JPH07138580A - 有機物のガス化方法 - Google Patents

有機物のガス化方法

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JPH07138580A
JPH07138580A JP29034993A JP29034993A JPH07138580A JP H07138580 A JPH07138580 A JP H07138580A JP 29034993 A JP29034993 A JP 29034993A JP 29034993 A JP29034993 A JP 29034993A JP H07138580 A JPH07138580 A JP H07138580A
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JP
Japan
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gasification
gas
oxygen
organic matter
reaction
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Application number
JP29034993A
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English (en)
Inventor
Yoshiyuki Takeuchi
竹内  善幸
Tadaaki Tamura
忠昭 田村
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機物を部分酸化により燃焼またはガス化し
て有効利用しうるガスを取得する方法に関する。 【構成】 有機物を空気または酸素及び水蒸気で部分酸
化により燃焼またはガス化する方法において、供給する
水蒸気と有機物中の炭素とのモル比H2 O/Cが1〜1
0となるように調整し、さらに燃焼またはガス化温度が
700〜900℃になるように運転して有機物をガス化
する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は有機物を部分酸化により
燃焼またはガス化して有効利用しうるガスを取得する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】有機物として、木材、農作物(砂糖き
び、とうもろこしなど)、一般植物(藻、雑草など)な
どが従来からガス化されている。さらに、最近では有機
物を主体とする廃棄物として、産業廃棄物としてのプラ
スチック類、故紙、廃棄自動車中のプラスチック類を破
砕したいわゆるシュレッダーダスト、熱硬化性樹脂を主
体とするFRP船の廃棄物などのガス化技術が開発され
ている。これらの有機物のガス化法としては、一般に空
気や酸素を使用する1段式の移動層型または流動層型の
熱分解炉や燃焼炉が使用され、廃熱を回収することを主
体に実施されていた。また最近では、プラスチック類を
含む廃棄物について、1段式熱分解炉で熱分解して油分
を回収する方法の技術開発も行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の方法に
ついては各々次のような問題点がある。 (1)熱分解 (a)プラスチック類:複数の素材が混在しているた
め、熱分解温度が約300〜800℃の広範囲になり運
転が困難であり、未分解炭素によるススの発生及び装置
壁面へのコーキング発生が問題となっている。さらに、
これらの未分解炭素の混入により熱分解油の品質が悪い
ため、低品質の燃料油としてしか使用できない。 (b)木材、農作物、一般植物(藻、雑草など)など約
40〜60%の残留炭素が発生し、熱分解ガスはCO2
が多いので発熱量が低く燃料ガスとして使用できない。 (c)シュレッダーダスト:前記プラスチック類と同様
な問題がある。 (2)空気による燃焼 (a)燃焼排ガスの組成はN2 、CO2 が主成分であ
り、ガスの発熱量が非常に低いので燃料として使用でき
ない。 (b)不完全燃焼によりスス、NOxが副生し、さらに
ダイオキシン類発生などの二次公害が問題となってい
る。 (c)特にプラスチック類の場合には、燃焼により約
1,200℃以上の高温になるために燃焼炉の壁面を損
傷しやすい。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は有機物をガス化
する際に未反応炭素の残存や、不完全燃焼によるススの
生成を防止して、高品質のガスを生成し、さらに高効率
でエネルギを回収して有効利用するためには以下の手段
により、従来の課題を解決する。 (1)酸化剤として、空気または酸素を使用する。 (2)酸化反応と水性ガス化反応を併起させる。 (3)供給する水蒸気と、有機物中の炭素とのモル比H
2 O/Cが1〜10となるように運転する。
【0005】
【作用】
