Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5835006B2 - Organic substance gasification method and organic substance gasification apparatus - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5835006B2 - Organic substance gasification method and organic substance gasification apparatus - Google Patents

Organic substance gasification method and organic substance gasification apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP5835006B2
JP5835006B2 JP2012040436A JP2012040436A JP5835006B2 JP 5835006 B2 JP5835006 B2 JP 5835006B2 JP 2012040436 A JP2012040436 A JP 2012040436A JP 2012040436 A JP2012040436 A JP 2012040436A JP 5835006 B2 JP5835006 B2 JP 5835006B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
product
organic substance
vol
reforming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012040436A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013173884A (en
Inventor
高木 克彦
克彦 高木
浅沼 稔
稔 浅沼
藤林 晃夫
晃夫 藤林
文保 岡▲崎▼
文保 岡▲崎▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to JP2012040436A priority Critical patent/JP5835006B2/en
Publication of JP2013173884A publication Critical patent/JP2013173884A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5835006B2 publication Critical patent/JP5835006B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Landscapes

  • Industrial Gases (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Description

本発明は、廃プラスチックなどの有機物質を気体燃料などに転換するために、有機物質を改質してガス化する方法およびそれに用いられるガス化装置に関する。   The present invention relates to a method for reforming and gasifying an organic substance to convert the organic substance such as waste plastic into a gaseous fuel and the like, and a gasification apparatus used therefor.

廃プラスチック、含油スラッジ、廃油などの多くは焼却処理されているのが現状である。しかし、焼却処理ではCO発生などの環境負荷が高く、また、焼却炉の熱的損傷の問題もあり、ケミカルリサイクル技術の確立が求められている。
ケミカルリサイクル技術のなかでも、有機物質を気体燃料や液体燃料に転換するための技術は、廃プラスチックを中心に従来から種々検討がなされ、例えば、以下のような提案がなされている。
At present, most of waste plastic, oil-impregnated sludge, waste oil, etc. are incinerated. However, incineration treatment has a high environmental load such as CO 2 generation, and there is a problem of thermal damage of the incinerator, and establishment of chemical recycling technology is required.
Among chemical recycling technologies, technologies for converting organic substances into gaseous fuels and liquid fuels have been variously studied mainly with respect to waste plastics. For example, the following proposals have been made.

特許文献1には、水素濃度60vol%以上、好ましくは80vol%以上、温度600℃以上のコークス炉ガス(COG)を廃プラスチックなどの有機物質と反応させることにより、有機物質を高効率で水素化分解・ガス化し、COGを増熱化する方法が開示されている。
また、特許文献2には、石油の流動接触触媒(FCC)を熱媒体兼触媒として用い、温度350〜500℃で廃プラスチックを分解して液体燃料に変換する方法が開示されている。
また、特許文献3には、RDFや木材などを熱分解するにあたり、熱分解で生成したガスを水蒸気改質し、この水蒸気改質により水素濃度を高くしたガスを熱分解部に循環し、水素濃度を高くしたガス雰囲気で熱分解を行う方法が開示されている。
In Patent Document 1, a coke oven gas (COG) having a hydrogen concentration of 60 vol% or more, preferably 80 vol% or more and a temperature of 600 ° C or more is reacted with an organic material such as waste plastic, thereby hydrogenating the organic material with high efficiency. A method for increasing the heat of COG by decomposition and gasification is disclosed.
Further, Patent Document 2 discloses a method in which petroleum fluid contact catalyst (FCC) is used as a heat medium / catalyst and waste plastic is decomposed at a temperature of 350 to 500 ° C. to be converted into liquid fuel.
Further, in Patent Document 3, when pyrolyzing RDF, wood, etc., the gas generated by pyrolysis is steam reformed, and the gas having a high hydrogen concentration by this steam reforming is circulated to the pyrolysis section to generate hydrogen. A method of performing pyrolysis in a gas atmosphere with a high concentration is disclosed.

特開2007−224206号公報JP 2007-224206 A 特開2010−013657号公報JP 2010-013657 A 特開2001−131560号公報JP 2001-131560 A

しかしながら、上記従来技術には、以下のような問題がある。
まず、特許文献1に関しては、COG中の水素濃度が60vol%以上となるのは石炭乾留工程のうちでも乾留末期に限られるので、特許文献1の方法では、乾留末期のタイミングでガス流路を切替え、多量のダストを含む600℃以上のCOGを廃プラスッチク水素化分解反応器に供給する必要がある。しかし、このような過酷な条件で、流路切替弁を長期間安定して作動させ続けることは困難であり、この意味で実現性に乏しい技術であると言える。さらに、廃プラスチックの効率的なガス化のためには、60vol%以上の水素を含有するCOGを連続的に水素化分解反応器に供給することが必要であるが、このためには炭化室毎に水素濃度計と流路切替弁を設置する必要があり、設備コストが増大する。
However, the above prior art has the following problems.
First, regarding Patent Document 1, since the hydrogen concentration in COG is 60 vol% or more is limited to the end of the dry distillation in the coal dry distillation process, in the method of Patent Document 1, the gas flow path is opened at the end of the dry distillation. It is necessary to switch and supply COG of 600 ° C. or more containing a large amount of dust to a waste plastic hydrocracking reactor. However, it is difficult to stably operate the flow path switching valve for a long time under such a severe condition, and in this sense, it can be said that the technique is poor in feasibility. Furthermore, for efficient gasification of waste plastic, it is necessary to continuously supply COG containing 60 vol% or more of hydrogen to the hydrocracking reactor. In addition, it is necessary to install a hydrogen concentration meter and a flow path switching valve, which increases the equipment cost.

また、特許文献2の方法は、FCC触媒添加によって接触分解と芳香族化が進むものの、不活性ガスフローで反応を行っているため、重油分とコークが合計で13質量%生成しており(実施例1)、軽質燃料の製造技術として満足できる水準とは言えない。
また、特許文献3の方法で生成するガスは、H、CO、COが主体で、燃焼熱が冶金炉発生排ガスのそれよりやや低い1800kcal/Nm程度のものであり、気体燃料としての価値は限定的なものとなる。
Moreover, although the method of patent document 2 advances catalytic cracking and aromatization by FCC catalyst addition, since it reacts by an inert gas flow, 13 mass% of heavy oil components and coke are produced | generated in total ( Example 1) is not a satisfactory level as a light fuel production technology.
Further, the gas generated by the method of Patent Document 3 is mainly H 2 , CO, and CO 2 , and the combustion heat is about 1800 kcal / Nm 3 that is slightly lower than that of the exhaust gas generated from the metallurgical furnace. The value is limited.

したがって本発明の目的は、廃プラスチックなどの有機物質をガス化して気体燃料などに転換する際に、安定的に供給可能なガスを用いて有機物質を効率的に改質できるとともに、高いガス化率が得られ、これにより重質分や炭素質の生成を抑えつつ、高カロリーのガス化生成物を高効率に得ることができる有機物質のガス化方法及びガス化装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to efficiently reform an organic substance using a gas that can be stably supplied when gasifying an organic substance such as waste plastic into gas fuel, etc. It is to provide an organic substance gasification method and a gasification apparatus capable of obtaining a high-calorie gasification product with high efficiency while suppressing generation of heavy components and carbonaceous matter. .

本発明者らは、上記課題を解決するため検討を重ねた結果、冶金炉で発生する一酸化炭素を含有する排ガスに過剰の水蒸気を添加してシフト反応を行わせ、このシフト反応後のガス、すなわちシフト反応で生成した水素および炭酸ガスと残存した水蒸気とを含む混合ガスを改質反応器内で有機物質に接触させることにより、有機物質を改質して低分子化した生成物を生成させ、改質反応器から出た生成物の蒸気を蒸留して気体生成物と液体生成物とに分離し、気体生成物を回収するとともに、液体生成物を改質反応器に還流させることにより、有機物質を高いガス化率で効率的にガス化できることを見出した。   As a result of repeated studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention added an excessive water vapor to an exhaust gas containing carbon monoxide generated in a metallurgical furnace to cause a shift reaction, and a gas after the shift reaction. In other words, by bringing a mixed gas containing hydrogen and carbon dioxide generated in the shift reaction and the remaining water vapor into contact with the organic substance in the reforming reactor, the organic substance is reformed to produce a low molecular weight product. And distilling the vapor of the product from the reforming reactor into a gas product and a liquid product, collecting the gas product and refluxing the liquid product to the reforming reactor. The present inventors have found that organic substances can be efficiently gasified at a high gasification rate.

本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
[1]冶金炉で発生した一酸化炭素を含有する排ガス(g)に過剰の水蒸気を添加してシフト反応を行わせることで、シフト反応で生成した水素および炭酸ガスと、シフト反応に消費されなかった水蒸気とを含む混合ガス(g)とし、この混合ガス(g)を改質反応器内で有機物質に接触させることにより、有機物質を改質して低分子化した生成物を生成させ、前記改質反応器から出た生成物の蒸気を蒸留して気体生成物と液体生成物とに分離し、気体生成物を回収するとともに、液体生成物を前記改質反応器に還流させることを特徴とする有機物質のガス化方法。
The present invention has been made on the basis of such findings and has the following gist.
[1] Addition of excess water vapor to the exhaust gas (g 0 ) containing carbon monoxide generated in the metallurgical furnace to cause the shift reaction to consume the hydrogen and carbon dioxide generated by the shift reaction and the shift reaction A mixed gas (g) containing water vapor that has not been produced is brought into contact with the organic substance in the reforming reactor, thereby reforming the organic substance to produce a low molecular weight product. The vapor of the product discharged from the reforming reactor is distilled to separate the gas product and the liquid product, the gas product is recovered, and the liquid product is refluxed to the reforming reactor. A method for gasifying an organic substance.

[2]上記[1]の方法において、排ガス(g)が、冶金炉で発生した一酸化炭素と窒素を含有する排ガスから窒素の少なくとも一部を分離することで一酸化炭素濃度を高めた排ガスであることを特徴とする有機物質のガス化方法。
[3]上記[1]または[2]の方法において、混合ガス(g)の水蒸気濃度が5〜70vol%であることを特徴とする有機物質のガス化方法。
[4]上記[3]の方法において、混合ガス(g)は、水蒸気濃度が20〜70vol%、水素濃度が10〜40vol%、炭酸ガス濃度が10〜40vol%であることを特徴とする有機物質のガス化方法。
[5]上記[1]〜[4]のいずれかの方法において、改質される有機物質が、廃プラスチック、含油スラッジ、廃油、バイオマスの中から選ばれる1種以上であることを特徴とする有機物質のガス化方法。
[2] In the method of [1] above, the exhaust gas (g 0 ) increases the carbon monoxide concentration by separating at least a part of nitrogen from the exhaust gas containing nitrogen and carbon monoxide generated in the metallurgical furnace. A method for gasifying an organic substance, characterized by being exhaust gas.
[3] A method for gasifying an organic substance according to the method [1] or [2], wherein the water vapor concentration of the mixed gas (g) is 5 to 70 vol%.
[4] In the method of [3] above, the mixed gas (g) is an organic material having a water vapor concentration of 20 to 70 vol%, a hydrogen concentration of 10 to 40 vol%, and a carbon dioxide gas concentration of 10 to 40 vol%. Gasification method for substances.
[5] The method according to any one of [1] to [4] above, wherein the organic substance to be modified is at least one selected from waste plastic, oil-containing sludge, waste oil, and biomass. Gasification method for organic substances.

[6]冶金炉で発生した一酸化炭素を含有する排ガス(g)に過剰の水蒸気を添加してシフト反応を行わせるためのシフト反応器(1)と、該シフト反応器(1)で生成した水素および炭酸ガスと、シフト反応に消費されなかった水蒸気とを含む混合ガス(g)を有機物質に接触させて改質する改質反応器(2)と、該改質反応器(2)から出た生成物の蒸気を気体生成物と液体生成物とに分離し、液体生成物を改質反応器(2)に還流させる蒸留装置(3)を備えることを特徴とする有機物質のガス化装置。
[7]上記[1]〜[5]のいずれかの方法で得られた気体生成物を、製鉄所内で燃料または/および還元剤として利用することを特徴とする製鉄所の操業方法。
[6] A shift reactor (1) for adding excess water vapor to an exhaust gas (g 0 ) containing carbon monoxide generated in a metallurgical furnace to cause a shift reaction, and the shift reactor (1) A reforming reactor (2) for reforming a mixed gas (g) containing the generated hydrogen and carbon dioxide gas and water vapor not consumed in the shift reaction by contacting with an organic substance, and the reforming reactor (2 An organic substance characterized in that it comprises a distillation device (3) for separating the vapor of the product from) into a gaseous product and a liquid product and refluxing the liquid product to the reforming reactor (2) Gasifier.
[7] A method for operating a steel mill, wherein the gas product obtained by any one of the methods [1] to [5] is used as a fuel or / and a reducing agent in the steel mill.

