JP3881712B2 - 有機物ガス化・分解装置の運転方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラスチック、重質油、残渣油などの有機物を部分ガス化してメタノール合成用の原料ガスを製造するガス化・分解装置の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の装置の一例である有機物の部分ガス化装置及びメタノール合成装置の概念を示す説明図である。図３の装置において、装置の始動時にはガス化炉５１を予熱装置５２によって約７００℃に予熱し、このガス化炉５１に水封タンク５６によってシールされた噴流用ガス供給ライン５５から、例えば窒素ガス、炭酸ガスなどのイナートガスである噴流用ガスを常温で供給するとともに、水蒸気・酸素供給ライン５３及び原料供給装置５４から、水蒸気と支燃ガスである酸素の混合ガス及び例えばプラスチック廃棄物をペレット状に粉砕した有機物原料を供給し、ガス化炉５１内の熱及び噴流用ガスの噴流によって有機物原料と水蒸気及び酸素とを反応させてガス化し、メタノール合成用の原料ガス（ＣＯ＋Ｈ₂ ＋ＣＯ₂ ）を生成させる。定常運転中のガス化炉５１内は、この反応熱によって７００℃前後の温度が維持される。
【０００３】
このメタノール合成用原料ガス（Ｈ₂ ＋ＣＯ＋ＣＯ₂ ）を熱回収装置５７によって所要の温度に冷却し、ガス化炉５１で微量副生したすす、タール、フライアッシュ、未反応の固体有機物等をガス洗浄装置５８によって除去し、ＣＯシフト装置５９によって一酸化炭素と水蒸気とを触媒存在下で水素ガスと炭酸ガスとに転換してメタノール合成用の原料ガス組成に最適なＨ₂ ／ＣＯ／ＣＯ₂ 比とし、ＣＯ₂ 除去装置６０によって余分の炭酸ガスを除去し、メタノール合成装置６１に供給してＣＯ＋２Ｈ₂ →ＣＨ₃ ＯＨ及びＣＯ₂ ＋３Ｈ₂ →ＣＨ₃ ＯＨ＋Ｈ₂ Ｏの反応によりメタノール（ＣＨ₃ ＯＨ）を合成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の装置では、原料又はガス化条件等によりガス化炉５１で副生されるタールや未反応の有機物は、炉内が高温のため気体状になっている。ところが、装置の運転が停止されて温度が低下するとこれらのタールや未反応の有機物ガスは液体又は固体となって各装置や配管内壁に付着し、運転が再開されても除去することは困難であり、これらのタールや未反応の有機物原料が各装置や配管内に溜まることになる。特に、ガス化炉の後流の装置に触媒が使用されている場合は、これらのタールや未反応の有機物がその触媒に付着して表面を覆い、触媒の作用を低下させる。
また、始動時には装置内の温度が低いため反応の立ち上がりが遅く、メタノール合成用の原料ガスの組成が安定するまでの時間が長いという問題もある。
【０００５】
本発明の目的は前記従来技術の問題点を解決し、運転の停止、始動を繰り返す有機物ガス化・分解装置の運転に際し、タール等の付着による影響が少なく、安定した運転が可能な有機物ガス化・分解装置の運転方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機物原料を水蒸気及び支燃ガスによって部分ガス化反応させ、部分ガス化反応と同時にもしくは部分ガス化反応に続いて部分ガス化反応で生成したガス中の炭化水素成分を分解させてメタノール合成用の原料ガスを生成する有機物ガス化・分解装置の運転に際し、有機物ガス化・分解装置の運転始動時には装置内に水蒸気を供給して洗浄したのち、有機物原料、水蒸気及び支燃ガスを供給して反応を行わせるようにし、運転停止時には運転停止後直ちに装置内に残留するガスを水蒸気によってパージすることを特徴とする有機物ガス化・分解装置の運転方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明では、有機物ガス化・分解装置の始動時に、装置内、特に触媒の表面を水蒸気によって昇温及び清浄化し、有機物原料を部分ガス化及び分解する際の触媒の反応促進作用を向上させる。
