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公開番号2025158660
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-17
出願番号2024061422
出願日2024-04-05
発明の名称熱分解ガス化方法
出願人荏原環境プラント株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F23G 5/027 20060101AFI20251009BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】熱分解炉内の温度を制御することで、目的とする熱分解生成物の収率を上げることができる熱分解ガス化方法を提供する。
【解決手段】熱分解ガス化方法は、平均粒径が異なる大径粒子および小径粒子との混合物からなる流動媒体の熱により原料を熱分解炉1内で熱分解し、熱分解炉1から排出された熱分解ガス中に含まれる小径粒子を固気分離装置6により捕集し、固気分離装置6によって捕集された小径粒子を加熱装置12により加熱し、加熱装置12によって加熱された小径粒子を粒子戻りライン15を通じて熱分解炉1に戻す。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
原料を熱分解するための熱分解ガス化方法であって、
平均粒径が異なる大径粒子および小径粒子との混合物からなる流動媒体の熱により前記原料を熱分解炉内で熱分解し、
前記熱分解炉から排出された熱分解ガス中に含まれる前記小径粒子を固気分離装置により捕集し、
前記固気分離装置によって捕集された前記小径粒子を加熱装置により加熱し、
前記加熱装置によって加熱された前記小径粒子を粒子戻りラインを通じて前記熱分解炉に戻す、熱分解ガス化方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記大径粒子の平均粒径は、３００μｍ～６００μｍの範囲内であり、
前記小径粒子の平均粒径は、２０μｍ～４０μｍの範囲内である、請求項１に記載の熱分解ガス化方法。
【請求項３】
前記大径粒子と前記小径粒子は、同じ材料から構成されており、前記大径粒子と前記小径粒子の重量比は、９：１～５：５である、請求項１に記載の熱分解ガス化方法。
【請求項４】
前記小径粒子は、潜熱蓄熱マイクロカプセルである、請求項１に記載の熱分解ガス化方法。
【請求項５】
原料を熱分解するための熱分解ガス化方法であって、
平均粒径が異なる大径粒子および小径粒子との混合物からなる流動媒体の熱により前記原料を熱分解炉内で熱分解し、
前記流動媒体を流動化させながら、前記原料の残渣を媒体再生炉内で燃焼させ、
前記熱分解炉から排出された熱分解ガス中に含まれる前記小径粒子を第１固気分離装置により捕集し、
前記第１固気分離装置によって捕集された前記小径粒子を第１粒子戻りラインを通じて前記媒体再生炉に戻し、
前記媒体再生炉から排出された燃焼排ガス中に含まれる前記小径粒子を第２固気分離装置により捕集し、
前記第２固気分離装置によって捕集された前記小径粒子を第２粒子戻りラインを通じて前記熱分解炉に戻す、熱分解ガス化方法。
【請求項６】
前記大径粒子の平均粒径は、３００μｍ～６００μｍの範囲内であり、
前記小径粒子の平均粒径は、２０μｍ～４０μｍの範囲内である、請求項５に記載の熱分解ガス化方法。
【請求項７】
前記大径粒子と前記小径粒子は、同じ材料から構成されており、前記大径粒子と前記小径粒子の重量比は、９：１～５：５である、請求項５に記載の熱分解ガス化方法。
【請求項８】
前記小径粒子は、潜熱蓄熱マイクロカプセルである、請求項５に記載の熱分解ガス化方法。
【請求項９】
原料を熱分解するための熱分解ガス化方法であって、
平均粒径が異なる大径粒子および小径粒子との混合物からなる流動媒体の熱により前記原料を熱分解炉内で熱分解し、
前記流動媒体を流動化させながら、前記原料の残渣を媒体再生炉内で燃焼させ、
前記流動媒体を前記媒体再生炉から前記熱分解室に媒体沈降室を通じて移送し、
前記熱分解炉から排出された熱分解ガス中に含まれる前記小径粒子を固気分離装置により捕集し、
前記固気分離装置によって捕集された前記小径粒子を粒子戻りラインを通じて前記媒体沈降室に戻す、熱分解ガス化方法。
【請求項１０】
前記大径粒子の平均粒径は、３００μｍ～６００μｍの範囲内であり、
