JP4457728B2 - Gasification method for contained materials - Google Patents

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Description

本発明は、含有機系物質のガス化法に関し、詳しくは、有機系物質を含んだ物質を熱化学的にガス化する方法に関する。
更に詳しくは、含有機系物質のガス化の際に同時に生成するタールを除去する工程を有する含有機系物質のガス化法に関する。
ここで含有機系物質とは、森林や農産物、海藻、魚介類等、及びそれらを利用した後の有機性廃棄物よりなる生物由来の有機資源(バイオマス)、またはバイオマスと残余が、一般廃棄物、産業廃棄物、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からなるものである。
The present invention relates to a method for gasifying a contained material, and more particularly, to a method for thermochemical gasification of a material containing an organic material.
More specifically, the present invention relates to a gasification method for a contained material having a step of removing tar generated simultaneously with the gasification of the contained material.
In this case, the content of organic substances includes forests, agricultural products, seaweeds, seafood, etc., and organic organic resources (biomass) consisting of organic wastes after using them, or biomass and the rest are general wastes. , Industrial waste, coal, solid fuel such as RDF / RPF, liquid fuel such as kerosene / heavy oil, or a mixture with gas fuel such as natural gas.

従来、有機系物質を含んだ物質として、森林、農産物、又は海藻・魚介類等、及びそれらを利用した後の有機性廃棄物よりなる生物由来の有機資源等のバイオマス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。
最近は、バイオマスをガス化して一酸化炭素や水素を含有するガス燃料を製造する方法や、メタノール、ジメチルエーテル等の液体燃料を製造する方法が提案されている(特許文献1参照)。
Conventionally, as materials containing organic substances, biomass such as forests, agricultural products, seaweeds, seafood, etc., and organic organic resources derived from organic waste after using them are used as energy and industrial raw materials. Development of biomass conversion technology for conversion is progressing.
Recently, a method of gasifying biomass to produce a gas fuel containing carbon monoxide or hydrogen and a method of producing a liquid fuel such as methanol or dimethyl ether have been proposed (see Patent Document 1).

反応器でバイオマスを熱化学的に分解してガス化すると、一般的にはH、CO、CO等を含有する混合ガスとタール分(すなわち炭素を主成分とする固体や液体)等が生成される。
通常、バイオマスのガス化においては、空気、酸素、水蒸気、及びこれらを組み合わせものがガス化剤として用いられている。
例えば、水蒸気をガス化剤として用いた場合のバイオマスの熱化学的分解では、主に次の4つの化学反応によりバイオマス(CxHyOz)がH、CO等に分解すると考えられている(例えば、特許文献2参照)。
When biomass is thermochemically decomposed and gasified in a reactor, generally a mixed gas containing H 2 , CO, CO 2, etc. and a tar content (that is, a solid or liquid containing carbon as a main component), etc. Generated.
Usually, in biomass gasification, air, oxygen, water vapor, and combinations thereof are used as gasifying agents.
For example, in the thermochemical decomposition of biomass when steam is used as a gasifying agent, it is considered that biomass (CxHyOz) is decomposed into H 2 , CO, etc. mainly by the following four chemical reactions (for example, patents) Reference 2).

CxHyOz → (x−z)C+zCO+(y/2)H …(1)
C+HO → H+CO …(2)
CO+HO → CO+H …(3)
C+CO → 2CO …(4)
CxHyOz → (x−z) C + zCO + (y / 2) H 2 (1)
C + H 2 O → H 2 + CO (2)
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (3)
C + CO 2 → 2CO (4)

このように、先ずバイオマス(CxHyOz)自体が熱分解してHやCOを生成させ〔式(1)〕、分解生成物であるタール分(Cと表記)は水蒸気(HO)と反応して更にHやCO及びCOを生成させ〔式(2)及び式(3)〕、式(3)の反応により生じた二酸化炭素(CO)は、式(1)の反応で生成したCと反応して更にCOを生成させる〔式(4)〕。
因みに、式(3)の反応は平衡反応であるが、上記の条件ではHOが多量に存在し、COは式(4)の反応によりCOになって減少するため、反応が右向きに進む。
Thus, the biomass (CxHyOz) itself is first pyrolyzed to produce H 2 and CO [Equation (1)], and the tar content (denoted as C), which is a decomposition product, reacts with water vapor (H 2 O). Further, H 2 , CO, and CO 2 are generated [formula (2) and formula (3)], and carbon dioxide (CO 2 ) generated by the reaction of formula (3) is generated by the reaction of formula (1). It reacts with the produced C to further generate CO [formula (4)].
Incidentally, although the reaction of formula (3) is an equilibrium reaction, a large amount of H 2 O is present under the above conditions, and CO 2 is reduced to CO by the reaction of formula (4). move on.

また、他のガス化剤を用いた場合にも、バイオマスの熱化学的分解によりH、CO、CO等を含有する混合ガスとタール分等が得られる。
バイオマスのガス化により直接Hガス燃料を合成することもでき、バイオマスから生成されたH、CO混合ガスから、触媒を用いて下記の化学反応によりジメチルエーテルやメタノール等の液体燃料も合成することができる。
In addition, when other gasifying agents are used, a mixed gas containing H 2 , CO, CO 2 and the like, tar content, and the like are obtained by thermochemical decomposition of biomass.
H 2 gas fuel can be synthesized directly by gasification of biomass, and liquid fuel such as dimethyl ether and methanol can be synthesized from the H 2 and CO mixed gas produced from biomass by the following chemical reaction using a catalyst. Can do.

3H+3CO → CHOCH+CO …(5)
2H+CO → CHOH …(6)
3H 2 + 3CO → CH 3 OCH 3 + CO 2 (5)
2H 2 + CO → CH 3 OH (6)

しかし、水蒸気によるガス化では上記の式(2)や式(3)の反応は進むものの、一般にバイオマスの熱化学的分解では、式(1)の反応で比較的多量のタール分が生成され、このタール分は、H、CO等の混合ガスに含まれた状態で装置内を移動し、種々の装置の内部等に付着して、装置の機能の低下や目詰まり等の原因となり易いという問題を起こす。 However, in the gasification with steam, the reactions of the above formulas (2) and (3) proceed, but generally, in the thermochemical decomposition of biomass, a relatively large amount of tar is generated by the reaction of formula (1), This tar content moves in the apparatus in a state where it is contained in a mixed gas such as H 2 and CO, and adheres to the inside of various apparatuses, and is likely to cause deterioration of the function of the apparatus and clogging. Cause problems.

バイオマスのガス化に対しては、天然ガス(例えばメタンガス)の燃焼により発生・生成する熱とCOを用いてバイオマスを熱化学的に分解する方法が提案され(例えば、特許文献2参照)、この方法ではバイオマスの熱化学的分解の際にCOが存在するので、上記の式(4)の反応が促進されて、式中のC、すなわち主にタール分の発生量が減少すると期待されたが、実際にはこの方法によっても、タール分の発生量が必ずしも十分に減少しているとは言えない。 For the gasification of biomass, a method of thermochemically decomposing biomass using heat generated and generated by combustion of natural gas (for example, methane gas) and CO 2 has been proposed (for example, see Patent Document 2). In this method, since CO 2 is present during the thermochemical decomposition of biomass, the reaction of the above formula (4) is promoted, and it is expected that the amount of C in the formula, that is, mainly the tar content is reduced. In practice, however, even with this method, it cannot be said that the amount of tar generated is sufficiently reduced.

