JP2003238974A - 固体フィードの熱分解によって生じた生ガスの処理方法および処理プラント - Google Patents
固体フィードの熱分解によって生じた生ガスの処理方法および処理プラントInfo
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Abstract
るガス状の汚染物質の全部または少なくとも大部分を除
去することができる単純かつ安価な処理方法およびプラ
ントを提供すること。 【解決手段】 固体フィードの熱分解が、熱分解炉中で
熱減成またはガス化を行うことによって実施され、熱分
解により熱分解炉の出口部において生成した、固体状お
よびガス状の汚染物質を含む生ガスを処理する方法にお
いて、生ガスの除塵処理および化学的処理を該熱分解炉
の出口部において同時に実施する。
Description
を含む可能性のある固体フィードの熱分解(thermal eff
ect decomposition)によって生じたガスを処理するため
の方法およびプラントに関する。
ションを含む可能性のある固体フィードとしては、特
に、都市および/または産業廃棄物、バイオマスまたは
処理プラントスラッジ、あるいは汚染土壌を挙げること
ができる。
(thermolysis または pyrolysis)によって実施され、
その本質は、無酸素状態で加熱することによって前記フ
ィードを熱分解することにある。
よび/または空気を注入することによるガス化によって
も達成することができる。
炭素含有量の高い固形残留物と生ガスと呼ばれる高発熱
量の高温ガスが生成する。
駆物質であるNH3、HCNなどの窒素化合物、HC
l、H2Sなどの酸性ガス、水銀などの重金属、アルカ
リ金属などのガス状の汚染物質が含まれる。これらのガ
スはさらに、タールと呼ばれる重質有機化合物を蒸気の
状態で含むことがある。
類に対して有毒である。これらのガスは、さらに、ダス
トなどの固体状汚染物質を含む。これらが大気中に排出
されると、健康に対して非常に有害なものとなる可能性
がある。
トを回収することを目的とした多くのプラントがある。
このタイプのプラントが、特許文献1に記載されてい
る。
号明細書このプラントは炉を備え、そこから高温の生ガ
スが、管路を通してサイクロンと呼ばれる遠心分離機に
送られる。サイクロンは、生ガスの中に存在するダスト
を遠心効果によって分離することができる。このダスト
は、生ガスから分離されると、重力の影響でサイクロン
の下部に落下し、トラップなどの排出装置へ送られ、そ
こで後に使用されるまで貯蔵される。
ロンの上部から排出され、この特許出願に記載のよう
に、ガスタービンを動かすのに使用され、その後、大気
中に排出される。
除去されるが、大気中に排出される除塵されたガスは、
依然として大量のガス状の汚染物質を含んでいるため、
その毒性は低減されない。
るため、サイクロンに到達するまでに生ガスの温度が低
下し、そのため生ガスに含まれる重質生成物(heavy pro
ducts)が凝縮し、これがサイクロンに付着し、サイクロ
ンを詰まらせる可能性がある。
スからダストを除去し、かつ、生ガスに含まれるガス状
の汚染物質の全部または少なくとも大部分を除去するこ
とができる単純かつ安価な方法およびプラントによって
上記の欠点を解決することにある。
の熱分解が、熱分解炉中で熱減成またはガス化を行うこ
とによって実施され、該熱分解により該熱分解炉の出口
部において生成した、固体状およびガス状の汚染物質を
含む生ガスの処理方法において、該生ガスの除塵処理お
よび化学的処理が、該熱分解炉の出口部において同時に
実施されることを特徴とする方法である。
理において処理剤(reagents)が使用されることを特徴と
することができる。
加剤(additives)であることを特徴とすることができ
る。
媒であることを特徴とすることができる。
生ガスを遠心分離することによって実施されることを特
徴とすることができる。
相/固相反応により、化学的処理を行うものであること
を特徴とすることができる。
基性の添加剤であることを特徴とすることができる。
素化した化合物(oxygenated compounds)であることを特
徴とすることができる。
の転化触媒であることを特徴とすることができる。
が、処理剤の全部または一部を再循環させて用いること
を特徴とすることができる。
