。洗浄液は沈降槽12に送られて炭素微粒子
を取り除かれ、熱交換器15A で間接冷却された後、再び
ガスの急冷に循環使用される。ごみに由来する水は沈降
槽12で余剰水となり、水処理装置13へ送られて処理され
る。

【００１３】酸洗浄された合成ガスは、アルカリ洗浄さ
れ、塩化水素ガスなどの酸性ガスが中和除去される（(1
1)式）。生成したＮａＣｌは最終的には、塩製造装置14
で混合塩として回収される。 ＨＣｌ＋ＮａＯＨ→ＮａＣｌ＋Ｈ₂ Ｏ (11) （ｇ）さらに、ガスは洗浄塔11からマルチスクラバー９
に送られて除塵され、脱硫洗浄され、除湿乾燥されて、
有害物質を除去されたクリーンな精製合成ガスとなり、
例えばガスエンジン発電機10の燃料ガスとして使用され
る。

【００１４】（４）水処理 （ｈ）ガス改質工程までに生成したＨ₂ Ｏがガス急冷・
精製工程で凝縮し、従来の焼却方式では飛灰となって排
ガス中に含まれていた重金属や塩類はすべて洗浄水中に
移行する。そのため、飛灰は発生せず、Ｆｅ，Ｚｎ，Ｐ
ｂ，Ｎａ，Ｋなどの金属を含む水が発生するが、水処理
装置13により、金属は水酸化物や混合塩などの有用物と
して回収される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般廃棄物に
は、可燃分中に窒素が0.5 〜２％（以下％は質量％）程
度含まれる。この窒素分は空気の少ない還元性雰囲気で
行われる熱分解の際に一部がアンモニアに転化し、該ア
ンモニアは粗合成ガスに含まれ、酸洗浄の際に同ガス中
の塩化水素と反応して塩化アンモニウムを生成し、これ
が洗浄液中に溶解し、洗浄廃液（洗浄に使用した後の洗
浄液）から混合塩を回収する場合、該混合塩の品位（Ｎ
ａＣｌ濃度）を低下させ、その用途を制限するという問
題があった。

【００１６】また、前記熱分解の際にアンモニアに転化
しなかった窒素分は、窒素ガスとして粗合成ガス中に存
在し、これは精製合成ガス中にほぼそのまま残存する。
この精製合成ガスを燃料ガスとして利用した場合、燃焼
空気を使用すると含まれている窒素がＮＯ_x に転化して
燃焼排ガス中に含有される。そのため、燃焼排ガスは触
媒脱硝（(12)式）した上で排出されるが、触媒脱硝には
アンモニアが必要であり、これは一般に系外から補給さ
れるため、操業コストが高くなる問題があった。

【００１７】 ＮＯ_x ＋2/3 ｘＮＨ₃ →（1/2 ＋1/3 ｘ）Ｎ₂ ＋ｘＨ₂ Ｏ (12) そこで、本発明は、これらの問題を解決し、廃棄物をガ
ス化改質し、洗浄、精製して精製合成ガスを得る廃棄物
処理系において燃料ガスの燃焼排ガス脱硝用アンモニア
を同系内で自給自足することができ、また、洗浄廃液か
ら製造される混合塩の品質を向上できる、ガス化改質方
式における廃棄物中の窒素分の処理方法を提供すること
を目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記従来
技術の問題点を解決するために鋭意検討し、その結果、
廃棄物中の窒素分の大部分が塩化アンモニウムと化して
溶け込んだ酸洗浄廃水（酸洗浄に使用された後の洗浄
水）と、廃棄物中の塩素分の大部分が塩化ナトリウムと
化して溶け込んだアルカリ洗浄廃水（アルカリ洗浄に使
用された後の洗浄水）とを合わせて回収し、金属分、シ
リカ分を除した塩水とし、前記塩水に水酸化ナトリウム
を添加し、アンモニアを効果的に分離・回収できること
を見出し、本発明をなした。