また、各種ガスにおいて、ガス中に含まれるタール分を直接除去する方法がこれまでも検討されている(例えば、非特許文献1,2参照)。
例えば、ガス中に含まれるタール分を403K(130℃)以下の低温で水冷や吸着によって直接除去する方法や、873〜1173Kという高温で触媒を用いて除去する方法が知られている(例えば、非特許文献3,4,5参照)。
しかし、403K以下の低温でのタール除去法を用いると、バイオマスをガス化して生成された混合ガスの冷却が必要であるばかりでなく、ガス燃料となる有効なガス成分や、液体燃料合成に有効なガス成分も吸着除去してしまう欠点がある。
Further, methods for directly removing a tar content contained in various gases have been studied (see Non-Patent Documents 1 and 2, for example).
For example, a method of directly removing a tar content contained in a gas by water cooling or adsorption at a low temperature of 403 K (130 ° C.) or less, or a method of removing a tar using a catalyst at a high temperature of 873 to 1173 K (for example, Non-patent documents 3, 4 and 5).
However, if the tar removal method at a low temperature of 403K or less is used, it is not only necessary to cool the mixed gas produced by gasifying biomass, but also effective for synthesizing effective gas components and liquid fuel as gas fuel. There is a disadvantage that even a gas component is absorbed and removed.

更に水を使用したタール除去法を採用した場合は、廃水処理の負荷が大きいた設置面積が広くなり設備費用が嵩む。
また設備の維持管理に要する負担も大きく、実用上大きな課題となる。
このようなことから、バイオマスのガス化の際に生成するタール除去法には適していない。
また、後の高温で触媒を用いる方法はバイオマスのガス化で生じた混合ガスを高温で処理しなければならない上に、上記式(3)の反応が進行するため、後段のガス若しくは液体燃料合成プロセスに望ましいCOをCOに転換してしまう。
Furthermore, when the tar removal method using water is adopted, the installation area becomes large due to the large load of wastewater treatment, and the equipment cost increases.
Moreover, the burden required for maintenance and management of facilities is large, which is a big problem in practice.
Because of this, it is not suitable for the tar removal method that is generated during biomass gasification.
Further, the method of using a catalyst at a high temperature later requires that the mixed gas produced by biomass gasification must be processed at a high temperature, and the reaction of the above formula (3) proceeds, so that the latter stage gas or liquid fuel synthesis the desired CO to process ends up converted to CO 2.

特開平7−41767号公報JP 7-41767 A 特開平10−259384号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-259384 Hasler,P.,and Nussbaumer,T.,Biomass Biomass Bioenergy,16,385(1999)Hasler, P., and Nussbaumer, T., Biomass Biomass Bioenergy, 16, 385 (1999) Devi,L.,Ptasinski,K.J.,and Janssen,F.J.J.G.,Biomass Bioenergy,24,125(2003)Devi, L., Ptasinski, K.J., and Janssen, F.J.J.G., Biomass Bioenergy, 24, 125 (2003) Arauzo,J.,Radlein,D.,Piskorz,J.,and Scott,D.S.,Ind.Eng.Chem.Res.,36,67(1997)Arauzo, J., Radlein, D., Piskorz, J., and Scott, D.S., Ind. Eng. Chem. Res., 36, 67 (1997) Garcia,L.,Salvador,M.L.,Arauzo,J.,and Biobao,R.,J.Anal.Appl.Pyrolysis,58-59,491(2001)Garcia, L., Salvador, M.L., Arauzo, J., and Biobao, R., J. Anal. Appl. Pyrolysis, 58-59, 491 (2001) Myren,C.,Hornell,C.,Bjornbom,E.,and Sjostrom,K.,Biomass Bioenergy,23,217(2002)Myren, C., Hornell, C., Bjornbom, E., and Sjostrom, K., Biomass Bioenergy, 23, 217 (2002)

バイオマスをガス化して水素及び一酸化炭素等のガス燃料を効果的に製造したり、メタノール及びジメチルエーテル等の液体燃料を効果的に製造するには、ガス化で生成される有効なガス成分を無駄なく利用するとともに、バイオマスのガス化の際に生成して種々の製造装置内部に付着して装置自体の機能の低下や目詰まり等の原因となり易いタールを除去することが重要である。
上記のタールを除去する2つの方法のうち、低温で水冷や吸着によって直接除去する方法は、タールの除去に関しては効果的かもしれないが、バイオマスのガス化で生成されるガス燃料になる混合ガス成分や、液体燃料合成に有効な混合ガス成分も吸着除去してしまう。
In order to effectively produce gas fuels such as hydrogen and carbon monoxide by gasifying biomass and to effectively produce liquid fuels such as methanol and dimethyl ether, the effective gas components generated by gasification are wasted. It is important to remove tars that are easily used, and that are generated during the gasification of biomass and adhere to the inside of various production apparatuses, which tend to cause deterioration of the function of the apparatus itself and clogging.
Of the above two methods for removing tar, the method of removing directly by water cooling or adsorption at a low temperature may be effective in terms of tar removal, but it is a mixed gas that becomes a gas fuel generated by biomass gasification. Components and mixed gas components effective for liquid fuel synthesis are also adsorbed and removed.

その上、前述したように廃水処理の負荷が大きく、設備費用、設置面積、設備の維持管理等の面から考えて好ましくない。
また、後者の方法は高温で処理しなければならないので、やはり同様理由で好ましくない。
特に、ガス化されて生成された混合ガスを液体燃料合成に用いる場合には、液体燃料製造に好ましいガス組成を得ることを困難にするという点で効果的なタール除去法ではない。
In addition, as described above, the wastewater treatment load is large, which is not preferable in terms of equipment cost, installation area, equipment maintenance, and the like.
Moreover, since the latter method must be processed at high temperature, it is not preferable for the same reason.
In particular, when a gas mixture produced by gasification is used for liquid fuel synthesis, it is not an effective tar removal method in that it is difficult to obtain a gas composition preferable for liquid fuel production.

このようなことから、バイオマスをガス化して効果的にガス燃料や液体燃料に変換するには、バイオマスのガス化で生成された有効な混合ガス成分を減少させることなく、しかもコンパクトな設備で且つ運転費も少なくてすみ、運転が容易にタールを効果的に除去できることが望まれる。
特に、バイオマスを一旦ガス化し、液体燃料を合成する、いわゆるガス化−液体燃料合成システムには、熱の有効利用のために、バイオマスのガス化で生成したガスをそのままガス燃料又は液体燃料合成に使用できるようにある特定の温度領域で運転が容易で維持が容易に効果的にタールを除去することが望まれる。
Therefore, in order to gasify biomass and effectively convert it to gas fuel or liquid fuel, it is possible to reduce the effective mixed gas components generated by gasification of biomass, and to have a compact facility and It is desired that the operation cost can be reduced and the tar can be easily and effectively removed.
In particular, in a so-called gasification-liquid fuel synthesis system in which biomass is once gasified and liquid fuel is synthesized, the gas generated by biomass gasification is directly used as gas fuel or liquid fuel synthesis for effective use of heat. It is desirable to remove tar effectively and easily to maintain and maintain in a certain temperature range so that it can be used.

