JP2006016470A - Gas purifier and method for reclaiming removing agent used in the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バイオマスを熱化学的にガス化して得られるガスからタールを除去するガス精製装置及び該ガス精製装置で使用された除去剤の再生方法に関する。
バイオマスとは、生物由来の有機資源をいい、例えば森林資源、海洋生物資源(魚介類、海藻)、農産物、畜産物そのもの、あるいはこれらを利用した後の有機性廃棄物(木屑、間伐材、籾殻、パーム空果房、パーム油残渣、建設発生木材等)をいう。
また、本明細書においてバイオマスという場合には、上記バイオマス単体のみならず、バイオマスと一般廃棄物、産業廃棄物、汚泥、石炭、RDF・RPF等の固体燃料、灯油・重油等の液体燃料、又は天然ガス等のガス燃料等との混合物をも含むものとする。
The present invention relates to a gas purification apparatus that removes tar from a gas obtained by thermochemical gasification of biomass and a method for regenerating a removing agent used in the gas purification apparatus.
Biomass refers to organic resources derived from living organisms, such as forest resources, marine biological resources (fishery products, seaweed), agricultural products, livestock products themselves, or organic waste (wood waste, thinned wood, rice husks) after using them. , Palm empty fruit bunch, palm oil residue, construction generated wood, etc.).
In addition, in the present specification, the term “biomass” refers not only to the above-mentioned biomass alone but also to biomass and general waste, industrial waste, sludge, coal, solid fuel such as RDF / RPF, liquid fuel such as kerosene / heavy oil, or It also includes mixtures with gas fuels such as natural gas.
近年バイオマス資源をエネルギーや工業原材料等に変換するバイオマス変換技術の開発が進んでいる。
なかでもバイオマスの熱化学的なガス化に関する開発が進んでいる。本発明ではバイオマスの熱化学的なガス化、すなわちバイオマスの熱分解反応や部分酸化反応等によるガス化によって得られるガスをバイオマスガスと呼ぶ。
In recent years, development of biomass conversion technology that converts biomass resources into energy, industrial raw materials, and the like has been progressing.
In particular, development related to thermochemical gasification of biomass is advancing. In the present invention, a gas obtained by thermochemical gasification of biomass, that is, gasification by biomass pyrolysis reaction, partial oxidation reaction or the like is referred to as biomass gas.
バイオマスガスを利用する場合に最も問題になるのは、バイオマスガスにはタールが多量に含まれているため、これを取り除かないと、ガス利用装置にタールが付着して装置の機能低下や目詰まり等の原因となることである。例えば、ガス利用装置としてガスエンジンを用いる場合には、ガスエンジンへの燃料供給配管の閉塞、ピストンの焼付、潤滑油の性能劣化、点火プラグへのカーボン付着などのトラブルが発生する。
したがって、バイオマスガスからタールを除去することは、バイオマスガスを利用するための前提となる重要な技術である。
しかしながら、バイオマスガスからタールを除去する技術については国内においてはほとんど提案されておらず、海外においてもその例は少ない。
The biggest problem when using biomass gas is that biomass gas contains a large amount of tar, so if it is not removed, tar will adhere to the gas utilization device, causing the device to deteriorate or become clogged. It is to cause. For example, when a gas engine is used as the gas utilization device, troubles such as blockage of fuel supply piping to the gas engine, piston burning, deterioration of the performance of the lubricating oil, and carbon adhesion to the spark plug occur.
Therefore, removal of tar from biomass gas is an important technology that is a prerequisite for using biomass gas.
However, few technologies have been proposed in Japan for removing tar from biomass gas, and there are few examples overseas.
