JP4744271B2 - Method and apparatus for treating fluid organic compound - Google Patents
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Description
本発明は、有機化合物を改質処理する方法及び装置に関し、具体的には、炭化水素等の流体の有機化合物を、反応性ガス(例えばH2O、CO2、O2等)の存在下で、分解反応及び/又は改質反応をするのに好適な流体有機化合物の処理方法及び処理装置に係る。 The present invention relates to a method and apparatus for reforming an organic compound. Specifically, a fluid organic compound such as a hydrocarbon is removed in the presence of a reactive gas (eg, H 2 O, CO 2 , O 2, etc.). Thus, the present invention relates to a method and apparatus for treating a fluid organic compound suitable for performing a decomposition reaction and / or a reforming reaction.
ここで流体の有機化合物には、ガスないし液体の炭化水素(脂肪族、脂環式、芳香族を含む)ばかりでなく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチック類(廃プラスチック類を含む。)の熱分解ガス・液体を含む。また、流体とは、常温流体の化合物ばかりでなく、反応に際して、流体となっている全ての状態を含む。 Here, the fluid organic compounds include not only gas or liquid hydrocarbons (including aliphatic, alicyclic and aromatic), but also thermal decomposition of plastics such as polyethylene and polypropylene (including waste plastics). Includes gas and liquid. Further, the fluid includes not only a normal temperature fluid compound but also all states that become a fluid upon reaction.
昨今、環境的見地から燃料電池に対する関心が高まり、将来、燃料電池の原料となる水素の需要が増大することが予測され、低コストで水素を製造する技術の開発が要請されている。 In recent years, interest in fuel cells has increased from an environmental standpoint, and it is predicted that the demand for hydrogen as a raw material for fuel cells will increase in the future, and development of technology for producing hydrogen at low cost has been demanded.
他方、同様に環境的見地から、廃プラスチック類のリサイクルが望まれている。廃プラスチック類は、熱処理すると、熱分解で炭化水素類が多量に発生するため、炭化水素等を水蒸気や酸素改質して、水素を得ることが可能である。 On the other hand, from the environmental point of view, recycling of waste plastics is desired. When the waste plastics are heat-treated, a large amount of hydrocarbons are generated by thermal decomposition. Therefore, hydrogen can be obtained by reforming hydrocarbons or the like with steam or oxygen.
例えば、特許文献1には、有機化合物(炭化水素やアルコール)又は一酸化炭素を含む反応流体から触媒反応により水素を発生させる触媒体を、流体流路内に設けた改質反応装置であって、該触媒体の少なくとも一部分が通電により発熱可能に構成されている触媒反応装置が記載されている。そして、該装置を用いて、有機化合物と水蒸気(改質用ガス)等とを反応物質として含む反応流体を通過させて、該有機化合物を改質処理して、水素等の改質ガスを調製する技術が記載されている(特許文献1の段落0038〜0040、図10参照)。 For example, Patent Document 1 discloses a reforming reaction apparatus in which a catalyst body that generates hydrogen by a catalytic reaction from a reaction fluid containing an organic compound (hydrocarbon or alcohol) or carbon monoxide is provided in a fluid flow path. In addition, a catalytic reaction apparatus is described in which at least a part of the catalyst body is configured to generate heat when energized. Then, using this apparatus, a reaction fluid containing an organic compound and water vapor (reforming gas) as a reactant is passed through to reform the organic compound to prepare a reformed gas such as hydrogen. (See paragraphs 0038 to 0040 of Patent Document 1 and FIG. 10).
この技術は、改質処理における加熱は、抵抗発熱を前提としており、触媒体(触媒担持体)を兼ねる発熱体はFe−Cr−Al、Fe−Al、Fe−Cr等の合金からなるハニカム構造体等で形成するものである(同段落0041参照)。 In this technique, the heating in the reforming process is premised on resistance heat generation, and the heating element that also serves as the catalyst body (catalyst carrier) is a honeycomb structure made of an alloy such as Fe-Cr-Al, Fe-Al, Fe-Cr, etc. It is formed by a body or the like (see paragraph 0041).
加えて、さらなる課題として、人体に悪影響を与える有害な有機化合物が大気中に放出されている場合があり、環境保護の観点からも、これらの有機化合物が大気放出される前に無害な物質に分解改質することが望まれている。 In addition, as a further issue, harmful organic compounds that adversely affect the human body may be released into the atmosphere, and from the viewpoint of environmental protection, these organic compounds are made harmless before being released into the atmosphere. Decomposition and modification are desired.
これに対応するために、有害な有機化合物を吸着させた後、触媒や酸化助剤を用いて、分解に必要な温度まで加熱することで無害な二酸化炭素等に改質する技術が種々提案されている。 In order to cope with this, various technologies have been proposed in which harmful organic compounds are adsorbed and then reformed to harmless carbon dioxide, etc. by heating to a temperature required for decomposition using a catalyst or an oxidation aid. ing.
例えば、特許文献2では、排気ガス流内に抵抗加熱で脱着温度にまで加熱可能な手段を備えた活性炭吸着層と、その下流側に有機化合物を酸化する酸化剤層を設置し、活性炭層での有機化合物の吸着及び加熱脱着、さらには、酸化剤層での脱着後の有機化合物の分解改質を行なう方法が開示されている。この方法の場合は、活性炭等の抵抗加熱が可能な吸着剤に直接通電することが前提となっており、活性炭を用いるため、活性炭の発火点以上の温度域まで加熱することはできない。また、直接通電であるため、排ガス中の煤塵などが抵抗加熱体に蓄積するとその抵抗値が変動して、全体の温度制御が困難となる。 For example, in Patent Document 2, an activated carbon adsorption layer provided with means capable of heating to the desorption temperature by resistance heating in the exhaust gas flow, and an oxidizer layer that oxidizes an organic compound on the downstream side thereof are installed. A method is disclosed in which the organic compound is adsorbed and heated and desorbed, and further, the organic compound is decomposed and modified after desorption in the oxidizer layer. In the case of this method, it is assumed that the adsorbent capable of resistance heating such as activated carbon is directly energized, and since activated carbon is used, it cannot be heated to a temperature range higher than the ignition point of activated carbon. Further, since direct energization is performed, if dust or the like in the exhaust gas accumulates in the resistance heating body, the resistance value fluctuates, making it difficult to control the entire temperature.
この方法に類似して、特許文献3には、酸化機能を有する吸着剤に有機化合物を吸着させた後、その吸着層内を低温プラズマで沿面放電させて分解させる方法が開示されている。この方法の場合は、吸着剤自体を高温加熱する方法ではなく、分解温度が低いことから、処理対象が低濃度の揮発性有機物質に限定されている。
本発明は、上記先行技術文献に記載されていない新規な構成で、流体有機化合物の分解及び/又は改質を簡易に、かつ、生産性良好に行なうことができる流体有機化合物の改質処理方法及び処理装置を提供することを課題(目的)とする。 The present invention provides a fluid organic compound reforming method capable of easily decomposing and / or modifying a fluid organic compound and improving productivity with a novel configuration not described in the above-mentioned prior art documents. And it is set as a subject (object) to provide a processing apparatus.