また、有機物ガス化・分解装置の停止時には、装置内に残留しているガス状のタールや未反応の有機物原料を含有する反応ガスの温度が低下しないうちに、この残留反応ガスを水蒸気によって装置外へパージすることによって、タールや未反応の有機物の装置内、特に触媒への付着による反応促進作用の低下を防止することができる。
【０００８】
本発明の方法は図３に示したような従来方式の有機物のガス化・分解装置に適用することができるが、特にガス化・分解炉を複数の段階に分割し、触媒層を設置した有機物ガス化・分解装置に適用した際に効果が大きい。
【０００９】
【実施例】
図１は本発明の一実施例である有機物のガス化・分解装置及びメタノール合成装置の概念を示す説明図である。図１の有機物のガス化・分解装置の主要部は有機物原料を水蒸気及び酸素と反応させ、副生するタール、すすなどを含む粗製のメタノール合成用原料ガスを生成させるガス化炉１、この粗製原料ガス中のフライアッシュや未反応有機物などの固体物を除去するサイクロン５、及び固体物を除いた粗製原料ガスを供給し、さらに水蒸気及び酸素を供給して原料ガスの一部と反応させて反応温度を確保しながらタール、すす、ガス状の未反応有機物などを分解するガス分解炉２で構成されている。
【００１０】
図１において、ガス化炉１には、予熱装置５２、開閉弁１２を有する水蒸気供給ライン７、開閉弁１３を有する支燃ガスである酸素ガス供給ライン８、原料供給装置５４、水封タンク５６でシールされて開閉弁１１を有する噴流用ガス供給ライン５５が設けられている。ガス分解炉２には、例えばニッケル（Ｎｉ）含有金属であるＳＵＳ３１０Ｓ金網又はＮｉ金網の触媒３が水平方向に複数段内装され、その入側には開閉弁１４を有する水蒸気供給ライン９及び開閉弁１５を有する酸素ガス供給ライン１０が設けられていて、ガス化炉１の後流にサイクロン５を介して配置されている。このサイクロン５の下部にはダスト排出ライン６が設けられている。ガス分解炉２の後流には熱回収装置５７、ガス洗浄装置５８、ＣＯシフト装置５９、ＣＯ₂ 除去装置６０及びメタノール合成装置６１が配置され、ガス分解炉２と熱回収装置５７との間には、開閉弁１７を有するブロー管１８及び開閉弁１６が設けられている。
【００１１】
装置の始動時には、開閉弁１１、１３、１５、１６を閉じると共に、開閉弁１２、１４、１７を開き、水蒸気供給ライン７、９からガス化炉１及びガス分解炉２に水蒸気２０を供給して流通させ、ブロー管１８からそのブローガス２１をパージする。この水蒸気２０の流通により、ガス化炉１、サイクロン５、ガス分解炉２及びこれら機器を連結する配管内、特に触媒３の表面を水蒸気によって１１０〜１５０℃程度に昇温すると共に清浄化し、触媒３の反応促進作用の低下を防止する。そして、ガス化炉１を予熱装置５２によって約７００℃に予熱し、開閉弁１７を閉じると共に他の開閉弁１１〜１６を開き、噴流用ガス供給ライン５５から例えば炭酸ガスなどのイナートガスである噴流用ガス２３を常温で供給すると共に、水蒸気供給ライン７及び酸素ガス供給ライン８から水蒸気２０及び支燃ガスである酸素ガス２２を混合して供給し、さらに原料供給装置５４から例えばプラスチック廃棄物をペレット状に粉砕した有機物原料２４を供給し、炉内の熱によって有機物原料２４と水蒸気２０及び酸素ガス２２とを反応させてガス化し、メタノール合成用原料ガス（Ｈ₂ ＋ＣＯ＋ＣＯ₂ ）を生成させる。定常反応時にはガス化炉１内は、この反応熱によって７００℃前後の温度に維持される。このガス化炉１内では、有機物原料の中のフライアッシュ、すす、タールなどが副生され、未反応の固体及びガス状の有機物が残留する。
