JP2004307680A - 含酸素有機化合物の熱分解方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】構成元素に酸素を含んだ含酸素有機化合物および含酸素有機化合物の廃棄物を熱分解処理した場合でも発熱量の高い熱分解ガスを生成可能な熱分解方法を提供する。
【解決手段】含酸素有機化合物１を熱分解炉４で熱分解ガス７と熱分解残渣８とに熱分解処理する方法であって、含酸素有機化合物１を生石灰２共存下で熱分解処理し、二酸化炭素を熱分解炉４内で炭酸カルシウムに変化させて熱分解残渣８として回収することを特徴とする含酸素有機化合物の熱分解方法。
【選択図】 図１
【解決手段】含酸素有機化合物１を熱分解炉４で熱分解ガス７と熱分解残渣８とに熱分解処理する方法であって、含酸素有機化合物１を生石灰２共存下で熱分解処理し、二酸化炭素を熱分解炉４内で炭酸カルシウムに変化させて熱分解残渣８として回収することを特徴とする含酸素有機化合物の熱分解方法。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は構成元素に酸素を含むプラスチックや木質バイオマス等の含酸素有機化合物および含酸素有機化合物の廃棄物から熱分解ガスを生成するための含酸素有機化合物の熱分解方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックや木質バイオマスなどの有機化合物およびその廃棄物をエネルギー資源、特に用途が広いガス燃料として有効活用することを目的として、例えば非特許文献１、２に記載されているようにこれら有機化合物を熱分解処理して熱分解ガスを生成した後、熱分解ガスを冷却して室温下で凝縮性を有するタール分や軽油分等の高分子量の有機化合物を分離してクリーンガスを回収する技術や、熱分解ガスを後段の改質炉に導入してタール分や軽油分等の改質ガスを製造する技術等が開発されている。
【０００３】
しかしながらこれら既存技術の抱える課題として、構成元素に酸素を含むプラスチックや木質バイオマスなど含酸素有機化合物および含酸素有機化合物系廃棄物を熱分解処理する場合、含酸素有機化合物中のＣ−Ｏ結合やそれに接したＣ−Ｃ結合の開裂時に多量のＣＯ２ガスが生成して熱分解ガスの発熱量が低下するため、ガスの利用価値が下がるという点が挙げられる。
【０００４】
【非特許文献１】
「クリーンジャパン」１３５、Ｐ５４−５６（２０００）、５５頁図−１
【非特許文献２】
「日本機械学会１９９年度年次大会講演論文集ＩＶ」Ｐ４０７−４０８（１９９９）、４０８頁図１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、構成元素に酸素を含んだ含酸素有機化合物および含酸素有機化合物の廃棄物を熱分解処理した場合でも発熱量の高い熱分解ガスを生成可能な熱分解方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その要旨とするところは以下に示す通りである。
（１）含酸素有機化合物を熱分解炉で熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解処理する方法であって、含酸素有機化合物を生石灰共存下で熱分解処理し、二酸化炭素を熱分解炉内で炭酸カルシウムに変化させて熱分解残渣として回収することを特徴とする含酸素有機化合物の熱分解方法である。
（２）前記熱分解残渣を製鉄プロセスの焼結工程の原料および燃料として使用することを特徴とする（１）記載の含酸素有機化合物の熱分解方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の含酸素有機化合物の熱分解方法を実施するための設備例を示すブロック図である。
【０００８】
原料供給装置３を用いて含酸素有機化合物１および生石灰２を熱分解炉４内に投入し、熱分解炉４内で熱分解処理を行う。熱分解炉の方式は特に限定するところはなく、ロータリーキルン炉や流動層炉など一般的に使用されている方式が使用可能であるが、図１の例ではロータリーキルンを使用した。投入された含酸素有機化合物１は熱分解炉４内で３５０〜７００℃に加熱されて熱分解し、熱分解ガスと熱分解残渣を生成する。加熱温度が低いと熱分解反応が充分に進行せず、加熱温度が高すぎると熱分解炉の熱効率が低下するので、上記の範囲とすることが好ましい。
【０００９】
