JPH06256775A

JPH06256775A - 有機物のガス化方法

Info

Publication number: JPH06256775A
Application number: JP4398893A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Sakai; 正康坂井; Yoshiyuki Takeuchi; 竹内　　善幸; Hirotoshi Horizoe; 浩俊堀添; Masahito Kaneko; 雅人金子; Ritsuo Hashimoto; 律男橋本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1994-09-13
Anticipated expiration: 2018-02-17
Also published as: JP3377546B2

Abstract

(57)【要約】【目的】有機物をガス化する方法に関する。【構成】有機物を水蒸気及び酸素の存在下において、
少なくとも６００℃以上でガス化してＨ₂，ＣＯ濃度の
高いガスを製造する第１段ガス化工程と、該第１段ガス
化工程からのガスに同伴されるガス状未反応有機物及び
タールガスを前記第１段ガス化工程より高温でさらにガ
ス化する第２段ガス化工程よりなる有機物の２段ガス化
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機物をガス化する方法
に関し、特に有機物をガス化してメタノール合成原料ガ
スとして有利に利用できるガスを得る方法に関する。

【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）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などのガス化技術が開発
されている。

【０００３】従来のガス化法としては、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】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℃の広範囲になって
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。ま
た、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。（ｂ）木材、農作物、一般植物（藻、雑草など）類：
約４０〜６０％の残留炭素が発生し、熱分解ガスはＣＯ
₂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類：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（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。（ｄ）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】本発明は上記技術水準に鑑み、従来技術に
おけるような不具合をもたらすことなく有機物をガス化
して、有用な合成用原料ガスを生成させる方法を提供し
ようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）有機物を水蒸気及び酸素の存在下において、有機
物より固相炭素質が生成せず、かつタールガスは生成す
るも液状タール物質が生成しない６００℃以上の温度で
ガス化してＨ₂，ＣＯ濃度の高いガスを生成させる第１
段ガス化工程と、該第１段ガス化工程からのガスに同伴
されるガス状未反応有機物及びタールガスを前記第１段
ガス化工程より高温でさらにガス化する第２段ガス化工
程よりなることを特徴とする有機物の２段ガス化方法。（２）第１段ガス化工程と第２段ガス化工程の間の通路
を狭めることにより第１段ガス化工程の固相炭素質の未
反応有機物が第２段ガス化工程に通過することを妨げる
ようにすることを特徴とする上記（１）記載の有機物の
２段ガス化方法。（３）第１段ガス化工程と第２段ガス化工程の間にフィ
ルタを設けることにより第１段ガス化工程の固相炭素質
の未反応有機物が第２段ガス化工程に通過することを妨
げるようにすることを特徴とする上記（１）記載の有機
物の２段ガス化方法。（４）第１段ガス化工程と第２段ガス化工程の間の管路
の温度を少なくとも第１段ガス化工程の温度以上に保持
して該管路にタールの析出を防止するようにすることを
特徴とする上記（１）記載の有機物の２段ガス化方法。
である。

【０００８】すなわち、本発明は有機物から高品質のガ
スを生成し、さらに高効率でエネルギを回収して有効利
用するために以下の手段により、従来の課題を解決する
ものである。（１）酸化剤として、空気の代わりに酸素を使用する。（２）酸化反応と水性ガス化反応を併起させる。（３）ガス化炉を２段に分割することにより、原料を完
全ガス化する。（４）第１段と第２段のガス化工程の間に固相炭素質の
未反応有機物質が通過することを妨げるようにする。（５）第１段と第２段のガス化工程の間の管路を特定温
度以上に保持して該管路にタールの析出を防止する。

【０００９】上記本発明方法で得られたガス化したガス
はガス精製した後、ＣＯシフト反応装置でＨ₂とＣＯガ
スの組成を調整した後、メタノール合成反応装置でメタ
ノールの合成に使用することができる。

【００１０】

【作用】

（１）酸化剤として、空気の代わりに酸素を使用する。
空気中の酸素が有機物と反応して燃焼（酸化）する際
に、燃焼速度が非常に速く、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ことにより、上記課題を解決す
る。

【００１１】（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発生を防止できるようにす
る。〇酸化反応Ｃ＋Ｏ₂ → ＣＯ₂ Ｈ₂＋ 0.5Ｏ₂ → Ｈ₂Ｏ〇水性ガス化反応Ｃ＋Ｈ₂Ｏ → ＣＯ＋Ｈ₂