本発明の流体有機化合物の処理方法は、下記構成により上記目的(課題)を解決するものである。 The fluid organic compound treatment method of the present invention solves the above object (problem) by the following constitution.
本発明は、出発原料である流体有機化合物を、反応層に吸着させて、H2O、CO2、CO及びO2の群から選択される少なくとも1種以上の反応気体の存在下で行なう分解反応及び/又は改質反応による処理(「分解改質処理」という。以下同じ。)を行って改質ガスを得る流体有機化合物の処理方法において、
反応層の少なくとも一部にマイクロ波を吸収して発熱する物質(以下「マイクロ波発熱物質」という。)で形成するとともに、反応層に常温にて有機化合物を吸着させる流体吸着工程と、
流体有機化合物の供給を停止した状態で、反応層をマイクロ波加熱手段によって前記流体有機化合物の分解改質が可能な第一設定温度に加熱又は維持しながら前記反応気体を供給し、有機化合物の分解改質を行なう分解改質工程と、
さらに、前記反応層を、マイクロ波加熱手段によって前記第一設定温度より高温の第二設定温度に加熱又は維持しながら、マイクロ波発熱物質の再生処理を行う反応層再生工程との、
三工程を順次繰り返して行なうことを特徴とする。
In the present invention, a fluid organic compound as a starting material is adsorbed in a reaction layer and decomposed in the presence of at least one reaction gas selected from the group consisting of H 2 O, CO 2 , CO, and O 2. In a method for treating a fluid organic compound that obtains a reformed gas by performing a reaction and / or a treatment by a reforming reaction (referred to as “decomposition reforming treatment”, hereinafter the same applies)
A fluid adsorption step in which at least part of the reaction layer is formed of a substance that generates heat by absorbing microwaves (hereinafter referred to as “microwave exothermic substance”), and adsorbs an organic compound to the reaction layer at room temperature;
While the supply of the fluid organic compound is stopped, the reaction layer is heated or maintained at a first set temperature at which the fluid organic compound can be decomposed and modified by microwave heating means, and the reaction gas is supplied. A cracking and reforming process for cracking and reforming;
And a reaction layer regeneration step for performing a regeneration treatment of the microwave exothermic material while heating or maintaining the reaction layer at a second preset temperature higher than the first preset temperature by a microwave heating means,
The three steps are sequentially repeated.
上記の如く、分解改質処理を、吸着工程、分解改質工程及び反応層再生工程の三工程に分割して順次繰り返すことにより、下記のような効果を奏する。 As described above, the decomposition and reforming treatment is divided into three steps of the adsorption step, the decomposition and reforming step, and the reaction layer regeneration step, and the following effects are obtained by repeating the steps sequentially.
反応層再生工程を経た反応層に、常温で流体有機化合物を吸着させるため、流体有機化合物と反応気体を同時に高温の反応層へ導入する場合に比して、流体有機化合物の吸着効率が良好となる。これは、反応層が、吸着に適した未使用又は再生(活性化)された状態にあり、しかも、低温の方が高温の場合よりも一般に吸着性が優れているためである。また、流体有機化合物と反応気体とを同時に反応層へ導入しないため、反応制御が容易となる。 Since the fluid organic compound is adsorbed to the reaction layer that has undergone the reaction layer regeneration process at room temperature, the adsorption efficiency of the fluid organic compound is better than when the fluid organic compound and the reaction gas are simultaneously introduced into the high-temperature reaction layer. Become. This is because the reaction layer is in an unused or regenerated (activated) state suitable for adsorption, and the adsorption property is generally better at a low temperature than at a high temperature. Further, since the fluid organic compound and the reaction gas are not simultaneously introduced into the reaction layer, the reaction control is facilitated.
上記反応層に安定吸着された流体有機化合物に対して、反応気体(改質用ガス)をその反応に適した温度(第一設定温度)に加熱維持した反応層に選択的に導入することができ、反応効率(改質効率)も最大化できる。 For the fluid organic compound stably adsorbed on the reaction layer, the reaction gas (reforming gas) can be selectively introduced into the reaction layer heated and maintained at a temperature suitable for the reaction (first set temperature). The reaction efficiency (reforming efficiency) can be maximized.
上記反応層をマイクロ波発熱物質とすることにより、マイクロ波照射したとき、直接加熱(誘電加熱)が可能となる。このため、被処理物である流体有機化合物の分解改質反応に適した温度に制御して均一加熱が可能となる。マイクロ波加熱は抵抗加熱に比して温度制御や均一加熱が容易である。また、マイクロ波により流体有機化合物(誘電体)も直接加熱(誘電加熱)され熱分解が促進されやすくなる。さらに、特許文献1・2の抵抗発熱体の如く直接通電しないため、排ガス中の煤塵等が蓄積されて、抵抗値が変動して温度制御が困難となるような問題が発生することがなく、さらには、水蒸気改質においても、漏電対策が不要となる。また、廃プラスチックの熱分解成分(炭化水素等)を原料として使用でき、低コストで水素等を製造可能となる。 By using the reaction layer as a microwave exothermic substance, direct heating (dielectric heating) is possible when microwave irradiation is performed. For this reason, uniform heating is possible by controlling the temperature to be suitable for the decomposition and reforming reaction of the fluid organic compound that is the object to be processed. In microwave heating, temperature control and uniform heating are easier than resistance heating. In addition, the fluid organic compound (dielectric) is also directly heated (dielectric heating) by the microwave, and thermal decomposition is easily promoted. Furthermore, since direct current is not applied like the resistance heating elements of Patent Documents 1 and 2, dust or the like in the exhaust gas is accumulated, and there is no problem that the resistance value fluctuates and temperature control becomes difficult. Furthermore, even in steam reforming, measures for electric leakage are not required. Moreover, the thermal decomposition component (hydrocarbon etc.) of waste plastic can be used as a raw material, and hydrogen etc. can be manufactured at low cost.
なお、反応気体存在下の反応層における流体有機化合物(分解反応に伴い発生するものを含む。)の改質反応は、脂肪族炭化水素又は脂肪族アルコールの場合、下記の如くである。以下の各反応式で、「+Q」は発熱量を示し、「−Q」は吸熱量を示す。 The reforming reaction of fluid organic compounds (including those generated with the decomposition reaction) in the reaction layer in the presence of the reaction gas is as follows in the case of aliphatic hydrocarbons or aliphatic alcohols. In each of the following reaction formulas, “+ Q” indicates a calorific value, and “−Q” indicates an endothermic amount.
1)脂肪族炭化水素の触媒酸化による直接改質・・・
2CnH2n+2+(3n+1)O2→2nCO2+2(n+1)H2O+Q1
2)脂肪族炭化水素の水蒸気による改質・・・
CnH2n+2+nH2O→nCO+(2n+1)H2−Q2
3)脂肪族炭化水素の二酸化炭素による改質・・・
CnH2n+2+nCO2→2nCO+2(n+1)H2−Q3
4)脂肪族炭化水素の一酸化炭素による改質・・・
CH4+CO→C2H2+H2O−Q4
C2H6+CO+H2O→2CH3COOH−Q4´
5)脂肪族アルコールの水蒸気による改質・・・
CnH2n+1(OH)+nH2O→nCO2+(2n+1)H2−Q5
これらの反応は、1)を除いていずれも吸熱反応であり、加熱により右側への反応が促進される。
1) Direct reforming of aliphatic hydrocarbons by catalytic oxidation ...
