JP2003055670A - 炭化水素系原料のガス化方法 - Google Patents
炭化水素系原料のガス化方法Info
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- Y02E60/32—Hydrogen storage
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温の条件下において、様々な炭化水素系原
料を効率的にガス化して有用物質を回収することが可能
になる炭化水素系原料のガス化方法を得る。 【解決手段】 内部が２２ＭＰａ以上の高温高圧水によ
って満たされたガス化反応器２の下部から原料とこれを
完全酸化するに必要な量以上の酸化剤とを供給するとと
もに、上部から原料を供給し、酸化反応部１０において
下部から供給された原料を酸化してＣＯ2 と余剰Ｏ2 と
を含む混合ガスを生成させ、熱分解部１２において、上
部から供給された原料を下方で生じた熱によって熱分解
することにより、Ｈ2 を主成分とする分解ガスとＣを主
成分とする残渣とを生成させ、ガス化反応部１１におい
て、熱分解部から流下する残渣を反応熱を加えた温度雰
囲気下においてＣＯ2 、余剰Ｏ2 および高温高圧水と反
応させて、ＣＯとＨ2 とを含む混合ガスを生成させ、シ
フト反応促進部１３において、ＣＯを高温高圧水によっ
て水性ガス化反応させることによりＨ2 とＣＯ2 に変換
してガス化反応器から取り出す。
料を効率的にガス化して有用物質を回収することが可能
になる炭化水素系原料のガス化方法を得る。 【解決手段】 内部が２２ＭＰａ以上の高温高圧水によ
って満たされたガス化反応器２の下部から原料とこれを
完全酸化するに必要な量以上の酸化剤とを供給するとと
もに、上部から原料を供給し、酸化反応部１０において
下部から供給された原料を酸化してＣＯ2 と余剰Ｏ2 と
を含む混合ガスを生成させ、熱分解部１２において、上
部から供給された原料を下方で生じた熱によって熱分解
することにより、Ｈ2 を主成分とする分解ガスとＣを主
成分とする残渣とを生成させ、ガス化反応部１１におい
て、熱分解部から流下する残渣を反応熱を加えた温度雰
囲気下においてＣＯ2 、余剰Ｏ2 および高温高圧水と反
応させて、ＣＯとＨ2 とを含む混合ガスを生成させ、シ
フト反応促進部１３において、ＣＯを高温高圧水によっ
て水性ガス化反応させることによりＨ2 とＣＯ2 に変換
してガス化反応器から取り出す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素資源や炭
化水素系廃棄物等の各種の炭化水素系原料から有用な水
素ガスを得るための炭化水素系原料のガス化方法に関す
るものである。
化水素系廃棄物等の各種の炭化水素系原料から有用な水
素ガスを得るための炭化水素系原料のガス化方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】廃プラスチック等の炭化水素系の廃棄物
は、これまで埋立によって処理されていたが、埋立地の
枯渇や環境破壊等の問題から、現在では一般に焼却処理
されている。また、上記炭化水素系廃棄物のうち、水分
を多く含んだ有機汚泥のような廃棄物については、発熱
量が低く、従来の焼却技術では直接燃焼が困難であるこ
とから、例えばセメントキルンなどにおいて補助的な燃
料に利用したり、あるいは廃プラスチック等の発熱量の
高い廃棄物と混合して燃焼処理するなどの方策が採られ
ている。
は、これまで埋立によって処理されていたが、埋立地の
枯渇や環境破壊等の問題から、現在では一般に焼却処理
されている。また、上記炭化水素系廃棄物のうち、水分
を多く含んだ有機汚泥のような廃棄物については、発熱
量が低く、従来の焼却技術では直接燃焼が困難であるこ
とから、例えばセメントキルンなどにおいて補助的な燃
料に利用したり、あるいは廃プラスチック等の発熱量の
高い廃棄物と混合して燃焼処理するなどの方策が採られ
ている。
【０００３】一方、近年における環境保護および省資源
化の高まりから、この種の炭化水素系の廃棄物に対して
も、別途利用可能な物質への再資源化が要請されてい
る。そこで、石炭や重質油等の炭化水素資源について実
績のある常圧よりも多少圧力を高めた噴流床型ガス化等
の各種のガス化技術の適用による実用化が一部試みられ
ている。
化の高まりから、この種の炭化水素系の廃棄物に対して
も、別途利用可能な物質への再資源化が要請されてい
る。そこで、石炭や重質油等の炭化水素資源について実
績のある常圧よりも多少圧力を高めた噴流床型ガス化等
の各種のガス化技術の適用による実用化が一部試みられ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の噴流床型ガ
ス化方法は、石炭、重質油等を炭化水素系原料に酸素を
供給し、１０００〜１８００℃の高温で石炭を部分燃焼
させることにより得られた高温雰囲気下で熱分解反応お
よびガス化反応を生じさせて、水素（Ｈ2 ）および一酸
化炭素（ＣＯ）ガスを主成分とするガスを生成するもの
である。
ス化方法は、石炭、重質油等を炭化水素系原料に酸素を