(10)と、該熱分解炉の開放面(20)に接続され
た、熱分解によって生じた固体残留物および生ガスを回
収するためのチャンバ(22)を備える、固体フィード
の熱分解によって生じた生ガスを処理するためのプラン
トであって、該チャンバ(22)が、該生ガスの除塵処
理をするための手段と化学的処理をするための手段とを
有する生ガス処理装置(24)を収容していることを特
徴とするプラントである。
理装置(24)が、少なくとも1つの生ガス入口(3
4)と、少なくとも1つの処理剤入口(36)とを備え
た円柱形のハウジング(30)を備えていることを特徴
とすることができる。
口(34)および前記処理剤入口(36)が、ハウジン
グ(30)に対してその接線方向に配置されていること
を特徴とすることができる。
理装置(24)が、処理剤の再循環装置(56)に接続
されていることを特徴とすることができる。
理装置(24)が、除塵処理および化学的処理を施され
た後のガスを排出するための排出管路(40)を備えて
いることを特徴とすることができる。
て説明する以下の説明を添付図面を参照して読むことに
よって明白となろう。なお、本発明は、次に示す例によ
りその範囲を限定されるものではない。
エンクロージャ(enclosure)12を有する長軸がXX’
である熱分解炉10を備える。この熱分解炉10として
は、回転炉が好ましい。この熱分解炉が回転炉であると
きは、エンクロージャ12は、回転式であり、その周囲
には、管路16を通して加熱手段が供給される閉じた固
定式の環状空間14が設けられる。
下部に配置された一連のバーナ(図示せず)に供給され
る可燃性ガス、または、この環状空間を満たし、例えば
本出願の出願人の名義で公開された特許出願FR−A−
2,797,642に記載のコークス燃焼手段から供給
される高温の流体とすることができる。
管路18を通して、都市および/または産業廃棄物、バ
イオマス、あるいは処理プラントスラッジなどの、有機
物フラクションを含む可能性のある、固体フィードが供
給される。
適合するように、熱分解炉に供給する前に、このフィー
ドを、当技術分野で周知の任意の手段によって処理(粉
砕、乾燥)することができる。
され、供給管路18を通して熱分解炉10に供給され、
熱分解後に、熱分解炉の他端の開放面20を通って出口
部へ流出する。
理装置24を有する、閉じたチャンバ22がしっかりと
接続されている。生ガス処理装置24は、生ガスに含ま
れるダストを分離する分離器の働きをし、同時に、生ガ
スの中に存在するガス状の汚染物質を除去する化学反応
器として機能する。
分離器/反応器と表すことがある。
チャンバ(chamber)は、炉の軸にほぼ垂直な全体軸Y
Y’を有し、その下部に、固体残留物またはコークスを
集める捕集器の働きをするホッパ形の容積(volume)(ホ
ッパ部と表すことがある)26、その上部にカバー28
を備える。
「下部」はそれぞれ、図1に関して、図の最上部および
最下部に位置する要素を呼ぶのに使用される。
は、カバー28によってチャンバの上部に支持されてい
る。分離器/反応器24は、その軸がチャンバの軸と一
致した円筒形のハウジング30と、少なくともダストを
回収するためのホッパ形状を有する下部(ホッパ部と表
すことがある)32とからなる。上部には、少なくとも
1つの生ガス入口34と、管路38に接続され、生ガス
に含まれるガス状の汚染物質を除去する少なくとも1つ
の処理剤入口36と、除塵され化学的処理されたガスを
排出する排出管路40が設けられている。
在する生ガスと分離器/反応器24の内側とを連絡し、
処理剤入口36は、このチャンバの壁を突き抜けて走る
管路38に接続され、これによってこの分離器/反応器
に供給される処理剤を供給する供給源に接続される。
入口34および処理剤入口36は、ハウジング30に対
してその接線方向に配置されており、これにより、循環
速度の効果により、軸YY’を中心とした生ガスおよび
処理剤の高速円運動が得られる。
遠心分離によって生ガスから機械的に分離され、同時に
処理剤が生ガスと混合され、これによって生ガスが化学
的に処理される。このようにして固体状およびガス状の
汚染物質が除去された生ガスは、排出管路40を通して
排出される。
のようにレイアウトすることによって、ダストを機械的
に分離する際の温度が、熱分解炉の出口温度と同じにな