【００１９】すなわち本発明は、廃棄物をガス化後1000
℃以上でガス改質し、ついで急冷し酸洗浄後アルカリ洗
浄し、さらに精製して精製合成ガスとなす一連の工程を
有するガス化改質方式における廃棄物中の窒素分の処理
方法であって、酸洗浄廃水とアルカリ洗浄廃水とを合わ
せて回収し、金属分，シリカ分を除去した塩水とし、前
記塩水に水酸化ナトリウムを添加しアンモニアガスを分
離・回収することを特徴とするガス化改質方式における
廃棄物中の窒素分の処理方法である。

【００２０】本発明では、前記塩水に水酸化ナトリウム
を添加し、蒸発晶析によりアンモニアガスを分離・回収
すること、あるいは前記塩水に水酸化ナトリウムを添加
し、蒸発晶析した後回収したアンモニア水からストリッ
ピングによりアンモニアガスを分離・回収すること、あ
るいは前記塩水に水酸化ナトリウムを添加し、ストリッ
ピングによりアンモニアガスを分離した後蒸発晶析する
ことが好ましい。また、前記塩水のアンモニウムイオン
濃度を5000mg/l以上とするのが好ましい。また、前記回
収したアンモニアガスは、前記精製合成ガスを燃料ガス
として利用し生じた燃焼排ガスの触媒脱硝用に供するの
が好ましい。また、前記回収したアンモニアガスのうち
前記触媒脱硝でのアンモニア所要量を超えた部分は、前
記ガス改質工程および別設の触媒酸化工程のいずれか一
方または両方に送って分解することが好ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】図２は、本発明の１例を示す工程
図である。廃棄物100 は還元雰囲気でガス化（熱分解）
されガス改質される。熱分解の処理温度は 100〜 600℃
程度が好ましい。ガス改質の処理温度は、1000℃未満で
はガス中のタール分やダイオキシン類およびその前駆体
の分解が不完全となるので、1000℃以上とする必要があ
る。好ましくは1200℃程度での２秒以上保持である。ガ
ス化・ガス改質には図１の脱ガスチャンネル３、高温反
応炉４、均質化炉５が好ましく用いうる。ガス改質後の
ガスはＨ₂ ，ＣＯ，ＣＯ₂ ，Ｈ₂ Ｏを主成分とする粗合
成ガス21になる。この粗合成ガス21は、廃棄物中の塩素
分に由来するＨＣｌ、窒素分に由来するＮＨ₃ 、および
沸点の低いＺｎ，Ｐｂなどの重金属成分等を含有する。
なお、ガス化での残留固形分は溶融され、この溶融物か
らメタルおよびスラグ40が回収される。

【００２２】次いで、粗合成ガス21は水30スプレーで急
冷される。この急冷では、de novo合成によるダイオキ
シン類の再合成を阻止するために、ガス温度を、1000℃
以上（好ましくは1200℃程度）から 100℃以下（好まし
くは70℃程度）以下まで一気に降下させるのが望まし
い。冷却速度は 500℃〜 200℃までの冷却時間を１ｓ以
下（さらに好ましくは 0.1s 以下）とすることが好まし
い。急冷に続く酸洗浄では、急冷に用いた水30がガス中
のＨＣｌを吸収して酸性水（ｐH ２〜３）となり、ガス
中の重金属成分を吸収する（前記(9),(10)式）。また、
この酸性水にはＮＨ₃ も吸収され、ＮＨ₄ Ｃｌに転化す
る（(13)式）。

【００２３】ＮＨ₃ ＋ＨＣｌ→ＮＨ₄ Ｃｌ (13) 酸洗浄後のガスにはなおＨＣｌ等の酸性ガス成分が含ま
れており、これら酸性ガス成分は、好ましくはＮａＯＨ
でアルカリ性にした水溶液（ｐH ７〜８）を用いたアル
カリ洗浄により中和除去される（前記(11)式）。急冷に
は図１の急冷装置８が、また、酸洗浄、アルカリ洗浄に
は図１の洗浄塔11が、それぞれ好ましく用いうる。