発明者の調査したところによると、外国における例として、木質バイオマスをガス化して、ガスエンジンに供給して発電するものにおいて、ガス中のタールをクリーニングするものがある。ここに示された例は、ガス化炉で生成されたバイオマスガスを2段のサイクロンに導入して粒径の大きいダストを除去した後、湿式スクラバーで洗浄してさらにダストとタールを除去するとともに温度を下げて湿式電気集塵器にてさらにタールを除去するという湿式除去装置である(非特許文献1参照)。
非特許文献1に示されたもののように、ガス化炉で生成されたバイオマスガスを湿式スクラバーで洗浄してダストやタールを除去することにすると、タールを含んだ洗浄排水の処理が必要となり、この廃水処理の負荷が大きくガス精製設備全体が大規模となり、この結果、設備費用、設置面積、設備の維持管理等の面から設備コストや運転コストが嵩むという問題がある。
また、上記の方法では、タールの除去については一定の効果はあると思われるが、バイオマスガス成分のうちのガス燃料になる混合ガス成分や、液体燃料合成に有用な混合ガス成分をも除去してしまうという問題もある。
As shown in Non-Patent Document 1, when the biomass gas generated in the gasifier is washed with a wet scrubber to remove dust and tar, it is necessary to treat the waste water containing tar. The wastewater treatment load is large and the entire gas purification facility becomes large. As a result, there is a problem that the facility cost and the operation cost increase from the viewpoint of facility cost, installation area, facility maintenance, and the like.
In addition, the above method seems to have a certain effect on the removal of tar, but it also removes mixed gas components that become gas fuels among biomass gas components and mixed gas components that are useful for liquid fuel synthesis. There is also a problem that it ends up.
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的はバイオマスガス精製装置の小型化、低コスト化が可能で、バイオマスガス中のタールを効率的に除去することができるガス精製装置を得ることにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and its main purpose is to reduce the size and cost of the biomass gas refining device, and to efficiently remove tar in the biomass gas. It is to obtain a purification apparatus.
(1)本発明に係るガス精製装置は、バイオマスを熱化学的にガス化して得られるバイオマスガス中のタールを除去する装置であって、バイオマスガスを通過させてタールを除去する除去剤を充填してなる除去剤層を有し、該除去剤層を移動させて前記除去剤層を更新する移動層式除去装置と、該除去剤層が固定された固定層式除去装置とからなり、前記移動層式除去装置の下流側に前記固定層式除去装置を配置したことを特徴とするものである。
なお、移動層式除去装置と固定層式除去装置はそれぞれ個別の装置である必要はなく、一つの装置の中に移動層式除去装置と固定層式除去装置が含まれるような構成でもよい。
(1) A gas purification apparatus according to the present invention is an apparatus for removing tar in biomass gas obtained by thermochemical gasification of biomass, and is filled with a remover that passes the biomass gas and removes tar. And a moving bed type removal device that renews the removal agent layer by moving the removal agent layer, and a fixed bed type removal device to which the removal agent layer is fixed. The fixed bed type removal device is arranged downstream of the moving bed type removal device.
Note that the moving bed type removal device and the fixed bed type removal device do not have to be separate devices, and the moving bed type removal device and the fixed bed type removal device may be included in one device.
(2)また、上記(1)における除去剤は、炭素剤であることを特徴とするものである。 (2) Moreover, the removal agent in said (1) is a carbon agent, It is characterized by the above-mentioned.
(3)また、上記(1)における除去剤は活性炭であり、移動層式除去装置には粒径が2〜10mmの活性炭を使用し、固定層式除去装置には粒径が1〜3mmの活性炭を使用することを特徴とするものである。 (3) Moreover, the removal agent in said (1) is activated carbon, activated carbon with a particle size of 2 to 10 mm is used for the moving bed type removal device, and a particle size of 1 to 3 mm is used for the fixed bed type removal device. It is characterized by using activated carbon.
(4)また、上記(1)又は(3)における除去剤は活性炭であり、該活性炭の比表面積が250m2/g以上、及び/又は平均細孔径が0.1nm以上であり、除去剤層の雰囲気温度が130〜500℃であることを特徴とするものである。 (4) Moreover, the removing agent in the above (1) or (3) is activated carbon, and the activated carbon has a specific surface area of 250 m 2 / g or more and / or an average pore diameter of 0.1 nm or more, and a removing agent layer. The atmospheric temperature is 130 to 500 ° C.
