JPH04332570A - 有機物の熱分解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、有機物の部分酸化によ
る熱分解（焼却を含む）方法に関し、特に液状有機物の
処理及び熱可塑性プラスチックスなど加熱によって液状
となる有機物の熱分解および低公害焼却方法にも適用で
きる熱分解方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】有機物の部分酸化（部分燃焼）による熱
分解あるいは焼却処理の方法は、従来、有機物およびガ
ス化剤（酸素および水蒸気）あるいは空気を個別に高温
の熱分解炉内に供給し、それらを熱分解炉内で接触反応
させる方式がとられている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】従来方法の欠点は有機
物の焼却処理においてですら、煤などのばいじんの発生
量が多いことである。その発生抑制のため通常採用され
る燃焼空気過剰率の増加及び焼却温度を高くするような
手段を講じてもばいじん発生を完全に抑制することは困
難であり、また、このような手段を講じることによって
公害源である窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を増長するこ
とはよく知られていることである。 【０００４】焼却処理においてですら発生するばいじん
は、一種の不完全燃焼である部分酸化方法による熱分解
操作においては、その発生量が増加し、このばいじんの
発生対策が大きな技術課題であり、除塵設備の大型化の
みならず捕集ばいじんの処理・処分に多大の労力が払わ
れていることも周知である。 【０００５】また、各種燃焼設備から発生する煤等のば
いじんから猛毒として名高いポリ塩化ジベンゾダイオキ
シンやポリ塩化ジベンゾフランなどのダイオキシン類が
検出されていること、またこのばいじんを空気中で加熱
すると３００℃付近でダイオキシン類が異常に増えるこ
とが判って依頼、煤などの未燃カーボンは公害源として
恐れられており、その発生防止技術の確立は緊急課題で
ある。特に熱分解系内に塩素分が存在する場合は、煤等
の未燃カーボンを絶対に発生させない配慮が必要である
。 【０００６】本発明者等の実験研究の結果から推察する
と有機物の燃焼あるいは熱分解時の未燃カーボンの発生
機構は次の通りである。すなわち、有機物の着火温度以
上の温度雰囲気においては、有機物の燃焼範囲下限値以
上の酸素濃度の所では燃焼が起こり、その燃焼部分の温
度が急速に高温になる。この高温の燃焼滞域においては
有機物の熱分解が急速に進行し、水素や一酸化炭素を含
む熱分解生成物が生成すると予想される。また、この熱
分解生成物のうち燃焼範囲の酸素濃度の下限値が低く、
かつ燃焼の容易な成分（水素など）が先に酸素を消費す
ると予想され、熱分解で生成する炭素の活性遊離基（フ
リーラジカル）を消費する酸素などの反応物質が不足し
、炭素のフリーラジカル同志が結合しあって煤などの未
燃カーボンを生成すると予想される。すなわち燃焼・熱
分解反応速度と反応物質の拡散速度とのアンバランスで
煤等の未燃カーボンが生成すると考えられる。 【０００７】従来の方法の如く、高温の熱分解炉内に熱
分解対象の有機物と酸素含有ガスを別々に導入した場合
、両者は均一に混合する前に出会いがしらで燃焼反応を
起こし、極部的に前記状況が発生すると予想される。 【０００８】また、反応滞域に塩素が共存した場合、塩
素が煤に取り込まれて、ダイオキシン類の前駆体物質が
生成すると考えられる。 【０００９】本発明は上記技術水準に鑑み、有機物の熱
分解（あるいは焼却）時に、諸悪の根元である煤などの
未燃カーボンの発生が防止できる有機物の熱分解方法を
提供しようとするものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明は上記推論の結果
から、未燃カーボンの発生防止のためには燃焼などの急
激な反応を熱分解炉の一滞域で集中して発生させないこ
と、また反応開始前に反応関与剤が均一に混合されてい
ることが重要であるとの知見を得、この知見に基づいて
本発明を完成するに至った。 【００１１】本発明は熱分解炉の底部に有機物の液相部
を設け、該液相部に水蒸気と酸素あるいは酸素含有ガス
の混合ガスを吹込んでその混合ガス中に有機物の蒸気を
包含させて熱分解滞域内に導入することを特徴とする有
機物の熱分解方法である。 【００１２】 【作用】有機物の液相中に、水蒸気と酸素あるいは酸素
含有ガスの混合ガス（以下、ガス化剤という）を吹き込
むと、該ガス化剤流中には有機物の蒸気が液相内で含有
され、その含有容積比率は略、有機物の飽和蒸気圧を熱
分解炉内圧で除した値となる。 【００１３】ガス化剤と有機物の蒸気は混合された状態
で、有機物の液相部を流出し、熱分解あるいは燃焼滞域
内に導入されるため、混合ガス流全域で熱分解等の反応
が起こり、従来方法の如き極部燃焼反応が発生しない。 また、水蒸気は急激な燃焼反応の抑制効果があるばかり
でなく、熱分解過程での遊離炭素の生成を抑制する効果
もあり、本発明の方法によれば有機物の熱分解あるいは
焼却操作における煤等の未燃カーボンの発生が防止でき
る。 【００１４】 【実施例】以下、本発明の一実施態様を図１によって説
明する。図１は実験に使用した設備の系統図を示し、図
１中、１は熱分解炉、２は熱分解炉の底部に設けた有機