【００２４】アルカリ洗浄後のガスは、例えば図１のマ
ルチスクラバー９を用いて精製（除塵→脱硫→除湿）さ
れ、精製合成ガス（燃料ガス）22となる。なお、脱硫工
程では、(14)式などの触媒（鉄キレート）反応により硫
黄41が回収される。 Ｓ^2-＋２Fe（III ）→Ｓ⁰ （固体）↓＋２Fe（II） (14) 精製合成ガス22は、燃焼ガスとして使用することができ
る。例えば図１のガスエンジン発電機10のエネルギー源
として利用され、燃焼排ガス23を発生する。燃焼排ガス
23は触媒脱硝によりガス中のＮＯ_x をＮ₂ ，Ｈ₂ Ｏに変
換され（前記(12)式）、清浄な脱硝後排ガス24となって
系外に放出される。触媒脱硝は温度 200〜 500℃で行う
のが好ましい。脱硝用触媒としては、酸化鉄、白金、酸
化チタン，酸化バナジウム、酸化タングステンなどをハ
ニカム構造としたものが好ましく用いうる。

【００２５】一方、酸洗浄廃水31には廃棄物中の全窒素
分の20％程度が塩化アンモニウムと化して溶け込んでお
り、また、アルカリ洗浄廃水32には廃棄物中の塩素分の
大部分（全塩素分の99％程度以上）が塩化ナトリウムと
化して溶け込んでいる。本発明では、これらを合体して
原水33とし、例えば図１の沈降槽12などに一旦貯留後、
例えば図１の水処理装置13などを用いた水処理により、
原水33中の重金属分は金属水酸化物42として分離・回収
する。他の金属等（鉄、アルミニウム、カルシウム）お
よびシリカは別に分離・回収し、図１の高温反応炉４、
ピット１、脱ガスチャンネル３などに返送する。そして
前記水処理後の原水を塩水34とし、これにＮａＯＨを加
えてアンモニアを気相中に追い出し（(15)式）、アンモ
ニアガス25として回収する。

【００２６】 ＮＨ₄ Ｃｌ＋ＮａＯＨ→ＮＨ₃ ↑＋ＮａＣｌ＋Ｈ₂ Ｏ (15) これにより、燃焼排ガス23の触媒脱硝用として十分な量
のアンモニアを廃棄物100 から取り出すことができ、廃
棄物処理系外からのアンモニア補給の必要はなくなる。
また、アンモニアガス分離後の液35ではＮＨ₄ Ｃｌの減
少モル分だけＮａＣｌの増加が生じている（前記（15）
式）から、これを原液として製造される混合塩の品質は
向上する。また、このアンモニア回収方法は、Ｈ₂ とＮ
₂ を高圧(150〜300atm≒15〜30MPa ）で結合させる通常
のアンモニア合成法に比べ、高圧にする必要がないため
設備コスト的に有利である。

【００２７】塩水34からのアンモニア分離方法として
は、ストリッピング、蒸発晶析（減圧、常圧、加圧）、
膜分離、イオン交換などがあるが、省エネルギーの観点
から、減圧蒸発晶析とストリッピングの組合せが好まし
い。減圧蒸発晶析とは、大気圧以下の圧力で溶媒を蒸発
させ溶質の濃度を溶解度以上の濃度にして、結晶を析出
させることを意味する。ストリッピングとは、加熱ある
いはガス（空気または水蒸気等）吹き込み等により液体
中に溶解している気体または蒸気を気相中に移す操作を
意味する。また、アンモニアガス分離工程では、処理す
る塩水のアンモニウムイオン濃度を5000mg/l以上とする
と、アンモニア回収効率が高まるので好ましい。なお、
塩水のｐH は７〜10程度、温度は50〜 100℃程度、塩水
に接する気相の圧力は13〜 133kPa 程度とするのがよ
い。

