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公開番号2024090424
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-04
出願番号2022206338
出願日2022-12-23
発明の名称資源循環装置
出願人株式会社クボタ
代理人個人,個人
主分類C10J 3/46 20060101AFI20240627BHJP(石油,ガスまたはコークス工業;一酸化炭素を含有する工業ガス;燃料;潤滑剤;でい炭)
要約【課題】ケイ酸植物由来のバイオマスを原料として、適切にガス化反応を促進することで、質の高い各種の工業用原料を得ることができる資源循環装置を提供する。
【解決手段】ケイ酸植物由来のバイオマスを原料として供給する原料供給機構と、水蒸気と酸素含有ガスの混合ガスを供給する第1ガス供給機構と、混合ガスにより形成される噴流床で原料を流動させてガス化する第1領域と、第1領域で生成されたガスが流入する第2領域とが、ガスの流れ方向に沿って上下方向に配列されて形成される竪型の反応炉と、第2領域に流入するガスに酸素含有ガスを供給する第2ガス供給機構と、を備え、第2ガス供給機構は、鉛直方向に対して反応炉の中心側下方に向けて傾斜する第1ノズルと、鉛直方向に対して反応炉の反中心側下方に向けて傾斜する第2ノズルを含み、第1ノズルと第2ノズルは反応炉の内壁に沿って環状に配されている資源循環装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ケイ酸植物由来のバイオマスを原料として供給する原料供給機構と、
水蒸気と酸素含有ガスの混合ガスを供給する第１ガス供給機構と、
前記第１ガス供給機構から供給された前記混合ガスにより形成される噴流床で前記原料を流動させてガス化する第１領域と、前記第１領域で生成された前記ガスが流入する第２領域とが、前記ガスの流れ方向に沿って上下方向に配列されて形成される竪型の反応炉と、
前記第２領域に流入する前記ガスに酸素含有ガスを供給する第２ガス供給機構と、
を備えている資源循環装置であって、
前記第２ガス供給機構は、鉛直方向に対して前記反応炉の中心側下方に向けて傾斜する第１ノズルと、鉛直方向に対して前記反応炉の反中心側下方に向けて傾斜する第２ノズルを含み、前記第１ノズルと前記第２ノズルは前記反応炉の内壁に沿って環状に配されている資源循環装置。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記第１ノズルは鉛直方向に対して前記反応炉の中心側下方に第１傾斜角度θ１で傾斜し、前記第２ノズルは鉛直方向に対して前記反応炉の反中心側下方に第２傾斜角度θ２で傾斜し、前記第２傾斜角度θ２は、前記第１傾斜角度θ１より小さな値に設定されている請求項１記載の資源循環装置。
【請求項３】
前記反応炉は、前記第１領域の内径より前記第２領域の内径が大となるように形成されるとともに、前記第１領域と前記第２領域との間に次第に拡径する拡径部が形成され、
前記第２ガス供給機構は、前記第２ノズルから前記酸素含有ガスが前記拡径部に向けて噴出されるように、前記第２領域に配置されている請求項２記載の資源循環装置。
【請求項４】
前記第１傾斜角度θ１は３５°≦θ１≦５５°の範囲に設定され、前記第２傾斜角度θ２は０°＜θ２≦２２°の範囲に設定されている請求項３記載の資源循環装置。
【請求項５】
前記第２ガス供給機構は、前記反応炉の内壁に沿って配される環状のヘッダー管を備え、前記ヘッダー管に前記第１ノズルと前記第２ノズルが形成されている請求項３記載の資源循環装置。
【請求項６】
前記第１ノズルから供給される酸素含有ガスの供給量と、前記第２ノズルから供給される酸素含有ガスの供給量とが調整可能に構成されている請求項３記載の資源循環装置。
【請求項７】