供給し、１０００〜１８００℃の高温で石炭を部分燃焼
させることにより得られた高温雰囲気下で熱分解反応お
よびガス化反応を生じさせて、水素（Ｈ2 ）および一酸
化炭素（ＣＯ）ガスを主成分とするガスを生成するもの
である。
【０００５】ところが、上記従来のガス化方法にあって
は、ガス転換効率を高めるために、極めて高い温度を必
要とし、よって生成ガスの顕熱損失や炉熱損失が大きく
なるために、ガス化性能に劣るという問題点があった。
また、このような高温雰囲気下において熱分解反応およ
びガス化反応を行うガス化方法によっては、上述した廃
プラスチック等の高カロリーの原料に対しては適用する
ことができるものの、有機汚泥等の低カロリーの炭化水
素系廃棄物のリサイクル化を高効率に実現することは困
難である。
は、ガス転換効率を高めるために、極めて高い温度を必
要とし、よって生成ガスの顕熱損失や炉熱損失が大きく
なるために、ガス化性能に劣るという問題点があった。
また、このような高温雰囲気下において熱分解反応およ
びガス化反応を行うガス化方法によっては、上述した廃
プラスチック等の高カロリーの原料に対しては適用する
ことができるものの、有機汚泥等の低カロリーの炭化水
素系廃棄物のリサイクル化を高効率に実現することは困
難である。
【０００６】このようなことから、上記炭化水素資源や
炭化水素系廃棄物等の各種の炭化水素系原料を、効率的
にガス化して有用物質を回収するガス化方法の確立が強
く望まれている。本発明は、かかる事情に鑑みてなされ
たもので、従来よりも低温の条件下において、様々な炭
化水素系原料を効率的にガス化して有用物質を回収する
ことが可能になる炭化水素系原料のガス化方法を提供す
ることを目的とするものである。
炭化水素系廃棄物等の各種の炭化水素系原料を、効率的
にガス化して有用物質を回収するガス化方法の確立が強
く望まれている。本発明は、かかる事情に鑑みてなされ
たもので、従来よりも低温の条件下において、様々な炭
化水素系原料を効率的にガス化して有用物質を回収する
ことが可能になる炭化水素系原料のガス化方法を提供す
ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る炭化水素系原料のガス化方法は、内部が２２ＭＰ
ａ以上の高温高圧水によって満たされたガス化反応器の
下部から炭化水素系原料と当該炭化水素系原料を完全酸
化するに必要な量以上の酸化剤とを供給するとともに、
当該ガス化反応器の上部から炭化水素系原料を供給する
ことにより、上記ガス化反応器の下方から上方に向けて
順次酸化反応部、ガス化反応部、熱分解部およびシフト
反応促進部を形成せしめ、上記酸化反応部において、下
部から供給された上記炭化水素系原料を上記酸化剤で酸
化して、二酸化炭素と余剰酸化剤とを含む混合ガスを生
成させるとともに反応熱を発生させ、上記熱分解部にお
いて、上部から供給された上記炭化水素系原料を下方で
生じた熱によって熱分解することにより、水素を主成分
とする分解ガスと炭素を主成分とする残渣とを生成さ
せ、上記ガス化反応部において、上記熱分解部から流下
する上記残渣を、上記反応熱を加えた温度雰囲気下にお
いて上記酸化反応部で生じた上記二酸化炭素、余剰酸化
剤および高温高圧水と反応させて、一酸化炭素と水素と
を含む混合ガスを生成させ、上記シフト反応促進部にお
いて、上記一酸化炭素を高温高圧水によって水性ガスシ
フト反応させることにより水素と二酸化炭素に変換し、
上記ガス化反応器から取り出すことを特徴とするもので
ある。
に係る炭化水素系原料のガス化方法は、内部が２２ＭＰ
ａ以上の高温高圧水によって満たされたガス化反応器の
下部から炭化水素系原料と当該炭化水素系原料を完全酸
化するに必要な量以上の酸化剤とを供給するとともに、
当該ガス化反応器の上部から炭化水素系原料を供給する
ことにより、上記ガス化反応器の下方から上方に向けて
順次酸化反応部、ガス化反応部、熱分解部およびシフト
反応促進部を形成せしめ、上記酸化反応部において、下
部から供給された上記炭化水素系原料を上記酸化剤で酸
化して、二酸化炭素と余剰酸化剤とを含む混合ガスを生
成させるとともに反応熱を発生させ、上記熱分解部にお
いて、上部から供給された上記炭化水素系原料を下方で
生じた熱によって熱分解することにより、水素を主成分
とする分解ガスと炭素を主成分とする残渣とを生成さ
せ、上記ガス化反応部において、上記熱分解部から流下
する上記残渣を、上記反応熱を加えた温度雰囲気下にお
いて上記酸化反応部で生じた上記二酸化炭素、余剰酸化
剤および高温高圧水と反応させて、一酸化炭素と水素と
を含む混合ガスを生成させ、上記シフト反応促進部にお
いて、上記一酸化炭素を高温高圧水によって水性ガスシ
フト反応させることにより水素と二酸化炭素に変換し、
上記ガス化反応器から取り出すことを特徴とするもので
ある。
【０００８】この際に、請求項２に記載の発明は、上記
ガス化反応器の上部から供給する上記炭化水素系原料よ
りも低熱量または低熱量に調整した炭化水素系原料を、
当該ガス化反応器の下部から供給することを特徴とする
ものである。
ガス化反応器の上部から供給する上記炭化水素系原料よ