【００２８】塩水のアンモニウムイオン濃度を高めてス
トリッピングするには、例えば図３（ａ）に示すような
濃縮蒸留設備が省エネルギーの点から好ましく用いう
る。この設備は、ストリッピングを行う蒸留缶52の上流
に、逆浸透膜を用いて溶液を濃縮する逆浸透装置50、溶
液を多段直列配置の蒸発缶にて前段の蒸発熱をその次段
の熱源に利用しながら多段に蒸発させて濃縮する多重効
用缶51を順次配列したものであり、さらなる好適形態と
してその下流に混合塩製造用の分離装置53が付属されて
いる。

【００２９】塩水34は逆浸透装置50により濃度比（＝濃
縮後全溶質濃度／濃縮前全溶質濃度）で好ましくは２〜
４倍程度に濃縮される。なお、前記逆浸透装置に代え
て、イオン交換膜を用いて溶液を濃縮する電気透析装置
を用いてもよい。該濃縮後の塩水34Ａは多重効用缶51に
より濃度比で好ましくは２〜10倍程度に濃縮される。該
濃縮後の塩水34Ｂは蒸発晶析缶52に移され、ＮａＯＨを
添加されてアルカリ性となり、ヒータ60で温度調整され
ながら、アンモニアガス25及び水蒸気を放出し、アンモ
ニアを分離する。

【００３０】アンモニアガス25は、そのまま回収しても
よいが、必要に応じて、例えば図３（ｂ）に示すよう
に、これをコンデンサ（凝縮器）61に通して同ガス中の
水分を凝縮させ該凝縮水に同ガス中のＮＨ₃ を溶解させ
て得られたアンモニア水54をストリッピングするなどに
より、より高純度のアンモニアガス25Ａにして回収する
こともできる。

【００３１】なお、アンモニアガス分離後の液35はスラ
リー塩であり、該スラリー塩中のアンモニア分は除去さ
れている（アンモニア分0.1 ％以下）。これを分離装置
53で分離することにより、高品質の混合塩が得られる。
さらに、図４に示すように、塩水34に水酸化ナトリウム
を添加し、ストリッピングによりアンモニアガスを分離
した後、多重効用缶51により濃縮し、蒸発晶析缶52によ
り蒸発晶析しさらに分離装置53により混合塩と分離水に
分離してもよい。

【００３２】上記のようにして廃棄物100 から回収され
たアンモニアは、任意の使途に供しうるものであるが、
なかでもとくに、例えば図２に示すように、燃焼排ガス
23の触媒脱硝用に充当するのが、系外からのアンモニア
補給を不要ならしめて大きな操業コスト節減効果をもた
らすので好ましい。また、例えば図２に示すように、前
記回収したアンモニアガス25（または25Ａ）のうち前記
触媒脱硝でのアンモニア所要量を超えた部分（余剰分）
を系外に逃がさないために、アンモニア所要量相当分は
前記触媒脱硝工程へ、余剰分は前記ガス改質工程および
別設の触媒酸化工程のいずれか一方または両方へと分配
して、余剰のアンモニアガスを分解（(16)式）すること
が好ましい。

【００３３】 ２ＮＨ₃ ＋3/2 Ｏ₂ →Ｎ₂ ＋３Ｈ₂ Ｏ (16) ここで、触媒脱硝でのアンモニア所要量とは、(12)式よ
り、ＮＯ_x モル量の2/3 ｘ倍のＮＨ₃ モル量である。な
お、前記触媒酸化（アンモニア分解）用の触媒は、チタ
ン系金属酸化物触媒などが好適である。

