JPH0471958B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は固形廃棄物分解ガスの精製法に関し、
詳しくは熱分解ガス中のタール、ダスト等をガー
ドベツドで捕捉した後、シフト反応器にて熱分解
ガス中の一酸化炭素を転化、減少せしめることに
より都市ガス等に好適なガスを効率よく製造する
固形廃棄物分解ガスの精製法に関する。 都市ゴミ等の固形廃棄物の処理方法として現在
行なわれている方法の一つとしては、主として焼
却処理と埋立処分である。埋立処分量は埋立地が
不足してきているため、徐々に少なくなつてきて
おり、焼却処理量はその分増加してきている。焼
却処理では最近エネルギーの有効利用のため、余
熱が積極的に利用されている。しかし、焼却法で
の熱利用は、余熱が蒸気または温水の形態でしか
とれないため、その利用法には自ら制約がある。 しかも焼却処理方法は、環境衛生、処理施設付
近の住民の諸要求や処理する廃棄物の高カロリー
等の諸問題が生じてきている。さらに、最近のエ
ネルギーの有効利用の観点から、焼却処理に代つ
てこれら廃棄物を熱分解処理し、燃料として利用
する考えが広まつている。 現在、固形廃棄物を燃料として利用できる技術
としては、 ：廃棄物を破砕し不燃物を分離し可燃物の濃度
を高め固体燃料として使う方法、 ：低温で熱分解してタールを収率よく回収し液
体燃料として使う方法、 ：高温で熱分解してガス化しガス燃料として使
う方法、および ：有機分をメタン醗酵させてガス燃料として使
う方法、 がある。しかしながら、廃棄物を燃料として評価
した場合、 ：不純物や水分の含有率が高く、カロリーの低
い場合もある、 ：燃焼すると有害ガスを発生する原因となる窒
素、塩素、硫黄が含まれている、 ：形状が不定形であり、種々雑多な物質で構成
されている、 などの理由により燃料としては低質燃料である。
しかし、廃棄物をガス化または液化して燃料化し
た場合には、精製することによりカロリーも高く
なり、取扱いやすくなり、クリーンな燃料になる
ため高質燃料化することができる。廃棄物より生
成する液体燃料、即ちタールは固形物が生成する
ため、燃料としては取扱いにくい。このため550
℃以上の高温で熱分解してガス化し、ガス燃料を
回収する方法が多く開発されている。固形廃棄物
の熱分解生成ガスは洗浄するだけで簡単に精製す
ることができるし、利用範囲も広く、またエネル
ギー利用効率も高い。従つて、固形廃棄物を550
℃以上の高温で熱分解して、生成したガスを精製
すれば、そのままでも燃料ガスとしての有効利用
を図れるが、さらに高度処理すれば、廃棄物の持
つているエネルギーを例えば都市ガスとして適し
たものにすることができる。 一般に固形廃棄物の熱分解生成ガスは、主とし
て水素、一酸化炭素、炭酸ガス、メタン、C₂以
上の炭化水素よりなり、この他不活性ガス及び少
量の塩素化合物、硫黄化合物、アンモニアなどの
不純物を含有するガスである。 以上のような固形廃棄物の熱分解生成ガスをそ
のまま都市ガスとするには、以下のような欠点が
ある。 ：有害成分（一酸化炭素、硫黄化合物、塩素化
合物）が多い、 ：オレフイン、ジエン類、アセチレンなどが多
く、コーキング即ちガス導管、ガスバーナそ
の他の部分にガム状物質を生成する恐れがあ
り、加熱するとコーキングの心配がある、 ：発熱量が低く、燃焼速度が速い、 等である。 熱分解ガスから都市ガスを得る工程において、
従来の水蒸気改質工程では原料中の硫黄化合物が
触媒毒となるため、これを除去するために水添脱
硫を行なうのが一般的であるが、しかし従来どお
りの水添精製法を導入する場合、熱分解生成ガス
中には一酸化炭素、炭酸ガスが共存しており、メ