本発明によれば、廃プラスチックなどの有機物質をガス化して気体燃料などに転換する際に、安定的に供給可能なガスを用いて有機物質を効率的に改質できるとともに、高いガス化率が得られ、これにより重質分や炭素質の生成を抑えつつ、高カロリーのガス化生成物を高効率に得ることができる。
また、実施設備に関しても、特別な計測器や流路切替弁などが必要なく、しかも比較的低い反応温度でも有機物質のガス化を行うことができるので、比較的簡易な設備で実施することができる。また、シフト反応によって生成するCOは、有機物質の改質中に炭酸ガス改質反応でCOに変化するため、有機物質のケミカルリサイクルをCO発生量を増加させることなく実施することが可能となる。
According to the present invention, when an organic substance such as waste plastic is gasified to be converted into gaseous fuel, the organic substance can be efficiently reformed using a gas that can be stably supplied, and a high gasification rate is obtained. As a result, a high-calorie gasification product can be obtained with high efficiency while suppressing the generation of heavy components and carbonaceous matter.
Also, with regard to implementation facilities, there is no need for special measuring instruments or flow path switching valves, and organic substances can be gasified even at relatively low reaction temperatures. it can. In addition, since CO 2 produced by the shift reaction changes to CO during the reforming of the organic material, it is possible to carry out chemical recycling of the organic material without increasing the amount of CO 2 generated. It becomes.

転炉ガスに水蒸気を添加して行うシフト反応において、水蒸気の添加量とシフト反応後のガスの組成(温度430℃における平衡組成計算値)との関係を示すグラフIn the shift reaction performed by adding water vapor to the converter gas, a graph showing the relationship between the amount of water vapor added and the composition of the gas after the shift reaction (calculated equilibrium composition at a temperature of 430 ° C.) 本発明に係る有機物質のガス化装置の一実施形態を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically one Embodiment of the gasification apparatus of the organic substance which concerns on this invention 本発明に係る有機物質のガス化装置の他の実施形態を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically other embodiment of the gasification apparatus of the organic substance which concerns on this invention 本発明に係る有機物質のガス化装置の他の実施形態を模式的に示す説明図Explanatory drawing which shows typically other embodiment of the gasification apparatus of the organic substance which concerns on this invention 液体生成物を改質反応器に還流させない以外は発明例2〜10と同様の条件で行ったポリエチレンの改質試験において、シフト反応生成ガスの水蒸気濃度と、ポリエチレンの改質(低分子化)におけるガス化率および液化率との関係を示すグラフIn the polyethylene reforming test conducted under the same conditions as in Invention Examples 2 to 10 except that the liquid product was not refluxed to the reforming reactor, the water vapor concentration of the shift reaction product gas and the reforming of polyethylene (lower molecular weight) Showing the relationship between gasification rate and liquefaction rate 液体生成物を改質反応器に還流させない以外は発明例2〜10と同様の条件で行ったポリエチレンの改質試験において、シフト反応生成ガスの水蒸気濃度と、ポリエチレンの改質(低分子化)で得られた気体生成物および液体生成物のLHVとの関係を示すグラフIn the polyethylene reforming test conducted under the same conditions as in Invention Examples 2 to 10 except that the liquid product was not refluxed to the reforming reactor, the water vapor concentration of the shift reaction product gas and the reforming of polyethylene (lower molecular weight) Showing the relationship between the gas product and the liquid product obtained in Example 1 and LHV 液体生成物を改質反応器に還流させない以外は発明例2〜10と同様の条件で行ったポリエチレンの改質試験において、シフト反応生成ガスの水蒸気濃度と、ポリエチレンの改質(低分子化)におけるポリエチレン分解率との関係を示すグラフIn the polyethylene reforming test conducted under the same conditions as in Invention Examples 2 to 10 except that the liquid product was not refluxed to the reforming reactor, the water vapor concentration of the shift reaction product gas and the reforming of polyethylene (lower molecular weight) Showing the relationship with polyethylene degradation rate 液体生成物を改質反応器に還流させない以外は発明例2〜10と同様の条件で行ったポリエチレンの改質試験において、シフト反応生成ガスの炭酸ガス濃度と、ポリエチレンの改質(低分子化)で得られた気体生成物の水素濃度との関係を示すグラフIn the polyethylene reforming test conducted under the same conditions as in Invention Examples 2 to 10 except that the liquid product was not refluxed to the reforming reactor, the carbon dioxide concentration of the shift reaction product gas and the reforming of polyethylene (lower molecular weight) ) Graph showing the relationship with the hydrogen concentration of the gas product obtained in 液体生成物を改質反応器に還流させない以外は発明例2〜10と同様の条件で行ったポリエチレンの改質試験において、シフト反応生成ガスの水素濃度と、ポリエチレンの改質(低分子化)で得られた気体生成物の炭酸ガス濃度との関係を示すグラフIn the polyethylene reforming test conducted under the same conditions as in Invention Examples 2 to 10 except that the liquid product was not refluxed to the reforming reactor, the hydrogen concentration of the shift reaction product gas and the reforming of polyethylene (lower molecular weight) Graph showing the relationship between carbon dioxide concentration and gaseous product obtained in

本発明法では、冶金炉で発生した一酸化炭素を含有する排ガス(g)(以下、「冶金炉発生排ガス」という場合がある)に過剰の水蒸気を添加してシフト反応を行わせることで、シフト反応で生成した水素および炭酸ガスと、シフト反応に消費されなかった水蒸気とを含む混合ガス(g)とし、この混合ガス(g)(以下「シフト反応生成ガス」という場合がある。)を改質反応器内で有機物質に接触させることにより、有機物質を改質して低分子化した生成物を生成させる。そして、改質反応器から出た生成物の蒸気を蒸留して気体生成物と液体生成物とに分離し、気体生成物を回収するとともに、液体生成物を改質反応器に還流させ、気体生成物に変換させる。
なお、排ガス(g)に過剰の水蒸気を添加するとは、シフト反応で消費されない余剰の水蒸気が混合ガス(g)中に残存するように水蒸気を添加するという意味である。
In the method of the present invention, an excess water vapor is added to an exhaust gas (g 0 ) containing carbon monoxide generated in a metallurgical furnace (hereinafter sometimes referred to as “metallurgical furnace generated exhaust gas”) to cause a shift reaction. A mixed gas (g) containing hydrogen and carbon dioxide gas generated in the shift reaction and water vapor not consumed in the shift reaction, and this mixed gas (g) (hereinafter sometimes referred to as “shift reaction product gas”). Is brought into contact with the organic substance in the reforming reactor, thereby reforming the organic substance to produce a low molecular weight product. Then, the product vapor from the reforming reactor is distilled to separate the gas product and the liquid product, and the gas product is recovered, and the liquid product is refluxed to the reforming reactor. Convert to product.
Note that adding excess steam to the exhaust gas (g 0 ) means adding steam so that excess steam that is not consumed in the shift reaction remains in the mixed gas (g).

このような本発明法では、比較的低い反応温度でも効率的に有機物質の低分子化が促進され、水素消費量も少なく、且つ重質分や炭素質の生成もほとんど認められない。
一般に廃プラスチックなどの高分子量有機物質は、300〜400℃以上で加熱すると熱分解が始まることが知られているが、この時、軽質化とともに重質化も進行してしまう。熱分解時に水素を共存させると、炭化水素種への水素付加反応と水素化分解反応が進行するため、重質化抑制と低分子化に有効である。しかしながら、水素化分解に高温が必要であり、且つ水素消費量が多くなることが問題である。
In such a method of the present invention, the reduction of the molecular weight of the organic substance is efficiently promoted even at a relatively low reaction temperature, the hydrogen consumption is small, and the generation of heavy components and carbonaceous matter is hardly observed.
Generally, high molecular weight organic substances such as waste plastic are known to start thermal decomposition when heated at a temperature of 300 to 400 ° C. or higher, but at this time, they become lighter and heavier. Coexistence of hydrogen during thermal decomposition is effective in suppressing heavy formation and reducing the molecular weight because hydrogen addition reaction and hydrocracking reaction to hydrocarbon species proceed. However, the high temperature is required for hydrocracking, and the hydrogen consumption is a problem.

一方、水蒸気改質や炭酸ガス改質は、HOやCO分子中の酸素による炭化水素の酸化と看做すことができ、少ない水素添加量で低分子化と炭素質生成抑制が達成できる。さらに、水蒸気改質や炭酸ガス改質は、改質される有機分子の炭素鎖が長くなるにつれて反応温度が低下するという特徴を有する。本発明法において、比較的低い反応温度でも効率的に有機物質の低分子化が促進され、水素消費量も少なく、且つ重質分や炭素質の生成もほとんど認められないのは、上記混合ガス(g)を用いて有機物質の改質(低分子化)を行うことにより、水素化、水素化分解、水蒸気改質、炭酸ガス改質の4反応が同時に進行するためであると考えられる。
さらに、本発明では、改質で生成した液体生成物を改質反応器に還流させることにより、高効率で気体生成物を得ることができる。
なお、前記水素化反応としては、炭化水素種への水素付加反応だけではなく、メタンなどの軽質炭化水素を生成するCOやCOへの水素付加反応も進行していることが気体生成物の分析結果から示唆される。本発明の説明では簡単のため、COやCOへの水素付加反応を炭化水素種への水素化反応と区別することなく、単に水素化(または水素化反応)として記述した。
On the other hand, steam reforming and carbon dioxide reforming can be regarded as oxidation of hydrocarbons by oxygen in H 2 O and CO 2 molecules, achieving low molecular weight and suppressing carbonaceous production with a small amount of hydrogen addition. it can. Furthermore, steam reforming and carbon dioxide reforming are characterized in that the reaction temperature decreases as the carbon chain of the organic molecule to be modified becomes longer. In the method of the present invention, the low molecular weight of an organic substance is efficiently promoted even at a relatively low reaction temperature, the amount of hydrogen consumption is small, and the generation of heavy components and carbonaceous matter is hardly recognized. It is considered that the four reactions of hydrogenation, hydrocracking, steam reforming, and carbon dioxide reforming proceed simultaneously by reforming (reducing molecular weight) the organic substance using (g).
Furthermore, in the present invention, a gas product can be obtained with high efficiency by refluxing the liquid product produced by the reforming to the reforming reactor.
Incidentally, as the hydrogenation reaction, not only hydrogenation reaction to hydrocarbon species, that is gaseous products that also proceed hydrogenation reaction to CO and CO 2 to produce a light hydrocarbon such as methane It is suggested from the analysis results. In the description of the present invention, for the sake of simplicity, the hydrogenation reaction to CO or CO 2 is simply described as hydrogenation (or hydrogenation reaction) without being distinguished from the hydrogenation reaction to hydrocarbon species.

例えば、転炉などの冶金炉から発生する排ガスには、通常、COが25〜80vol%程度含有されている。したがって、これに水蒸気を添加すると、下記のシフト反応(1)によってHとCOが生成する。
CO+HO→H+CO …(1)
本発明法では、排ガス(g)に過剰の水蒸気が添加されるので、シフト反応後の混合ガス(g)には、シフト反応により生成したH、COと過剰添加分のHOが含まれることになる。そして、このシフト反応生成ガス(g)による有機物質の改質(低分子化)では、各ガス成分による水素化、水素化分解、水蒸気改質、炭酸ガス改質の4反応が同時進行するものと考えられる。
For example, the exhaust gas generated from a metallurgical furnace such as a converter usually contains about 25 to 80 vol% of CO. Therefore, when water vapor is added thereto, H 2 and CO 2 are generated by the following shift reaction (1).
CO + H 2 O → H 2 + CO 2 (1)
In the method of the present invention, since excess water vapor is added to the exhaust gas (g 0 ), the mixed gas (g) after the shift reaction includes H 2 , CO 2 generated by the shift reaction, and H 2 O of excess addition. Will be included. In the reforming of organic substances (lower molecular weight) by this shift reaction product gas (g), four reactions of hydrogenation, hydrocracking, steam reforming, and carbon dioxide reforming by each gas component proceed simultaneously. it is conceivable that.

