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公開番号2025014196
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023116527
出願日2023-07-18
発明の名称竪型の反応炉
出願人株式会社クボタ
代理人個人,個人
主分類C10J 3/48 20060101AFI20250123BHJP(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】相転移温度域より低い温度域でガス化可能な、安価な装置構成の竪型の反応炉を提供する。
【解決手段】原料であるケイ酸植物由来のバイオマスを酸素と水蒸気に接触させることで燃焼およびガス化する竪型の反応炉1であって、前記反応炉1の底部に備えた流動媒体層2と、前記流動媒体層2に酸素含有ガスを供給して噴流床を形成する第1ガス供給機構3と、前記噴流床に前記原料を供給する原料供給機構6と、前記噴流床より上方空間に酸素含有ガスを供給する第2ガス供給機構7と、前記第2ガス供給機構7よりも上方空間に水を噴射する第1水供給機構8と、を備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
原料であるケイ酸植物由来のバイオマスを酸素と水蒸気に接触させることで燃焼およびガス化する竪型の反応炉であって、
前記反応炉の底部に備えた流動媒体層と、
前記流動媒体層に酸素含有ガスを供給して噴流床を形成する第１ガス供給機構と、
前記噴流床に前記原料を供給する原料供給機構と、
前記噴流床より上方空間に酸素含有ガスを供給する第２ガス供給機構と、
前記第２ガス供給機構よりも上方空間に水を噴射する第１水供給機構と、
を備えている竪型の反応炉。
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
前記流動媒体層に水を供給する第２水供給機構を備えている請求項１記載の竪型の反応炉。
【請求項３】
前記流動媒体層に水蒸気を供給する水蒸気供給機構を備えている請求項１記載の竪型の反応炉。
【請求項４】
前記反応炉は、第１筒部と、前記第１筒部より上方に位置し前記第１筒部より大径の第２筒部と、前記第１筒部の上端と前記第２筒部の下端を接続し、前記第１筒部から前記第２筒部に次第に拡径する拡径筒部とを備え、前記第１筒部に前記噴流床が形成され、前記第２筒部に前記第２ガス供給機構が設置されている請求項１から３の何れかに記載の竪型の反応炉。
【請求項５】
前記第２ガス供給機構は、ガスの噴射中心が前記拡径筒部の内壁に向かうように酸素含有ガスを噴射するノズルを備えている請求項４記載の竪型の反応炉。
【請求項６】
前記反応炉から、非晶質シリカを含む燃焼灰が、燃焼排ガスとともに排出される請求項１から３の何れかに記載の竪型の反応炉。

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する竪型の反応炉に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
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方法および装置が提案されている。
【０００３】
当該非晶質シリカの製造方法は、バイオマスを熱分解処理してガス化するガス化ステップと、ガス化ステップで生じたバイオマス残渣を焼成処理する焼成ステップと、を含む。そして、ガス化ステップは、非晶質シリカが結晶化する相転移温度域より低い温度域でガス化する必要がある。バイオマスから得られるシリカが結晶化するとクリストバライトなどの有害物質となりその後の利用が制限されるためである。
【０００４】
特許文献２には、上述したガス化ステップが実行される竪型の反応炉の一例が開示されている。当該反応炉は、ケイ酸植物由来の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ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－０４０８６１号公報
特開２０１６－１９０８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ガスの燃焼温度を上述した相転移温度域より低下させるために、第２領域に環状のコイルで構成される熱交換器を設置し、熱媒体として注入した水が熱交換器で加熱されて得られる蒸気を水蒸気供給部から供給する蒸気として利用することができる。
【０００７】
しかし、熱交換器を構成する環状のコイルは、労働安全衛生法のボイラに該当するため、厳しい安全基準を満たすために非常に高価な設備となるという課題があった。
【０００８】
本発明の目的は、相転移温度域より低い温度域でガス化可能な、安価な装置構成の竪型の反応炉を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明による竪型の反応炉の第一の特徴構成は、原料であるケイ酸植物由来のバイオマスを酸素と水蒸気に接触させることで燃焼およびガス化する竪型の反応炉であって、前記反応炉の底部に備えた流動媒体層と、前記流動媒体層に酸素含有ガスを供給して噴流床を形成する第１ガス供給機構と、前記噴流床に前記原料を供給する原料供給機構と、前記噴流床より上方空間に酸素含有ガスを供給する第２ガス供給機構と、前記第２ガス供給機構よりも上方空間に水を噴射する第１水供給機構と、を備えている点にある。
【００１０】
第１ガス供給機構から酸素含有ガスが供給されることで、流動媒体層を構成する流動媒体が流動する噴流床が形成される。原料供給機構から供給される噴流床にケイ酸植物由来のバイオマスが供給されることで、バイオマスが噴流床で流動媒体とともに流動しつつ加熱される。その結果、生じた非晶質シリカや未燃焼残渣が燃焼ガスとともに炉内を上昇し、第２ガス供給機構によって噴流床より上方空間に酸素含有ガスが供給されることにより、燃焼ガスに含まれる未燃焼成分や未燃焼残渣の燃焼状態が調整される。さらに、第１水供給機構から第２ガス供給機構よりも上方空間に水が噴射供給されることにより、燃焼ガスの温度上昇が抑制されるとともに、気化して生じる蒸気により燃焼ガスの燃焼状態が調節される。例えば、非晶質シリカが結晶化する相転移温度域より低い温度域でガス化することが可能となり、反応温度を低下させて水性ガス反応を主体とすることで、炭素含有量が多い黒色シリカが得られるように調節することができ、反応温度を上昇させて水性ガスシフト反応を主体とすることで、炭素含有量が少ない白色シリカが得られるように調節することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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