タン化反応を併発して反応熱により著しく温度が
上昇し、水添脱硫工程に悪影響を及ぼすという不
都合が生じる。特に一酸化炭素の存在は脱塩素工
程においても反応阻害となる。 また、熱分解ガスを高温リフオーミングした
後、所望により一酸化炭素転化を行ない、さらに
脱硫、脱塩素をする方法も提案されているが、ガ
ス組成が大幅に変り、カロリー低下となり、しか
も装置が高価であるという欠点がある。 さらに、特開昭57−165021号公報においては、
分解ガスをニツケル−モリブデン系触媒、コバル
ト−モリブデン系触媒などと接触反応させ、一酸
化炭素を水素および炭酸ガスに転化する際の前処
理として、熱分解ガスをパラジウム触媒と接触さ
せガス中の塩素化合物を除去することが提案され
ているが、この方法ではゴミ熱分解実ガスを用い
たのではなく、クリーンな模擬ガスを用いている
ものと推測され、もし実ガスを用いると400℃以
下に冷却するとタール、ミスト等が触媒に付着し
てしまい、とても安定した活性を維持できないこ
とを本発明者らは経験している。 本発明は、これら固形廃棄物から高品質の燃焼
ガスを精製する際の問題点を克服すべくなされた
もので、特に熱分解ガス中の一酸化炭素含有量を
減少させ、都市ガス等に好適なガスを効率よく製
造する固形廃棄物分解ガスの精製法を提供するこ
とを目的とする。 本発明者らは、上記目的に沿つて鋭意研究の結
果、熱分解ガスを一定温度に冷却した後、セラミ
ツクボールやシフト触媒が充填されているガード
ベツドにより熱分解ガス中のタールやダスト等を
除去し、次いで耐硫黄性触媒を有するシフト反応
器にて一酸化炭素を水素に転化し、熱分解ガス中
の一酸化炭素を大幅に減少させることにより、後
工程において硫黄、塩素、オレフイン等の不純物
が充分に除去され、好適な都市ガスが得られ、し
かもこの方法が工業的にも有効に実用化すること
ができることを知見し本発明に到達した。 すなわち本発明は、固形廃棄物を熱分解して得
られるガスを都市ガス化するにあたり、熱分解ガ
スを200〜400℃に冷却した後、ガードベツドを経
てシフト反応器に導入することを特徴とする固形
廃棄物分解ガスの精製法にある。 このように、シフト反応器にて一酸化炭素が転
化され、精製された熱分解ガスは、脱硫、脱塩
素、水添、水蒸気改質、増熱、希釈等の処理を適
宜行なつて都市ガスとして利用される。 以下、本発明を第１図に基いて具体的に説明す
る。第１図は本発明の精製法の一例を示すフロー
シートである。 処理場に集められた都市ごみあるいは木質系廃
棄物（繊維くず、木くず、バカス等）等の固形廃
棄物１は熱分解炉２に供給され、熱分解される。 熱分解炉２の形式については、固形廃棄物を直
接分解炉に供給せずに、一度破砕工程を通して粒
径を小さくすると同時に粒径をある程度そろえる
必要がある。熱分解炉に流動層炉を使用する場合
には、固形廃棄物は必ず破砕する必要がある。熱
分解生成ガス中に窒素ガスが多量に混入している
場合には、製品のガス発熱量が低くなるので、熱
分解生成ガス中の窒素ガス濃度はできるだけ低い
方が好ましい。このため熱分解方式は自ら決ま
り、本発明実施のために使用できる熱分解方式と
しては、低発熱量の固形廃棄物では、 ：分解炉と分解熱を供給する燃焼炉の分かれて
いる２塔式流動層方式（特許第871982号）、 ：酸素を用いた部分燃焼方式、 が考えられる。 高発熱量の固形廃棄物では上記の方法の他に空
気を用いた部分燃焼方式が考えられる。熱分解
は、550℃以上で行なわれる。 次に、熱分解ガスはライン３上のクーラー等の
冷却手段４で200〜400℃に冷却される。なお、分
解ガス中に、一酸化炭素を転化するのに充分なス
チームが共存しない場合には、冷却手段４として
