JPS6011993B2 - 木材の熱分解による液体燃料の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、木材等の熱分解による液体燃料の製造装置に
関し、原木、廃材、チップ、おがくず、木皮、植物など
を、３２５ｑｏ〜６００℃の条件下で熱分解して分解生
成物を得る際、分解生成物中の可燃分を熱分解液の凝縮
過程で粗分離し、直接燃焼可能な液体燃料を製造装置に
関する。

従来、木材の炭化を目的とした木材の乾留工程において
、その際の副産物として生成する留出液を回収する方法
としては、分解して蒸気化した液体を単純に空冷あるい
は水袷式の熱交換器で冷却し、凝縮して回収する方法が
とられている。

この従来の回収方法では、木材や他の植物の熱分解液を
回収しようとした場合、分解して生成する揮発性物質中
に含まれている多量の水分の影響をうけて、ガス温度は
急激に低下し、容易に水の沸点以下となってしまい、水
の沸点以上の液体と水とが同時に凝縮して、これらを分
離することができない。したがって、このようにして得
られた蟹出液中には、原料の含湿分によっても異なるが
、水分量が４０〜８０％と多いため、発熱量が低く、直
接燃焼に適さないものもあり、またこれを化学原料とし
て使用するとしても、多量の含水分の分離が必要であり
、しかも水の分離は非常に困難であるため、蟹出液の用
途は限られ、価値は低いものとなつている。

例えば、蒸留作用によって木材や植物の熱分解によって
得られたセルロース油の脱水を行う場合初留点は約６０
ｏｏであるが、その後水の沸点である１００ｏｏとなり
、この蒸留の最中に釜残液の方に溶解タールが折出して
黒色のペースト状になり、さらに温度が高くなるにつれ
て固型化や二次分解を起こす。

このように、常圧蒸留によって水を分離した後の熱分解
液は、軍縮合等により高分子化して、全く異なる物質に
変化して釜から取出すことも困難となる。本発明は上述
のような木材の乾留における生成液の回収技術の欠点を
解消しようとするものであり、本発明は水分を多く含む
木材や植物を熱分解する際、生成経路に加熱手段や、冷
却手段を設けることにより、熱分解装置側の温度が高く
なるような温度勾配をつけ、この温度勾配のある部分に
留出液の取出し口を設置し、可燃物の木タールや木酢液
と大部分の水分を凝縮過程において粗分離して取出すよ
うにした点を特長とするものである。

なおここで、最初の凝縮液の取出し口の温度は水の沸点
以上の温度とし、水分を多く含んだガス状物質が通過す
る場合にも水の凝縮を避ける必要がある。例えば１１０
ｑｏ〜２００ｑ○の温度とすることによって、多量に含
まれる水分の凝縮をさげ沸点の高い油分などを初めの取
出し口で凝縮させ、水分は後方の取出し口から別に回収
する。したがって本発明により得られた木材の熱分解液
はそのまま燃焼させることも可能であり、また化学原料
とする場合にも有利となる。

第１図は本発明の装置の一例の概略図であり、第１図に
おいて、７は反応器である。

反応器７内に入れられた試料８は流動熱媒体９によって
熱分解され、生成された熱分解生成物は反応器７から上
方に延出する取出し径路管２川こ流出する。径路管２０
は互いに蓮適する複数個の室に分割されている。径路管
２川こは、加熱ヒーター１０、冷却器１２，１３により
反応器７側が高温の温度勾配がつけられている。１〜６
は各温度勾配の個所ならびに径路管２０の適所に設けた
受器で、各受器には、その設置場所の温度により凝縮し
た成分が液状で回収される。

１１は保温材で反応器７の上方および加熱ヒーター１０
のまわりに捲回されておりＴｏ〜Ｔ６は要所に設けた温
度計１ ４，１ ５は冷却器１２，１３に流通する温水
、冷水を示す。

そして最後まで液化されなかった生成物はガス１６とな
って装置外へ導出される。このガスは一酸化炭素、メタ
ン、ェタン、プロパン、エチレン、水素、炭酸ガスなど
が含まれており、不燃ガスの除去により燃料として使用
できる。熱分解液の凝縮過程において、水の粗分離を行
い燃料として使える留出液を得る本発明の装置を用いれ
ば、従来、木材や植物の熱分解液は脱水が困難で厄介も
の扱いされていたが、このような再生産が可能な植物か
ら液体燃料を有利に製造することができる。