(5)また、上記(4)におけるガス精製装置は、固定層式除去装置の除去剤層の雰囲気温度を、移動層式除去装置の除去剤層の雰囲気温度より低く設定することを特徴とするものである。 (5) Moreover, the gas purification apparatus in said (4) sets the atmosphere temperature of the removal agent layer of a fixed bed type removal apparatus lower than the atmosphere temperature of the removal agent layer of a moving bed type removal apparatus, It is characterized by the above-mentioned. Is.
(6)本発明に係る使用済み除去剤の再生方法は、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の固定層式除去装置に使用した使用済み除去剤の再生方法であって、該使用済み除去剤を不活性ガス中又は減圧下で、タールを除去した際の温度以上に加熱することにより前記使用済み除去剤に吸着されたタールを前記除去剤から脱着させることを特徴とするものである。 (6) A regeneration method of a used remover according to the present invention is a regeneration method of a used remover used in the fixed-bed removal device according to any one of (1) to (5) above, The used removing agent is desorbed from the removing agent by heating the used removing agent in an inert gas or under reduced pressure to a temperature higher than the temperature at which the tar is removed. It is.
本発明においては、バイオマスガスの精製に際して、上流に移動層式除去装置を配置し、下流側に固定層式除去装置を配置するようにしたので、従来のように湿式除去装置を設置した場合のような大量の洗浄水の処理が不要となり、乾式であることから設備規模も小規模小型化、低コスト化が実現される。
また、上流側に移動層式除去装置を配置したことにより、タール除去能が低下した活性炭を更新できるので、上流側で多量のタールを除去しても目詰まりを生ずることなく円滑な運転ができる。
In the present invention, when purifying biomass gas, a moving bed type removal device is arranged upstream, and a fixed bed type removal device is arranged downstream, so when a wet removal device is installed as in the past Such treatment of a large amount of washing water is not required, and since it is a dry type, the equipment scale is reduced in size and cost is reduced.
In addition, since the moving bed type removal device is arranged on the upstream side, the activated carbon whose tar removal ability is reduced can be renewed, so even if a large amount of tar is removed on the upstream side, smooth operation can be performed without causing clogging. .
[実施の形態1]
図1は本発明の一実施の形態に係るガス精製装置の全体を説明する説明図である。本実施の形態に係るガス精製装置は、図1に示すように、ガス化炉1によって生成されたバイオマスガスの温度を所定の温度範囲になるように減温調整する温度調整装置2と、バイオマスガスに含まれるダストを除去する除塵装置3と、該除塵装置3の下流側に設けられてバイオマスガス中のタールを除去する移動層式除去装置5と、該移動層式除去装置5のさらに下流側に設けられてバイオマスガス中のタールをさらに除去する固定層式除去装置7とを備えている。固定層式除去装置7でタールが除去されたバイオマスガスは必要に応じて冷却器8で適切な温度に調整されてガス利用設備9に供給される。
以下、各構成をさらに詳細に説明する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an explanatory view for explaining the entire gas purification apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the gas purification apparatus according to the present embodiment includes a
Hereinafter, each configuration will be described in more detail.