このためには、バイオマスから生成される混合ガス成分を特定の温度領域で反応させ、ガス燃料或いは液体燃料の合成に利用される混合ガス成分を吸着や吸収により減少させることなく、効果的にタールのみを除去することができるタール除去剤を使用するのが好ましい。
混合ガス成分に影響を与えないで、タールのみを除去することが可能になれば、有機廃棄物の有効利用や装置の機能性の向上、製造コストの観点からも好ましいことである。
For this purpose, the mixed gas component produced from biomass is reacted in a specific temperature range, and the mixed gas component used for synthesis of gas fuel or liquid fuel is effectively reduced without being reduced by adsorption or absorption. It is preferred to use a tar remover that can remove only the.
If it is possible to remove only the tar without affecting the mixed gas component, it is preferable from the viewpoint of effective use of organic waste, improvement of functionality of the apparatus, and manufacturing cost.

本発明は、かかる実状を背景に、上記の問題点を克服するためになされたものである。
すなわち、本発明の目的は、バイオマスのガス化で生成された有効な混合ガス成分を減少させずに、タールを効果的に除去する方法を提供することである。
The present invention has been made in order to overcome the above-mentioned problems against the background of such a situation.
That is, an object of the present invention is to provide a method of effectively removing tar without reducing the effective mixed gas component generated by biomass gasification.

かくして、本発明者は、このような課題背景に対して、鋭意研究を重ねた結果、有機系物質を含んだ物質のガス化で生じたタールを含む混合ガスを、特定の比表面積及び平均細孔径を持つ特定の炭素質物質を用いて混合ガスを処理すれば、特定の温度範囲(283〜973K、好ましくは423〜773K)で、タールのみを効果的に除去することができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。   Thus, as a result of intensive research on the background of such problems, the present inventors have determined that a mixed gas containing tar produced by gasification of a substance containing an organic substance has a specific specific surface area and an average fine particle size. It has been found that if the mixed gas is processed using a specific carbonaceous substance having a pore size, only tar can be effectively removed in a specific temperature range (283 to 973 K, preferably 423 to 773 K). The present invention has been completed based on knowledge.

すなわち、本発明は、(1)、有機系物質を含んだ物質を熱化学的に分解して水素及び一酸化炭素にガス化する方法であって、ガス化して生成した水素及び一酸化炭素の混合ガス中に含まれるタールを炭素質物質を用いて除去するためのタール除去工程を有し、炭素質物質の温度が423〜773Kである含有機系物質のガス化法に存する。 That is, the present invention is (1) a method of thermochemically decomposing a substance containing an organic substance to gasify it into hydrogen and carbon monoxide, wherein the hydrogen and carbon monoxide produced by gasification tar contained in the mixed gas, have a tar removal step to remove with a carbonaceous material, consists in gasification of containing machine-based material temperature of the carbonaceous material is 423~773K.

そして、(2)、前記タール除去工程で用いられる炭素質物質の比表面積が250m/g以上で、且つ平均細孔径が0.1nm以上である上記(1)記載の含有機系物質のガス化法に存する。 (2) The gas of the inclusion system material according to (1), wherein the carbonaceous material used in the tar removal step has a specific surface area of 250 m 2 / g or more and an average pore diameter of 0.1 nm or more. Lies in the chemical law.

そしてまた、()、前記タール除去工程で用いられる炭素質物質は活性炭である上記(1)記載の含有機系物質のガス化法に存する。 In addition, ( 3 ), the carbonaceous material used in the tar removal step resides in the gasification method for an inclusion system material described in (1) above, which is activated carbon.

本発明はこの目的に沿ったものであれば、上記1〜の中から選ばれた2つ以
上を組み合わせた構成も当然採用可能である。
As long as this invention meets this purpose, it is naturally possible to employ a configuration in which two or more selected from the above 1 to 3 are combined.

本発明でいう炭素質物質としては、タール除去機能を有する炭素を主として含有する物質であり、例えば、コークス、活性コークス、石炭、活性炭、木炭、グラファイト(石墨)、黒鉛、フラーレン、カーボンブラック、カーボンナノチューブ等がある。   The carbonaceous material referred to in the present invention is a material mainly containing carbon having a tar removing function, such as coke, activated coke, coal, activated carbon, charcoal, graphite (graphite), graphite, fullerene, carbon black, carbon. There are nanotubes.

本発明の含有機系物質のガス化法によれば、ガス化して生成した水素及び一酸化炭素の混合ガス中に含まれるタールを炭素質物質を用いて除去するタール除去工程を設けたので、有機系物質であるバイオマスのガス化で生成された有効な混合ガス成分を減少させずに、少なくとも283〜973Kの温度範囲ではタールを効果的に除去することができる。   According to the gasification method of the inclusion system material of the present invention, since the tar removal step for removing the tar contained in the mixed gas of hydrogen and carbon monoxide generated by gasification using the carbonaceous material is provided. Tar can be effectively removed in the temperature range of at least 283 to 973K without reducing the effective mixed gas component generated by gasification of biomass, which is an organic material.

以下、図面に基づいて、本発明の有機系物質であるバイオマスから生成される混合ガス中に含まれるタール除去方法の好適な実施の形態について述べる。   Hereinafter, a preferred embodiment of a method for removing tar contained in a mixed gas generated from biomass which is an organic material of the present invention will be described based on the drawings.

〔バイオマスから生成され混合ガス中に含まれるタール除去方法の説明(第1実施形態)〕
図1は、バイオマスから熱化学的にガス化して、ガス燃料を製造する方法を示すフローチャートである。
図2は、バイオマスから熱化学的にガス化して、ガス燃料を製造する方法において、本発明のバイオマスから生成される混合ガス中に含まれるタールの除去方法を説明ずるための模式図である。
ガス燃料の製造の場合、タール除去が可能であれば、ガス燃料を用いて、ガスエンジン、ガスタービン、ボイラー、蒸気タービン、又は燃料電池等のエネルギー変換設備を用いて、運転が容易で維持の負荷が少なく、電力に転換することが可能となる。
[Description of Tar Removal Method Generated from Biomass and Included in Mixed Gas (First Embodiment)]
FIG. 1 is a flowchart showing a method of producing gas fuel by thermochemical gasification from biomass.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method for removing tar contained in a mixed gas generated from biomass of the present invention in a method of producing gas fuel by thermochemical gasification from biomass.
In the case of gas fuel production, if tar removal is possible, it is easy to operate and maintain using gas fuel and energy conversion equipment such as gas engines, gas turbines, boilers, steam turbines, or fuel cells. There is little load and it becomes possible to switch to electric power.

図1に示すように、この第1実施形態ではバイオマスガス化工程Aとタール除去工程Bと冷却工程とを有し、反応ガスが貯蔵される。
以下これらの工程を図2を用いて詳細に説明する。
図2に示すバイオマスガス化工程Aでは、バイオマスを水蒸気とともにガス化炉に供給して加熱して、先述した式(1)〜式(4)等の化学反応により熱化学的に分解してガス化させる。
より具体的に言えば、例えば、供給手段1から固形状(例えば木粉状)のバイオマスがガス化炉2に供給される。
As shown in FIG. 1, in this 1st Embodiment, it has a biomass gasification process A, a tar removal process B, and a cooling process, and a reactive gas is stored.
Hereinafter, these steps will be described in detail with reference to FIG.
In the biomass gasification step A shown in FIG. 2, biomass is supplied to a gasification furnace together with water vapor and heated, and thermally decomposed by a chemical reaction such as the above-described formulas (1) to (4), etc. Make it.
More specifically, for example, solid (for example, wood powder) biomass is supplied from the supply means 1 to the gasifier 2.