【００３４】

【実施例】（実施例１）Cl＝ 0.5％、Ｎ＝ 0.5％を含有
する廃棄物を図２の工程に沿って、熱分解温度＝約 600
℃、ガス改質温度＝1200℃、500 ℃から 200℃までの冷
却時間0.1s以下、急冷到達温度＝約70℃の条件でガス化
（図１の脱ガスチャンネル３を使用）→ガス改質（図１
の高温反応炉４を使用）→急冷（図１の急冷装置８を使
用）処理し、引続き酸洗浄→アルカリ洗浄（図１の洗浄
塔11を使用）ののち精製（除塵→脱硫→除湿；図１のマ
ルチスクラバー９を使用）し、CO＝33％、 H₂ ＝31％、
CO ₂ ＝34％、 N₂ ＝2 ％、NH₃ ＝１ppm 未満の精製合成
ガス22を得た。この精製合成ガス（燃料ガス）22を使用
してガスエンジン発電（図１のガスエンジン発電機10を
使用）を行った。発生した燃焼排ガス23のNO_x 濃度は43
ppm （ O₂ ：12％換算）であった。

【００３５】一方、酸洗浄廃液31はｐH2.5でNH₄ ⁺ 濃度
＝1700（mg/l）、アルカリ洗浄廃液32はｐH ７〜８でNa
Cl濃度＝ 3.5％であった。これら廃液を合体・貯留（図
１の沈降槽12を使用）して得た原水（NH₄ ⁺ ：1020mg/
l、NaCl： 1.4％）33から、水処理（図１の水処理装置1
3を使用）にて鉄分、アルミ分、シリカ分、重金属分を
除去し、塩水34を得た。塩水34を図３（ａ）の蒸発晶析
缶52に装入し、NaOH添加によりアルカリ性（ｐH ８〜
９）にし、塩水温度＝66℃、塩水に接する気相圧力＝26
ｋPaにした状態で、アンモニアガス25を分離・回収し
た。

【００３６】このアンモニアガス25の一部（触媒脱硝で
の所要量相当分）を燃焼排ガス23の触媒脱硝（触媒＝チ
タン系金属酸化物触媒、温度＝ 250℃）に供し、脱硝後
排ガス24のNO_x 濃度を18ppm （ O₂ ：12％換算）にする
ことができた。これにより、系外からのアンモニア補給
の必要がなくなった。アンモニアガス25の他部（余剰
分）については触媒酸化（触媒＝チタン系金属酸化物触
媒、温度＝ 350℃）により窒素ガスと水蒸気に分解した
後、脱硝後排ガス24と合流させて系外に放出した。

【００３７】なお、アンモニアガス分離後の液35を蒸発
→晶析して得た混合塩の品質（不純物（アンモニウム
含）濃度）は、塩水34を直接蒸発→晶析して得たものよ
りも不純物（NH₄ 含）濃度比で1/1200に減少した。 (実施例２）Cl＝ 0.6％、Ｎ＝ 0.5％を含有する廃棄物
を図２の工程に沿って、熱分解温度＝約 600℃、ガス改
質温度＝1200℃、500 ℃から 200℃までの冷却時間 0.1
ｓ以下、急冷到達温度＝約70℃の条件でガス化（図１の
脱ガスチャンネル３を使用）→ガス改質（図１の高温反
応炉４を使用）→急冷（図１の急冷装置８を使用）処理
し、引続き酸洗浄→アルカリ洗浄（図１の洗浄塔11を使
用）ののち精製（除塵→脱硫→除湿：図１のマルチスク
ラバー９を使用）し、CO＝32％、 H₂ ＝31％、CO₂ ＝43
％、 N₂ ＝３％、NH₃ ＝１ppm 未満の精製合成ガス22
を得た。この精製合成ガス（燃料ガス）22を使用してガ
スエンジン発電（図１のガスエンジン発電機10を使用）
を行った。発生した燃焼排ガス23のNO_x 濃度は48ppm
（ 0₂ ：12％換算）であった。

【００３８】一方、酸洗浄廃液31はｐH2.5でNH₄ ⁺ 濃度
＝2020mg/l、アルカリ洗浄廃液32はｐH ７〜８でＮａＣ
ｌ濃度＝ 4.2％であった。これら廃液を合体・貯留（図
１の沈降槽12を使用）して得た原水（NH₄ ⁺ ：1210mg/
l、NaCl： 1.7％）33から、水処理（図１の水処理装置1
3を使用）にて鉄分、アルミ分、シリカ分、重金属分を
除去し、塩水34を得た。塩水34を図３（ａ）の蒸発晶析
缶52に装入し、NaOH添加によりアルカリ性（ｐH ８〜
９）にし、塩水温度＝66℃、塩水に接する気相圧力＝26
ｋPaにした状態でアンモニアガス25を分離・回収した。