り、これによりタールなどの重質生成物の凝縮を防ぐこ
とができる。
なく、生ガスと処理剤の循環を並流または向流とするこ
とができる。すなわち最初のケースでは、ガスと処理剤
を軸YY’を中心とする同一回転方向へ循環させ、他方
のケースでは、ガスと処理剤を反対の方向へ循環させ
る。その目的は、ダスト粒子を機械的に分離するために
十分な生ガスの回転速度を得ると共に、同時に、生ガス
と処理剤との最も均一な混合を達成することにある。
で、フィードの熱分解によって生じた固体残留物を排出
するための管路42に接続される。この管路は、制御弁
44または他の任意の手段を含むことができる。これに
より、固体残留物を受け取り処理するのに適した装置お
よび/またはプラントへの固体残留物の流れを制御する
ことができる。
路46によって、ガスに含まれる炭化水素または熱エネ
ルギーを回収するためのプラントに接続することができ
る。
路48によって、ダストおよび/または処理剤回収タン
ク52に接続される。この管路は、チャンバ22の壁を
突き抜けて走っており、流量制御弁50を備えることが
できる。
る目的で貯蔵し、または、管路54を通して再循環装置
56へ送ることができる。再循環装置56の主な目的
は、分離器/反応器を通過させたときに完全には使用さ
れなかった処理剤を、分離器/反応器に再循環させるこ
とにある。
crubbing)に使用された処理剤、および過剰の処理剤
は、このホッパの底に排出される。
スト、使用されなかった処理剤、およびガス状の汚染物
質を吸収した処理剤が回収される。
離するために、さまざまな成分を処理することを目的と
した再循環装置56を使用することができる。ダスト
は、管路58を通して適当な装置に排出され、再循環さ
せる処理剤は、再循環管路60を通して分離器/反応器
の管路38へ送られる。
の処理剤をより細かい粒径のダストから分離することの
できる篩タイプの粒子サイズ分離器(granulometric sep
arator)を用いることができる。
と再循環管路60の接続点との間に制御弁62を配置
し、これにより分離器/反応器中の前記処理剤の流れを
制御するのが好ましい。
に基づいて説明する。
供給管路18を通して熱分解炉10のエンクロージャ1
2の中へ供給する。回転炉の場合、フィードはエンクロ
ージャの内部へ向かって前進する。
エンクロージャの中へ伝えられた熱の作用で、無空気状
態での熱分解(thermal degradation)による熱減成(pyro
lysis)を受ける。
気および/または水蒸気を注入することによるガス化に
よっても熱分解させることができる。
開放面20を通して出口部のチャンバ22へ送られ、ホ
ッパ部26の中へ落下し、次いで管路42を通して排出
される固体残留物またはコークス64であり、他方は、
やはり開放面20を通して出口部のチャンバ22へ流出
する、固体状およびガス状の汚染物質を含む生ガス66
である。
上部に向かって流れ、生ガス入口34を通って、5から
50m/秒の平均速度で分離器/反応器24に入る。こ
れにより、分離器/反応器の軸YY’を中心とした生ガ
スの回転運動が起こる。
染物質を除去するように設計された処理剤が、管路38
を通して処理剤入口36に、5から50m/sの平均速
度で供給される。この入口のレイアウトを考慮すれば、
処理剤も軸YY’を中心に回転運動し、生ガスとできる
だけ均一に混合される。
い。これにより、分離器/反応器は、生ガスと添加剤と
の間の気相/固相化学反応の反応器としてふるまうよう
にすることができる。このような処理剤は、生ガスの中
に存在するHCl、SO2、H2S、Hfなどの酸性ガス
を中和し除去することができる。
ルカリ金属の炭酸塩、ニッケルベースの触媒(nickel-ba
sed catalyst)などの触媒であってもよい。これによ
り、分離器/反応器は、スチームリホーミング、クラッ
キングなどの生ガスの転化を実施することができる反応
器としてふるまうようにすることもできる。
なく、分離器/反応器を、気相/気相化学反応の反応器
として機能するよう設計し、酸素化した化合物、水蒸
気、空気、酸素などの処理剤を処理剤入口36を通して
注入して、気相/気相タイプの化学反応を実行するよう
にすることもできる。
は、ガスの円運動によって生じた遠心効果によって生ガ
スから分離され、同時に、生ガスは、処理剤と接触し、
この処理剤が反応し、生ガスからガス状の汚染物質を除