前記小径粒子の平均粒径は、２０μｍ～４０μｍの範囲内である、請求項９に記載の熱分解ガス化方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料を熱分解炉内で熱分解する熱分解ガス化方法に関し、特に熱分解炉内の温度を制御する技術に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
都市ごみ、産業廃棄物などの原料を熱分解後、ガス化する処理システムとして、特許文献１，２に開示されている流動床炉がある。これらの特許文献に記載されている流動床炉は、その内部が仕切壁で熱分解炉と媒体再生炉に分けられ、熱分解炉と媒体再生炉との間を流動媒体が循環している。このような流動床炉は内部循環流動床ガス化システムとして知られている。
【０００３】
地球温暖化防止の観点から、廃プラスチックを熱分解して油を回収する要請が高まっている（特許文献３，４）。しかしながら、油を高い収率で回収することは難しく、商業的に成功している例はほとんどないのが実情である。上述した内部循環流動床ガス化システムは、廃プラスチックを熱分解炉内で加熱して熱分解し、常温・常圧で液体である有機化合物、すなわち油を熱分解生成物として回収することができる技術として期待されている。
【０００４】
特に熱分解炉と媒体再生炉を仕切る構造を有する流動床ガス化システムは、高濃度の熱分解生成物を回収することができる。すなわち、熱分解炉に投入された原料は、流動床で熱分解され、揮発分と残渣（炭化物など）に分離される。残渣は流動媒体と共に媒体再生炉に運ばれ、そこで媒体再生炉の下部から投入された空気により燃焼される。媒体再生炉で加熱された流動媒体は、再び熱分解炉に移動することにより、熱分解反応の熱源として機能する。熱分解炉で発生した揮発分は、媒体再生炉で発生した燃焼排ガスを含まずに生成物として回収できるため、高濃度の熱分解生成物として回収が可能になる。
【０００５】
地球温暖化防止の観点から、この回収された熱分解生成物を化学原料などに利用するケミカルリサイクルの普及が期待されている。しかし、ケミカルリサイクルの課題として化合物の収率が挙げられる。化学原料としては、求められる化合物の種類が限定されることが一般的であり、そのため目的の化合物の収率を高めることが求められる。
【０００６】
一方、熱分解生成物の組成は、原料と温度と滞留時間により主に支配される。廃プラスチックなどの廃棄物を原料とする場合、原料中には雑多な化合物が含まれる。このため、熱分解によって得られる生成物も多様になり、化学原料としての価値が低下する。そこで、温度と滞留時間を制御することで、生成物の組成を制御することが求められる。熱分解炉は、流動媒体を濃厚に含む濃厚層と、その濃厚層の上方にある流動媒体と多量のガスが共存するスプラッシュゾーンと、スプラッシュゾーンの上方で流動媒体をほとんど含まずガスを主体とするフリーボードで構成される。熱分解温度を制御する場合は、熱分解炉の濃厚層の温度を制御する。濃厚層の温度制御は、主に媒体再生炉から熱分解炉への熱の移動量、つまり流動媒体の循環量を調整することで達成できる。滞留時間の制御は、熱分解炉への流動化ガスの供給量を変化させることで達成できる。
【０００７】
熱分解生成物の組成を一定にするためには、一定の温度を一定時間保持することが求められる。しかし、フリーボードでは吸熱反応である熱分解反応が進行すると、温度が低下し、温度を保つことが困難となる。結果として化学原料として求められる化合物の収率を向上させることが困難となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特許第４２４３９１９号公報
特許第６９３５４８２号公報
特開２００２－１２９１６９号公報
特許第３６１１３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、熱分解炉内の温度を制御することで、目的とする熱分解生成物の収率を上げることができる熱分解ガス化方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一態様では、原料を熱分解するための熱分解ガス化方法であって、平均粒径が異なる大径粒子および小径粒子との混合物からなる流動媒体の熱により前記原料を熱分解炉内で熱分解し、前記熱分解炉から排出された熱分解ガス中に含まれる前記小径粒子を固気分離装置により捕集し、前記固気分離装置によって捕集された前記小径粒子を加熱装置により加熱し、前記加熱装置によって加熱された前記小径粒子を粒子戻りラインを通じて前記熱分解炉に戻す、熱分解ガス化方法が提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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