本発明では、排ガス(g)に対して過剰に添加する水蒸気の過剰割合やシフト反応の反応率を適宜制御することによって、ガス中の水蒸気、水素、炭酸ガスの各濃度を制御し、有機物質改質用の混合ガス(g)とすることができる。ただし、ガスホルダー(例えば、製鉄所内で使用されている一般的なガスホルダー)に貯蔵される冶金炉発生排ガスの一般的組成は、CO:50〜70vol%、CO:10〜20vol%、N:10〜20vol%、H:0〜5vol%(他に飽和水蒸気を含む)程度であるため、一般には、シフト反応の反応率制御まで行う必要はなく、水蒸気の過剰割合を調整するだけで、混合ガス(g)の水蒸気、水素、炭酸ガスの各濃度を所望のレベルに制御することができる。
なお、シフト反応の反応率は、シフト反応器内での滞留時間を調整することで制御することができる。例えば、滞留時間を短くするには、シフト反応器長さを小さくしたり、或いは触媒充填量を少なくする方法が一般的であり、その場合、シフト反応器長さや触媒充填量は、ほぼ平衡まで反応を進行させる場合の1/2〜1/4程度とすればよい。なお、シフト反応は、通常、ほぼ平衡まで反応が進行することはよく知られている。
In the present invention, the concentration of water vapor, hydrogen, and carbon dioxide in the gas is controlled by appropriately controlling the excess ratio of water vapor added excessively to the exhaust gas (g 0 ) and the reaction rate of the shift reaction. A mixed gas (g) for material modification can be obtained. However, the general composition of the metallurgical furnace generated exhaust gas stored in the gas holder (for example, a general gas holder used in a steelworks) is CO: 50 to 70 vol%, CO2: 10 to 20 vol%, N 2: 10~20vol%, H 2: because of the order 0~5vol% (including other saturated steam) generally is not necessary to carry out until the reaction rate control of the shift reaction, only by adjusting the excess percentage of water vapor Thus, each concentration of water vapor, hydrogen and carbon dioxide in the mixed gas (g) can be controlled to a desired level.
The reaction rate of the shift reaction can be controlled by adjusting the residence time in the shift reactor. For example, in order to shorten the residence time, a method in which the shift reactor length is reduced or the catalyst charge amount is reduced is generally used. In this case, the shift reactor length and the catalyst charge amount are almost until equilibrium. What is necessary is just to set it as about 1 / 2-1 / 4 in the case of advancing reaction. In addition, it is well known that the shift reaction usually proceeds to almost equilibrium.

一例として、CO:65vol%、CO:15vol%、N:18vol%、H:1vol%、HO:1vol%からなる組成の転炉ガス100kmol/h(=2240Nm/h)に、水蒸気の添加量を60kmol/h(=1340Nm/h)から540kmol/h(=12100Nm/h)まで変化させてシフト反応を行う場合について、水蒸気添加量とシフト反応後のガスの組成(温度430℃における平衡組成計算値)を図1に示す。これによれば、水蒸気添加量を調整するだけで、混合ガス(g)の水蒸気、水素、炭酸ガスの各濃度を制御でき、後述するような好ましいガス組成にできることが判る。なお、シフト反応は、通常、ほぼ平衡まで反応が進行することはよく知られている。 As an example, converter gas of 100 kmol / h (= 2240 Nm 3 / h) having a composition of CO: 65 vol%, CO 2 : 15 vol%, N 2 : 18 vol%, H 2 : 1 vol%, H 2 O: 1 vol% In the case of performing the shift reaction by changing the amount of water vapor added from 60 kmol / h (= 1340 Nm 3 / h) to 540 kmol / h (= 1100 Nm 3 / h), the amount of water vapor added and the composition of the gas after the shift reaction ( The calculated equilibrium composition at a temperature of 430 ° C. is shown in FIG. According to this, it can be seen that the concentration of water vapor, hydrogen, and carbon dioxide in the mixed gas (g) can be controlled only by adjusting the amount of water vapor added, and a preferable gas composition as described later can be obtained. In addition, it is well known that the shift reaction usually proceeds to almost equilibrium.

以下、本発明法の詳細と好ましい条件について説明する。
本発明において、シフト反応させる排ガス(g)として冶金炉発生排ガスを用いる理由は、冶金炉発生排ガスは比較的高濃度に一酸化炭素を含有し、且つ不要な窒素の濃度が低いためである。一酸化炭素を含有する冶金炉発生排ガス(g)としては、任意のものが使用できる。最も代表的なものは、鉄鋼製造プロセスの脱炭工程が行われる転炉から発生する転炉ガスであるが、それ以外にも、例えば、溶銑予備処理炉、溶融還元炉、シャフト炉などから発生する排ガスを例示することができ、これらの1種または2種以上の混合ガスを用いることができる。
冶金プロセスで生成する一酸化炭素が、さらに酸化されて二酸化炭素が生成する割合である二次燃焼率(CO/(CO+CO)×100)は、一般に10〜50%程度に過ぎない。また、排ガス(g)中には水素と窒素も含まれるが、H濃度は冶金プロセスに応じて変化し、0〜20vol%程度である。窒素は、炉内撹拌や煙道保安などのために供給されており、通常、排ガス(g)中の濃度は10〜30vol%程度である。
Hereinafter, details and preferred conditions of the method of the present invention will be described.
In the present invention, the reason why the metallurgical furnace generated exhaust gas is used as the exhaust gas (g 0 ) for the shift reaction is that the metallurgical furnace generated exhaust gas contains carbon monoxide at a relatively high concentration and the concentration of unnecessary nitrogen is low. . As the metallurgical furnace-generated exhaust gas (g 0 ) containing carbon monoxide, any one can be used. The most representative is the converter gas generated from the converter where the decarburization process of the steel manufacturing process is performed, but other than that, for example, it is generated from a hot metal pretreatment furnace, a smelting reduction furnace, a shaft furnace, etc. Exhaust gas to be used can be exemplified, and one kind or a mixture of two or more kinds thereof can be used.
The secondary combustion rate (CO 2 / (CO + CO 2 ) × 100), which is the rate at which carbon monoxide produced in the metallurgical process is further oxidized to produce carbon dioxide, is generally only about 10 to 50%. Also, in the exhaust gas (g 0) are also included hydrogen and nitrogen, H 2 concentration varies depending on the metallurgical process, it is about 0~20vol%. Nitrogen is supplied for in-furnace agitation and flue safety, and the concentration in the exhaust gas (g 0 ) is usually about 10 to 30 vol%.

以上の点から、一般的な冶金炉発生排ガス(g)の組成は、概ね以下のような範囲となる。
CO:80〜25vol%(二次燃焼率10〜50%に相当)
CO:10〜25vol%(二次燃焼率10〜50%に相当)
:10〜30vol%
:0〜20vol%
シフト反応には一酸化炭素が必要であるが、ガスの組成が上記の範囲であれば、排ガス(g)の組成に特段の問題はない。ここで、窒素は本発明で生じる化学反応(シフト反応、水素化、水素化分解、水蒸気改質、炭酸ガス改質)には何ら寄与せず、一方において、製造される気体生成物を希釈し、低位燃焼熱(以下、「LHV」という)を低下させる。特に、窒素濃度が50vol%を超えると、気体生成物のLHVの低下が顕著になるとともに、シフト反応速度も低下する傾向になる。このため窒素濃度は上記組成範囲内であることが好ましい。
From the above points, the composition of general metallurgical furnace-generated exhaust gas (g 0 ) is generally in the following range.
CO: 80-25 vol% (equivalent to 10-50% secondary combustion rate)
CO 2: 10~25vol% (corresponding to the secondary combustion rate 10-50%)
N 2: 10~30vol%
H2: 0 to 20 vol%
Although carbon monoxide is required for the shift reaction, there is no particular problem with the composition of the exhaust gas (g 0 ) as long as the gas composition is in the above range. Here, nitrogen does not contribute at all to the chemical reactions (shift reaction, hydrogenation, hydrocracking, steam reforming, carbon dioxide reforming) that occur in the present invention, while diluting the gas product produced. , Lower combustion heat (hereinafter referred to as “LHV”). In particular, when the nitrogen concentration exceeds 50 vol%, the LHV of the gas product is significantly reduced and the shift reaction rate tends to be reduced. Therefore, the nitrogen concentration is preferably within the above composition range.

さきに述べたように、ガスホルダー(例えば、製鉄所内で使用されている一般的なガスホルダー)に貯蔵される冶金炉発生排ガスの一般的組成は、CO:50〜70vol%、CO:10〜20vol%、N:10〜20vol%、H:0〜5vol%(他に飽和水蒸気を含む)程度であり、この組成は、上記の一般的な冶金炉発生排ガスの組成の中で高CO濃度組成に相当する。ガスホルダーに貯蔵されたガスは、製鉄所内の各工場で燃料ガスとして利用するため、利用先での燃焼効率の低下を防止する必要がある。そのため、ガス中CO濃度の下限値をガスホルダーへの貯蔵条件として設定しておくことが、高CO濃度組成になっている理由である。
本発明では、製鉄所内で使用されている一般的なガスホルダーに貯蔵されているような比較的CO濃度が高い排ガスであっても、上記のような一般的な冶金炉発生排ガスの組成であっても、排ガス(g)として利用することができる。
As mentioned earlier, gas holder (e.g., typical gas holder used in steelworks) General composition of metallurgical furnace generation exhaust gas to be stored in the, CO: 50~70vol%, CO 2 : 10 ˜20 vol%, N 2 : 10 to 20 vol%, H 2 : 0 to 5 vol% (including saturated steam in addition), and this composition is high in the composition of the above general metallurgical furnace generated exhaust gas. It corresponds to the CO concentration composition. Since the gas stored in the gas holder is used as fuel gas at each factory in the steelworks, it is necessary to prevent a decrease in combustion efficiency at the use destination. Therefore, setting the lower limit value of the CO concentration in the gas as a storage condition in the gas holder is the reason why the composition has a high CO concentration.
In the present invention, the composition of the exhaust gas generated in the general metallurgical furnace as described above is used even if the exhaust gas has a relatively high CO concentration as stored in a general gas holder used in a steelworks. However, it can be used as exhaust gas (g 0 ).

ところで、冶金炉発生排ガス(g)のなかには、一酸化炭素を含有するものの、窒素濃度が比較的高いものがあり、このような冶金炉発生排ガス(g)については、含有する窒素の少なくとも一部を分離(除去)して一酸化炭素濃度を高めた上で、過剰の水蒸気を添加してシフト反応を行わせるようにしてもよい。
窒素分離をするのが好ましい代表的な排ガスとしては、高炉ガスを挙げることができるが、この他にも電炉や窒素濃度が高くなる条件で操業しているシャフト炉の発生排ガスなどを挙げることができる。なお、転炉ガスなどのように、比較的高濃度の一酸化炭素を含有する排ガスについて窒素の分離を行い、一酸化炭素濃度をさらに高めた上で、シフト反応を行うこともできる。
By the way, some of the metallurgical furnace-generated exhaust gas (g 0 ) contains carbon monoxide but has a relatively high nitrogen concentration. Such a metallurgical furnace-generated exhaust gas (g 0 ) contains at least nitrogen contained therein. A part may be separated (removed) to increase the carbon monoxide concentration, and then an excess of water vapor may be added to cause the shift reaction.
As typical exhaust gas that is preferably subjected to nitrogen separation, blast furnace gas can be mentioned, but in addition to this, exhaust gas generated from an electric furnace or a shaft furnace operating under a condition where the nitrogen concentration becomes high can be mentioned. it can. In addition, the nitrogen gas is separated from an exhaust gas containing a relatively high concentration of carbon monoxide such as a converter gas, and the shift reaction can be performed after further increasing the carbon monoxide concentration.

排ガスから窒素を分離する方法に特別な制限はなく、吸着分離法、蒸留分離法など任意の方法を適用することができるが、窒素と一酸化炭素の沸点差が小さいことから、吸着分離法が特に好ましい。例えば、CO吸着剤として知られているCuを担持した活性炭はCOも吸着するため、Cu担持活性炭を吸着剤とするPSA法によって、高炉ガス(概略組成:N:50vol%、CO:25vol%、CO:25vol%)から脱着ガスとして概略組成がN:15vol%、CO:45vol%、CO:40vol%のガスを得ることができ、これは高炉ガス中の窒素を分離して一酸化炭素を濃縮したことになる。 There is no particular restriction on the method for separating nitrogen from exhaust gas, and any method such as adsorption separation method or distillation separation method can be applied. However, since the boiling point difference between nitrogen and carbon monoxide is small, the adsorption separation method is Particularly preferred. For example, since activated carbon supporting Cu + , which is known as a CO adsorbent, also adsorbs CO 2 , blast furnace gas (general composition: N 2 : 50 vol%, CO 2 ) is obtained by PSA method using Cu + supported activated carbon as an adsorbent. : 25vol%, CO 2: approximate composition as desorbed gas from 25 vol%) is N 2: 15vol%, CO: 45vol%, CO 2: it is possible to obtain a 40 vol% of the gas, which separates the nitrogen in the blast furnace gas Thus, the carbon monoxide is concentrated.

