JPH09111253A - 有機物ガス化・分解装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機物ガス化・分解装置の始動時または停止
時におけるタール成分等の付着を防止し、有機物原料を
部分ガス化及び分解する際の触媒の反応促進作用を向上
させることができるガス化・分解装置の運転方法を提供
すること。 【解決手段】 有機物原料をガス化・分解してメタノー
ル合成用の原料ガスを生成させる有機物ガス化・分解装
置の運転に際し、運転始動時には装置内に水蒸気を供給
して洗浄し、運転停止時には運転停止後直ちに装置内に
残留するガスを水蒸気によってパージすることを特徴と
する有機物ガス化・分解装置の運転方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラスチック、重質
油、残渣油などの有機物を部分ガス化してメタノール合
成用の原料ガスを製造するガス化・分解装置の運転方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の装置の一例である有機物の
部分ガス化装置及びメタノール合成装置の概念を示す説
明図である。図３の装置において、装置の始動時にはガ
ス化炉５１を予熱装置５２によって約７００℃に予熱
し、このガス化炉５１に水封タンク５６によってシール
された噴流用ガス供給ライン５５から、例えば窒素ガ
ス、炭酸ガスなどのイナートガスである噴流用ガスを常
温で供給するとともに、水蒸気・酸素供給ライン５３及
び原料供給装置５４から、水蒸気と支燃ガスである酸素
の混合ガス及び例えばプラスチック廃棄物をペレット状
に粉砕した有機物原料を供給し、ガス化炉５１内の熱及
び噴流用ガスの噴流によって有機物原料と水蒸気及び酸
素とを反応させてガス化し、メタノール合成用の原料ガ
ス（ＣＯ＋Ｈ₂＋ＣＯ₂ ）を生成させる。定常運転中の
ガス化炉５１内は、この反応熱によって７００℃前後の
温度が維持される。

【０００３】このメタノール合成用原料ガス（Ｈ₂ ＋Ｃ
Ｏ＋ＣＯ₂ ）を熱回収装置５７によって所要の温度に冷
却し、ガス化炉５１で微量副生したすす、タール、フラ
イアッシュ、未反応の固体有機物等をガス洗浄装置５８
によって除去し、ＣＯシフト装置５９によって一酸化炭
素と水蒸気とを触媒存在下で水素ガスと炭酸ガスとに転
換してメタノール合成用の原料ガス組成に最適なＨ₂ ／
ＣＯ／ＣＯ₂ 比とし、ＣＯ₂ 除去装置６０によって余分
の炭酸ガスを除去し、メタノール合成装置６１に供給し
てＣＯ＋２Ｈ₂ →ＣＨ₃ ＯＨ及びＣＯ₂ ＋３Ｈ₂ →ＣＨ
₃ ＯＨ＋Ｈ₂ Ｏの反応によりメタノール（ＣＨ₃ ＯＨ）
を合成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の装置で
は、原料又はガス化条件等によりガス化炉５１で副生さ
れるタールや未反応の有機物は、炉内が高温のため気体
状になっている。ところが、装置の運転が停止されて温
度が低下するとこれらのタールや未反応の有機物ガスは
液体又は固体となって各装置や配管内壁に付着し、運転
が再開されても除去することは困難であり、これらのタ
ールや未反応の有機物原料が各装置や配管内に溜まるこ
とになる。特に、ガス化炉の後流の装置に触媒が使用さ
れている場合は、これらのタールや未反応の有機物がそ
の触媒に付着して表面を覆い、触媒の作用を低下させ
る。また、始動時には装置内の温度が低いため反応の立
ち上がりが遅く、メタノール合成用の原料ガスの組成が
安定するまでの時間が長いという問題もある。

【０００５】本発明の目的は前記従来技術の問題点を解
決し、運転の停止、始動を繰り返す有機物ガス化・分解
装置の運転に際し、タール等の付着による影響が少な
く、安定した運転が可能な有機物ガス化・分解装置の運
転方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、有機物原料を
水蒸気及び支燃ガスによって部分ガス化反応及び同時に
もしくはシリーズに反応で生成したガス中の炭化水素成
分を分解させてメタノール合成用の原料ガスを生成する
有機物ガス化・分解装置の運転に際し、有機物ガス化・
分解装置の運転始動時には装置内に水蒸気を供給して洗
浄したのち、有機物原料、水蒸気及び支燃ガスを供給し
て反応を行わせるようにし、運転停止時には運転停止後
直ちに装置内に残留するガスを水蒸気によってパージす
ることを特徴とする有機物ガス化・分解装置の運転方法
である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明では、有機物ガス化・分解
装置の始動時に、装置内、特に触媒の表面を水蒸気によ
って昇温及び清浄化し、有機物原料を部分ガス化及び分
解する際の触媒の反応促進作用を向上させる。また、有
機物ガス化・分解装置の停止時には、装置内に残留して
いるガス状のタールや未反応の有機物原料を含有する反
応ガスの温度が低下しないうちに、この残留反応ガスを
水蒸気によって装置外へパージすることによって、ター
ルや未反応の有機物の装置内、特に触媒への付着による
反応促進作用の低下を防止することができる。

【０００８】本発明の方法は図３に示したような従来方
式の有機物のガス化・分解装置に適用することができる
が、特にガス化・分解炉を複数の段階に分割し、触媒層
を設置した有機物ガス化・分解装置に適用した際に効果
が大きい。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の一実施例である有機物のガス
化・分解装置及びメタノール合成装置の概念を示す説明
図である。図１の有機物のガス化・分解装置の主要部は
有機物原料を水蒸気及び酸素と反応させ、副生するター
ル、すすなどを含む粗製のメタノール合成用原料ガスを
生成させるガス化炉１、この粗製原料ガス中のフライア
ッシュや未反応有機物などの固体物を除去するサイクロ
ン５、及び固体物を除いた粗製原料ガスを供給し、さら
に水蒸気及び酸素を供給して原料ガスの一部と反応させ
て反応温度を確保しながらタール、すす、ガス状の未反
応有機物などを分解するガス分解炉２で構成されてい
る。

【００１０】図１において、ガス化炉１には、予熱装置
５２、開閉弁１２を有する水蒸気供給ライン７、開閉弁
１３を有する支燃ガスである酸素ガス供給ライン８、原
料供給装置５４、水封タンク５６でシールされて開閉弁
１１を有する噴流用ガス供給ライン５５が設けられてい
る。ガス分解炉２には、例えばニッケル（Ｎｉ）含有金
属であるＳＵＳ３１０Ｓ金網又はＮｉ金網の触媒３が水
平方向に複数段内装され、その入側には開閉弁１４を有
する水蒸気供給ライン９及び開閉弁１５を有する酸素ガ
ス供給ライン１０が設けられていて、ガス化炉１の後流
にサイクロン５を介して配置されている。このサイクロ
ン５の下部にはダスト排出ライン６が設けられている。
ガス分解炉２の後流には熱回収装置５７、ガス洗浄装置
５８、ＣＯシフト装置５９、ＣＯ₂ 除去装置６０及びメ
タノール合成装置６１が配置され、ガス分解炉２と熱回
収装置５７との間には、開閉弁１７を有するブロー管１
８及び開閉弁１６が設けられている。

【００１１】装置の始動時には、開閉弁１１、１３、１
５、１６を閉じると共に、開閉弁１２、１４、１７を開
き、水蒸気供給ライン７、９からガス化炉１及びガス分
解炉２に水蒸気２０を供給して流通させ、ブロー管１８
からそのブローガス２１をパージする。この水蒸気２０
の流通により、ガス化炉１、サイクロン５、ガス分解炉
２及びこれら機器を連結する配管内、特に触媒３の表面
を水蒸気によって１１０〜１５０℃程度に昇温すると共
に清浄化し、触媒３の反応促進作用の低下を防止する。
そして、ガス化炉１を予熱装置５２によって約７００℃
に予熱し、開閉弁１７を閉じると共に他の開閉弁１１〜
１６を開き、噴流用ガス供給ライン５５から例えば炭酸
ガスなどのイナートガスである噴流用ガス２３を常温で
供給すると共に、水蒸気供給ライン７及び酸素ガス供給
ライン８から水蒸気２０及び支燃ガスである酸素ガス２
２を混合して供給し、さらに原料供給装置５４から例え
ばプラスチック廃棄物をペレット状に粉砕した有機物原
料２４を供給し、炉内の熱によって有機物原料２４と水
蒸気２０及び酸素ガス２２とを反応させてガス化し、メ
タノール合成用原料ガス（Ｈ₂ ＋ＣＯ＋ＣＯ₂ ）を生成
させる。定常反応時にはガス化炉１内は、この反応熱に
よって７００℃前後の温度に維持される。このガス化炉
１内では、有機物原料の中のフライアッシュ、すす、タ
ールなどが副生され、未反応の固体及びガス状の有機物
が残留する。

【００１２】この副生物及び残留物を含有したメタノー
ル合成用原料ガス（Ｈ₂ ＋ＣＯ＋ＣＯ₂ ）をサイクロン
５に供給してフライアッシュ、固体有機物等の固体物を
除去し、ダスト排出ライン６によって排出する。この固
体物を除去したメタノール合成用原料ガス（Ｈ₂ ＋ＣＯ
＋ＣＯ₂ ）をガス分解炉２に供給すると共に、水蒸気供
給ライン９及び酸素供給ライン１０から水蒸気２０及び
酸素ガス２２を混合して供給し、このガス分解炉２の温
度を少なくともガス化炉１の温度よりも上昇させ、例え
ば約２０％のＮｉを含有するＳＵＳ３１０Ｓ金網又はＮ
ｉ金網を触媒３として有機物ガス、すす、タールなどと
反応させ、タールをほとんど含有しないメタノール合成
用原料ガス（Ｈ₂ ＋ＣＯ＋ＣＯ₂ ）に反応及び分解し、
後流の機器５７〜６１に供給する。そして、メタノール
合成装置６１において２Ｈ₂ ＋ＣＯ→ＣＨ₃ ＯＨ及びＣ
Ｏ₂ ＋３Ｈ₂ →ＣＨ₃ ＯＨ＋Ｈ₂ Ｏの化学反応でメタノ
ールを合成する。図２はこのようにして生成させたメタ
ノール合成用原料ガス中のタール濃度（ｇ／ｍ³ ・Ｎ）
と用いた触媒の種類との関係を示すグラフであり、触媒
としてＳＵＳ３１０Ｓ金網又はＮｉ金網を使用した場
合、タールをほとんど含有しないメタノール合成用原料
ガスが得られることがわかる。

【００１３】装置の停止時にはガス化炉１、ガス分解炉
２、サイクロン５及びこれら機器を連結する配管の温度
が低下しないうちに、好ましくは約７００°までの間
に、開閉弁１１、１３、１５、１６を閉じると共に、開
閉弁１２、１４、１７を開き、水蒸気供給ライン７、９
から水蒸気２０を流通させ、ガス化炉１、ガス分解炉
２、サイクロン５及びこれら機器を連結する配管内に残
留している気体状のタール及び未反応有機物をブローガ
ス２１としてブロー管１８からパージする。この反応ガ
スのパージにより、ガス化炉１、ガス分解炉２、サイク
ロン５及びこれら機器を連結する配管内壁、特に触媒３
の表面へのタール及び未反応有機物の付着による触媒３
の反応促進作用の低下を防止する。

【００１４】

【発明の効果】本発明では、有機物ガス化・分解装置の
始動時に、装置内に水蒸気を流通して装置内、特に触媒
の表面を水蒸気によって昇温及び清浄化することによ
り、有機物原料を部分ガス化及び分解する際の触媒の反
応促進作用を向上させることができる。また、有機物ガ
ス化・分解装置の停止時には、装置内に残留しているガ
スの温度が低下しないうちに、この残留ガスを水蒸気に
よって装置外へパージすることにより、ガス化したター
ルや未反応の有機物原料の装置内やこれら装置を連結す
る配管内壁、特に触媒表面への付着による反応促進作用
の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である有機物の部分ガス化・
ガス分解装置及びメタノール合成装置の概念を示す説明
図。

【図２】実施例における触媒の種類と原料ガス中のター
ル濃度との関係を示すグラフ。

【図３】従来の装置の一例である有機物の部分ガス化装
置及びメタノール合成装置の概念を示す説明図。

フロントページの続き (72)発明者 平野 正樹 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 山田 守雄 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 米沢 鴻一 広島県広島市中区小町４番33号 中国電力 株式会社内 (72)発明者 島田 裕 広島県広島市中区小町４番33号 中国電力 株式会社内 (72)発明者 徳政 賢治 広島県広島市中区小町４番33号 中国電力 株式会社内 (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 蛇蝮 良峰 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 羽田 道夫 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 新屋 謙治 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 伊藤 義文 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製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機物原料を水蒸気及び支燃ガスによっ
   て部分ガス化反応及び同時にもしくはシリーズに反応で
   生成したガス中の炭化水素成分を分解させてメタノール
   合成用の原料ガスを生成する有機物ガス化・分解装置の
   運転に際し、有機物ガス化・分解装置の運転始動時には
   装置内に水蒸気を供給して洗浄したのち、有機物原料、
   水蒸気及び支燃ガスを供給して反応を行わせるように
   し、運転停止時には運転停止後直ちに装置内に残留する
   ガスを水蒸気によってパージすることを特徴とする有機
   物ガス化・分解装置の運転方法。