【００３９】このアンモニアガス25の一部（触媒脱硝で
の所要量相当分）を燃焼排ガス23の触媒脱硝（触媒＝チ
タン系金属触媒酸化物、温度＝ 240℃）に供し、脱硝後
排ガス24のNO_x 濃度を20ppm （ O₂ ：12％換算）にする
ことができた。これにより、系外からのアンモニア補給
の必要がなくなった。アンモニアガス25の他部（余剰
分）についてはガス改質工程に戻して分解し、粗合成ガ
ス21と合流させた。

【００４０】なお、アンモニアガス分離後の液35を蒸発
→晶析して得た混合塩の品質は、塩水34を直接蒸発→晶
析して得たものよりも不純物（NH₄ 含）温度比で1/800
に減少した。 (実施例３）Cl＝ 0.5％、Ｎ＝ 0.4％を含有する廃棄物
を図２の工程に沿って、熱分解温度＝約 600℃、ガス改
質温度＝1200℃、500 ℃から 200℃までの冷却時間 0.1
ｓ以下、急冷到達温度＝約70℃の条件でガス化（図１の
脱ガスチャンネル３を使用）→ガス改質（図１の高温反
応炉４を使用）→急冷（図１の急冷装置８を使用）処理
し、引続き酸洗浄→アルカリ洗浄（図１の洗浄塔11を使
用）ののち精製（除塵→脱硫→除湿；図１のマルチスク
ラバー９を使用）し、CO＝34％、 H₂ ＝32％、CO₂ ＝32
％、 N₂ ＝２％、NH₃ ＝１ppm 未満の精製合成ガス22を
得た。この精製合成ガス（燃料ガス）22を使用してガス
エンジン発電（図１のガスエンジン発電機10を使用）を
行った。発生した燃焼排ガス23のNO_x 濃度は41ppm （ O
₂ ：12％換算）であった。

【００４１】一方、酸洗浄廃液31はｐH2.5でNH₄ ⁺ 濃度
＝1630mg/l、アルカリ洗浄廃液32はｐH ７〜８でNaCl濃
度＝ 3.7％であった。これら廃液を合体・貯留（図１の
沈降槽12を使用）して得た原水（NH₄ ⁺ ： 980mg/l、Na
Cl： 1.5％）33から、水処理（図１の水処理装置13を使
用）にて鉄分、アルミ分、シリカ分、重金属分を除去
し、塩水34を得た。塩水34を図３（ａ）の逆浸透装置5
0、多重効用缶51に順次通してNH₄ ⁺ 濃度＝3920mg/lに
濃縮した塩水34Ｂを図３（ａ）の蒸発晶析缶52に装入
し、NaOH添加によりアルカリ性（ｐH ８〜９）にし、塩
水温度＝66℃、液面に接する気相圧力＝26ｋPaにした状
態でアンモニアガス25を分離・回収した。さらに、この
アンモニアガス25を図３（ｂ）の要領で水分凝縮させて
アンモニア水54となし、このアンモニア水54を、0.2 Ｍ
Paの水蒸気でストリッピングし、より高純度のアンモニ
アガス25Ａを分離・回収した。

【００４２】このアンモニアガス25Ａの一部（触媒脱硝
での所要量相当分）を燃焼排ガス23の触媒脱硝（触媒＝
チタン系金属酸化物触媒、温度＝ 240℃）に供し、脱硝
後排ガス24のNO_x 濃度を17ppm （ O₂ ：12％換算）にす
ることができた。これにより、系外からのアンモニア補
給の必要がなくなった。アンモニアガス25Ａの他部（余
剰分）については触媒酸化（触媒＝チタン系金属酸化物
触媒、温度＝ 380℃）により窒素ガスと水蒸気に分解し
た後、脱硝後排ガス24と合流させて系外に放出した。