本発明法でのシフト反応は公知の手法で行えばよく、特別な制限はない。一般的には、冶金炉発生排ガス(g)に事前に水蒸気を添加しておき、これを触媒が充填された固定床反応器に導入してシフト反応を行う。また、事前に添加する水蒸気を一部とし、反応器内に触媒を多段で充填し、触媒層と触媒層との間から残りの水蒸気を添加するようにしてもよい。
なお、本発明のようなシフト反応を行うことなく、冶金炉発生排ガス(g)に水蒸気、水素、炭酸ガスをそれぞれ添加すれば、本発明のシフト反応で得られる有機物質改質用の混合ガス(g)と同等の組成のガスを得ることはできるが、このような方法では、水蒸気に加えて、高価な水素ガスと炭酸ガスを添加しなければならず、コスト高となる。
The shift reaction in the method of the present invention may be carried out by a known method and is not particularly limited. Generally, water vapor is added to the metallurgical furnace-generated exhaust gas (g 0 ) in advance, and this is introduced into a fixed bed reactor filled with a catalyst to perform a shift reaction. Alternatively, the water vapor to be added in advance may be partially used, the catalyst may be packed in multiple stages in the reactor, and the remaining water vapor may be added between the catalyst layer and the catalyst layer.
If water vapor, hydrogen, and carbon dioxide are added to the metallurgical furnace-generated exhaust gas (g 0 ) without performing the shift reaction as in the present invention, the mixture for organic substance modification obtained by the shift reaction in the present invention is used. Although a gas having a composition equivalent to that of the gas (g) can be obtained, in such a method, in addition to water vapor, expensive hydrogen gas and carbon dioxide gas must be added, resulting in an increase in cost.

本発明において、シフト反応で得られる有機物質改質用の混合ガス(g)は、水蒸気、水素および炭酸ガスを含むものであり、それらの濃度に特別な制限はないが、以下のような理由から、水蒸気濃度は5〜70vol%であることが好ましい。すなわち、水蒸気濃度が低いと廃プラスチックなどの有機物質の分解率が低くなるが、水蒸気濃度を5vol%以上とすることにより、一定水準の有機物質の分解率を確保でき、気体生成物の生成率(ガス化率)を一定の水準にできるとともに、重質分の生成量を少なくできる。一方、水蒸気濃度が高いと有機物質の改質反応生成ガス(有機物質の改質による低分子化で生成したガス。以下同様)中にCOが残留しやすくなるとともに、気体生成物のLHVが低下しやすくなるが、水蒸気濃度が70vol%以下であれば、改質反応生成ガス中でのCOの残留を抑えることができ、また、気体生成物のLHVの低下も抑えることができる。
また、有機物質の分解率を確保する観点から、混合ガス(g)の水素濃度および炭酸ガス濃度はともに5vol%以上が好ましい。
In the present invention, the mixed gas (g) for reforming the organic substance obtained by the shift reaction contains water vapor, hydrogen and carbon dioxide gas, and there is no particular limitation on the concentration thereof. Therefore, the water vapor concentration is preferably 5 to 70 vol%. In other words, when the water vapor concentration is low, the decomposition rate of organic substances such as waste plastics is low. However, by setting the water vapor concentration to 5 vol% or more, a certain level of organic material decomposition rate can be secured, and the rate of production of gas products. (Gasification rate) can be maintained at a constant level, and the amount of heavy components produced can be reduced. On the other hand, if the water vapor concentration is high, CO 2 tends to remain in the reforming reaction product gas of the organic substance (gas generated by low molecular weight reforming of the organic substance; hereinafter the same), and the LHV of the gas product is low. However, if the water vapor concentration is 70 vol% or less, it is possible to suppress the residual CO 2 in the reforming reaction product gas, and to suppress the decrease in LHV of the gas product.
Further, from the viewpoint of ensuring the decomposition rate of the organic substance, both the hydrogen concentration and the carbon dioxide concentration of the mixed gas (g) are preferably 5 vol% or more.

また、以下のような理由から、有機物質改質用の混合ガス(g)のより好ましい組成は、水蒸気濃度:20〜70vol%、水素濃度:10〜40vol%、炭酸ガス濃度:10〜40vol%である。なお、この混合ガス(g)に、他のガス成分(例えば、窒素など)が含まれることは妨げない。水蒸気濃度を20vol%以上とすることにより、有機物質の分解率を十分に高めることができるとともに、気体生成物のLHVを高くすることができる。水蒸気濃度を70vol%以下とする理由は、さきに述べたとおりである。水素濃度を10vol%以上(より好ましくは12vol%以上)とすることにより、特に、比較的低温で有機物質の改質反応を行った場合でも、気体生成物中にCOが残留することを抑えることができる。炭酸ガス濃度を10vol%以上(より好ましくは13vol%以上)とすることにより、気体生成物中に炭化水素やCOに比べて低カロリーのガス成分であるHが残留しにくくなる。また、水素濃度や炭酸ガス濃度を40vol%以下とすることにより、廃プラスチックなどの有機物質の分解率を好ましいレベルにすることができる。また、以上のような観点から、混合ガス(g)のより好ましいガス組成は、水蒸気濃度:25〜65vol%、水素濃度:15〜35vol%、炭酸ガス濃度:15〜35vol%である。なお、この混合ガス(g)に、他のガス成分(例えば、窒素など)が含まれることは妨げない。 Moreover, for the following reasons, the more preferable composition of the mixed gas (g) for organic substance reforming is: water vapor concentration: 20 to 70 vol%, hydrogen concentration: 10 to 40 vol%, carbon dioxide concentration: 10 to 40 vol%. It is. In addition, it does not prevent that other gas components (for example, nitrogen etc.) are contained in this mixed gas (g). By setting the water vapor concentration to 20 vol% or more, the decomposition rate of the organic substance can be sufficiently increased, and the LHV of the gas product can be increased. The reason for setting the water vapor concentration to 70 vol% or less is as described above. By setting the hydrogen concentration to 10 vol% or more (more preferably 12 vol% or more), it is possible to suppress CO 2 from remaining in the gas product even when a reforming reaction of an organic substance is performed at a relatively low temperature. be able to. By setting the carbon dioxide gas concentration to 10 vol% or more (more preferably 13 vol% or more), H 2 that is a low-calorie gas component is less likely to remain in the gas product as compared to hydrocarbons and CO. Moreover, the decomposition rate of organic substances, such as a waste plastic, can be made into a preferable level by making hydrogen concentration and carbon dioxide gas concentration into 40 vol% or less. Moreover, from the above viewpoints, a more preferable gas composition of the mixed gas (g) is a water vapor concentration: 25 to 65 vol%, a hydrogen concentration: 15 to 35 vol%, and a carbon dioxide concentration: 15 to 35 vol%. In addition, it does not prevent that other gas components (for example, nitrogen etc.) are contained in this mixed gas (g).

次に、シフト反応で得られた混合ガス(g)による有機物質の改質(低分子化)条件について説明する。
本発明において、改質による低分子化の対象となる有機物質に特別な制限はないが、高分子量の有機物質が好適であり、例えば、廃プラスチック、含油スラッジ、廃油、バイオマスなどが挙げられ、これらの1種以上を対象とすることができる。
Next, conditions for modifying (lowering the molecular weight) of an organic substance with the mixed gas (g) obtained by the shift reaction will be described.
In the present invention, there is no particular limitation on the organic material to be reduced in molecular weight by modification, but high molecular weight organic material is suitable, for example, waste plastic, oil-containing sludge, waste oil, biomass, etc. One or more of these can be targeted.

対象とする廃プラスチックの種類に特別な制限はないが、例えば、産業廃棄物系、容器包装リサイクル法の対象プラスチックなどを挙げることができる。より具体的には、PEやPPなどのポリオレフィン類、PAやPETなどの熱可塑性ポリエステル類、PSなどのエラストマー類、熱硬化性樹脂類、合成ゴム類や発砲スチロールなどを挙げることができる。なお、多くのプラスチック類にはフィラーなどの無機物が添加されているが、本発明では、このような無機物は反応に関与しないので、固体状残渣として改質(低分子化)反応器(有機物質を改質して低分子化するための反応器。以下同様)から排出される。また、廃プラスチックは、必要に応じて適当なサイズに事前裁断された後、改質反応器に投入される。
また、廃プラスチックがポリ塩化ビニルなどの塩素含有樹脂を含んでいると、改質反応器内で塩素が発生し、この塩素が気体生成物や液体生成物中に含有されてしまう恐れがある。したがって、廃プラスチックが塩素含有樹脂を含む恐れがある場合には、改質反応器内にCaOなどのような塩素吸収剤を投入し、塩素分が生成する気体生成物中に含有されないようにすることが好ましい。
Although there is no special restriction | limiting in the kind of waste plastics made into object, For example, the object plastics etc. which are an industrial waste type | system | group and a container packaging recycling law can be mentioned. More specifically, polyolefins such as PE and PP, thermoplastic polyesters such as PA and PET, elastomers such as PS, thermosetting resins, synthetic rubbers, foamed polystyrene and the like can be mentioned. In addition, inorganic substances such as fillers are added to many plastics. However, in the present invention, such inorganic substances are not involved in the reaction, so that they are reformed (low molecular weight) reactors (organic substances) as solid residues. Is discharged from a reactor for reducing the molecular weight by modifying the same. In addition, the waste plastic is preliminarily cut to an appropriate size as required, and then charged into the reforming reactor.
Further, if the waste plastic contains a chlorine-containing resin such as polyvinyl chloride, chlorine is generated in the reforming reactor, and this chlorine may be contained in a gas product or a liquid product. Therefore, when there is a possibility that the waste plastic contains a chlorine-containing resin, a chlorine absorbent such as CaO is introduced into the reforming reactor so that chlorine is not contained in the generated gas product. It is preferable.

含油スラッジとは、含油廃液処理工程で発生する汚泥状の混合物のことであり、一般に30〜70質量%程度の水分を含んでいる。スラッジ中の油分としては、例えば、各種鉱物油、天然および/または合成油脂類、各種脂肪酸エステル類などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、改質反応器に含油スラッジを供給する際などのハンドリング性を向上させるために、遠心分離などの手法により、スラッジ中の水分を30〜50質量%程度まで低減させてもよい。   Oil-containing sludge is a sludge-like mixture generated in an oil-containing waste liquid treatment step, and generally contains about 30 to 70% by mass of water. Examples of the oil in the sludge include, but are not limited to, various mineral oils, natural and / or synthetic oils and fats, and various fatty acid esters. In addition, in order to improve handling property, such as when supplying oil-impregnated sludge to the reforming reactor, moisture in the sludge may be reduced to about 30 to 50% by mass by a method such as centrifugation.

廃油としては、例えば、使用済みの各種鉱物油、天然および/または合成油脂類、各種脂肪酸エステル類などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これら2種以上の廃油の混合物であってもよい。また、製鉄所の圧延工程で発生する廃油の場合、一般に多量(通常、80質量%超程度)の水分を含有しているが、この水分についても、比重分離などの手法によって事前に低減させておくことが、ハンドリング性の面で有利である。
有機物質が水を含んでいる場合には、改質反応器内で水蒸気が発生するので、その分を考慮してシフト反応で添加する水蒸気の過剰割合を決定する。
Examples of the waste oil include, but are not limited to, various used mineral oils, natural and / or synthetic fats and oils, and various fatty acid esters. Moreover, the mixture of these 2 or more types of waste oil may be sufficient. In addition, in the case of waste oil generated in the steel mill rolling process, it generally contains a large amount of water (usually more than about 80% by mass), but this water is also reduced in advance by a method such as specific gravity separation. It is advantageous in terms of handleability.
When the organic substance contains water, water vapor is generated in the reforming reactor. Therefore, the excess ratio of water vapor added in the shift reaction is determined in consideration of the amount.

バイオマスとしては、例えば、下水汚泥、紙、建設廃材、間伐材などの他、ゴミ固形燃料(RDF)などの加工されたバイオマスなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。バイオマスには、通常、多量の水分が含有されているので、事前に乾燥させておくことがエネルギー効率の点から好ましい。また、ナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属を比較的高濃度に含むバイオマスの場合、改質反応器内でアルカリ金属が析出する可能性があるので、水洗などの方法によって事前にアルカリ金属を溶出させておくことが好ましい。なお、建設廃材などの大型のバイオマスは、事前に裁断して改質反応器に投入される。   Examples of biomass include, but are not limited to, sewage sludge, paper, construction waste, thinned wood, and other processed biomass such as waste solid fuel (RDF). Since biomass usually contains a large amount of water, it is preferable to dry it beforehand in view of energy efficiency. In addition, in the case of biomass containing relatively high concentrations of alkali metals such as sodium and potassium, alkali metals may be deposited in the reforming reactor. It is preferable to keep it. In addition, large biomass such as construction waste is cut in advance and charged into the reforming reactor.