その際、バイオマスに過剰な空気が混入したままガス化炉2に供給すると、空気中の酸素がガス捕集バックにまで運ばれ、その後、これを用いて例えばジメチルエーテル等を合成するのに、ジメチルエーテル合成触媒中の銅(Cu)を酸化して触媒を失活させてしまう恐れがある。
それを避けるためには、バイオマスガス化工程Aの供給手段1において、バイオマス中に含まれる炭素に対し、不完全燃焼条件になるよう空気を非反応性のキャリアガス(ここでは窒素N)で希釈し、バイオマス又はバイオマスから生成されるH・CO混合ガスをこのキャリアガスに乗せて装置内に運ばせると良い。
At that time, if the biomass is supplied to the gasification furnace 2 with excess air mixed therein, oxygen in the air is transported to the gas collecting bag, and then dimethyl ether is synthesized using this to synthesize dimethyl ether or the like. There is a possibility that copper (Cu) in the synthesis catalyst may be oxidized to deactivate the catalyst.
In order to avoid this, in the supply means 1 of the biomass gasification step A, air is used as a non-reactive carrier gas (here, nitrogen N 2 ) so that the carbon contained in the biomass is incompletely combusted. It is preferable to dilute and carry biomass or a H 2 · CO mixed gas generated from biomass into the carrier gas.

ガス化炉2は、例えば、固定床型のものが用いられる。
このガス化炉2は、石英管3を電気炉4で取り囲んだ構成をしている。
そして、バイオマスがガス化しないうちに石英管3内を降下させてしまうのを防止するために、ガス化炉2の石英管3の内部に目皿5(すなわち複数の目を有する受け皿状のもの)が配置され、その上部にセラミックボール6が積層されている。
As the gasification furnace 2, for example, a fixed bed type is used.
The gasification furnace 2 has a configuration in which a quartz tube 3 is surrounded by an electric furnace 4.
In order to prevent the biomass from being lowered in the quartz tube 3 before it is gasified, the inside of the quartz tube 3 of the gasification furnace 2 has a plate 5 (that is, a tray-shaped one having a plurality of eyes). ) Is disposed, and ceramic balls 6 are laminated thereon.

バイオマスは、供給手段1から供給されると、セラミックボール6上に堆積する。
そして、そこに水蒸気が供給されると、先述した式(1)〜式(4)等の化学反応が起こって、バイオマスが熱化学的に分解されるのである。
その際、ガス化炉2の温度を773〜1273Kに保っておけば、バイオマスと水蒸気とがこの温度範囲まで加熱される。
When the biomass is supplied from the supply means 1, it is deposited on the ceramic balls 6.
And when water vapor | steam is supplied there, chemical reactions, such as Formula (1)-Formula (4) mentioned above, will occur, and biomass will be decomposed | disassembled thermochemically.
At that time, if the temperature of the gasification furnace 2 is kept at 773 to 1273 K, the biomass and water vapor are heated to this temperature range.

この温度範囲であれば、反応効率の観点から、上記式(1)〜式(4)の反応が効率良く進行する。
ガス化炉2の温度は例えば熱電対7を介して温度管理されている。
上記温度範囲でバイオマスと水蒸気との反応が良好に進み、バイオマスは熱化学的に分解されて完全にガス化される。
If it is this temperature range, reaction of the said Formula (1)-Formula (4) will advance efficiently from a viewpoint of reaction efficiency.
The temperature of the gasification furnace 2 is temperature-controlled through, for example, a thermocouple 7.
The reaction between biomass and water vapor proceeds favorably in the above temperature range, and the biomass is decomposed thermochemically and completely gasified.

バイオマスの熱化学的分解により生成したH及びCOを含有するガス、すなわちH・CO混合ガスは、セラミックボール6の間隙を通り抜け目皿5の目を通過して、下方のタール除去工程Bに移動する。
その際、H・CO混合ガスにはガス状の(すなわち気化した状態の)タール分が含まれる。
タール除去工程Bは、本発明特有の工程であり、バイオマスガス化工程Aで生成したH・CO混合ガス中に含まれるガス状のタール分を、炭素質物質8に吸着させる。さらに炭素質物質表面に吸着したタール分を水蒸気によりH及びCOに改質することができる。
A gas containing H 2 and CO generated by thermochemical decomposition of biomass, that is, a mixed gas of H 2 and CO, passes through the gaps of the ceramic balls 6 and passes through the eyes of the eye plate 5 to lower tar removal step B Move to.
At that time, the H 2 · CO mixed gas contains a gaseous (ie, vaporized) tar content.
The tar removal step B is a step unique to the present invention, and the carbonaceous material 8 adsorbs the gaseous tar content contained in the H 2 · CO mixed gas generated in the biomass gasification step A. Furthermore, the tar content adsorbed on the surface of the carbonaceous material can be modified to H 2 and CO with water vapor.

特に限定的には、バイオマスガス化工程Aで生成された混合ガスを比表面積が250m/g以上で、且つ平均細孔径が0.1nm以上であり、283〜973K望ましくは、423〜773Kの温度範囲に保たれた炭素質物質8の層を通過させることにより、バイオマスから生成される混合ガス中に含まれるタールのみが効果的に除去されて、タールを含まない精製されたガス燃料を製造することができる。
効果的にタールを除去するには、より望ましくは、炭素質物質8の比表面積は800m/g以上で、且つ平均細孔径が0.5nm以上であるのが良い。
Particularly limited, the mixed gas produced in the biomass gasification step A has a specific surface area of 250 m 2 / g or more and an average pore diameter of 0.1 nm or more, preferably from 283 to 973 K, preferably from 423 to 773 K. By passing through a layer of carbonaceous material 8 kept in the temperature range, only the tar contained in the mixed gas produced from the biomass is effectively removed, and a purified gas fuel containing no tar is produced. can do.
In order to remove tar effectively, more preferably, the specific surface area of the carbonaceous material 8 is 800 m 2 / g or more and the average pore diameter is 0.5 nm or more.

この図2に示す構成例では、タール除去工程Bが上記のバイオマスガス化工程Aに連続した状態に形成されている。
つまり、ガス化炉2の石英管3がそのまま下方に延設され、それを電気炉4で取り囲み、石英管3の内部には目皿5が配置されている。
そして、この目皿5の上部に炭素質物質8が積層され、この炭素質物質によりタール分の除去が行われる。
炭素質物質8としては、例えば、活性炭が好ましく用いられる。
特に、炭素質物質8の比表面積が250m/g以上で、且つ平均細孔径が0.1nm以上であると良好な結果が得られる。
In the configuration example shown in FIG. 2, the tar removal step B is formed in a state continuous with the biomass gasification step A.
That is, the quartz tube 3 of the gasification furnace 2 is extended downward as it is, is surrounded by the electric furnace 4, and the eye plate 5 is disposed inside the quartz tube 3.
And the carbonaceous material 8 is laminated | stacked on the upper part of this eye plate 5, The removal of a tar part is performed by this carbonaceous material.
As the carbonaceous material 8, for example, activated carbon is preferably used.
In particular, good results can be obtained when the specific surface area of the carbonaceous material 8 is 250 m 2 / g or more and the average pore diameter is 0.1 nm or more.

炭素質物質8が、キャリアガスによりバイオマスガス化工程Aから運ばれてきたH・CO混合ガス中に含まれるガス状のタール分を吸着する。
なお、本発明のタール除去に用いる炭素質物質8の形状は、粉状、粒状、ペレット状、板状、又はハニカム形状等にしても良いし、他の物質の担体に保持させても当然良い。
炭素質物質8のタール除去特性が低下するときは、水蒸気処理や加熱処理等の従来の活性化法を用いることができる。
そして、同じくバイオマスガス化工程Aから運ばれてきた水蒸気が炭素質物質表面に吸着したタール分中の炭素(C)を攻撃することで、主に先述した式(2)の化学反応が生じ、新たにH及びCOが生成されるのである。
The carbonaceous material 8 adsorbs the gaseous tar content contained in the H 2 · CO mixed gas that has been carried from the biomass gasification step A by the carrier gas.
In addition, the shape of the carbonaceous material 8 used for tar removal of the present invention may be powder, granular, pellet, plate, honeycomb, or the like, or may be held on a carrier of another material. .
When the tar removal characteristic of the carbonaceous material 8 is deteriorated, a conventional activation method such as steam treatment or heat treatment can be used.
And the water vapor carried from the biomass gasification step A attacks the carbon (C) in the tar content adsorbed on the surface of the carbonaceous material, thereby causing the chemical reaction of the above-described formula (2), H 2 and CO are newly generated.

その際、炭素質物質8を含むタール除去工程Bの炉内を283〜973Kの温度範囲に加熱しておき、タール分をこの温度範囲で炭素質物質8に吸着させれば、効率良くタールを除去できる。
因みに、上記のバイオマスガス化工程Aで生成されたHやCOは、このタール除去工程Bではほとんど反応に関与することなく、炭素質物質8の空隙を素通りする。
At that time, if the inside of the furnace of the tar removal step B including the carbonaceous material 8 is heated to a temperature range of 283 to 973 K and the tar content is adsorbed to the carbonaceous material 8 within this temperature range, the tar is efficiently obtained. Can be removed.
Incidentally, the H 2 and CO produced in the biomass gasification step A pass through the voids of the carbonaceous material 8 with little involvement in the reaction in the tar removal step B.

このように、バイオマスガス化工程Aでバイオマスを完全にガス化して、HやCO等のみならずタール分、すなわち、比較的高次の炭素鎖を骨格とする高分子有機化合物を含む固形・液状物をも気化した状態にして、いわば分子ごとにバラバラの状態にする。
そして、それを炭素質物質8で吸着して水蒸気と反応させるため、タール分中の炭素が水蒸気の攻撃を受け易くなり、効率良くタールを除去することができるのである。
In this way, biomass is completely gasified in the biomass gasification step A, so that not only H 2 and CO etc. but also a tar content, that is, a solid containing a high molecular organic compound having a relatively high-order carbon chain as a skeleton The liquid material is also vaporized, so to speak, it is in a state of being separated for each molecule.
And since it adsorb | sucks with the carbonaceous substance 8 and reacts with water vapor | steam, the carbon in a tar part becomes easy to receive the attack of water vapor | steam, and tar can be removed efficiently.

そのため、本発明によれば、従来の技術のように天然ガス等を新たに添加する必要はなく、バイオマスから発生した副産物でありいわば不要なものであったタール分を、更に改質して有効に活用することができるのである。
また、このようにタール分をHやCO等に改質することで、タール分を減らすことができ、種々の装置に付着して目詰まり等を起こすという問題を解消にもつながる。
上述したようにして、タール除去工程Bを経てきた混合ガスは、水冷器9に流入する。
Therefore, according to the present invention, it is not necessary to newly add natural gas or the like as in the prior art, and the tar content that is a by-product generated from biomass, which is unnecessary, is effectively improved by further reforming. It can be used for.
In addition, by modifying the tar content to H 2 , CO, or the like in this way, the tar content can be reduced, and the problem of clogging due to adhesion to various devices will also be solved.
As described above, the mixed gas that has passed through the tar removal step B flows into the water cooler 9.

水冷器9により、H・CO混合ガスを冷却すると同時に、混合ガス中に多少残留するタール分等を液化してガラス瓶の壁面等に付着させて除去する。
このようにしてタール分等を除去されたH・CO混合ガスの組成を分析すると、HやCOの他、キャリアガスであるNやCO、CHが検出されるが、より高次の炭化水素や有機化合物は検出されなかった。
The H 2 / CO mixed gas is cooled by the water cooler 9, and at the same time, tar remaining in the mixed gas is liquefied and adhered to the wall surface of the glass bottle and removed.
When the composition of the H 2 · CO mixed gas from which tar content and the like are removed in this way is detected, N 2 , CO 2 , and CH 4 as carrier gases in addition to H 2 and CO are detected. The following hydrocarbons and organic compounds were not detected.

なお、NやCO、CHは、例えば後程ジメチルエーテルを合成する場合でもその反応には何ら関与せず影響を与えるものでないし、炭素質物質8を劣化・失活させるものでもないので、H・CO混合ガス中に含まれていても何ら問題はない。
水冷器9を経た混合ガスは、体積計10で体積を計測され、貯蔵タンク11で貯蔵される。
この貯蔵タンク11は、例えば後工程でジメチルエーテルを合成する場合に、バイオマスガス化工程AにおけるH・CO混合ガスの生成速度がジメチルエーテルの合成速度(すなわちH・CO混合ガスの消費速度)より大き過ぎる場合等にH・CO混合ガスを一旦貯蔵するバッファーの役割をするものである。
N 2 , CO 2 , and CH 4 , for example, later synthesize dimethyl ether do not affect the reaction at all and do not affect the carbonaceous material 8, and do not deteriorate or deactivate the carbonaceous material 8. There is no problem even if it is contained in the H 2 · CO mixed gas.
The mixed gas that has passed through the water cooler 9 is measured in volume by a volume meter 10 and stored in a storage tank 11.
In the storage tank 11, for example, when dimethyl ether is synthesized in a later step, the production rate of the H 2 · CO mixed gas in the biomass gasification step A is higher than the synthesis rate of dimethyl ether (that is, the consumption rate of the H 2 · CO mixed gas). When it is too large, it serves as a buffer for temporarily storing the H 2 · CO mixed gas.

〔バイオマスから生成され混合ガス中に含まれるタール除去方法の説明(第2実施形態)〕
図3は、バイオマスから熱化学的に液化して、液体燃料を製造する方法を示すフローチャートである。
図4は、バイオマスから熱化学的にガス化して、生成された混合ガスにより液体燃料を合成(液体燃料合成工程)する方法において、本発明のバイオマスから生成される混合ガス中に含まれるタールの除去方法を分かり易く説明するための模式図である。
[Description of Tar Removal Method Generated from Biomass and Included in Mixed Gas (Second Embodiment)]
FIG. 3 is a flowchart showing a method for producing liquid fuel by thermochemical liquefaction from biomass.
FIG. 4 shows a method for synthesizing a liquid fuel by thermochemical gasification from biomass and using the produced mixed gas (liquid fuel synthesizing step), and the tar contained in the mixed gas produced from the biomass of the present invention. It is a schematic diagram for demonstrating a removal method intelligibly.

図3に示すように、この第2実施形態ではバイオマスガス化工程Aとタール除去工程Bと液体燃料合成工程Cとを有し、ジメチルエーテルが生成される。
ここで、バイオマスガス化工程A及びタール除去工程Bは図1で示した工程と同様であるので、その説明を省略する。
As shown in FIG. 3, the second embodiment includes a biomass gasification step A, a tar removal step B, and a liquid fuel synthesis step C, and dimethyl ether is generated.
Here, the biomass gasification step A and the tar removal step B are the same as the steps shown in FIG.

そして、図4に示すようにタール除去工程Bを経た混合ガスは、ブースター12により加圧され、液体燃料合成工程Cを実行する反応炉13に送られる。
反応炉13は、バイオマスガス化工程Aのガス化炉2と同様に、石英管3を電気炉4で取り囲んだ構成をしており、その内部に1mm大のジメチルエーテル合成触媒14が詰められている。
ジメチルエーテル合成触媒14としては、例えば、Cu/ZnO触媒やCu/Cr/ZnO触媒等をγ−アルミナ又はゼオライトと混合したものなどが好ましくは用いられる。
Then, as shown in FIG. 4, the mixed gas that has undergone the tar removal step B is pressurized by the booster 12 and sent to the reaction furnace 13 that executes the liquid fuel synthesis step C.
Similar to the gasification furnace 2 in the biomass gasification step A, the reaction furnace 13 has a configuration in which the quartz tube 3 is surrounded by an electric furnace 4, and a dimethyl ether synthesis catalyst 14 having a size of 1 mm is packed inside the reaction furnace 13. .
As the dimethyl ether synthesis catalyst 14, for example, a Cu / ZnO catalyst, a Cu / Cr 2 O 3 / ZnO catalyst or the like mixed with γ-alumina or zeolite is preferably used.

・CO混合ガスは、1〜10MPaに加圧され、423〜673Kの温度範囲で反応させれば、ジメチルエーテルの反応効率の観点から好ましい。
このような条件下で、ジメチルエーテル合成触媒14上で先述した式(5)の化学反応が有効に進行し、H・CO混合ガス中のHとCOとが効率良くジメチルエーテルに合成されるのである。
合成されたジメチルエーテルは常温で気体であるが、H・CO混合ガス中のNやCO、CH(或いは残存するHやCO)と比較して沸点が248.7Kと高いため、冷却して容易に分離することができる。
It is preferable from the viewpoint of the reaction efficiency of dimethyl ether if the H 2 · CO mixed gas is pressurized to 1 to 10 MPa and reacted in a temperature range of 423 to 673 K.
Under these conditions, the chemical reaction of equation (5) previously described on dimethylether synthesis catalyst 14 proceeds effectively, since H 2 and CO in the H 2 · CO mixed gas is synthesized efficiently dimethyl ether is there.
Synthesized dimethyl ether is a gas at normal temperature, but its boiling point is as high as 248.7K compared to N 2 , CO 2 , CH 4 (or remaining H 2 or CO) in the H 2 · CO mixed gas, It can be easily separated by cooling.

また、タール除去後の精製された混合ガスによるメタノール、ジメチルエーテル等の液体燃料合成工程では、メタノール、ジメチルエーテル等の合成触媒を用いて423〜773Kの温度範囲で液体燃料が合成させると、バイオマスから液体燃料製造するシステムの熱効率の著しい向上が期待される。   Further, in a liquid fuel synthesizing process of methanol, dimethyl ether or the like by the refined mixed gas after tar removal, when liquid fuel is synthesized in a temperature range of 423 to 773 K using a synthesis catalyst such as methanol or dimethyl ether, the liquid is converted from biomass. A significant improvement in the thermal efficiency of the fuel production system is expected.

上述した第1及び第2実施形態では、バイオマスのガス化により生成される混合ガス中に含まれるタール分を効果的に除去するタール除去工程を有するバイオマスのガス化法により、種々の装置に付着して目詰まり等を起こすという問題を解消することができる。
また、バイオマスからガス化された有効な混合ガス成分を無駄にすることなくガス燃料に、又は液体燃料製造に使用することができて、バイオマスのみならず有機廃棄物の有効利用、バイオマスガス化-ガス燃料製造装置や、バイオマスガス化-液体燃料合成の一体化システムの機能性や製造コストの観点からも好ましい。
In 1st and 2nd embodiment mentioned above, it adheres to various apparatuses by the gasification method of biomass which has the tar removal process which removes the tar content contained in the mixed gas produced | generated by gasification of biomass effectively. Thus, the problem of clogging and the like can be solved.
In addition, effective mixed gas components gasified from biomass can be used for gas fuel or liquid fuel production without wasting, and effective use of not only biomass but also organic waste, biomass gasification- It is also preferable from the viewpoint of functionality and manufacturing cost of a gas fuel production apparatus and an integrated system of biomass gasification and liquid fuel synthesis.

以上、本発明を説明してきたが、本発明は実施形態にのみ限定されるものではなく、その本質を逸脱しない範囲で、他の種々の更なる変形例が可能であることは言うまでもない。
例えば、図2及び図4に示した実験装置は、本発明のバイオマスのガス化及びガス燃料の製造や、液体燃料の製造方法を説明するために示したものであるが、本発明を実施するものである限り、原理的に同じであれば他の形態のものを採用することは当然可能である。
The present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the embodiments, and it is needless to say that various other modifications can be made without departing from the essence of the present invention.
For example, the experimental apparatus shown in FIGS. 2 and 4 is shown to explain the biomass gasification and gas fuel production and liquid fuel production method of the present invention. As long as they are the same, it is possible to adopt other forms as long as they are the same in principle.

実際、本発明で用いるタール除去法は、有機系物質を含んだ物質を熱化学的に分解あるいは必要に応じて酸素、空気、若しくは水蒸気を含むガス化剤を用いてガス化するガス化炉、ガス化溶融炉、熱分解炉、乾留炉、炭化炉、ガス化改質炉、さらに焼却炉、及びボイラー等の燃焼機器等の装置において処理するときに生成ガス中に含まれるタールを除去するのにも使用することができる。
また、実用化の段階では、タールの除去方法或いは装置の形状としては、大規模化やそれに伴う形態の変更等が必要である。
タール除去装置の形式としては、固定層、移動層、流動層、円筒ドラム形、噴流床、気流輸送あるいはそれらの組み合わせ等様々な形式が考えられるが、特にこれらに限定されるものではない。
In fact, the tar removal method used in the present invention is a gasification furnace in which a substance containing an organic substance is decomposed thermochemically or gasified using a gasifying agent containing oxygen, air, or steam as required. Removes tar contained in product gas when processing in gasification melting furnace, pyrolysis furnace, carbonization furnace, carbonization furnace, gasification reforming furnace, incinerator, and equipment such as boilers and other combustion equipment Can also be used.
Further, at the stage of practical use, the tar removal method or the shape of the apparatus needs to be scaled up and the form changed accordingly.
Various forms such as a fixed bed, a moving bed, a fluidized bed, a cylindrical drum, a spouted bed, an air current transport, or a combination thereof can be considered as a form of the tar removing device, but it is not particularly limited thereto.