【００１２】（３）ガス化炉を２段に分割する。ガス化
炉の第１段ガス化工程では前記作用（１）項で説明した
ように、酸素による部分酸化反応で原料の一部が燃焼し
て反応熱を供給する。さらに大半の未反応の原料は前記
作用（２）項で説明した水性ガス化反応によりＨ₂及び
ＣＯを主体とするガスを生成し、他にＣＨ₄、Ｃ
₂Ｈ₄、Ｃ₂Ｈ₆などの炭化水素を含むガスとなる。特
に、原料が混合物の場合には前記酸化反応及び水性ガス
化反応によりガス化しなかった未反応物質が固相炭素質
（コークス）として残存し、さらに常温で液状に凝縮す
る高分子物質（タール）が副成する。これらの物質が低
温部の装置壁面に付着してコーキングトラブルの原因と
なる。そこで、第１段ガス化工程において酸素による部
分酸化と、水性ガス化反応の併発により、約９０〜９５
％以上の高ガス化率でガス化した後、さらに第２段ガス
化工程で未反応有機物及びタールガスをガス化して１０
０％のガス化率を達成する。このとき、適正なガス化温
度は下記の例に示すように原料物質によって相違する。〇完全ガス化温度の例プラスチック類：約６００〜８００℃ 木材、農作物、一般植物類：約９００〜１，０００
℃ 第２段ガス化工程ではガス状未反応有機物及びタールを
さらに完全ガス化するためには第１段ガス化工程より約
５０℃〜１００℃以上高温で操作する必要がある。

【００１３】（４）第１段と第２段のガス化工程の間
に、固相炭素質（コークス）が通過することを妨げるよ
うにする。その具体的な手段としては第１段ガス化工程
と第２段ガス化工程の間の通路を狭めたり、第１段ガス
化工程と第２段ガス化工程との間にフィルタを設けるよ
うにする。フィルタの材料としては一般に耐熱性金属や
セラミックが使用される。

【００１４】（５）第１段ガス化工程と第２段ガス化工
程の間の通路にコーキングトラブルが発生しないよう
に、該通路の温度を少なくとも第１段ガス化工程の温度
以上に保持する。

【００１５】以上の手段のほか、第２段ガス化工程の後
流に固気分離器を設け、気流搬送された未反応炭素質を
含む微粒子を生成ガスから分離して、該微粒子を第２段
ガス化工程に返送して未反応炭素質をさらにガス化して
ガス化率を向上させるようにすることが好ましい。

【００１６】従来のガス化生成ガスはＮ₂、炭化水素
（ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₄など）など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は不適当である。し
かしながら、本発明方法によって得られる生成ガスはＨ
₂及びＣＯ濃度が高いので、メタノール製造効率が高
い。そこで、本発明によるガス化炉の生成ガスを精製
し、さらにＣＯシフト反応によりＨ₂とＣＯの組成を調
整した後、メタノール合成反応に用いることが好まし
い。有機物のエネルギをガスとして回収した場合には原
料供給量の変動やガス需要量の変動に対応しにくいが、
メタノールに変換することによりエネルギ貯蔵が有利に
行える。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）図１に示す２段ガス化炉で、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）主要機器ガス化炉第１段：内径１００×１，０００Ｈ（ｍｍ）第２段：内径１００×１，５００Ｈ（ｍｍ）第１段と第２段の間隙：５０（ｍｍ）（２）ガス化運転条件第１段：９３０℃、１ａｔｍ第２段：１，０００℃、１ａｔｍ（３）運転結果（ａ）原料：故紙＝１００ｇ／ｈ（ｂ）Ｈ₂Ｏ供給量：２５０ｇ／ｈ（ｃ）Ｏ₂供給量：２リットル／ｈ（ｄ）製造ガスガス量＝１．２（Ｎリットル／ｈ・ｇ−原料）ガス組成（ｖｏｌ％）：Ｈ₂＝４１、ＣＯ＝２６、ＣＯ
₂＝２６、ＣＨ₄＝７（ｅ）ガス化率：１００％