一方熱分解ガス中に含まれるＣＯ２は熱分解炉内で熱分解残渣中の生石灰と反応して炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）に変化し熱分解残渣と共に回収される。ＣＯ２、生石灰、炭酸カルシウムの関与する反応はＣａＣＯ３＝ＣＯ２＋ＣａＯの反応式で知られているが、本発明はこの反応を用いて熱分解炉内でＣＯ２をＣａＣＯ３に変化させて残渣と共に回収することにより、含酸素有機化合物から高カロリーな熱分解ガスを生成するものである。使用する生石灰は特に限定するところはなく、工業原料等として一般的に使用されている生石灰が使用可能である。プラスチックや木質バイオマス等の含酸素有機化合物の熱分解に適した熱分解炉温度は３５０〜７００℃程度であるが、この温度条件下では熱分解炉内で熱分解ガス中のＣＯ２を炭酸カルシウムに変化させることが可能である。
【００１０】
また、本発明は熱分解炉から回収した熱分解残渣を製鉄プロセスの焼結工程の原料および燃料として使用することを特徴とする。製鉄プロセスの焼結工程は紛コークス、石灰石等を混合した鉄鉱石を焼結機へ装入して点火し、コークスの燃焼熱で鉄鋼石を溶融固化して高炉の装入原料である焼結鉱を製造する工程であるが、炭酸カルシウムを主成分とする石灰石は焼結機内での鉄鉱石の溶融固化のための溶剤、高炉内での塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）調整のためのＣａ源等として機能し、焼結工程の必須原料である。本発明の熱分解残渣は炭酸カルシウムと炭化物から構成されるため、石灰石代替およびコークス代替の両機能を有する焼結工程の優れた原燃料となる。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
実施例１として図１に示した本発明を実施するための設備列を用い、含酸素有機化合物である元素組成がＣ＝５０ｗｔ％、Ｏ＝４２ｗｔ％の廃木材を熱分解処理した例を示す。熱分解炉には外熱式ロータリーキルンを用い、炉内温度６００℃に調整した熱分解炉内に廃木材を２Ｔ／ｈｒ、生石灰を０．５Ｔ／ｈｒを供給して熱分解処理した。熱分解炉から出た熱分解ガスはガス冷却装置を通過させて凝縮成分であるタール分等を分離し２７０Ｎｍ３／ｈｒの製品ガスを得た。製品ガスはＣＯ２濃度２ｖｏｌ％で発熱量５５００ｋｃａｌ／Ｎｍ３であった。一方熱分解残渣は製鉄所の焼結機に装入し、焼結工程のコークス代替および石灰石代替の原燃料として使用した。
（比較例１）
比較例１として、熱分解炉内に生石灰を投入せずに、廃木材を単独で２Ｔ／ｈｒ熱分解処理した。その他運転条件は実施例１と同一条件とした。タール分等を分離した製品ガスは生成量４００Ｎｍ３／ｈｒでＣＯ２濃度３５ｖｏｌ％、発熱量３５００ｋｃａｌ／Ｎｍ３となり、実施例１に比べ製品ガス発熱量が大幅に低下した。
【００１２】
【発明の効果】
本発明により含酸素有機化合物および含酸素有機化合物を含む廃棄物を熱分解処理した場合でも発熱量の高い熱分解ガスを生成することが可能となる。また製鉄プロセスの焼結工程の原料および燃料となる熱分解残渣を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置例の設備例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…含酸素有機化合物
２…生石灰
３…原料供給装置
４…熱分解炉
５…熱分解ガス取り出し配管
６…熱分解残渣取り出し配管
７…熱分解ガス
８…熱分解残渣
【発明の属する技術分野】
本発明は構成元素に酸素を含むプラスチックや木質バイオマス等の含酸素有機化合物および含酸素有機化合物の廃棄物から熱分解ガスを生成するための含酸素有機化合物の熱分解方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックや木質バイオマスなどの有機化合物およびその廃棄物をエネルギー資源、特に用途が広いガス燃料として有効活用することを目的として、例えば非特許文献１、２に記載されているようにこれら有機化合物を熱分解処理して熱分解ガスを生成した後、熱分解ガスを冷却して室温下で凝縮性を有するタール分や軽油分等の高分子量の有機化合物を分離してクリーンガスを回収する技術や、熱分解ガスを後段の改質炉に導入してタール分や軽油分等の改質ガスを製造する技術等が開発されている。
【０００３】