2C n H 2n + 2 + (3n + 1) O 2 → 2nCO 2 +2 (n + 1) H 2 O + Q1
2) Reforming of aliphatic hydrocarbons with steam
C n H 2n + 2 + nH 2 O → nCO + (2n + 1) H 2 -Q2
3) Modification of aliphatic hydrocarbons with carbon dioxide
C n H 2n + 2 + nCO 2 → 2nCO + 2 (n + 1) H 2 -Q3
4) Reforming of aliphatic hydrocarbons with carbon monoxide
CH 4 + CO → C 2 H 2 + H 2 O-Q4
C 2 H 6 + CO + H 2 O → 2CH 3 COOH-Q4 ′
5) Modification of aliphatic alcohol by steam ...
C n H 2n + 1 (OH ) + nH 2 O → nCO 2 + (2n + 1) H 2 -Q5
These reactions are all endothermic except for 1), and the reaction to the right side is promoted by heating.
上記2)、3)において、燃料ガスの場合は、このままでもよいが、改質ガスを水素として燃料電池に使用する場合は、下記COシフト反応や、CO選択酸化反応により、生成ガスのCOを低減させるための、さらなる改質処理が必要である。それは、COが燃料電池の電極を被毒させるおそれがあるためである。(特許文献1段落0018参照)。 In the above 2) and 3), in the case of the fuel gas, this may be left as it is. However, when the reformed gas is used as a fuel cell in the fuel cell, the CO of the product gas is changed by the following CO shift reaction or CO selective oxidation reaction. Further reforming treatment is necessary to reduce it. This is because CO may poison the fuel cell electrode. (See Patent Document 1, paragraph 0018).
6)COシフト反応・・・CO+H2O→CO2+H2+Q6
7)CO選択酸化反応・・・CO+1/2O2→CO2+Q7
上記構成において、第一設定温度は100〜600℃とし、第二設定温度は200〜900℃の範囲から、流体有機化合物及び反応気体の種類、及び、改質ガスの種類に応じて適宜選定する。
6) CO shift reaction: CO + H 2 O → CO 2 + H 2 + Q6
7) CO selective oxidation reaction: CO + 1 / 2O 2 → CO 2 + Q7
In the above configuration, the first set temperature is 100 to 600 ° C., and the second set temperature is appropriately selected from the range of 200 to 900 ° C. according to the type of fluid organic compound and reaction gas and the type of reformed gas. .
また、本発明の処理方法は、反応層が単一である構成とすることもできるが、次のような反応層を複数個設けた下記各構成とすることができる。 Moreover, although the processing method of this invention can also be set as the structure with a single reaction layer, it can be set as each following structure provided with two or more of the following reaction layers.
その一態様は、前記反応層を並列に複数個設け、前記吸着工程を順次、別の反応層で順送りし、時間差を設けて行なう構成である。すなわち、各反応層で前記吸着工程を再度行なうまでに、該各反応層での前記反応層再生工程を終了するように時間差を設定して、前記流体有機化合物を連続供給して処理することができ、原料である流体有機化合物の反応層への供給を、反応工程ないし反応層再生工程中に停止する必要がない。また、反応層再生工程を経た反応層を、吸着工程に使用するため、吸着効率が良好であるとともに、分解触媒の触媒能を回復させて分解改質工程に使用するため、良好な反応効率を維持できる。 One aspect thereof is a configuration in which a plurality of the reaction layers are provided in parallel, the adsorption step is sequentially performed in another reaction layer, and a time difference is provided. That is, before the adsorption step is performed again in each reaction layer, a time difference is set so as to end the reaction layer regeneration step in each reaction layer, and the fluid organic compound is continuously supplied and processed. In addition, it is not necessary to stop the supply of the fluid organic compound as a raw material to the reaction layer during the reaction step or the reaction layer regeneration step. In addition, because the reaction layer that has undergone the reaction layer regeneration step is used in the adsorption step, the adsorption efficiency is good, and the catalytic ability of the cracking catalyst is recovered and used in the cracking and reforming step. Can be maintained.
他の一態様は、前記反応層を直列に複数個設け、該反応層を充填粒体で形成し、該充填粒体を前記反応層の配列順に、連続的又は間欠的に移動させて、前記各反応層で前記吸着工程、前記分解改質工程及び前記反応層再生工程の全工程を順次担わせて、又は、前記吸着工程を最前段の反応層で担わせるとともに、残りの反応層で、前記分解改質工程及び前記反応層再生工程を傾斜的に担わせて連続処理し、さらに、排出された前記充填粒体を最前段の前記反応層へ再導入する構成である。上記反応層が触媒毒(例えば、CO)等により分解触媒の触媒作用が低下する前に反応層を形成する充填粒体を、再生処理容器へ移動させ、さらに、循環使用するため、長時間の閉鎖系の連続運転が可能となる。 In another aspect, a plurality of the reaction layers are provided in series, the reaction layers are formed of packed particles, and the packed particles are moved continuously or intermittently in the order of arrangement of the reaction layers, In each reaction layer, all the processes of the adsorption process, the decomposition reforming process, and the reaction layer regeneration process are sequentially performed , or the adsorption process is performed in the first reaction layer, and in the remaining reaction layers, In this configuration, the decomposition and reforming step and the reaction layer regeneration step are continuously performed in an inclined manner , and the discharged packed particles are reintroduced into the front reaction layer. Before the reaction layer is degraded by the catalyst poison (for example, CO) and the catalytic action of the decomposition catalyst is lowered, the packed particles forming the reaction layer are moved to the regeneration treatment container and further used for circulation. The closed system can be operated continuously.
そして、前記反応層の少なくとも一部を、前記流体有機化合物の分解触媒成分とすることが望ましい。流体有機化合物の低温での分解反応を促進させることができ、温度制御も容易となるからである。 It is preferable that at least a part of the reaction layer is a decomposition catalyst component of the fluid organic compound. This is because the decomposition reaction of the fluid organic compound at a low temperature can be promoted, and the temperature can be easily controlled.
前記マイクロ波発熱物質としては、通常、金属酸化物、金属炭化物若しくは炭素又はそれらの複合体から選択される1種又は2種以上からなるもの、又はそれらを主体とするものとする。 The microwave exothermic substance is usually composed of one or two or more selected from metal oxides, metal carbides or carbons, or composites thereof, or mainly composed thereof.
ここで、前記マイクロ波発熱物質としての金属酸化物は、遷移金属酸化物の群並びにアルミニウム、鉛、インジウム及び錫からなる典型金属酸化物の群から1種又は2種以上を選択する。これらは、流体有機化合物の分解反応に対して選択性を有するとともに触媒活性の高いものが多く、分解触媒成分を兼ねることができる。 Here, the metal oxide as the microwave exothermic material is selected from one or more of a group of transition metal oxides and a group of typical metal oxides composed of aluminum, lead, indium and tin. Many of these have selectivity for the decomposition reaction of fluid organic compounds and have high catalytic activity, and can also serve as decomposition catalyst components.