有機物質改質時の反応温度は、有機物質の種類に応じて、以下のようにすることが好ましい。廃プラスチックやバイオマスの場合には、反応温度は400〜900℃程度が適当である。反応温度が400℃未満では廃プラスチックやバイオマスの分解率が低く、一方、900℃を超えると炭素質の生成が多くなる。また、含油スラッジや廃油の場合には、反応温度は300〜800℃程度が適当である。反応温度が300℃未満では含油スラッジや廃油の分解率が低くなる。一方、反応温度が800℃を超えても含油スラッジや廃油の改質(低分子化)特性に影響はないが、必要以上の高温であるため、経済的でない。
また、廃プラスチックおよび/またはバイオマスと含油スラッジおよび/または廃油からなる混合物を対象とする場合には、上述した点から、反応温度は400〜800℃程度が適当である。圧力の影響はほとんど認められないので、常圧または数kg/cm程度の微加圧で改質反応器を運転することが経済的である。
The reaction temperature during organic substance modification is preferably as follows according to the type of organic substance. In the case of waste plastic or biomass, a reaction temperature of about 400 to 900 ° C. is appropriate. When the reaction temperature is less than 400 ° C, the decomposition rate of waste plastics and biomass is low. On the other hand, when the reaction temperature exceeds 900 ° C, the production of carbonaceous matter increases. In the case of oil-containing sludge or waste oil, the reaction temperature is suitably about 300 to 800 ° C. When the reaction temperature is less than 300 ° C., the decomposition rate of oil-containing sludge and waste oil becomes low. On the other hand, even if the reaction temperature exceeds 800 ° C., there is no effect on the reforming (lower molecular weight) characteristics of the oil-containing sludge or waste oil, but it is not economical because the temperature is higher than necessary.
Moreover, when the mixture which consists of waste plastics and / or biomass and oil-containing sludge and / or waste oil is made into object, about 400-800 degreeC is suitable for reaction temperature from the point mentioned above. Since almost no influence of pressure is observed, it is economical to operate the reforming reactor at normal pressure or slightly pressurized of about several kg / cm 2 .

使用する改質反応器の種類は特に限定されないが、反応器内で廃プラスチックなどの有機物質が円滑に移動し、且つ有機物質改質用の混合ガス(g)と効率的に接触できるという点から、ロータリーキルンのような横型の移動床方式反応器が好ましい。
また、本発明では有機物質の改質に特に触媒を必要としないが、触媒を充填して反応を行ってもよい。触媒としては、水蒸気改質活性、炭酸ガス改質活性、水素化活性、水素化分解活性をそれぞれ有する1種または2種以上の触媒を用いることができる。具体例としては、Ni系改質触媒、Ni系水素化触媒、Pt/ゼオライト系石油精製触媒などを挙げることができる。また、微細なFe粒子からなることが知られている転炉発生ダストも、改質触媒や水素化分解触媒として用いることができる。
The type of reforming reactor to be used is not particularly limited, but organic substances such as waste plastic move smoothly in the reactor and can be efficiently contacted with the mixed gas (g) for organic substance reforming. Therefore, a horizontal moving bed type reactor such as a rotary kiln is preferable.
In the present invention, a catalyst is not particularly required for reforming the organic substance, but the reaction may be carried out by filling the catalyst. As the catalyst, one or more kinds of catalysts each having steam reforming activity, carbon dioxide reforming activity, hydrogenation activity, and hydrocracking activity can be used. Specific examples include Ni-based reforming catalysts, Ni-based hydrogenation catalysts, Pt / zeolite-based petroleum refining catalysts, and the like. Also, converter-generated dust, which is known to be composed of fine Fe particles, can be used as a reforming catalyst or a hydrocracking catalyst.

触媒を充填する場合には、廃プラスチックなどの有機物質と触媒との接触が良好となることから、ロータリーキルンなどのような横型の移動床式改質反応器ではなく、縦型の改質反応器を採用してもよい。この場合、シフト反応で得られた混合ガス(g)は、改質反応器の上部よりも、下部および/または側部から供給する方が、混合ガス(g)と有機物質や触媒との接触が良好となり好ましい。   When the catalyst is packed, the contact between the organic material such as waste plastic and the catalyst is good, so a vertical reforming reactor is used instead of a horizontal moving bed reforming reactor such as a rotary kiln. May be adopted. In this case, the mixed gas (g) obtained by the shift reaction is supplied from the lower part and / or the side part rather than the upper part of the reforming reactor. Is preferable.

縦型の改質反応器としては、化学工業で用いられる一般的な固定床反応器を用いることができるが、特に、混合ガス(g)を改質反応器下部から供給する方式を採用する場合には、製鉄設備である高炉やシャフト炉、或いは転炉を改質反応器として利用することもできる。高炉やシャフト炉を改質反応器として利用する場合は、炉上部から有機物質と触媒を、炉下部から混合ガス(g)をそれぞれ連続的に供給して向流接触させ、炉上部から生成物(生成物の蒸気)を、炉下部から触媒をそれぞれ連続的に抜き出す移動床式とすると、反応効率が高くなり好ましい。また、転炉を改質反応器として利用する場合は、有機物質と触媒を炉に投入した後、炉下部から混合ガス(g)を連続的に供給し、生成物(生成物の蒸気)は炉上部から連続的に抜き出し、触媒は一定時間の反応後に炉を傾けて抜き出すという、吹錬と同様の回分式反応形式とすることができる。   As a vertical reforming reactor, a general fixed bed reactor used in the chemical industry can be used, but in particular, when a method of supplying a mixed gas (g) from the lower part of the reforming reactor is employed. In addition, a blast furnace, a shaft furnace, or a converter, which is an iron manufacturing facility, can be used as a reforming reactor. When a blast furnace or shaft furnace is used as a reforming reactor, organic substances and catalyst are continuously fed from the top of the furnace and mixed gas (g) is continuously fed from the bottom of the furnace to make countercurrent contact, and products are produced from the top of the furnace. It is preferable that the (product vapor) is a moving bed type in which the catalyst is continuously extracted from the lower part of the furnace because the reaction efficiency is increased. When a converter is used as a reforming reactor, an organic substance and a catalyst are introduced into the furnace, then a mixed gas (g) is continuously supplied from the lower part of the furnace, and the product (product vapor) is A batch reaction system similar to blowing can be used in which the catalyst is continuously extracted from the upper part of the furnace, and the catalyst is extracted by tilting the furnace after a certain time of reaction.

本発明法では、上記のように改質反応器において有機物質を改質して低分子化した生成物を生成させ、この改質反応器から出た生成物の蒸気を蒸留して気体生成物と液体生成物とに分離し、気体生成物を回収するとともに、液体生成物を前記改質反応器に還流させる。このため、後述するように改質反応器には蒸留装置を付設する。改質反応器に還流された液体生成物は、さらに改質され、気体生成物に変換される。このように、改質反応器から出た生成物の蒸気から液体生成物を分離し、改質反応器に還流させることにより、非常に高いガス化率を達成することができる。   In the method of the present invention, as described above, the organic substance is reformed in the reforming reactor to produce a low molecular weight product, and the product vapor discharged from the reforming reactor is distilled to obtain a gas product. And the liquid product are recovered, the gaseous product is recovered, and the liquid product is refluxed to the reforming reactor. For this reason, as will be described later, a distillation apparatus is attached to the reforming reactor. The liquid product refluxed to the reforming reactor is further reformed and converted into a gaseous product. Thus, a very high gasification rate can be achieved by separating the liquid product from the vapor of the product exiting the reforming reactor and refluxing it to the reforming reactor.

次に、本発明のガス化装置について説明する。
図2は、本発明のガス化装置の一実施形態を模式的に示したものである。
本発明のガス化装置は、冶金炉で発生した一酸化炭素を含有する排ガス(g)に過剰の水蒸気を添加してシフト反応を行わせるためのシフト反応器1(シフト反応装置)と、このシフト反応器1で生成した水素および炭酸ガスと、シフト反応に消費されなかった水蒸気とを含む混合ガス(g)を有機物質に接触させて改質する改質反応器2(改質反応装置)と、この改質反応器2から出た生成物の蒸気を気体生成物と液体生成物とに分離し、液体生成物を改質反応器2に還流させる蒸留装置3を備える。
本実施形態の蒸留装置3は、改質反応器2から独立して設けられる蒸留塔30と、この蒸留塔30の下流側(蒸留塔の上部)に設けられる水冷コンデンサー31と、この水冷コンデンサー31で気体生成物から分離された液体生成物を改質反応器2に還流させるための配管32などを備えている。また、この配管32は、液体生成物の一部を蒸留塔30に還流させるための分岐配管320を有している。
Next, the gasifier of the present invention will be described.
FIG. 2 schematically shows an embodiment of the gasifier of the present invention.
The gasification apparatus of the present invention includes a shift reactor 1 (shift reaction apparatus) for adding excess steam to an exhaust gas (g 0 ) containing carbon monoxide generated in a metallurgical furnace to cause a shift reaction, A reforming reactor 2 (reforming reaction apparatus) for reforming a mixed gas (g) containing hydrogen and carbon dioxide gas produced in the shift reactor 1 and water vapor not consumed in the shift reaction by contacting with an organic substance And a distillation apparatus 3 that separates the vapor of the product from the reforming reactor 2 into a gas product and a liquid product, and refluxes the liquid product to the reforming reactor 2.
The distillation apparatus 3 of the present embodiment includes a distillation column 30 provided independently from the reforming reactor 2, a water-cooled condenser 31 provided on the downstream side of the distillation tower 30 (upper part of the distillation tower), and the water-cooled condenser 31. And a pipe 32 for refluxing the liquid product separated from the gaseous product to the reforming reactor 2. The pipe 32 has a branch pipe 320 for refluxing a part of the liquid product to the distillation column 30.

このガス化設備では、過剰の水蒸気を添加した冶金炉発生排ガス(g)がシフト反応器1に導入されてシフト反応が行われ、このシフト反応後の混合ガス(g)(シフト反応生成ガス)が改質反応器2に導入される。この改質反応器2には廃プラスチックなどの有機物質が投入され、混合ガス(g)による有機物質の改質化(低分子化)が行われる。この改質反応器2で生成した生成物の蒸気は上昇して蒸留塔30に入る。蒸留塔30では、水冷コンデンサー31で凝縮した液体生成物の少なくとも一部が分岐配管320を通じて蒸留塔30に還流するので、上昇してくる生成物蒸気と熱交換して蒸留が行われ、液体生成物のうちの灯油や軽油成分のような比較的沸点の高い生成物は、蒸留塔下部から液体状態で改質反応器2に還流し、その結果、LPG成分のような比較的沸点の低い生成物が濃縮され、蒸気状態のままで水冷コンデンサー31へ上昇する。水冷コンデンサー31では室温付近で凝縮する生成物は液体に変化するので、この液体生成物は配管32および分岐配管320を通じて改質反応器2と蒸留塔30に還流する。一方、水冷コンデンサー31で凝縮しない成分は気体生成物として回収される。分岐配管320によって蒸留塔30に還流させることなく、配管32から直接改質反応器2に還流した液体生成物と、上記のように蒸留塔下部から液体状態で改質反応器2に還流した液体生成物は、改質反応器2でさらに改質され、気体生成物に変換される。これにより、非常に高いガス化率を達成することができる。 In this gasification facility, a metallurgical furnace-generated exhaust gas (g 0 ) to which excess water vapor has been added is introduced into the shift reactor 1 to perform a shift reaction, and the mixed gas (g) after this shift reaction (shift reaction product gas) ) Is introduced into the reforming reactor 2. The reforming reactor 2 is charged with an organic substance such as waste plastic, and the organic substance is reformed (lower molecular weight) by the mixed gas (g). The product vapor generated in the reforming reactor 2 rises and enters the distillation column 30. In the distillation column 30, at least a part of the liquid product condensed in the water-cooled condenser 31 is refluxed to the distillation column 30 through the branch pipe 320, so that distillation is performed by exchanging heat with the rising product vapor. Among the products, products having a relatively high boiling point such as kerosene and light oil components are returned to the reforming reactor 2 in a liquid state from the lower part of the distillation column, and as a result, products having a relatively low boiling point such as LPG components are produced. The substance is concentrated and rises to the water-cooled condenser 31 while remaining in a vapor state. In the water-cooled condenser 31, the product condensed near room temperature changes to a liquid, and this liquid product is refluxed to the reforming reactor 2 and the distillation column 30 through the pipe 32 and the branch pipe 320. On the other hand, components that are not condensed in the water-cooled condenser 31 are recovered as gas products. The liquid product refluxed directly from the pipe 32 to the reforming reactor 2 without being refluxed to the distillation tower 30 by the branch pipe 320 and the liquid refluxed from the lower part of the distillation tower to the reforming reactor 2 in the liquid state as described above. The product is further reformed in the reforming reactor 2 and converted into a gaseous product. Thereby, a very high gasification rate can be achieved.