(1)部分酸化 従来は、酸化剤として燃焼に必要な理論酸素量以上の過
剰な空気(または酸素)を使用している。この場合、空
気中の酸素が有機物と反応して燃焼(酸化)する際に、
酸素の燃焼速度が非常に速く有機物の表面がまず燃焼し
て酸素が消費される。その後、有機物表面への酸素の拡
散による補給は燃焼より拡散が遅いために酸素補給が追
いつかなくなり、その結果有機物の表面は窒素が残存
し、部分的に酸素欠乏状態が発生する。一方、酸素の燃
焼により有機物の表面は高温状態になるが、酸素欠乏の
ために燃焼反応は起こらず、炭素物質の縮合反応のみが
加速され、その結果、ススが発生することになる。この
ススは燃焼ガス中にClが存在すると、これと反応して
有害物質であるダイオキシン類副生の原因になる。ま
た、酸素欠乏状態によりNOxが発生する。そこで、空
気(または酸素)の供給量を抑制し、700〜900℃
を保持するために必要な酸素量のみを供給し、いわゆる
部分酸化反応により反応温度を一定に保持することによ
り、上記課題を解決できる。
【0006】(2)酸化反応と水性ガス化反応を併起さ
せる。酸化反応は発熱反応であるが、水性ガス化反応は
吸熱反応であるため、両者を併起させて穏やかな反応を
進行させることにより、酸化反応の暴走による上記
(1)のスス発生や、NOx発生を防止できる。 酸化反応 C + O2 → CO2 水性ガス化反応 C + H2 O → CO + H2
【0007】(3)供給する水蒸気と有機物中のCとの
モル比を調整する。部分酸化反応は発熱反応であり、水
性ガス化反応は吸熱反応である。従って、添加するH2
O量の増加により吸熱量が増加し、酸化反応で発生する
熱より大きくなると温度が低下する。ガス化温度として
は、以下の理由により適正な範囲が存在する。 (a)700℃以下では未反応物質がタールとして副製
する。 (b)900℃以上では急激な温度上昇による炭素質の
重・縮合反応や燃焼に必要な酸素の拡散遅れによるスス
が副製する。そこで、任意の適正なガス化温度(700
〜900℃)を維持するためには適正なH2 O/Cの範
囲が存在する。
【0008】この適正なH2 O/Cの値は有機物の種類
により相違する。例えば、ポリエチレンやポリプロピレ
ンのような酸素を含有しない有機物に対して、ポリウレ
タンやバイオ、紙のような酸素を多量に含有する有機物
の方が多量のH2 O量が必要である。また、FRPのよ
うに多量の灰分(無機質成分)を含有する場合には少量
のH2 O量でよい(表1.参照)。H2 O/Cの適正な
範囲は平衡計算では1〜5が好ましい(有機物により相
違する)が、ガス化炉形状(流動層、噴流層、キルン、
移動層など)による吹き抜けなどのH2 O利用率を考慮
して一般的にはH2 O/C=1〜10(モル比)の範囲
が使用される。また、有機物中のCを完全燃焼させてC
2 にせずに下記の反応でCOを製造する場合や、製
造ガス中のH2 の燃焼反応を抑制するためにはO2
を抑制するため、H2 O添加量も少量でよい。 C + 0.5O2 → CO H2 + 0.5O2 → H2 O この場合にはH2 O/C=1〜5(モル比)の範囲が好
ましい。
【0009】
【表1】
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例をあげ本発明の効果を
明らかにする。 (実施例1)以下の仕様の装置を使用してガス化を行っ
た。このとき、生成ガス中には未反応炭素は含まれなか
った。 (1)ガス化炉 噴流層型 内径 100×1,500H(mm) (2)ガス化運転条件 730℃、1atm (3)運転結果 (a)原 料:ポリエチレン=100g/h (b)H2 O/C=1.3(モル比) (c)O2 供給量 O2 /C=0.4(モル比) (d)製造ガス ガス量=378(Nl/h) ガス組成(vol%):H2 =41、CO=26、CO
2 =26、CH4 =7 (e)ガス化率:100%
【0011】(実施例2)実施例1と同じ装置を使用
し、以下のガス化を行った。このとき、生成ガス中には
未反応炭素は含まれなかった。 (1)ガス化炉 噴流層型 内径 100×1,500H(mm) (2)ガス化運転条件 760℃、1atm (3)運転結果 (a)原 料:FRP(表1参照)=100g/h (b)H2 O/C=1.0(モル比) (c)O2 供給量 O2 /C=0.3 (d)製造ガス ガス量=158(Nl/h) ガス組成(vol%):H2 =41、CO=31、CO
2 =26、CH4 =2 (e)ガス化率:100%
【0012】(比較例1)実施例1と同じ装置を使用
し、以下のガス化を行った。このとき、ガス化炉の温度
が700℃以上に保持できず、タール分の副生が多かっ
た。 (1)ガス化炉 噴流層型 内径 100×1,500H(mm) (2)ガス化運転条件 530℃、1atm (3)運転結果 (a)原 料:FRP(表1参照)=100g/h (b)H2 O/C=8.0(モル比) (c)O2 供給量 O2 /C=0.3 (d)製造ガス ガス量=101(Nl/h) ガス組成(vol%):H2 =27、CO=28、CO