たとえば、従釆の方法によって、約１０％の水分を含む
比較的乾燥した木材を４５０℃で回収されたセルロース
油の発熱量は約１８００ｃａｌ／夕であり、このまま単
独で燃料として用いることはできず、他の高カロリー燃
料と混合しなければ利用できない。これに対し、本発明
の装置を用いれば約５０００〜６００比ａｌ／夕のター
ル液が熱分解の凝縮過程において容易に水と分離して得
られ、このままで燃焼可能なセルロース油が得られる。
さらに凝縮温度別に粗分離された熱分解液を化学原料に
利用する場合、従来方法に較べ水の含有量が極めて少な
く有機質濃度が高く、非常に有利である。以下実施例を
あげて本発明を具体的に説明する。

実施例 １ 第１図の装置を用い、反応器７に木材チップ（白樺）１
００夕を充填し、受器１，２，３，４の上部位置の温度
計Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６がそれぞれ１６０℃、１２０
ｑＣ、１０び○、７０ｑｏになるように加熱ヒータ１０
および冷却器１２，１３を制御し（冷却器１２には５０
ｑｏの温水を、同１３には５℃の冷水を流通）、各凝縮
液取出し口の温度が設定温度に安定した後、５００ｏｏ
’の流動熱媒体９に反応器７を浸し、熱分解を行った。

生成した熱分解ガスおよび蒸気は温度制御された径路管
２０を通過し、受器１〜６の部分において凝縮現象が認
められ、それぞれの受器に生成液が蓄積された。目視に
よる凝縮液の性状は、受器１には黒かつ色のタール状物
質、受器２には１部淡黄色の透明液を含む柔いタール状
物質、受器３には１部タール物質を含む淡黄色の透明液
、受器４には、若干白濁した淡黄色透明液、受器５は液
量が最も多く淡黄色の白濁液、受器６は量が最少で香り
の良好な透明な淡黄色の液体がそれぞれ確認された。

各凝縮液のポンプ熱量計による発熱量の測定結果は、受
器１について５６０比ａｌ／タ同２については４６０比
ａｌ／夕、同３については３８０比ａｌ／夕、同４につ
いては２８００ｃａｌ／夕、同５については１００ｃａ
ｌ／夕、同６については２００比ａｌ′夕であった。第
２図は流動熱媒体の温度が３２５ｑｏ〜５３０ｑ０の範
囲で木材を熱分解して得られた留出液の発熱量と流動熱
媒体の温度との関係をあらわすグラフで、図中１〜６は
凝縮液の取出し口の番号である。このグラフより木材の
熱分解液に含まれる水の大部分が受器５に集中し、本発
明により熱分解の凝縮過程において、４００比ａｌ／タ
以上の可燃性液体が容易に分離できることが明らかであ
る。また、木材る４００ｑｏ以上で熱分解した場合、受
器１〜３で得られる凝縮液はいずれも３０００ｃａｌ′
好以上の発熱量を示し、受器５は発熱量が殆んどない液
体であることから、その大部分は水と考えられる。

受器４，６での発熱量は１５００〜２８００ｃａｌ′夕
であり、水の混入が推測されるが従来法による回収液の
発熱量に比べて同じくらいか、あるいは若干高い懐向に
ある。第３図は、第２図で示した凝縮液１〜５の密度と
熱分解温度との関係をあらわし、１の密度が最高で１．
２３夕／めで５は水に最も近く１．０２〜１．０５夕／
地である。

水分を粗分離した他の凝縮液は、従来の木材の熱分解液
と比べ発熱量が高く、そのままで燃焼可能なセルロース
系の熱分解液が得られた。

また、従来の方法によるセルロース系物質の熱分解液は
水分が多く、除去が困難なことと多くの有機物が混入し
て不安定なことから、一部で邪魔もの扱いにされてきた
が、本発明により得られた凝縮温度別留分は従来の方法
によるセルロース系熱分解液の蒸留では得られないもの
であり、化学薬品の原料としても有利であることは明ら
かであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例の縦型分留装置の側断面図、第２
図は本発明における木材の熱分解温度と得られた各凝縮
液の発熱量との関係を表すグラフを示した説明図、第３
図は同各流出液の密度を表すグラフを示した説明図であ
る。 １〜６・・・・・・受器。 ７・・・・・・反応器。 ９・・・・・・試料。 １０…・・・加熱ヒータ。 １２，１３・・・・・・冷却器。 ２０・・・・・・径路管。 Ｌ〜Ｔ６・…・・温度計。第１図第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流動熱媒体を容器に収容し、該流動熱媒体に木材を
   入れる反応器を浸漬し、該反応器には該反応器内で生成
   した生成物を導出するための径路管を互いに連通する複
   数個の室に分割すると共に前記径路管の外側には加熱ヒ
   ーター及び冷却器を反応器側から順序的に配設し、径路
   管内の前記室には凝縮した液体を取出すための取出し口
   を設けてなる木材の熱分解による液体燃料の製造装置。