JPS6045935B2 - 隔板付内筒を用いて紛粒体を循環する流動層熱分解ガス化方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体状、液体状およびスラリー状の可燃物質の
連続熱分解ガス化方法およびその装置に関し、さらに詳
しくは筒状の容器の中に径の小さい内筒を設け、内筒の
中に隔板を設けて２個の帯域に分割し、筒状容器と内筒
の間の環状部を隔板を設けて２個の帯域に分割し、この
２個の帯域と内筒内の２個の帯域の間に粉粒状固体（以
下粉粒状と略称する）を高温の流動層の状態で循環させ
、環状部における一つの帯域に可燃物質を連連続的に送
入して熱分解ガス化する方法および装置に関する。

重質石油すなわち原油、重油、常圧および減圧残油、ピ
ッチなどを熱分解ガス化して化学工業原料およびきれい
な液体、気体燃料を製造する方法として、高温流動層を
形成する熱分解ガス化反応塔と、他の高温流動層を形成
する燃焼加熱塔の間に粉粒体を循環させることにより熱
分解ガス化し、それによつて生成した残査を燃焼して粉
粒体を加熱するとともに高温の粉粒体を熱分解ガス化反
応塔に循環して熱分解ガス化反応に必要な熱エネルギー
を供給する方法は公知である。

このように粉粒体を熱媒体として２つの流動層の間に循
環させる方法は、従来から固形廃棄物のガス化、石炭の
ガス化等にも応用されている。しかしこの方法、すなわ
ち高温流動層を形成する熱分解ガス化反応塔と他の燃焼
加熱塔の間に粉粒状の熱媒体を循環させる方法は酸素を
使用することなしに濃度の高い有用成分および高カロリ
ーの燃料ガス、必．要によつては液状成分を得ることが
できるので、重質油などの液状炭化水素、石炭などの固
体状炭化水素、固体廃棄物のような可燃物の熱分解ガス
化を大規模に行なう場合には、単一流動層によつて熱分
解ガス化を行なう方法に比べて高濃度、高，カロリーの
製品を低い製造コストで得られるという利点があるが、
一方装置の構造および制御系が単一流動層を用いる方法
法に比べて複雑となり、小規模の熱分解ガス化を行なう
場合には製造コストとしてさほど有利でなくなる欠点を
有する。本発明は熱媒体循環による固体状、液体状ある
いはスラリー状の可燃物質の熱分解ガス化を規模の大小
によらず低い製造コストで安定連続的に行なうことを目
的として、単一の流動層を内部に垂直な隔板を有する内
筒と別の隔板によつて４個の帯域に分割し、それらの間
に熱媒体を連続的に循環させることによつて前記の可燃
物質の熱分解ガス化と、残査の燃焼、部分酸化を別の帯
域におい゛て行なわせ、熱分解ガス化の生成物と燃焼、
部分酸化による燃焼ガス、可燃ガスを別々に取り出す方
法および装置を提供するものである。以下に本発明を詳
細に説明する。

本発明の方法および装置において熱分解ガス化を行なう
ことのできる可燃物質は石炭類、チヤー、ピッチなどの
固体状燃料、プラスチック類、紙類、木片などを含む一
般および産業廃棄物、樹皮、コーンストック、籾殼など
の農林産系副生固体原料または廃棄物などの可燃性のす
べての固体であり、また原油、常圧残油、減圧残油、タ
ール、タンク残油など可燃性のすべての液体、さらに例
えば微粉状固体と可燃液体との混合物のような泥状、ス
ラリー状の可燃混合物である。

本発明における熱媒体すなわち粉粒体は５００〜１２０
０℃の範囲で与えられた可燃物質に適した温度範囲にお
いて流動層状態で循環できるものであればその種類に限
定されず、例えば砂、アルミナ、耐火物、コークス、鉄
鉱石、石灰石、ドロマイト、石炭灰およびその焼結粒、
セメントクリンカー、触媒粒などを使用することができ
るが、その平均粒径は０．０５〜２Ｗ＄Ｌの範囲である
。

次に本発明を添付図面によつて説明する。第１図は本発
明の方法を実施するための装置の一例の縦断面図である
。

下方に向つて内径を小さくした筒状容器１の中に、垂直
あるいは垂直に近い隔板２によつて内部２個の帯域に分
割する内筒を設置し、且つ筒状容器と内筒の間の環状の
空間を垂直あるいは垂直に近い隔板１０，１１によつて
２個の帯域に分割する。筒状容器と内筒の間の環状部の
２個の帯域および内筒内の２個の帯域には粉粒体である
熱媒体を納め、送入口４を通じて送入される流動化用気
体を整流器５を通じて筒状容器１内の熱媒体層に送入し
、整流器直上の熱媒体を流動化開始に近い弱い流動層の
状態に保つ。この際の整流器の形式および寸法は任意で
ある。６，６″は流動化気体の送入口であり、その形状
、位置、数は任意であつて、要は筒状容器と内筒との間
の環状部に存在する熱媒体を平均空隙率０．４〜０．８
５の濃厚流動層状態で流動化するものであればよく、ま
た流動化用気体は必ずしも送入口４から送入する気体と
同一種のものでなくてもよい。

原料である可燃物質は筒状容器の側方に設けられた送入
口８から濃厚流動層状態にある熱媒体の中に送入される
。この際の送入口８の形状、位置、数は任意であり、要
は原料の可燃物質が筒状容器と内筒の間の環状部にある
熱媒体の濃厚流動層の中に速やかに分散されるものであ
ればよい。９は生成ガスの排出口であり、筒状容器１内
の流動層において発生する気体を筒状容器外に取り出す
が、その形状や位置は任意である。

第２図、第３図および第４図は第１図に示した装置のそ
れぞれＡ−Ａ″横断面図、Ｂ−Ｂ″横断面図およびＣ−
Ｃ″横断面図であり、第１図は第２図、第３図および第
４図のＸ−Ｘ″縦断面図てある。

第２図、第３図および第４図において隔板２は内筒３の
内部の空間を実質的に垂直に２個の帯域に分割し、隔板
１０および１１は筒状容器１と内筒３の間の環状空間を
実質的垂直に２個の帯域に分割する。第１図において原
料てある可燃物質は送入口８を通じて実質的に連続的に
筒状容器１と内筒３の間の環状部にある第１の帯域７に
送入され、帯域７において濃厚流動層状態て５００〜１
１００℃の温度範囲で流動化している熱媒体の中に分散
混合させ！られ、急速な熱分解ガス化反応を受け、発生
した気体は流動化用の気体に混合して熱媒体流動層をは
なれる。

可燃物質の熱分解ガス化反応によつて残つた炭素質と灰
分の混合物、すなわちチヤーは熱媒体に伴なわれ、第１
図および第２図に示され！る内筒３の開口部１２を経て
内筒内の第１の帯域１３に移送され、この帯域の中を熱
媒体と混合したまま平均空隙率０．３５〜０．７５の移
動層あるいは濃厚流動層の状態で下方に移送される。内
筒３の下方に移送されたチヤーと熱媒体の混合物は第１
図クおよび第４図に示される内筒下端に設けられた開口
１４を経て筒状容器１と内筒３の間の環状部にある第２
の帯域１５の下方に移送され、筒状容器の底部に送入さ
れる流動化用気体の作用によつて濃厚流動化状態て帯域
１５の中を上方に移送され、帯域１５の任意レベルにお
いて筒状容器１の側方から送入される空気あるいは酸素
を含む気体によつて平均空隙率０．４〜０．８５の濃厚
流動層状態に流動化しながらチヤーを燃焼あるいは部分
酸化して熱媒体を７００〜１２００゜Ｃに加熱し、燃焼
ガスあるいは生成ガスは流動化気体と混合して帯域１５
内の流動層をはなれ、帯域７から発生ガスとは異なる排
出口から筒状容器の外に導き出される。） 帯域１５に
ある流動層において加熱された熱媒体は第２図において
示されるような内筒３の上部に設けられた開口１６を通
じて内筒内の第２の帯域１７に移動され、帯域１７の中
を平均空隙率０．３５〜０．７５の移動層あるいは濃厚
流動層の状態で下方に移送され、第４図に示されるよう
な内筒３の下部に設けられた開口１８を通つて筒状容器
と内筒の間の第１の帯域７の下方に移送され、筒状容器
の底部から送入される流動化用気体によつて帯域７の下
方を濃厚流動層の状態て上方に移送され、第１図に示さ
れる流動化用気体の送入口６，６″によつて濃厚流動層
の状態で流動化され、送入口８を通じて送入される可燃
物質と急速に混合て、これを熱分解ガス化する。すなわ
ち熱媒体を帯域７一帯域１３一帯域１５一帯域１７一帯
域７という順序に循環することにより、帯域７において
可燃物質を熱分解ガス化するとともに、帯域１５におい
てチヤーを燃焼あるいは部分酸化して熱媒体を加熱し、
熱分解ガス化に必要な熱エネルギーを供給するものであ
る。第１図〜第４図において帯域１５．１７内にある熱
媒体は加熱されているので、帯域７内の熱媒体に比べて
温度が高いから、隔板１０，１１および内筒３の板面を
通する熱伝導によつて熱エネルギーが帯域７内の熱媒体
に伝えられ、熱分解ガス化に必要な熱エネルギーの一部
を供給することができる。第１図〜第４図は本発明の方
法を説明するための一例を示したものであつて、必ずし
もこれに拘束されるものではなく、例えば第５図のよう
に帯域７と帯域１５の断面積が異なつたものであつても
、また内筒３が第６図のように筒状容器１と連結してい
ないものであつても差支えない。

また流動化用気体の送入口６，６″は第１図のものに拘
束されず、例えば第７図のように整流器２５を有するも
のであつてもよい。また原料の送入口８は必すしも側方
から送入するものに限らず、例えば第７図の１９のよう
に上方から送入するものであつてもよい。第１図の内筒
３は円筒状のものを示したが、必ずしもこれに限らず、
第７図の３のように下方て内径を小さくするものであつ
ても差支えない。原料が石炭、固体廃棄物などのように
燃焼あるいは部分酸化後も灰分などの固体残査を残す場
合には、それらが熱媒体の中に蓄積して円滑な流動化お
よび熱媒体の準看を妨げることになるから、第８図の排
出管１９を設置して熱媒体と残査との混合物を断続的に
あるいは連続的に取り出すことができる。

この際の排出管の形状および位置に関しては第８図の例
に拘束されず、要は筒状容器の底部から熱媒体と残査混
合物あるいは残査のみを筒状容器外に排出させるもので
あればよい。第１図、第７図および第８図は公知の流動
化用気体整流器を使用する場合の例であるが、本発明で
は必ずしもこれに拘速されず、例えば第９図に示すよう
に帯域、帯域１３、帯域１７および帯域１５（第９図に
示されていない）の下部に別個の入口２０，２１，２２
，２３を用いて流動化用気体を送入することができる。
第１０図は帯域７と帯域１５から発生する両種の気体を
別個に取り出すきの排出９および９″を示す平面図てあ
り、両種の気体はそれぞれ別個の粉体分離器に導かれる
。

第１１図は粉体分離器２４を筒状容器１の上部に設置し
た場合の例である。本発明の装置および方法は単一の流
動層内て循環する熱媒体を使用して固体状、液体状およ
びスラリー状の重質炭化水素その他の可燃物質を安定連
続的に熱分解ガス化するためのものであるが、熱分解ガ
ス化に必要な熱エネルギー源として残査を燃焼するため
に空気を使用する場合でも熱分解ガス化した生成ガス中
には殆ど窒素を含まないで高濃度の目的製品あるいは高
カロリーの燃料ガスを簡単に得ることができる。

加熱のために例えば酸素と水蒸気の混合ガスを用いる場
合には上記の高濃度の目的製品あいは高カロリーガスと
は別のストリームとして高濃度の水素、一酸化炭素を取
り出し、有用な化学工業原料ガスなどとして利用するこ
とができる。本発明の方法は公知の熱媒体循環型式の熱
分解ガス化方法のように、別々の流動層内に熱媒体を循
環する必要はなく、単一流動層内で熱媒体を安定に循環
できるので構造が簡単であるばかりでなく、制御系統が
はるかに単純になる利点があり、したがつて小さな規模
においても上記原料の熱分解ガス化を経済的に行なわせ
ることができる。特に広い地域に分散して発生する農林
産系廃棄物、バイオマスあるいはプラスチック系廃棄物
などは発生地域において局地的に処理する必要があるが
、この場合は必然的に小規模の処理量となり、公知の熱
媒体循環型式の熱分解ガス化装置では建設費、運転費が
高くなつて経済的利用が困難である。

本発明の装置および方法によれぱそれらの原料をすべて
高カロリーの燃料ガスに転化できるので小規模多数の発
生源からのそれら可燃物質を経済的にエネルギー化する
ことが可能となる。また石炭などの固体原料を使用する
場合には、高濃度、高カロリーの熱分解ガス化生成物得
るだけでなく、同一流動層の他の出口から水素、一酸化
炭素に富む有用な原料ガスを製造することができる。次
に実施例により本発明を説明する。

実施例１ 高さ１９００ＷｒＪｎ１内径が上方から３２０順、２４
０咽、１８０ｍｍと変化する筒状容器からなり、平板状
の隔板を有する内径１４０ＴＳＩＬの内筒を設置して第
１図と同様な構造である反応装置を用い、家庭から排出
される固体状の一般廃棄物を湿分５．１％まて乾燥して
平均粒径５Ｔｒ０ｎに調整したものを９．８ｋ９／Ｈｒ
の・割合で連続的に送入し、熱媒体として密度２．１０
ｇ／Ｃｌｌ、平均粒径０．４０＝の耐火物粒を濃厚流動
層状態で反応装置内を循環させ、外部から電熱によつて
加熱して装置からの熱損失を防止しながら、第１表のよ
うな条件下で熱分解ガス化反応を・行ない、第１表に示
す結果を得た。

実施例２ 実施例１と同じ反応装置および熱媒体を用い、乾燥した
籾殼を５・９５ｋｇ／Ｈｒの割合で定常的に送入して熱
分解ガス化反応を行なつた。

実施例３ 実施例１と同じ装置を用い、熱媒体としてピッチコーク
スを装入し、コンラドソン炭素値７．５％の重質油ｚ徊
方に設置した噴霧ノズルによつて流動層中に連続的に送
入して熱分解反応を行なつた。

実施例４ 実施例１と同じ装置を用い、熱媒体として石炭灰の焼結
粒を使用して石炭を連続的に送入して熱分解反応を行な
つた。

この際空気の代りに酸素と水蒸気の混合ガスを送入し、
燃焼ガスの代りに水素と一酸化炭素に富む水性ガスを得
た。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明装置の一実施態様を示す図て、
第１図は垂直縦断面図で第２図〜第４図はＡ−Ｎ−Ｃ−
Ｃ″における各水平横断面図てある。 第５図〜第１１図は各部分の他の実施態様を示す図であ
る。１・・・筒状容器、２・・・隔板、３・・・内筒、
４，６，６″・・・流動化用気体送入口、５，２５・・
・整流器、７，１３，１５，１７・・・帯域、８，１９
・・・原料送入口、９，９″・・正成ガス排出口、１０
，１１・・・隔板、１２，１４，１６，１８・・・開口
、２０，２１，２２，２３・・・流動化用気体送入口、
２４・・・粉体分離器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単一の容器中の流動層を用いて可燃物質を熱分解ガ
   ス化する方法において、下方に向つて断面積を小さくし
   た筒状容器内の空間に平均粒径０．０５〜２ｍｍの範囲
   にある粉粒状固体を納め、かつ筒状容器とその中にある
   内筒をそれぞれ２個の帯域に分割し、固体状、液体状あ
   るいはスラリー状の可燃物質を筒状容器と内筒の間の環
   状部の第１の帯域内にある濃厚流動層中に実質的に連続
   的に送入し、一方筒状容器の下部あるいは側部の任意の
   位置から流動化用気体を送入して、５００〜１１００℃
   の温度範囲で上記可燃物質の熱分解ガス化反応を生起さ
   せ、熱分解ガス化反応によつて発生した固体状の炭素あ
   るいは可燃分を含む固体を、流動する粉粒状固体に伴つ
   て内筒の上部に設けた開口を通じて内筒内の第１の帯域
   内に移動させ、内筒内を移動層あるいは濃厚流動層状態
   で下方に移動する粉粒状固体に伴つて内筒の下部に設け
   た開口を通じて筒状容器と内筒の間の環状部にある第２
   の帯域の下方に移動させ、筒状容器の下部にあるいは側
   部の任意の位置から空気あるいは酸素を含む気体を送入
   して前記固体状炭素あるいは可燃物分を含む固体を燃焼
   あるいは部分酸化反応を生起させて、流動する粉粒状固
   体を７００〜１２００℃の温度に加熱し、加熱された粉
   粒状固体を内筒の上部に設けた開口を通じて内筒内の第
   ２の帯域に移動させ、さらに内筒内の第２の帯域の下部
   に設けた開口を通じて筒状容器と内筒の間の環状部にあ
   る第１の帯域に循環させることによつて、加熱された粉
   粒状固体が固体状、液体状あるいはスラリー状の可燃物
   質の熱分解ガス化に必要な熱エネルギーを供給するとと
   もに、筒状容器と内筒の間の環状部における第１および
   第２の帯域を上昇する濃厚流動層中の粉粒状固体の平均
   空隙率を０．４〜０．８５の範囲とし、内筒内の第１お
   よび第２の帯域を下降する移動層あるいは濃厚流動層中
   の粉粒状固体の平均空隙率を０．３５〜０．７５の範囲
   にすることを特徴とする単一の容器中の流動層内におい
   て循環する粉粒状固体を用い固体状、液体状あるいはス
   ラリー状の可燃物質を熱分解ガス化する方法。 ２ 単一の容器中の流動層を用いて可燃物質を熱分解ガ
   ス化する装置において、下方に向つて断面積を小さくし
   た筒状の容器中に内筒を納め、内筒内に実質的に垂直な
   隔板を設けて内筒内部を２個の帯域に分割し、筒状容器
   と内筒の間の環状部を実質的に垂直な２個の隔板を設け
   て２個の帯域に分割し、内筒内の２個の帯域にそれぞれ
   上部と下部に開口を設けることによつて筒状容器内の各
   帯域を連結させるとともに、筒状容器の下部と側部の任
   意の位置に気体送入口を設け、かつ気体送入口の上部位
   置における筒状容器に原料供給口を設け、さらに筒状容
   器の頂部に生成ガス出口を設け、筒状容器と内筒の間の
   環状部および内筒内の各帯域にそれぞれ反応塔層あるい
   は濃厚流動層を形成させるように構成されたことを特徴
   とする単一の容器中の流動層内において循環する粉粒状
   固体を用い固体状、液体状あるいはスラリー状の可燃物
   質を熱分解ガス化する装置。