【００１８】（実施例２）図２に示す２段ガス化炉（基
本構成は図１と同じであるが、第１段ガス化炉と第２段
ガス化炉の間にフィルタを設置）を使用してガス化を行
った。（１）運転条件ガス化第１段：７００℃、１ａｔｍ第２段：７８０℃、１ａｔｍ（２）運転結果（ａ）原料：廃プラスチック（ポリエチレン
系）＝１００ｇ／ｈ（ｂ）Ｈ₂Ｏ供給量：２５１ｇ／ｈ（ｃ）Ｏ₂供給量：２リットル／ｈ（ｄ）ガス化炉製造ガスガス量＝１５０リットル／ｈガス組成（ｖｏｌ％）：Ｈ₂＝５６、ＣＯ＝２３、ＣＯ
₂＝１７、ＣＨ₄＝４

【００１９】（実施例３）図３に示す２段ガス化炉で以
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。運転後の
解放点検の結果、管路内にタール成分によるコーキング
の発生は認められなかった。（１）主要機器ガス化炉第１段：内径１００×１，０００Ｈ（ｍｍ）第２段：内径１００×１，５００Ｈ（ｍｍ）第１段と第２段の間隙：５０（ｍｍ）（２）ガス化運転条件第１段：９３０℃、１ａｔｍ第２段：１，０００℃、１ａｔｍ第１段と第２段の管路：９８０℃ （３）運転結果（ａ）原料：故紙＝１００ｇ／ｈ（ｂ）Ｈ₂Ｏ供給量：２４９ｇ／ｈ（ｃ）Ｏ₂供給量：２．０リットル／ｈ（ｄ）製造ガスガス量＝１．２（Ｎリットル／ｈ・ｇ−原料）ガス組成（ｖｏｌ％）：Ｈ₂＝４２、ＣＯ＝２７、ＣＯ
₂＝２５、ＣＨ₄＝６（ｅ）ガス化率：１００％

【００２０】（比較例１）従来型１段のガス化炉を使用
してガス化を行った。このとき、生成ガス中に未反応炭
素が混入しなおり、ガス化率は８５％であった。（１）主要機器ガス化炉１段：内径１００×２，０００Ｈ（ｍｍ）（２）ガス化運転条件１，０００℃、１ａｔｍ（３）運転結果（ａ）原料：故紙＝１００ｇ／ｈ（ｂ）Ｈ₂Ｏ供給量：２５０ｇ／ｈ（ｃ）Ｏ₂供給量：２リットル／ｈ（ｄ）製造ガスガス量＝０．８６（Ｎリットル／ｈ・ｇ−原料）ガス組成（ｖｏｌ％）：Ｈ₂＝４０、ＣＯ＝２４、ＣＯ
₂＝２６、ＣＨ₄＝１０（ｅ）ガス化率：８５％

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、有機物の完全ガス化が
達成され、メタノール合成などに有利に使用することが
できる組成のガスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で使用する２段ガス化炉の説
明図。

【図２】本発明の他の実施例で使用する２段ガス化炉の
説明図。

【図３】本発明のさらに他の実施例で使用する２段ガス
化炉の説明図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子雅人広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者橋本律男広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機物を水蒸気及び酸素の存在下におい
て、有機物より固相炭素質が生成せず、かつタールガス
は生成するも液状タール物質が生成しない６００℃以上
の温度でガス化してＨ₂，ＣＯ濃度の高いガスを生成さ
せる第１段ガス化工程と、該第１段ガス化工程からのガ
スに同伴されるガス状未反応有機物及びタールガスを前
記第１段ガス化工程より高温でさらにガス化する第２段
ガス化工程よりなることを特徴とする有機物の２段ガス
化方法。
【請求項２】第１段ガス化工程と第２段ガス化工程の
間の通路を狭めることにより第１段ガス化工程の固相炭
素質の未反応有機物が第２段ガス化工程に通過すること
を妨げるようにすることを特徴とする請求項１記載の有
機物の２段ガス化方法。
【請求項３】第１段ガス化工程と第２段ガス化工程の
間にフィルタを設けることにより第１段ガス化工程の固
相炭素質の未反応有機物が第２段ガス化工程に通過する
ことを妨げるようにすることを特徴とする請求項１記載
の有機物の２段ガス化方法。
【請求項４】第１段ガス化工程と第２段ガス化工程の
間の管路の温度を少なくとも第１段ガス化工程の温度以
上に保持して該管路にタールの析出を防止するようにす
ることを特徴とする請求項１記載の有機物の２段ガス化
方法。