金属酸化物の内で、β−アルミナ、γ−アルミナ、酸化チタン、酸化鉄、酸化ジルコニウム及び酸化セリウム(以下、「特定金属酸化物」という。)は、特に触媒活性が高く、マイクロ波発熱特性が良好であり望ましい。 Among the metal oxides, β-alumina, γ-alumina, titanium oxide, iron oxide, zirconium oxide and cerium oxide (hereinafter referred to as “specific metal oxide”) have particularly high catalytic activity and microwave heat generation characteristics. Is desirable and desirable.
前記マイクロ波発熱物質としての複合体は、赤泥、無機汚泥、クリンカ(石炭ボトムアッシュ)、カルシウムフェライト、酸化鉄含有汚泥、煙道・ボイラースケール処理後ブラスト材、アルミドロス、焼却灰、ゼオライト、アルミン酸ナトリウム及び石炭フライアッシュの群から1種又は2種以上を選択する。これらは、上記特定金属酸化物と同様に長所を有するとともに、産業廃棄物に多量に含まれており、廃棄物の資源化が可能となる。 The composite as the microwave exothermic material is red mud, inorganic sludge, clinker (coal bottom ash), calcium ferrite, iron oxide-containing sludge, flue / boiler scale treated blast material, aluminum dross, incinerated ash, zeolite, One or more are selected from the group of sodium aluminate and coal fly ash. These have the same advantages as the specific metal oxides and are contained in a large amount in industrial waste, so that waste can be recycled.
そして、上記流体有機化合物の処理方法に適した流体有機化合物の処理装置は、下記構成となる。 And the processing apparatus of the fluid organic compound suitable for the processing method of the said fluid organic compound becomes the following structure.
原料である流体有機化合物を、反応層に吸着させた状態で、反応気体の存在下で分解改質処理して改質ガスを得、さらに、前記反応層の再生処理をする機能を備えた処理装置において、
前記反応層を備えた処理容器と流体供給手段とマイクロ波加熱手段とを備え、
前記処理容器は、少なくとも一部に前記流体有機化合物の吸着機能を有するマイクロ波発熱物質を含む反応層を内部に備えるとともに、前記流体有機化合物又は前記反応気体を供給する流体入口部と前記改質ガスを排出するガス出口部とを備え、
前記流体供給手段は、前記流体有機化合物及び反応気体を独立的に送り込み可能に前記流体入口部に接続し、
前記マイクロ波加熱手段は、前記反応層を前記分解改質処理及び前記反応層の再生処理の各設定温度に加熱・維持可能に設けている、ことを特徴とする。
A process having a function of decomposing and reforming a raw material fluid organic compound in the presence of a reaction gas in the presence of the reaction gas to obtain a reformed gas, and further regenerating the reaction layer. In the device
A processing vessel provided with the reaction layer, a fluid supply means, and a microwave heating means,
The processing container includes therein a reaction layer containing a microwave exothermic material having at least a function of adsorbing the fluid organic compound, a fluid inlet for supplying the fluid organic compound or the reaction gas, and the reforming A gas outlet for discharging gas,
The fluid supply means is connected to the fluid inlet so that the fluid organic compound and the reaction gas can be independently fed,
The microwave heating means is characterized in that the reaction layer is provided so as to be able to be heated and maintained at each set temperature of the decomposition reforming process and the regeneration process of the reaction layer.
そして、当該装置において、前記反応層が単一である構成でもよいが、下記各構成とすることが連続処理するのに適している。 In the apparatus, the reaction layer may be single, but the following configurations are suitable for continuous processing.
その一態様は、前記反応層を備えた前記処理容器を複数個並列に配し、前記流体供給手段が、前記各処理容器内の反応層に、前記流体有機化合物及び前記反応気体を別々に又は同時に供給可能な制御機構を有する構成である。 In one aspect thereof, a plurality of the processing containers each having the reaction layer are arranged in parallel, and the fluid supply unit separately supplies the fluid organic compound and the reaction gas to the reaction layers in the processing containers. It is the structure which has the control mechanism which can be supplied simultaneously.
他の一態様は、前記充填粒体により形成された反応層を備えた前記処理容器を複数個、直列に配するとともに、それらの処理容器相互間を配列順に前記充填粒体を連続的又は間欠的に移動させる移動手段を備えて接続し、
前記複数の処理容器は、配列順に原料の流体入口部を備えた原料吸着容器、前記反応気体の流体入口部及び前記マイクロ波加熱手段を備えた分解改質容器、及び前記マイクロ波加熱手段を備えた再生処理容器とし、
前記分解改質容器及び/又は再生処理容器は改質ガス排出口を備え、さらに、前記再生処理容器の前記充填粒体の流出口は、前記原料吸着容器の前記充填粒体の導入口と、再生後の前記充填粒体を戻し可能に接続されている構成である。
According to another aspect, a plurality of the processing containers provided with the reaction layer formed by the packed particles are arranged in series, and the packed particles are continuously or intermittently arranged in the order of arrangement between the processing containers. With moving means to move automatically,
The plurality of processing vessels include a raw material adsorption vessel having a raw material fluid inlet portion in order of arrangement, a reaction gas fluid inlet portion and a decomposition and reforming vessel having the microwave heating means, and the microwave heating means. Recycled containers
The cracking and reforming container and / or the regeneration processing container includes a reformed gas discharge port, and the outlet of the packed granule of the regeneration processing container is an inlet of the packed granule of the raw material adsorption container; It is the structure connected so that the said filling granular material after reproduction | regeneration can be returned.
上記構成の処理装置において、前記分解改質容器と前記再生処理容器とが同一容器とすることもできる。 In the processing apparatus having the above configuration, the decomposition and reforming container and the regeneration processing container may be the same container.
上記各処理装置における反応層を形成するマイクロ波発熱物質の態様は、前記処理方法における場合と同様である。 The mode of the microwave exothermic material forming the reaction layer in each of the above processing apparatuses is the same as in the above processing method.
本発明の流体有機化合物の処理方法及び処理装置は、上記のような構成・作用により、流体有機化合物の分解及び/又は改質を簡易に、かつ、生産性を良好に行なうことができる。すなわち、特許文献1・2の如く、温度分布が不均一、温度制御困難、加熱に時間を要するというような抵抗加熱における問題点も発生せず、また、特許文献2の如く、流体有機化合物の温度を所定温度以下に制御する必要がなく、さらには、特許文献3の如く、処理対象物が、低濃度の揮発性有機物質に限定されない。 The fluid organic compound treatment method and treatment apparatus of the present invention can perform decomposition and / or modification of a fluid organic compound easily and with good productivity by the configuration and action as described above. That is, there is no problem in resistance heating such as non-uniform temperature distribution, difficult temperature control, and time-consuming heating as in Patent Documents 1 and 2, and There is no need to control the temperature below a predetermined temperature, and furthermore, as in Patent Document 3, the object to be treated is not limited to a low concentration volatile organic substance.
以下、本発明についてさらに詳細な説明を行う。以下の説明で組成を示す「%」は、特に断らない限り「質量%」を意味する。 The present invention will be described in further detail below. In the following description, “%” indicating the composition means “% by mass” unless otherwise specified.
