JPH07157775A - 有機物のガス化方法 - Google Patents

有機物のガス化方法

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JPH07157775A
JPH07157775A JP30521093A JP30521093A JPH07157775A JP H07157775 A JPH07157775 A JP H07157775A JP 30521093 A JP30521093 A JP 30521093A JP 30521093 A JP30521093 A JP 30521093A JP H07157775 A JPH07157775 A JP H07157775A
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JP
Japan
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gas
gasification
organic substance
gasifying
amount
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JP30521093A
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English (en)
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Yoshiyuki Takeuchi
竹内  善幸
Hirotoshi Horizoe
浩俊 堀添
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、CO2 は容易に高効率で分離でき
後工程のメタノール合成工程で使用するH2 あるいはC
Oのガス分圧を低下させる障害にはならないこと、過剰
2 による生成ガス中のH2 あるいはCOの燃焼を防止
できてH2 及びCOの濃度が高いガスを製造できるこ
と、更に過剰O2 あるいはH2 Oの製造コストを削減で
きることを主要な目的とする。 【構成】有機物から水蒸気及び酸素の存在下において、
2 ,CO濃度の高いガスを製造する有機物のガス化方
法において、ガス生成工程で分離したCO2 を酸素又は
水蒸気と混合してガス化炉に供給することを特徴とする
有機物のガス化方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、有機物を水蒸気及び
酸素の存在下で、H2 ,CO濃度が高いガスを製造し、
製造したガスを次工程でガスタービン燃料、あるいはメ
タノール製造用原料とするガス化方法において、ガス生
成工程で分離したCO2 を有効利用する有機物のガス化
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】有機物として、例えば木材、農作物(砂
糖きび、とうもろこし等)、一般植物(藻、雑草等)が
従来からガス化されている。更に、最近では有機物を主
体とする廃棄物としてのプラスチック類、FEP廃船、
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などのガス化技術が開発されてい
る。
【0003】従来のガス化方法としては、一般に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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術によれば、各々次のような問題点がある。 1.熱分解 ア)プラッスチック製: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。ま
た、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。更
に、塩化ビニルを含有する場合には、塩素が油中に含有
されるため、燃料として使用する場合に後処理が必要と
なる。 イ)木材、農作物、一般植物(藻、雑草等)類: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。 ウ)FRP廃船、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。
【0005】2.空気による燃焼 ア)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。 イ)不完全燃焼によりスス、NOx が副生し、さらにダ
イオキシン類発生等の二次公害が問題となっている。 ウ)特にプラスチックの場合には、燃焼により約120
0℃以上の高温になるために燃焼炉の壁面を損傷しやす
い。 エ)原料が混合物質の場合、熱エネルギとして回収する
場合には、原料供給量の変動の影響を大きく受ける。
【0006】以上の課題を解決するための手段として、
例えば以下に述べる方法が提案されている(特願平5−
43988号公報)。 1.酸化剤として、空気の代わりに酸素を使用する。
【0007】空気中の酸素が有機物として燃焼(酸化)
する際に、燃焼速度が非常に早く、有機物表面への酸素
の拡散による補給が追いつかなくなり部分的に酸素欠乏
状態が発生する。その結果、ススが発生してこれが更に
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
気の代わりに酸素を使用する事により、上記課題を解決
できる。
【0008】2.酸化反応と水性ガス化反応を併記させ
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、両者を併記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のススの