本発明では、通常、比較的低い精度の蒸留分離で十分である。これは、本発明で得られる気体生成物が炭素数1〜4乃至5程度の炭化水素に水素や一酸化炭素が混合した、常温で気体の混合物となるからである。そのため、蒸留装置3の理論段数は1段〜5段程度で問題なく、また、分岐配管320から蒸留塔30への還流量と配管32から改質反応器2への還流量との比(通常の蒸留操作で言うところの還流比に相当)は1〜5程度の低い値で問題ない。しかし、寒冷地において本発明で得られた気体生成物を利用するような場合は、蒸留分離の精度を高くして、室温付近に沸点を有するペンタンやブタンの含有率を低くし、気体生成物が凝縮することを防止する方が好ましい。このような場合は、理論段数を5〜20段程度とし、還流比を5〜20程度とすることが好ましい。特に沸点が36℃のペンタンは、限定的ではないが、含有率を0.1%以下とすることが凝縮防止の点から好ましい。
なお、還流比の制御のため、図2には示されていない流量調整弁等の還流比制御機構を配管32に設置する。また、多段蒸留塔については特に制約はなく、充填塔でも棚段塔でもよい。
In the present invention, relatively low-precision distillation separation is usually sufficient. This is because the gas product obtained in the present invention becomes a gas mixture at normal temperature in which hydrogen or carbon monoxide is mixed with hydrocarbon having 1 to 4 to 5 carbon atoms. Therefore, the number of theoretical stages of the distillation apparatus 3 is about 1 to 5 and there is no problem, and the ratio of the reflux amount from the branch pipe 320 to the distillation column 30 and the reflux quantity from the pipe 32 to the reforming reactor 2 (normally) (Corresponding to the reflux ratio in the distillation operation) is a low value of about 1 to 5 and is not a problem. However, in the case where the gas product obtained in the present invention is used in a cold region, the accuracy of distillation separation is increased, the content of pentane or butane having a boiling point near room temperature is decreased, and the gas product is It is preferable to prevent the condensation of the water. In such a case, the number of theoretical plates is preferably about 5 to 20, and the reflux ratio is preferably about 5 to 20. In particular, pentane having a boiling point of 36 ° C. is not limited, but the content is preferably 0.1% or less from the viewpoint of preventing condensation.
In order to control the reflux ratio, a reflux ratio control mechanism, such as a flow rate adjusting valve, not shown in FIG. The multi-stage distillation column is not particularly limited, and may be a packed column or a plate column.

還流を行わないときの液体生成物は、主にナフサ(C5〜C8炭化水素)、灯油(C9〜C12炭化水素)、軽油(C13〜C24炭化水素)の混合物であるので、蒸留装置3では、改質反応器2と同様の常圧ないし数kg/cm程度の微加圧で蒸留塔30を操作し、塔上部に設置した水冷コンデンサー31によって液体生成物と気体生成物とを分離する。蒸留装置3を減圧で操作してもよいが、改質反応器2と蒸留装置3との間に600℃程度で作動可能な減圧弁等を設置しなければならず、装置が複雑化するため好ましくない。 When the reflux is not performed, the liquid product is mainly a mixture of naphtha (C5 to C8 hydrocarbon), kerosene (C9 to C12 hydrocarbon), and light oil (C13 to C24 hydrocarbon). The distillation column 30 is operated at the same atmospheric pressure as the reforming reactor 2 or a slight pressure of about several kg / cm 2 , and the liquid product and the gas product are separated by the water-cooled condenser 31 installed at the top of the column. Although the distillation apparatus 3 may be operated under reduced pressure, a pressure reducing valve or the like that can be operated at about 600 ° C. must be installed between the reforming reactor 2 and the distillation apparatus 3, which complicates the apparatus. It is not preferable.

改質反応器2と蒸留塔は、図2の実施形態のようにそれぞれ独立した設備とし、これらを直列に設置してもよいし、改質反応器2と蒸留塔を一体化した設備としてもよい。また、水冷コンデンサーを設ける代わり、蒸留塔を空冷又は水冷式とすることにより、液体生成物と気体生成物を分離するようにしてもよい。
図3は、本発明のガス化装置の他の実施形態を模式的に示したものであり、改質反応器2の上部に蒸留部30aを連設し、改質反応器2と蒸留塔を一体化したものであり、所謂反応蒸留装置に該当する。この実施形態では、改質反応器2を出て上昇した生成物の蒸気が蒸留部30aに入るまでは図2の実施形態と同様であるが、図2と異なるのは水冷コンデンサー31で凝縮した成分は全てが蒸留部30aに還流される、所謂全還流状態となっているところである。水冷コンデンサー31で凝縮した液体生成物は、配管33を通じて蒸留部30aに還流される。また、蒸留部30a内の液体生成物は改質反応器2に流下し、さらに改質がなされる。この実施形態の利点は、還流比制御のための流量調節弁が不要で、配管や制御方法が簡素なことである。水冷コンデンサー31で分離された気体生成物は、製品ガスとして回収される。
The reforming reactor 2 and the distillation column are independent facilities as in the embodiment of FIG. 2, and these may be installed in series, or the reforming reactor 2 and the distillation column may be integrated. Good. Moreover, you may make it isolate | separate a liquid product and a gaseous product by making a distillation tower into an air cooling or a water cooling type instead of providing a water cooling condenser.
FIG. 3 schematically shows another embodiment of the gasification apparatus of the present invention. A distillation unit 30a is connected to the upper part of the reforming reactor 2, and the reforming reactor 2 and the distillation tower are connected. These are integrated and correspond to a so-called reactive distillation apparatus. This embodiment is the same as the embodiment of FIG. 2 until the product vapor rising from the reforming reactor 2 enters the distillation section 30a, but the water vapor condenser 31 is different from FIG. All the components are in a so-called total reflux state in which all components are refluxed to the distillation section 30a. The liquid product condensed in the water-cooled condenser 31 is refluxed to the distillation unit 30a through the pipe 33. Further, the liquid product in the distillation section 30a flows down to the reforming reactor 2, and further reforming is performed. The advantage of this embodiment is that a flow rate adjusting valve for controlling the reflux ratio is unnecessary, and piping and a control method are simple. The gas product separated by the water-cooled condenser 31 is recovered as product gas.

図4は、本発明のガス化設備の他の実施形態を模式的に示したものであり、改質反応器2の上部に蒸留部30aを連設し、改質反応器2と蒸留塔を一体化するとともに、水冷コンデンサーを設ける代わり、蒸留塔部30aを空冷又は水冷式としたものであり、所謂内部還流方式に該当する。この実施形態では、改質反応器2を出て上昇した生成物の蒸気は蒸留部30aに入り、ここで気体生成物と液体生成物に分離され、液体生成物は改質反応器2に流下して、さらに改質がなされる。蒸留塔部30aからは気体生成物のみが排出され、製品ガスとして回収される。この実施形態の利点は、還流比制御のための流量調節弁が不要で装置が簡素なことであるが、蒸留部30aを空冷あるいは水冷で直接冷却するため、蒸留分離精度の制御性が低いことが欠点である。また、この実施形態では蒸留部30aとして、蒸留塔として設計・製作された装置に限らず、改質反応器2の上部に単なる配管を接続してこの配管を蒸留部30aとすることもできる。配管である蒸留部30aの長さは空冷または水冷での冷却に必要な伝熱面積から計算できる。   FIG. 4 schematically shows another embodiment of the gasification facility of the present invention. A distillation section 30a is connected to the upper part of the reforming reactor 2, and the reforming reactor 2 and the distillation tower are connected. Instead of providing a water-cooled condenser, the distillation tower 30a is air-cooled or water-cooled, and corresponds to a so-called internal reflux system. In this embodiment, the product vapor rising from the reforming reactor 2 enters the distillation section 30 a where it is separated into a gas product and a liquid product, and the liquid product flows down to the reforming reactor 2. Thus, further modification is performed. Only the gaseous product is discharged from the distillation tower 30a and recovered as product gas. The advantage of this embodiment is that the flow control valve for reflux ratio control is unnecessary and the apparatus is simple. However, since the distillation section 30a is directly cooled by air cooling or water cooling, the controllability of distillation separation accuracy is low. Is a drawback. In this embodiment, the distillation unit 30a is not limited to an apparatus designed and manufactured as a distillation column, and a simple pipe may be connected to the upper part of the reforming reactor 2 to form the distillation unit 30a. The length of the distillation section 30a, which is a pipe, can be calculated from the heat transfer area required for cooling by air cooling or water cooling.

本発明法で得られる有機物質の改質物(気体生成物)は、通常、一酸化炭素とC1からC4程度までの軽質炭化水素の混合ガスであり、気体燃料として好適である。
気体生成物中のLHVは約6〜10Mcal/Nmであり、天然ガス並みのLHVである。それにも拘わらず、一酸化炭素濃度が高いので、天然ガスよりも燃焼性が高いことが特徴である。一酸化炭素濃度が高く且つ燃焼性が高いことから、家庭用都市ガスとして供給するよりも、製鉄所などのような冶金炉を有する工場の都市ガス代替燃料として利用する方が安全性の点から好ましい。また、気体生成物を燃料としてではなく、高炉などの還元剤として用いることもできる。
すなわち、製鉄所の操業方法として、本発明法で得られた気体生成物を製鉄所内で燃料または/および還元剤として利用することができる。
The organic substance reformed product (gas product) obtained by the method of the present invention is usually a mixed gas of carbon monoxide and light hydrocarbons of about C1 to C4, and is suitable as a gaseous fuel.
The LHV in the gaseous product is about 6-10 Mcal / Nm 3, which is comparable to natural gas. Nevertheless, since the carbon monoxide concentration is high, it is characterized by higher combustibility than natural gas. Because of its high carbon monoxide concentration and high combustibility, it is safer to use it as a city gas alternative fuel in factories with metallurgical furnaces such as steelworks than to supply it as household city gas. preferable. Further, the gas product can be used as a reducing agent for a blast furnace, not as a fuel.
That is, as a method for operating a steel mill, the gas product obtained by the method of the present invention can be used as a fuel or / and a reducing agent in the steel mill.

なお、以上述べた点からして、本発明で得られる混合ガス(g)と同等の組成の混合ガスを用いれば、有機物質を効率的に分解し、低分子化することができる。特に、水蒸気濃度:20〜70vol%、水素濃度:10〜40vol%、炭酸ガス濃度:10〜40vol%、より好ましくは水蒸気濃度:25〜65vol%、水素濃度:15〜35vol%、炭酸ガス濃度:15〜35vol%である混合ガスを用いることにより、有機物質の分解率を十分に高めることができるとともに、気体生成物のLHVを高くすることができる。なお、この混合ガスに、他のガス成分(例えば、窒素など)が含まれることは妨げない。
このようなガス組成の限定理由は、さきに述べた本発明法における限定理由と同様である。本発明法以外でこのような組成の混合ガスを得るには、例えば、ベースとなるガスに水蒸気、水素、炭酸ガスの1種以上を添加する。
この混合ガスによる有機物質の改質(低分子化)条件は、さきに述べた本発明法における改質(低分子化)条件と同様である。
In addition, from the point mentioned above, if the mixed gas of the composition equivalent to the mixed gas (g) obtained by this invention is used, an organic substance can be decomposed | disassembled efficiently and a molecular weight can be reduced. In particular, water vapor concentration: 20-70 vol%, hydrogen concentration: 10-40 vol%, carbon dioxide concentration: 10-40 vol%, more preferably water vapor concentration: 25-65 vol%, hydrogen concentration: 15-35 vol%, carbon dioxide concentration: By using a mixed gas of 15 to 35 vol%, the decomposition rate of the organic substance can be sufficiently increased, and the LHV of the gas product can be increased. In addition, it does not prevent that other gas components (for example, nitrogen etc.) are contained in this mixed gas.
The reason for limiting the gas composition is the same as the reason for limitation in the method of the present invention described above. In order to obtain a mixed gas having such a composition other than the method of the present invention, for example, one or more of water vapor, hydrogen, and carbon dioxide gas is added to the base gas.
The conditions for modifying (decreasing the molecular weight) of the organic substance by the mixed gas are the same as the conditions for modifying (decreasing the molecular weight) in the method of the present invention described above.