A.第一実施形態:
図1に本発明で使用する流体有機化合物の処理装置における処理容器一個(反応層単一)タイプの概念図を示す。
A. First embodiment:
FIG. 1 shows a conceptual diagram of a single processing container (single reaction layer) type in the fluid organic compound processing apparatus used in the present invention.
本装置は、基本的には、被処理物である流体有機化合物(原料)を、固定型の反応層11に吸着させた状態で、反応気体の存在下で分解改質処理して改質ガスを得、さらに、前記反応層の再生処理をする機能を備えた処理装置である。
In this apparatus, basically, a fluid organic compound (raw material) that is an object to be processed is adsorbed to a fixed
そして、反応層11を備えた1個の処理容器13と流体供給手段とマイクロ波加熱手段17とを備えている。
A
処理容器13は、少なくとも一部に原料の吸着機能を有するマイクロ波発熱物質を含む反応層11を内部に備えるとともに、原料又は反応気体を供給する流体入口部19と改質ガスを排出するガス出口部21とを備えている。なお、処理容器13は、通常、断熱材で囲繞されている。また、ガス出口部21には、反応層に供給される流体有機化合物及び反応気体のショートパスを防止したり、流量を制御するために、開閉弁22が設けられているが、省略することも可能である。
The
流体供給手段は、流体有機化合物(原料)及び反応気体を独立的に送り込み可能に流体入口部19に接続されている。例えば、流体供給手段は、それぞれ、図示しない各流体のタンク、流体生成装置と、ポンプ等の送り込み装置を備えた原料・反応気体供給配管23、25で形成され、切替え弁15を介して流体入口部19と接続されている。なお、吸引手段により流体有機化合物又は反応気体を導入可能としてもよい。また、図例では、流体有機化合物及び反応気体の流体入口部19は、1個で取付け方向は水平方向であるが、分解改質反応させることができれば、その位置は任意であり、また、流体有機化合物と反応気体の入口部は別々にしてもよい。例えば、流体有機化合物の流体入口部を反応層11の上側に、反応気体の流体入口部19を反応層11の下側に設ける。
The fluid supply means is connected to the
マイクロ波加熱手段17は、反応層11を、分解改質処理及び反応層再生処理の第一・第二設定温度に加熱・維持可能に設けられている。処理容器13には、複数個の制御のための温度・湿度等の計測ポート(図示せず)を備えるとともに、処理容器13内の温度の均一化を図るために攪拌ファンを取付けてもよい。また、マイクロ波加熱手段17は、図示しないが、導波管にパワーモニターが取付けられて、マイクロ波出力信号を取り出して、マイクロ波出力を制御可能となっている。
The microwave heating means 17 is provided so that the
反応層11は、充填粒体又は多孔質成形体で形成する。充填粒体の形成粒子の形態は、球状、ペレット状、筒状、等任意であり、多孔性成形体の形態も、ハニカム、多孔板積層体、連泡成形体、等任意である。これら充填粒体又は多孔質成形体の形態は、吸着性能向上の見地から、比表面積を大きくしたものが望ましい。
The
上記において、反応層11は、少なくともマイクロ波発熱物質を含み、さらには、分解触媒成分を含むものとする。
In the above, the
ここで、マイクロ波発熱物質は、分解触媒成分とは別の充填剤(化合物)で形成することもできるが、通常、分解触媒成分の一部又は全部を形成するものとする。 Here, the microwave exothermic material can be formed of a filler (compound) different from the cracking catalyst component, but usually forms part or all of the cracking catalyst component.
上記マイクロ波発熱物質とは、誘電損失(誘電率(ε)×誘電力率(tanδ))の大きな物質(化合物)からなるものをいう。通常、誘電率が高いものは、誘電損失が大きく、誘電加熱されやすい。マイクロ波発熱物質として、相対的に誘電率が高い、金属酸化物(複酸化物を含む。)や金属炭化物若しくは炭素又はそれらの複合体から選択される1種又は2種以上からなるもの、又はそれらを主体とするものを使用できる。以下に例示する化学式の後の括弧内の数字は、比誘電率である。比誘電率は、主として日本化学会編「化学便覧改訂3版基礎編Vol II」(昭−5)丸善、p505から引用したものである。 The microwave exothermic substance is a substance made of a substance (compound) having a large dielectric loss (dielectric constant (ε) × dielectric power factor (tan δ)). In general, those having a high dielectric constant have a large dielectric loss and are easily heated by dielectric heating. As a microwave heating material, one having at least one selected from metal oxides (including double oxides), metal carbides, carbons, or composites thereof having a relatively high dielectric constant, or Those based on them can be used. The numbers in parentheses after the chemical formulas exemplified below are relative dielectric constants. The relative permittivity is mainly quoted from the Chemical Society of Japan, “Chemical Handbook Revision 3rd Edition, Basic Volume II” (Akira-5) Maruzen, p505.
上記金属酸化物としては、遷移金属酸化物、及び、典型元素のうち、アルミニウム(Al)、鉛(Pb)、インジウム(In)、錫(Sn)の各典型金属酸化物を挙げることができる。 Examples of the metal oxide include transition metal oxides and typical metal oxides of aluminum (Al), lead (Pb), indium (In), and tin (Sn) among typical elements.
遷移金属酸化物・・・FeO(14.2)、Fe2O3、Fe3O4、TiO2(85.8)、Cr2O3(12.0)、ZrO2(12.5)等。 Transition metal oxide: FeO (14.2), Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , TiO 2 (85.8), Cr 2 O 3 (12.0), ZrO 2 (12.5), etc. .
典型金属酸化物・・・Al2O3(特にβ体、γ体が発熱効率が良好で望ましい。)(11.5)、PbO(14.3)、In2O3、SnO、SnO2、等。 Typical metal oxide: Al 2 O 3 (especially β-form and γ-form have good heat generation efficiency and desirable) (11.5), PbO (14.3), In 2 O 3 , SnO, SnO 2 , etc.
金属炭化物・・・SiC(10.2)、Fe3C等。 Metal carbide: SiC (10.2), Fe 3 C, etc.
そして、上記複合体としては、赤泥(主成分:Fe2O3−Fe3O4)、無機汚泥(主成分:FeO−Fe2O3−Fe3O4)、クリンカ(主成分:SiO2−Al2O3−CaO−Fe2O3)、カルシウムフェライト(主成分:CaO−Fe2O3)、酸化鉄含有汚泥、煙道・ボイラースケール処理後ブラスト材(主成分:SiO2−Fe2O3−Fe3O4)、アルミドロス残灰(主成分:Al2O3−Fe2O3、Fe3O4)、焼却灰(主成分:Al2O3−SiO2)、ゼオライト(主成分:Al2O3−SiO2−Fe2O3)、石炭フライアッシュ(主成分:Al2O3−SiO2−Fe2O3)、アルミン酸ナトリウム(Na3AlO3、NaAlO2)等の産業廃棄物(未利用資源)に多量に含まれるものが、廃棄物の資源化を図ることができて望ましい。 As the composite, red mud (main component: Fe 2 O 3 —Fe 3 O 4 ), inorganic sludge (main component: FeO—Fe 2 O 3 —Fe 3 O 4 ), clinker (main component: SiO 2 ) 2- Al 2 O 3 —CaO—Fe 2 O 3 ), calcium ferrite (main component: CaO—Fe 2 O 3 ), iron oxide-containing sludge, flue / boiler scale-treated blast material (main component: SiO 2 — Fe 2 O 3 —Fe 3 O 4 ), aluminum dross residual ash (main components: Al 2 O 3 —Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ), incineration ash (main component: Al 2 O 3 —SiO 2 ), Zeolite (main component: Al 2 O 3 —SiO 2 —Fe 2 O 3 ), coal fly ash (main component: Al 2 O 3 —SiO 2 —Fe 2 O 3 ), sodium aluminate (Na 3 AlO 3 , NaAlO) 2) industrial wastes such as (those which contains a large amount of the unused resources) are discarded Desirable to be able to achieve the recycling.
