JPS60139790A - 固形廃棄物分解ガスの精製法 - 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】 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ッドで捕捉
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、徐々に少なくなってぎており、焼Ｍ１処理ｍ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７７１段付近の
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。２さらに、最近のエネルギーの有効
利用の観点から、焼却処理に代っ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っている。

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一度を高め
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Ｖ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ずる原因となる窒素、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
やずくなり、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
ルは固形吻が生成するため、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。従って、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、廃棄物の持っ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、
−酸化炭素、炭酸ガス、メタン、Ｃ２以上の炭化水素よ
りなり、この他年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労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（−酸化炭素、硫黄化合物、塩素化合物）
−が多い、 ■ニオレフイン、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
状す質′を生成する恐れがあり、加熱するとコーキング
の心？ｉにがある、■：発熱口が低く、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、これを献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−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８ｆという
欠点がある。

さらに、特開昭５７−１６５０２１号公報においては、
分解ガスをニッケルーモリブデン系触媒、コバルト−モ
リブデン系触媒などと接”触反応させ、−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ｆ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、上記目的に沿って鋭意研究の結果、熱分
解ガスを一定温度に冷却した後、セラミックボールやシ
フ１〜触媒が充填されているガードベッドにより熱分解
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、オレフィン等の不純
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２００〜４
００℃に冷却した後、ガードベッ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性なって都市ガスとし
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１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（＄
ｌｉ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■稈を通して粒径を小さくする
と同時に粒径をある程麿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缶に
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、 ■二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、−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、次にセラミックボールまたは
シフト触媒が充填されているガードベッド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
化炭素転化を着しく阻害する。このため本発明において
はガードベッド５でタール等を除去することが必要とな
る。

このガードベッド５は少なくとも２Ｊ７５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
したガードベッド５は熱分解ガスの流□れとは逆のしイ
ン７よりスチームおよび／またはエアーが供給され、ガ
ードベッド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
ガードベッド５は次の切替え稼動に備えられる。なお、
ガ」ドベッド５にシフ１〜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９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ッドで
はなくシフト触媒として動かけることもできる。

ガードベラ１〜′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、
−酸化炭素転化される。シフト反応器６の触媒層にはニ
ッケルーモリブデン系触媒、コバル１ヘーモリブデン系
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
ニッケルー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、クーラー等の冷に１手段１
０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
行なっ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Ｊ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、−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。

■ニー酸化炭素ａ度が高く、反応熱の除去が必要な場合
には、複数のガード・ベッドのうち適宜にシフ１−触媒
を充填したものを使用し、シフ１ル反応器と合せて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。

■：ガードベッドが切替え式の場合には、休止中にガー
ドベッドの活性が再生されるため継続運転が可能となる
。

■：ガードベッドでタール、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Ｓ　Ｖ　＝　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、１５０１−１ｒｓ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。

第１表 ＊：不純物として硫黄分は約３０００１１１）ＩＩＩ　
、塩素弁は約２０００ｐｐｍスヂームはガスｍに対して
３倍共存する。

７４′Ｊ２表 夫−ｆｆｌ　（４Ｊ−二し 比較例１のシフト反応器にガスを供給する前にセラミッ
クボールを充填したガードベッドに熱分解ガスを通した
後、比較例１ど同様に反応を打力った。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
１５０）−ｌｒｓに達しても、ジノ１〜反応器の触媒層
の圧損は生じなかった。反応を中止し、ガードベッドお
よびシフト反応器の触媒層を点検するとセラミックボー
ルにタール状の物質がイ」着しているのが認められたが
、シフ１〜反応器の触！ｌ！ｉ！層には１１着は見られ
なかった。

第３表 ルー」「−忽一シし 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１５０ｔ−１ｒｓ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った後
、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。

第４表 大−ｍ　ｌ？Ｊ−二と シフト触媒として耐硫黄性のニッケルーモリブデン系触
媒を用いた以外は実施例１と同様に実験を行なった。反
応から５時間後Ｊ３よび１５０時間後のガス組成を第５
表に示した。

第５表 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、５
Ｖ＝１０００　１／１１Ｒで供給し、出口ガスをさらに
加熱して３３０℃、１０気圧、Ｓ　Ｖ’＝　１０００　
１／トＩＲでニッケルー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
スの一部はりザイクルガスとした。最終的に１１１１硫
後の生成ガスの組成を第６表に示した。

第６表 ＊：塩素および硫黄分はいずれもは約ｌｐｐｍ以下。

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、セラミックボールやシフト触媒が充填され
ているガードベッドを通過せしめ、さらに耐硫黄性触媒
層、特にニッケルーモリブデン系触Ｉｓ層を有づるシフ
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、−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・・・ガードベッド、６・・・シフ
ト反応器、３，７，８．９・・・ライン。 特許出願人　日　揮　株式食社 特許出願人、月島機械株式会社 代理人　弁理士　伊東辰雄 代理人　弁理士　伊東哲也

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、ガードベッ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、前記ガードベッドが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、前記ガードベッドにセラミックボールまたはシフＩ
   −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ッケル・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。