<ガス化炉>
ガス化炉としてはその形式を限定するものではなく種々のものを利用でき、例えば、固定層、流動層、循環流動層、回転炉、移動層、噴流床、間接加熱ガス化炉及びこれらを組合せたもの等がある。バイオマスに水蒸気、空気、酸素等を供給しながら加熱し、熱分解や部分酸化等の熱化学反応によって水素、CO、炭化水素等のガスを発生させる。
<温度調整装置>
温度調整装置2は例えば減温塔、熱交換器、水冷壁又は空冷壁を有する冷却室等からなり、下流側の移動層式除去装置5及び固定層式除去装置7に導入されるバイオマスガスの温度を所定の温度になるように調整する。所定の温度とは、バイオマスガスによって移動層式除去装置内及び固定層式除去装置内の除去剤層の雰囲気温度が130℃〜500℃になるような温度であり、より好ましくは除去剤層の雰囲気温度が200℃〜400℃になるような温度であり、さらにより好ましくは除去剤層の雰囲気温度が300℃になるような温度である。除去剤層の雰囲気温度範囲を130℃〜500℃とするのは、除去剤層の雰囲気温度が130℃より低いとタールが凝縮して装置内に付着しトラブルが発生する可能性が高く、他方500℃より高いと活性炭のタール除去能が低下するからである。また、除去剤層の雰囲気温度範囲をより好ましくは200℃〜400℃とし、さらにより好ましくは300℃とするのは、この温度範囲において活性炭のタール除去能が十分に高く、またバイオマスガスの有用ガス成分への影響がないからである。
<Gasification furnace>
The gasification furnace is not limited in its form, and various types can be used. For example, a fixed bed, a fluidized bed, a circulating fluidized bed, a rotary furnace, a moving bed, a spouted bed, an indirect heating gasification furnace, and combinations thereof There are things. The biomass is heated while supplying steam, air, oxygen, etc., and gas such as hydrogen, CO, hydrocarbons, etc. is generated by a thermochemical reaction such as thermal decomposition or partial oxidation.
<Temperature control device>
The temperature adjusting
なお、温度調整装置2における上記の温度制御は、移動層式除去装置5及び固定層式除去装置7に該装置内の除去剤層の雰囲気温度を検出する温度検出装置を設置して、これによって検出される温度に基づいて行うようにすればよい。
なお、ガス化炉に水冷壁や熱回収ボイラ等、バイオマスガスの温度を所定の温度になるように減温して調整する装置が設けられている場合や、発生するバイオマスガスの温度を所定の温度になるようにガス化操業する場合には、温度調整装置はかならずしも必要ではない。
The temperature control in the
In addition, when the gasification furnace is provided with a device for reducing and adjusting the temperature of the biomass gas so as to be a predetermined temperature, such as a water cooling wall or a heat recovery boiler, When the gasification operation is performed so as to reach the temperature, the temperature adjusting device is not always necessary.
<除塵装置>
除塵装置3はバイオマスガス中のダストを除去するものであり、具体的にはサイクロン、フィルタ、移動層型の除塵装置等がある。
なお、除塵装置3の下流側に設置する移動層式除去装置5には除塵能力が備わっているので、ガス中のダストはこの移動層式除去装置5によって除塵することができる。したがって、移動層式除去装置5の上流に除塵装置3を別途設けることは必須ではない。しかし、除塵装置3を別途設けることで、移動層式除去装置5のダストによる目詰を防止でき、ダストによる目詰まりに起因するタール除去効率の低下を防止できるという効果が得られる。
また、バイオマスの性状やガス化炉の形式によってバイオマスガス中にダストがほとんど発生しない場合には、除塵装置を設ける必要はない。
<Dust remover>
The
In addition, since the moving bed
Further, when almost no dust is generated in the biomass gas due to the properties of the biomass and the type of the gasification furnace, it is not necessary to provide a dust removing device.
<移動層式除去装置>
移動層式除去装置5は除塵装置3の下流側に設けられてバイオマスガス中のタールを除去するものである。
移動層式除去装置5は、図2に示すように、筒状の本体11と、その内部に形成された除去剤層としての活性炭層13を主な構成要素としている。本体11の下側面部にはガス入口15が形成され、本体11の上側面部にはガス出口17が形成されている。また、本体11の上端部には活性炭を導入するための活性炭導入口19が設けられ、本体11の下端部にはタールを除去した活性炭を排出するための活性炭排出口21が設けられている。つまり、活性炭層13を形成する活性炭は下方のものから順次排出され新たな活性炭が上方に供給される構造になっている。つまり、活性炭層13は排出と供給によって層が順次下方に移動する移動層となっている。
活性炭層13は本体内におけるガス入口15とガス出口17の間に形成されており、この活性炭層13の直下にはガス入口15から導入されたガスを分散して活性炭層13を通過させるための分散器23が設けられている。
<Moving bed type removal device>
The moving bed
As shown in FIG. 2, the moving bed
The activated
なお、活性炭層13を形成する活性炭はその粒径が2〜10mmの活性炭を使用することが好ましい。なぜなら、バイオマスガスに含まれるタールのうち大部分が重質タールであり、重質タールを効率的に除去するには上記の性状の活性炭が好ましいからである。
移動層式除去装置5はタール除去工程の上流側にあって、バイオマスガスに多量に含まれる重質タール除去を主目的としたものであり、そのために適した性状の活性炭と、目詰まり等を考慮して移動層式としているのである。
なお、重質タールとは、露点温度が比較的高く多環芳香族化合物類を主体としたものをいう。
The activated carbon forming the activated
The moving bed
In addition, heavy tar means a thing with a relatively high dew point temperature and mainly polycyclic aromatic compounds.