この装置を用いた流体有機化合物の処理方法は、下記三工程を順次繰り返して行なう(図2参照)。 The fluid organic compound treatment method using this apparatus is performed by sequentially repeating the following three steps (see FIG. 2).
1)流体吸着工程:反応層に流体有機化合物を供給して、常温にて流体有機化合物を吸着させる。 1) Fluid adsorption step: A fluid organic compound is supplied to the reaction layer, and the fluid organic compound is adsorbed at room temperature.
2)分解改質工程:流体有機化合物の供給を停止した状態で、反応層をマイクロ波加熱手段によって第一設定温度に加熱又は維持しながら反応気体を供給し、流体有機化合物の分解改質処理を行なう。ここで第一設定温度は、流体有機化合物の種類、反応層の組成、及び、生産性(経済性)の見地により異なるが、例えば、100〜600℃、好ましくは、160〜300℃の範囲から適宜選定する。 2) Decomposition and reforming step: With the supply of the fluid organic compound stopped, the reaction layer is heated to or maintained at the first set temperature by the microwave heating means, and the reaction gas is supplied to decompose and reform the fluid organic compound. To do. Here, the first set temperature varies depending on the kind of the fluid organic compound, the composition of the reaction layer, and the productivity (economic efficiency), but it is, for example, 100 to 600 ° C., preferably 160 to 300 ° C. Select as appropriate.
3)反応層再生処理工程:反応層を、マイクロ波加熱手段によって第一設定温度より高温の第二設定温度に加熱又は維持しながら反応層(マイクロ波発熱物質)の再生処理を行なう。ここで、第二設定温度は、反応層の組成及び生産性(経済性)の見地により異なるが、200〜900℃、好ましくは、250〜450℃の範囲から適宜選定する。 3) Reaction layer regeneration treatment step: The reaction layer (microwave exothermic substance) is regenerated while the reaction layer is heated or maintained at a second preset temperature higher than the first preset temperature by microwave heating means. Here, the second set temperature varies depending on the composition of the reaction layer and the productivity (economic efficiency), but is appropriately selected from the range of 200 to 900 ° C, preferably 250 to 450 ° C.
B.第二実施形態:
図3に同じく処理容器複数個タイプで反応層非移動型(固定型)の概念図を示す。なお、図例中、図1と同一部分については、同一図符号を、対応部分については、接尾記号(大文字アルファベット)を付して、それらの説明の全部又は一部を省略する。
B. Second embodiment:
FIG. 3 also shows a conceptual diagram of the reaction vessel non-moving type (fixed type) with a plurality of processing containers. In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the corresponding parts are denoted by a suffix (upper case alphabet), and the description thereof is omitted in whole or in part.
非移動型とした反応層11A、11B、11Cを備えた処理容器13A、13B、13Cを複数個(図例では3個)並列に設け、流体供給手段は、各処理容器13A、13B、13C内の反応層11A、11B、11Cに、流体有機化合物及び反応気体を別々に又は同時に供給可能な制御機構を有する。
A plurality (three in the illustrated example) of
図例では、各処理容器13A、13B、13Cに流体有機化合物(原料)と反応気体との原料供給配管23及び反応気体供給配管25を、それぞれ原料用第一・第二切替え弁15A、15B及び反応気体用第一・第二切替え弁16A、16Bを介してそれぞれに、切替え供給可能となっている。また、各改質ガス出口部21A、21B、21Cは延設集合されて一本の改質ガス回収配管20と接続され、該接続部に改質ガス回収配管20に導通する切替え(開閉)弁22Aが配されている。
In the illustrated example, a raw
他の処理容器、反応層及びマイクロ波加熱手段に係る構成は、基本的に上記第一実施形態と同様である。 Configurations relating to other processing containers, reaction layers, and microwave heating means are basically the same as those in the first embodiment.
この装置を用いた流体有機化合物の処理方法は、基本的に、前記吸着工程を順次、別の反応層へ順送りし、該各反応層で前記吸着工程を再度行なうまでに、該各反応層での反応層再生工程を終了させるようにして、前記流体有機化合物を連続供給して連続処理するものである(図4参照)。 The processing method of the fluid organic compound using this apparatus basically sends the adsorption step sequentially to another reaction layer and repeats the adsorption step in each reaction layer. In this reaction layer regeneration step, the fluid organic compound is continuously supplied and continuously processed (see FIG. 4).
(1)第一工程:
原料用第一切替え弁15Aにより、原料供給配管23を第一処理容器13Aのみと導通させる。このとき、反応気体用の第一切替え弁16Aは全閉位置にあるとともに、マイクロ波加熱手段17Aは起動していない(オフである)。
(1) First step:
The raw
すると、流体有機化合物が第一反応層11Aに供給されて、流体有機化合物が吸着飽和状態以下の設定飽和度になるまで吸着される。なお、飽和度の判定は、慣用の方法、例えば、予め蓄積したデータに基づくタイマー設定等の時間による方法、ガス警報機等での設定濃度の計測による方法、マイクロ波入力/出力比の設定値による方法、等で行なうことができる。
Then, the fluid organic compound is supplied to the
(2)第二工程:
原料用の第一・第二切替え弁15A、15Bにより、原料供給配管23を第二処理容器13Bのみと導通させるとともに、反応気体用の第一・第二切替え弁16A、16Bにより、反応気体供給配管25を第一処理容器13Aのみと導通させ、さらに、第一処理容器13Aのマイクロ波加熱手段17Aをオン(通電状態)とする。
(2) Second step:
The raw
すると、マイクロ波加熱状態の第一反応層11Aに反応気体が供給されて、流体有機化合物が分解改質される(分解改質工程)。
Then, the reaction gas is supplied to the
また、同時に第二反応層11Bには、流体有機化合物が供給されて飽和状態になるまで吸着される(流体吸着工程)。
At the same time, a fluid organic compound is supplied to the
(3)第三工程:
原料用の第一・第二切替え弁15A、15Bにより、原料供給配管23を第三処理容器13Cのみと導通させるとともに、反応気体用の第一・第二切替え弁16A、16Bにより、反応気体供給配管25を第一・第二処理容器13A、13Bのみと導通させ、さらに、第一処理容器13Aのマイクロ波加熱手段17Aとともに、第二処理容器13Bのマイクロ波加熱手段17Bもオンとする。
(3) Third step:
The raw
すると、第一反応層11Aは分解改質処理が略完了しているため、マイクロ波加熱状態が継続されることにより再生処理が行われる(反応層再生工程)。このとき、反応気体も供給されるため、再生処理効率が増大して促進される。
Then, since the
また、マイクロ波加熱状態の第二反応層11Bに反応気体が供給されるとともに第二反応層11Bが加熱されて、流体有機化合物が分解改質される(分解改質工程)。
In addition, the reaction gas is supplied to the
(4)第四工程:
再び、第一工程と同様にして、原料供給配管23を第一処理容器13Aのみと導通させる。このとき、反応気体供給配管25は、第二・第三処理容器13B、13Cのみの導通に切り替えて、第一マイクロ波加熱手段17Aをオフとする(第二・第三マイクロ波加熱手段17B、17Cはオンのまま)。このときまでに、第一反応層11Aは、反応層再生工程が終了するような設定となっている。
(4) Fourth step:
Again, as in the first step, the raw
すると、再び、流体有機化合物が第一反応層11Aに供給されて、流体有機化合物が飽和状態になるまで吸着される(流体吸着工程)。後は、前述の第二工程に戻り、第二〜第四工程が繰り返される。
Then, the fluid organic compound is again supplied to the
こうして、各第一・第二・第三反応層の順に、流体吸着工程が連続的に行われるとともに、各反応層では、順次、流体吸着工程・分解改質工程・反応層再生工程が行われ、流体有機化合物を連続供給可能となって、流体有機化合物の連続処理が効率よくできる。 Thus, the fluid adsorption step is sequentially performed in the order of the first, second, and third reaction layers, and the fluid adsorption step, the decomposition reforming step, and the reaction layer regeneration step are sequentially performed in each reaction layer. The fluid organic compound can be continuously supplied, and the continuous treatment of the fluid organic compound can be performed efficiently.