前記第２領域に熱交換器が設けられ、前記第２ガス供給機構は前記熱交換器の下方に設置されている請求項３記載の資源循環装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケイ酸植物由来のバイオマスから、各種の工業用原料となる非晶質シリカを製造し、或いは水性ガス反応などを利用して合成ガスを製造する資源循環装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、循環型社会の形成に資する設備として、ケイ酸植物由来のバイオマスを原料として再生するガス化炉が提案されている。当該ガス化炉は、バイオマス供給部と、水蒸気供給部と、前記水蒸気供給部から供給される水蒸気により形成される噴流床で前記バイオマス供給部から供給されたバイオマスを流動させる第１領域と、前記第１領域で生成されたガスが流入する第２領域とが、ガスの流れ方向に沿って上下方向に配列されて形成される反応塔と、前記反応塔の前記第１領域および第２領域の夫々に酸素ガスを供給する複数の酸素ガス供給部と、各酸素ガス供給部からのガス供給量を調整する供給量調整機構と、を備えている。
【０００３】
特許文献１には、ケイ酸植物由来のバイオマスを原料として、エネルギー回収するとともに純度の高い高品質なシリカを得ることができる非晶質シリカの製造装置が提案されている。当該製造装置も、バイオマスを水蒸気により流動させて水性ガス反応および水性ガスシフト反応させるガス化炉を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－１９０８８７号公報
特開２０２０－０４０８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したガス化炉は、何れもケイ酸植物由来のバイオマスを原料として供給する原料供給機構と、水蒸気と酸素含有ガスを供給する第１ガス供給機構と、前記第１ガス供給機構から供給され前記ガスにより形成される噴流床で前記原料を流動させてガス化する第１領域と、前記第１領域で生成された前記ガスが流入する第２領域とが、前記ガスの流れ方向に沿って上下方向に配列されて形成される反応炉と、前記第２領域に流入する前記ガスに酸素含有ガスを供給する第２ガス供給機構と、を備えている。
【０００６】
そして、第２ガス供給機構として、第２領域の側壁からガス供給管を挿入して、その先端に備えたノズルから酸素含有ガスを噴出させるように構成され、第２領域の中心部から下方に向けて酸素含有ガスを噴出させるノズルや、側壁から中心部に向けて酸素含有ガスを噴出させるノズルや、側壁から内壁に向けて旋回流を発生させるように傾斜配置したノズルなどが開示されている。
【０００７】
上述の特許文献に記載されたガス化炉は、第１領域から第２領域に流れるガス量が比較的少ない規模の小さな炉であったため、第２ガス供給機構としての機能に特段の問題は生じていなかった。
【０００８】
しかし、そのような従来のガス化炉より規模の大きなガス化炉を構築する場合には、第１領域から第２領域に流れるガスに対して、効果的に均一に酸素含有ガスを供給するという観点で、従来の第２ガス供給機構では十分ではなく、第２領域に流入するガスに対して酸素含有ガスの供給状態がばらつくために、流入ガスに対する組成の調整が困難になるという問題や、第１領域で十分に水性ガス反応が進まずに、燃え残りとなった微小なバイオマス片が第２領域を通過して排出されるという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、ケイ酸植物由来のバイオマスを原料として、適切にガス化反応を促進することで、質の高い各種の工業用原料を得ることができる資源循環装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明による資源循環装置の第一の特徴構成は、ケイ酸植物由来のバイオマスを原料として供給する原料供給機構と、水蒸気と酸素含有ガスの混合ガスを供給する第１ガス供給機構と、前記第１ガス供給機構から供給された前記混合ガスにより形成される噴流床で前記原料を流動させてガス化する第１領域と、前記第１領域で生成された前記ガスが流入する第２領域とが、前記ガスの流れ方向に沿って上下方向に配列されて形成される竪型の反応炉と、前記第２領域に流入する前記ガスに酸素含有ガスを供給する第２ガス供給機構と、を備えている資源循環装置であって、前記第２ガス供給機構は、鉛直方向に対して前記反応炉の中心側下方に向けて傾斜する第１ノズルと、鉛直方向に対して前記反応炉の反中心側下方に向けて傾斜する第２ノズルを含み、前記第１ノズルと前記第２ノズルは前記反応炉の内壁に沿って環状に配されている点にある。
（【００１１】以降は省略されています）

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