なお、活性炭層13の活性炭はその比表面積が250m2/g以上とすることが好ましい。比表面積が250m2/gより小さいとバイオマスガス中のタール除去能が十分でない。また活性炭層13の活性炭はその平均細孔径が0.1nm以上とすることが好ましい。平均細孔径が0.1nmより小さいと細孔径が小さ過ぎるので、タールのような分子量の大きなものは細孔内に入ることができない。
また、温度調整装置2によってバイオマスガス温度を調整することにより活性炭層13の雰囲気温度が前述したように130℃〜500℃とすることが好ましく、200℃〜400℃がより好ましい。このような条件を満たす活性炭層13であれば、バイオマスガス中に含まれるタールのみが効果的に除去されて、タールをほとんど含まない精製されたガスを製造することができる。また、活性炭層13が上記条件を満たす場合には、バイオマスガスに含まれるH2やCOや炭化水素は、活性炭層13の空隙を素通りするので、有用なガスが減少することがない。
除去剤層の雰囲気温度の調整は、上記のように除去剤層に導入するバイオマスガスの温度を調整することの他、除去剤層の周囲にジャケットを設けたり、除去剤層内部に熱交換器を設けて、除去剤層を外部あるいは内部から加熱したり冷却することによって行うこともできる。
The activated carbon of the activated
Moreover, it is preferable that the atmospheric temperature of the activated
In addition to adjusting the temperature of the biomass gas introduced into the remover layer as described above, a jacket is provided around the remover layer, or a heat exchanger is installed inside the remover layer. The removal agent layer may be provided by heating or cooling from the outside or the inside.
<固定層式除去装置>
固定層式除去装置7は、移動層式除去装置5によって主として重質タールが除去されたバイオマスガスから、さらに軽質タールと移動層式除去装置5によって除去されなかった重質タールの残存分を除去してガス利用設備9での利用が支障なくできるようにするものである。固定層式除去装置7の例としては、図3に示すように、本体25の内部に活性炭カートリッジ27を設置した構造のものがある。活性炭カートリッジ27は、図4に示すように、その内部に活性炭が充填されて形成される活性炭層29と処理ガスの導入空間31を有しており、これら活性炭層29と導入空間31が平面視で千鳥状に配置されている。
活性炭層29は固定層であり、活性炭の充填率は移動層式除去装置5の充填率より高くなっている。また、活性炭層29を形成する活性炭の粒径は1〜3mmであることが好ましい。その理由は固定層式除去装置7では移動層式除去装置5で完全に除去できなかった重質タールの残存分と軽質タールを除去することを目的としており、この目的達成のためには上記性状の活性炭が好ましいのである。
なお、軽質タールとは、露点温度が比較的低くヘトロ環化合物類、芳香族化合物類を主体としたものをいう。
<Fixed bed removal device>
The fixed bed
The activated
The light tar has a relatively low dew point temperature and is mainly composed of hetrocyclic compounds and aromatic compounds.