なお、各反応層における分解改質工程及び反応層再生工程の合計時間が、流体吸着工程の各反応層を一回りする時間に比して長い場合は、処理容器(反応層)の数を本実施形態の3個より、適宜増やす必要がある。また、逆に、分解改質工程及び反応層再生工程の合計時間が、流体吸着工程の時間と同一又は短い場合は、分解改質工程及び反応層再生工程を同一処理容器で行なうことにより、処理容器の総数は2個でもよい。 In addition, when the total time of the decomposition reforming process and the reaction layer regeneration process in each reaction layer is longer than the time required to go around each reaction layer in the fluid adsorption process, the number of processing containers (reaction layers) is reduced. It is necessary to increase appropriately from three of the embodiments. Conversely, if the total time of the cracking and reforming step and the reaction layer regeneration step is the same as or shorter than the time of the fluid adsorption step, the cracking and reforming step and the reaction layer regeneration step are performed in the same processing vessel. The total number of containers may be two.
C.第三実施形態:
図5に、充填粒体で形成され該充填粒体を導入・排出可能な移動型とした前記反応層を直列に複数個設けた例を示す。
C. Third embodiment:
FIG. 5 shows an example in which a plurality of the reaction layers, which are formed of packed particles and are movable type capable of introducing and discharging the packed particles, are provided in series.
図例では、反応層111A、111B、111Cを備えた処理容器113A、113B、113Cを直列に複数個配し、反応層111A、111B、111Cを充填粒体Fで形成したものである。各処理容器113A、113B、113C相互間は、前記充填粒体を連続的又は間欠的に移動させる移動手段を備えた密封ダクト26A、26Bを介して接続されている。移動手段は、自重落下方式としてもよいが、スクリュー等の強制移動方式とする。各反応層における滞留時間の制御が容易にできるためである。
In the illustrated example, a plurality of
各処理容器は、配列順に原料の流体入口部(「原料入口部」という。以下同じ。)119Aを備えた原料吸着容器113A、前記反応気体の流体入口部(「反応気体入口部」という。以下同じ)119B及び第一マイクロ波加熱手段117Aを備えた分解改質容器113B、並びに、反応気体入口部119C及び第二マイクロ波加熱手段117Bを備えた再生処理容器113Cとする。
Each processing vessel has a raw
分解改質容器113B及び再生処理容器113Cは改質ガス出口部121A、121Bを備え、さらに、再生処理容器113Cの充填粒体の流出口27には、原料吸着容器113Aの充填粒体の導入口29と、再生後の前記充填粒体Fを戻し可能に接続されている。
The
他の処理容器、反応層及びマイクロ波加熱手段に係る構成は、基本的に上記実施形態と同様である。 Configurations relating to other processing containers, reaction layers, and microwave heating means are basically the same as in the above embodiment.
この装置を用いた流体有機化合物の処理方法は、基本的に、充填粒体を、直列に設けた反応層の配列順に、連続的又は間欠的に移動させて、各反応層で、吸着工程、分解改質工程及び反応層再生工程の全工程を順次担わせるものである(図6参照)。 The fluid organic compound treatment method using this apparatus basically moves the packed particles continuously or intermittently in the order of arrangement of the reaction layers provided in series, and in each reaction layer, the adsorption step, All the processes of the decomposition reforming process and the reaction layer regeneration process are sequentially performed (see FIG. 6).
マイクロ波加熱手段117A、117Bをオンとするとともに、原料及び反応気体を第一・第二・第三開閉弁115A、115B、115Cを開位置として、原料吸着容器113Aに原料を導入するとともに、反応気体を分解改質容器113B及び再生処理容器113Cに導入する。そして、同時に、充填粒体Fのスクリューコンベア等の移動手段(図示せず)を起動させる。
While the microwave heating means 117A and 117B are turned on, the raw material and the reaction gas are introduced into the raw
すると、原料吸着容器113Aへ供給された流体有機化合物は、該吸着容器内に形成された反応層111Aに吸着される。そして流体有機化合物が吸着された反応層111Aは、移動手段により連続的又は間欠的に分解改質容器113B内へ移動して反応層111Bとなる。なお、当初においては、反応層111Aに十分な吸着(略飽和状態になるまで)を行なわせるために、充填粒体Fの分解改質容器113Bへの移動は、所定時間経過後に開始させることが望ましい。
Then, the fluid organic compound supplied to the raw
ここで、該分解改質容器113B内へは反応気体が供給されているとともに、オン状態の第一マイクロ波加熱手段117Aにより加熱され、分解改質容器113B内の反応層111Bにおいて、流体有機化合物は分解改質される。該分解改質により発生した改質ガスは、改質ガス出口121Aから改質ガスとしてガスタンク等に回収される。
Here, the reaction gas is supplied into the
さらに、再生処理容器113C内でも反応気体が供給されるとともに、オン状態の第二マイクロ波加熱手段117Bにより加熱されるため、再生処理容器113C内では反応層111Cは再生処理される。なお、分解改質容器113B内で分解改質が完全でない場合は、再生処理容器113C内の反応層111Cでも分解改質が行われる。この場合には、発生した改質ガスはガス排出口121Bから回収される。なお、122A、122Bは、流量制御用の開閉弁である。
Furthermore, since the reaction gas is supplied also in the
<試験例>
本発明で使用する金属酸化物やそれらの複合体が良好なマイクロ波特性を示すことを裏付けるために行った試験について説明する。
<Test example>
Tests conducted to confirm that the metal oxides and their composites used in the present invention exhibit good microwave characteristics will be described.