【００１２】
この副生物及び残留物を含有したメタノール合成用原料ガス（Ｈ₂ ＋ＣＯ＋ＣＯ₂ ）をサイクロン５に供給してフライアッシュ、固体有機物等の固体物を除去し、ダスト排出ライン６によって排出する。この固体物を除去したメタノール合成用原料ガス（Ｈ₂ ＋ＣＯ＋ＣＯ₂ ）をガス分解炉２に供給すると共に、水蒸気供給ライン９及び酸素供給ライン１０から水蒸気２０及び酸素ガス２２を混合して供給し、このガス分解炉２の温度を少なくともガス化炉１の温度よりも上昇させ、例えば約２０％のＮｉを含有するＳＵＳ３１０Ｓ金網又はＮｉ金網を触媒３として有機物ガス、すす、タールなどと反応させ、タールをほとんど含有しないメタノール合成用原料ガス（Ｈ₂ ＋ＣＯ＋ＣＯ₂ ）に反応及び分解し、後流の機器５７〜６１に供給する。そして、メタノール合成装置６１において２Ｈ₂ ＋ＣＯ→ＣＨ₃ ＯＨ及びＣＯ₂ ＋３Ｈ₂ →ＣＨ₃ ＯＨ＋Ｈ₂ Ｏの化学反応でメタノールを合成する。図２はこのようにして生成させたメタノール合成用原料ガス中のタール濃度（ｇ／ｍ³ ・Ｎ）と用いた触媒の種類との関係を示すグラフであり、触媒としてＳＵＳ３１０Ｓ金網又はＮｉ金網を使用した場合、タールをほとんど含有しないメタノール合成用原料ガスが得られることがわかる。
【００１３】
装置の停止時にはガス化炉１、ガス分解炉２、サイクロン５及びこれら機器を連結する配管の温度が低下しないうちに、好ましくは約７００°までの間に、開閉弁１１、１３、１５、１６を閉じると共に、開閉弁１２、１４、１７を開き、水蒸気供給ライン７、９から水蒸気２０を流通させ、ガス化炉１、ガス分解炉２、サイクロン５及びこれら機器を連結する配管内に残留している気体状のタール及び未反応有機物をブローガス２１としてブロー管１８からパージする。この反応ガスのパージにより、ガス化炉１、ガス分解炉２、サイクロン５及びこれら機器を連結する配管内壁、特に触媒３の表面へのタール及び未反応有機物の付着による触媒３の反応促進作用の低下を防止する。
【００１４】
【発明の効果】
本発明では、有機物ガス化・分解装置の始動時に、装置内に水蒸気を流通して装置内、特に触媒の表面を水蒸気によって昇温及び清浄化することにより、有機物原料を部分ガス化及び分解する際の触媒の反応促進作用を向上させることができる。
また、有機物ガス化・分解装置の停止時には、装置内に残留しているガスの温度が低下しないうちに、この残留ガスを水蒸気によって装置外へパージすることにより、ガス化したタールや未反応の有機物原料の装置内やこれら装置を連結する配管内壁、特に触媒表面への付着による反応促進作用の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である有機物の部分ガス化・ガス分解装置及びメタノール合成装置の概念を示す説明図。
【図２】実施例における触媒の種類と原料ガス中のタール濃度との関係を示すグラフ。
【図３】従来の装置の一例である有機物の部分ガス化装置及びメタノール合成装置の概念を示す説明図。

Claims (1)

1. 有機物原料を水蒸気及び支燃ガスによって部分ガス化反応させ、部分ガス化反応と同時にもしくは部分ガス化反応に続いて部分ガス化反応で生成したガス中の炭化水素成分を分解させてメタノール合成用の原料ガスを生成する有機物ガス化・分解装置の運転に際し、有機物ガス化・分解装置の運転始動時には装置内に水蒸気を供給して洗浄したのち、有機物原料、水蒸気及び支燃ガスを供給して反応を行わせるようにし、運転停止時には運転停止後直ちに装置内に残留するガスを水蒸気によってパージすることを特徴とする有機物ガス化・分解装置の運転方法。

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