りも低熱量または低熱量に調整した炭化水素系原料を、
当該ガス化反応器の下部から供給することを特徴とする
ものである。
【０００９】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または２に記載の発明において、上記酸化剤の供給割合
が、上部および下部から供給される上記炭化水素系原料
の全量を完全酸化するに必要な酸素量に対して、０．５
〜１．５の範囲であることを特徴とするものである。
または２に記載の発明において、上記酸化剤の供給割合
が、上部および下部から供給される上記炭化水素系原料
の全量を完全酸化するに必要な酸素量に対して、０．５
〜１．５の範囲であることを特徴とするものである。
【００１０】さらに、請求項４に記載の発明は、請求項
１〜３のいずれかに記載の発明において、上記酸化反応
部の温度は４００〜１０００℃の範囲であり、かつ上記
ガス化反応部の温度は６００〜１０００℃の範囲である
とともに、上記熱分解部の温度は６００〜８００℃の範
囲であることを特徴とするものである。
１〜３のいずれかに記載の発明において、上記酸化反応
部の温度は４００〜１０００℃の範囲であり、かつ上記
ガス化反応部の温度は６００〜１０００℃の範囲である
とともに、上記熱分解部の温度は６００〜８００℃の範
囲であることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
一実施形態に付いて説明する。図１および図２は、本発
明の一実施形態を実施するための炭化水素系原料のガス
化システムを示すもので、このガス化システムは、図２
に示すように、処理すべき廃プラスチックや有機汚泥等
の炭化水素系原料（以下、原料と略称する。）に対して
前処理を行う前処理設備１ａ、１ｂと、内部に２２ＭＰ
ａ以上の超臨界水または高温高圧水が満たされて前処理
された原料のガス化を行うガス化反応器２と、このガス
化反応器２から排出されたガスから水を分離する気液分
離装置３と、この気液分離装置３によって分離された水
をリサイクル処理する水処理設備４とから概略構成され
たものである。なお、上記水処理設備４は、原料の種類
によってガス化反応器２から排出されるガス中に不純物
を含まない場合には必ずしも設ける必要はない。
一実施形態に付いて説明する。図１および図２は、本発
明の一実施形態を実施するための炭化水素系原料のガス
化システムを示すもので、このガス化システムは、図２
に示すように、処理すべき廃プラスチックや有機汚泥等
の炭化水素系原料（以下、原料と略称する。）に対して
前処理を行う前処理設備１ａ、１ｂと、内部に２２ＭＰ
ａ以上の超臨界水または高温高圧水が満たされて前処理
された原料のガス化を行うガス化反応器２と、このガス
化反応器２から排出されたガスから水を分離する気液分
離装置３と、この気液分離装置３によって分離された水
をリサイクル処理する水処理設備４とから概略構成され
たものである。なお、上記水処理設備４は、原料の種類
によってガス化反応器２から排出されるガス中に不純物
を含まない場合には必ずしも設ける必要はない。
【００１２】ここで、前処理設備１ａ、１ｂは、それぞ
れガス化反応器２の上部から供給する原料および下部か
ら供給する原料に対して、各々に適した前処理を行うも
のであり、当該原料の種類により、粉砕装置、脱灰装
置、脱塩装置、スラリー化装置等が選択される。
れガス化反応器２の上部から供給する原料および下部か
ら供給する原料に対して、各々に適した前処理を行うも
のであり、当該原料の種類により、粉砕装置、脱灰装
置、脱塩装置、スラリー化装置等が選択される。
【００１３】そして、図１に示すように、ガス化反応器
２の底部には、前処理設備１ｂによって前処理された原
料を供給する下部原料供給ライン５と、空気、純酸素あ
るいは過酸化水素等の酸化剤を供給する酸化剤供給ライ
ン６とが接続されている。また、ガス化反応器２の上部
には、前処理設備１ａによって前処理された原料を当該
ガス化反応器２内に供給する上部原料供給ライン７が接
続されるとともに、天井部には、内部で原料をガス化す
ることによって生成したガスおよび高温高圧水を排出す
るための排出ライン８が接続され、この排出ライン８が
上記気液分離装置３へと導かれている。
２の底部には、前処理設備１ｂによって前処理された原
料を供給する下部原料供給ライン５と、空気、純酸素あ
るいは過酸化水素等の酸化剤を供給する酸化剤供給ライ
ン６とが接続されている。また、ガス化反応器２の上部
には、前処理設備１ａによって前処理された原料を当該
ガス化反応器２内に供給する上部原料供給ライン７が接
続されるとともに、天井部には、内部で原料をガス化す
ることによって生成したガスおよび高温高圧水を排出す
るための排出ライン８が接続され、この排出ライン８が
上記気液分離装置３へと導かれている。
【００１４】次に、上記構成からなるガス化システムを
用いた本発明に係るガス化方法の一実施形態について説
明する。先ず、下部原料供給ライン５を介して、前処理
された原料を、例えば圧力が２５ＭＰａである超臨界水
によって満たされたガス化反応器２の底部から供給する
とともに、酸化剤供給ライン６からこの原料を完全酸化