2 =31、CH4 =11 (e)ガス化率:64%
【0013】(実施例3)キルン型ガス化炉を使用し、
以下のガス化を行った。タール分の副生は認められなか
った。 (1)ガス化炉 キルン型 内径 200×1,500H(mm) (2)ガス化運転条件 780℃、1atm (3)運転結果 (a)原 料:FRP(表1参照)=100g/h (b)H2 O/C=8.0(モル比) (c)O2 供給量 O2 /C=0.5 (d)製造ガス ガス量=161(Nl/h) ガス組成(vol%):H2 =47、CO=29、CO
2 =23、CH4 =0.5 (e)ガス化率:100%
【0014】(比較例2)キルン型ガス化炉を使用し、
以下のガス化を行った。多量のタール分の副生が認めら
れた。 (1)ガス化炉 キルン型 内径 200×1,500H(mm) (2)ガス化運転条件 560℃、1atm (3)運転結果 (a)原 料:FRP(表1参照)=100g/h (b)H2 O/C=12.0(モル比) (c)O2 供給量 O2 /C=0.5 (d)製造ガス ガス量=90(Nl/h) ガス組成(vol%):H2 =25、CO=27、CO
2 =33、CH4 =11 (e)ガス化率:56%
【0015】(実施例4)キルン型ガス化炉を使用し、
以下のガス化を行った。高品質のガスは得られなかった
が、未反応炭素の残存や、不完全燃焼によるススの生成
はなかった。 (1)ガス化炉 キルン型 内径 200×1,500H(mm) (2)ガス化運転条件 790℃、1atm (3)運転結果 (a)原 料:FRP(表1参照)=100g/h (b)H2 O/C=3.5(モル比) (c)空気供給量 空気量=291(Nl/h) O2 /C=0.75(モル比) O2 =61.2(Nl/h) (d)製造ガス ガス量=387(Nl/h) ガス組成(vol%):H2 =0.2、CO=3.8、
CO2 =7.7、CH4 =0.0、O2 =12.8、N
2 =75.7 (e)ガス化率:100%
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、有機物のガス化に際し
未反応炭素の残存や、不完全燃焼によるススの生成が防
止され、高品質のガスの採取または高エネルギ回収ので
きるガスの回収が可能な有機物のガス化方法を提供する
ことができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機物を空気または酸素及び水蒸気で部
    分酸化により燃焼またはガス化する方法において、供給
    する水蒸気と有機物中の炭素とのモル比H2O/Cが1
    〜10となるように調整し、さらに燃焼またはガス化温
    度が700〜900℃になるように運転することを特徴
    とする有機物のガス化方法。
JP29034993A 1993-10-19 1993-11-19 有機物のガス化方法 Pending JPH07138580A (ja)

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JP29034993A JPH07138580A (ja) 1993-11-19 1993-11-19 有機物のガス化方法
EP19940116402 EP0648829B1 (en) 1993-10-19 1994-10-18 Process for the gasification of organic materials
DE1994612559 DE69412559T2 (de) 1993-10-19 1994-10-18 Verfahren zur Vergasung von organischen Materien
US10/883,531 US20040237405A1 (en) 1993-10-19 2004-07-01 Process for the gasification of organic materials, processes for the gasification of glass fiber reinforced plastics, and apparatus

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009001826A (ja) * 2008-09-03 2009-01-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd バイオマスのガス化方法
US9187704B2 (en) 2001-07-31 2015-11-17 Hitoshi Inoue Method of biomass gasification

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Effective date: 19991221