発生やNOx発生を防止できる。
【0009】酸化反応: C+O2 →CO2 …(1) H2 +0.5 O2 →H2 O …(2) 水性ガスとの反応: C+H2 O→CO+H2 …(3) 一方、メタノール合成反応は、次式で示される。
【0010】 2H2 +CO→CH3 OH …(4) 3H2 +CO2 →CH3 OH+H2 O …(5) 前記式(4)が主反応であり、式(5)は付随反応であ
る。従って、H2 ,CO及びCO2 以外のガスは、メタ
ノール合成にとって反応ガスの分圧を低下させるのみで
合成には寄与しない。以上の理由から、従来のガス化生
成ガスは、N2 ,炭化水素(CH4 ,C24 等)等を
多量に含有しているために、メタノール合成用ガスとし
て不適当である。
【0011】そこで、特願平5−43988号等の方法
により製造したガスはH2 及びCOガス濃度が高いの
で、メタノール製造効率が高い。ところで、ガス化炉の
構造によっては以下の課題がある。1.噴流層あるいは
流動層型のガス化炉の場合には、ガス化炉内のガス流速
を大きくする必要があり、このためには反応に必要なO
2 あるいはH2 O量以上のガス量を供給する必要があ
る。この対策として、必要量以上のO2 を供給すると有
効成分が完全燃焼して全部CO2 とH2 Oになり、有効
なH2 ,COを得られなくなる。また、H2 O量を増加
すると、H2 Oの加熱に必要な顕熱量が増加して熱効率
が低下する。O2 及びH2 O以外のガスでは前述のよう
にメタノール合成反応の障害となる。
【0012】2.キルン型ガス化炉の場合には、大半の
ガス化原料は装置下層部に存在するために上層部を流通
するガスの一部は反応に寄与せずにいわゆる吹抜け状態
になり、ガス利用率が低下する。従って、必要なガス量
以上の過剰ガスを供給する必要がある(図1参照)。な
お、図1において、符番11は有機物、符番12は吹抜けガ
スを示す。
【0013】この発明はこうした事情を考慮してなされ
たもので、ガス化に必要なO2 又はH2 Oに同一プロセ
ス内で生成するCO2 ガスを混合してガス化炉に供給す
ることにより、CO2 は容易に高効率で分離できるので
後工程のメタノール合成工程で使用するH2 あるいはC
Oのガス分圧を低下させる障害にはならず、過剰O2
よる生成ガス中のH2 あるいはCOの燃焼を防止できて
2 及びCOの濃度が高いガスを製造でき、更に過剰O
2 あるいはH2 Oの製造コストを削減できる有機物のガ
ス化方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明は、有機物から
水蒸気及び酸素の存在下において、H2 ,CO濃度の高
いガスを製造する有機物のガス化方法において、ガス生
成工程で分離したCO2 を酸素又は水蒸気と混合してガ
ス化炉に供給することを特徴とする有機物のガス化方法
である。
【0015】
【作用】ガス化工程で生成したガス中には、CO2 ガス
が混合されている。そこで、ガス化工程後のガス精製工
程で、生成ガス中のCO2 を分離する。CO2 分離方法
としては、化学吸収方法、吸着方法、膜分離方法等があ
るが、化学吸収方法が高効率で、低コストである。分離
したCO2 は、ガス化反応に必要な量のO2 又はH2
と混合する。混合するCO2 量は、噴流層あるいは流動
層型ガス化炉の場合には必要なガス空塔速度になるよう
に、またキルン型ガス化炉の場合には吹抜け状態を考慮
した過剰のガス量になるようにそれぞれ調整する。
【0016】O2 とCO2 の混合ガスは、ガス化炉にガ
ス化剤として供給される。この増量剤としてCO2 を使
用する本発明は、以下の特徴がある。 1.CO2 は、化学吸収方法、吸着方法、膜分離方法等
により容易に高効率で分離できる。従って、後工程のメ
タノール合成工程で使用するH2 あるいはCOのガス分
圧を低下させる障害にはならない。 2.反応に必要なO2 量を供給すればよいので、過剰O
2 による生成ガス中のH2 あるいはCOの燃焼を防止で
きるため、H2 及びCOの濃度が高いガスを製造でき
る。 3.過剰O2 あるいはH2 Oの製造コストを削減でき
る。
【0017】
【実施例】以下、この発明の実施例を比較例とともに図
を参照して説明する。 (比較例1)図3に示すフローで以下の使用の装置を使
用してガス化を行った。但し、図3において、符番31は
ガス化工程、符番32はガス精製工程、符番33はメタノー
ル合成工程を示す。 1.主要機器 ガス化炉 型式:噴流層型 第1段:内径100×700H(mm) 第2段:内径100×1000H(mm) 2.ガス化運転条件 第1段: 905℃、1atm 第2段:1000℃、1atm 3.運転結果 ア)原料:故紙=50(g/h) イ)H2 O供給量=120(g/h) ウ)O2 供給量=148(g/h) エ)製造ガス ガス量=61(N1/h) ガス組成(vol %):H2 O=7.3 、H2 =30.2、CO
=19.4、CO2 =34.5、CH4 =6.3 、C24 =2.0
、O2 =0.3 (40℃) オ)脱CO2 後のガス ガス量=40(N1/h) ガス組成(vol %):H2 O=11.1、H2 =46.1、CO
=29.6、CO2 =0.0 、CH4 =9.5 、C24 =3.0
、O2 =0.5 (40℃) (実施例1)比較例1と同じ装置を使用し、図2のフロ
ーによる方法でガス化を行った。但し、図2において、
符番21はガス化工程、符番22はガス精製工程、符番23は
メタノール合成工程を示す。