するに必要な量以上の酸化剤（本実施形態においては純
酸素）とを供給する。また、ガス化反応器２の上部から
は、前処理設備１ａにおいて前処理された原料を供給す
る。ちなみに、ガス化反応器２内の超臨界水は、予め別
途供給ラインから当該ガス化反応器２内に充填させてお
いてもよく、あるいは下部原料供給ライン５からの原料
と共に供給してもよい。
用いた本発明に係るガス化方法の一実施形態について説
明する。先ず、下部原料供給ライン５を介して、前処理
された原料を、例えば圧力が２５ＭＰａである超臨界水
によって満たされたガス化反応器２の底部から供給する
とともに、酸化剤供給ライン６からこの原料を完全酸化
するに必要な量以上の酸化剤（本実施形態においては純
酸素）とを供給する。また、ガス化反応器２の上部から
は、前処理設備１ａにおいて前処理された原料を供給す
る。ちなみに、ガス化反応器２内の超臨界水は、予め別
途供給ラインから当該ガス化反応器２内に充填させてお
いてもよく、あるいは下部原料供給ライン５からの原料
と共に供給してもよい。
【００１５】この結果、ガス化反応器２の内部には、下
方から上方に向けて順次酸化反応部１０、ガス化反応部
１１、上部原料供給ライン８の下方位置に熱分解部１２
およびその上方位置にシフト反応促進部１３がそれぞれ
形成される。そして、酸化反応部１０においては、ガス
化反応器２の下部から供給された原料の炭化水素（Ｈx
Ｃy ）が、下式（１）に示すように、超臨界水（Ｈ
2 Ｏ）中において過剰の酸化剤により完全酸化され、二
酸化炭素（ＣＯ2 ）ガスを含んだ流体が生成するととも
に、上記酸化反応によって熱を発生する。 Ｈx Ｃy ＋Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋熱 （１）
方から上方に向けて順次酸化反応部１０、ガス化反応部
１１、上部原料供給ライン８の下方位置に熱分解部１２
およびその上方位置にシフト反応促進部１３がそれぞれ
形成される。そして、酸化反応部１０においては、ガス
化反応器２の下部から供給された原料の炭化水素（Ｈx
Ｃy ）が、下式（１）に示すように、超臨界水（Ｈ
2 Ｏ）中において過剰の酸化剤により完全酸化され、二
酸化炭素（ＣＯ2 ）ガスを含んだ流体が生成するととも
に、上記酸化反応によって熱を発生する。 Ｈx Ｃy ＋Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋熱 （１）
【００１６】他方、ガス化反応器２の上部から供給され
た原料は、熱分解部１２において、主として酸化反応部
１０において発生した熱により熱分解され、下式（２）
に示すように、メタン（ＣＨ4 ）、水素（Ｈ2 ）などを
主成分とするガスと、炭素（Ｃ）を主成分とする残渣と
が生成する。そして、この残渣が、下方のガス化反応部
１１へと流下する。 Ｈx Ｃy ＋熱→ＣＨ4 ＋Ｈ2 ＋Ｃ （２）
た原料は、熱分解部１２において、主として酸化反応部
１０において発生した熱により熱分解され、下式（２）
に示すように、メタン（ＣＨ4 ）、水素（Ｈ2 ）などを
主成分とするガスと、炭素（Ｃ）を主成分とする残渣と
が生成する。そして、この残渣が、下方のガス化反応部
１１へと流下する。 Ｈx Ｃy ＋熱→ＣＨ4 ＋Ｈ2 ＋Ｃ （２）
【００１７】そして、ガス化反応部１１においては、
Ｃ＋１／２Ｏ2 →ＣＯ＋熱 （３）
Ｃ＋ＣＯ2 →２ＣＯ （４）
Ｃ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2 （５）
によって示すように、上記熱分解部１２から流下する残
渣が、（１）式で示した酸化反応部１０において生じた
反応熱による高温雰囲気下において、酸化反応部１０で
生じた二酸化炭素、および未反応の余剰酸素並びに高温
高圧水と反応して、一酸化炭素と水素とを含む混合ガス
を生成するガス化反応が行われる。なお、このガス化反
応部１１において、（５）式により水が消費され、また
ガス化反応等によりガスが生成されることにより、水の
分圧が低下し、超臨界水から高温高圧水雰囲気に移行す
る。
渣が、（１）式で示した酸化反応部１０において生じた
反応熱による高温雰囲気下において、酸化反応部１０で
生じた二酸化炭素、および未反応の余剰酸素並びに高温
高圧水と反応して、一酸化炭素と水素とを含む混合ガス
を生成するガス化反応が行われる。なお、このガス化反
応部１１において、（５）式により水が消費され、また
ガス化反応等によりガスが生成されることにより、水の
分圧が低下し、超臨界水から高温高圧水雰囲気に移行す
る。
【００１８】この際に、特に本ガス化方法においては、
（４）式で示すように、熱分解部１２で生成した残渣に
対して、酸化反応部１０において生成した二酸化炭素が
ガス化剤として機能することにより、上記残渣のガス化
反応が促進する。また、このガス化反応部１１における
（４）、（５）式で示す反応は吸熱反応であるが、酸化
反応部１０で生じた反応熱に、上記（３）式による反応
熱が加わる結果、所望の温度を維持しつつ上記ガス化反
応が進行する。
（４）式で示すように、熱分解部１２で生成した残渣に