物の液相部、３は熱分解炉１の出口ガス冷却器を示す。 また、４は有機物の液相部２へのガス化剤吹込み用の導
管、５は熱分解炉１への有機物供給用導管、６は熱分解
炉１の酸素あるいは酸素含有ガス（以下、酸化ガスとい
う）の補給用導管、７は熱分解ガスの抜出し用導管、８
はスラッジ等を抜出すための導管である。 【００１５】熱分解炉１への有機物の供給は導管５から
分解炉１中の有機物の液面が略一定になるように投入す
る。 【００１６】導管４から吹込まれるガス化剤中の水蒸気
量は導管５から供給される有機物中の全炭素量に対し、
該有機物と水蒸気の全水素量のモル比（Ｈ２／Ｃ比）が
１以上になるように投入し、希望とする熱分解ガス組成
および熱分解炉１内温度によって調節する。ガス化剤中
の酸化ガス流量は分解炉１に供給される有機物を蒸発さ
せるに足る量供給される。 【００１７】また、導管６から供給する酸化ガス流量は
希望とする熱分解ガス組成および熱分解炉１内温度によ
って調節される。 【００１８】熱分解炉１底部の有機物液相部２の温度の
調節手段としては、実験では導管４から供給するガス化
剤温度によって調節したが、工業的実施においては間接
加熱、冷却等の公知の手段を併用することも可能である
。 【００１９】熱分解ガスは冷却器３で１００〜２００℃
に冷却された後、ガス精製装置（図示なし）で清浄化さ
れる。なお、冷却器３のかわりに廃熱回収ボイラをおき
熱回収することもできる。導管８はスラッジ等の抜き出
し用として使用される。 【００２０】実験に使用した有機物は、本発明の効果が
確認できるよう熱安定性が高く、かつ熱分解操作時にダ
イオキシン類を生成しやすいＰＣＢを約２重量％含有す
るトランス油（以下、供試材という）を使用した。供試
材の組成分析結果は炭素８４．９４重量％、水素１４．
０３重量％、塩素１．０３重量％であり、燃焼時に煤等
の未燃カーボンを発生しやすい組成である。 【００２１】熱分解ガスの試料採取は冷却器３出口の導
管７から文献１〔廃棄物学会誌、Ｖｏｌ．１、Ｎｏ．１
、Ｐ２０（１９９０）〕に紹介されている方法で行うと
ともに、ダイオキシン類の分析もこの文献に準じて行っ
た。また、ＰＣＢの分析は文献２〔大阪市立環境科学研
究所報告調査研究年報、Ｎｏ．５０（１９８７）Ｐ１１
（１９８８）〕に準じて行い、その他の分析はＪＩＳに
基づいて行った。実験に使用した熱分解炉１の総内容積
は、６４．５リットルでそのうち熱分解炉１底部の有機
物液だめ用として２０リットルを供した。 【００２２】（例１）焼却実験 燃焼焼却操作における煤等の未燃カーボンの発生状況、
ＰＣＢの分解状況、ダイオキシン類の生成状況、ＮＯｘ
の発生状況を主体に調査した。熱分解炉１底部に予め供
試材２０リットルを仕込んだ後、熱分解炉１の導管６取
付け部に併設されたプロパンガスバーナ（図示なし）で
分解炉１内を約１０００℃に予熱した後、導管４からの
ガス化剤を徐々に吹込んでいく。その間有機物は分解炉
１底部の有機物液面が一定になるよう補給していき、こ
の補給有機物量が所定値になるようガス化剤供給量を調
節する。 【００２３】また、分解炉１内温度が所定値になるよう
、導管６からの酸化ガス吹込み量を調節する。なお、ガ
ス化剤および導管６から供給される酸化ガスは、ばいじ
ん発生量を正確に評価するためフィルターで予め除じん
したものを使用した。 【００２４】分解炉１出口ガスの分析用試料採取は分解
炉１の運転が定常になった時点から実施した。実験結果
を表１に示す。 【表１】 【００２５】実験結果から明らかなように、熱分解炉１
出口ガス中のＰＣＢおよびダイオキシン類は検出限界以
下で、ばいじん濃度を測定誤差範囲内である。またＮＯ
ｘ濃度も極めて小さい値である。 【００２６】（例２）還元ガスの製造実験供試材の供給
量を例１と同じにし、ガス化剤に水蒸気と酸素（純度：
９９容量％以上）を使用して還元ガスの製造実験を例１
と同様の手順で行った。 【００２７】熱分解炉１の定常運転時の実験結果を表２
に示す。 【表２】 　　　　　　【００２８】この実験結果においても、Ｐ
ＣＢ、ダイオキシン類、ばいじんなどはほとんど検出さ
れておらず、かつ燃料ガスあるいは化学原料用合成ガス
として使用できる還元ガスが得られている。 【００２９】ＰＣＢは熱分解が最も困難で、かつ熱分解
操作時に煤などが生成しやすい物質として知られている
が、かかる物質でも還元雰囲気で完全分解できることを
実験結果は示しており、本発明の効果は理解できよう。 【００３０】なお、実施例では液状有機物の熱分解例を
示したが、熱可塑性プラスチックなど、加熱によって液
状となる有機物にも、本発明の方法が適用できることは
、同業者なら容易に理解できよう。 【００３１】 【発明の効果】本発明によれば、有機物、特に液状有機
物を有害物質を発生させることなく熱分解させることが
できるばかりでなく、化学原料として有益な還元ガスも
同時に生成させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機物の熱分解方法の一実施例の説明
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱分解炉の底部に有機物の液相部を設
   け、該液相部に水蒸気と酸素あるいは酸素含有ガスの混
   合ガスを吹込んでその混合ガス中に有機物の蒸気を包含
   させて熱分解滞域内に導入することを特徴とする有機物
   の熱分解方法。