【００４３】なお、アンモニア分離後の液35を晶析して
得た混合塩の品質は、塩水34を蒸発→晶析して得たもの
よりも不純物（NH₄ 含）濃度比で1/1100に減少した。 (実施例４）Cl＝ 0.5％、Ｎ＝ 0.4％を含有する廃棄物
を図２の工程（うち、アンモニアガス分離は図４の工
程）に沿って、熱分解温度＝約 600℃、ガス改質温度＝
1200℃、500 ℃から 200℃までの冷却時間 0.1ｓ以下、
急冷到達温度＝約70℃の条件でガス化（図１の脱ガスチ
ャンネル３を使用）→ガス改質（図１の高温反応炉４を
使用）→急冷（図１の急冷装置８を使用）処理し、引き
続き→酸洗浄→アルカリ洗浄（図１の洗浄塔11を使用）
ののち精製（除塵→脱硫→除湿；図１のマルチクスラバ
ー９を使用）し、CO＝34％、H₂＝32％、CO₂ ＝32％、N₂
＝２％、NH₃ ＝１ppm 未満の精製合成ガス22を得た。こ
の精製合成ガス22を燃料として使用してガスエンジン発
電（図１のガスエンジン発電機10を使用）を行った。発
生した排ガス23のNO_X 濃度は41ppm （0.12％換算）であ
った。

【００４４】一方、酸洗浄廃液31はpH2.5 でNH₄ ⁺ 濃度
＝1630mg/l、アルカリ洗浄廃液32はpH７〜８でNaCl濃度
3.7％であった。これら廃液を合体・貯留（図１の沈降
槽12を使用）して得た原水33（NH₄ ⁺ 濃度＝ 980mg/l、
NaCl濃度 1.5％）から、水処理（図１の水処理装置13を
使用）にて鉄粉、アルミ分、重金属分を除去し、塩水34
を得た。塩水34をストリッピング装置にてNaOHを添加す
ることにより、アンモニをストリッピングし、アンモニ
アを除去した液を得た。得られた液を多重効用缶51に通
して塩濃度をNaCl濃度＝20％に濃縮した。NaOHを添加せ
ずに、液温66℃、液面に接する気相圧力＝26ｋPaにした
状態で、減圧蒸発晶析を行った。得られた蒸留水はプラ
ントの冷却塔の補給水として使用可能な水質であった。

【００４５】ストリッピングしたアンモニアを含むガス
の一部を燃焼排ガスの脱硝触媒に共し、脱硝後の排ガス
濃度を24ppm （O₂：12％換算）にすることができた。こ
れにより、脱硝の系外からのアンモニア補給の必要がな
くなった。アンモニアガスの他部（余剰分）については
触媒酸化（チタン系金属酸化触媒、温度＝ 400℃）によ
り窒素ガスと水蒸気に分解した後、脱硝後排ガスと合流
させて系外に放出した。

【００４６】なお、アンモニア分離後の液を晶析して得
た混合塩の品質は、塩水を蒸発→晶析して得たものより
も不純物（NH₄ 含）濃度比で、1/500 に減少した。

【００４７】

【発明の効果】かくして本発明によれば、廃棄物をガス
化改質し、洗浄、精製して精製合成ガス（燃料ガス）を
得る廃棄物処理系において燃料ガスの燃焼排ガス脱硝用
アンモニアを同系内で自給自足することができるように
なり、余剰のアンモニアは分解・無害化でき、また、洗
浄廃液から製造される混合塩の品質を向上できるように
なるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガス化改質方式の例を示すプロセスフロー図で
ある。