したがって、その方法の要旨は下記[i]〜[iii]の通りであり、後述する本発明の実施例は、下記[i]〜[iii]の方法の実施例でもある。
[i]水蒸気濃度が20〜70vol%、水素濃度が10〜40vol%、炭酸ガス濃度が10〜40vol%である混合ガスを改質反応器内で有機物質に接触させことにより、有機物質を改質して低分子化した生成物を生成させ、前記改質反応器から出た生成物の蒸気を蒸留して気体生成物と液体生成物とに分離し、気体生成物を回収するとともに、液体生成物を前記改質反応器に還流させることを特徴とする有機物質のガス化方法。
[ii]上記[i]の方法において、混合ガスは、水蒸気濃度が25〜65vol%、水素濃度が15〜35vol%、炭酸ガス濃度が15〜35vol%であることを特徴とする有機物質のガス化方法。
[iii]上記[i]または[ii]の方法において、改質される有機物質が、廃プラスチック、含油スラッジ、廃油、バイオマスの中から選ばれる1種以上であることを特徴とする有機物質のガス化方法。
Therefore, the gist of the method is as follows [i] to [iii], and examples of the present invention described later are also examples of the following methods [i] to [iii].
[I] The organic material is modified by bringing a mixed gas having a water vapor concentration of 20 to 70 vol%, a hydrogen concentration of 10 to 40 vol%, and a carbon dioxide gas concentration of 10 to 40 vol% into contact with the organic material in the reforming reactor. To produce a low molecular weight product, and the product vapor from the reforming reactor is distilled to separate the gas product and the liquid product. A method for gasifying an organic substance, wherein the product is refluxed to the reforming reactor.
[Ii] In the method of [i] above, the mixed gas is an organic substance gas having a water vapor concentration of 25 to 65 vol%, a hydrogen concentration of 15 to 35 vol%, and a carbon dioxide concentration of 15 to 35 vol%. Method.
[Iii] In the method of [i] or [ii] above, the organic substance to be modified is at least one selected from waste plastic, oil-containing sludge, waste oil, and biomass. Gasification method.

・発明例1
転炉ガスを一時貯留するガスホルダーのガス払出し配管に分岐管を設け、この分岐管を通じて転炉ガスの一部を抜き出すことができるようにした。この分岐管の下流側には流量調節弁、スチーム混合器、予熱器(転炉ガスとスチームの混合ガス用)、シフト反応器(円筒竪型)、改質反応器(外熱式ロータリーキルン)、上部に水冷コンデンサーを設置した単蒸留塔を、この順に配置した。また、水冷コンデンサーから改質反応器への液体分還流配管を設けるとともに、この液体分還流配管から単蒸留塔への分岐配管を設けた。前記改質反応器の入側には、スクリューコンベア方式の廃プラスチック定量投入装置を設置した。また、シフト反応器の出側配管とガス冷却器の冷却後ガスの出側配管には、サンプリングポートと流量計を設置した。なお、単蒸留塔全体は空冷した。
・ Invention Example 1
A branch pipe is provided in the gas discharge pipe of the gas holder for temporarily storing the converter gas, and a part of the converter gas can be extracted through the branch pipe. Downstream of this branch pipe is a flow control valve, steam mixer, preheater (for converter gas and steam mixed gas), shift reactor (cylindrical vertical type), reforming reactor (externally heated rotary kiln), A simple distillation column with a water-cooled condenser at the top was placed in this order. In addition, a liquid reflux pipe from the water-cooled condenser to the reforming reactor was provided, and a branch pipe from the liquid reflux pipe to the single distillation column was provided. On the inlet side of the reforming reactor, a screw conveyor type waste plastic quantitative charging device was installed. A sampling port and a flow meter were installed in the outlet piping of the shift reactor and the outlet piping of the gas after cooling of the gas cooler. The entire single distillation column was air-cooled.

ガスホルダー中の転炉ガスの平均組成は、H:12vol%、CO:54vol%、CO:17vol%、HO:1vol%、N:16vol%であった。スチーム混合器に対して転炉ガスを74Nm/h、水蒸気として圧力10kg/cmGのスチームを100Nm/h供給し、予熱器で320℃まで昇温した後、シフト反応器(Fe−Cr系高温シフト触媒充填)に導入した。シフト反応器でのシフト反応によって、ガス組成がH:26vol%、CO:2vol%、CO:28vol%、HO:37vol%、N:7vol%のガス(シフト反応生成ガス)が得られた。このシフト反応生成ガスは、流量が172Nm/h(質量流量では170kg/h)、反応器出口ガス温度が430℃であった。 The average composition of the converter gas in the gas holder, H 2: 12vol%, CO : 54vol%, CO 2: 17vol%, H 2 O: 1vol%, N 2: was 16 vol%. The converter gas 74 nm 3 / h, a steam pressure 10 kg / cm 2 G and 100 Nm 3 / h supplied as steam against a steam mixer, after raising the temperature to 320 ° C. in the preheater, the shift reactor (Fe- (Cr-based high temperature shift catalyst filling). Due to the shift reaction in the shift reactor, gas having a gas composition of H 2 : 26 vol%, CO: 2 vol%, CO 2 : 28 vol%, H 2 O: 37 vol%, N 2 : 7 vol% (shift reaction product gas) Obtained. This shift reaction product gas had a flow rate of 172 Nm 3 / h (170 kg / h in mass flow rate) and a reactor outlet gas temperature of 430 ° C.

改質反応器である外熱式ロータリーキルンは予め500℃に予熱されており、この改質反応器に、シフト反応生成ガスを導入するとともに、廃プラスチックのモデル物質として粒状に破砕処理したポリエチレンを880kg/hで供給し、計画反応温度である800℃まで昇温させた。800℃に到達後、全還流状態となるよう水冷コンデンサーで気体生成物から分離された液体生成物全量を、分岐配管により単蒸留塔に還流させつつ、さらに1時間、廃プラスチックの改質反応を継続した後、水冷コンデンサーで分離された気体生成物を分析し、生成量、組成、LHVを求めるとともに、ポリエチレンのガス化率を求めた。その結果を表1に示す。これによれば、気体生成物のLHVを低下させることなく、高いガス化率が達成できることが明らかである。
なお、ガス化率とは、供給したシフト反応生成ガスとポリエチレンの合計量(kg/h)に対する気体生成物の生成量(kg/h)の割合であり、気体生成物の定義はHからC4までとした。
The externally heated rotary kiln, which is a reforming reactor, is preheated to 500 ° C. in advance, and 880 kg of polyethylene that has been crushed into granules as a model material of waste plastic is introduced into this reforming reactor while introducing a shift reaction product gas. / H, and the temperature was raised to 800 ° C., which is the planned reaction temperature. After reaching 800 ° C., the entire amount of liquid product separated from the gaseous product with a water-cooled condenser is refluxed to a single distillation column through a branch pipe, and the waste plastic is reformed for another hour. After the continuation, the gas product separated by the water-cooled condenser was analyzed to determine the production amount, composition, LHV, and the gasification rate of polyethylene. The results are shown in Table 1. According to this, it is clear that a high gasification rate can be achieved without reducing the LHV of the gaseous product.
The gasification rate is the ratio of the production amount (kg / h) of the gas product to the total amount (kg / h) of the supplied shift reaction product gas and polyethylene, and the definition of the gas product is from H 2. Up to C4.

・比較例1
水冷コンデンサーと単蒸留塔をバイパスし、液体生成物を改質反応器に還流させることなくポリエチレンを改質した以外は、発明例1と同様にして実験を行い、気体生成物を分析し、生成量、組成、LHVを求めるとともに、ポリエチレンのガス化率を求めた。その結果を表1に示す。
表1に示されるように、本発明例では、液体生成物を改質反応器に還流させることにより、比較例に較べて有機物質のガス化率を大幅に向上させることができる。
Comparative example 1
Except for bypassing the water-cooled condenser and the simple distillation tower and modifying the polyethylene without refluxing the liquid product to the reforming reactor, the experiment was carried out in the same manner as in Invention Example 1, and the gas product was analyzed and produced. While calculating | requiring the quantity, a composition, and LHV, the gasification rate of polyethylene was calculated | required. The results are shown in Table 1.
As shown in Table 1, in the example of the present invention, the gasification rate of the organic substance can be greatly improved by refluxing the liquid product to the reforming reactor as compared with the comparative example.

Figure 0005835006
Figure 0005835006

・発明例2〜10
発明例1と同様の設備において、シフト反応器に供給するスチーム流量を種々変化させたこと、並びにポリエチレンの改質反応温度を800℃と500℃の2水準とした以外は発明例1と同様にして、転炉ガスのシフト反応とシフト反応生成ガスによるポリエチレンの改質反応実験を行った。その結果を表2に示す。
Inventive examples 2 to 10
In the same equipment as Example 1, except that the steam flow supplied to the shift reactor was changed variously, and the reforming reaction temperature of polyethylene was set at two levels of 800 ° C and 500 ° C, the same as in Example 1 Then, experiments were conducted on the shift reaction of the converter gas and the reforming reaction of polyethylene using the shift reaction product gas. The results are shown in Table 2.

Figure 0005835006
Figure 0005835006

なお、ポリエチレンの改質反応に対するシフト反応生成ガス組成の影響を調べるため、液体生成物を改質反応器に還流させない以外は発明例2〜10と同様の条件でポリエチレンの改質試験を行った。その結果を図5〜図9に示す。
図5は、シフト反応生成ガスの水蒸気濃度と、ポリエチレンの改質(反応温度:800℃)におけるガス化率および液化率との関係を示したものである。なお、上述したようにガス化率とは、供給したシフト反応生成ガスとポリエチレンの合計量(kg/h)に対する気体生成物の生成量(kg/h)の割合であり、気体生成物の定義は表1に示すようにHからC4までとした。同様に、液化率とは、供給したシフト反応生成ガスとポリエチレンの合計量(kg/h)に対する液体生成物の生成量(kg/h)の割合であり、液体生成物の定義は表1に示すようにC5からC24までとした。図6は、シフト反応生成ガスの水蒸気濃度と、ポリエチレンの改質(反応温度:800℃)で得られた気体生成物および液体生成物のLHVとの関係を示したものである。ここで、液体生成物のLHVは、液体生成物の気体換算の標準状態における体積当たりのLHVで表した。図7は、シフト反応生成ガスの水蒸気濃度と、ポリエチレンの改質によるポリエチレン分解率との関係を示したもので、特に、反応温度500℃と800℃においてポリエチレン分解率が同等であることを示したものである。図8は、シフト反応生成ガスの炭酸ガス濃度と、ポリエチレンの改質(反応温度:800℃)で得られた気体生成物の水素濃度との関係を示したものである。図9は、シフト反応生成ガスの水素濃度と、ポリエチレンの改質(反応温度:500℃)で得られた気体生成物の炭酸ガス濃度との関係を示したものである。
In order to investigate the influence of the shift reaction product gas composition on the reforming reaction of polyethylene, a polyethylene reforming test was conducted under the same conditions as in Invention Examples 2 to 10 except that the liquid product was not refluxed to the reforming reactor. . The results are shown in FIGS.
FIG. 5 shows the relationship between the water vapor concentration of the shift reaction product gas and the gasification rate and liquefaction rate in the reforming of polyethylene (reaction temperature: 800 ° C.). As described above, the gasification rate is the ratio of the production amount (kg / h) of the gas product to the total amount (kg / h) of the supplied shift reaction product gas and polyethylene, and the definition of the gas product Is from H 2 to C 4 as shown in Table 1. Similarly, the liquefaction rate is a ratio of the production amount (kg / h) of the liquid product to the total amount (kg / h) of the supplied shift reaction product gas and polyethylene, and the definition of the liquid product is shown in Table 1. As shown, it was from C5 to C24. FIG. 6 shows the relationship between the water vapor concentration of the shift reaction product gas and the LHV of the gas product and liquid product obtained by the modification of polyethylene (reaction temperature: 800 ° C.). Here, the LHV of the liquid product was expressed as LHV per volume in the standard state in terms of gas of the liquid product. FIG. 7 shows the relationship between the water vapor concentration of the shift reaction product gas and the polyethylene decomposition rate due to the modification of polyethylene. In particular, it shows that the polyethylene decomposition rates are equivalent at reaction temperatures of 500 ° C. and 800 ° C. It is a thing. FIG. 8 shows the relationship between the carbon dioxide concentration of the shift reaction product gas and the hydrogen concentration of the gas product obtained by the reforming of polyethylene (reaction temperature: 800 ° C.). FIG. 9 shows the relationship between the hydrogen concentration of the shift reaction product gas and the carbon dioxide concentration of the gas product obtained by the reforming of polyethylene (reaction temperature: 500 ° C.).