【0018】1.主要機器 ガス化炉 型式:噴流層型 第1段:内径100×700H(mm) 第2段:内径100×1000H(mm) 2.ガス化運転条件 第1段: 910℃、1atm 第2段:1005℃、1atm 3.運転結果 ア)原料:故紙=50(g/h) イ)H2 O供給量=85(g/h) ウ)O2 供給量=148(g/h) エ)循環CO2 量=86(g/h) オ)製造ガス ガス量=106.4(N1/h) ガス組成(vol %):H2 O=4.4 、H2 =21.1、CO
=11.7、CO2 =58.7、CH4 =3.8 、C24 =0.3
、O2 =0.0 (40℃) カ)脱CO2 後のガス ガス量=43.9(N1/h) ガス組成(vol %):H2 O=10.7、H2 =51.3、CO
=28.2、CO2 =0.0 、CH4 =9.1 、C24 =0.7
、O2 =0.0 (40℃) この発明は、比較例方法に比べて以下の効果が得られ
た。 (1) 生成ガス中に過剰のO2 が存在しないので、メタノ
ール合成用触媒の劣化を防止できる。 (2) 生成ガス中のH2 濃度が、11%と増加した。 (3) ガス化炉へのH2 O供給量を削減することにより、
エネルギー効率が、41%と向上した。
【0019】(比較例2)図3に示すフローで以下の使
用の装置を使用してガス化を行った。 1.主要機器 ガス化炉 型式:キルン型 寸法:内径100×500H(mm) 2.ガス化運転条件 温度:703℃ 圧力:1atm 3.運転結果 ア)原料:FRP=49(g/h) イ)H2 O供給量=210(g/h) ウ)O2 供給量=25(g/h) オ)製造ガス ガス量=117(N1/h) ガス組成(vol %):H2 O=32.6、H2 =5.8 、CO
=28.6、CO2 =32.8、O2 =0.2 (100 ℃) オ)脱CO2 後のガス ガス量=78.6(N1/h) ガス組成(vol %):H2 O=32.6、H2 =11.3、CO
=56.1、CO2 =0.0 、O2 =0.0 (40℃) (実施例2)比較例2と同じ装置を使用し、図2のフロ
ーによる方法でガス化を行った。 1.主要機器 ガス化炉 型式:キルン型 寸法:内径100×500H(mm) 2.ガス化運転条件 温度:703℃、 圧力:1atm 3.運転結果 ア)原料:FRP=49(g/h) イ)H2 O供給量=178(g/h) ウ)O2 供給量=25(g/h) エ)循環CO2 量=86(g/h) オ)製造ガス ガス量=106.8(N1/h) ガス組成(vol %):H2 O=24.5、H2 =6.5 、CO
=21.5、CO2 =47.5、O2 =0.0 (40℃) オ)脱CO2 後のガス ガス量=113.3(N1/h) ガス組成(vol %):H2 O=32.6、H2 =15.6、CO
=51.8、CO2 =0.0 、O2 =0.0 (100 ℃) この発明は、従来方法に比べて以下の効果が得られた。
【0020】(1) 生成ガス中の過剰のO2 が存在しない
ので、メタノール合成用触媒の劣化を防止できた。 (2) 生成ガス中のH2 の濃度が、38%と増加した。つ
まり、15.6/11.3=1.38 (3) ガス化炉へのH2 O供給量を削減することにより、
エネルギー効率が18%と向上した。つまり、210 /17
8 =1.18
【0021】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
ガス化に必要なO2 又はH2 Oに同一プロセス内で生成
するCO2 ガスを混合してガス化炉に供給することによ
り、CO2 は容易に高効率で分離できるので後工程のメ
タノール合成工程で使用するH2 あるいはCOのガス分
圧を低下させる障害にはならず、過剰O2 による生成ガ
ス中のH2 あるいはCOの燃焼を防止できてH2 及びC
Oの濃度が高いガスを製造でき、更に過剰O2 あるいは
2 Oの製造コストを削減できる有機物のガス化方法を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】キルン型ガス化炉のガス流れの模式図で、図1
(A)は全体図、図1(B)は図1(A)のX−Xに沿
う断面図。
【図2】この発明のプロセスの概要を説明するフロー。
【図3】従来のガス化プロセスヲ説明するためのフロ
ー。
【符号の説明】
11…有機物、 12…吹抜けガス、
21…ガス化工程、22…ガス精製工程、 23…メタノ
ール合成工程。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機物から水蒸気及び酸素の存在下にお
    いて、H2 ,CO濃度の高いガスを製造する有機物のガ
    ス化方法において、ガス生成工程で分離したCO2 を酸
    素又は水蒸気と混合してガス化炉に供給することを特徴
    とする有機物のガス化方法。
JP30521093A 1993-12-06 1993-12-06 有機物のガス化方法 Pending JPH07157775A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002012877A (ja) * 2000-06-30 2002-01-15 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 燃料のガス化方法とソーラーガス化炉

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002012877A (ja) * 2000-06-30 2002-01-15 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 燃料のガス化方法とソーラーガス化炉

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19991102