また、移動層式除去装置5で説明したようにバイオマスガス中に含まれるタールのみが効果的に除去されるようにするために、固定層式除去装置7においても活性炭層29はその比表面積が250m2/g以上、平均細孔径が0.1nm以上で、かつ活性炭層29の雰囲気温度が130℃〜500℃とすることが好ましく、200℃〜400℃がより好ましい。
また、固定層式除去装置7の活性炭層29の雰囲気温度を、移動層式除去装置5の活性炭層13の雰囲気温度より低く調整することによって、露点温度領域の異なるタールをそれぞれの除去装置で有効に除去することができるので、好ましい。
Further, as described in the moving bed
Moreover, by adjusting the atmospheric temperature of the activated
上記のように構成された固定層式除去装置7においては、移動層式除去装置5で大部分のタールが除去されたガスは本体25のガス入口25aから本体内に導入され、活性炭カートリッジ27の導入空間31を経由して活性炭層29を通過し、残存するタールが除去され、ガス出口25bから排出される(図4参照)。
また、固定層式除去装置として上記のカートリッジ式固定層式除去装置以外のものを用いてもよい。例えば図2に示す移動層式除去装置5において、活性炭層13を連続的に移動させず固定層として用いてもよい。活性炭層13の下部側から上部側に向かってガスを流して、活性炭によりタールを除去し、所定の時間タール除去が行われたら、活性炭排出口21からタール除去能の低下した活性炭を排出し、排出相当分の新たな活性炭を活性炭導入口19から導入して活性炭層13を更新させる。
In the fixed bed
Moreover, you may use things other than said cartridge type fixed bed type removal apparatus as a fixed bed type removal apparatus. For example, in the moving bed
<ガス利用設備>
ガス利用設備はタールの除去されたバイオマスガスをガス燃料として利用する設備であり、例えばガスエンジン、ガスタービン、ボイラ、工業炉に用いるバーナ燃焼器又は燃料電池等が挙げられる。
固定層式除去装置7の後流に精製されたバイオマスガスを冷却する冷却器8を必要に応じ設けて、ガス利用設備に適した温度に調整する。
<Gas equipment>
A gas utilization facility is a facility that uses biomass gas from which tar has been removed as gas fuel, and examples thereof include a gas engine, a gas turbine, a boiler, a burner combustor used in an industrial furnace, a fuel cell, and the like.
A
以上のように構成された本実施の形態においては、ガス化炉1において発生したバイオマスガスが温度調節装置2によって所定の温度に減温される。このときの温度は移動層式除去装置5及び固定層式除去装置7内の除去剤層雰囲気温度が200℃〜400℃になるようにするのが好ましい。温度調節装置2によって所定の温度に減温されたバイオマスガスは除塵装置3によってダストが除去される。除塵装置3によってダストが除去されたバイオマスガスはガス入口15から移動層式除去装置5に導入される。移動層式除去装置5に導入されたバイオマスガスは分散器23によって分散されて活性炭層13を通過する。このとき、活性炭層13の活性炭は比表面積が250m2/g以上で、且つ平均細孔径が0.1nm以上に設定され、さらには除去剤層雰囲気温度が約300℃に調整されることで、バイオマスガス中に含まれるタールのみが活性炭層13に除去されて効果的に精製される。
In the present embodiment configured as described above, the biomass gas generated in the gasification furnace 1 is reduced to a predetermined temperature by the
移動層式除去装置3においては、活性炭層13の下部側から上部側に向かってガスが流れるので、下部側の活性炭から順にタールを除去していく。そこで、活性炭排出口21からタール除去能の低下した活性炭を排出し、排出相当分の新たな活性炭を活性炭導入口19から導入して活性炭層13を順次下方へ移動させる。このようにすることで、活性炭層13は常に所定の層厚みを保持しながら移動層を形成し、しかもタール除去能を減じることがない。
このように、上流側に移動層式除去装置5を設置したことにより、バイオマスガス中の重質タールを、除去層に目詰まりを生ずることなく効果的に除去できる。
なお、移動層式除去装置5から排出されるタール除去能の低下した活性炭は、燃料又は還元剤として用いるようにすることで、資源の有効利用が図れる。燃料としての用途としては、例えばキュポラ、電気炉等の製鉄炉、工業炉、バーナ加熱炉がある。
In the moving bed
Thus, by installing the moving bed