対して、酸化反応部１０において生成した二酸化炭素が
ガス化剤として機能することにより、上記残渣のガス化
反応が促進する。また、このガス化反応部１１における
（４）、（５）式で示す反応は吸熱反応であるが、酸化
反応部１０で生じた反応熱に、上記（３）式による反応
熱が加わる結果、所望の温度を維持しつつ上記ガス化反
応が進行する。
【００１９】ちなみに、酸化反応部１０、ガス化反応部
１１および熱分解部１２における最適温度は、供給され
る原料の種類、熱分解およびガス化特性により決定され
るべきものであるが、概ね上記酸化反応部１０において
４００〜１０００℃の範囲であり、ガス化反応部１１に
おいて６００〜１０００℃の範囲であるとともに、熱分
解部１２において６００〜８００℃の範囲であることが
好ましい。
１１および熱分解部１２における最適温度は、供給され
る原料の種類、熱分解およびガス化特性により決定され
るべきものであるが、概ね上記酸化反応部１０において
４００〜１０００℃の範囲であり、ガス化反応部１１に
おいて６００〜１０００℃の範囲であるとともに、熱分
解部１２において６００〜８００℃の範囲であることが
好ましい。
【００２０】また、ガス化反応器２に供給する酸化剤の
割合についても、同様に原料の特性によるが、酸素比に
おいて、上部および下部から供給される原料の全量を完
全酸化するに必要な酸素量に対して０．５〜１．５の範
囲であることが好適である。さらに、ガス化反応器２の
底部から供給する原料は、完全酸化させるとともに、同
時に所定の発熱量を確保することができれば充分であ。
したがって、良質な有機廃棄物以外に、凝集沈殿等によ
る有機汚泥、茶殻、紙などの炭化水素含有量が低いもの
も原料とすることができる。
割合についても、同様に原料の特性によるが、酸素比に
おいて、上部および下部から供給される原料の全量を完
全酸化するに必要な酸素量に対して０．５〜１．５の範
囲であることが好適である。さらに、ガス化反応器２の
底部から供給する原料は、完全酸化させるとともに、同
時に所定の発熱量を確保することができれば充分であ。
したがって、良質な有機廃棄物以外に、凝集沈殿等によ
る有機汚泥、茶殻、紙などの炭化水素含有量が低いもの
も原料とすることができる。
【００２１】これに対して、ガス化反応器２の上部から
供給する原料は、熱分解して炭素を主成分とする残渣を
発生させ、ガス化を生じさせるものであればよく、例え
ば炭化水素の含有量が多い有機汚泥、廃プラスチック、
廃油等の原料が挙げられる。したがって、図２に示すよ
うに、予め上部から供給する原料と下部から供給する原
料とを分別し、これらに適した前処理設備１ａ、１ｂを
配置することが好適である。
供給する原料は、熱分解して炭素を主成分とする残渣を
発生させ、ガス化を生じさせるものであればよく、例え
ば炭化水素の含有量が多い有機汚泥、廃プラスチック、
廃油等の原料が挙げられる。したがって、図２に示すよ
うに、予め上部から供給する原料と下部から供給する原
料とを分別し、これらに適した前処理設備１ａ、１ｂを
配置することが好適である。
【００２２】次いで、シフト反応部１３においては、ガ
ス化反応部１１および熱分解部１２において生成したＣ
ＯおよびＨ2 を主成分とし、これに少量のＣＨ4 等を含
むガスがガス化反応器２の上方へと流通する過程で、高
温高圧水（Ｈ2 Ｏ）による水蒸気分圧の高い場を保ちつ
つ、かつ温度が徐々に低下することにより、 ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→Ｈ2 ＋ＣＯ2 （６） で示すように、水性ガスシフト反応により水素リッチガ
スに転換する。
ス化反応部１１および熱分解部１２において生成したＣ
ＯおよびＨ2 を主成分とし、これに少量のＣＨ4 等を含
むガスがガス化反応器２の上方へと流通する過程で、高
温高圧水（Ｈ2 Ｏ）による水蒸気分圧の高い場を保ちつ
つ、かつ温度が徐々に低下することにより、 ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→Ｈ2 ＋ＣＯ2 （６） で示すように、水性ガスシフト反応により水素リッチガ
スに転換する。
【００２３】このようにして、ガス化反応器２上部のシ
フト反応部１３において生成したＨ 2 を主成分とし、こ
れにＣＯ2 および少量のＣＨ4 等を含む生成ガスおよび
高温高圧水は、排出ライン８から排出されて上記気液分
離装置３へと導かれる。そして、これを気液分離装置３
において冷却することにより、上記高温高圧水が水とし
て分離され、Ｈ2 およびＣＯ2 等のガスのみが得られ
る。ここで、上記気液分離装置３において得られた生成
ガスは、本実施形態のように酸化剤として純酸素を用い
た場合には、Ｈ2 およびＣＯ2 が主成分となるため、さ
らにＣＯ2 を分離する工程を付加すれば、可燃性ガスで
あるＨ2 やＣＨ4 、並びにＣＯ2 ガスを資源としてケミ
カルリサイクルすることができる。
フト反応部１３において生成したＨ 2 を主成分とし、こ
れにＣＯ2 および少量のＣＨ4 等を含む生成ガスおよび
高温高圧水は、排出ライン８から排出されて上記気液分
離装置３へと導かれる。そして、これを気液分離装置３
において冷却することにより、上記高温高圧水が水とし
て分離され、Ｈ2 およびＣＯ2 等のガスのみが得られ
る。ここで、上記気液分離装置３において得られた生成
ガスは、本実施形態のように酸化剤として純酸素を用い
た場合には、Ｈ2 およびＣＯ2 が主成分となるため、さ
らにＣＯ2 を分離する工程を付加すれば、可燃性ガスで
あるＨ2 やＣＨ4 、並びにＣＯ2 ガスを資源としてケミ
カルリサイクルすることができる。
【００２４】以上のように、上記構成からなる炭化水素
系原料のガス化方法によれば、ガス化反応器２の底部お
よび上部から原料を供給するとともに、底部から酸化剤
を供給し、当該ガス化反応器２内に下方から上方に向け
て順次酸化反応部１０、ガス化反応部１１、上部原料供
給ライン８の下方位置に熱分解部１２およびその上方位
置にシフト反応促進部１３を形成せしめ、上記（１）〜
（６）式で示すような反応によって当該原料のガス化を
行っているので、従来のガス化方法に比べて、より低温
の温度条件により、各種原料を効率的にガス化すること
ができる。
系原料のガス化方法によれば、ガス化反応器２の底部お
よび上部から原料を供給するとともに、底部から酸化剤
を供給し、当該ガス化反応器２内に下方から上方に向け
て順次酸化反応部１０、ガス化反応部１１、上部原料供
給ライン８の下方位置に熱分解部１２およびその上方位
置にシフト反応促進部１３を形成せしめ、上記（１）〜
（６）式で示すような反応によって当該原料のガス化を
行っているので、従来のガス化方法に比べて、より低温
の温度条件により、各種原料を効率的にガス化すること
ができる。
【００２５】加えて、超臨界水または高温高圧水を使用
することによる環境負荷低減性を達成することができる
とともに、ガス化反応器２から取り出した生成ガスおよ
び高温高圧水を冷却するのみで、ガスを洗浄しつつ容易
に水を分離して有用なガスを得ることができる。またこ
の際に、特に（１）、（３）式で示す酸化反応部１０お
よびガス化反応部１１において発生した反応熱を、熱分
解部１２において上部から供給された原料の熱分解に利
用することができるとともに、酸化反応部１０において
生成したＣＯ2 を、ガス化反応部１１において上方から
流下する残渣のガス化剤として機能させることができ
る。
することによる環境負荷低減性を達成することができる
とともに、ガス化反応器２から取り出した生成ガスおよ
び高温高圧水を冷却するのみで、ガスを洗浄しつつ容易
に水を分離して有用なガスを得ることができる。またこ
の際に、特に（１）、（３）式で示す酸化反応部１０お
よびガス化反応部１１において発生した反応熱を、熱分
解部１２において上部から供給された原料の熱分解に利
用することができるとともに、酸化反応部１０において
生成したＣＯ2 を、ガス化反応部１１において上方から
流下する残渣のガス化剤として機能させることができ
る。
【００２６】この結果、これらガス化反応器２での各種
反応により生成するガスの特性および反応熱を最大限活
用することができるとともに、さらにガス化反応器２の
底部と上部との２系統から原料を供給しているので、ガ
ス化反応器２の底部から炭化水素含有量の低い原料を供
給し、他方ガス化反応器２の上部から炭化水素含有量の
高い原料を供給する等の工夫をすることにより、有機汚
泥、茶殻、紙などのバイオマス、廃油、廃プラスチック
などの資源性廃棄物、化石燃料あるいは未利用重質資源
等の様々な炭化水素系原料に対して、高い効率でそのガ
ス化を行うことができ、ひいては高効率かつ環境負荷低
減型の廃棄物のリサイクルシステムを実現することが可
能になる。
反応により生成するガスの特性および反応熱を最大限活
用することができるとともに、さらにガス化反応器２の
底部と上部との２系統から原料を供給しているので、ガ
ス化反応器２の底部から炭化水素含有量の低い原料を供
給し、他方ガス化反応器２の上部から炭化水素含有量の
高い原料を供給する等の工夫をすることにより、有機汚
泥、茶殻、紙などのバイオマス、廃油、廃プラスチック
などの資源性廃棄物、化石燃料あるいは未利用重質資源
等の様々な炭化水素系原料に対して、高い効率でそのガ
ス化を行うことができ、ひいては高効率かつ環境負荷低
減型の廃棄物のリサイクルシステムを実現することが可
能になる。
【００２７】なお、上記実施形態においては、ガス化反
応器２の底部から供給する原料と上部から供給する原料
とを、独立したラインを介して、それぞれ前処理設備１
ａ、１ｂにおいて前処理し、上記ガス化反応器２に供給
する場合についてのみ説明したが、これに限るものでは
なく、例えば図３に示すように、同一の原料を同一の前
処理設備１０において前処理して、下部原料供給ライン
５および上部原料供給ライン７からガス化反応器２に供
給してもよい。あるいは、図４に示すように、同一の原
料に対して、前処理設備１ａ、１ｂにおいて各々ガス化
反応器２の底部または上部から供給するに適した別の前
処理を施し、当該ガス化反応器２に供給することもでき
る。
応器２の底部から供給する原料と上部から供給する原料
とを、独立したラインを介して、それぞれ前処理設備１
ａ、１ｂにおいて前処理し、上記ガス化反応器２に供給
