JP7249116B2 - 非晶質シリカの製造方法及び非晶質シリカの製造装置 - Google Patents
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Description
図1には、本発明による非晶質シリカの製造方法の一態様が示されている。農家で生産された籾米がライスセンターに出荷され、あるいはカントリーエレベータに貯蔵され、籾摺りされた後の大量の籾殻がBTL(Biomass To Liquid)プラントに原料として搬入される。BTLプラントにはガス化炉とFT合成反応器が設けられ、ガス化炉で籾殻が分解された合成ガスがFT合成反応器(「FT合成炉」ともいう。)に供給されてFT合成されることによりバイオ燃料(軽油やジェット燃料など)の液体燃料が生成される。
当該BTLプラント100は、バイオマスから液体燃料の原料となる合成ガスを生成するガス化炉10と、生成された合成ガスから灰分等の固形物、硫化水素ガスや塩化水素ガス、アンモニア等を除去するサイクロン、スクラバー、活性炭吸着塔などを備えたガス精製装置20と、ガス精製装置20を経て精製された合成ガスから燃料を合成するFT合成反応器30を備えている。
C+H2O → CO+H2
CO+H2O → CO2+H2
ケイ酸植物由来のバイオマスを原料とする非晶質シリカの製造方法は、バイオマスをガス化炉で熱分解処理するガス化ステップと、ガス化ステップで生じたバイオマス残渣を焼成炉で焼成処理する焼成ステップと、を含む。ガス化ステップによってケイ酸植物由来のバイオマスが水素と一酸化炭素に熱分解されて燃料として回収され、残ったバイオマス残渣が焼成処理されることによってバイオマス残渣に残存していた炭素成分などの不純物が除去され、純度の高いシリカが得られる。
当該非晶質シリカの製造装置は、ケイ酸植物を含むバイオマスを熱分解処理してガス化するガス化炉と、ガス化炉から排出された熱分解ガスとバイオマス残渣の混合物からバイオマス残渣を分離する分離機構、例えば遠心分離機サイクロンフィルターなどと、分離機構で分離されたバイオマス残渣を破砕する破砕機と、破砕されたバイオマス残渣を焼成して非晶質シリカを得る焼成炉とを備えている。焼成炉として電気焼成炉やガス焼成炉などを適宜用いることができる。
化粧品原料としてシリカに求められる品質は、非晶質であること、粒径が10μm程度であること、シリカ純度が97%以上であること、の三点となる。シリカ純度が97%以上であれば、白色を呈し有害物質を含まないと評価できる。
基本条件(ガス化炉の上部温度が950℃)でガス化処理したバイオマス残渣の灰については、昇温速度、燃焼温度、燃焼時間を変えても白色化しなかった。
また、シリカ以外の成分として、カリウム(K)、ナトリウム(Na)、カルシウム(Ca)、鉄(Fe)、リン(P)などが微量に含まれていた。
20:ガス精製装置
30:FT合成反応器
100:BTLプラント
R1:第1領域
R2:第2領域
Claims (8)
- ケイ酸植物由来のバイオマスを原料とする非晶質シリカの製造方法であって、
前記バイオマスを水蒸気及び酸素の供給下で生じる水性ガス反応を含む熱分解処理によりガス化するガス化ステップと、
前記ガス化ステップで生じたバイオマス残渣を焼成処理する焼成ステップと、
を含み、
前記ガス化ステップは、非晶質シリカが結晶化する相転移温度域より低い温度域でガス化するステップである非晶質シリカの製造方法。 - 前記ガス化ステップは、前記バイオマス残渣の滞留時間が所定時間以下になるように調整される請求項1記載の非晶質シリカの製造方法。
- 前記ガス化ステップで得られたガスから燃料を生成する燃料生成ステップを備えている請求項1または2記載の非晶質シリカの製造方法。
- 前記焼成ステップの実行前に、前記ガス化ステップで生じたバイオマス残渣を粉砕処理する粉砕ステップを備えている請求項1から3の何れかに記載の非晶質シリカの製造方法。
- 前記焼成ステップは、前記バイオマス残渣を炭素の燃焼温度域で所定時間焼成する第1焼成ステップと、前記第1焼成ステップの後に非晶質シリカが結晶化する相転移温度域より低い温度域で所定時間焼成する第2焼成ステップとを含む請求項1から4の何れかに記載の非晶質シリカの製造方法。
- 請求項1から5の何れかに記載の非晶質シリカの製造方法に用いられる非晶質シリカの製造装置であって、
ケイ酸植物を含むバイオマスを水蒸気及び酸素の供給下で生じる水性ガス反応を含む熱分解処理により非晶質シリカが結晶化する相転移温度域より低い温度域でガス化するガス化炉と、
前記ガス化炉から排出された熱分解ガスとバイオマス残渣の混合物からバイオマス残渣を分離する分離機構と、
前記分離機構で分離されたバイオマス残渣を焼成して非晶質シリカを得る焼成炉と、
を備えている非晶質シリカの製造装置。 - 前記分離機構で分離されたバイオマス残渣を破砕する破砕機をさらに備えている請求項6記載の非晶質シリカの製造装置。
- 前記ガス化炉の後段には、前記ガス化炉で生成され前記分離機構で前記バイオマス残渣が分離された熱分解ガスから燃料を生成する反応装置を備えている請求項6または7記載の非晶質シリカの製造装置。
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