【図２】本発明の１例を示す工程図である。

【図３】本発明の実施に好適な設備の例を示すブロック
図である。

【図４】本発明の実施に好適な設備の例を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ ピット ２ プレス ３ 脱ガスチャンネル ４ 高温反応炉 ５ 均質化炉 ６ ＰＳＡ ７ 水砕システム ８ 急冷装置 ９ マルチスクラバー 10 ガスエンジン発電機 11 洗浄塔 12 沈降槽 13 水処理装置 14 塩製造装置 15A,15B 熱交換器 21 粗合成ガス 22 精製合成ガス（燃料ガス） 23 燃焼排ガス 24 脱硝後排ガス 25，25Ａ アンモニアガス 30 水 31 酸洗浄廃水 32 アルカリ洗浄廃水 33 原水 34，34Ａ，34Ｂ 塩水 35 アンモニアガス分離後の液 40 メタルおよびスラグ 41 硫黄 42 金属水酸化物 50 逆浸透装置 51 多重効用缶 52 蒸発晶析缶 53 分離装置 54 アンモニア水 60 ヒータ 61 コンデンサ（凝縮器） 100 廃棄物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０１Ｃ 1/10 Ｃ１０Ｋ 1/10 Ｃ０２Ｆ 1/58 1/12 Ｃ１０Ｋ 1/10 1/34 1/12 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ 1/34 Ｂ０１Ｄ 53/34 １２９Ｂ (72)発明者 松添 剛 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社内 Ｆターム(参考） 4D002 AA12 AC10 BA06 CA07 CA13 DA07 EA01 HA08 4D004 AA46 AB03 AB07 BA03 BA05 CA03 CA09 CA27 CA29 CA32 CB02 CB34 CB36 4D020 AA10 BA01 BA12 BA23 BB03 CB25 CC02 CC21 CD02 CD03 DA01 DA03 DB01 DB02 DB03 4D038 AA08 AB29 BA04 BB01 BB02 BB04 BB13 4H060 AA01 BB02 BB23 BB24 CC04 CC05 DD12 DD21 FF04 GG01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物をガス化後1000℃以上でガス改質
   し、ついで急冷し酸洗浄後アルカリ洗浄し、さらに精製
   して精製合成ガスとなす一連の工程を有するガス化改質
   方式における廃棄物中の窒素分の処理方法であって、酸
   洗浄廃水とアルカリ洗浄廃水とを合わせて回収し、金属
   分，シリカ分を除去した塩水とし、前記塩水に水酸化ナ
   トリウムを添加しアンモニアガスを分離・回収すること
   を特徴とするガス化改質方式における廃棄物中の窒素分
   の処理方法。
2. 【請求項２】 前記塩水に水酸化ナトリウムを添加し、
   蒸発晶析によりアンモニアガスを分離・回収することを
   特徴とする請求項１記載のガス化改質方式における廃棄
   物中の窒素分の処理方法。
3. 【請求項３】 前記塩水に水酸化ナトリウムを添加し、
   蒸発晶析した後、回収したアンモニア水からストリッピ
   ングによりアンモニアガスを分離・回収することを特徴
   とする請求項１記載のガス化改質方式における廃棄物中
   の窒素分の処理方法。
4. 【請求項４】 前記塩水に水酸化ナトリウムを添加し、
   ストリッピングによりアンモニアガスを分離した後、蒸
   発晶析することを特徴とする請求項１記載のガス化改質
   方式における廃棄物中の窒素分の処理方法。
5. 【請求項５】 前記回収したアンモニアガスは、前記精
   製合成ガスを燃料ガスとして利用し生じた燃焼排ガスの
   触媒脱硝用に供することを特徴とする請求項１〜４のい
   ずれかに記載のガス化改質方式における廃棄物中の窒素
   分の処理方法。
6. 【請求項６】 前記回収したアンモニアガスのうち前記
   触媒脱硝でのアンモニア所要量を超えた部分は、前記ガ
   ス改質工程および別設の触媒酸化工程のいずれか一方ま
   たは両方に送って分解することを特徴とする請求項１〜
   ５のいずれかに記載のガス化改質方式における廃棄物中
   の窒素分の処理方法。