水を注入して一酸化炭素転化用のスチームとして
して使用することも可能である。 冷却された熱分解ガスは、次にセラミツクボー
ルまたはシフト触媒が充填されているガードベツ
ド５に導かれタールやダスト等が捕捉される。熱
分解ガス温度が400℃以下になるとシフト反応器
６においてタール等が生成し、シフト反応器６の
触媒の活性を低下させるため一酸化炭素転化を著
しく阻害する。このため本発明においてはガード
ベツド５でタール等を除去することが必要とな
る。このガードベツド５は少なくとも２塔以上の
切替え式とすることが好ましく、タール等除去能
が低下し休止したガードベツド５は熱分解ガスの
流れとは逆のライン７よりスチームおよび／また
はエアーが供給され、ガードベツド５に捕捉され
たタールやダスト等を脱着または燃焼させ除去す
る。このタール等を除去した有害なガスはライン
８を経て熱分解炉２で処理される。タール等を除
去され再生されたガードベツド５は次の切替え稼
動に備えられる。なお、ガードベツド５にシフト
触媒を充填した場合には、スチームまたはエアー
の送入によりシフト触媒から硫黄が脱離すること
もあるので、運転中のライン７から硫化水素ガス
を流し、触媒を硫化すれば単なるガードベツドで
はなくシフト触媒として働かせることもできる。 ガードベツド５にてタールやダストを除去され
た熱分解ガスはライン９を経てシフト反応器６に
導入され、一酸化炭素転化される。シフト反応器
６の触媒層にはニツケル−モリブデン系触媒、コ
バルト−モリブデン系触媒等の耐硫黄性触媒が充
填されている。本発明においては一酸化炭素の転
化率を考慮すると特にこの触媒層はニツケル−モ
リブデン触媒が充填されていることが望ましい。
このシフト反応器６における一酸化炭素転化にお
いては、熱分解ガス中のスチームが通常利用され
るが、熱分解ガス中に一酸化炭素転化に充分なス
チームがない場合には外部よりスチームを供給す
るが、この外部より供給するスチームとして、前
記した熱分解ガスを冷却するために用いられた水
を利用してスチームとして用いてもよい。 このように、シフト反応器６にて一酸化炭素が
転化され、精製された熱分解ガスは、クーラー等
の冷却手段１０で冷却して水蒸気を除去した後、
後工程である脱硫、脱塩素、水添、水蒸気改質、
増熱、希釈等の処理を適宜行なつて都市ガスとし
て利用される。 以上のごとき本発明は以下のごとき効果を奏す
る。 ：熱分解ガス中の水蒸気を有効に利用して熱分
解ガス中の一酸化炭素を水素に転化すること
ができる。 ：後工程である水添工程で次の利点が生ずる。 ａ 熱分解ガス中の一酸化炭素による反応阻害
か少なくなる。 ｂ 熱分解ガス中の水素が水添反応に対し不十
分である場合も、一酸化炭素が水素に転化
されるために、水素を十分に供給すること
ができる。 ：一酸化炭素濃度が高く、反応熱の除去が必要
な場合には、複数のガード・ベツドのうち適
宜にシフト触媒を充填したものを使用し、シ
フト反応器と合せて２段反応塔とし、中間で
冷却すれば一酸化炭素濃度を大幅に減少させ
ることができる。 ：ガードベツドが切替え式の場合には、休止中
にガードベツドの活性が再生されるため継続
運転が可能となる。 ：ガードベツドでタール、ダスト等が除去され
るのでシフト反応器の触媒層の活性を長く維
持することができる。 以下、実施例、比較例および参考例に基づき本
発明を具体的に説明する。 比較例 １ 固形廃棄物を砂流動層炉にて700〜750℃で分解
して第１表の組成のガスを得た。このガスを350
℃まで冷却し、耐硫黄性シフト触媒（コバルト−
モリブデン系触媒）を充填したシフト反応器に
SV＝2000 １／HRで挿入して一酸化炭素を転化
して冷却後、凝縮水を除去して第２表の組成のガ