In addition, the activated carbon with reduced tar removal ability discharged from the moving bed
移動層式除去装置5によってタールがほとんど除去されたバイオマスガスは、固定層式除去装置7に導入されて軽質タールと移動層式除去装置5で完全に除去できなかった重質タールの残存分の除去がなされる。
なお、固定層式除去装置7内においてタール除去能の低下した活性炭は、活性炭カートリッジ27を取り出し、加熱再生して除去剤として再利用するのが好ましい。
加熱再生方法としては、不活性ガス中又は減圧下で、タールを除去した際の温度以上に加熱することによりタールを除去剤から脱着させるようにすればよい。
固定層式除去装置7に用いる活性炭を再生して再利用することで運転コストを低減できるという効果がある。
固定層式除去装置7によってタール除去が行われた後、バイオマスガスは必要に応じて冷却器8で温度調整されガス利用設備9に導入されてガス利用設備9でガス燃料等として利用される。
The biomass gas from which tar has been almost removed by the moving bed
In addition, it is preferable to remove the activated
As a heat regeneration method, the tar may be desorbed from the removing agent by heating to a temperature equal to or higher than the temperature at which the tar was removed in an inert gas or under reduced pressure.
There is an effect that the operation cost can be reduced by regenerating and reusing the activated carbon used in the fixed bed
After tar removal is performed by the fixed bed
以上のように、本実施の形態においては、バイオマスガスの精製に際して、上流に移動層式除去装置5を配置し、下流側に固定層式除去装置7を配置する構成を採用したので、従来のように湿式除去装置でタール除去した場合のような大量の洗浄水の処理が不要となり、乾式であることから設備規模も小規模小型化、低コスト化が実現される。
また、上流側に移動層式除去装置5を配置したことにより、タール除去能が低下した活性炭を更新できるので、上流側の多量のタールの除去においても目詰まりを生ずることなく円滑な運転ができる。
As described above, in the present embodiment, when purifying biomass gas, since the moving bed
Further, since the moving bed
また、移動層式除去装置5の活性炭層13を形成する活性炭をその粒径が2〜10mmのものを使用し、固定層式除去装置7の活性炭層29を形成する活性炭をその粒径が1〜3mmのものを使用するようにしたので、上流側の移動層式除去装置5では重質タールが効果的に除去され、下流側の固定層式除去装置7では軽質タールと重質タールの残存分が効果的に除去され、全体として効率的なタール除去ができる。
このように、タール性状に適した除去装置の組み合わせをしたことにより、それぞれ単独では重質タールと軽質タール両方を除去するには設備が大きくなってしまうのを、小規模、コンパクトな装置で実現できる。
また、活性炭層の活性炭の比表面積が250m2/g以上で、平均細孔径が0.1nm以上で、且つ活性炭層の雰囲気温度が約300℃になるように調整したので、バイオマスガス中に含まれるタールのみが活性炭層で除去されて効果的に精製される。
Moreover, the activated carbon which forms the activated
In this way, the combination of removal devices suitable for tar properties makes it possible to remove both heavy tar and light tar by using a small and compact device. it can.
In addition, since the specific surface area of the activated carbon of the activated carbon layer is 250 m 2 / g or more, the average pore diameter is 0.1 nm or more, and the atmosphere temperature of the activated carbon layer is adjusted to about 300 ° C., it is included in the biomass gas. Only the tar is removed by the activated carbon layer and effectively purified.