する場合についてのみ説明したが、これに限るものでは
なく、例えば図３に示すように、同一の原料を同一の前
処理設備１０において前処理して、下部原料供給ライン
５および上部原料供給ライン７からガス化反応器２に供
給してもよい。あるいは、図４に示すように、同一の原
料に対して、前処理設備１ａ、１ｂにおいて各々ガス化
反応器２の底部または上部から供給するに適した別の前
処理を施し、当該ガス化反応器２に供給することもでき
る。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜４のい
ずれかに記載の発明によれば、ガス化反応器の底部およ
び上部から原料を供給するとともに、底部から酸化剤を
供給し、当該ガス化反応器内に下方から上方に向けて順
次酸化反応部、ガス化反応部、熱分解部およびシフト反
応促進部を形成せしめ、これらガス化反応器内の反応部
での各種反応により生成するガスの特性および反応熱を
最大限活用するとともに、さらにガス化反応器の底部と
上部との２系統からの原料の供給を工夫することによ
り、有機汚泥、茶殻、紙などのバイオマス、廃油、廃プ
ラスチックなどの資源性廃棄物、化石燃料あるいは未利
用重質資源等の様々な炭化水素系原料に対し、従来のガ
ス化方法よりも低温の温度条件によって、高い効率でガ
ス化を行って有用なガスとしての再利用を図ることがで
きる。
ずれかに記載の発明によれば、ガス化反応器の底部およ
び上部から原料を供給するとともに、底部から酸化剤を
供給し、当該ガス化反応器内に下方から上方に向けて順
次酸化反応部、ガス化反応部、熱分解部およびシフト反
応促進部を形成せしめ、これらガス化反応器内の反応部
での各種反応により生成するガスの特性および反応熱を
最大限活用するとともに、さらにガス化反応器の底部と
上部との２系統からの原料の供給を工夫することによ
り、有機汚泥、茶殻、紙などのバイオマス、廃油、廃プ
ラスチックなどの資源性廃棄物、化石燃料あるいは未利
用重質資源等の様々な炭化水素系原料に対し、従来のガ
ス化方法よりも低温の温度条件によって、高い効率でガ
ス化を行って有用なガスとしての再利用を図ることがで
きる。
【図１】本発明の一実施形態を実施するためのガス化反
応器を示す概略構成図である。
応器を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に実施するためのガス化シ
ステムを示す概略構成図である。
ステムを示す概略構成図である。
【図３】図２のガス化システムの変形例を示す概略構成
図である。
図である。
【図４】図２のガス化システムの他の変形例を示す概略
構成図である。
構成図である。
２ ガス化反応器
１０ 酸化反応部
１１ ガス化反応部
１２ 熱分解部
１３ シフト反応促進部
Claims (4)
- 【請求項１】 内部が２２ＭＰａ以上の高温高圧水によ
って満たされたガス化反応器の下部から炭化水素系原料
と当該炭化水素系原料を完全酸化するに必要な量以上の
酸化剤とを供給するとともに、当該ガス化反応器の上部
から炭化水素系原料を供給することにより、上記ガス化
反応器の下方から上方に向けて順次酸化反応部、ガス化
反応部、熱分解部およびシフト反応促進部を形成せし
め、 上記酸化反応部において、下部から供給された上記炭化
水素系原料を上記酸化剤で酸化して、二酸化炭素と余剰
酸化剤とを含む混合ガスを生成させるとともに反応熱を
発生させ、 上記熱分解部において、上部から供給された上記炭化水
素系原料を下方で生じた熱によって熱分解することによ
り、水素を主成分とする分解ガスと炭素を主成分とする
残渣とを生成させ、 上記ガス化反応部において、上記熱分解部から流下する
上記残渣を、上記反応熱を加えた温度雰囲気下において
上記酸化反応部で生じた上記二酸化炭素、余剰酸化剤お
よび高温高圧水と反応させて、一酸化炭素と水素とを含
む混合ガスを生成させ、 上記シフト反応促進部において、上記一酸化炭素を高温
高圧水によって水性ガスシフト反応させることにより水
素と二酸化炭素に変換し、上記ガス化反応器から取り出
すことを特徴とする炭化水素系原料のガス化方法。 - 【請求項２】 上記ガス化反応器の上部から供給する上
記炭化水素系原料よりも低熱量または低熱量に調整した
炭化水素系原料を、当該ガス化反応器の下部から供給す
ることを特徴とする請求項１に記載の炭化水素系原料の
ガス化方法。 - 【請求項３】 上記酸化剤の供給割合は、上部および下
部から供給される上記炭化水素系原料の全量を完全酸化
するに必要な酸素量に対して、０．５〜１．５の範囲で
あることを特徴とする請求項１または２に記載の炭化水
素系原料のガス化方法。 - 【請求項４】 上記酸化反応部の温度は４００〜１００
０℃の範囲であり、かつ上記ガス化反応部の温度は６０
０〜１０００℃の範囲であるとともに、上記熱分解部の
温度は６００〜８００℃の範囲であることを特徴とする
請求項１ないし３のいずれかに記載の炭化水素系原料の
ガス化方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001249779A JP2003055670A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 炭化水素系原料のガス化方法 |