去することができる。
路40を通して排出される。一方、ダスト、おそらくは
処理剤を担持したダスト、および使用済みの処理剤もし
くは過剰な処理剤は、先に説明したように、管路48を
通して処理剤回収タンク52に排出され、再循環装置5
6によって再循環される。
「クリーン」なガス、すなわち、ガス状の汚染物質を含
まない、または少なくともごくわずかにしか含まない除
塵されたガスを得ることができる。
ず、他の実施形態を含む。
処理剤の割合を高めることによって、再循環装置56を
省き、処理剤回収タンク52の内容物を管路54および
再循環管路60を経由して分離器/反応器24に直接に
再循環させるができる。
スからダストを除去し、かつ生ガスに含まれるガス状の
汚染物質の全部または少なくとも大部分を除去した「ク
リーン」なガスを得ることができる、単純かつ安価な、
生ガスの処理方法および処理プラントを提供することが
できる。
る。
Claims (16)
- 【請求項1】 固体フィードの熱分解が、熱分解炉中で
熱減成またはガス化を行うことによって実施され、該熱
分解により該熱分解炉の出口部において生成した、固体
状およびガス状の汚染物質を含む生ガスの処理方法にお
いて、該生ガスの除塵処理および化学的処理が、該熱分
解炉の出口部において同時に実施されることを特徴とす
る方法。 - 【請求項2】 前記生ガスの化学的処理において、処理
剤が使用されることを特徴とする、請求項1に記載の方
法。 - 【請求項3】 前記処理剤が、添加剤であることを特徴
とする、請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記処理剤が、触媒であることを特徴と
する、請求項2に記載の方法。 - 【請求項5】 前記除塵処理が、生ガスを遠心分離する
ことによって実施されることを特徴とする、請求項1に
記載の方法。 - 【請求項6】 前記処理剤が、気相/固相反応により、
化学的処理を行うもの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方法。 - 【請求項7】 前記処理剤が、気相/気相反応により、
化学的処理を行うもの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方法。 - 【請求項8】 前記処理剤が、塩基性の添加剤であるこ
とを特徴とする、請求項6に記載の方法。 - 【請求項9】 前記処理剤が、酸素化した化合物である
ことを特徴とする、請求項7に記載の方法。 - 【請求項10】 前記触媒が、生ガスの転化触媒である
ことを特徴とする、請求項4に記載の方法。 - 【請求項11】 前記化学的処理が、処理剤の全部また
は一部を再循環させて用い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方法。 - 【請求項12】 少なくとも、熱分解炉(10)と、該
熱分解炉の開放面(20)に接続された、熱分解によっ
て生じた固体残留物および生ガスを回収するためのチャ
ンバ(22)を備える、固体フィードの熱分解によって
生じた生ガスを処理するためのプラントであって、該チ
ャンバ(22)が、該生ガスの除塵処理をするための手
段と化学的処理をするための手段とを有する生ガス処理
装置(24)を収容していることを特徴とするプラン
ト。 - 【請求項13】 前記生ガス処理装置(24)が、少な
くとも1つの生ガス入口(34)と、少なくとも1つの
処理剤入口(36)とを備えた円柱形のハウジング(3
0)を備えていることを特徴とする、請求項12に記載
のプラント。 - 【請求項14】 前記生ガス入口(34)および前記処
理剤入口(36)が、ハウジング(30)に対してその
接線方向に配置されていることを特徴とする、請求項1
2に記載のプラント。 - 【請求項15】 前記生ガス処理装置(24)が、処理
剤の再循環装置(56)に接続されていることを特徴と
する、請求項12ないし14のいずれかに記載のプラン
ト。 - 【請求項16】 前記生ガス処理装置(24)が、除塵
処理および化学的処理を施された後のガスを排出するた
めの排出管路(40)を備えていることを特徴とする、
請求項12ないし15のいずれかに記載のプラント。
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