下記市販の6種類の各原料粉末200gをφ90×65mmのアルミナフェルトに充填し、1kWのマイクロ波(2.45GHz)を照射して、昇温試験を行った。 200 g of each of the following 6 commercially available raw material powders were filled in φ90 × 65 mm alumina felt and irradiated with 1 kW microwave (2.45 GHz), and a temperature rise test was performed.
市販原料粉末:α−アルミナ、β−アルミナ、アルミン酸ナトリウム、カルシウムフェライト、ゼオライト及び石炭フライアッシュ
その結果を示す図7から、α−アルミナを除き、β−アルミナ、カルシウムフェライト等の各原料粉末は良好なマイクロ波特性を示すことが確認できた。
Commercial raw material powder: α-alumina, β-alumina, sodium aluminate, calcium ferrite, zeolite and coal fly ash From FIG. 7 showing the results, excluding α-alumina, each raw material powder such as β-alumina and calcium ferrite is It was confirmed that good microwave characteristics were exhibited.
11、111A、111B、111C・・・反応層
11A・・・第一反応層
11B・・・第二反応層
11C・・・第三反応層
13・・・処理容器
13A・・・第一処理容器
13B・・・第二処理容器
13C・・・第三処理容器
17・・・マイクロ波加熱手段
17A、117A・・・第一マイクロ波加熱手段
17B、117B・・・第二マイクロ波加熱手段
17C・・・第三マイクロ波加熱手段
19、119A・・・流体入口部
21、21A、21B、21C、121A、121B・・・改質ガス出口部
113A・・・原料吸着容器(処理容器)
113B・・・分解改質容器(処理容器)
113C・・・再生処理容器(処理容器)
11, 111A, 111B, 111C ...
113B ... Decomposition and reforming vessel (processing vessel)
113C ... Regeneration processing container (processing container)
Claims (19)
前記反応層の少なくとも一部を、マイクロ波を吸収し発熱する物質(以下「マイクロ波発熱物質」という。)で形成するとともに、前記反応層に前記流体有機化合物を供給して、常温にて前記流体有機化合物を吸着させる流体吸着工程と、
前記流体有機化合物の供給を停止した状態で、前記反応層をマイクロ波加熱手段によって前記流体有機化合物の分解改質が可能な第一設定温度に加熱又は維持しながら前記反応気体を供給し、前記流体有機化合物の分解改質処理を行う分解改質工程と、
さらに、前記反応層を、マイクロ波加熱手段によって前記第一設定温度より高温の第二設定温度に加熱又は維持しながら前記反応層の再生処理を行う反応層再生工程との、
三工程を順次繰り返して行うことを特徴とする流体有機化合物の処理方法。 A fluid organic compound as a raw material is adsorbed on a reaction layer, and a decomposition reaction and / or a reforming reaction is performed in the presence of at least one kind of reaction gas selected from the group of H 2 O, CO 2 , CO, and O 2. In the method for treating a fluid organic compound to obtain a reformed gas by performing the treatment by the following (hereinafter referred to as "decomposition reforming treatment")
At least a part of the reaction layer is formed of a substance that absorbs microwaves and generates heat (hereinafter referred to as “microwave exothermic substance”), the fluid organic compound is supplied to the reaction layer, and the reaction layer is heated at room temperature. A fluid adsorption process for adsorbing fluid organic compounds;
In a state where supply of the fluid organic compound is stopped, the reaction gas is supplied while heating or maintaining the reaction layer at a first set temperature at which the fluid organic compound can be decomposed and modified by microwave heating means, A decomposition and reforming process for performing a decomposition and reforming treatment of the fluid organic compound;
And a reaction layer regeneration step of performing the regeneration treatment of the reaction layer while heating or maintaining the reaction layer at a second preset temperature higher than the first preset temperature by microwave heating means,
A method for treating a fluid organic compound, comprising sequentially repeating three steps.
前記反応層を備えた処理容器と流体供給手段とマイクロ波加熱手段とを備え、
前記処理容器は、少なくとも一部に前記流体有機化合物の吸着機能を有するマイクロ波発熱物質を含む反応層を内部に備えるとともに、前記流体有機化合物又は前記反応気体を供給する流体入口部と前記改質ガスを排出するガス出口部とを備え、
前記流体供給手段は、前記流体有機化合物及び反応気体を独立的に送り込み可能に前記流体入口部に接続し、
前記マイクロ波加熱手段は、前記反応層を前記分解改質処理及び前記反応層の再生処理の各設定処理温度に加熱・維持可能に設けた、
ことを特徴とする流体有機化合物の処理装置。 A process having a function of decomposing and reforming a raw material fluid organic compound in the presence of a reaction gas in the presence of the reaction gas to obtain a reformed gas, and further regenerating the reaction layer. In the device
A processing vessel provided with the reaction layer, a fluid supply means, and a microwave heating means,
The processing container includes therein a reaction layer containing a microwave exothermic material having at least a function of adsorbing the fluid organic compound, a fluid inlet for supplying the fluid organic compound or the reaction gas, and the reforming A gas outlet for discharging gas,
The fluid supply means is connected to the fluid inlet so that the fluid organic compound and the reaction gas can be independently fed,
The microwave heating means is provided so that the reaction layer can be heated and maintained at each set processing temperature of the decomposition reforming process and the regeneration process of the reaction layer,
An apparatus for treating a fluid organic compound.
前記流体供給手段が、前記各処理容器内の反応層に、前記流体有機化合物及び前記反応気体を別々に又は同時に供給可能な制御機構を有することを特徴とする請求項11記載の流体有機化合物の処理装置。 Arranging a plurality of the processing vessels provided with the reaction layer in parallel,
12. The fluid organic compound according to claim 11, wherein the fluid supply means has a control mechanism capable of supplying the fluid organic compound and the reaction gas separately or simultaneously to the reaction layer in each processing container. Processing equipment.
前記複数個の処理容器が、配列順に原料の流体入口部を備えた原料吸着容器、前記反応気体の流体入口部及び前記マイクロ波加熱手段を備えた分解改質容器、及び前記マイクロ波加熱手段を備えた再生処理容器からなり、
前記分解改質容器及び/又は再生処理容器は改質ガス排出口を備え、さらに、前記再生処理容器の前記充填粒体の流出口は、前記原料吸着容器の前記充填粒体の導入口と、再生後の前記充填粒体を戻し可能となるように接続することを特徴とする請求項11記載の流体有機化合物の処理装置。 A plurality of the processing vessels provided with reaction layers formed by packed particles are arranged in series, and the moving particles move the packed particles continuously or intermittently between the processing vessels in the order of arrangement. connection,
The plurality of processing vessels include a raw material adsorption vessel provided with a raw material fluid inlet portion in order of arrangement, a reaction gas fluid inlet portion and a decomposition and reforming vessel provided with the microwave heating means, and the microwave heating means. A recycling container equipped with
The cracking and reforming container and / or the regeneration processing container includes a reformed gas discharge port, and the outlet of the packed granule of the regeneration processing container is an inlet of the packed granule of the raw material adsorption container; 12. The fluid organic compound treatment device according to claim 11, wherein the regenerated filled particles are connected so that they can be returned.
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