スを得た。反応時間の経過につれ、活性の低下と
触媒層の圧損が認められたので、150Hrs後に反
応を中止し、触媒層を点検すると触媒上にタール
状物質が付着していた。

【表】

【表】 実施例 １ 比較例１のシフト反応器にガスを供給する前に
セラミツクボールを充填したガードベツドに熱分
解ガスを通した後、比較例１と同様に反応を行な
つた。この結果、得られたガスの組成を第３表に
示した。この時、反応時間は150Hrsに達しても、
シフト反応器の触媒層の圧損は生じなかつた。反
応を中止し、ガードベツドおよびシフト反応器の
触媒層を点検するとセラミツクボールにタール状
の物質が付着しているのが認められたが、シフト
反応器の触媒層には付着は見られなかつた。

【表】 比較例 ２ 比較例１と同様に反応を行ない、触媒層の圧損
劣化が認められたので150Hrsで反応を中止した
後、触媒層に空気、水蒸気を送入し触媒層の再生
を行なつた後、再び熱分解ガスを送入したが活性
が低く、第４表に示す組成のガスが得られた。得
られたガスの組成を第４表に示した。しかしなが
ら、反応時間の経過とともに活性の向上がみら
れ、5Hrs後には第４表にに示す組成のガスが得
られた。

【表】 実施例 ２ シフト触媒として耐硫黄性のニツケル−モリブ
デン系触媒を用いた以外は実施例１と同様に実験
を行なつた。反応から５時間後および150時間後
のガス組成を第５表に示した。

【表】 参考例 １ 実施例２で得られたガスを60℃まで冷却して水
蒸気を除き、このガスを油洗浄し酸化鉄層で脱硫
した。次いで、２倍量のリサイクルガスと混合し
てからパラジウム触媒を充填した第１水添反応器
に120℃、10気圧、SV＝1000 １／HRで供給し、
出口ガスをさらに加熱して330℃、10気圧、SV＝
1000 １／HRでニツケル−モリブデン触媒を充
填した第２水添反応器に供給した。得られたガス
をアルカリ洗浄して塩化水素を除去し、次いで酸
化鉄で脱硫した。このガスの一部はリサイクルガ
スとした。最終的に脱硫後の生成ガスの組成を第
６表に示した。

【表】 以上の実施例、比較例および参考例から、熱分
解ガスを冷却した後、セラミツクボールやシフト
触媒が充填されているガードベツドを通過せし
め、さらに耐硫黄性触媒層、特にニツケル−モリ
ブデン系触媒層を有するシフト反応器にて一酸化
炭素を水素に転化する本発明の精製法により、一
酸化炭素が大幅に減少できることが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフローシー
ト。 １……固形廃棄物、２……熱分解炉、４，１０
……冷却手段、５……ガードベツド、６……シフ
ト反応器、３，７，８，９……ライン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固形廃棄物を熱分解して得られるガスを都市
   ガス化するにあたり、熱分解ガスを200〜400℃に
   冷却した後、ガードベツドを経てシフト反応器に
   導入することを特徴とする固形廃棄物分解ガスの
   精製法。 ２ 前記ガードベツドが２塔切替え式である特許
   請求の範囲第１項記載の固形廃棄物分解ガスの精
   製法。 ３ 前記ガードベツドにセラミツクボールまたは
   シフト触媒が充填されている特許請求の範囲第１
   項または第２項記載の固形廃棄物分解ガスの精製
   法。 ４ 前記シフト反応器のシフト触媒が耐硫黄性触
   媒である特許請求の範囲第１項記載の固形廃棄物
   分解ガスの精製法。 ５ 前記耐硫黄性触媒がニツケル・モリブデン系
   触媒である特許請求の範囲第４項記載の固形廃棄
   物分解ガスの精製法。