| EP02758857A EP1489046A4 (en) | 2001-08-21 | 2002-08-20 | METHOD AND DEVICE FOR RECYCLING HYDROCARBON RESOURCES |
| KR10-2003-7004106A KR20040028622A (ko) | 2001-08-21 | 2002-08-20 | 탄화수소 자원의 리사이클 방법 및 그 장치 |
| CNA028205898A CN1639056A (zh) | 2001-08-21 | 2002-08-20 | 碳氢化合物资源的再循环方法及其装置 |
| CNA2006101291955A CN1912054A (zh) | 2001-08-21 | 2002-08-20 | 碳氢化合物资源的再循环方法及其装置 |
| PCT/JP2002/008366 WO2003016210A1 (fr) | 2001-08-21 | 2002-08-20 | Procede et appareil de recyclage de ressources d'hydrocarbures |
| US10/487,087 US20040232046A1 (en) | 2001-08-21 | 2002-08-20 | Method and apparatus for recycling hydrocarbon resource |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001249779A JP2003055670A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 炭化水素系原料のガス化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003055670A true JP2003055670A (ja) | 2003-02-26 |
Family
ID=19078726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001249779A Pending JP2003055670A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 炭化水素系原料のガス化方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003055670A (ja) |
| CN (1) | CN1912054A (ja) |
Families Citing this family (6)
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| RU2478688C2 (ru) * | 2011-12-20 | 2013-04-10 | Закрытое акционерное общество Научно-проектное производственно-строительное объединение "Грантстрой" (ЗАО НППСО "Грантстрой") | Многостадийный способ получения водородосодержащего газообразного топлива и теплогазогенераторная установка его реализации (способ аракеляна г.г.) |
| CN102911691A (zh) * | 2012-11-05 | 2013-02-06 | 天津大学 | 市政污泥超临界热解制备生物油的方法 |
| GB201708641D0 (en) * | 2017-05-31 | 2017-07-12 | Leed And Bradford Boiler Company Ltd | Autoclave system and method |
| CN112694088B (zh) * | 2021-01-21 | 2023-08-04 | 东南大学 | 一种采用生物质热解气制备储氢炭材料的装置与方法 |
| CN114891545B (zh) * | 2022-05-07 | 2023-03-28 | 深圳市沃尔奔达新能源股份有限公司 | 一种超临界水反应器及有机废气物燃气化利用系统 |
-
2001
- 2001-08-21 JP JP2001249779A patent/JP2003055670A/ja active Pending
-
2002
- 2002-08-20 CN CNA2006101291955A patent/CN1912054A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1912054A (zh) | 2007-02-14 |
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