しかしながらこれら既存技術の抱える課題として、構成元素に酸素を含むプラスチックや木質バイオマスなど含酸素有機化合物および含酸素有機化合物系廃棄物を熱分解処理する場合、含酸素有機化合物中のＣ−Ｏ結合やそれに接したＣ−Ｃ結合の開裂時に多量のＣＯ２ガスが生成して熱分解ガスの発熱量が低下するため、ガスの利用価値が下がるという点が挙げられる。
【０００４】
【非特許文献１】
「クリーンジャパン」１３５、Ｐ５４−５６（２０００）、５５頁図−１
【非特許文献２】
「日本機械学会１９９年度年次大会講演論文集ＩＶ」Ｐ４０７−４０８（１９９９）、４０８頁図１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、構成元素に酸素を含んだ含酸素有機化合物および含酸素有機化合物の廃棄物を熱分解処理した場合でも発熱量の高い熱分解ガスを生成可能な熱分解方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その要旨とするところは以下に示す通りである。
（１）含酸素有機化合物を熱分解炉で熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解処理する方法であって、含酸素有機化合物を生石灰共存下で熱分解処理し、二酸化炭素を熱分解炉内で炭酸カルシウムに変化させて熱分解残渣として回収することを特徴とする含酸素有機化合物の熱分解方法である。
（２）前記熱分解残渣を製鉄プロセスの焼結工程の原料および燃料として使用することを特徴とする（１）記載の含酸素有機化合物の熱分解方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の含酸素有機化合物の熱分解方法を実施するための設備例を示すブロック図である。
【０００８】
原料供給装置３を用いて含酸素有機化合物１および生石灰２を熱分解炉４内に投入し、熱分解炉４内で熱分解処理を行う。熱分解炉の方式は特に限定するところはなく、ロータリーキルン炉や流動層炉など一般的に使用されている方式が使用可能であるが、図１の例ではロータリーキルンを使用した。投入された含酸素有機化合物１は熱分解炉４内で３５０〜７００℃に加熱されて熱分解し、熱分解ガスと熱分解残渣を生成する。加熱温度が低いと熱分解反応が充分に進行せず、加熱温度が高すぎると熱分解炉の熱効率が低下するので、上記の範囲とすることが好ましい。
【０００９】
一方熱分解ガス中に含まれるＣＯ２は熱分解炉内で熱分解残渣中の生石灰と反応して炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）に変化し熱分解残渣と共に回収される。ＣＯ２、生石灰、炭酸カルシウムの関与する反応はＣａＣＯ３＝ＣＯ２＋ＣａＯの反応式で知られているが、本発明はこの反応を用いて熱分解炉内でＣＯ２をＣａＣＯ３に変化させて残渣と共に回収することにより、含酸素有機化合物から高カロリーな熱分解ガスを生成するものである。使用する生石灰は特に限定するところはなく、工業原料等として一般的に使用されている生石灰が使用可能である。プラスチックや木質バイオマス等の含酸素有機化合物の熱分解に適した熱分解炉温度は３５０〜７００℃程度であるが、この温度条件下では熱分解炉内で熱分解ガス中のＣＯ２を炭酸カルシウムに変化させることが可能である。
【００１０】
また、本発明は熱分解炉から回収した熱分解残渣を製鉄プロセスの焼結工程の原料および燃料として使用することを特徴とする。製鉄プロセスの焼結工程は紛コークス、石灰石等を混合した鉄鉱石を焼結機へ装入して点火し、コークスの燃焼熱で鉄鋼石を溶融固化して高炉の装入原料である焼結鉱を製造する工程であるが、炭酸カルシウムを主成分とする石灰石は焼結機内での鉄鉱石の溶融固化のための溶剤、高炉内での塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２比）調整のためのＣａ源等として機能し、焼結工程の必須原料である。本発明の熱分解残渣は炭酸カルシウムと炭化物から構成されるため、石灰石代替およびコークス代替の両機能を有する焼結工程の優れた原燃料となる。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
実施例１として図１に示した本発明を実施するための設備列を用い、含酸素有機化合物である元素組成がＣ＝５０ｗｔ％、Ｏ＝４２ｗｔ％の廃木材を熱分解処理した例を示す。熱分解炉には外熱式ロータリーキルンを用い、炉内温度６００℃に調整した熱分解炉内に廃木材を２Ｔ／ｈｒ、生石灰を０．５Ｔ／ｈｒを供給して熱分解処理した。熱分解炉から出た熱分解ガスはガス冷却装置を通過させて凝縮成分であるタール分等を分離し２７０Ｎｍ３／ｈｒの製品ガスを得た。製品ガスはＣＯ２濃度２ｖｏｌ％で発熱量５５００ｋｃａｌ／Ｎｍ３であった。一方熱分解残渣は製鉄所の焼結機に装入し、焼結工程のコークス代替および石灰石代替の原燃料として使用した。
（比較例１）
比較例１として、熱分解炉内に生石灰を投入せずに、廃木材を単独で２Ｔ／ｈｒ熱分解処理した。その他運転条件は実施例１と同一条件とした。タール分等を分離した製品ガスは生成量４００Ｎｍ３／ｈｒでＣＯ２濃度３５ｖｏｌ％、発熱量３５００ｋｃａｌ／Ｎｍ３となり、実施例１に比べ製品ガス発熱量が大幅に低下した。
【００１２】
【発明の効果】
本発明により含酸素有機化合物および含酸素有機化合物を含む廃棄物を熱分解処理した場合でも発熱量の高い熱分解ガスを生成することが可能となる。また製鉄プロセスの焼結工程の原料および燃料となる熱分解残渣を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置例の設備例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…含酸素有機化合物
２…生石灰
３…原料供給装置
４…熱分解炉
５…熱分解ガス取り出し配管
６…熱分解残渣取り出し配管
７…熱分解ガス
８…熱分解残渣
Claims (2)
- 含酸素有機化合物を熱分解炉で熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解処理する方法であって、含酸素有機化合物を生石灰共存下で熱分解処理し、二酸化炭素を熱分解炉内で炭酸カルシウムに変化させて熱分解残渣として回収することを特徴とする含酸素有機化合物の熱分解方法。
- 前記熱分解残渣を製鉄プロセスの焼結工程の原料および燃料として使用することを特徴とする請求項１記載の含酸素有機化合物の熱分解方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003104435A JP2004307680A (ja) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | 含酸素有機化合物の熱分解方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003104435A JP2004307680A (ja) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | 含酸素有機化合物の熱分解方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004307680A true JP2004307680A (ja) | 2004-11-04 |
Family
ID=33467266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003104435A Withdrawn JP2004307680A (ja) | 2003-04-08 | 2003-04-08 | 含酸素有機化合物の熱分解方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004307680A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013237717A (ja) * | 2012-05-11 | 2013-11-28 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | アブラ椰子核殻の有効活用方法 |
-
2003
- 2003-04-08 JP JP2003104435A patent/JP2004307680A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013237717A (ja) * | 2012-05-11 | 2013-11-28 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | アブラ椰子核殻の有効活用方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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