なお、移動層式除去装置5の例として、上記の実施の形態においては、図2に示したように、活性炭を一層状態で充填したものを示した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば図5に示すように本体11内に、網またはルーバーによって側面を仕切られた筒状の空間に活性炭を充填した移動層を2層設け、上流側移動層13aと下流側移動層13bとするようなものでもよい。図5においては、図2に示した移動層式除去装置5と同一又は相当する部分に同一の符号を付している。ガス入口15から導入されたバイオマスガスは上流側移動層13aを透過し、さらに下流側移動層13bを透過してガス出口17から排出される。このような2層構造にした場合には、上流側移動層13aは除塵を主体として、活性炭の切り出し速度を速くして活性炭の更新を円滑に行い、下流側移動層13bはタール除去を主体として、活性炭の切り出し速度を遅くするのが好ましい。また、このように2層構造にした場合には、上流側移動層13aはもっぱら除塵機能に特化させて、充填剤として砂やスラグ粒子やセラミック粒子などを用いるようにしてもよい。
As an example of the moving bed
また、上記実施の形態においては固定層式除去装置7を一つのラインに1台設けた例を示したが、図6に示すように、一つのラインに複数台の固定層式除去装置7を設け、一つの固定層式除去装置7のタール除去能が低下したら他の固定層式除去装置7にガス流れを切り替えて使用するようにしてもよい。このようにすることで、固定式除去装置7の活性炭の交換時においても処理を中断することがなくなる。
また、図6に示すように、固定層式除去装置7内における活性炭層7aの周囲に加熱器7bを設け、加熱器7bに精製ガスの一部を導入してこれを燃料ガスとしてバーナで燃焼させ、不活性ガス雰囲気又は減圧下で活性炭層7aを加熱してタールを脱着させ、これをガス化炉1に導きガス化させて有用ガスとして用いるようにしてもよい。このようにすれば、活性炭の交換が不要になるか、あるいはその頻度が減り、さらに脱着したタールを有効利用できる。
Further, in the above embodiment, an example in which one fixed-bed
Further, as shown in FIG. 6, a
上記実施の形態においては、タールを除去するための炭素剤として活性炭を例にあげたが、活性炭の他に、活性コークス、石炭、コークス、木炭、グラファイト、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ、有機物由来の炭化物などが利用可能である。 In the above embodiment, activated carbon is taken as an example of the carbon agent for removing tar, but in addition to activated carbon, activated coke, coal, coke, charcoal, graphite, carbon black, fullerene, carbon nanotube, derived from organic matter Can be used.
上記の実施の形態に示した装置を用いてバイオマスガスのタール除去を行った結果を示す。なお、移動層式除去装置5と固定層式除去装置7の仕様は上記実施の形態で示したもので、使用する活性炭はその比表面積が250m2/g以上のものであり、また活性炭層13の雰囲気温度が移動層式除去装置5では330℃であり、固定層式除去装置7では270℃である。
移動層式除去装置5に導入されるバイオマスガス中のタール濃度は20g/Nm3であったが、移動層式除去装置5から排出されるガス中のタール濃度は2g/Nm3であり、移動層式除去装置5によって90%のタールを除去できた。
また、固定層式除去装置7に導入されたタール濃度が2g/Nm3のバイオマスガスは固定層式除去装置7の出口側ではタール濃度が0.01g/Nm3となり、ガスエンジン用燃料として問題のない濃度にまで除去できた。
The result of having performed tar removal of biomass gas using the device shown in the above-mentioned embodiment is shown. The specifications of the moving bed
The tar concentration in the biomass gas introduced into the moving bed
In addition, the biomass gas having a tar concentration of 2 g / Nm 3 introduced into the fixed
1 ガス化炉
2 温度調整装置
3 除塵装置
5 移動層式除去装置
7 固定層式除去装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記ガスを通過させてタールを除去する除去剤を充填してなる除去剤層を有し、該除去剤層を移動させて前記除去剤層を更新する移動層式除去装置と、該除去剤層が固定された固定層式除去装置とからなり、
前記移動層式除去装置の下流側に前記固定層式除去装置を配置したことを特徴とするガス精製装置。 An apparatus for removing tar in gas obtained by thermochemical gasification of biomass,
A moving bed type removing device that has a removing agent layer filled with a removing agent that removes tar by passing the gas, and that moves the removing agent layer to renew the removing agent layer; and the removing agent layer Consists of a fixed bed type removal device,
A gas purification device, wherein the fixed bed type removal device is arranged downstream of the moving bed type removal device.
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