JP5610561B2 - タール分解方法およびタール分解装置 - Google Patents
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Description
可燃性ガスのガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解方法であって、
前記触媒の前段に設けた分散層を介して酸化剤を供給することで、前記触媒の温度を当該触媒の反応温度範囲に制御することを特徴とする。
可燃性ガスのガス化ガス中に含まれるタール分を触媒によって分解するタール分解装置であって、
前記タール分解装置内部に設けられたタールを分解する金属系触媒層と、
前記金属系触媒層の温度を測定する触媒層温度測定手段と、
前記金属系触媒層の前段に設けられた分散層と、
前記酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、
前記触媒層温度測定手段で測定される触媒層の温度を当該触媒の反応温度範囲になるように、前記分散層を介して前記酸化剤供給手段から供給する酸化剤の流速を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
前記分散層の温度を測定する分散層温度測定手段を、さらに有し、
前記制御手段は、前記分散層温度測定手段で測定される分散層の温度および前記触媒層温度測定手段で測定される触媒層の温度に基いて、当該触媒の温度を当該触媒の反応温度範囲になるように、酸化剤の流速を制御することを特徴とする。
本実施形態1のタール分解設備2の特徴構成について以下に説明する。金属系触媒層を有する反応器21には、その金属系触媒の温度を測定する触媒温度測定器24が設置される。触媒温度測定器24の温度検出部位は、触媒の温度を検知する位置であれば特に制限されないが、例えば反応器21の外壁、反応器21の内壁部、反応器21の内部、または触媒層に近接する位置、触媒層壁面、触媒層内部、触媒に直接接触する位置等が例示される。また、触媒温度測定器24は、1個に限定されず、複数個設置してもよい。また、触媒温度測定器24は、ガス化ガスの入り口側の触媒層の上部に設置してもよく、中部あるいは下部に設置してもよいが、上部、中部、下部のそれぞれに複数個づつ設置することがより好ましい。複数の測定された温度データによって、触媒の温度状態、温度分布を的確に得ることができる。
(式1) Ni+1/2O2→NiO(発熱反応)・・・(1)
(式2) NiO+H2→Ni+H2O・・・(2)
(式3) NiO+CO→Ni+CO2・・・(3)
(式4) CmHn+mH2O→mCO+(m+n/2)H2(吸熱反応)・・・(4)
(式5) CmHn+mCO2→2mCO+n/2H2(吸熱反応)・・・(5)
(式6) H2+1/2O2→H2O(発熱反応)・・・(6)
(式7) CmHn+O2→mCO2+n/2H2O(発熱反応)・・・(7)
(式8) 2CO→CO2+C・・・(8)
(式9) CmHn→mC+n/2H2・・・(9)
木質系バイオマス燃料をガス化したガス化ガス2m3N/hを集塵後に、タール分解装置に導入した。触媒層上部(ガス流れの上流側)では圧縮空気をノズルから0.15m3N/hの供給量で添加した。そのときの(1)火炎の有無を目視(のぞき窓から目視)、(2)空気添加後のガス化ガスの温度(分散層内部のガス化ガスの温度)、触媒層の温度(熱伝対測定)、(3)煤の発生度合い(ガス化ガスのサンプリングによる確認)等の評価を行なった。条件として、空気の添加速度(流速)、分散層の有無、添加空気温度によるその影響について確認した。
ガス化ガスの温度:700℃(空気添加前段の上流側の温度)
空気温度:常温、350℃
空気の流速:0.5、1.5、5.0、10.0m/sec
分散層:セラミックボール層
(1)酸化剤供給手段23のノズル231を分散層の上流側に設置する場合に限定されず、ノズル231を分散層内部に設置することができ、あるいは分散層の上流側および分散層の内部の両方に設置することができる。
(2)上記実施形態において、ガス化設備としては、ガス化溶融炉や炭化・乾留設備などであってもよく、特に限定されない。
(3)本発明に適用できるガス化ガスとしては、各種有機系廃棄物の他、各種固形燃料、産業廃棄物などを燃焼して生成されたガス化ガスなどが挙げられる。
2 タール分解装置
21 反応器
22 分散器
23 酸化剤供給手段
231 ノズル
24 触媒温度測定器
25 分散層温度測定器
26 制御装置
3 ガス精製設備
4 ガス利用設備
Claims (7)
- 可燃性ガスのガス化ガス中に含まれるタール分を金属系触媒によって分解するタール分解方法であって、
前記触媒の前段に設けた分散層に対し酸化剤が均一に供給されるように、かつ酸化剤の流速を制御しながら酸化剤を分散層に対し供給することで、前記ガス化ガスと前記酸化剤が前記分散層によって混合されてガス化ガスの燃焼が抑制され、前記触媒の温度を当該触媒の反応温度範囲に制御することを特徴とするタール分解方法。 - 前記酸化剤によって前記触媒上で前記ガス化ガスを酸化し、前記触媒の温度を当該触媒の反応温度範囲に制御することを特徴とする請求項1に記載のタール分解方法。
- 前記酸化剤によって前記ガス化ガスを均一燃焼し、前記触媒の温度を当該触媒の反応温度範囲に制御することを特徴とする請求項1または2に記載のタール分解方法。
- 可燃性ガスのガス化ガス中に含まれるタール分を触媒によって分解するタール分解装置であって、
前記タール分解装置内部に設けられたタールを分解する金属系触媒層と、
前記金属系触媒層の温度を測定する触媒層温度測定手段と、
前記金属系触媒層の前段に設けられた分散層と、
前記分散層に対し酸化剤が均一に供給されるように、酸化剤を供給する酸化剤供給手段と、
前記ガス化ガスと前記酸化剤が前記分散層によって混合されてガス化ガスの燃焼が抑制されるように、前記触媒層温度測定手段で測定される触媒層の温度を当該触媒の反応温度範囲になるように、前記分散層に対し、前記酸化剤供給手段から供給する酸化剤の流速を制御する制御手段と、を有するタール分解装置。 - 前記分散層の温度を測定する分散層温度測定手段を、さらに有し、
前記制御手段は、前記分散層温度測定手段で測定される分散層の温度および前記触媒層温度測定手段で測定される触媒層の温度に基いて、当該触媒の温度を当該触媒の反応温度範囲になるように、酸化剤の流速を制御することを特徴とする請求項4に記載のタール分解装置。 - 前記酸化剤供給手段を分散層の上流側に配置することを特徴とする請求項4または5に記載のタール分解装置。
- 前記酸化剤供給手段を分散層内部に配置することを特徴とする請求項4から6のいずれか1項に記載のタール分解装置。
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