図2及び図4に示した常圧流通式ダウンドラフトガス化炉を有するバイオマスのガス化部とタール除去部からなる石英製のガス化装置を用いて、種々の炭素質物質を用いタール除去部のタール除去特性を各温度で評価した。
原料バイオマスは、スクリューフィーダにより供給され、ガス化剤として空気を用いた。
ガス化装置は電気炉によって外部から加熱された。
石英反応管の長さは730mm、内径21mmであった。
Tar removal section using various carbonaceous materials using a gasification unit made of quartz comprising a biomass gasification section and a tar removal section having the atmospheric pressure downdraft gasification furnace shown in FIGS. The tar removal characteristics were evaluated at each temperature.
The raw material biomass was supplied by a screw feeder, and air was used as a gasifying agent.
The gasifier was heated from the outside by an electric furnace.
The length of the quartz reaction tube was 730 mm and the inner diameter was 21 mm.

タール除去部(除去部温度473〜773K)に厚さ20mmの炭素質物質を設置して、一定容積の炭素質物質でタール除去特性を評価した。
また、ガス化装置からのガスは水冷、及び253Kで冷却された後、湿式ガスメーター(W−NK−0.5;Shinagawa)を通過してガス捕集バックに捕集して分析された。
バイオマスとしては、378Kで24時間乾燥したマカンバ(250−500um)を用いた。
キャリアガスはNガスを用いた。
A carbonaceous material having a thickness of 20 mm was installed in the tar removal part (removal part temperature 473 to 773 K), and the tar removal characteristics were evaluated with a certain volume of carbonaceous material.
The gas from the gasifier was cooled with water and 253K, and then passed through a wet gas meter (W-NK-0.5; Shinagawa) and collected in a gas collection bag and analyzed.
As the biomass, macamba (250-500 um) dried at 378 K for 24 hours was used.
N 2 gas was used as the carrier gas.

バイオマスガス化工程においては、炭素基準の原料速度:約5.0×10−3C−mol・min−1、空気比( 〔O〕/〔C〕) :0.3になるような条件で、バイオマスと空気を供給して、大気圧下、1173Kで60分ガス化運転を行った。
バイオマスのガス化で生じる生成ガスはガスクロマトグラフTCD(GC−8A;Shimazu,モレキュラシーブ5A,ポラパックQ)、FID(GC353B;GL Science,Squalane)を用いて解析した。
炭素基準でのガス化率は79.5C-mol%であった。
In the biomass gasification step, carbon-based raw material speed: about 5.0 × 10 −3 C-mol · min −1 , air ratio ([O 2 ] / [C]): 0.3 Then, biomass and air were supplied, and a gasification operation was performed at 1173 K for 60 minutes under atmospheric pressure.
The gas produced by the gasification of biomass was analyzed using a gas chromatograph TCD (GC-8A; Shimazu, Molecular Sieve 5A, Polapack Q) and FID (GC353B; GL Science, Squalane).
The gasification rate based on carbon was 79.5 C-mol%.

タールはガス以外の物質と定義した。
反応前後における炭素質物質層の重量を測定し、増加分を除去したタール量とした。
タール除去率はタール量に対する除去したタール量の比と定義した。
Tar was defined as a substance other than gas.
The weight of the carbonaceous material layer before and after the reaction was measured and used as the tar amount from which the increment was removed.
Tar removal rate was defined as the ratio of the amount of tar removed to the amount of tar.

以下実施例について述べる。
なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。
〔実施例1〕
図2及び図4に示したバイオマスガス化装置において、炭素質物質として比表面積1150m/g、平均細孔径0.61nmの活性炭AC−1(1〜2mm)を用いて、タール除去部温度673Kでタールの除去特性を評価した。
Examples will be described below.
Needless to say, the present invention is not limited to these examples.
[Example 1]
In the biomass gasifier shown in FIGS. 2 and 4, the tar removal temperature 673K is obtained by using activated carbon AC-1 (1-2 mm) having a specific surface area of 1150 m 2 / g and an average pore diameter of 0.61 nm as the carbonaceous material. The tar removal characteristics were evaluated.

〔実施例2〕
実施例1と同様にして、炭素質物質として比表面積490m/g、平均細孔径0.97nmの活性炭AC−2(1〜2mm)を用いて、タール除去部温度673Kでタールの除去特性を評価した。
[Example 2]
In the same manner as in Example 1, activated carbon AC-2 (1 to 2 mm) having a specific surface area of 490 m 2 / g and an average pore diameter of 0.97 nm was used as the carbonaceous material, and the tar removal characteristics were obtained at a tar removal part temperature of 673K. evaluated.

〔実施例3〕
実施例1と同様にして、炭素質物質として比表面積1120m/g、平均細孔径1.7nmの活性炭AC−3(1〜2mm)を用いて、タール除去部温度673Kでタールの除去特性を評価した。
Example 3
In the same manner as in Example 1, using a activated carbon AC-3 (1-2 mm) having a specific surface area of 1120 m 2 / g and an average pore diameter of 1.7 nm as the carbonaceous material, the tar removal characteristics at a tar removal temperature of 673K evaluated.

〔実施例4〕
炭素質物質として実施例3と同様の比表面積1120m/g、平均細孔径1.7nmの活性炭AC−3(1〜2mm)を用いて、実施例1と同様にして、タール除去部温度973Kでタールの除去特性を評価した。
Example 4
Using the same specific surface area 1120 m 2 / g as in Example 3 and activated carbon AC-3 (1 to 2 mm) having an average pore diameter of 1.7 nm as the carbonaceous material, the tar removal part temperature of 973 K is the same as in Example 1. The tar removal characteristics were evaluated.

〔実施例5〕
炭素質物質として実施例3と同様の比表面積1120m/g、平均細孔径1.7nmの活性炭AC−3(1〜2mm)を用いて、実施例1と同様にして、タール除去部温度573Kでタールの除去特性を評価した。
Example 5
Using the same specific surface area 1120 m 2 / g as in Example 3 and activated carbon AC-3 (1 to 2 mm) having an average pore diameter of 1.7 nm as the carbonaceous material, the tar removal part temperature 573 K is the same as in Example 1. The tar removal characteristics were evaluated.

〔実施例6〕
炭素質物質として実施例3と同様の比表面積1120m/g、平均細孔径1.7nmの活性炭AC−3(1〜2mm)を用いて、実施例1と同様にして、タール除去部温度473Kでタールの除去特性を評価した。
Example 6
Using the same specific surface area 1120 m 2 / g as that of Example 3 and activated carbon AC-3 (1 to 2 mm) having an average pore diameter of 1.7 nm as the carbonaceous material, the tar removal part temperature 473K is the same as in Example 1. The tar removal characteristics were evaluated.

〔実施例7〕
実施例1と同様にして、炭素質物質として比表面積250m/g、平均細孔径1.7nmの活性炭AC−3(1〜2mm)を用いて、タール除去部温度283Kでタールの除去特性を評価した。
Example 7
In the same manner as in Example 1, activated carbon AC-3 (1 to 2 mm) having a specific surface area of 250 m 2 / g and an average pore diameter of 1.7 nm was used as the carbonaceous material, and the tar removal characteristics were obtained at a tar removal part temperature of 283K. evaluated.

〔実施例8〕
炭素質物質とし水蒸気により1073Kでガス賦活処理をした比表面積250m/g、平均細孔径0.4nmの木炭(1〜2mm)を用いて、実施例1と同様にして、タール除去部温度673Kでタールの除去特性を評価した。
Example 8
Tar removal part temperature 673K in the same manner as in Example 1 using charcoal (1 to 2 mm) with a specific surface area of 250 m 2 / g and an average pore diameter of 0.4 nm, which is a carbonaceous material and gas-activated with water vapor at 1073 K. The tar removal characteristics were evaluated.

〔比較例1〕
タールを除去するために、炭素質物質の代わりに非炭素物質である比表面積10m/g、平均細孔径0.5nmのアルミナボール(1〜2mm)を用いて、実施例1と同様にして、タール除去部温度673Kでタールの除去特性を評価した。
[Comparative Example 1]
In order to remove tar, alumina balls (1 to 2 mm) having a specific surface area of 10 m 2 / g and an average pore diameter of 0.5 nm, which are non-carbon substances, are used in the same manner as in Example 1 instead of carbonaceous substances. The tar removal characteristics were evaluated at a tar removal temperature of 673K.

〔結果〕
各実施例では、タール除去部を通過により、バイオマスのガス化で生成されたガス成分の低減は見られなかった。
生成したタールのタール除去部での除去率は、以下の通りであった。
実施例1・・・ 32.4%
実施例2・・・ 15.0%
実施例3・・・ 52.6%
実施例4・・・ 15.0%
実施例5・・・100.0%
実施例6・・・ 89.6%
実施例7・・・ 20.0%
実施例8・・・ 10.6%
比較例 ・・・ 5.6%
なお、図5に炭素質物質によるタール除去条件及び評価を比較してまとめて示した。
〔result〕
In each Example, the reduction | decrease of the gas component produced | generated by gasification of biomass was not seen by passing a tar removal part.
The removal rate of the generated tar at the tar removal portion was as follows.
Example 1 32.4%
Example 2 ... 15.0%
Example 3 52.6%
Example 4 ... 15.0%
Example 5: 100.0%
Example 6: 89.6%
Example 7 20.0%
Example 8 ... 10.6%
Comparative example 5.6%
In addition, in FIG. 5, the tar removal conditions and evaluation by a carbonaceous substance were compared and shown collectively.

〔評価〕
実施例の結果から、本発明に用いた活性炭は、283〜973Kの温度範囲においてもタール除去に効果があることを示している。
また、実施例1、実施例2、実施例3の比較から、同じ容積であれば、活性炭のタール除去特性を高めるには、比表面積が大きく、平均細孔径が大きい程タール除去特性が高いことを明確に示している。
[Evaluation]
From the result of an Example, it has shown that the activated carbon used for this invention is effective in tar removal also in the temperature range of 283-973K.
In addition, from the comparison of Example 1, Example 2, and Example 3, if the same volume is used, the tar removal characteristics of the activated carbon are increased, the larger the specific surface area, the larger the average pore diameter, the higher the tar removal characteristics. Is clearly shown.

また、実施例3、実施例4、実施例5、及び実施例6及び実施例7の比較から、同じ活性炭であれば、573Kで最大のタール除去特性を示す。
また比表面積が大きく、平均細孔径が大きい活性炭を用いれば、973Kにおいても充分高いタール除去特性が得られることが示されるが、アルミナボールを用いた場合は、673Kでは効果的なタール除去特性は得られないことを明確に示している。
Moreover, from the comparison of Example 3, Example 4, Example 5, and Example 6 and Example 7, if the same activated carbon is used, the maximum tar removal characteristic is exhibited at 573K.
Also, it is shown that if activated carbon having a large specific surface area and a large average pore diameter is used, a sufficiently high tar removal characteristic can be obtained even at 973K. However, when alumina balls are used, an effective tar removal characteristic at 673K is It clearly shows that it cannot be obtained.

本発明の有機系物質のガス化法、すなわち、含有機系物質のガス化の際に同時に生成するタールを除去する工程を有する含有機系物質のガス化法に関するものであるが、その原理を生かせる限り、他の分野、例えば、廃棄物処理分野等に適用可能であり、その利用分野は広範囲に及ぶものである。   The present invention relates to a gasification method of an organic material, that is, a gasification method of a contained material having a step of removing tar generated simultaneously with the gasification of the contained material. As long as it can be utilized, it can be applied to other fields, for example, the field of waste treatment, etc., and its field of use is wide-ranging.

図1は、バイオマスから熱化学的にガス化して、ガス燃料を製造する方法を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing a method of producing gas fuel by thermochemical gasification from biomass. 図2は、本発明のバイオマスから生成される混合ガス中に含まれるタールの除去方法を分かり易く説明ずるための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for easily explaining the method for removing tar contained in the mixed gas produced from the biomass of the present invention. 図3は、バイオマスから熱化学的に液化して、液体燃料を製造する方法を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a method for producing liquid fuel by thermochemical liquefaction from biomass. 図4は、バイオマスから熱化学的にガスして、生成された混合ガスにより液体燃料を合成(液体燃料合成工程)する方法において、本発明のバイオマスから生成される混合ガス中に含まれるタールの除去方法を分かり易く説明するための模式図である。FIG. 4 shows a method for synthesizing a liquid fuel by a thermochemical gas from biomass and synthesizing a liquid fuel (liquid fuel synthesizing step) from the biomass. It is a schematic diagram for demonstrating a removal method clearly. 図5は、炭素質物質によるタール除去条件及び評価をまとめて示した比較図である。FIG. 5 is a comparative view collectively showing the tar removal conditions and evaluation by the carbonaceous material.

符号の説明Explanation of symbols

A…バイオマスガス化工程
B…タール除去工程
C…液体燃料合成工程
1…供給手段
2…ガス化炉
3…石英管
4…電気炉
5…目皿
6…セラミックボール
7…熱電対
8…炭素質物質
9…水冷器
10…体積計
11…貯蔵タンク
12…ブースター
13…反応炉
14…ジメチルエーテル合成触媒
A ... Biomass gasification process B ... Tar removal process C ... Liquid fuel synthesis process 1 ... Supply means 2 ... Gasification furnace 3 ... Quartz tube 4 ... Electric furnace 5 ... Glass plate 6 ... Ceramic ball 7 ... Thermocouple 8 ... Carbonaceous Substance 9 ... Water cooler 10 ... Volume meter 11 ... Storage tank 12 ... Booster 13 ... Reactor 14 ... Dimethyl ether synthesis catalyst

Claims (3)

有機系物質を含んだ物質を熱化学的に分解して水素及び一酸化炭素にガス化する方法であって、
ガス化して生成した水素及び一酸化炭素の混合ガス中に含まれるタールを、炭素質物質を用いて除去するためのタール除去工程を有し、
前記炭素質物質の温度が423〜773Kであることを特徴とする含有機系物質のガス化法。
A method of thermochemically decomposing a substance containing an organic substance to gasify it into hydrogen and carbon monoxide,
A tar removal step for removing tar contained in a gas mixture of hydrogen and carbon monoxide generated by gasification using a carbonaceous material;
A gasification method for an inclusion type material, wherein the temperature of the carbonaceous material is 423 to 773K.
前記タール除去工程で用いられる炭素質物質の比表面積が250m/g以上で、且つ平均細孔径が0.1nm以上であることを特徴とする請求項1記載の含有機系物質のガス化法。 2. The gasification method for an inclusion-based material according to claim 1, wherein the carbonaceous material used in the tar removal step has a specific surface area of 250 m 2 / g or more and an average pore diameter of 0.1 nm or more. . 前記タール除去工程で用いられる炭素質物質は活性炭であることを特徴とする請求項1記載の含有機系物質のガス化法。   2. The gasification method for an inclusion-based material according to claim 1, wherein the carbonaceous material used in the tar removal step is activated carbon.
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