・発明例11
一酸化炭素を含有する冶金炉発生排ガスとして高炉ガスを用いた。高炉ガスの脱硫・乾燥処理後の組成は、H:3vol%、CO:23vol%、CO:21vol%、N:53vol%であったので、以下に述べるPSA法によって窒素分離を行い、一酸化炭素の濃度を高めた。
PSA法による窒素分離では、吸着剤としてCu担持活性炭を400kg充填した吸着塔に、上記高炉ガスを常圧で136Nm/h供給した。脱着は7kPa(絶対圧)で行い、脱着ガス(=一酸化炭素を濃縮した高炉ガス)の組成はH:<1vol%、CO:47vol%、CO:37vol%、N:16vol%、流量は58Nm/hであった。この一酸化炭素を濃縮した高炉ガス58Nm/hと水蒸気として圧力10kg/cmGのスチーム73Nm/hをスチーム混合器に供給し、発明例1と同様にしてシフト反応を行った。その結果、ガス組成がH:19vol%、CO:2vol%、CO:35vol%、HO:37vol%、N:7vol%のガス(シフト反応生成ガス)が得られた。
-Invention Example 11
Blast furnace gas was used as an exhaust gas generated from a metallurgical furnace containing carbon monoxide. The composition of the blast furnace gas after desulfurization / drying treatment was H 2 : 3 vol%, CO: 23 vol%, CO 2 : 21 vol%, N 2 : 53 vol%, so that nitrogen separation was performed by the PSA method described below, Increased concentration of carbon monoxide.
In nitrogen separation by the PSA method, the above blast furnace gas was supplied at 136 Nm 3 / h at normal pressure to an adsorption tower packed with 400 kg of Cu + supported activated carbon as an adsorbent. Desorption is performed at 7 kPa (absolute pressure), and the composition of the desorption gas (= blast furnace gas enriched with carbon monoxide) is H 2 : <1 vol%, CO: 47 vol%, CO 2 : 37 vol%, N 2 : 16 vol%, The flow rate was 58 Nm 3 / h. The carbon monoxide and steam 73 nm 3 / h a pressure 10 kg / cm 2 G was supplied to the steam mixer as blast furnace gas 58 nm 3 / h and steam were concentrated and subjected to a shift reaction in the same manner as in Invention Example 1. As a result, a gas (shift reaction product gas) having a gas composition of H 2 : 19 vol%, CO: 2 vol%, CO 2 : 35 vol%, H 2 O: 37 vol%, and N 2 : 7 vol% was obtained.

このシフト反応生成ガスは、流量が130Nm/h(質量流量では146kg/h)、反応器出口ガス温度が430℃であった。このシフト反応生成ガスを用いたことと、改質反応温度を600℃とした以外は発明例1と同様にして全還流状態でポリエチレンの改質反応を行った。反応結果は、気体生成物の生成量550kg/h、ガス化率54%、気体生成物のLHV7.5Mcal/Nmとなり、一酸化炭素を濃縮した高炉ガスからも高効率で反応が進行することを確認できた。また、高炉ガスのLHVは770kcal/Nmなので、9倍以上の燃焼熱のガスを得ることができた。 This shift reaction product gas had a flow rate of 130 Nm 3 / h (146 kg / h in mass flow rate) and a reactor outlet gas temperature of 430 ° C. A polyethylene reforming reaction was performed in the total reflux state in the same manner as in Invention Example 1 except that this shift reaction product gas was used and the reforming reaction temperature was 600 ° C. The reaction results are 550 kg / h of gas product, 54% gasification rate, LHV 7.5 Mcal / Nm 3 of gas product, and the reaction proceeds with high efficiency even from blast furnace gas enriched with carbon monoxide. Was confirmed. Moreover, since the LHV of the blast furnace gas is 770 kcal / Nm 3 , it was possible to obtain a gas with 9 times or more combustion heat.

・比較例2
水蒸気と水素濃度がともに低いガスによるポリエチレンの改質反応効率を調べるために、H:1vol%、CO:61vol%、CO:19vol%、HO:1vol%、N:18vol%なる組成の標準ガスを作り、このガスによりポリエチレンの改質反応実験を行った。その結果、温度800℃においてもポリエチレン分解率は16%、ガス化率10%、液化率5%に過ぎず、低分子化はほとんど進行しなかった。
Comparative example 2
In order to examine the reforming reaction efficiency of polyethylene with a gas having a low water vapor and hydrogen concentration, H 2 : 1 vol%, CO: 61 vol%, CO 2 : 19 vol%, H 2 O: 1 vol%, N 2 : 18 vol% A standard gas of composition was made, and a polyethylene reforming reaction experiment was conducted with this gas. As a result, even at a temperature of 800 ° C., the polyethylene degradation rate was only 16%, the gasification rate was 10%, and the liquefaction rate was only 5%.

1 シフト反応器
2 改質反応器
3 蒸留設備
30 蒸留塔
30a 蒸留部
31 水冷コンデンサー
32 配管
320 分岐配管
33 配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shift reactor 2 Reforming reactor 3 Distillation equipment 30 Distillation tower 30a Distillation part 31 Water-cooled condenser 32 Piping 320 Branching piping 33 Piping

Claims (7)

冶金炉で発生した一酸化炭素を含有する排ガス(g)に過剰の水蒸気を添加してシフト反応を行わせることで、シフト反応で生成した水素および炭酸ガスと、シフト反応に消費されなかった水蒸気とを含む混合ガス(g)とし、この混合ガス(g)を改質反応器内で有機物質に接触させることにより、有機物質を改質して低分子化した生成物を生成させ、前記改質反応器から出た生成物の蒸気を蒸留して気体生成物と液体生成物とに分離し、気体生成物を回収するとともに、液体生成物を前記改質反応器に還流させることを特徴とする有機物質のガス化方法。 By adding excess water vapor to the exhaust gas (g 0 ) containing carbon monoxide generated in the metallurgical furnace to cause the shift reaction, hydrogen and carbon dioxide generated by the shift reaction were not consumed in the shift reaction. A mixed gas (g) containing water vapor is brought into contact with the organic substance in the reforming reactor to produce a product having a reduced molecular weight by modifying the organic substance. The product vapor from the reforming reactor is distilled to separate the gas product and the liquid product, the gas product is recovered, and the liquid product is refluxed to the reforming reactor. Gasification method for organic substances. 排ガス(g)が、冶金炉で発生した一酸化炭素と窒素を含有する排ガスから窒素の少なくとも一部を分離することで一酸化炭素濃度を高めた排ガスであることを特徴とする請求項1に記載の有機物質のガス化方法。 The exhaust gas (g 0 ) is an exhaust gas whose carbon monoxide concentration is increased by separating at least a part of nitrogen from exhaust gas containing carbon monoxide and nitrogen generated in a metallurgical furnace. The gasification method of the organic substance as described in 2. 混合ガス(g)の水蒸気濃度が5〜70vol%であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機物質のガス化方法。   The method for gasifying an organic substance according to claim 1 or 2, wherein the mixed gas (g) has a water vapor concentration of 5 to 70 vol%. 混合ガス(g)は、水蒸気濃度が20〜70vol%、水素濃度が10〜40vol%、炭酸ガス濃度が10〜40vol%であることを特徴とする請求項3に記載の有機物質のガス化方法。   The method for gasifying an organic substance according to claim 3, wherein the mixed gas (g) has a water vapor concentration of 20 to 70 vol%, a hydrogen concentration of 10 to 40 vol%, and a carbon dioxide concentration of 10 to 40 vol%. . 改質される有機物質が、廃プラスチック、含油スラッジ、廃油、バイオマスの中から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の有機物質のガス化方法。   The method for gasifying an organic substance according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic substance to be reformed is at least one selected from waste plastic, oil-containing sludge, waste oil, and biomass. 冶金炉で発生した一酸化炭素を含有する排ガス(g)に過剰の水蒸気を添加してシフト反応を行わせるためのシフト反応器(1)と、該シフト反応器(1)で生成した水素および炭酸ガスと、シフト反応に消費されなかった水蒸気とを含む混合ガス(g)を有機物質に接触させて改質する改質反応器(2)と、該改質反応器(2)から出た生成物の蒸気を気体生成物と液体生成物とに分離し、液体生成物を改質反応器(2)に還流させる蒸留装置(3)を備えることを特徴とする有機物質のガス化装置。 A shift reactor (1) for adding an excess water vapor to an exhaust gas (g 0 ) containing carbon monoxide generated in a metallurgical furnace to cause a shift reaction, and hydrogen produced in the shift reactor (1) A reforming reactor (2) for reforming by contacting a mixed gas (g) containing carbon dioxide gas and water vapor not consumed in the shift reaction with an organic substance, and leaving the reforming reactor (2) A gasification device for an organic substance, comprising a distillation device (3) for separating the vapor of the product into a gas product and a liquid product and refluxing the liquid product to the reforming reactor (2) . 請求項1〜5のいずれかに記載のガス化方法で得られた気体生成物を、製鉄所内で燃料または/および還元剤として利用することを特徴とする製鉄所の操業方法。   A method for operating a steel mill, wherein the gas product obtained by the gasification method according to any one of claims 1 to 5 is used as a fuel or / and a reducing agent in the steel mill.
JP2012040436A 2012-02-27 2012-02-27 Organic substance gasification method and organic substance gasification apparatus Expired - Fee Related JP5835006B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012040436A JP5835006B2 (en) 2012-02-27 2012-02-27 Organic substance gasification method and organic substance gasification apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012040436A JP5835006B2 (en) 2012-02-27 2012-02-27 Organic substance gasification method and organic substance gasification apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013173884A JP2013173884A (en) 2013-09-05
JP5835006B2 true JP5835006B2 (en) 2015-12-24

Family

ID=49267080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012040436A Expired - Fee Related JP5835006B2 (en) 2012-02-27 2012-02-27 Organic substance gasification method and organic substance gasification apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5835006B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5999114B2 (en) * 2014-01-14 2016-09-28 Jfeスチール株式会社 Method and system for reducing the molecular weight of organic substances
JP6248987B2 (en) * 2015-07-03 2017-12-20 Jfeスチール株式会社 Method for reducing the molecular weight of organic substances
JP6540645B2 (en) * 2016-09-28 2019-07-10 Jfeスチール株式会社 Method and apparatus for thermal decomposition of organic substance
WO2018148490A1 (en) 2017-02-09 2018-08-16 Battelle Energy Alliance, Llc Methods and systems for syngas production and for efficient, flexible energy generation
JP6777110B2 (en) * 2018-02-26 2020-10-28 Jfeスチール株式会社 Pyrolysis method and equipment for organic substances
JP7192900B2 (en) * 2020-03-23 2022-12-20 Jfeスチール株式会社 Blast Furnace Operation Method and Blast Furnace Incidental Equipment
JP7192901B2 (en) * 2020-03-23 2022-12-20 Jfeスチール株式会社 Blast Furnace Operation Method and Blast Furnace Incidental Equipment
CN114917722B (en) * 2022-07-21 2022-10-18 广州能源检测研究院 Gaseous high temperature desorption of active carbon VOCs and coupling processing system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013173884A (en) 2013-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5835006B2 (en) Organic substance gasification method and organic substance gasification apparatus
JP5333646B2 (en) Method for producing hydrogen
JP4968402B1 (en) Method of reducing molecular weight of organic substance and method of using exhaust gas generated from metallurgical furnace
JP6227293B2 (en) Method for reducing the molecular weight of organic substances
RU2175075C2 (en) Method and device for electrical energy generation (alternatives)
KR20230109172A (en) Biomass pyrolysis integrated with bio-reduction of metal ores, hydrogen production and/or activated carbon production
Luo et al. The production of hydrogen-rich gas by wet sludge pyrolysis using waste heat from blast-furnace slag
JP6070580B2 (en) Method and system for reducing the molecular weight of organic substances
Speight Gasification processes for syngas and hydrogen production
Giannakeas et al. Hydrogen from scrap tyre oil via steam reforming and chemical looping in a packed bed reactor
CN100488866C (en) Hydrocarbon material processing system and method
JP5999114B2 (en) Method and system for reducing the molecular weight of organic substances
JP5906805B2 (en) How to operate a blast furnace or steelworks
JP5679088B2 (en) Method for reducing the molecular weight of organic substances
JP5835003B2 (en) How to make organic materials
JP5999115B2 (en) Method and system for reducing the molecular weight of organic substances
JP6638661B2 (en) Organic substance pyrolysis method and pyrolysis equipment
JP2019147871A (en) Thermal decomposition method of organic substance and thermal decomposition facility
JP6369694B2 (en) Method for reducing molecular weight of organic substance and facility for reducing molecular weight
JP6248987B2 (en) Method for reducing the molecular weight of organic substances
JP6369693B2 (en) Method for reducing molecular weight of organic substance and facility for reducing molecular weight
JP6540645B2 (en) Method and apparatus for thermal decomposition of organic substance
Höftberger et al. In-situ CO2-adsorption in a dual fluidised bed biomass steam gasifier to produce a hydrogen rich gas
JP2022500545A (en) Method of producing liquid hydrocarbon by Fischer-Tropsch process incorporated in refinery
WO2026069929A1 (en) Method for reducing molecular weight of organic substances

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140825

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151006

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151019

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5835006

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees